L'aumento della produzione alimentare è necessario per soddisfare i bisogni della popolazione mondiale. A tal proposito, i pesticidi sono parte integrante delle moderne pratiche agricole volte ad aumentare le rese dei raccolti. L'uso diffuso di pesticidi sintetici in agricoltura ha dimostrato di causare un grave inquinamento ambientale e problemi di salute umana. I pesticidi possono bioaccumularsi sulle membrane cellulari umane e compromettere le funzioni dell'organismo attraverso il contatto diretto o il consumo di alimenti contaminati, rappresentando un'importante causa di problemi di salute.
I parametri citogenetici utilizzati in questo studio hanno mostrato un modello coerente che indica che l'ometoato esercita effetti genotossici e citotossici sui meristemi di cipolla. Sebbene non vi siano prove chiare degli effetti genotossici dell'ometoato sulla cipolla nella letteratura esistente, un gran numero di studi ha 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. Allo stesso modo, 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. Allo stesso modo, 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. È stato dimostrato che l'ometoato (l'analogo dell'ometoato contenente ossigeno) ha causato una diminuzione dell'indice mitotico (MI) in A. cepa e ha provocato lisi cellulare, ritenzione cromosomica, frammentazione cromosomica, allungamento nucleare, erosione nucleare, maturazione cromosomica prematura, raggruppamento in metafase, condensazione nucleare, adesione in anafase e anomalie dei ponti c-metafase e anafase. La diminuzione dei valori di MI dopo il trattamento con ometoato potrebbe essere dovuta al rallentamento della divisione cellulare o al mancato completamento del ciclo mitotico da parte delle cellule. Al contrario, l'aumento dei micronuclei (MN), delle anomalie 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 appiccicosi 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, può essere causato dalla dissoluzione delle proteine che incapsulano il DNA cromosomico, che può in ultima analisi portare alla morte cellulare42. I cromosomi liberi suggeriscono la possibilità di aneuploidia43. Inoltre, i ponti cromosomici si formano per rottura e fusione di cromosomi e cromatidi. La formazione di frammenti porta direttamente alla formazione di micronuclei (MN), il che è coerente con i risultati del test della cometa nel presente studio. La distribuzione non uniforme della cromatina è dovuta al mancato distacco 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 nucleobasi 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 OH−, che possono reagire con le basi del DNA negli organismi, causando così danni al DNA direttamente o indirettamente. È stato anche dimostrato che queste specie reattive dell'ossigeno (ROS) danneggiano gli enzimi e le strutture coinvolte nella replicazione e nella riparazione del DNA. Al contrario, è stato suggerito che i pesticidi organofosforici subiscono un complesso processo metabolico dopo l'ingestione da parte degli esseri umani, interagendo con molteplici enzimi. Si ipotizza che questa interazione comporti il coinvolgimento di vari enzimi e dei geni che codificano per 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 mostrato che non esistono studi sui danni anatomici alle radici delle piante causati 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 tiametoxam ad ampio spettro hanno causato danni anatomici alle radici di cipolla, come necrosi cellulare, tessuto vascolare poco definito, deformazione cellulare, strato epidermico poco definito e forma anomala dei nuclei meristematici. Tütüncü et al.68 hanno indicato che tre diverse dosi di insetticidi metiocarb hanno causato necrosi, danni 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 avermectina a dosi di 0,025 ml/L, 0,050 ml/L e 0,100 ml/L ha causato danni non definiti al tessuto conduttore, deformazione delle cellule epidermiche e appiattimento nucleare nelle radici di cipolla. La radice è il punto di ingresso per le 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 del pesticida. L'aumento delle cellule epidermiche e corticali osservato in questo studio è probabilmente il risultato della riduzione dell'assorbimento di sostanze chimiche da parte della pianta. Questo aumento può provocare 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 del tessuto corticale e vascolare, 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 può essere il risultato della compressione fisica delle cellule o dello stress ossidativo che colpisce la membrana nucleare, oppure può essere dovuto al danno al materiale genetico causato dall'applicazione di ometoato.
L'ometoato è un insetticida altamente efficace e ampiamente utilizzato, soprattutto nei paesi in via di sviluppo. Tuttavia, come per molti altri pesticidi organofosfati, permangono preoccupazioni riguardo al suo impatto sull'ambiente e sulla salute umana. Questo studio si proponeva di colmare tale lacuna informativa valutando in modo esaustivo gli effetti dannosi degli insetticidi a base di ometoato su una pianta comunemente testata, l'Amanita cepa. Nell'Amanita cepa, l'esposizione all'ometoato ha provocato ritardo nella crescita, effetti genotossici, perdita di 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 di 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 valido punto di partenza per la ricerca sugli effetti degli insetticidi a base di ometoato sulle 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