Μελέτη της βιολογικής δράσης διαφόρων φυτοφαρμάκων σε συνδυασμό με τη φυσικοχημική τους συμπεριφορά

Τα φυτοφάρμακα αποτελούν σημαντικούς περιβαλλοντικούς ρυπαντές, στους οποίους εκτίθεται καθημερινά ο άνθρωπος με συνεχώς αυξανόμενο ρυθμό. Ο άνθρωπος εκτίθεται στα φυτοφάρμακα είτε μέσω της επαγγελματικής του ενασχόλησης ως καλλιεργητής, κατά τη διάρκεια ψεκασμών, είτε ως καταναλωτής, μέσω των υπολειμμάτων που παραμένουν σε τρόφιμα, καπνό, αέρα, έδαφος, νερό, φυτά και ζώα. Σκοπός της διατριβής είναι η μελέτη της βιολογικής δράσης φυτοφαρμάκων σε συνδυασμό με τη φυσικοχημική τους συμπεριφορά. Ειδικότερα επιδιώκεται να διερευνηθεί αν η γενοτοξική δράση τους καθορίζεται από τις φυσικοχημικές τους ιδιότητες και κατ’ επέκταση από τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Επιλέχτηκαν δύο φυτοφάρμακα ευρείας χρήσης, το Methidathion και το Imidacloprid. Το Methidathion είναι οργανοφωσφορικό εντομοκτόνο, που δρα σαν ανταγωνιστής της χολινεστεράσης. To Imidacloprid είναι χλωρο-νικοτινικό εντομοκτόνο ευρέως φάσματος, το οποίο δρα ως ανταγωνιστής της ακετυλοχολίνης και ανήκει στα νικοτινοειδή, μια νέα κατηγορία φυτοφαρμάκων. Για την εκτίμηση της γενοτοξικής δράσης των παραπάνω φυτοφαρμάκων επιλέχθηκε η τεχνική των μικροπυρήνων (Micronucleus Assay) σε ανθρώπινα λεμφοκύτταρα in vitro με τη χρήση κυτταροχαλασίνης-Β. Για τη μελέτη της φυσικοχημικής συμπεριφοράς καθώς και της παρουσίας τους στον εσωκυττάριο ή εξωκυττάριο χώρο εφαρμόστηκε η τεχνική της καθοδικής βολταμετρίας με προσυγκέντρωση (Cathodic Stripping Voltammetry). Επίσης, πραγματοποιήθηκε in vivo μελέτη σε ομάδα αγροτών του νομού Ηρακλείου που χρησιμοποιούσαν μεταξύ άλλων φυτοφαρμάκων και το Methidathion. Συγχρόνως μελετήθηκε in vivo η δράση του Imidacloprid σε επίμυες. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων για το Methidathion έδειξαν ότι ο περιβαλλοντικός παράγοντας pH, επηρεάζει καταλυτικά τη δομή του, ενισχύοντας την επικινδυνότητά του. Τα in vitro πειράματα προσδιορισμού της γενοτοξικής δράσης του Imidacloprid με την τεχνική των μικροπυρήνων σε καλλιέργειες ανθρώπινων λεμφοκυττάρων σε συνδυασμό με την τεχνική της καθοδικής βολταμετρίας με προσυγκέντρωση, παρουσία και απουσία ΚΝΟ₃, έδειξαν μεταβολή της φυσικοχημικής συμπεριφοράς του φυτοφαρμάκου εξαιτίας της παρουσίας του ΚΝΟ₃. Ο παράγοντας που επηρεάζει τη δράση του Imidacloprid είναι το φορτίο του μορίου το οποίο το κρατά προσκολλημένο στη μεμβράνη του λεμφοκυττάρου και δεν το αφήνει να εισχωρήσει στο εσωτερικό. Παρουσία ΚΝΟ₃ , το φορτίο του Imidacloprid εξουδετερώνεται με αποτέλεσμα να εισχωρεί ελεύθερα στο εσωτερικό του κυττάρου. Τα παραπάνω πειράματα έδειξαν ότι η παρουσία μιας ακίνδυνης και άφθονης στη φύση ένωσης, όπως το ΚΝΟ₃ μπορεί να αλλάξει δραματικά τον τρόπο δράσης ενός φυτοφαρμάκου όπως το Imidacloprid και να το μετατρέψει από φιλικό προς τον άνθρωπο σε αρκετά επικίνδυνο. Επίσης, από την μελέτη της θερμοδυναμικής συμπεριφοράς του Imidacloprid με την χρήση της καθοδικής βολταμετρίας με προσυγκέντρωση, προέκυψε ότι το συγκεκριμένο φυτοφάρμακο παρουσιάζει μεγαλύτερη δραστικότητα σε χαμηλές θερμοκρασίες γεγονός που το καθιστά πιο επικίνδυνο για τους ψυχρόαιμους οργανισμούς (έντομα) και λιγότερο για τους θερμόαιμους (θηλαστικά). Η εργασία αυτή συνεισφέρει στην αποσαφήνιση του μηχανισμού δράσης των δύο αυτών φυτοφαρμάκων. Τα αποτελέσματα αυτά που προέκυψαν, τόσο βιολογικά όσα και φυσικοχημικά, δείχνουν ότι η διεπιστημονική προσέγγιση μπορεί να δώσει χρήσιμες απαντήσεις σε ζητήματα περιβαλλοντικού ενδιαφέροντος.