LASER. Lab SUT

Application of Optical Coherence Tomography (OCT) to evaluate the adverse effects of 2,4-D dimethylammonium on morphological changes in Riceland Prawn (Macrobrachium lanchesteri)

บทความนี้เป็นการศึกษาเพื่อ ประเมินผลกระทบของสารกำจัดวัชพืช 2,4-D dimethylammonium ต่อกุ้งฝอย (Riceland Prawn หรือ Macrobrachium lanchesteri) ซึ่งเป็นสารที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและสามารถสะสมในสัตว์น้ำได้ การศึกษานี้ใช้ เทคนิค Optical Coherence Tomography (OCT) เพื่อประเมินการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาของกุ้งฝอย รวมถึงการวิเคราะห์ทางเนื้อเยื่อวิทยาและกิจกรรมของเอนไซม์ต่างๆ

ประเด็นหลักจากการศึกษา:

ความเป็นพิษและอัตราการตาย: ความเป็นพิษของ 2,4-D dimethylammonium ต่อกุ้งฝอยเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นและระยะเวลาที่สัมผัส อัตราการตายสะสมของกุ้งฝอยเพิ่มขึ้นเมื่อความเข้มข้นและระยะเวลาในการสัมผัสเพิ่มขึ้น โดยค่า LC50 (ความเข้มข้นที่ทำให้กุ้ง 50% ตาย) ลดลงเมื่อระยะเวลาสัมผัสเพิ่มขึ้น

การเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาด้วย OCT: เทคนิค OCT สามารถแสดงภาพสามมิติความละเอียดสูงของตัวอย่างกึ่งโปร่งใสได้อย่างรวดเร็วและไม่รุกราน ในกุ้งฝอยที่สัมผัสสาร 2,4-D dimethylammonium พบการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยา เช่น ดวงตามีรูปร่างผิดปกติ การบวมของเซลล์บริเวณเหงือกใต้กระดอง เนื้อเยื่อผิดปกติและสลายตัว กล้ามเนื้อบริเวณลำตัวบวม มีรูพรุนขนาดใหญ่ ผิวภายนอกหยาบ และบริเวณแพนหาง (telson และ uropod) มีลักษณะบวม แพนหางแยกออก และเนื้อเยื่อฉีกขาด การวิเคราะห์แบบ 3 มิติด้วย OCT ยืนยันการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเนื้อเยื่อที่สำคัญในกลุ่มที่สัมผัสสารเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม

การเปลี่ยนแปลงทางเนื้อเยื่อวิทยา: การวิเคราะห์ทางเนื้อเยื่อวิทยาพบการเปลี่ยนแปลงในเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อของกุ้งฝอยที่สัมผัสสาร ได้แก่ กล้ามเนื้อเสื่อมสภาพ (degenerate muscle) การแทรกซึมของฮีโมไซต์ (hemocyte infiltration) และกล้ามเนื้อบวม (swelling muscle) โดยพบการเปลี่ยนแปลงมากที่สุดที่ความเข้มข้น 450 µL/L และระยะเวลา 96 ชั่วโมง ผลการเปลี่ยนแปลงทางเนื้อเยื่อนี้สอดคล้องกับการศึกษาผลของสารกำจัดแมลง abamectin ต่อกุ้งก้ามกราม (Macrobrachium rosenbergii)

การเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมี:

ปริมาณโปรตีนรวม: ปริมาณโปรตีนรวมที่สกัดได้จากกุ้งฝอยลดลงอย่างมีนัยสำคัญในกลุ่มที่สัมผัสสารเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุมที่ทุกช่วงเวลา [15, 20, 21]

การแสดงออกของ Acetylcholinesterase (AChE): AChE ซึ่งเป็นเอนไซม์สำคัญในการส่งสัญญาณประสาทและเป็นไบโอมาร์คเกอร์สำหรับประเมินการสัมผัสสารกำจัดศัตรูพืช มีน้ำหนักโมเลกุล 71 kDa ในกุ้งฝอย การแสดงออกของ AChE มีแนวโน้มลดลงเมื่อระยะเวลาสัมผัสเพิ่มขึ้น และไม่พบการแสดงออกเลยที่ความเข้มข้น 400 และ 450 µL/L หลังจากสัมผัสสารไป 96 ชั่วโมง ระดับการแสดงออกที่ต่ำลงนี้สอดคล้องกับการศึกษาในปลานิลที่สัมผัสสาร 2,4-D dimethylammonium

กิจกรรมของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระ (CAT และ GST): กิจกรรมของเอนไซม์ Catalase (CAT) และ Glutathione S-transferase (GST) มีแนวโน้มลดลงที่ความเข้มข้นของสารกำจัดวัชพืชที่สูงขึ้น การลดลงของกิจกรรมเอนไซม์เหล่านี้บ่งชี้ถึงการตอบสนองของระบบต้านอนุมูลอิสระและการเกิดภาวะเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน (oxidative stress) ซึ่งนำไปสู่ความเสียหายของเซลล์และเนื้อเยื่อ

กุ้งฝอยกับการวิจัย: กุ้งฝอยพบได้ทั่วประเทศไทยและเป็นที่นิยมบริโภค และนิยมใช้เป็นสัตว์ทดลองในงานวิจัยนี้เนื่องจากพบได้ทั่วไปในแหล่งน้ำ ก่อนหน้านี้มีการศึกษาความเป็นพิษของสารกำจัดแมลง เช่น คลอร์ไพริฟอสและคาร์บาริลต่อกุ้งฝอย การศึกษานี้เป็นครั้งแรกที่รายงานการใช้เทคนิค OCT เพื่อประเมินผลกระทบของสารเคมีต่อกุ้งฝอย โดยเฉพาะในประเทศไทย

เทคนิค OCT กับสัตว์น้ำอื่นๆ: แหล่งข้อมูลระบุว่า OCT สามารถนำมาใช้ศึกษา morphology ของสัตว์น้ำชนิดอื่นได้เช่นกัน เช่น กุ้งก้ามกราม (Giant river prawn หรือ Macrobrachium rosenbergii) โดยสามารถศึกษาได้ที่ส่วน eyestalk, carapace และ lower body segment รวมถึงไข่และตัวอ่อนของหอยเชอรี่สีทอง (golden apple snails) และปลาดุก (hybrid catfish)

สรุปผลการศึกษา: การศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าสารกำจัดวัชพืช 2,4-D dimethylammonium มีความเป็นพิษต่อกุ้งฝอย โดยส่งผลกระทบต่ออัตราการตาย การเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาและเนื้อเยื่อ และกิจกรรมของเอนไซม์ต่างๆ การใช้เทคนิค OCT พิสูจน์แล้วว่าเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพและไม่รุกรานในการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาในกุ้งฝอยที่สัมผัสสารเคมี ผลการศึกษาเหล่านี้เน้นย้ำถึงความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นจาก 2,4-D dimethylammonium ในสภาพแวดล้อมทางน้ำ และสนับสนุนความจำเป็นในการควบคุมการใช้สารกำจัดวัชพืชอย่างเข้มงวด การประยุกต์ใช้ OCT ในการศึกษานี้ยังเปิดแนวทางใหม่สำหรับการตรวจสอบสัตว์น้ำในด้านพิษวิทยาทางน้ำแบบไม่รุกราน

แปลและเรียบเรียงโดย NotebookLM




แหล่งข้อมูล:

Redirecting

Development of a field-ready optical coherence tomography system for assessing 2,4-D dimethylammonium-based herbicide exposure in African catfish

https://www.spiedigitallibrary.org/journals/optical-engineering/volume-63/issue-2/024102/Development-of-a-field-ready-optical-coherence-tomography-system-for/10.1117/1.OE.63.2.024102.short?tab=ArticleLink