تاثیر علف کش آترازین برفرآیند اوئوژنز در گورخرماهی Danio rerio

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

چکیده

هدف: هدف از این پژوهش مطالعه تاثیر علف کش آترازین بر فرآیند اوئوژنز در گورخر ماهی بود.
مواد و روش‏ها: در این پژوهش اوئوژنز در تخمدان گورخرماهی‏هایی که به مدت 14 روز در معرض غلظت‏های مختلف آترازین (100،10و1000 میکروگرم بر لیتر) قرار گرفته بودند مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور نمونه‏ها در محلول بوئن فیکس و در پارافین قالب گیری شدند و در نهایت برش های 5 تا 7 میکرومتری با هماتوکسیلین - ائوزین مورد رنگ آمیزی قرار گرفتند. ارزیابی مورد نظر بر اساس مطالعات هیستوپاتولوژیکی تخمدان و بر اساس معیارهایی از جمله تعداد فولیکول‏های نارس و رسیده و قطر فولیکول‏ها انجام گرفت و اطلاعات حاصل از آزمایش توسط آنالیز واریانس یک طرفه (one-way ANOVA) مورد بررسی قرار گرفت.  سطح معنا داری05/0P< در نظر گرفته شد.
نتایج: این مطالعات نشان داد که غلظت‏های 100 و 1000 میکروگرم بر لیتر آترازین سبب افزایش چشمگیر اووسیت‏های غیر طبیعی (آنورمال) در مقاطع تهیه شده از تخمدان می‏شود (05/0P<)، به علاوه مقایسه قطر فولیکول‏ها در گروه‏های مختلف تفاوت معنی‏داری را نشان نداد.
نتیجه گیری: نتایج این پژوهش نشان می‏دهد که اوئوژنز در تخمدان گورخرماهی تحت تاثیر آترازین قرار می‏گیرد و در نتیجه آن تعداد تخمک‏های غیر طبیعی افزایش می‏یابد که می‏تواند پتانسیل تولید مثلی جانور را کاهش دهد.
 
 

کلیدواژه‌ها


مقاله پژوهشی                                                                                                                     مجله سلول و بافت (علمی - پژوهشی)

                                                                                                                                        جلد 2، شماره 2، تابستان 1390، 155-147

 

تاثیر علف کش آترازین برفرآیند اوئوژنز در گورخرماهی Danio rerio

 

زهره ناجی1*، ناصر مهدوی شهری 2، فرشته قاسم زاده 2، داور شاهسونی 3، مرتضی بهنام رسولی2

 

1- دانش آموخته کارشناسی ارشد زیست شناسی سلولی تکوینی، گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد

2- گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه فردوسی مشهد

3- دانشکده دامپزشکی، دانشگاه فردوسی مشهد

* پست الکترونیک نویسنده مسئول: naji_z65@yahoo.com

 

تاریخ دریافت: 30/5/1390                               تاریخ پذیرش: 12/10/1390

 


چکیده

هدف: هدف از این پژوهش مطالعه تاثیر علف کش آترازین بر فرآیند اوئوژنز در گورخر ماهی بود.

مواد و روش‏ها: در این پژوهش اوئوژنز در تخمدان گورخرماهی‏هایی که به مدت 14 روز در معرض غلظت‏های مختلف آترازین (100،10و1000 میکروگرم بر لیتر) قرار گرفته بودند مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور نمونه‏ها در محلول بوئن فیکس و در پارافین قالب گیری شدند و در نهایت برش های 5 تا 7 میکرومتری با هماتوکسیلین - ائوزین مورد رنگ آمیزی قرار گرفتند. ارزیابی مورد نظر بر اساس مطالعات هیستوپاتولوژیکی تخمدان و بر اساس معیارهایی از جمله تعداد فولیکول‏های نارس و رسیده و قطر فولیکول‏ها انجام گرفت و اطلاعات حاصل از آزمایش توسط آنالیز واریانس یک طرفه (one-way ANOVA) مورد بررسی قرار گرفت.  سطح معنا داری05/0P< در نظر گرفته شد.

نتایج: این مطالعات نشان داد که غلظت‏های 100 و 1000 میکروگرم بر لیتر آترازین سبب افزایش چشمگیر اووسیت‏های غیر طبیعی (آنورمال) در مقاطع تهیه شده از تخمدان می‏شود (05/0P<)، به علاوه مقایسه قطر فولیکول‏ها در گروه‏های مختلف تفاوت معنی‏داری را نشان نداد.

نتیجه گیری: نتایج این پژوهش نشان می‏دهد که اوئوژنز در تخمدان گورخرماهی تحت تاثیر آترازین قرار می‏گیرد و در نتیجه آن تعداد تخمک‏های غیر طبیعی افزایش می‏یابد که می‏تواند پتانسیل تولید مثلی جانور را کاهش دهد.

واژگان کلیدی: آترازین، اوئوژنز، فولیکول‏های تخمدان، گورخرماهی

 

 

 

 

 

 


مقدمه

در سال‏های اخیر تلاش‏های فراوان به منظور افزایش بهره وری کشاورزی از طریق استفاده گسترده از حشره کش ها، علف کش‏ها، قارچ کش‏ها، و آفت کش‏ها به اضافه محصولات جنبی فرآیندهای صنعتی مدرن منجر به آزاد شدن میزان قابل توجهی مواد سمی به محیط زیست شده است. ثابت شده است که این مواد تاثیرات زیادی بر روی گونه‏ها و جمعیت‏های حیات وحش دارند. بسیاری از این آلوده کننده‏های محیطی قادرند سیستم‏های درون ریز حیوانات را بر هم بزنند و همچنین بر تکوین و تولید مثل آنها موثر می‏باشند (1). علف کش‏ها از جمله موادی هستند که سوء مصرف آن‏ها در این زمینه قابل توجه بوده است. کشور ما از جمله کشورهایی است که در آن علف کش‏ها به صورت بی رویه مورد استفاده قرار می‏گیرند، بطوریکه میزان مصرف سموم علف کش در کشور ما سالانه به طور میانگین 12 میلیون کیلوگرم ذکر شده است (به طور متوسط در زراعت دنیا برای هر هکتار 8/0 کیلوگرم سم مصرف می‏شود که در ایران حدود هفت کیلوگرم است) (2). لذا اقدام در جهت کاهش مصرف سموم و استفاده بهینه از نهاده‏های کشاورزی یکی از عرصه‏های مهم برای برنامه‏ریزی توسعه پایدار کشاورزی است زیرا ضرورت‏های آن ازمقتضیات توسعه و یا الزمات فنی در درون بخش کشاورزی فراتر رفته و از مسائلی چون حفاظت محیط زیست، بهداشت انسان، تأمین درآمد های ارزی برای اقتصاد ملی و توسعه پایدار، نشأت می‏گیرد (2).

آترازین (2-chloro-4-ethylamino-6-isopropylamino-s-trazine) یک علف کش شیمیایی بوده که به منظور کنترل علف‏های هرز پهن برگ در مزارع غله، ذرت، نیشکر، آناناس و دیگر محصولات کشاورزی به کار برده می‏شود. این ماده یکی از انواع علف کش‏های ترازین است که در چهل سال گذشته کاربرد وسیعی داشته است و هم اکنون نیز به مقدار زیاد در ایالات متحده آمریکا و دیگر کشورها مورد استفاده قرار می‏گیرد (3).  بر طبق گزارشUSDA NASS (2008)، در سال 2003، حدود 3/24 میلیون کیلوگرم از آترازین برای محصول ذرت در آمریکا استفاده شده است. در کشور چین این علف کش به صورت گسترده در اکثریت مزارع ذرت، گندم و سویا مورد استفاده قرار می‏گیرد و گزارش شده است که در سال 2008 میزان آترازین مورد استفاده در این کشور حداقل 5000 تن بوده است (4). استفاده گسترده از این ماده، آن را موضوعی برای مطالعات زیست محیطی ساخته است (5).

اثرات گزارش شده آترازین بر روی انسان و حیوانات آزمایشگاهی شامل بر هم خوردن سیستم‏های درون ریز، ایجاد آسیب‏های تخمدانی و آسیب‏های کبدی است. همچنین تاثیرات سمی این ماده بر روی سیستم عصبی، سیستم ایمنی و عملکردهای قلبی عروقی گزارش شده است (3). امکان اثرات متقابل بین آترازین و سیستم‏های درون ریز و تولید مثلی در چندین مطالعه مورد توجه قرارگرفته است. در انسان در معرض قرارگیری طولانی مدت با این علف کش خطر ابتلا به سرطان تخمدان و سینه را افزایش می‏دهد (6). در رت آزمایشگاهی اثر این ماده بر عملکردهای محور هیپوتالاموس- هیپوفیز- گناد بررسی شده است و اخیراً حضور این ماده به عنوان عامل کاهش جمعیت‏های برخی دوزیستان معرفی شده است (7). Hayes و همکارانش (8) نشان دادند که آترازین سبب ایجاد هرمافرودیسم در زنوپوس می‏شود .

مطالعه بر روی تاثیرات سمی آترازین در ماهی بستگی به مقدار آن دارد و بر حسب نوع گونه و میزان آن، نتایج متفاوتی را نشان می‏دهد، بطوری که غلظت‏های کشنده این ماده در این جانور در محدوده بین 3 تا 45 میلی گرم بر لیتر گزارش شده است (9).

در این پژوهش به منظور مطالعه تاثیرات سمی آترازین از گورخرماهی استفاده شده است. تا علاوه بر استفاده از مزیت‏های این مدل با ارزش، آن را در معرض توجه محققان ایرانی قرار دهد. گورخرماهی یا Zebrafish، با سیکل تولید مثلی کوتاه و تعداد زیاد تخم در هر خوشه یکی از بهترین سیستم‏های مهره دار در واکاوی‏های ژنتیکی است. تکوین سریع، لقاح خارجی و تخم‏های شفاف این جانور موجب محبوبیت این مدل در زیست تکوینی و جنین شناسی شده است. به علاوه بسیاری خصوصیات دیگر از قبیل شباهت ژنومی با انسان، صرفه اقتصادی و پرورش آسان، استفاده از این جانور مدل را در رشته‏های گوناگون از قبیل سم‏شناسی، رفتار شناسی و مطالعه بیماری‏ها افزایش داده است (10). مهمترین مزیت استفاده از گورخرماهی به عنوان یک مدل وابسته به سم شناسی، اندازه کوچک آن است که سبب کاهش چشمگیر هزینه‏های مورد نیاز برای پرورش و نگهداری این جانور می‏شود و در نتیجه آزمون‏های سم شناسی می‏توانند در مقیاس وسیع و با قابلیت بالا انجام شوند و امکان ارزیابی چند صد ماده شیمیایی به طور همزمان وجود دارد. اندازه کوچک افراد بالغ و لارو، از طرفی میزان مواد شیمیایی و آلوده کننده مورد نیاز برای در معرض گذاری را کاهش می‏دهد و از طرف دیگر مقدار مواد آزمایشگاهی و شیمیایی لازم برای حفظ ماهی‏ها و انجام سنجش های مختلف و ارزیابی‏های بافتی را به حداقل می‏رساند و از این طریق نیز هزینه‏های بالای مطالعات سم‏شناسی را کاهش می‏دهد، به طوریکه برای مثال تمام بدن ماهی را می‏توان بر روی یک لام مشخص نمود (11).

هدف از این پژوهش مشخص نمودن اثر سمی آترازین بر سیستم تولید مثلی جنس ماده گورخرماهی بر اساس مطالعات هیستولوژیکی تخمدان بود که در این تحقیق به بررسی تعداد و قطر فولیکول‏های تخمدانی و گروه بندی آنها و همچنین شمارش فولیکول‏های غیرطبیعی پرداخته شده است (5).

 

مواد و روش‏ها

تهیه و نگهداری گورخرماهی: در اجرای این پژوهش، گورخر ماهی از مرکز پرورش ماهی صدف واقع در شهرستان مشهد تهیه شد. قبل از شروع آزمایش، ماهی‏ها در یک محدوده دمایی 1±25 درجه سانتی‏گراد و دوره نوری 14 ساعت روشنایی، 10 ساعت تاریکی به مدت یک هفته نگهداری شده و با آب و هوای جدید خو گرفتند (12). دمای آزمایشگاه در تمام مدت ثابت نگه‏داشته شد. ماهی‏ها سه بار در روز به میزان یک درصد وزن بدن، با آرتمیای خشک تغذیه می‏شدند و پارامترهای آب (شامل pH و دما) به صورت یک روز در میان اندازه گیری می‏شد (13). همچنین به منظور اطمینان از سلامت نمونه‏ها بر روی تعدادی از آنها به طور تصادفی تست انگلی انجام شد. سپس تعداد 100 عدد ماهی ماده به طور تصادفی انتخاب و برای آزمون در معرض گذاری با آترازین آماده شدند. وزن این افراد 1/0 ± 7/0 گرم و میانگین طول بدن از نوک پوزه تا خاستگاه باله دمی 2/0 ± 3 سانتی‏متر بود و اختلاف آماری معنی‏داری در وزن و طول بدن وجود نداشت.

در معرض گذاری با آترازین: 100 عدد ماهی به طور تصادفی در 5 سیستم آکواریوم تقسیم شدند (آزمایش در قالب 5 گروه شامل گروه های آزمایش 10، 100 و 1000 میکروگرم بر لیتر آترازین به علاوه گروه کنترل و شاهد انجام شد)، به طوریکه 20 عدد ماهی در هر سیستم جای گرفت و آکواریوم ها با 10 لیتر آب شهری پر شدند. قبل از شروع آزمایش تعداد 5 عدد ماهی به طور آزمایشی در معرض بالاترین غلظت به کار رفته از آترازین در این تحقیق قرار گرفتند تا از عدم مرگ آور بودن این غلظت اطمینان حاصل شود.

آترازین که به صورت پودر جامد و سفید رنگ در بازار وجود دارد (CAS No.: 1912-24-9) محصول شرکت سیگما از شرکت بهارآوران مشهد خریداری شد. سپس با حل کردن این ماده در استون به نسبت یک گرم در لیتر، یک محلول ذخیره از این ماده تهیه شد. به منظور ارزیابی تاثیر این ماده بر تخمدان گورخرماهی، گروه های آزمایشی در معرض غلظت های 100،10و 1000 میکروگرم بر لیتر((ppm آترازین قرار گرفتند (5 و 14). نمونه‏های گروه کنترل در آب فاقد استن و آترازین و نمونه‏های شاهد در آب محتوی استن در غیاب آترازین          (در غلظت 1000 میکرولیتر بر لیتر) قرار داده شدند. آزمایش    به مدت 14 روز (14) در شرایط ثابت انجام شد (دما: 1±25، 2/8- 7 :pH ، سختی: 350 میلی‏گرم بر لیتر کربنات کلسیم)، و محلول در معرض گذاری، یک روز در میان به طور کامل تعویض می‏شد. بعد از اتمام دوره آزمایش، جهت انجام مطالعات بافتی با میکروسکوپ نوری، تعداد 10 عدد ماهی به طور تصادفی انتخاب و در آب صفر درجه بیهوش شدند. سر و دم نمونه‏ها حذف شده و به فیکساتور بوئن منتقل گردیدند و در ادامه مراحل آبگیری و قالب گیری انجام شد.

مطالعات آسیب شناسی بافتی: قالب‏های پارافینی در جهت عرضی و با ضخامت 7 – 5 میکرون برش گیری شدند. برش‏ها بر طبق موقعیت نسبی اندام مورد نظر به دیگر ساختارها استاندارد شد به طوری که قطعات تهیه شده، هر دو لب تخمدان، کبد و کیسه شنا را به طور همزمان نشان می‏دادند. 2 قطعه جداگانه از این ناحیه برای هر نمونه آماده شد. سپس نمونه‏ها توسط روش رنگ آمیزی هماتوکسیلین – ائوزین، مورد رنگ آمیزی قرار گرفتند (12). سپس مقاطع تخمدان گورخر ماهی‏ها با استفاده از میکروسکوپ نوری و توسط بزرگ نمایی X20 مورد بررسی قرار گرفتند.

تخمک گذاری در این جانور به صورت غیر همزمان بوده و تخمدان محتوی فولیکول‏های تخمدانی در مراحل مختلف تکوین است (15). نمو اووسیت گورخرماهی بر اساس شکل ظاهری از چهار مرحله تشکیل شده است: مرحله اول اووسیت اولیه است که بر اساس کوچک بودن ابعاد سلول و عدم حضور واکوئل‏های ویتلینی قابل شناسایی است. مرحله دوم بیشتر در دسترس است و توسط علامت‏های آلوئولی که نشان دهنده آغاز تشکیل زرده است مشخص می‏شود. طی مرحله سوم که مرحله زرده سازی است، ابعاد تخمک افزایش می‏یابد که این افزایش به علت افزایش مقدار زرده می‏باشد. در اووسیت بالغ که مرحله چهارم است، هستک‏ها حل شده و سیتوپلاسم اووسیت مملو از اجسام زرده‏ای است. به علاوه فولیکول‏های آترتیک نیز با زونا رادیاتای شکسته و زرده باز جذب شده در مقاطع تهیه شده حضور دارند (15).

بدین ترتیب تعداد فولیکول‏ها در هر مرحله شمارش شد و درصد فولیکول‏ها در هر مرحله از تکوین به عنوان درصدی از کل فولیکول‏ها بیان شد. همچنین قطر فولیکول‏ها در هر مرحله محاسبه شده و میانگین گرفته شد (5). مقادیر بدست آمده از محاسبات در مرحله بعد مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت. به علاوه به منظور تشخیص بهتر فولیکول‏ها در مراحل مختلف، برش‏های یک میکرومتری توسط دستگاه اولترامیکروتوم Leica از تخمدان تهیه شده و توسط آبی تولوئیدین رنگ آمیزی شدند.

تحلیل داده های آماری: پس از شمارش تعداد فولیکول‏ها و اندازه گیری قطر آنها در مقاطع رنگ آمیزی شده با هماتوکسیلین- ائوزین، محاسبات آماری با استفاده از نرم‏افزار گراف پد Instat و آنالیز One-way ANOVA انجام گرفت. مقایسه میانگین‏ها با استفاده از آزمون Tukey انجام شد و سطح معنا داری 05/0 P<در نظر گرفته شد. نمودار با استفاده از نرم‏افزار Excel رسم گردید. تعداد فولیکول‏ها به صورت درصدی از کل فولیکول‏ها محاسبه شد و به صورتSEM  ± mean نمایش داده شد.

 

نتایج

در شروع آزمایش، اووسیت‏ها در مراحل مختلف اووسیت‏های اولیه، آلوئول‏های قشری، اووسیت ویتلوژنیک و اووسیت بالغ به اضافه تعداد محدود اووسیت‏های آترتیک در تخمدان حضور داشتند. بعد از انجام آزمون در معرض گذاری که به مدت 14 روز انجام شد، مقایسه درصد فولیکول‏ها در مراحل مختلف تکوین تفاوت معنی داری را در بین گروه‏ها نشان نداد، اما درصد اووسیت‏هایی که متحمل آترزیا شده بودند در ماده‏هایی که در معرض آترازین قرار گرفته بودند، بسته به میزان آترازین، نسبت به گروه کنترل بیشتر بود (تصویر انواع مختلف اووسیت ها در گروه کنترل و گروه 1000 میکروگرم بر لیتر آترازین در اشکال شماره 1، 2 و 3 نشان داده شده است.) و این تفاوت در گروه‏های تیمار که در معرض غلظت های 100)05/0P<) و 1000 )001/0P<) میکروگرم بر لیتر آترازین قرار گرفته بودند معنی دار بود (شکل4 و جدول1).

به علاوه در گروه شاهد که در آن ماهی‏ها در معرض غلظت 1000 میکرولیتر بر لیتر استن قرار گرفته بودند نیز افزایش تعداد فولیکول‏های آترتیک نسبت به گروه کنترل مشاهده شد، اما این میزان معنی‏دار نبود. این موضوع نشان دهنده این مطلب است که احتمالاً استن که به عنوان حلال آترازین در آزمایشات مورد استفاده قرار می‏گیرد دارای اثر سمی است. اما به هر حال مقایسه گروه های آزمایش تیمار (با  غلظت‏های 100و1000 میکروگرم بر لیتر آترازین) با گروه شاهد (که آترازین را دریافت نکرده بودند و در عوض در معرض استن بودند) تفاوت معنی‏داری (به ترتیب 05/0P< و 001/0P<).در درصد اووسیت‏های آترتیک مشاهده شد (شکل4 و جدول1). همچنین در این مطالعه مشاهده شد که اووسیت های ویتلوژنیک بسیار بیشتر از اووسیت های پیش ویتلوژنیک متحمل آترزیا شده بودند.

مقایسه میانگین قطر فولیکول ها در مراحل مختلف تکوین اووسیت تفاوت معنی داری را نشان نداد (شکل 5).

 

شکل1: نمای کلی از تخمدان گورخرماهی. اووسیت‏ها در مراحل مختلف تکوین در گروه کنترل. میکروسکوپ نوری، بزرگ نمایی X20 ، رنگ آمیزی هماتوکسیلین و ائوزین. اووسیت اولیه Po، اووسیت آلوئولی Coa، اووسیت ویتلوژنیک Vo، اووسیت بالغ Om، ناحیه شفاف ZR، هسته N.

 

 

شکل2: نمای کلی از تخمدان گورخرماهی. اووسیت ها در مراحل مختلف تکوین در گروه کنترل. میکروسکوپ نوری، بزرگ نمایی X20، رنگ آمیزی آبی تولوئیدین در برش های نازک 1 میکرومتری که توسط دستگاه اولترامیکروتوم مدل Leica برش گیری شده است. اووسیت اولیه Po، اووسیت آلوئولی Coa، اووسیت بالغ Om، هسته N، هستک No، اووپلاسم O.

 

 

شکل3: نمای کلی از تخمدان گورخرماهی در گروه با غلظت 1000 میکروگرم بر لیتر آترازین. میکروسکوپ نوری، بزرگ نمایی X20، رنگ آمیزی هماتوکسیلین و ائوزین. اووسیت اولیه Po، اووسیت آلوئولی Coa، اووسیت ویتلوژنیک Vo، اووسیت آترتیک Ao.

 

 

 

شکل4: درصد انواع مختلف اووسیت‏ها در تخمدان گورخرماهی که در معرض غلظت های 10، 100 و 1000 میکروگرم بر لیتر آترازین قرار گرفتند. ستاره ها تفاوت های معنی دار گروه کنترل و شاهد را با گروه های تیمار نشان می دهند. *05/0P< ***001/0P<.

 

جدول 1: میانگین درصد اووسیت ها در گروه های آزمایش، کنترل و شاهد

غلظت 1000

غلظت 100

غلظت 10

شاهد

کنترل

 

68/1±5/65

12/4±49/63

39/3±43/73

93/1±6/71

30/1±78/71

اووسیت اولیه

1/1±19/10

11/1±29/11

46/2±57/9

46/1±98/7

74/0±29/9

اووسیت آلوئولی

43/0±84/9

52/1±19/10

51/0±47/8

81/0±55/8

63/0±60/11

اووسیت ویتلوژنیک

69/0±35/5

52/1±65/6

58/0±33/5

65/0±89/7

84/0±02/6

اووسیت بالغ

52/0±08/9

99/0±93/6

4/0±16/3

32/0±94/3

39/0±82/1

اووسیت آترتیک

 

 

 

شکل5: مقایسه متوسط قطر (میکرومتر) انواع مختلف اووسیت ها در تخمدان گورخرماهی که در معرض غلظت های 10، 100 و 1000 میکروگرم بر لیتر آترازین قرار گرفتند.

 

 

 

بحث

آترازین تاثیرات منفی بر عملکردهای درون ریز در مهره‏داران (16) و از جمله ماهی‏ها دارد که منجر به عدم تنظیم عملکردهای تخمدانی می‏شود. غلظت آستانه این ماده که سبب القاء تاثیرات سمی بر سیستم درون ریز در ماهی می‏شود 5 – 1 میکروگرم بر لیتر است (17). در واقع این ماده به عنوان یک بر هم زننده اندوکرینی (درون ریز) شناخته شده است که البته مانند برهم زننده‏های اندوکرینی کلاسیک، گیرنده‏های آندروژن و استروژن را تحت تاثیر قرار نمی‏دهد. مکانیسم عمل آترازین هنوز به طور کامل شناخته نشده است اما به نظر می‏رسد که این ماده فعالیت آروماتاز P450 را افزایش می‏دهد و بنابراین تولید استروژن را بالا می‏برد (18). چندین مطالعه در ماهی‏ها، دوزیستان، خزندگان و پستانداران همگی پیشنهاد می‏کنند که آترازین می‏تواند سیستم طبیعی درون ریز را تغییر دهد. برای مثال در دوزیستان سطوح اندک (25-1/0 میکروگرم بر لیتر) و یا زمان در معرض گذاری کوتاه (48 ساعت) به ترتیب تعداد قورباغه‏های دوجنسی را افزایش می‏دهد (8) و به تکوین گونادی طبیعی آسیب می‏رساند (19). همچنین در مطالعه دیگر نشان داده شده است که این ماده می‏تواند غلظت هورمون‏های استروئیدی را در خون محیطی ماهی‏های در معرض قرار گرفته را تغییر دهد، به طوری که غلظت‏های سرکوب شده آندروژن‏های پلاسما و القاء استروژن بعد از 17 روز در معرض گذاری با غلظت 1000میکروگرم بر لیتر آترازین در ماهی طلایی مشاهده شده است (5).

در این مطالعه به بررسی بافتی تخمدان گورخر ماهی‏هایی که به مدت 14 روز در معرض آترازین قرار گرفته بودند پرداخته شد و نتایج نشان داد که غلظت‏های بالای آترازین (100 و 1000 میکروگرم بر لیتر) احتمالاً سبب القاء آترزیا در تخمدان گورخر ماهی می‏شود. در همین راستا Spano و همکارانش (5)، به مطالعه تاثیر آترازین بر روی استروئیدهای جنسی، غلظت ویتلوژنین پلاسما و تکوین گوناد در ماهی طلایی بالغ ((Carassiusauratus پرداختند. آنها دریافتند که غلظت‏های 100 و 1000 میکروگرم بر لیتر این ماده سبب القاء به هم ریختگی ساختاری در بیضه و بالا رفتن سطح آترزیا در تخمدان ها می شود که مشابه نتایج بدست آمده در این پژوهش است. در توافق با نتایج حاصل از این پژوهش در پژوهشی Tillitt و همکارانش (20) تاثیر این ماده را بر سیستم تولید مثلی ماهی کپور (Pimephalespromelas) مورد مطالعه قرار داده‏اند و گزارش کرده‏اند که تولید تخم در گروه‏های تیمار که در معرض غلظت‏های جزئی آترازین (5/0، 5، 50 میکروگرم بر لیتر) به مدت 14 و 30 روز قرار گرفته بودند کاهش یافته است. به علاوه یک افزایش مرتبط با غلظت در فولیکول‏های آترتیک که می‏تواند با کاهش تولید تخم مرتبط باشد نیز گزارش شده است که مطابق نتایج حاصل از این پژوهش است. همچنین در این مقاله حضور چندین کیست تخمدانی در افراد تحت تیمار گزارش شده است که به طور معمول در مقالات مرتبط با ماهی دیده نمی‏شود. با این وجود کیست‏های تخمدانی در خوک‏هایی که مقدار کمی آترازین را دریافت کرده بودند نیز گزارش شده است (21). با این حال در این پژوهش کیست تخمدانی مشاهده نشد که علت این امر می‏تواند ناشی از تفاوت روش آزمایش و همچنین متفاوت بودن گونه مورد آزمایش باشد. آترزیای فولیکولی در ماهی های ماده تیمار شده می‏تواند ناشی از یک بی‏نظمی در فرآیندهای طبیعی بلوغ اووسیت باشد.

آترزیا یک فرآیند کنترل شده هورمونی و فاسد کننده طبیعی است که برای توصیف شکست و دوباره جذب شدن گامت‏ها استفاده می‏شود و آترزیای فولیکولی یک فرآیند تخریبی است که سبب می‏شود فولیکول‏های تخمدانی مهره داران یکپارچگی خود را از دست داده و پیش از تخمک گذاری حذف شوند (22). هرچند این فرآیند به عنوان یک مکانیسم طبیعی و فیزیولوژیک تعریف می‏شود (23)، گزارش شده است که مکانیسم‏های آترزیا ممکن است توسط عوامل مختلفی از جمله هیپوفیز برداری، واکنش نوری، فقر غذایی، استرس‏ها و آلودگی‏ها آغاز شود (24). بیان شده است که مرگ برنامه ریزی شده سلول‏های گرانولوزا که حمایت هورمونی را برای اووسیت ها فراهم می‏کنند، مکانیسم طبیعی است که توسط آن آترزیای فولیکولی تخمدانی در پستانداران، پرندگان (25) و احتمالاً ماهی‏ها (26) اتفاق می‏افتد. پس شاید بتوان این طور نتیجه گیری کرد که آترازین می‏تواند با تاثیر بر فرآیندهای آغازی و تنظیم کننده آترزیا بر اوئوژنز تخمدان تاثیر گذاشته و موفقیت تولید مثلی را کاهش داد. علاوه بر این هر چند در مورد مکانیسم عمل آترازین اطلاعات چندانی موجود نیست، اما Jin و همکارانش (14) نشان دادند که این ماده سبب ایجاد استرس اکسیداتیو در کبد و تخمدان می‏شود و غلظت آنزیم‏های آنتی اکسیدانت را تغییر می‏دهد، که این عامل خود می‏تواند سر آغاز مرگ سلولی و تخریب عملکرد آن باشد.

در پژوهش حاضر مشاهده شد که اووسیت‏های ویتلین‏دار بیشتر متحمل فرآیند آترزیا شده بودند. موافق با این نتیجه، در پژوهشی که در سال 2009 صورت گرفته و به مطالعه رابطه بین آترزیا و آپوپتوزیس در گورخرماهی پرداخته است، گزارش شده است که احتمال وقوع آترزیا در اووسیت ویتلوژنیک بیشتر است. دلیل آن این طور بیان شده است که چون فرآیند آترزیا در بسیاری از مهره‏داران تخم گذار یک فرآیند تجزیه پروتئولیتیک درون اووسیت است، احتمال وقوع آن در فولیکول‏های سرشار از زرده ویتلوژنیک بیشتر است (27) که این استدلال می‏تواند در تفسیر نتایج مطالعه حاضر نیز مورد توجه قرار گیرد. اما به هر حال هر چند فولیکول‏های آترتیک شاخص مهم تاثیرات محیطی بر روی تخمدان ماهی‏ها هستند، مکانیسم هایی که این فرآیند را آغاز و تنظیم می‏کنند هنوز به طور کامل شناخته نشده‏اند و ارائه اطلاعات در این زمینه نیاز به مطالعات بیشتری دارد (22).

همان طور که گفته شد، آترزیا فولیکولی شاخص مطالعه تاثیرات محیطی بر تخمدان ماهی است و می‏توان آن را در مطالعاتی که به بررسی تاثیرات مواد مختلف بر تخمدان ماهی پرداخته اند، مشاهده نمود. برای مثال Heiden  و همکاران (12) تاثیر ماده سمی 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-Dioxin را در غلظت‏های غیرکشنده بر روی تکوین تخمدان و غلظت‏های ویتلوژنین و استرادیول در گورخرماهی‏های ماده مورد بررسی قرار داده و گزارش نموده اند که این ماده سبب کاهش تولید تخم و افزایش فولیکول‏های آترتیک تخمدانی می‏شود. در همین زمینه Daouka و همکاران (28) مشخص کردند که polychlorinated biphenyls (PCBs) سبب القاء آسیب تخمدانی در گورخر ماهی شده و تعداد فولیکول‏های آترتیک را افزایش می‏دهد. همچنین Dutta و همکاران (29)          تاثیرات غیرکشنده دیازینون را در تخمدان ماهی Lepomismacrochirus مورد ارزیابی بافتی قرار داده‏اند و این مطالعه نیز افزایش فولیکول‏های آترتیک را به عنوان یکی از نتایج این در معرض گذاری بیان کرده است. Mlamboa و همکاران (30) تغییرات هیستولوژیکی سیستم تولید مثلی ماهی Oreochromismossambicus را به دنبال در معرض قرارگیری افراد با1,1-bis (4-chlorophenyl)-2,2,2-trichloroethane (DDT) مورد مطالعه قرار داده است و به بررسی آترزیا پرداخته است، همچنین Dutta و همکاران (31) با استفاده از مطالعات هیستولوژیکی تاثیر آفت کش Endosulfan را بر تخمدان Lepomismacrochirus مورد ارزیابی قرار داده و بیان کرده است که با افزایش غلظت این ماده، تعداد فولیکول‏های آترتیک افزایش می‏یابد.

 

نتیجه گیری

نتایج این پژوهش نشان می‏دهد که اوئوژنز در تخمدان گورخرماهی احتمالاً تحت تاثیر آترازین قرار می‏گیرد و در نتیجه آن تعداد فولیکول‏های آترتیک افزایش می‏یابد که این امر می‏تواند پتانسیل تولید مثلی جانور را کاهش دهد. در نتیجه این مطالعه خطرهای تولید مثلی در معرض قرار گیری با این ماده را در جمعیت‏های ماهی نشان می‏دهد. در نهایت می‏توان این طور نتیجه گیری کرد که آلاینده‏های محیطی که هر روز بر تعداد و میزان آنها افزوده می‏شود می‏توانند تاثیرات قابل توجهی بر سلامت تولید مثلی و بقای نسل موجودات زنده داشته باشند.

تشکر و قدر دانی

مولفین مراتب تشکر و امتنان خود را از حوزه معاونت پژوهشی دانشگاه فردوسی مشهد بخاطر تامین بخشی از هزینه‏های این پژوهش ابراز می‏نماید.

1. Cooper RL, Kavlock RJ. Endocrine disruptors and reproductive development: A weight-of-evidence overview. Journal of Endocrinology. 1997; 152: 159–566.

2. HaghySharaphy GH, Shokuh Far A. “Replacing of surgarcanes herbicide for reducing chemical poisons consumption and beneficial usu from agricultural organization in surgarcannes farms in Khuzestan”.Journal of Crop physiology. 2009; 1: 100-109.persian

3. EPA USA. Atrazine Chemical Summary.Toxicity and Exposure Assessment for Children’s Health. 2007; 1-12.

4. Song Y, Zhu LS, Xie H, Wang J, et al. Effects ofatrazine on DNA damage and antioxidative enzymes in Viciafaba. Environmental Toxicology and Chemistry. 2009; 28: 1055–1062.

5. Spano L, Tyler CR, Aerle Rv, Devos P, et al. Effects of atrazine on sex steroid dynamics, plasmavitellogenin concentration and gonad developmentin adult goldfish (Carassiusauratus). Aquatic Toxicology. 2004; 66: 369–379.

6. Kettles MA, Browning SR, Prince TS, Horstman SW. Triazine herbicide exposure and breast cancer incidence: an ecological study of Kentucky counties. Environmental Health Perspectives. 1997; 105 (11): 1222-1227.

7. Cooper RL, Stoker TE, Tyrey LM, Goldman J, et al. Atrazine disrupts the hypothalamic control of pituary-ovarian function. Toxicological Sciences. 2000; 53: 297–307.

8. Hayes TB, Collins A, Lee M, Mendoza M, et al. Hermaphroditic, demasculinized frogs after exposure to the herbicide atrazine atlow ecologically relevant doses. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2002 ; 99: 5476–5480.

9. Elia AC, Waller WT, Norton SJ. Biochemical responses of bluegill sunfish (Lepomismacrochirus, Rafinesque) to atrazine induced oxidative stress. Bulletin of Environmental Contamination Toxicology. 2002; 68: 809-816

10. Spence R, Gerlach G, Lawrence C, Smith C.Thebehaviour and ecology of the zebrafish, Daniorerio.Biological Reviews. 2008; 83 (1): 13-34.

 

11. Hill AJ, Teraoka H, Heideman W, Peterson RE. Zebrafish as a Model Vertebrate for Investigating Chemical Toxicity.Toxicological sciences. 2005; 86 (1): 6–19.

12. Heiden TK, Carvan MJ, Hutz RJ. Inhibition of Follicular Development, Vitellogenesis, and Serum 17ß-Estradiol Concentrations in Zebrafish Following Chronic, Sublethal Dietary Exposure to 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-Dioxin. Toxicological Sciences. 2006; 90(2): 490-499.

13. Lawrence C. The husbandry of zebrafish (Danio rerio): A review. Aquaculture. 2007; 269: 1–20.

14. Jin Y, Zhang X, Shu L, Chen L, et al. Oxidative stress response and gene expression with atrazine exposurein adult female zebrafish (Danio rerio). Chemosphere. 2010; 78: 846–852.

15. Koc ND, Aytekin Y, Yüce R. Ovary Maturatıon Stages and Histological Investigation of Ovary of the Zebrafish (Daniorerio). Brazilian archives of biologyand technology. 2008; 51(3): 513-522.

16. Cooper RL, Laws SC, Das PC, Narotsky MG, M.Goldman J, et al. Atrazine and reproductive function: mode and mechanism studies. Birth Defects Research. 2007; 80: 98–112.

17. Suzawa M, Ingraham HA. The HerbicideAtrazine Activates Endocrine GeneNetworks via Non-Steroidal NR5A Nuclear Receptors inFish and Mammalian Cells. PLoS ONE. 2008; 3 (5): 211-217.

18. Ceh K, Majdic G. Pesticides as endocrine disruptors. Slovenian Veterinary Research. 2010; 47 (4): 163-166.

19. Tavera-Mendoza L, Ruby S, Brousseau P, Fournier M, et al. Response of the amphibian tadpole Xenopuslaevis to atrazine during sexual differentiation of the ovary. Environmental Toxicology & Chemistry. 2002; 21: 1264–1267.

20. Tillitt DE, Papoulias DM, Whyte JJ, Richter CA. Atrazine reduces reproduction in fathead minnow (Pimephalespromelas). Aquatic Toxicology. 2010; 99: 149–159.

21. Gojmerac T, Kartal B, uri S, uri M, et al. Serum biochemical changes associated with cystic ovarian degeneration in pigs after atrazine treatment.Toxicology Letters. 1996; 85: 9-15.

22. Santos HB, Sato Y, Moro L, Bazzoli N, Rizzo E. Relationship among follicular apoptosis,integrin beta1 and collagen type IV during early ovarian regression in the teleost Prochilodus argenteus after induced spawning. Cell Tissue Research. 2008; 332 (1): 159-70.

23. Wood AW, Kraak GVD. Apoptosis and ovarian function: novel perspectives from the teleosts. Biology of Reproduction. 2001; 64: 264-71.

24. Wood AW, Kraak GVD. Inhibition of apoptosis in vitellogenic ovarian follicles of rainbow trout (Oncorhynchusmykiss) by salmon gonadotrophin, epidermal growth factor and 17bestradiol.Molecular Reproduction and Development. 2002; 61: 511-8.

25. Hsueh AJW, Billig H, Tsafriri A. Ovarian follicle atresia: A hormonally controlled apoptotic process. Endocrine Reviews. 1994; 15: 707–24.

26. Janz DM, Kraak GVD. Suppression of apoptosis by gonadotropin, 17-estradiol, and epidermal growth factor in rainbow trout preovulatory ovarian follicles.General and Comparative Endocrinology. 1997; 105: 186–93.

27. Ucuncu SI, Cakıcı O. Atresia and Apoptosis in Preovulatory Follicles in the Ovary of Daniorerio (Zebrafish).Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 2009; 9: 215-21.

28. Daouka T, Larcher T, Roupsard FO, Lyphout L, et al. Long-term food-exposure of zebrafish to PCB mixtures mimicking some environmental situations induces ovary pathology and impairs reproduction ability. Aquatic Toxicology. 2011; 105: 270– 8.

29.Dutta HM, Maxwell LB. Histological examination of sublethal effects of diazinon on ovaryof bluegill, Lepomismacrochirus. Environmental Pollution. 2003; 121: 95–102.

30. Mlamboa SS, VurenaJHJv, Barnhoornb IEJ, Bornmanb MS. Histopathological changes in the reproductive system (ovaries and testes)of Oreochromismossambicus following exposure to DDT. Environmental Toxicology and Pharmacology. 2009; 28: 133–139.

31. Dutta HM, Dalal R. The Effect of Endosulfan on the Ovary of Bluegill Sunfish:AHistopathological Study (Lepomismacrochirus). International Journal of  Environmental Research. 2008; 2(3): 215-224.