Wiederherstellungsperspektive von pulverisiertem Garcinia kola-Samenextrakt bei Chrysichthys furcatus, der mit Glyphosatformulierung induziert wurde

Abstract

Die Reaktionen von Chrysichthys furcatus auf Glyphosatformulierung und Garcinia kola-Samenextrakte wurden unter Verwendung des von der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung empfohlenen Toxizitäts-Bioassays Nr. 203 und 407 untersucht. Die Fische wurden in fünf Gruppen aufgeteilt und verschiedenen Behandlungen mit Glyphosatformulierung und Garcinia-Kola-Samenextrakt ausgesetzt, wobei die Kontrolle als Referenz diente. Die Wasserqualitätsparameter und die Blutchemie wurden bei den Versuchs- und Kontrollfischen am Ende von 28 Tagen bestimmt. Es gab keinen signifikanten Unterschied () zwischen den mit der Glyphosatformulierung allein und den anderen Behandlungen behandelten Fischen, mit Ausnahme des gelösten Sauerstoffs, der hoch signifikant () zwischen den mit der Glyphosatformulierung allein und den anderen Behandlungen behandelten Fischen und der Kontrolle war. Alle Blutparameter wurden durch die Glyphosatformulierung signifikant () beeinflusst, wenn sie mit der Kontrolle verglichen wurden. Die bei der Glyphosatformulierung allein beobachteten Veränderungen waren reversibel, wenn ein Extrakt aus G. kola-Samen hinzugefügt wurde, und waren dosisabhängig. Der Extrakt der Pflanze hat sich als gutes Mittel gegen Schadstoffe erwiesen, und die Formulierung des Samenextrakts in Tabletten oder Kapseln könnte als Gegenmittel zur Abschwächung der Auswirkungen von Schadstoffen dienen. Diese Erkenntnis kann das Risiko der Biomagnifikation von Giften entlang der Nahrungskette verringern.

1. Einleitung

In den letzten Jahren hat es ein exponentielles Wachstum auf dem Gebiet der pflanzlichen Medizin gegeben, und diese Medikamente gewinnen sowohl in den Entwicklungsländern als auch in den Industrieländern an Popularität, weil sie natürlichen Ursprungs sind und weniger Nebenwirkungen haben. Pflanzliche Produkte verursachen nur wenige unerwünschte Wirkungen, haben aber einen positiven pharmakologischen und therapeutischen Nutzen bei einer Reihe von Krankheiten, einschließlich HIV, wo sie auf ihre Fähigkeit untersucht wurden, Symptome zu lindern und die Lebensqualität zu verbessern. Die Literaturrecherche ergab, dass die orale Verabreichung eines wässrigen T. cordifolia-Wurzelextrakts an Alloxan-diabetische Ratten eine signifikante Senkung des Blutzuckerspiegels und der Hirnfette bewirkt. Obwohl der wässrige Extrakt in einer Dosis von 400 mg/kg in verschiedenen Tiermodellen eine signifikante antihyperglykämische Wirkung hervorrufen konnte, entsprach seine Wirkung nur einer Einheit/kg Insulin. Es wird berichtet, dass die tägliche Verabreichung eines alkoholischen oder wässrigen Extrakts von T. cordifolia den Blutzuckerspiegel senkt und die Glukosetoleranz bei Nagetieren erhöht. Auch die orale Verabreichung von 2 und 8 g/kg eines Pflanzenextrakts aus Bockshornkleesamen führte zu einer dosisabhängigen Senkung des Blutzuckerspiegels bei normalen diabetischen Ratten. Der Extrakt aus den Samen der Pflanze verbesserte auch den Glukosestoffwechsel und normalisierte die Aktivität der Kreatininkinase in Herz, Skelettmuskel und Leber der diabetischen Ratte. In ähnlicher Weise wurde festgestellt, dass der methanolische Extrakt von Phyllanthus amarus eine starke antioxidative Wirkung hat und den Blutzuckerspiegel bei alloxanisierten diabetischen Ratten senkt.

Garcinia kola (gemeinhin bitter kola genannt) ist ein wirtschaftlicher und hoch geschätzter Baum, der in Westafrika in großen Mengen verfügbar ist. Die Früchte, Samen, Nüsse und Rinde der Pflanze werden in der traditionellen afrikanischen Medizin zur Behandlung verschiedener Krankheiten verwendet. Der aktive Bestandteil der Pflanze sind dimere Flavonoidmoleküle, die durch Biflavonoide miteinander verbunden sind. Weitere Inhaltsstoffe sind Xanthone und Benzophenone. Die trockenen, pulverisierten Samen enthalten 0,003% Flavonoide, während der Rohextrakt 0,007% Flavonoide enthält, basierend auf dem als Standard verwendeten Rutin. Die Samen haben beim Kauen einen bitteren, adstringierenden Geschmack. Garcinia-Arten sind dafür bekannt, dass sie eine komplexe Mischung von phenolischen Verbindungen, einschließlich Biflavonoiden, Xanthonen und Benzophenonen, ausarbeiten.

Bitter Kola wurde als Gegenmittel bei Giften oder vermuteten Giften verwendet. Wenn der Verdacht besteht, dass Lebensmittel mit Bakterien kontaminiert sind, wird bittere Kola gekaut, um die Entwicklung einer Infektion oder Vergiftung zu verhindern. Die pflanzlichen Produkte enthalten auch chemische Verbindungen, die beim Abbau von Glykogen in der Leber helfen. Die in der bitteren Kolapflanze enthaltenen phenolischen Verbindungen besitzen entzündungshemmende, antimikrobielle, antidiabetische und antivirale Eigenschaften.

Mehrere Studien über G. kola haben seine hypolipidämische, antihistaminische und antimikrobielle Wirkung bestätigt. Das Vorhandensein von Biflavonoiden und Xanthonen in G. kola-Samen wurde bestätigt. Die Verabreichung von G. kola-Samenextrakten führte zu einer Steigerung der Testosteronproduktion bei Sprague-Dawley-Ratten. Der Samenextrakt und der trockene pulverisierte Samen der G. kola-Pflanze wurden in verschiedenen Formen hergestellt, darunter Tabletten, Creme und Zahnpasta. Diese gewährleisten eine genaue Dosierung, da pflanzliche Arzneimittel wegen mangelnder Standardisierung häufig kritisiert werden. Auch die Formulierung von G. kola in einer modernen pharmazeutischen konventionellen Tablettenform würde ihm viele der guten Eigenschaften von Tabletten verleihen. Einige Beispiele sind die einfache Verabreichung, die größere Akzeptanz aufgrund der Aufmachung, die verlängerte Haltbarkeit, die Qualitätssicherung, die größere Genauigkeit bei der Dosierung und die Verringerung der Transportkosten, die sich möglicherweise aus der Formulierung in einer weniger sperrigen Darreichungsform ergeben.

Wenn das Pestizid in aquatische Systeme gelangt, entweder durch versehentliches Sprühen, Sprühdrift oder Oberflächenabfluss, verschwindet es schnell aus der Wassersäule als Ergebnis der Adsorption und möglicherweise des biologischen Abbaus. Glyphosat ist ein nichtselektives systemisches Herbizid mit breitem Wirkungsspektrum, das für den Einsatz bei vielen Nahrungsmittel- und Nichtnahrungsmittelkulturen sowie auf Nichtkulturflächen zugelassen ist, wo eine vollständige Vegetationskontrolle gewünscht wird. Wird es in geringeren Mengen angewendet, wirkt es als Pflanzenwachstumsregulator. Das Herbizid wurde von Aufsichtsbehörden auf der ganzen Welt zugelassen und ist in der Lage, eine Vielzahl von Pflanzen abzutöten, darunter Gräser, breitblättrige Pflanzen und Gehölze. Es wird unter den folgenden Handelsnamen vermarktet: Roundup, Rondo, Sting, Rodeo, Spasor, Muster, Tumbleweed, Sonic, Glifonox und Glycel. Nach dem Sprühen steigt der Glyphosatgehalt im Sediment an und sinkt dann innerhalb weniger Monate auf niedrige Werte. Glyphosat ist sehr giftig für Regenwürmer und Nutzinsekten. Bei Froschembryonen, die mit einer Glyphosatformulierung und reinem Glyphosat behandelt wurden, kam es zu einer Verringerung der Körpergröße, zu Veränderungen der Gehirnmorphologie, zur Verkleinerung der Augen, zu Veränderungen der Astialbögen und der Sehnerven, zu Veränderungen der Neuralplatte und zu anderen Anomalien des Nervensystems. Wenn es von Pflanzen aufgenommen wird, verzögert es den Bodenabbau und kann die Persistenz von Glyphosat im Boden um das Zwei- bis Sechsfache erhöhen. Aufgrund dieser bekannten Toxizität sind nur einige Formulierungen von Glyphosat für den Einsatz in Gewässern zugelassen.

Das Herbizid ist mengenmäßig eines der am häufigsten verwendeten Herbizide. Die Pestizidformulierungen enthalten Tenside (Detergenzien), damit der Wirkstoff die wachsartige Kutikula der Pflanze durchdringen kann, und sind für Wasserorganismen giftiger als Glyphosat allein. Das Pestizid ist als formuliertes Präparat leicht erhältlich. In dieser Studie soll daher untersucht werden, ob die Verwendung von G. kola-Samenextrakten zur Verbesserung der Wasserqualität und zur Wiederherstellung der Blutchemie von Fischen, die mit Glyphosat behandelt wurden, möglich ist.

2. Materialien und Methoden

2.1. Chemische Analyse

Glyphosat (99,5% Reinheit) und Methanol (analytische Qualität) für die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) wurden von Chemical Service (West Chester, PA, USA) bezogen. Na2SO4 (99 % Reinheit), Petrolether (analytische Qualität), Acetonitril (analytische Qualität), Ethyl-3-aminobenzoat-Methansulfonat-Salz (Sigma-Aldrich, USA) und Rinderserumalbumin (BSA) zur Bestimmung der Proteinmenge wurden von Sigma Chemical Company St. Louis, MO, USA, geliefert. Hochreine Lösungsmittel in Pestizidqualität (Hexan, Dichlormethan und die Surrogat-Standardlösung) wurden von Merck (Darmstadt, Deutschland) und Helium (Reinheit 99,999%) von Messer Technogas (Tschechische Republik) bezogen.

2.2. Ausrüstung

Die Ausrüstung umfasste eine heparinisierte Spritze, Glaswaren, ein Cecil HPLC-System, bestehend aus einem CE 1200 Hochleistungsmonitor mit variabler Wellenlänge und einer CEII00 Flüssigchromatographie-Pumpe, hochauflösender Gaschromatographie (HRGC) und einem UV-Detektor mit variabler Wellenlänge und einer Edelstahlsäule (C18 Reverse Phase), die mit Octasilica gepackt war, eine Vakuumpumpe und eine Ultraschallkontrolle.

2.3. Sammlung und Akklimatisierung der Testorganismen

Einhundertfünfzig postjuvenile Stadien von C. furcatus mit einem mittleren Gewicht (30,00 + 0,13 g) und einer Länge (13,09 + 0,2 cm) aus einer Süßwasserumgebung wurden von einer privaten Farm (Patiby Agro Industrial Enterprise) in Erawa Owhe, Delta State, Nigeria, gesammelt. Sie wurden zwei Wochen lang in Glasbehältern mit entionisiertem Wasser an die Laborbedingungen akklimatisiert, bevor sie für die Versuche verwendet wurden. Die Haltungsbecken wurden mit Hilfe einer Luftpumpe belüftet, gereinigt und das Wasser täglich erneuert. Die Fische wurden mit 30%igen Proteinpellets gefüttert, nicht gefressenes Futter und Fäkalien wurden entfernt, und das Wasser wurde regelmäßig aufgefüllt, wie in

2.3.1. empfohlen. Sammlung und Verarbeitung der Samen

Reife G. kola-Samen wurden von einer privaten Farm in Walode, Osun State, Nigeria, bezogen. Die braun ummantelten Samen wurden manuell aus der Schote entfernt und fünf Tage lang an der Luft getrocknet. Der getrocknete braune Mantel wurde von Hand geschält, die Samen wurden in Stücke geschnitten und bei Raumtemperatur (22 + 0,15 °C) drei Monate lang getrocknet. Die Samenprobe wurde mit einem Nakai-Mixer (Trockenmühle) zerkleinert, durch ein 40-Mesh-Sieb gefiltert und 7 Stunden lang mit dem Soxhlet-Apparat extrahiert, wie in der Beschreibung mit leichten Änderungen beschrieben.

2.3.2. Extraktion der pulverisierten Samen

Einhundert Gramm (100 g) des Pulvers von G. kola wurden mit einer Lösung eines Ersatzstandards (d8-Naphthalin, d10-Acenaphthen, d12-Chrysen und d12-Perylen) versetzt und mit einer Mischung aus Dichlormethan und n-Hexan im Verhältnis 2 : 3 extrahiert, nachdem sie 5 Stunden lang in einem Ultraschallbad kräftig geschüttelt worden waren. Das Lösungsmittel wurde abgetrennt, mit einem Rotationsverdampfer konzentriert und mit Methanol eluiert. Das eluierte Lösungsmittel wurde in einen offenen 250-mL-Erlenmeyerkolben überführt, in dem das Methanol 48 Stunden lang in einer ruhigen Umgebung verdampft wurde.

2.4. Versuchsplanung

Die Konzentrationen der Glyphosatformulierung für den Test wurden aus der Stammlösung durch serielle Verdünnung hergestellt. Die Konzentrationen der Stammlösung, des Testwassers und des G. kola-Samenextrakts wurden mit einem Cecil-HPLC-System, bestehend aus einem Hochleistungs-Monitor mit variabler Wellenlänge CE 1200 und einer Flüssigchromatographie-Pumpe CEII00, sowie mit hochauflösender Gaschromatographie (HRGC) unter Verwendung eines Kapillar-Gaschromatographen Hewlett-Packard 5890 (Hewlett-Packard, Avondale, PA, USA), der mit einem Elektroneneinfangdetektor (Hewlett-Packard) ausgestattet ist, überprüft.

2.5. Akuter Test

Die Fische wurden vor der Exposition als frei von äußeren Parasiten bestimmt. Der Test wurde nach der OECD-Richtlinie Nr. 203 für statisch-regenerative Testbedingungen mit einigen Modifikationen durchgeführt. Für diese Studie wurden fünfzehn Glasaquarien verwendet, mit drei Wiederholungen pro Behandlung. Jedes Aquarium enthielt unterschiedliche Konzentrationen des Giftstoffs. Alle Versuche wurden bei Raumtemperatur durchgeführt, und die Becken waren gut belüftet. Die Fische wurden während des Versuchs nicht gefüttert. Dreißig Minuten nach der Zubereitung der Testlösung wurden fünf Jungfische vorsichtig in jedes Becken mit den Wiederholungstanks mit fünf verschiedenen Konzentrationen einschließlich der Kontrolle (0,00, 1,50, 3,00, 4,50 und 6,0 mg/L) gesetzt. Fünfundsiebzig Prozent der Testlösung wurden jeden Tag erneuert und mit Hilfe einer Luftpumpe belüftet. Die Fisch- und Wasserqualitätsparameter (pH-Wert, Temperatur, gelöster Sauerstoff, Trübung, Alkalinität und Gesamthärte) der Testlösung wurden im Abstand von 24 Stunden mit Standardmethoden bestimmt. Die kumulative Fischsterblichkeit wurde in Zeitabständen von 24, 48, 72 und 96 Stunden aufgezeichnet, und die LC50 jedes Zeitraums wurde mit dem von Finney entwickelten letalen Computerprogramm berechnet. Das Experiment dauerte 96 Stunden für die verschiedenen Konzentrationen des Pestizids.

2.6. Chronischer Test

Der chronische Test wurde nach der OECD-Prüfrichtlinie 407 durchgeführt. Aus dem Ergebnis der akuten Toxizität wurden subletale Konzentrationen (0,00, 0,08, 0,12, 0,16 und 0,32 mg/L) hergestellt. Fünfzehn Glasaquarien wurden ebenfalls mit 3 Wiederholungen pro Behandlung und unter den gleichen Bedingungen wie bei der akuten Toxizität verwendet. Die Fische wurden in fünf Gruppen zu je zehn Jungfischen pro Testkonzentration in drei Wiederholungen aufgeteilt. Gruppe A erhielt destilliertes Wasser, wie es in den Versuchsdosen enthalten war, und Gruppe B wurde nur mit 0,16 mg/L Glyphosatformulierung behandelt, während die anderen Gruppen derselben Konzentration wie in Gruppe A ausgesetzt wurden, jedoch mit unterschiedlichen Konzentrationen von G. kola-Samenextrakt. Die Gruppen C, D und E erhielten 150, 250 bzw. 350 mg/L G. kola-Samenextrakt.

Die Fische und die Wasserqualitätsparameter (pH-Wert, Temperatur, gelöster Sauerstoff, Trübung, Alkalinität und Härte) der Testlösung wurden während der gesamten Dauer des Versuchs überwacht. Anzeichen von Stress wie Koordinationsverlust, ungewöhnliche Lethargie, sprunghaftes Verhalten und Luftschnappen wurden während der gesamten Versuchsdauer beobachtet.

Blutindizes (Erythrozyten, Leukozyten, Hämoglobin, Hämatokrit und die Metaboliten), Kohlenhydrate, Proteine und Hydrocortison, ein Steroidhormon, wurden bei den Versuchs- und Kontrollfischen am Ende der 28-tägigen Exposition bestimmt.

2.7. Wasserqualität

Gesamthärte und Gesamtalkalität wurden mit der Titrationsmethode gemessen. Die Konzentration des gelösten Sauerstoffs wurde mit der Winkler-Methode gemessen. Wassertemperatur und pH-Wert wurden mit einer Glaselektrode (Thermo Orion, Beverly, MA, USA) bestimmt.

2.8. Blutentnahme

Am Ende der 28 Tage wurden die Fische aus den Aquarien entnommen und sofort mit MS222 (Ethyl-3-Aminobenzoat-Methansulfonat-Salz, Sigma) narkotisiert. Die Blutproben wurden entnommen, indem die kaudalen Gefäße mit einer 20er-Nadel punktiert und 0,2-0,4 ml gemischtes arterielles und venöses Blut in eine heparinisierte Spritze gesaugt wurde; diese Technik minimiert nachweislich die Verdünnung durch Gewebeflüssigkeiten. Die Blutproben wurden für die Bestimmung der Gesamterythrozytenzahl (TEC), der Gesamtleukozytenzahl (TLC), des Hämoglobins und des Kohlenhydratgehalts in einem heparinisierten Blutsammelgefäß aufbewahrt. Ebenso wurde das Blut in flachen Flaschen (ohne Antikoagulanzien) entnommen und bei -20°C für die Protein- und Hydrokortisonanalyse gelagert. Das Blut wurde 30 Minuten lang gerinnen gelassen, 15 Minuten lang bei 2000 g zentrifugiert, um das Serum klar abzutrennen, und bis zur Analyse bei -80°C gelagert.

2.9. Bestimmung der Blutzellen

Das Vollblut wurde für die Bestimmung des Blutbildes verwendet. Die Erythrozyten und Leukozyten wurden nach der von modifizierten Methode mit dem Hämozytometer gezählt. Der Hämoglobingehalt wurde mit der Cyanmethämoglobin-Methode (modifiziert durch) geschätzt, während der Hämatokrit mit der Mikrohämatokrit-Methode geschätzt wurde.

2.10. Biochemische Parameter

Veränderungen im Kohlenhydrat-Stoffwechsel wurden mit der von Folin und Malmros modifizierten Mikro-Methode bestimmt und mit Hilfe der enzymatisch-kalorimetrischen Methode überprüft. Das für die Bestimmung der Proteinmenge verwendete Rinderserumalbumin (BSA) wurde von Sigma Chemical Company St. Louis, MO, USA, bezogen. Die Proteinbestimmung erfolgte nach der ursprünglichen Lowry-Methode. Für die Bestimmung des Hydrocortisonspiegels wurde ein elektrochemiluminometrischer Test verwendet. Das Testkit wurde nach der in

2.11. beschriebenen Methode hergestellt. Statistische Analyse

Die Empfindlichkeit der Jungtiere von C. furcatus gegenüber der Glyphosat-Formulierung und die Reaktionen auf verschiedene Behandlungen mit G. kola-Samenextrakt wurden mit der Probit-Methode (Probit-Software) zur Analyse der LC50 nach 96 Stunden bestimmt. Der Studententest und die einseitige Varianzanalyse wurden verwendet, um auf signifikante Unterschiede in den Werten der Parameter bei den Kontrollfischen und den verschiedenen Behandlungen zu testen; Werte von 0,05 oder weniger wurden als statistisch signifikant angesehen.

3. Ergebnisse

3.1. Physikalisch-chemische Eigenschaften der Testmedien

Die während der Expositionszeiträume überwachten Wasserqualitätsparameter (pH-Wert, Temperatur, gelöster Sauerstoff, Trübung, Alkalinität und Gesamthärte) unterschieden sich nicht signifikant zwischen den mit der Glyphosat-Formulierung allein behandelten Fischen und den anderen Behandlungen (, ) mit Ausnahme des gelösten Sauerstoffs, der hoch signifikant () zwischen den mit der Glyphosat-Formulierung allein behandelten Fischen und den anderen Behandlungen und der Kontrolle war (Tabelle 1).

3.2. Hämatologische Indizes

Die Reaktionen verschiedener hämathologischer Indizes bei C. furcatus, die der Glyphosatformulierung allein und anderen Behandlungen ausgesetzt waren, sind in Tabelle 2 dargestellt. Alle Behandlungen unterscheiden sich signifikant () zwischen der Kontrolle und den verschiedenen Behandlungen mit Ausnahme der Glyphosatformulierung, die mit 250 mg/L G. kola-Samen-Extrakt behandelt wurde. Die Erythrozytensedimentationsrate (ESR) zeigte jedoch keinen signifikanten Unterschied zwischen der Kontrolle und der mit 250 mg/L G. kola-Samen-Extrakt behandelten Glyphosat-Formulierung (, ).

3.3. Metaboliten

3.3.1. Kohlenhydrate

Die Veränderungen im Kohlenhydrat-Stoffwechsel von C. furcatus, der verschiedenen Behandlungen mit Glyphosat allein und Behandlungen mit G. kola-Samen-Extrakt ausgesetzt war, sind in Abbildung 1 dargestellt. Der Kohlenhydratstoffwechsel zwischen der Kontrolle und der mit verschiedenen Konzentrationen von G. kola-Samen-Extrakt behandelten Glyphosatformulierung variiert signifikant (). Allerdings ist der Kohlenhydratstoffwechsel in den Behandlungen D und E (250 mg/L und 350 mg/L G. kola seeds extract) mit der Kontrolle vergleichbar.

Abbildung 1

Veränderungen im Kohlenhydrat-Stoffwechsel (mg/100 mL) bei Chrysichthys furcatus, der verschiedenen Behandlungen mit Glyphosat-Formulierung und Garcinia kola-Samenextrakten nach 28 Tagen ausgesetzt war.

3.3.2. Protein

Der Proteinstoffwechsel bei Fischen, die verschiedenen Behandlungen mit Glyphosat und Kolasamen-Extrakt ausgesetzt waren, ist in Abbildung 2 dargestellt. Der Proteinstoffwechsel bei mit Glyphosat behandelten Fischen und den Kontrollfischen sowie den Behandlungen D und E war hoch signifikant (, ) und zwischen der Glyphosatformulierung und der Behandlung C war signifikant (, ). Es gab keinen signifikanten Unterschied () zwischen der Kontrolle und den Behandlungen C, D und E.

Abbildung 2

Veränderung des Serumproteins (mg/100 mL) bei Chrysichthys furcatus, der verschiedenen Behandlungen mit Glyphosatformulierung und Garcinia kola-Samenextrakten nach 28 Tagen ausgesetzt war.

3.4. Steroidhormone

3.4.1. Hydrocortison

Die Sekretion von Hydrocortison in dieser Untersuchung ist in Abbildung 3 dargestellt. Im Vergleich zwischen der Kontrolle und den verschiedenen Behandlungen war die Hormonsekretion signifikant beeinflusst () zwischen der Kontrolle und der Behandlung mit der Glyphosatformulierung allein und C (Glyphosatformulierung und 150 mg/L G. kola-Samen-Extrakt). Die Behandlungen D und E waren mit der Kontrolle vergleichbar.

Abbildung 3

Hydrocortisonspiegel (ng/ml) im Serum von Chrysichthys furcatus, der verschiedenen Behandlungen mit Glyphosatformulierung und Garcinia kola-Samenextrakten nach 28 Tagen ausgesetzt war.

4. Diskussion

4.1. Physikalisch-chemische Parameter

Die Veränderungen der Wasserparameter und die Reaktionen von C. furcatus auf die Behandlung mit Glyphosatformulierung und verschiedenen Konzentrationen des Samenextrakts von G. kola zeigten keine signifikanten Veränderungen beim Vergleich der Kontrollgruppe mit den behandelten Gruppen, mit Ausnahme des gelösten Sauerstoffs, der bei der alleinigen Behandlung mit Glyphosatformulierung signifikant () beeinflusst wurde. Außerdem ist nur bei Behandlung D (G. kola-Samenextrakt, behandelt mit 250 mg/L Extrakt) der gelöste Sauerstoff mit dem der Kontrollgruppe vergleichbar. Eine Beobachtung zeigte, dass die reinigende Eigenschaft der Pflanzenextrakte dosisabhängig ist. Gelöster Sauerstoff ist sehr wichtig für das aquatische Ökosystem; er bewirkt verschiedene biochemische Veränderungen und beeinflusst die Stoffwechselaktivitäten der Organismen; ein Wasser von guter Qualität sollte eine Sauerstofflöslichkeit von 7,0 mg/L bei 30°C aufweisen, was in dem Bereich liegt, der bei der Kontrolle und dem mit 250 mg/L Saatgut-Extrakt behandelten G. kola-Samen-Extrakt beobachtet wurde.

4.2. Hämatologische Indizes

Die hämatologischen Indizes verändern sich in der Regel bei Krankheiten oder Mangelernährung, sind sehr empfindlich gegenüber verschiedenen Umweltfaktoren und Chemikalien und können wichtige diagnostische Informationen liefern. Auf der Grundlage hämatologischer Untersuchungen wäre es möglich, den physiologischen Zustand von Fischen in natürlichen Gewässern vorherzusagen. Die Unterschiede in den Blutparametern der Fische in dieser Untersuchung konnten daher auf die Glyphosatformulierung zurückgeführt werden, die im Vergleich zur Kontrolle und den anderen Behandlungen signifikant hoch war (). Es wurde festgestellt, dass alle gemessenen Blutparameter von C. furcatus durch die Glyphosat-Formulierung während der Untersuchungszeiträume beeinflusst wurden. Die Fische, die subletalen Konzentrationen der Glyphosat-Formulierung ausgesetzt waren, hatten im Vergleich zur Kontrolle eine niedrigere Erythrozyten-Sedimentationsrate, rote Blutkörperchen, Hämatokrit und Hämoglobin-Gehalt (Hb%). Ähnliche Ergebnisse wurden bei der Exposition von Süßwasserfischen (C. gariepinus und O. niloticus) gegenüber Endosulfan festgestellt. Die Verringerung von TEC und Hb% kann auf eine spürbare Abnahme der Hämatopoese hindeuten, die zu verschiedenen Arten von Anämie führt. Krankheiten und andere Umweltstressoren können die Gesamtleukozytenzahl (TLC) hemmen oder auslösen, und der Grad der Erhöhung zeigt oft die Schwere der Belastung an. Ein Anstieg der TLC bei Fischen, die mit Glyphosat-Formulierungen behandelt wurden, könnte auf das Vorhandensein toxischer Substanzen zurückzuführen sein oder mit der schadstoffbedingten Gewebeschädigung in Verbindung stehen, wie auch in festgestellt wurde. Im Allgemeinen lagen die hämathologischen Indizes von Fischen, die mit der Mischung aus Glyphosatformulierung und G. kola-Samen-Extrakt (Gruppe C-D) behandelt wurden, innerhalb der normalen Bereiche für Fische. Die Behandlung mit G. kola-Samenextrakt ist jedoch dosisabhängig, wobei Gruppe D (G. kola-Samenextrakt, behandelt mit 250 mg/L Extrakt) vielversprechend ist.

4.3. Metaboliten

4.3.1. Kohlenhydrate

Veränderungen des Kohlenhydratstoffwechsels wurden als nützlicher allgemeiner Indikator für Stress bei Teleosten vorgeschlagen. Es wurde auch berichtet, dass der Blutzuckerspiegel ein empfindlicher Indikator für Umweltstress zu sein scheint und dass hohe Blutzuckerwerte durch Störungen des Kohlenhydratstoffwechsels verursacht werden, die bei physikalischen und chemischen Stressfaktoren auftreten. Die signifikante () Erhöhung des Kohlenhydrat-Stoffwechsels bei C. furcatus, der nur der Glyphosat-Formulierung ausgesetzt war, kann auf die Mobilisierung von Muskel- und Leberglykogen zurückzuführen sein. Stress führt zu einer raschen Ausschüttung von Glucocorticoiden und Katecholaminen aus dem Nebennierengewebe der Fische. Diese Hormone unterdrücken die Insulinsekretion der Bauchspeicheldrüse, fördern die Glukoneogenese in der Leber und hemmen die Glukoseaufnahme in peripheren Geweben. Daher kann die in der vorliegenden Studie festgestellte Hyperglykämie auf die Glyphosat-induzierte Hypersekretion dieses Hormons zurückgeführt werden, das die Glykolyse in Leber und Muskeln der Fische verursacht. In Referenzberichten wurde berichtet, dass Tilapia eine ausgeprägte hyperglykämische Reaktion auf gestresste Umweltbedingungen zeigte, was auf einen unvollständigen Stoffwechsel des Blutzuckers aufgrund einer gestörten Osmoregulation zurückzuführen ist. Der Kohlenhydratstoffwechsel von Fischen, die mit einer Mischung aus Glyphosatformulierung und G. kola-Samenextrakt (C-D) behandelt wurden, ist dosisabhängig, wobei sich in Gruppe D (Glyphosatformulierung, behandelt mit 250 mg/L G. kola-Samenextrakt) die Glukosespiegel nach 28 Tagen normalisierten, was auf eine antihyperglykämische Eigenschaft des Pflanzenextrakts hinweist. Die therapeutische Wirkung der Pflanze bei der Regulierung des Kohlenhydratstoffwechsels wird durch die Beobachtung bestätigt, dass ethanolische Extrakte (50%) aus den Samen von Caesalpinia bonducella den Blutzuckerspiegel bei diabetischen Ratten mit Streptozotocin (STZ) normalisierten. Auf die gleiche Weise verbessert die Verabreichung eines wässrigen Extrakts aus Aegle marmelos Blättern die Verdauung und reduziert den Blutzucker, den Harnstoff und das Serumcholesterin bei alloxanisierten Ratten im Vergleich zur Kontrolle. Neben der hypoglykämischen Wirkung verhinderte dieser Extrakt auch den Spitzenanstieg des Blutzuckers nach einer Stunde im oralen Glukosetoleranztest.

Wenn der Extrakt auf 350 mg/L erhöht wurde, kam es zu einer Hemmung der Glukose-Sekretion, was darauf hindeutet, dass eine Überdosierung für Fische schädlich sein könnte. Ähnlich ist die Arbeit von, die über die hypoglykämische Aktivität des wässrigen Extrakts von Mangifera indica bei normoglykämischen oder streptozotocin-induzierten diabetischen Ratten berichtete. In gleicher Weise zeigten ethanolische Extrakte von M. charantia (200 mg/kg) eine antihyperglykämische und auch hypoglykämische Wirkung bei normalen und STZ-diabetischen Ratten.

4.3.2. Eiweiß

Es ist offensichtlich, daß die Exposition von Fischen über einen langen Zeitraum gegenüber den meisten Giftstoffen, einschließlich Pestiziden, den Eiweißstoffwechsel beeinträchtigt. Die bei mit Glyphosat behandelten Fischen festgestellten Erhöhungen des Proteingehalts können auf eine stressbedingte Immobilisierung dieser Verbindungen zurückgeführt werden, die zu einem erhöhten Energiebedarf der Fische führt, um mit den durch das Gift verursachten Umweltbedingungen fertig zu werden. Außerdem sind Proteine funktionelle Moleküle; es ist möglich, dass alle Komplikationen im Zusammenhang mit der Veränderung des Glukosespiegels auf eine fehlerhafte Synthese bestimmter Proteine zurückzuführen sind, da die Menge des vorhandenen mitochondrialen Proteins eng mit der ATP-Rate zusammenhängt. Der Verwertungsmechanismus von Garcinia kola ist spontan. Das Ergebnis zeigte, dass der Proteinstoffwechsel in den behandelten Fischen dosisabhängig ist. Ebenso wurde gezeigt, wie getrocknete Extrakte von Coccinia indica (500 mg/kg Körpergewicht) den Protein- und Glukosestoffwechsel beim Menschen regulieren. Die Extrakte stellten die Aktivitäten des Enzyms Lipoproteinlipase (LPL) wieder her, die bei unbehandelten Diabetikern reduziert war, sowie die der Glucose-6-Phosphatase und der Lactatdehydrogenase, die erhöht waren. Außerdem zeigte die orale Verabreichung von 500 mg/kg C. indica-Blättern eine signifikante Hypoglykämie bei alloxanisierten diabetischen Hunden und erhöhte die Glukosetoleranz bei normalen und diabetischen Hunden.

4.3.3. Hydrocortison

Die hohe Sekretion des Steroidhormons bei Fischen, die mit Glyphosat behandelt wurden, könnte auf ihre Reaktion auf den durch die Herbizide verursachten Stress zurückzuführen sein. Stress erhöht die Sekretion von Hydrocortison, wodurch der Abbau von Proteinen gefördert wird, um den Treibstoff für die Aufrechterhaltung der Körperfunktionen und den physiologischen Antagonisten von Insulin bereitzustellen, indem der Abbau von Kohlenhydraten und Lipiden gefördert wird, wodurch die Energiereserven mobilisiert werden. Das Hormon wirkt auch als entzündungshemmendes Mittel, indem es Immunreaktionen unterdrückt und die durch Adrenalin verursachte Gefäßverengung verstärkt, was eine zentrale Rolle bei der Anpassung der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse an Stress spielt. Es ist wichtig zu beachten, dass eine erhöhte Hydrocortison-Sekretion bei Fischen, die mit einer Glyphosat-Formulierung behandelt wurden, zu einer Abnahme der Insulinempfindlichkeit, einer Zunahme der Insulinresistenz, einer verringerten Nierenfunktion, Bluthochdruck, einer unterdrückten Immunfunktion, einem verringerten Wachstumshormonspiegel und einer verringerten Bindegewebsfestigkeit führen kann. Dies ist schädlich für Fische und Tiere im Allgemeinen, einschließlich des Menschen. Dies kann sich auf das Gewicht und die Größe der Fische auswirken und damit ihren Marktwert verringern. Die Hydrocortison-Sekretion normalisierte sich bei der Behandlung mit G. kola-Extrakt und war dosisabhängig, wobei die Behandlungen D und E am ermutigendsten waren. Ähnliche Ergebnisse wurden von den Autoren bei der Verabreichung von Lycopodium-Sporen an Ratten beobachtet. Die Ratten erhielten zunächst Karzinogene, von denen bekannt ist, dass sie das Cortisol erhöhen und das Testosteron senken. Die anschließende Verabreichung von Lycopodium-Sporen verringerte das Cortisol und erhöhte die Testosteronausschüttung.

5. Schlussfolgerung

Glyphosat ist eine toxische Chemikalie, und seine subletalen Konzentrationen können die Blutchemie von Fischen verändern. Garcinia kola, eine Heilpflanze, hat jedoch das Rohmaterial für ein innovatives, nützliches und vielversprechendes Gegenmittel gegen die Umweltverschmutzung durch Glyphosat und andere Xenobiotika geliefert. Daher sollten Gebiete, die für Verschmutzungen anfällig sind, insbesondere Gewässer, mit der richtigen Menge an Garcinia kola-Samenextrakt behandelt werden, um die Auswirkungen der Verschmutzung zu neutralisieren. Eine weitere Studie ist daher erforderlich, um herauszufinden, wie der Extrakt aus Garcinia kola-Samen in Tabletten und Kapseln formuliert werden kann, um eine präzise Dosierung zu gewährleisten, die die Akzeptanz erhöht.

Interessenkonflikt

Die Autoren erklären, dass es keinen Interessenkonflikt im Zusammenhang mit der Veröffentlichung dieser Arbeit gibt.