Оваа студија ја процени леталноста, сублеталноста и токсичноста на комерцијалнитециперметринформулации на анурски полноглавци. Во акутниот тест, концентрации од 100–800 μg/L беа тестирани 96 часа. Во хроничниот тест, природно присутните концентрации на циперметрин (1, 3, 6 и 20 μg/L) беа тестирани за смртност, проследено со тестирање на микронуклеусот и абнормалности на нуклеарното ниво на црвените крвни зрнца во тек на 7 дена. LC50 на комерцијалната формулација на циперметрин кај полноглавците беше 273,41 μg L−1. Во хроничниот тест, највисоката концентрација (20 μg L−1) резултираше со смртност поголема од 50%, бидејќи уби половина од тестираните полноглавци. Тестот со микронуклеус покажа значајни резултати на 6 и 20 μg L−1 и беа откриени неколку нуклеарни абнормалности, што укажува дека комерцијалната формулација на циперметрин има генотоксичен потенцијал против P. gracilis. Циперметринот е висок ризик за овој вид, што укажува дека може да предизвика повеќекратни проблеми и да влијае на динамиката на овој екосистем на краток и долг рок. Затоа, може да се заклучи дека комерцијалните формулации на циперметрин имаат токсични ефекти врз P. gracilis.
Поради континуираната експанзија на земјоделските активности и интензивната примена наконтрола на штетницимерки, водните животни често се изложени на пестициди1,2. Загадувањето на водните ресурси во близина на земјоделските полиња може да влијае на развојот и опстанокот на организми кои не се целна група, како што се водоземците.
Водоземците стануваат сè поважни во проценката на матриците на животната средина. Анураните се сметаат за добри биоиндикатори на загадувачите на животната средина поради нивните уникатни карактеристики како што се сложените животни циклуси, брзите стапки на раст на ларвите, трофичкиот статус, пропустливата кожа10,11, зависноста од вода за репродукција12 и незаштитените јајца11,13,14. Малата водна жаба (Physalaemus gracilis), попозната како плачлива жаба, е докажано дека е биоиндикаторски вид на загадување со пестициди4,5,6,7,15. Видот се наоѓа во стоечки води, заштитени подрачја или области со променливо живеалиште во Аргентина, Уругвај, Парагвај и Бразил1617 и се смета за стабилен според класификацијата на IUCN поради неговата широка распространетост и толеранција на различни живеалишта18.
Кај водоземците по изложеност на циперметрин се пријавени сублетални ефекти, вклучувајќи промени во однесувањето, морфологијата и биохемиските промени кај полноглавците23,24,25, променет морталитет и време на метаморфоза, ензимски промени, намален успех на испилување24,25, хиперактивност26, инхибиција на активноста на холинестеразата27 и промени во пливачките перформанси7,28. Сепак, студиите за генотоксичните ефекти на циперметринот кај водоземците се ограничени. Затоа, важно е да се процени подложноста на видовите анурани на циперметрин.
Загадувањето на животната средина влијае на нормалниот раст и развој на водоземците, но најсериозниот негативен ефект е генетското оштетување на ДНК предизвикано од изложеност на пестициди13. Анализата на морфологијата на крвните клетки е важен биоиндикатор за загадување и потенцијална токсичност на супстанцијата за дивите видови29. Тестот со микронуклеус е еден од најчесто користените методи за одредување на генотоксичноста на хемикалиите во животната средина30. Тоа е брз, ефикасен и ефтин метод кој е добар индикатор за хемиско загадување на организми како што се водоземците31,32 и може да обезбеди информации за изложеноста на генотоксични загадувачи33.
Целта на ова истражување беше да се процени токсичниот потенцијал на комерцијалните формулации на циперметрин за мали водни полноглавци користејќи микронуклеарен тест и проценка на еколошкиот ризик.
Кумулативна смртност (%) на полноглавци од P. gracilis изложени на различни концентрации на комерцијален циперметрин за време на акутниот период на тестот.
Кумулативен морталитет (%) на полноглавци од P. gracilis изложени на различни концентрации на комерцијален циперметрин за време на хроничен тест.
Забележаната висока смртност беше резултат на генотоксични ефекти кај водоземците изложени на различни концентрации на циперметрин (6 и 20 μg/L), што е потврдено со присуството на микронуклеуси (MN) и нуклеарни абнормалности во еритроцитите. Формирањето на MN укажува на грешки во митозата и е поврзано со лошо врзување на хромозомите за микротубулите, дефекти во протеинските комплекси одговорни за апсорпција и транспорт на хромозомите, грешки во сегрегацијата на хромозомите и грешки во поправката на оштетувањето на ДНК38,39 и може да биде поврзано со оксидативен стрес предизвикан од пестициди40,41. Други абнормалности беа забележани кај сите оценети концентрации. Зголемувањето на концентрациите на циперметрин ги зголеми нуклеарните абнормалности во еритроцитите за 5% и 20% при најниските (1 μg/L) и највисоките (20 μg/L) дози, соодветно. На пример, промените во ДНК-та на еден вид можат да имаат сериозни последици и за краткорочното и за долгорочното преживување, што резултира со намалување на популацијата, изменета репродуктивна способност, инбридирање, губење на генетската разновидност и изменети стапки на миграција. Сите овие фактори можат да влијаат врз преживувањето и одржувањето на видовите42,43. Формирањето на еритроидни абнормалности може да укажува на блокада во цитокинезата, што резултира со абнормална клеточна делба (двојадрени еритроцити)44,45; повеќелобусните јадра се испакнатини на нуклеарната мембрана со повеќе лобуси46, додека други еритроидни абнормалности може да бидат поврзани со амплификација на ДНК, како што се нуклеарни бубрези/меурчиња47. Присуството на ануклеирани еритроцити може да укажува на нарушен транспорт на кислород, особено во контаминирана вода48,49. Апоптозата укажува на клеточна смрт50.
Други студии, исто така, ги покажаа генотоксичните ефекти на циперметринот. Кабања и сор.51 покажаа присуство на микронуклеуси и нуклеарни промени како што се двојадрени клетки и апоптотични клетки во клетките на Odontophrynus americanus по изложеност на високи концентрации на циперметрин (5000 и 10.000 μg L−1) во тек на 96 часа. Апоптоза предизвикана од циперметрин беше откриена и кај P. biligonigerus52 и Rhinella arenarum53. Овие резултати сугерираат дека циперметринот има генотоксични ефекти врз низа водни организми и дека анализата MN и ENA може да биде индикатор за сублетални ефекти врз водоземците и може да биде применлива за автохтони видови и диви популации изложени на токсиканти12.
Комерцијалните формулации на циперметрин претставуваат висок ризик за животната средина (и акутен и хроничен), при што HQs го надминуваат нивото на Агенцијата за заштита на животната средина на САД (EPA)54 што може негативно да влијае на видот доколку е присутен во животната средина. Во проценката на хроничен ризик, NOEC за смртност беше 3 μg L−1, потврдувајќи дека концентрациите пронајдени во водата може да претставуваат ризик за видот55. Смртоносниот NOEC за ларви на R. arenarum изложени на мешавина од ендосулфан и циперметрин беше 500 μg L−1 по 168 часа; оваа вредност се намали на 0,0005 μg L−1 по 336 часа. Авторите покажуваат дека колку е подолго изложувањето, толку се пониски концентрациите што се штетни за видот. Исто така е важно да се истакне дека вредностите на NOEC беа повисоки од оние на P. gracilis во исто време на изложеност, што укажува дека одговорот на видот на циперметрин е специфичен за видот. Понатаму, во однос на смртноста, вредноста на CHQ на P. gracilis по изложеност на циперметрин достигна 64,67, што е повисока од референтната вредност утврдена од Агенцијата за заштита на животната средина на САД54, а вредноста на CHQ на ларвите на R. arenarum беше исто така повисока од оваа вредност (CHQ > 388,00 по 336 часа), што укажува дека проучуваните инсектициди претставуваат висок ризик за неколку видови водоземци. Со оглед на тоа што на P. gracilis му се потребни приближно 30 дена за да ја заврши метаморфозата56, може да се заклучи дека проучуваните концентрации на циперметрин можат да придонесат за намалување на популацијата со спречување на заразените лица да влезат во возрасна или репродуктивна фаза на рана возраст.
Во пресметаната проценка на ризикот од микронуклеуси и други нуклеарни абнормалности на еритроцитите, вредностите на CHQ се движеа од 14,92 до 97,00, што укажува дека циперметринот имал потенцијален генотоксичен ризик за P. gracilis дури и во неговото природно живеалиште. Земајќи ја предвид смртноста, максималната концентрација на ксенобиотски соединенија толерантни за P. gracilis била 4,24 μg L−1. Сепак, концентрациите ниски до 1 μg/L, исто така, покажале генотоксични ефекти. Овој факт може да доведе до зголемување на бројот на абнормални единки57 и да влијае на развојот и репродукцијата на видовите во нивните живеалишта, што доведува до намалување на популациите на водоземци.
Комерцијалните формулации на инсектицидот циперметрин покажаа висока акутна и хронична токсичност кон P. gracilis. Забележани се повисоки стапки на смртност, веројатно поради токсични ефекти, што се потврдува со присуството на микронуклеуси и еритроцитни нуклеарни абнормалности, особено назабени јадра, лобусни јадра и везикуларни јадра. Покрај тоа, проучуваните видови покажаа зголемени еколошки ризици, и акутни и хронични. Овие податоци, во комбинација со претходни студии од нашата истражувачка група, покажаа дека дури и различни комерцијални формулации на циперметрин сепак предизвикуваат намалени активности на ацетилхолинестеразата (AChE) и бутирилхолинестеразата (BChE) и оксидативен стрес58, и резултираа со промени во активноста на пливање и орални малформации59 кај P. gracilis, што укажува дека комерцијалните формулации на циперметрин имаат висока летална и сублетална токсичност кон овој вид. Хартман и сор. 60 откриле дека комерцијалните формулации на циперметрин биле најтоксични за P. gracilis и друг вид од истиот род (P. cuvieri) во споредба со девет други пестициди. Ова укажува дека законски одобрените концентрации на циперметрин за заштита на животната средина може да резултираат со висок морталитет и долгорочен пад на популацијата.
Потребни се понатамошни студии за да се процени токсичноста на пестицидот за водоземците, бидејќи концентрациите пронајдени во животната средина може да предизвикаат висок морталитет и да претставуваат потенцијален ризик за P. gracilis. Треба да се поттикнуваат истражувања за видовите водоземци, бидејќи податоците за овие организми се оскудни, особено за бразилските видови.
Тестот за хронична токсичност траел 168 часа (7 дена) под статички услови, а сублеталните концентрации биле: 1, 3, 6 и 20 μg ai L−1. Во двата експерименти, 10 полноглавци по третирана група биле оценети со шест повторувања, за вкупно 60 полноглавци по концентрација. Во меѓувреме, третманот само со вода служел како негативна контрола. Секоја експериментална поставеност се состоела од стерилен стаклен сад со капацитет од 500 ml и густина од 1 полноглавец на 50 ml раствор. Колбата била покриена со полиетиленска фолија за да се спречи испарување и континуирано се аерирала.
Водата беше хемиски анализирана за да се утврдат концентрациите на пестициди на 0, 96 и 168 часа. Според Сабин и сор. 68 и Мартинс и сор. 69, анализите беа извршени во Лабораторијата за анализа на пестициди (LARP) на Федералниот универзитет во Санта Марија со употреба на гасна хроматографија поврзана со тројна квадрополна масена спектрометрија (Varian модел 1200, Пало Алто, Калифорнија, САД). Квантитативното одредување на пестициди во водата е прикажано како дополнителен материјал (Табела SM1).
За тестот за микронуклеус (MNT) и тестот за нуклеарна абнормалност на црвените крвни клетки (RNA), анализирани се 15 полноглавци од секоја третирана група. Полноглавците се анестезирани со 5% лидокаин (50 mg g-170), а примероците од крв се собрани со срцева пункција со употреба на хепаринизирани шприцеви за еднократна употреба. Крвните размаски се подготвуваат на стерилни микроскопски плочки, се сушат на воздух, се фиксираат со 100% метанол (4 °C) 2 минути, а потоа се обоени со 10% раствор на Гимза 15 минути во темница. На крајот од процесот, плочките се измиваат со дестилирана вода за да се отстрани вишокот боја и се сушат на собна температура.
Најмалку 1000 црвени крвни зрнца од секој полноглавец беа анализирани со помош на микроскоп од 100× со објектив од 71 за да се утврди присуството на MN и ENA. Вкупно 75.796 црвени крвни зрнца од полноглавци беа оценети земајќи ги предвид концентрациите на циперметрин и контролите. Генотоксичноста беше анализирана според методот на Carrasco et al. и Fenech et al.38,72 со одредување на фреквенцијата на следните нуклеарни лезии: (1) ануклеатни клетки: клетки без јадра; (2) апоптотични клетки: фрагментација на јадрото, програмирана клеточна смрт; (3) двојадрени клетки: клетки со две јадра; (4) нуклеарни пупки или клетки на меурчиња: клетки со јадра со мали испакнатини на нуклеарната мембрана, меурчиња слични по големина на микронуклеуси; (5) кариолизирани клетки: клетки само со контура на јадрото без внатрешен материјал; (6) засечени клетки: клетки со јадра со очигледни пукнатини или засеци во нивната форма, исто така наречени јадра во облик на бубрег; (7) лобулирани клетки: клетки со нуклеарни испакнатини поголеми од претходно споменатите везикули; и (8) микроклетки: клетки со кондензирани јадра и редуцирана цитоплазма. Промените беа споредени со резултатите од негативната контрола.
Резултатите од тестот за акутна токсичност (LC50) беа анализирани со користење на софтверот GBasic и методот TSK-Trimmed Spearman-Karber74. Податоците од хроничниот тест беа претходно тестирани за нормалност на грешката (Shapiro-Wilks) и хомогеност на варијансата (Bartlett). Резултатите беа анализирани со користење на еднонасочна анализа на варијансата (ANOVA). Тукиевиот тест беше користен за споредување на податоците меѓу себе, а Данетовиот тест беше користен за споредување на податоците помеѓу групата со третман и негативната контролна група.
Податоците за LOEC и NOEC беа анализирани со помош на Данетовиот тест. Статистичките тестови беа извршени со помош на софтверот Statistica 8.0 (StatSoft) со ниво на значајност од 95% (p < 0,05).
Време на објавување: 13 март 2025 година