L'aumento della produzione alimentare è necessario per soddisfare il fabbisogno della popolazione mondiale. A questo proposito, i pesticidi sono parte integrante delle moderne pratiche agricole volte ad aumentare le rese dei raccolti. È stato dimostrato che l'uso diffuso di pesticidi sintetici in agricoltura causa gravi problemi di inquinamento ambientale e di salute umana. I pesticidi possono bioaccumularsi sulle membrane cellulari umane e compromettere le funzioni umane attraverso il contatto diretto o il consumo di alimenti contaminati, il che è una causa importante di problemi di salute.
I parametri citogenetici utilizzati in questo studio hanno mostrato un andamento coerente, indicando che l'ometoato esercita effetti genotossici e citotossici sui meristemi della cipolla. Sebbene non vi siano chiare prove degli effetti genotossici dell'ometoato sulla cipolla nella letteratura esistente, numerosi studi hanno indagato gli effetti genotossici dell'ometoato su altri organismi di prova. Dolara et al. hanno dimostrato che l'ometoato ha indotto un aumento dose-dipendente del numero di scambi di cromatidi fratelli nei linfociti umani in vitro. Analogamente, Arteaga-Gómez et al. hanno dimostrato che l'ometoato ha ridotto la vitalità cellulare nei cheratinociti HaCaT e nelle cellule bronchiali umane NL-20, e il danno genotossico è stato valutato utilizzando un test della cometa. Analogamente, Wang et al. hanno osservato un aumento della lunghezza dei telomeri e una maggiore suscettibilità al cancro nei lavoratori esposti all'ometoato. Inoltre, a supporto del presente studio, Ekong et al. hanno dimostrato che l'ometoato (l'analogo ossigenato dell'ometoato) ha causato una diminuzione dell'IM in A. cepa e ha causato lisi cellulare, ritenzione cromosomica, frammentazione cromosomica, allungamento nucleare, erosione nucleare, maturazione cromosomica prematura, clustering metafasico, condensazione nucleare, viscosità anafase e anomalie dei ponti c-metafase e anafase. La diminuzione dei valori di MI dopo il trattamento con ometoato può essere dovuta al rallentamento della divisione cellulare o al mancato completamento del ciclo mitotico da parte delle cellule. Al contrario, l'aumento delle anomalie MN e cromosomiche e della frammentazione del DNA ha indicato che la diminuzione dei valori di MI era direttamente correlata al danno al DNA. Tra le anomalie cromosomiche rilevate nel presente studio, i cromosomi viscosi sono risultati i più comuni. Questa particolare anomalia, altamente tossica e irreversibile, è causata dall'adesione fisica delle proteine cromosomiche o dall'interruzione del metabolismo degli acidi nucleici nella cellula. In alternativa, potrebbe essere causata dalla dissoluzione delle proteine che incapsulano il DNA cromosomico, che può portare alla morte cellulare42. I cromosomi liberi suggeriscono la possibilità di aneuploidia43. Inoltre, i ponti cromosomici si formano dalla rottura e dalla fusione di cromosomi e cromatidi. La formazione di frammenti porta direttamente alla formazione di MN, il che è coerente con i risultati del test della cometa nel presente studio. La distribuzione irregolare della cromatina è dovuta alla mancata separazione dei cromatidi nella fase mitotica tardiva, che porta alla formazione di cromosomi liberi44. L'esatto meccanismo della genotossicità dell'ometoato non è chiaro; tuttavia, essendo un pesticida organofosforico, può interagire con componenti cellulari come le basi azotate o causare danni al DNA generando specie reattive dell'ossigeno (ROS)45. Pertanto, i pesticidi organofosforici possono causare l'accumulo di radicali liberi altamente reattivi, tra cui O₂−, H₂O₂ e OH₂−, che possono reagire con le basi del DNA negli organismi, causando danni al DNA direttamente o indirettamente. È stato anche dimostrato che queste ROS danneggiano enzimi e strutture coinvolte nella replicazione e nella riparazione del DNA. Al contrario, è stato suggerito che i pesticidi organofosforici subiscano un complesso processo metabolico dopo l'ingestione da parte dell'uomo, interagendo con molteplici enzimi. Essi propongono che questa interazione determini il coinvolgimento di vari enzimi e dei geni che codificano questi enzimi negli effetti genotossici dell'ometoato40. Ding et al.46 hanno riportato che i lavoratori esposti all'ometoato presentavano un aumento della lunghezza dei telomeri, associato all'attività della telomerasi e al polimorfismo genetico. Tuttavia, sebbene l'associazione tra gli enzimi di riparazione del DNA dell'ometoato e il polimorfismo genetico sia stata chiarita negli esseri umani, questa questione rimane irrisolta per le piante.
I meccanismi di difesa cellulare contro le specie reattive dell'ossigeno (ROS) sono potenziati non solo dai processi antiossidanti enzimatici, ma anche da quelli non enzimatici, di cui la prolina libera è un importante antiossidante non enzimatico nelle piante. Livelli di prolina fino a 100 volte superiori ai valori normali sono stati osservati in piante stressate56. I risultati di questo studio sono coerenti con i risultati33 che hanno riportato livelli elevati di prolina nelle piantine di grano trattate con ometoato. Analogamente, Srivastava e Singh57 hanno anche osservato che l'insetticida organofosforico malathion ha aumentato i livelli di prolina nella cipolla (A. cepa) e ha anche aumentato le attività della superossido dismutasi (SOD) e della catalasi (CAT), riducendo l'integrità della membrana e causando danni al DNA. La prolina è un amminoacido non essenziale coinvolto in una varietà di meccanismi fisiologici, tra cui la formazione della struttura proteica, la determinazione della funzione proteica, il mantenimento dell'omeostasi redox cellulare, la rimozione dell'ossigeno singoletto e dei radicali idrossilici, il mantenimento dell'equilibrio osmotico e la segnalazione cellulare57. Inoltre, la prolina protegge gli enzimi antiossidanti, mantenendo così l'integrità strutturale delle membrane cellulari58. L'aumento dei livelli di prolina nelle cipolle dopo l'esposizione all'ometoato suggerisce che l'organismo utilizzi la prolina come superossido dismutasi (SOD) e catalasi (CAT) per proteggersi dalla tossicità indotta dagli insetticidi. Tuttavia, analogamente al sistema antiossidante enzimatico, è stato dimostrato che la prolina è insufficiente a proteggere le cellule dell'apice radicale della cipolla dai danni causati dagli insetticidi.
Una revisione della letteratura ha dimostrato che non esistono studi sul danno anatomico delle radici delle piante causato dagli insetticidi ometoati. Tuttavia, i risultati di studi precedenti su altri insetticidi sono coerenti con i risultati di questo studio. Çavuşoğlu et al.67 hanno riportato che gli insetticidi a base di tiametoxam ad ampio spettro hanno causato danni anatomici nelle radici di cipolla, come necrosi cellulare, tessuto vascolare poco chiaro, deformazione cellulare, strato epidermico poco chiaro e forma anomala dei nuclei del meristema. Tütüncü et al.68 hanno indicato che tre diverse dosi di insetticidi a base di metiocarb hanno causato necrosi, danno alle cellule epidermiche e ispessimento della parete cellulare corticale nelle radici di cipolla. In un altro studio, Kalefetoglu Makar36 ha scoperto che l'applicazione di insetticidi a base di avermectina a dosi di 0,025 ml/L, 0,050 ml/L e 0,100 ml/L ha causato danni conduttivi indefiniti al tessuto, deformazione delle cellule epidermiche e appiattimento del nucleo nelle radici della cipolla. La radice è il punto di ingresso delle sostanze chimiche nocive nella pianta ed è anche il sito principale più suscettibile agli effetti tossici. Secondo i risultati MDA del nostro studio, lo stress ossidativo può portare a danni alla membrana cellulare. D'altra parte, è importante riconoscere che l'apparato radicale è anche il meccanismo di difesa iniziale contro tali pericoli69. Studi hanno dimostrato che il danno osservato alle cellule del meristema radicale può essere dovuto al meccanismo di difesa di queste cellule che impedisce l'assorbimento dei pesticidi. L'aumento delle cellule epidermiche e corticali osservato in questo studio è probabilmente il risultato della riduzione dell'assorbimento chimico da parte della pianta. Questo aumento può causare compressione fisica e deformazione di cellule e nuclei. Inoltre,70 è stato suggerito che le piante possano accumulare determinate sostanze chimiche per limitare la penetrazione dei pesticidi nelle cellule. Questo fenomeno può essere spiegato come un cambiamento adattativo nelle cellule dei tessuti corticali e vascolari, in cui le cellule ispessiscono le loro pareti cellulari con sostanze come cellulosa e suberina per impedire all'ometoato di penetrare nelle radici.71 Inoltre, il danno nucleare appiattito potrebbe essere il risultato della compressione fisica delle cellule o dello stress ossidativo che colpisce la membrana nucleare, oppure potrebbe essere dovuto al danno al materiale genetico causato dall'applicazione di ometoato.
L'ometoato è un insetticida altamente efficace ampiamente utilizzato, soprattutto nei paesi in via di sviluppo. Tuttavia, come per molti altri pesticidi organofosforici, permangono preoccupazioni riguardo al suo impatto sull'ambiente e sulla salute umana. Questo studio mirava a colmare questa lacuna informativa valutando in modo completo gli effetti dannosi degli insetticidi a base di ometoato su una pianta comunemente testata, A. cepa. In A. cepa, l'esposizione all'ometoato ha causato ritardo della crescita, effetti genotossici, perdita dell'integrità del DNA, stress ossidativo e danni cellulari nel meristema radicale. I risultati hanno evidenziato gli impatti negativi degli insetticidi a base di ometoato sugli organismi non bersaglio. I risultati di questo studio indicano la necessità di maggiore cautela nell'uso degli insetticidi a base di ometoato, di un dosaggio più preciso, di una maggiore consapevolezza tra gli agricoltori e di normative più severe. Inoltre, questi risultati forniranno un prezioso punto di partenza per la ricerca sugli effetti degli insetticidi a base di ometoato su specie non bersaglio.
Sono stati condotti studi sperimentali e studi sul campo di piante e delle loro parti (bulbi di cipolla), compresa la raccolta di materiale vegetale, in conformità con le norme e i regolamenti istituzionali, nazionali e internazionali pertinenti.
Data di pubblicazione: 04-06-2025