Aumentar la producción de alimentos es necesario para satisfacer las necesidades de la población mundial. En este sentido, los plaguicidas son parte integral de las prácticas agrícolas modernas destinadas a aumentar el rendimiento de los cultivos. Se ha demostrado que el uso generalizado de plaguicidas sintéticos en la agricultura causa graves problemas de contaminación ambiental y de salud humana. Los plaguicidas pueden bioacumularse en las membranas celulares humanas y afectar las funciones humanas por contacto directo o consumo de alimentos contaminados, lo cual constituye una causa importante de problemas de salud.
Los parámetros citogenéticos utilizados en este estudio mostraron un patrón consistente que indica que el ometoato ejerce efectos genotóxicos y citotóxicos en los meristemos de la cebolla. Aunque no existe evidencia clara de los efectos genotóxicos del ometoato en la cebolla en la literatura existente, un gran número de estudios han investigado los efectos genotóxicos del ometoato en otros organismos de prueba. Dolara et al. demostraron que el ometoato indujo un aumento dependiente de la dosis en el número de intercambios de cromátidas hermanas en linfocitos humanos in vitro. De manera similar, Arteaga-Gómez et al. demostraron que el ometoato redujo la viabilidad celular en queratinocitos HaCaT y células bronquiales humanas NL-20, y el daño genotóxico se evaluó mediante un ensayo cometa. De manera similar, Wang et al. observaron un aumento en la longitud de los telómeros y un aumento en la susceptibilidad al cáncer en trabajadores expuestos al ometoato. Además, en apoyo del presente estudio, Ekong et al. Demostraron que el ometoato (el análogo oxigenado del ometoato) causó una disminución en el MI en A. cepa y causó lisis celular, retención cromosómica, fragmentación cromosómica, elongación nuclear, erosión nuclear, maduración cromosómica prematura, agrupamiento en metafase, condensación nuclear, adherencia en anafase y anomalías en los puentes c-metafase y anafase. La disminución en los valores de MI después del tratamiento con ometoato puede deberse a la desaceleración en la división celular o a la incapacidad de las células para completar el ciclo mitótico. Por el contrario, el aumento en MN y las anomalías cromosómicas y la fragmentación del ADN indicaron que la disminución en los valores de MI estaba directamente relacionada con el daño del ADN. Entre las anomalías cromosómicas detectadas en el presente estudio, los cromosomas adherentes fueron los más comunes. Esta anomalía en particular, que es altamente tóxica e irreversible, es causada por la adhesión física de proteínas cromosómicas o la interrupción del metabolismo de los ácidos nucleicos en la célula. Alternativamente, puede ser causada por la disolución de las proteínas que encapsulan el ADN cromosómico, lo que en última instancia puede conducir a la muerte celular42. Los cromosomas libres sugieren la posibilidad de aneuploidía43. Además, los puentes cromosómicos se forman por la rotura y fusión de cromosomas y cromátidas. La formación de fragmentos conduce directamente a la formación de MN, lo cual es consistente con los resultados del ensayo cometa en el presente estudio. La distribución desigual de la cromatina se debe a la falla de la separación de las cromátidas en la fase mitótica tardía, lo que conduce a la formación de cromosomas libres44. El mecanismo exacto de la genotoxicidad del ometoato no está claro; sin embargo, como pesticida organofosforado, puede interactuar con componentes celulares como las nucleobases o causar daño al ADN mediante la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS)45. Por lo tanto, los pesticidas organofosforados pueden causar la acumulación de radicales libres altamente reactivos, incluyendo O2−, H2O2 y OH−, que pueden reaccionar con las bases del ADN en los organismos, causando así daño al ADN directa o indirectamente. También se ha demostrado que estas ROS dañan las enzimas y estructuras involucradas en la replicación y reparación del ADN. En contraste, se ha sugerido que los pesticidas organofosforados experimentan un proceso metabólico complejo tras la ingestión humana, interactuando con múltiples enzimas. Proponen que esta interacción implica la participación de diversas enzimas y los genes que las codifican en los efectos genotóxicos del ometoato40. Ding et al.46 informaron que los trabajadores expuestos al ometoato presentaron una mayor longitud de los telómeros, lo cual se asoció con la actividad de la telomerasa y el polimorfismo genético. Sin embargo, aunque se ha dilucidado la asociación entre las enzimas reparadoras del ADN del ometoato y el polimorfismo genético en humanos, esta cuestión sigue sin resolverse en plantas.
Los mecanismos de defensa celular contra las especies reactivas de oxígeno (ROS) se ven potenciados no solo por procesos antioxidantes enzimáticos, sino también por procesos antioxidantes no enzimáticos, de los cuales la prolina libre es un importante antioxidante no enzimático en plantas. Se observaron niveles de prolina hasta 100 veces superiores a los valores normales en plantas estresadas56. Los resultados de este estudio son consistentes con los resultados33 que informaron niveles elevados de prolina en plántulas de trigo tratadas con ometoato. De manera similar, Srivastava y Singh57 también observaron que el insecticida organofosforado malatión aumentó los niveles de prolina en cebolla (A. cepa) y también aumentó las actividades de la superóxido dismutasa (SOD) y la catalasa (CAT), reduciendo la integridad de la membrana y causando daño al ADN. La prolina es un aminoácido no esencial que participa en diversos mecanismos fisiológicos, incluyendo la formación de la estructura de las proteínas, la determinación de la función de las proteínas, el mantenimiento de la homeostasis redox celular, la eliminación de radicales singlete de oxígeno e hidroxilo, el mantenimiento del equilibrio osmótico y la señalización celular57. Además, la prolina protege las enzimas antioxidantes, manteniendo así la integridad estructural de las membranas celulares58. El aumento de los niveles de prolina en cebollas tras la exposición al ometoato sugiere que el organismo utiliza la prolina como superóxido dismutasa (SOD) y catalasa (CAT) para protegerse de la toxicidad inducida por insecticidas. Sin embargo, al igual que ocurre con el sistema antioxidante enzimático, se ha demostrado que la prolina es insuficiente para proteger las células de la punta de la raíz de la cebolla del daño causado por insecticidas.
Una revisión bibliográfica mostró que no existen estudios sobre el daño anatómico de las raíces de las plantas causado por insecticidas con ometoato. Sin embargo, los resultados de estudios previos sobre otros insecticidas coinciden con los de este estudio. Çavuşoğlu et al.67 informaron que los insecticidas de tiametoxam de amplio espectro causaron daño anatómico en las raíces de cebolla, como necrosis celular, tejido vascular poco claro, deformación celular, capa epidérmica poco clara y forma anormal de los núcleos del meristemo. Tütüncü et al.68 indicaron que tres dosis diferentes de insecticidas con metiocarb causaron necrosis, daño celular epidérmico y engrosamiento de la pared celular cortical en las raíces de cebolla. En otro estudio, Kalefetoglu Makar36 encontró que la aplicación de insecticidas de avermectina en dosis de 0,025 ml/L, 0,050 ml/L y 0,100 ml/L causó tejido conductor indefinido, deformación de células epidérmicas y daño nuclear aplanado en raíces de cebolla. La raíz es el punto de entrada para que los productos químicos dañinos ingresen a la planta y también es el sitio principal más susceptible a los efectos tóxicos. Según los resultados de MDA de nuestro estudio, el estrés oxidativo puede provocar daños en la membrana celular. Por otro lado, es importante reconocer que el sistema radicular también es el mecanismo de defensa inicial contra tales peligros69. Los estudios han demostrado que el daño observado en las células del meristemo de la raíz puede deberse al mecanismo de defensa de estas células que previene la absorción de pesticidas. El aumento de células epidérmicas y corticales observado en este estudio es probablemente el resultado de la reducción de la absorción química de la planta. Este aumento puede resultar en la compresión física y la deformación de las células y los núcleos. Además,70 se ha sugerido que las plantas pueden acumular ciertas sustancias químicas para limitar la penetración de pesticidas en las células. Este fenómeno puede explicarse como un cambio adaptativo en las células corticales y vasculares, donde las células engrosan sus paredes celulares con sustancias como la celulosa y la suberina para evitar que el ometoato penetre en las raíces.71 Además, el daño nuclear aplanado puede ser el resultado de la compresión física de las células o del estrés oxidativo que afecta a la membrana nuclear, o puede deberse al daño al material genético causado por la aplicación de ometoato.
El ometoato es un insecticida altamente efectivo que se usa ampliamente, especialmente en países en desarrollo. Sin embargo, como con muchos otros pesticidas organofosforados, persisten preocupaciones sobre su impacto en el medio ambiente y la salud humana. Este estudio tuvo como objetivo llenar este vacío de información mediante la evaluación exhaustiva de los efectos perjudiciales de los insecticidas de ometoato en una planta comúnmente probada, A. cepa. En A. cepa, la exposición al ometoato resultó en retraso del crecimiento, efectos genotóxicos, pérdida de integridad del ADN, estrés oxidativo y daño celular en el meristemo de la raíz. Los resultados destacaron los impactos negativos de los insecticidas de ometoato en organismos no objetivo. Los resultados de este estudio indican la necesidad de mayor precaución en el uso de insecticidas de ometoato, dosificación más precisa, mayor concienciación entre los agricultores y regulaciones más estrictas. Además, estos resultados proporcionarán un valioso punto de partida para la investigación que investiga los efectos de los insecticidas de ometoato en especies no objetivo.
Se realizaron estudios experimentales y estudios de campo de plantas y sus partes (bulbos de cebolla), incluida la recolección de material vegetal, de conformidad con las normas y regulaciones institucionales, nacionales e internacionales pertinentes.
Hora de publicación: 04-jun-2025