ხახვში არსებული ინსექტიციდის, ომეთოატის, ტოქსიკოლოგიური შეფასება.

მსოფლიოს მოსახლეობის საჭიროებების დასაკმაყოფილებლად აუცილებელია სურსათის წარმოების გაზრდა. ამ მხრივ, პესტიციდები თანამედროვე სასოფლო-სამეურნეო პრაქტიკის განუყოფელი ნაწილია, რომელიც მიზნად ისახავს მოსავლიანობის გაზრდას. დადასტურებულია, რომ სინთეზური პესტიციდების ფართოდ გამოყენება სოფლის მეურნეობაში სერიოზულ გარემოს დაბინძურებას და ადამიანის ჯანმრთელობის პრობლემებს იწვევს. პესტიციდებს შეუძლიათ ბიოაკუმულაცია მოახდინონ ადამიანის უჯრედის მემბრანებზე და შეაფერხონ ადამიანის ფუნქციები დაბინძურებული საკვების პირდაპირი კონტაქტით ან მოხმარებით, რაც ჯანმრთელობის პრობლემების მნიშვნელოვან მიზეზს წარმოადგენს.
ამ კვლევაში გამოყენებულმა ციტოგენეტიკურმა პარამეტრებმა აჩვენა თანმიმდევრული ნიმუში, რაც მიუთითებს, რომ ომეთოატი ახდენს გენოტოქსიკურ და ციტოტოქსიურ ეფექტებს ხახვის მერისტემებზე. მიუხედავად იმისა, რომ არსებულ ლიტერატურაში არ არსებობს ომეთოატის ხახვზე გენოტოქსიკური ეფექტების მკაფიო მტკიცებულება, მრავალრიცხოვანმა კვლევებმა შეისწავლა ომეთოატის გენოტოქსიური ეფექტები სხვა სატესტო ორგანიზმებზე. დოლარამ და სხვებმა აჩვენეს, რომ ომეთოატი იწვევდა დოზადამოკიდებულ ზრდას ადამიანის ლიმფოციტებში დაძმობილებული ქრომატიდების გაცვლის რაოდენობაში in vitro. ანალოგიურად, არტეაგა-გომესმა და სხვებმა აჩვენეს, რომ ომეთოატი ამცირებდა უჯრედების სიცოცხლისუნარიანობას HaCaT კერატინოციტებსა და NL-20 ადამიანის ბრონქულ უჯრედებში, ხოლო გენოტოქსიკური დაზიანება შეფასდა კომეტური ანალიზის გამოყენებით. ანალოგიურად, ვანგმა და სხვებმა დააკვირდნენ ტელომერების სიგრძის ზრდას და კიბოსადმი მგრძნობელობის ზრდას ომეთოატის ზემოქმედების ქვეშ მყოფ მუშაკებში. გარდა ამისა, ამ კვლევის დასადასტურებლად, ეკონგმა და სხვებმა... აჩვენა, რომ ომეთოატი (ომეთოატის ჟანგბადის ანალოგი) იწვევდა MI-ის შემცირებას A. cepa-ში და იწვევდა უჯრედების ლიზისს, ქრომოსომების შეკავებას, ქრომოსომების ფრაგმენტაციას, ბირთვის დაგრძელებას, ბირთვის ეროზიას, ქრომოსომების ნაადრევ მომწიფებას, მეტაფაზის კლასტერიზაციას, ბირთვის კონდენსაციას, ანაფაზის წებოვნებას და c-მეტაფაზის და ანაფაზის ხიდების ანომალიებს. MI-ის მნიშვნელობების შემცირება ომეთოატით მკურნალობის შემდეგ შეიძლება გამოწვეული იყოს უჯრედების დაყოფის შენელებით ან უჯრედების მიერ მიტოზური ციკლის დაუსრულებლობით. ამის საპირისპიროდ, MN-ის და ქრომოსომული ანომალიების და დნმ-ის ფრაგმენტაციის ზრდა მიუთითებდა, რომ MI-ის მნიშვნელობების შემცირება პირდაპირ კავშირში იყო დნმ-ის დაზიანებასთან. ამ კვლევაში აღმოჩენილ ქრომოსომულ ანომალიებს შორის ყველაზე გავრცელებული იყო წებოვანი ქრომოსომები. ეს კონკრეტული ანომალია, რომელიც მაღალტოქსიკური და შეუქცევადია, გამოწვეულია ქრომოსომული ცილების ფიზიკური ადჰეზიით ან უჯრედში ნუკლეინის მჟავების მეტაბოლიზმის დარღვევით. ალტერნატიულად, ის შეიძლება გამოწვეული იყოს ქრომოსომული დნმ-ის კაფსულის შემქმნელი ცილების დაშლით, რამაც საბოლოოდ შეიძლება გამოიწვიოს უჯრედის სიკვდილი42. თავისუფალი ქრომოსომები მიუთითებს ანევპლოიდიის შესაძლებლობაზე43. გარდა ამისა, ქრომოსომული ხიდები წარმოიქმნება ქრომოსომებისა და ქრომატიდების გაწყვეტისა და შერწყმის შედეგად. ფრაგმენტების წარმოქმნა პირდაპირ იწვევს MN-ის წარმოქმნას, რაც შეესაბამება ამ კვლევაში კომეტური ანალიზის შედეგებს. ქრომატინის არათანაბარი განაწილება განპირობებულია ქრომატიდების გამოყოფის ჩავარდნით გვიან მიტოზურ ფაზაში, რაც იწვევს თავისუფალი ქრომოსომების წარმოქმნას44. ომეთოატის გენოტოქსიკურობის ზუსტი მექანიზმი გაურკვეველია; თუმცა, როგორც ორგანოფოსფორული პესტიციდი, მას შეუძლია ურთიერთქმედება მოახდინოს უჯრედულ კომპონენტებთან, როგორიცაა ნუკლეობაზები, ან გამოიწვიოს დნმ-ის დაზიანება რეაქტიული ჟანგბადის სახეობების (ROS) წარმოქმნით45. ამრიგად, ორგანოფოსფორულ პესტიციდებს შეუძლიათ გამოიწვიონ მაღალრეაქტიული თავისუფალი რადიკალების დაგროვება, მათ შორის O2−, H2O2 და OH−, რომლებსაც შეუძლიათ რეაქცია მოახდინონ ორგანიზმებში დნმ-ის ფუძეებთან, რითაც პირდაპირ ან ირიბად იწვევენ დნმ-ის დაზიანებას. ასევე ნაჩვენებია, რომ ეს ROS აზიანებს დნმ-ის რეპლიკაციასა და აღდგენაში ჩართულ ფერმენტებსა და სტრუქტურებს. ამის საპირისპიროდ, ვარაუდობენ, რომ ორგანოფოსფორული პესტიციდები ადამიანის მიერ მიღების შემდეგ განიცდიან რთულ მეტაბოლურ პროცესს, ურთიერთქმედებენ მრავალ ფერმენტთან. ისინი ვარაუდობენ, რომ ეს ურთიერთქმედება იწვევს სხვადასხვა ფერმენტების და ამ ფერმენტების კოდირების გენების მონაწილეობას ომეთოატის გენოტოქსიურ ეფექტებში40. დინგმა და სხვებმა46 აღნიშნეს, რომ ომეთოატის ზემოქმედების ქვეშ მყოფ მუშაკებს ტელომერების სიგრძე გაზრდილი ჰქონდათ, რაც ტელომერაზას აქტივობასთან და გენეტიკურ პოლიმორფიზმთან იყო დაკავშირებული. თუმცა, მიუხედავად იმისა, რომ ომეთოატის დნმ-ის შეკეთების ფერმენტებსა და გენეტიკურ პოლიმორფიზმს შორის კავშირი ადამიანებშიც გაირკვა, ეს კითხვა მცენარეებისთვის კვლავ გადაუჭრელი რჩება.
რეაქტიული ჟანგბადის სახეობების (ROS) წინააღმდეგ უჯრედული დაცვის მექანიზმები ძლიერდება არა მხოლოდ ფერმენტული ანტიოქსიდანტური პროცესებით, არამედ არაფერმენტული ანტიოქსიდანტური პროცესებითაც, რომელთაგან თავისუფალი პროლინი მცენარეებში მნიშვნელოვანი არაფერმენტული ანტიოქსიდანტია. სტრესულ მცენარეებში პროლინის დონე ნორმალურ მაჩვენებლებზე 100-ჯერ მაღალი დაფიქსირდა56. ამ კვლევის შედეგები შეესაბამება შედეგებს33, რომლებიც ომეთოატით დამუშავებულ ხორბლის ნერგებში პროლინის მომატებულ დონეს აჩვენებდნენ. ანალოგიურად, სრივასტავამ და სინგჰმა57 ასევე დააკვირდნენ, რომ ორგანოფოსფატური ინსექტიციდი მალათიონმა გაზარდა პროლინის დონე ხახვში (A. cepa) და ასევე გაზარდა სუპეროქსიდდისმუტაზას (SOD) და კატალაზას (CAT) აქტივობა, რაც ამცირებს მემბრანის მთლიანობას და იწვევს დნმ-ის დაზიანებას. პროლინი არის არაესენციური ამინომჟავა, რომელიც მონაწილეობს სხვადასხვა ფიზიოლოგიურ მექანიზმებში, მათ შორის ცილის სტრუქტურის ფორმირებაში, ცილის ფუნქციის განსაზღვრაში, უჯრედული რედოქს ჰომეოსტაზის შენარჩუნებაში, სინგლეტ ჟანგბადის და ჰიდროქსილის რადიკალების გაწმენდაში, ოსმოსური ბალანსის შენარჩუნებასა და უჯრედულ სიგნალიზაციაში57. გარდა ამისა, პროლინი იცავს ანტიოქსიდანტურ ფერმენტებს, რითაც ინარჩუნებს უჯრედული მემბრანების სტრუქტურულ მთლიანობას58. ომეთოატის ზემოქმედების შემდეგ ხახვში პროლინის დონის მატება მიუთითებს, რომ ორგანიზმი პროლინს სუპეროქსიდდისმუტაზას (SOD) და კატალაზას (CAT) სახით იყენებს ინსექტიციდებით გამოწვეული ტოქსიკურობისგან დასაცავად. თუმცა, ფერმენტული ანტიოქსიდანტური სისტემის მსგავსად, პროლინი არასაკმარისია ხახვის ფესვის წვერის უჯრედების ინსექტიციდებით დაზიანებისგან დასაცავად.
ლიტერატურის მიმოხილვამ აჩვენა, რომ არ არსებობს კვლევები ომეთოატის ინსექტიციდებით გამოწვეული მცენარის ფესვების ანატომიური დაზიანების შესახებ. თუმცა, სხვა ინსექტიციდების შესახებ წინა კვლევების შედეგები შეესაბამება ამ კვლევის შედეგებს. ჩავუშოღლუ და სხვ.67 იუწყებიან, რომ ფართო სპექტრის თიამეთოქსამის ინსექტიციდებმა გამოიწვია ხახვის ფესვებში ანატომიური დაზიანება, როგორიცაა უჯრედების ნეკროზი, სისხლძარღვოვანი ქსოვილის გაურკვეველი ფორმა, უჯრედების დეფორმაცია, ეპიდერმული შრის გაურკვეველი ფორმა და მერისტემის ბირთვების ანომალიური ფორმა. თუთუნჯუმ და სხვ.68 მიუთითეს, რომ მეთიოკარბული ინსექტიციდების სამმა სხვადასხვა დოზამ გამოიწვია ნეკროზი, ეპიდერმული უჯრედების დაზიანება და კორტიკალური უჯრედის კედლის გასქელება ხახვის ფესვებში. სხვა კვლევაში, კალეფეტოღლუ მაკარმა36 დაადგინა, რომ ავერმექტინის ინსექტიციდების 0.025 მლ/ლ, 0.050 მლ/ლ და 0.100 მლ/ლ დოზებით გამოყენებამ გამოიწვია გაურკვეველი გამტარი ქსოვილის, ეპიდერმული უჯრედების დეფორმაციის და გაბრტყელებული ბირთვის დაზიანების მიზეზი ხახვის ფესვებში. ფესვი არის მცენარეში მავნე ქიმიკატების შეღწევის წერტილი და ასევე არის მთავარი ადგილი, რომელიც ყველაზე მეტად მგრძნობიარეა ტოქსიკური ეფექტების მიმართ. ჩვენი კვლევის MDA შედეგების თანახმად, ჟანგვითმა სტრესმა შეიძლება გამოიწვიოს უჯრედის მემბრანის დაზიანება. მეორეს მხრივ, მნიშვნელოვანია იმის აღიარება, რომ ფესვთა სისტემა ასევე წარმოადგენს ასეთი საფრთხეებისგან თავდაპირველ თავდაცვის მექანიზმს69. კვლევებმა აჩვენა, რომ ფესვის მერისტემის უჯრედების დაფიქსირებული დაზიანება შეიძლება გამოწვეული იყოს ამ უჯრედების მიერ პესტიციდების შეწოვის პრევენციით. ამ კვლევაში დაფიქსირებული ეპიდერმული და კორტიკალური უჯრედების ზრდა, სავარაუდოდ, მცენარის მიერ ქიმიური ნივთიერებების შეწოვის შემცირების შედეგია. ამ ზრდამ შეიძლება გამოიწვიოს უჯრედებისა და ბირთვების ფიზიკური შეკუმშვა და დეფორმაცია. გარდა ამისა,70 ვარაუდობენ, რომ მცენარეებმა შეიძლება დააგროვონ გარკვეული ქიმიკატები, რათა შეზღუდონ პესტიციდების შეღწევა უჯრედებში. ეს ფენომენი შეიძლება აიხსნას, როგორც კორტიკალური და სისხლძარღვთა ქსოვილის უჯრედების ადაპტაციური ცვლილება, რომლის დროსაც უჯრედები ასქელებენ თავიანთ უჯრედულ კედლებს ისეთი ნივთიერებებით, როგორიცაა ცელულოზა და სუბერინი, რათა თავიდან აიცილონ ომეთოატის ფესვებში შეღწევა.71 გარდა ამისა, გაბრტყელებული ბირთვული დაზიანება შეიძლება იყოს უჯრედების ფიზიკური შეკუმშვის ან ბირთვის მემბრანაზე მოქმედი ჟანგვითი სტრესის შედეგი, ან შეიძლება გამოწვეული იყოს ომეთოატის გამოყენებით გამოწვეული გენეტიკური მასალის დაზიანებით.
ომეთოატი მაღალეფექტური ინსექტიციდია, რომელიც ფართოდ გამოიყენება, განსაკუთრებით განვითარებად ქვეყნებში. თუმცა, როგორც სხვა მრავალი ორგანოფოსფატური პესტიციდის შემთხვევაში, შეშფოთება კვლავ რჩება მის გარემოსა და ადამიანის ჯანმრთელობაზე ზემოქმედებასთან დაკავშირებით. კვლევის მიზანი იყო ამ ინფორმაციული ხარვეზის შევსება ომეთოატის ინსექტიციდების მავნე ზემოქმედების ყოვლისმომცველი შეფასებით ხშირად გამოცდილ მცენარეზე, A. cepa-ზე. A. cepa-ში ომეთოატის ზემოქმედებამ გამოიწვია ზრდის შეფერხება, გენოტოქსიკური ეფექტები, დნმ-ის მთლიანობის დაკარგვა, ჟანგვითი სტრესი და უჯრედების დაზიანება ფესვის მერისტემაში. შედეგებმა ხაზი გაუსვა ომეთოატის ინსექტიციდების უარყოფით გავლენას არასამიზნე ორგანიზმებზე. კვლევის შედეგები მიუთითებს ომეთოატის ინსექტიციდების გამოყენებისას მეტი სიფრთხილის, უფრო ზუსტი დოზირების, ფერმერებში ცნობიერების ამაღლების და უფრო მკაცრი რეგულაციების საჭიროებაზე. გარდა ამისა, ეს შედეგები ღირებული საწყისი წერტილი იქნება არასამიზნე სახეობებზე ომეთოატის ინსექტიციდების ზემოქმედების შესწავლის კვლევისთვის.
მცენარეებისა და მათი ნაწილების (ხახვის ბოლქვები) ექსპერიმენტული და საველე კვლევები, მათ შორის მცენარეული მასალის შეგროვება, ჩატარდა შესაბამისი ინსტიტუციური, ეროვნული და საერთაშორისო ნორმებისა და რეგულაციების შესაბამისად.