Augmentar la producció d'aliments és necessari per satisfer les necessitats de la població mundial. En aquest sentit, els pesticides són una part integral de les pràctiques agrícoles modernes destinades a augmentar el rendiment dels cultius. S'ha demostrat que l'ús generalitzat de pesticides sintètics en l'agricultura causa una greu contaminació ambiental i problemes de salut humana. Els pesticides poden bioacumular-se a les membranes de les cèl·lules humanes i perjudicar les funcions humanes a través del contacte directe o el consum d'aliments contaminats, la qual cosa és una causa important de problemes de salut.
Els paràmetres citogenètics utilitzats en aquest estudi van mostrar un patró consistent que indica que l'ometoat exerceix efectes genotòxics i citotòxics sobre els meristemes de la ceba. Tot i que no hi ha proves clares dels efectes genotòxics de l'ometoat sobre la ceba a la literatura existent, un gran nombre d'estudis han investigat els efectes genotòxics de l'ometoat en altres organismes de prova. Dolara et al. van demostrar que l'ometoat va induir un augment dependent de la dosi en el nombre d'intercanvis de cromàtides germanes en limfòcits humans in vitro. De la mateixa manera, Arteaga-Gómez et al. van demostrar que l'ometoat reduïa la viabilitat cel·lular en queratinòcits HaCaT i cèl·lules bronquials humanes NL-20, i el dany genotòxic es va avaluar mitjançant un assaig de cometes. De la mateixa manera, Wang et al. van observar un augment de la longitud dels telòmers i un augment de la susceptibilitat al càncer en treballadors exposats a l'ometoat. A més, en suport del present estudi, Ekong et al. va demostrar que l'ometoat (l'anàleg d'oxigen de l'ometoat) causava una disminució de l'índex de maduració (MI) en A. cepa i causava lisi cel·lular, retenció cromosòmica, fragmentació cromosòmica, elongació nuclear, erosió nuclear, maduració cromosòmica prematura, agrupament en metafase, condensació nuclear, adherència a l'anafase i anomalies dels ponts de c-metafase i anafàsica. La disminució dels valors de MI després del tractament amb ometoat pot ser deguda a la desacceleració de la divisió cel·lular o al fet que les cèl·lules no completin el cicle mitòtic. En canvi, l'augment de les anomalies neuronals i cromosòmiques i la fragmentació de l'ADN van indicar que la disminució dels valors de MI estava directament relacionada amb el dany a l'ADN. Entre les anomalies cromosòmiques detectades en el present estudi, els cromosomes enganxosos van ser els més comuns. Aquesta anomalia en particular, que és altament tòxica i irreversible, és causada per l'adhesió física de proteïnes cromosòmiques o la interrupció del metabolisme dels àcids nucleics a la cèl·lula. Alternativament, pot ser causada per la dissolució de proteïnes que encapsulen l'ADN cromosòmic, que finalment pot conduir a la mort cel·lular42. Els cromosomes lliures suggereixen la possibilitat d'aneuploïdia43. A més, els ponts cromosòmics es formen per la ruptura i la fusió de cromosomes i cromàtides. La formació de fragments condueix directament a la formació de MN, la qual cosa és coherent amb els resultats de l'assaig del cometa en el present estudi. La distribució desigual de la cromatina es deu a la fallada de la separació de cromàtides a la fase mitòtica tardana, la qual cosa condueix a la formació de cromosomes lliures44. El mecanisme exacte de la genotoxicitat de l'ometoat no està clar; tanmateix, com a pesticida organofosforat, pot interactuar amb components cel·lulars com les nucleobases o causar danys a l'ADN generant espècies reactives d'oxigen (ROS)45. Així, els pesticides organofosforats poden causar l'acumulació de radicals lliures altament reactius, com ara O2−, H2O2 i OH−, que poden reaccionar amb les bases de l'ADN en els organismes, causant així danys a l'ADN directament o indirectament. També s'ha demostrat que aquests ROS danyen els enzims i les estructures implicades en la replicació i reparació de l'ADN. En canvi, s'ha suggerit que els pesticides organofosforats experimenten un procés metabòlic complex després de la ingestió pels humans, interactuant amb múltiples enzims. Proposen que aquesta interacció resulta en la implicació de diversos enzims i els gens que codifiquen aquests enzims en els efectes genotòxics de l'ometoat40. Ding et al.46 van informar que els treballadors exposats a l'ometoat tenien una major longitud dels telòmers, que s'associava amb l'activitat de la telomerasa i el polimorfisme genètic. Tanmateix, tot i que l'associació entre els enzims de reparació de l'ADN de l'ometoat i el polimorfisme genètic s'ha dilucidat en humans, aquesta qüestió continua sense resoldre's per a les plantes.
Els mecanismes de defensa cel·lular contra les espècies reactives d'oxigen (ROS) es veuen reforçats no només pels processos antioxidants enzimàtics, sinó també pels processos antioxidants no enzimàtics, dels quals la prolina lliure és un antioxidant no enzimàtic important en les plantes. Es van observar nivells de prolina fins a 100 vegades superiors als valors normals en plantes estressades56. Els resultats d'aquest estudi són consistents amb els resultats33 que van informar de nivells elevats de prolina en plàntules de blat tractades amb ometoat. De la mateixa manera, Srivastava i Singh57 també van observar que l'insecticida organofosforat malatió augmentava els nivells de prolina en la ceba (A. cepa) i també augmentava les activitats de la superòxid dismutasa (SOD) i la catalasa (CAT), reduint la integritat de la membrana i causant danys a l'ADN. La prolina és un aminoàcid no essencial que participa en una varietat de mecanismes fisiològics, com ara la formació de l'estructura de les proteïnes, la determinació de la funció de les proteïnes, el manteniment de l'homeòstasi redox cel·lular, la depuració d'oxigen singlet i radicals hidroxil, el manteniment de l'equilibri osmòtic i la senyalització cel·lular57. A més, la prolina protegeix els enzims antioxidants, mantenint així la integritat estructural de les membranes cel·lulars58. L'augment dels nivells de prolina a les cebes després de l'exposició a l'ometoat suggereix que el cos utilitza la prolina com a superòxid dismutasa (SOD) i catalasa (CAT) per protegir-se contra la toxicitat induïda per insecticides. Tanmateix, de manera similar al sistema antioxidant enzimàtic, s'ha demostrat que la prolina és insuficient per protegir les cèl·lules de la punta de l'arrel de la ceba dels danys causats pels insecticides.
Una revisió bibliogràfica va mostrar que no hi ha estudis sobre el dany anatòmic de les arrels de les plantes causat per insecticides d'ometoat. Tanmateix, els resultats d'estudis previs sobre altres insecticides són consistents amb els resultats d'aquest estudi. Çavuşoğlu et al.67 van informar que els insecticides de tiametoxam d'ampli espectre van causar danys anatòmics a les arrels de la ceba, com ara necrosi cel·lular, teixit vascular poc definit, deformació cel·lular, capa epidèrmica poc definida i forma anormal dels nuclis del meristema. Tütüncü et al.68 van indicar que tres dosis diferents d'insecticides de metiocarb van causar necrosi, dany cel·lular epidèrmic i engruiximent de la paret cel·lular cortical a les arrels de la ceba. En un altre estudi, Kalefetoglu Makar36 va trobar que l'aplicació d'insecticides d'avermectina a dosis de 0,025 ml/L, 0,050 ml/L i 0,100 ml/L va causar teixit conductor no definit, deformació de cèl·lules epidèrmiques i dany nuclear aplanat a les arrels de la ceba. L'arrel és el punt d'entrada perquè els productes químics nocius entrin a la planta i també és el lloc principal més susceptible als efectes tòxics. Segons els resultats de l'MDA del nostre estudi, l'estrès oxidatiu pot provocar danys a la membrana cel·lular. D'altra banda, és important reconèixer que el sistema radicular també és el mecanisme de defensa inicial contra aquests perills69. Els estudis han demostrat que el dany observat a les cèl·lules del meristema radicular pot ser degut al mecanisme de defensa d'aquestes cèl·lules que impedeix l'absorció de pesticides. L'augment de cèl·lules epidèrmiques i corticals observat en aquest estudi és probablement el resultat de la reducció de l'absorció química per part de la planta. Aquest augment pot provocar una compressió física i una deformació de les cèl·lules i els nuclis. A més,70 s'ha suggerit que les plantes poden acumular certs productes químics per limitar la penetració dels pesticides a les cèl·lules. Aquest fenomen es pot explicar com un canvi adaptatiu en les cèl·lules dels teixits corticals i vasculars, en què les cèl·lules engrossen les seves parets cel·lulars amb substàncies com la cel·lulosa i la suberina per evitar que l'ometoat penetri a les arrels.71 A més, el dany nuclear aplanat pot ser el resultat de la compressió física de les cèl·lules o de l'estrès oxidatiu que afecta la membrana nuclear, o pot ser degut a danys al material genètic causats per l'aplicació d'ometoat.
L'ometoat és un insecticida altament eficaç que s'utilitza àmpliament, especialment als països en desenvolupament. Tanmateix, com passa amb molts altres pesticides organofosforats, persisteixen les preocupacions pel seu impacte en el medi ambient i la salut humana. Aquest estudi tenia com a objectiu omplir aquesta manca d'informació avaluant exhaustivament els efectes perjudicials dels insecticides amb ometoat en una planta que s'analitza habitualment, A. cepa. En A. cepa, l'exposició a l'ometoat va provocar retard del creixement, efectes genotòxics, pèrdua d'integritat de l'ADN, estrès oxidatiu i dany cel·lular al meristema de l'arrel. Els resultats van destacar els impactes negatius dels insecticides amb ometoat en organismes no objectiu. Els resultats d'aquest estudi indiquen la necessitat d'una major precaució en l'ús d'insecticides amb ometoat, una dosificació més precisa, una major conscienciació entre els agricultors i regulacions més estrictes. A més, aquests resultats proporcionaran un valuós punt de partida per a la investigació que investigui els efectes dels insecticides amb ometoat en espècies no objectiu.
Els estudis experimentals i els estudis de camp de plantes i les seves parts (bulbs de ceba), inclosa la recollida de material vegetal, es van dur a terme d'acord amb les normes i regulacions institucionals, nacionals i internacionals pertinents.
Data de publicació: 04-06-2025