Tác động gây đột biến ở cá bảy màu

Các hạt nano oxit sắt (IONP) có đường kính nhỏ (1 - 100nm), tỷ lệ diện tích bề mặt/ thể tích lớn, từ tính và khả năng tương thích sinh học đã được thử nghiệm để khắc phục tình trạng môi trường thủy sinh bị ô nhiễm bởi hóa chất, chẳng hạn như thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ do khả năng tương tác với các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ làm thay đổi sinh khả dụng và độc tính sinh thái của nó. Tuy nhiên, thông tin cũng như kiến thức về những tác động từ sự tương tác giữa thuốc diệt cỏ và các hạt nano oxit sắt đối với các sinh vật dưới nước vẫn còn hạn chế.

Trong số các loại thuốc diệt cỏ, thuốc diệt cỏ chứa glyphosate được sử dụng trong nông nghiệp phổ biến nhất trên thế giới ước tính rằng khoảng 747 triệu kg thuốc diệt cỏ đã được sử dụng trong năm 2014. Glyphosate có thể xâm nhập vào các hệ thống thủy sinh bằng sự rửa trôi dòng chảy và nồng độ đạt trên 1 mg/L gây độc hại sinh thái cao chẳng hạn như vi khuẩn, vi tảo, động vật nguyên sinh, động vật giáp xác và cá. Glyphosate gây ra stress oxy hóa, thay đổi protein, mô bệnh học trên mang và gan của một số loài cá, đặc biệt là cá bảy màu ở liều lượng 1.82 mg/L trong vòng 24 h. Vậy nên, nghiên cứu này được tiến hành để đánh giá mức độ độc tính trong di truyền và khả năng gây đột biến gen tiềm ẩn của glyphosate trong thuốc diệt cỏ (GBH – glyphosate based herbicide) sau khi đồng thời tiếp xúc với vật liệu nano hạt nano oxit sắt (IONPs γ-Fe2O3) trên đối tượng nuôi cá bảy màu (Poecilia reticulata).

Cá bảy màu (P. reticulata) đực, trưởng thành (0,14 ± 0,1 g) được lấy từ các trại nuôi trồng thủy sản tại Goiás, Brazil và thích nghi 30 ngày trong điều kiện phòng thí nghiệm. Việc lựa chọn cá đực do chúng có độ nhạy cao với thuốc diệt cỏ có chứa glyphosate hơn cá cái. Cá bảy màu được thả vào bể 5L (10 con/bể ) tiếp xúc trực tiếp với các hạt nano oxit sắt và glyphosate trong thuốc diệt cỏ theo từng nghiệm thức lần lượt: 0,3 mg/L nano oxit sắt; 0,3 mg/L nano oxit sắt và 65 µg glyphosate; 0,3 mg/L nano oxit sắt và 130 µg glyphosate và nhóm đối chứng trong vòng 21 ngày. Không có sự khác biệt đáng kể về các thông số vật lý và hóa học giữa nhóm thí nghiệm và nhóm đối chứng. Cá được cho ăn hàng ngày với thức ăn công nghiệp. 

Cá bảy màu từ mỗi nhóm thí nghiệm được tiến hành thu mẫu máu. Độc tính trên gen đã được phân tích bởi xét nghiệm điện di gel đơn bào - là một kỹ thuật không phức tạp và có tính nhạy cảm cao để phát hiện tổn thương DNA được phân thành 5 loại: tối thiểu (0 - 10%), thấp (10 - 25%), trung bình (25 - 50%), cao (50 - 75%) và thiệt hại cực lớn (> 75%) ở cấp độ tế bào nhân thực. Sự thay đổi và tổn thương DNA do nano oxit sắt gây ra ở động vật có liên quan đến stress oxy hóa, tấn công DNA dẫn đến đứt gãy sợi DNA hoặc phá vỡ cấu trúc tế bào trong quá trình phân chia tế bào.

Tần suất nhiễm sắc thể tổn thương được đánh giá bằng xét nghiệm vi nhân (micronucleus test ) - là một xét nghiệm được sử dụng để sàng lọc chất độc trong các hợp chất có khả năng gây độc cho gen hiện được công nhận là một trong những xét nghiệm thành công và đáng tin cậy nhất đối với chất gây độc tố ung thư gen, tức là chất gây ung thư hoạt động bằng cách gây ra tổn thương di truyền và được khuyến nghị theo hướng dẫn. Và đánh giá sự biến đổi nhân hồng cầu - sự thay đổi nhân tế bào đã được coi là một dấu hiệu cho thấy sinh vật tiếp xúc với các tác nhân gây độc gen.

Việc đồng thời tiếp xúc với các hạt nano oxit sắt và glyphosate có trong thuốc diệt cỏ gây ra các độc tính trên gen cao hơn trên cá bảy màu khi so sánh với thí nghiệm chỉ tiếp xúc các hạt nano oxit sắt và nhóm đối chứng. Mặt khác, tiếp xúc với các hạt nano oxit sắt và glyphosate ở nồng độ 130 µg trong 21 ngày, tổn thương DNA mức cao (50,98%) ở cá khi so sánh với những nhóm còn lại cho thấy các sự tương tác giữa các hạt nano oxit sắt và glyphosate ở nồng độ cao. Tiếp xúc với các hạt nano oxit sắt và glyphosate ở cả hai nồng độ 65 µg và 130 µg làm tăng số lượng hồng cầu tổn thương và cực kỳ nghiêm trọng, xác nhận tác động gây độc trên gen của hỗn hợp này. Những tác động gây độc gen này ở cá có thể dẫn đến một số thay đổi sinh lý và tế bào, chẳng hạn như đột biến, sự phát triển của ung thư, những thay đổi trong tuổi thọ, hệ thống tuần hoàn và chức năng của hồng cầu.

Kết quả cho thấy giả thuyết rằng tác động gây đột biến và gây độc gen tiềm ẩn của các hạt nano oxit sắt và glyphosate trong thuốc diệt cỏ khi tiếp xúc với cá bảy màu đã được xác nhận. Sự biến đổi và tương tác của các hạt nano oxit sắt với các chất ô nhiễm khác, như thuốc diệt cỏ, trong các hệ thống thủy sinh là những yếu tố quan trọng trong đánh giá về mức độ rủi ro môi trường. Hơn nữa các nghiên cứu chuyên sâu hơn là cần thiết để hiểu rõ về các câu hỏi khác xoay quanh về việc sử dụng các hạt nano oxit sắt để xử lý các chất ô nhiễm môi trường, chẳng hạn như khả năng phục hồi sau các tác động độc hại (tức là cơ chế sửa chữa DNA và đổi mới tế bào).của thủy sinh vật để thích nghi. 

TLTK: Co-exposure of iron oxide nanoparticles and glyphosate-based herbicide´ induces DNA damage and mutagenic effects in the guppy (Poecilia reticulata). Trigueiro NSdS, Gonc¸alves BB, Dias FC, Lima ECdO, Rocha TL, Saboia-Morais SMT. Environmental Toxicology and Pharmacology (2020), doi: https://doi.org/10.1016/j.etap.2020.103521