Studi ini menilai tingkat kematian, tingkat kematian parsial, dan toksisitas dari produk komersial.sipermetrinFormulasi tersebut diuji pada kecebong katak. Pada uji akut, konsentrasi 100–800 μg/L diuji selama 96 jam. Pada uji kronis, konsentrasi sipermetrin alami (1, 3, 6, dan 20 μg/L) diuji untuk mengetahui tingkat kematian, diikuti dengan pengujian mikronukleus dan kelainan nuklir sel darah merah selama 7 hari. LC50 formulasi sipermetrin komersial untuk kecebong adalah 273,41 μg L−1. Pada uji kronis, konsentrasi tertinggi (20 μg L−1) menghasilkan tingkat kematian lebih dari 50%, karena membunuh setengah dari kecebong yang diuji. Uji mikronukleus menunjukkan hasil yang signifikan pada 6 dan 20 μg L−1 dan beberapa kelainan nuklir terdeteksi, menunjukkan bahwa formulasi sipermetrin komersial memiliki potensi genotoksik terhadap P. gracilis. Cypermethrin merupakan senyawa berisiko tinggi bagi spesies ini, yang menunjukkan bahwa senyawa ini dapat menyebabkan berbagai masalah dan memengaruhi dinamika ekosistem ini dalam jangka pendek maupun panjang. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa formulasi cypermethrin komersial memiliki efek toksik terhadap P. gracilis.
Karena perluasan kegiatan pertanian yang terus menerus dan penerapan intensifpengendalian hamaSelain tindakan pencegahan, hewan air sering terpapar pestisida1,2. Pencemaran sumber daya air di dekat lahan pertanian dapat memengaruhi perkembangan dan kelangsungan hidup organisme non-target seperti amfibi.
Amfibi semakin penting dalam penilaian matriks lingkungan. Anura dianggap sebagai bioindikator yang baik untuk polutan lingkungan karena karakteristik uniknya seperti siklus hidup yang kompleks, laju pertumbuhan larva yang cepat, status trofik, kulit yang permeabel10,11, ketergantungan pada air untuk reproduksi12 dan telur yang tidak terlindungi11,13,14. Katak air kecil (Physalaemus gracilis), yang biasa dikenal sebagai katak menangis, telah terbukti sebagai spesies bioindikator polusi pestisida4,5,6,7,15. Spesies ini ditemukan di perairan yang tenang, kawasan lindung atau daerah dengan habitat yang bervariasi di Argentina, Uruguay, Paraguay dan Brasil1617 dan dianggap stabil oleh klasifikasi IUCN karena distribusinya yang luas dan toleransinya terhadap berbagai habitat18.
Efek sublethal telah dilaporkan pada amfibi setelah terpapar cypermethrin, termasuk perubahan perilaku, morfologi, dan biokimia pada kecebong23,24,25, perubahan mortalitas dan waktu metamorfosis, perubahan enzimatik, penurunan keberhasilan penetasan24,25, hiperaktivitas26, penghambatan aktivitas kolinesterase27 dan perubahan kinerja berenang7,28. Namun, studi tentang efek genotoksik cypermethrin pada amfibi masih terbatas. Oleh karena itu, penting untuk menilai kerentanan spesies anura terhadap cypermethrin.
Pencemaran lingkungan mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan normal amfibi, tetapi efek buruk yang paling serius adalah kerusakan genetik pada DNA yang disebabkan oleh paparan pestisida13. Analisis morfologi sel darah merupakan bioindikator penting dari pencemaran dan potensi toksisitas suatu zat terhadap spesies liar29. Uji mikronukleus adalah salah satu metode yang paling umum digunakan untuk menentukan genotoksisitas bahan kimia di lingkungan30. Ini adalah metode yang cepat, efektif, dan murah yang merupakan indikator yang baik dari pencemaran kimia pada organisme seperti amfibi31,32 dan dapat memberikan informasi tentang paparan polutan genotoksik33.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengevaluasi potensi toksik formulasi sipermetrin komersial terhadap kecebong air kecil menggunakan uji mikronukleus dan penilaian risiko ekologis.
Angka kematian kumulatif (%) kecebong P. gracilis yang terpapar berbagai konsentrasi sipermetrin komersial selama periode akut pengujian.
Angka kematian kumulatif (%) kecebong P. gracilis yang terpapar berbagai konsentrasi sipermetrin komersial selama uji kronis.
Tingkat kematian yang tinggi yang diamati merupakan akibat dari efek genotoksik pada amfibi yang terpapar berbagai konsentrasi sipermetrin (6 dan 20 μg/L), sebagaimana dibuktikan oleh adanya mikronuklei (MN) dan kelainan nuklir pada eritrosit. Pembentukan MN menunjukkan kesalahan dalam mitosis dan dikaitkan dengan pengikatan kromosom yang buruk ke mikrotubulus, cacat pada kompleks protein yang bertanggung jawab untuk pengambilan dan pengangkutan kromosom, kesalahan dalam segregasi kromosom dan kesalahan dalam perbaikan kerusakan DNA38,39 dan mungkin terkait dengan stres oksidatif yang diinduksi pestisida40,41. Kelainan lain diamati pada semua konsentrasi yang dievaluasi. Peningkatan konsentrasi sipermetrin meningkatkan kelainan nuklir pada eritrosit sebesar 5% dan 20% pada dosis terendah (1 μg/L) dan tertinggi (20 μg/L), masing-masing. Misalnya, perubahan DNA suatu spesies dapat memiliki konsekuensi serius bagi kelangsungan hidup jangka pendek dan jangka panjang, mengakibatkan penurunan populasi, perubahan kebugaran reproduksi, perkawinan sedarah, hilangnya keanekaragaman genetik, dan perubahan tingkat migrasi. Semua faktor ini dapat memengaruhi kelangsungan hidup dan pemeliharaan spesies42,43. Pembentukan kelainan eritroid dapat mengindikasikan hambatan dalam sitokinesis, yang mengakibatkan pembelahan sel abnormal (eritrosit binukleat)44,45; nukleus multilobus adalah tonjolan membran nuklir dengan banyak lobus46, sedangkan kelainan eritroid lainnya dapat dikaitkan dengan amplifikasi DNA, seperti ginjal/blebs nuklir47. Kehadiran eritrosit anukleat dapat mengindikasikan gangguan transportasi oksigen, terutama di air yang terkontaminasi48,49. Apoptosis menunjukkan kematian sel50.
Studi lain juga menunjukkan efek genotoksik dari sipermetrin. Kabaña dkk.51 menunjukkan adanya mikronuklei dan perubahan nuklir seperti sel binukleat dan sel apoptotik pada sel Odontophrynus americanus setelah terpapar konsentrasi tinggi sipermetrin (5000 dan 10.000 μg L−1) selama 96 jam. Apoptosis yang diinduksi sipermetrin juga terdeteksi pada P. biligonigerus52 dan Rhinella arenarum53. Hasil ini menunjukkan bahwa sipermetrin memiliki efek genotoksik pada berbagai organisme akuatik dan bahwa uji MN dan ENA dapat menjadi indikator efek subletal pada amfibi dan dapat diterapkan pada spesies asli dan populasi liar yang terpapar zat beracun12.
Formulasi komersial sipermetrin menimbulkan bahaya lingkungan yang tinggi (baik akut maupun kronis), dengan HQ melebihi tingkat Badan Perlindungan Lingkungan AS (EPA)54 yang dapat berdampak buruk pada spesies jika terdapat di lingkungan. Dalam penilaian risiko kronis, NOEC untuk mortalitas adalah 3 μg L−1, yang menegaskan bahwa konsentrasi yang ditemukan dalam air dapat menimbulkan risiko bagi spesies55. NOEC letal untuk larva R. arenarum yang terpapar campuran endosulfan dan sipermetrin adalah 500 μg L−1 setelah 168 jam; nilai ini menurun menjadi 0,0005 μg L−1 setelah 336 jam. Para penulis menunjukkan bahwa semakin lama paparan, semakin rendah konsentrasi yang berbahaya bagi spesies. Penting juga untuk menyoroti bahwa nilai NOEC lebih tinggi daripada P. gracilis pada waktu paparan yang sama, menunjukkan bahwa respons spesies terhadap sipermetrin bersifat spesifik spesies. Lebih lanjut, dalam hal mortalitas, nilai CHQ P. gracilis setelah terpapar sipermetrin mencapai 64,67, yang lebih tinggi dari nilai referensi yang ditetapkan oleh Badan Perlindungan Lingkungan AS54, dan nilai CHQ larva R. arenarum juga lebih tinggi dari nilai ini (CHQ > 388,00 setelah 336 jam), menunjukkan bahwa insektisida yang diteliti menimbulkan risiko tinggi bagi beberapa spesies amfibi. Mengingat bahwa P. gracilis membutuhkan waktu sekitar 30 hari untuk menyelesaikan metamorfosis56, dapat disimpulkan bahwa konsentrasi sipermetrin yang diteliti dapat berkontribusi pada penurunan populasi dengan mencegah individu yang terinfeksi memasuki tahap dewasa atau reproduksi pada usia dini.
Dalam penilaian risiko terhitung terhadap mikronuklei dan kelainan nuklir eritrosit lainnya, nilai CHQ berkisar antara 14,92 hingga 97,00, menunjukkan bahwa sipermetrin memiliki potensi risiko genotoksik terhadap P. gracilis bahkan di habitat alaminya. Dengan mempertimbangkan mortalitas, konsentrasi maksimum senyawa xenobiotik yang dapat ditoleransi oleh P. gracilis adalah 4,24 μg L−1. Namun, konsentrasi serendah 1 μg/L juga menunjukkan efek genotoksik. Fakta ini dapat menyebabkan peningkatan jumlah individu abnormal57 dan memengaruhi perkembangan dan reproduksi spesies di habitatnya, yang menyebabkan penurunan populasi amfibi.
Formulasi komersial insektisida sipermetrin menunjukkan toksisitas akut dan kronis yang tinggi terhadap P. gracilis. Tingkat kematian yang lebih tinggi diamati, kemungkinan karena efek toksik, sebagaimana dibuktikan oleh adanya mikronuklei dan kelainan nuklir eritrosit, terutama nukleus bergerigi, nukleus berlobus, dan nukleus vesikular. Selain itu, spesies yang diteliti menunjukkan peningkatan risiko lingkungan, baik akut maupun kronis. Data ini, dikombinasikan dengan penelitian sebelumnya oleh kelompok riset kami, menunjukkan bahwa bahkan formulasi komersial sipermetrin yang berbeda masih menyebabkan penurunan aktivitas asetilkolinesterase (AChE) dan butirilkolinesterase (BChE) serta stres oksidatif58, dan mengakibatkan perubahan aktivitas berenang dan malformasi oral59 pada P. gracilis, menunjukkan bahwa formulasi komersial sipermetrin memiliki toksisitas letal dan subletal yang tinggi terhadap spesies ini. Hartmann dkk. Penelitian ke-60 menemukan bahwa formulasi komersial sipermetrin adalah yang paling beracun bagi P. gracilis dan spesies lain dari genus yang sama (P. cuvieri) dibandingkan dengan sembilan pestisida lainnya. Hal ini menunjukkan bahwa konsentrasi sipermetrin yang disetujui secara hukum untuk perlindungan lingkungan dapat mengakibatkan tingkat kematian yang tinggi dan penurunan populasi jangka panjang.
Diperlukan penelitian lebih lanjut untuk menilai toksisitas pestisida terhadap amfibi, karena konsentrasi yang ditemukan di lingkungan dapat menyebabkan tingkat kematian yang tinggi dan menimbulkan potensi risiko bagi P. gracilis. Penelitian tentang spesies amfibi perlu didorong, karena data tentang organisme ini masih langka, terutama spesies Brasil.
Uji toksisitas kronis berlangsung selama 168 jam (7 hari) dalam kondisi statis dan konsentrasi sublethalnya adalah: 1, 3, 6 dan 20 μg ai L−1. Dalam kedua percobaan, 10 kecebong per kelompok perlakuan dievaluasi dengan enam ulangan, sehingga total 60 kecebong per konsentrasi. Sementara itu, perlakuan air saja berfungsi sebagai kontrol negatif. Setiap pengaturan percobaan terdiri dari cawan kaca steril dengan kapasitas 500 ml dan kepadatan 1 kecebong per 50 ml larutan. Labu ditutup dengan film polietilen untuk mencegah penguapan dan terus-menerus diaerasi.
Air tersebut dianalisis secara kimia untuk menentukan konsentrasi pestisida pada 0, 96, dan 168 jam. Menurut Sabin dkk. 68 dan Martins dkk. 69, analisis dilakukan di Laboratorium Analisis Pestisida (LARP) Universitas Federal Santa Maria menggunakan kromatografi gas yang digabungkan dengan spektrometri massa kuadrupol rangkap tiga (Varian model 1200, Palo Alto, California, AS). Penentuan kuantitatif pestisida dalam air ditunjukkan sebagai materi tambahan (Tabel SM1).
Untuk uji mikronukleus (MNT) dan uji abnormalitas nuklir sel darah merah (RNA), 15 kecebong dari setiap kelompok perlakuan dianalisis. Kecebong dibius dengan lidokain 5% (50 mg g-170) dan sampel darah dikumpulkan melalui tusukan jantung menggunakan jarum suntik sekali pakai yang mengandung heparin. Apusan darah disiapkan pada slide mikroskop steril, dikeringkan di udara, difiksasi dengan metanol 100% (4 °C) selama 2 menit, dan kemudian diwarnai dengan larutan Giemsa 10% selama 15 menit dalam gelap. Pada akhir proses, slide dicuci dengan air suling untuk menghilangkan kelebihan pewarna dan dikeringkan pada suhu kamar.
Setidaknya 1000 sel darah merah (RBC) dari setiap kecebong dianalisis menggunakan mikroskop 100× dengan lensa objektif 71 untuk menentukan keberadaan MN dan ENA. Sebanyak 75.796 RBC dari kecebong dievaluasi dengan mempertimbangkan konsentrasi sipermetrin dan kontrol. Genotoksisitas dianalisis menurut metode Carrasco dkk. dan Fenech dkk.38,72 dengan menentukan frekuensi lesi nuklir berikut: (1) sel anukleat: sel tanpa inti; (2) sel apoptotik: fragmentasi nuklir, kematian sel terprogram; (3) sel binukleat: sel dengan dua inti; (4) tunas nuklir atau sel bleb: sel dengan inti yang memiliki tonjolan kecil pada membran nuklir, bleb yang ukurannya mirip dengan mikronuklei; (5) sel kariolisis: sel yang hanya memiliki garis luar inti tanpa material internal; (6) sel berlekuk: sel dengan inti yang memiliki retakan atau lekukan yang jelas pada bentuknya, juga disebut inti berbentuk ginjal; (7) sel berlobus: sel dengan tonjolan inti yang lebih besar daripada vesikel yang disebutkan sebelumnya; dan (8) mikrosel: sel dengan inti yang terkondensasi dan sitoplasma yang berkurang. Perubahan tersebut dibandingkan dengan hasil kontrol negatif.
Hasil uji toksisitas akut (LC50) dianalisis menggunakan perangkat lunak GBasic dan metode Spearman-Karber yang dipangkas TSK74. Data uji kronis diuji terlebih dahulu untuk normalitas kesalahan (Shapiro-Wilks) dan homogenitas varians (Bartlett). Hasilnya dianalisis menggunakan analisis varians satu arah (ANOVA). Uji Tukey digunakan untuk membandingkan data satu sama lain, dan uji Dunnett digunakan untuk membandingkan data antara kelompok perlakuan dan kelompok kontrol negatif.
Data LOEC dan NOEC dianalisis menggunakan uji Dunnett. Uji statistik dilakukan menggunakan perangkat lunak Statistica 8.0 (StatSoft) dengan tingkat signifikansi 95% (p < 0,05).
Waktu posting: 13 Maret 2025