Šiame tyrime buvo įvertintas komercinių preparatų mirtingumas, subletalumas ir toksiškumas.cipermetrinasformulių poveikis anuraniniams buožgalviams. Ūmaus toksiškumo bandyme 96 val. buvo tiriamos 100–800 μg/l koncentracijos. Lėtinio toksiškumo bandyme natūraliai susidarančios cipermetrino koncentracijos (1, 3, 6 ir 20 μg/l) buvo tiriamos dėl mirtingumo, o po to 7 dienas buvo tiriami mikrobranduoliai ir raudonųjų kraujo kūnelių branduolių anomalijos. Komercinės cipermetrino formulės LC50 buožgalviams buvo 273,41 μg L−1. Lėtinio toksiškumo bandyme didžiausia koncentracija (20 μg L−1) lėmė daugiau nei 50 % mirtingumą, nes ji sunaikino pusę tirtų buožgalvių. Mikrobranduolių bandymas parodė reikšmingus rezultatus esant 6 ir 20 μg L−1 koncentracijoms ir buvo aptikta keletas branduolių anomalijų, rodančių, kad komercinė cipermetrino formulė turi genotoksinį potencialą prieš P. gracilis. Cipermetrinas kelia didelę riziką šiai rūšiai, nes jis gali sukelti daug problemų ir paveikti šios ekosistemos dinamiką trumpuoju ir ilguoju laikotarpiu. Todėl galima daryti išvadą, kad komercinės cipermetrino formulės turi toksinį poveikį P. gracilis.
Dėl nuolatinio žemės ūkio veiklos plėtros ir intensyvaus naudojimokenkėjų kontrolėDėl taikomų priemonių vandens gyvūnai dažnai susiduria su pesticidais1,2. Vandens išteklių tarša šalia žemės ūkio laukų gali paveikti netikslinių organizmų, tokių kaip varliagyviai, vystymąsi ir išlikimą.
Varliagyviai tampa vis svarbesni vertinant aplinkos matricas. Dėl unikalių savybių, tokių kaip sudėtingi gyvenimo ciklai, greitas lervų augimo greitis, trofinė būklė, pralaidi oda10,11, priklausomybė nuo vandens reprodukcijai12 ir neapsaugoti kiaušinėliai11,13,14, anuranai laikomi gerais aplinkos teršalų bioindikatoriais. Mažoji vandens varlė (Physalaemus gracilis), paprastai vadinama verkiančia varle, yra įrodyta kaip pesticidų taršos bioindikatorinė rūšis4,5,6,7,15. Ši rūšis aptinkama stovinčiuose vandenyse, saugomose teritorijose arba vietovėse su įvairia buveine Argentinoje, Urugvajuje, Paragvajuje ir Brazilijoje1617 ir pagal IUCN klasifikaciją laikoma stabilia dėl plataus paplitimo ir tolerancijos skirtingoms buveinėms18.
Varliagyviams po sąlyčio su cipermetrinu pasireiškė beveik mirtinas poveikis, įskaitant buožgalvių elgesio, morfologinius ir biocheminius pokyčius23,24,25, pakitusį mirtingumą ir metamorfozės laiką, fermentinius pokyčius, sumažėjusį išsiritimo sėkmę24,25, hiperaktyvumą26, cholinesterazės aktyvumo slopinimą27 ir plaukimo gebėjimų pokyčius7,28. Tačiau cipermetrino genotoksinio poveikio varliagyviams tyrimų atlikta nedaug. Todėl svarbu įvertinti bestuburių rūšių jautrumą cipermetrinui.
Aplinkos tarša veikia normalų varliagyvių augimą ir vystymąsi, tačiau didžiausias neigiamas poveikis yra genetinis DNR pažeidimas, kurį sukelia pesticidų poveikis13. Kraujo ląstelių morfologijos analizė yra svarbus bioindikatorius, rodantis taršą ir galimą medžiagos toksiškumą laukinėms rūšims29. Mikrobranduolių tyrimas yra vienas iš dažniausiai naudojamų metodų cheminių medžiagų genotoksiškumui aplinkoje nustatyti30. Tai greitas, efektyvus ir nebrangus metodas, kuris yra geras organizmų, tokių kaip varliagyviai, cheminės taršos rodiklis31,32 ir gali suteikti informacijos apie genotoksinių teršalų poveikį33.
Šio tyrimo tikslas buvo įvertinti komercinių cipermetrino preparatų toksinį poveikį mažiems vandens buožgalviams naudojant mikrobranduolių testą ir ekologinės rizikos vertinimą.
P. gracilis buožgalvių, paveiktų skirtingomis komercinio cipermetrino koncentracijomis ūminio bandymo laikotarpiu, bendras mirtingumas (%).
P. gracilis buožgalvių, paveiktų skirtingomis komercinio cipermetrino koncentracijomis lėtinio toksiškumo bandymo metu, bendras mirtingumas (%).
Pastebėtas didelis mirtingumas buvo genotoksinio poveikio, kurį sukėlė varliagyviai, veikiami skirtingų cipermetrino koncentracijų (6 ir 20 μg/l), rezultatas. Tai rodo mikrobranduolių (MN) ir branduolio anomalijos eritrocituose. MN susidarymas rodo mitozės klaidas ir yra susijęs su prastu chromosomų prisijungimu prie mikrovamzdelių, baltymų kompleksų, atsakingų už chromosomų įsisavinimą ir transportavimą, defektais, chromosomų segregacijos klaidomis ir DNR pažeidimų taisymo klaidomis38,39 ir gali būti susijęs su pesticidų sukeltu oksidaciniu stresu40,41. Kiti sutrikimai buvo pastebėti esant visoms tirtoms koncentracijoms. Didėjant cipermetrino koncentracijai, branduolio anomalijos eritrocituose padidėjo 5 % ir 20 % atitinkamai esant mažiausiai (1 μg/l) ir didžiausiai (20 μg/l) dozėms. Pavyzdžiui, rūšies DNR pokyčiai gali turėti rimtų pasekmių tiek trumpalaikiam, tiek ilgalaikiam išlikimui, dėl kurių sumažėja populiacija, pakinta reprodukcinė būklė, atsiranda giminingas veisimasis, prarandama genetinė įvairovė ir pakitę migracijos greičiai. Visi šie veiksniai gali turėti įtakos rūšies išlikimui ir išlikimui42,43. Eritroidinių anomalijų susidarymas gali rodyti citokinezės blokadą, dėl kurios atsiranda nenormalus ląstelių dalijimasis (dvibranduoliai eritrocitai)44,45; daugiaskiaučiai branduoliai yra branduolio membranos iškilimai su keliomis skiltimis46, o kiti eritroidiniai sutrikimai gali būti susiję su DNR amplifikacija, pavyzdžiui, branduolio inkstai/pūslelės47. Abranduolinių eritrocitų buvimas gali rodyti sutrikusį deguonies transportavimą, ypač užterštame vandenyje48,49. Apoptozė rodo ląstelių mirtį50.
Kiti tyrimai taip pat parodė genotoksinį cipermetrino poveikį. Kabaña ir kt.51 parodė mikrobranduolių ir branduolio pokyčių, tokių kaip dvibranduolės ląstelės ir apoptozinės ląstelės, buvimą Odontophrynus americanus ląstelėse po to, kai 96 val. buvo veikiamos didelėmis cipermetrino koncentracijomis (5000 ir 10 000 μg L−1). Cipermetrino sukelta apoptozė taip pat buvo aptikta P. biligonigerus52 ir Rhinella arenarum53. Šie rezultatai rodo, kad cipermetrinas turi genotoksinį poveikį daugeliui vandens organizmų ir kad MN bei ENA tyrimas gali būti subletalinio poveikio varliagyviams rodiklis ir gali būti taikomas vietinėms rūšims ir laukinėms populiacijoms, veikiamoms toksinų12.
Komercinės cipermetrino formulės kelia didelį pavojų aplinkai (tiek ūmų, tiek lėtinį), o jų HQ viršija JAV Aplinkos apsaugos agentūros (EPA) lygį54, todėl aplinkoje gali neigiamai paveikti rūšį. Atliekant lėtinės rizikos vertinimą, mirtingumo NOEC buvo 3 μg L−1, o tai patvirtina, kad vandenyje randamos koncentracijos gali kelti pavojų rūšiai55. Letalinė NOEC R. arenarum lervoms, paveiktoms endosulfano ir cipermetrino mišiniu, buvo 500 μg L−1 po 168 val.; ši vertė sumažėjo iki 0,0005 μg L−1 po 336 val. Autoriai rodo, kad kuo ilgesnis poveikis, tuo mažesnės koncentracijos, kurios yra kenksmingos rūšiai. Taip pat svarbu pabrėžti, kad NOEC vertės buvo didesnės nei P. gracilis tuo pačiu poveikio laiku, o tai rodo, kad rūšies reakcija į cipermetriną yra specifinė rūšiai. Be to, kalbant apie mirtingumą, P. gracilis CHQ vertė po sąlyčio su cipermetrinu pasiekė 64,67, o tai yra daugiau nei JAV Aplinkos apsaugos agentūros nustatyta pamatinė vertė54, o R. arenarum lervų CHQ vertė taip pat buvo didesnė už šią vertę (CHQ > 388,00 po 336 val.), o tai rodo, kad tirti insekticidai kelia didelę riziką kelioms varliagyvių rūšims. Atsižvelgiant į tai, kad P. gracilis metamorfozei užbaigti reikia maždaug 30 dienų56, galima daryti išvadą, kad tirtos cipermetrino koncentracijos gali prisidėti prie populiacijos mažėjimo, neleisdamos užsikrėtusiems individams ankstyvame amžiuje pasiekti suaugusio arba reprodukcinio etapo.
Apskaičiuojant mikrobranduolių ir kitų eritrocitų branduolio anomalijų rizikos vertinimą, CHQ vertės svyravo nuo 14,92 iki 97,00, o tai rodo, kad cipermetrinas kelia potencialią genotoksinę riziką P. gracilis net ir natūralioje buveinėje. Atsižvelgiant į mirtingumą, maksimali ksenobiotinių junginių koncentracija, kurią toleravo P. gracilis, buvo 4,24 μg L−1. Tačiau net ir 1 μg/l koncentracijos parodė genotoksinį poveikį. Dėl šios priežasties gali padidėti nenormalių individų skaičius57 ir paveikti rūšių vystymąsi bei dauginimąsi jų buveinėse, todėl gali sumažėti varliagyvių populiacijos.
Komercinės insekticido cipermetrino formulės parodė didelį ūminį ir lėtinį toksiškumą P. gracilis. Pastebėtas didesnis mirtingumas, greičiausiai dėl toksinio poveikio, ką rodo mikrobranduolių ir eritrocitų branduolio anomalijų, ypač dantytų branduolių, skiltelių branduolių ir pūslelių branduolių, buvimas. Be to, tirtoms rūšims buvo padidėjusi rizika aplinkai, tiek ūminė, tiek lėtinė. Šie duomenys, kartu su ankstesniais mūsų tyrimų grupės tyrimais, parodė, kad net ir skirtingos komercinės cipermetrino formulės vis tiek sumažino acetilcholinesterazės (AChE) ir butirilcholinesterazės (BChE) aktyvumą ir oksidacinį stresą58, taip pat sukėlė P. gracilis plaukimo aktyvumo pokyčius ir burnos ertmės defektus59, o tai rodo, kad komercinės cipermetrino formulės šiai rūšiai pasižymi dideliu mirtinu ir subletaliniu toksiškumu. Hartmann ir kt. 60 nustatė, kad komercinės cipermetrino formulės buvo toksiškiausios P. gracilis ir kitai tos pačios genties rūšiai (P. cuvieri), palyginti su devyniais kitais pesticidais. Tai rodo, kad teisiškai patvirtintos cipermetrino koncentracijos aplinkos apsaugai gali sukelti didelį mirtingumą ir ilgalaikį populiacijos mažėjimą.
Reikia atlikti tolesnius tyrimus, siekiant įvertinti pesticido toksiškumą varliagyviams, nes aplinkoje randamos koncentracijos gali sukelti didelį mirtingumą ir kelti potencialų pavojų P. gracilis. Reikėtų skatinti tyrimus su varliagyvių rūšimis, nes duomenų apie šiuos organizmus, ypač apie Brazilijos rūšis, trūksta.
Lėtinio toksiškumo tyrimas truko 168 val. (7 dienas) statinėmis sąlygomis, o subletalinės koncentracijos buvo: 1, 3, 6 ir 20 μg veikliosios medžiagos L−1. Abiejuose eksperimentuose buvo įvertinta po 10 buožgalvių iš kiekvienos apdorojimo grupės, atliekant šešis pakartojimus, iš viso po 60 buožgalvių kiekvienai koncentracijai. Tuo tarpu vanduo buvo naudojamas kaip neigiama kontrolė. Kiekvieną eksperimentinę įrangą sudarė sterilus stiklinis indas, kurio talpa buvo 500 ml, o tirpalo tankis – 1 buožgalvis 50 ml tirpalo. Kolba buvo uždengta polietileno plėvele, kad būtų išvengta garavimo, ir nuolat aeruojama.
Vanduo buvo chemiškai analizuojamas pesticidų koncentracijoms nustatyti po 0, 96 ir 168 val. Remiantis Sabin ir kt. 68 ir Martins ir kt. 69 tyrimais, analizės buvo atliktos Santa Marijos federalinio universiteto Pesticidų analizės laboratorijoje (LARP), naudojant dujų chromatografiją, sujungtą su triguba kvadrupole masių spektrometrija („Varian“ modelis 1200, Palo Alto, Kalifornija, JAV). Kiekybinis pesticidų nustatymas vandenyje pateiktas kaip papildoma medžiaga (SM1 lentelė).
Mikrobranduolių tyrimui (MNT) ir eritrocitų branduolio anomalijos tyrimui (RNR) buvo išanalizuota po 15 buožgalvių iš kiekvienos gydymo grupės. Buožgalviai buvo anestezuoti 5 % lidokainu (50 mg g-170), o kraujo mėginiai surinkti širdies punkcijos būdu naudojant vienkartinius heparinizuotus švirkštus. Kraujo tepinėliai buvo paruošti ant sterilių mikroskopo stiklelių, džiovinti ore, fiksuoti 100 % metanoliu (4 °C) 2 minutes, o po to dažyti 10 % Giemsa tirpalu 15 minučių tamsoje. Proceso pabaigoje stikleliai buvo plaunami distiliuotu vandeniu, kad būtų pašalintas dažų perteklius, ir džiovinami kambario temperatūroje.
Mažiausiai 1000 kiekvieno buožgalvio eritrocitų buvo ištirta naudojant 100× mikroskopą su 71 objektyvu, siekiant nustatyti MN ir ENA buvimą. Iš viso buvo įvertinti 75 796 buožgalvių eritrocitai, atsižvelgiant į cipermetrino koncentracijas ir kontrolines grupes. Genotoksiškumas buvo analizuojamas pagal Carrasco ir kt. bei Fenech ir kt. metodą38,72, nustatant šių branduolio pažeidimų dažnį: (1) bebranduolės ląstelės: ląstelės be branduolio; (2) apoptozės ląstelės: branduolio fragmentacija, užprogramuota ląstelių mirtis; (3) dvibranduolės ląstelės: ląstelės su dviem branduoliais; (4) branduolio pumpurai arba pūslelės: ląstelės su branduoliu su mažais branduolio membranos išsikišimais, pūslelės, kurių dydis panašus į mikrobranduolių; (5) kariolizės paveiktos ląstelės: ląstelės, turinčios tik branduolio kontūrą be vidinės medžiagos; (6) įpjautos ląstelės: ląstelės su branduoliais, kurių forma akivaizdi – įtrūkimai ar įpjovos, dar vadinamos inkstų formos branduoliais; (7) lobuliuotos ląstelės: ląstelės su branduolio išsikišimais, didesniais nei minėtos pūslelės; ir (8) mikroląstelės: ląstelės su kondensuotais branduoliais ir sumažėjusia citoplazma. Pokyčiai buvo palyginti su neigiamos kontrolės rezultatais.
Ūmaus toksiškumo bandymo rezultatai (LC50) buvo analizuojami naudojant „GBasic“ programinę įrangą ir TSK-Trimmed Spearman-Karber metodą74. Lėtinio toksiškumo bandymo duomenys buvo iš anksto patikrinti dėl paklaidos normalumo (Shapiro-Wilks) ir dispersijos homogeniškumo (Bartlett). Rezultatai buvo analizuojami naudojant vienfaktorinę dispersinę analizę (ANOVA). Duomenims tarpusavyje palyginti buvo naudojamas Tukey testas, o duomenims tarp gydymo grupės ir neigiamos kontrolinės grupės palyginti – Dunnett testas.
LOEC ir NOEC duomenys buvo analizuojami naudojant Dunnett'o testą. Statistiniai testai atlikti naudojant „Statistica 8.0“ programinę įrangą („StatSoft“), o reikšmingumo lygis buvo 95 % (p < 0,05).
Įrašo laikas: 2025 m. kovo 13 d.