DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2026.1694297
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41728124
تاريخ النشر: 2026-02-05
المؤلف: M Zahoor وآخرون
الموضوع الرئيسي: استراتيجيات مكافحة الآفات الحشرية
نظرة عامة
تبحث الدراسة في التأثيرات السمية لاستخراجات أوراق النباتات المحلية Chenopodium murale و Achyranthes aspera على الفئران البيضاء (Rattus norvegicus)، موضعة هذه الاستخراجات كبدائل محتملة للمبيدات الحيوية بالمقارنة مع المبيدات الاصطناعية مثل Cypermethrin. على مدار 28 يومًا، تم إطعام الفئران حميات مختلطة مع الاستخراجات النباتية بتركيزات متفاوتة (100 جزء في المليون، 150 جزء في المليون، و250 جزء في المليون)، بينما كانت Cypermethrin بمثابة مرجع. كشفت الفحوصات النسيجية عن أضرار كبيرة في أنسجة الكبد والكلى المرتبطة بـ Cypermethrin، بما في ذلك الاحتقان، والنزيف، والنخر، إلى جانب معدل وفيات ملحوظ. على النقيض من ذلك، لم تظهر الاستخراجات النباتية أي علامات جسدية للتسمم، أو تغييرات كبيرة في بنية الأنسجة، أو تغييرات في المؤشرات الحيوية الكيميائية، مما يشير إلى ملف غير سام.
تؤكد النتائج على إمكانية استخدام Chenopodium murale و Achyranthes aspera كبدائل أكثر أمانًا للمبيدات الحشرية الاصطناعية، دون تأثير كبير على المعايير الدموية أو السمية الجينية كما تم تقييمه بواسطة اختبار الكوميت. تدعو الدراسة إلى تطوير مبيدات حيوية قائمة على الاستخراجات النباتية من هذه الأنواع لدمجها في برامج إدارة الآفات المتكاملة المستقبلية، مما يبرز وعدها في التخفيف من الآثار السلبية للمبيدات التقليدية على صحة الإنسان والبيئة.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على الاستخدام الواسع للمبيدات الاصطناعية من أجل السيطرة السريعة على الآفات، وخاصة البيريثرويدات، التي تشكل مخاطر بيئية وصحية كبيرة. أدى الاستخدام المفرط لهذه المواد الكيميائية إلى مشاكل مثل التراكم البيولوجي، ومقاومة المبيدات الحشرية، ومجموعة متنوعة من المشاكل الصحية لدى البشر والحياة البرية، بما في ذلك الأضرار العصبية، ومشاكل الإنجاب، والسرطان. تؤكد الورقة على أن الاستخدام العشوائي لهذه المبيدات يمثل قضية ملحة على مستوى العالم، تؤثر على التنوع البيولوجي وصحة النظام البيئي.
استجابةً لهذه التحديات، تستكشف الدراسة إمكانية استخدام المبيدات الحيوية المستندة إلى النباتات كبدائل أكثر أمانًا. تشير إلى أن أكثر من 2400 نوع نباتي تحتوي على مركبات نشطة بيولوجيًا ذات خصائص مبيدة للحشرات، وأن النباتات المحلية مثل Achyranthes aspera و Chenopodium murale أظهرت فعالية ضد مجموعة متنوعة من الآفات الحشرية. تهدف الدراسة إلى تقييم التأثيرات السمية لهذه النباتات على الفئران البيضاء، وهو نموذج شائع للدراسات الصيدلانية، مع استخدام Cypermethrin كعلاج مرجعي لتقييم السلامة والفعالية. تسعى هذه التحقيقات إلى المساهمة في ممارسات إدارة الآفات المستدامة التي تقلل من التأثير البيئي.
الطرق
هدفت الدراسة إلى تقييم التأثيرات السمية لاستخراجات النباتات Achyranthes aspera و Chenopodium murale في الفئران البيضاء، باستخدام البيريثرويد Cypermethrin كمرجع. أجريت الدراسة في مختبر الحيوانات التابع لقسم الصيدلة وقسم علم الحيوان في جامعة الحكومة في فيصل آباد، حيث شمل التصميم التجريبي 28 يومًا من المراقبة على Rattus norvegicus، التي تتراوح أعمارها بين 3-4 أسابيع وتزن بين 100-190 جرام. تم تقسيم الفئران إلى أربع مجموعات رئيسية: مجموعة التحكم، Cypermethrin، C. murale، و A. aspera، مع تقسيم كل مجموعة إلى ثلاث تركيزات (100، 150، و250 جزء في المليون) تم إعطاؤها عبر النظام الغذائي الفموي في أيام متناوبة.
تم جمع البيانات في فترات 7، 14، 21، و28 يومًا، مع تسجيل الأوزان الأولية قبل العلاج. كانت كل مجموعة فرعية تتكون من ثمانية فئران (n = 8)، وتوافق جميع الإجراءات مع معايير المعهد الوطني للصحة (NIH) ومعايير منظمة التعاون والتنمية الاقتصادية (OECD) لرعاية الحيوانات المخبرية، حيث حصلت على موافقة أخلاقية مسبقة من اللجنة المعنية في الجامعة. كانت هذه الطريقة المنظمة تهدف إلى ضمان موثوقية وصلاحية النتائج المتعلقة بالتأثيرات السمية للاستخراجات النباتية المختارة مقارنة بـ Cypermethrin.
النتائج
صنفت نتائج الدراسة المكونات الفيتوكيميائية للنباتات الضارة Achyranthes aspera و Chenopodium murale من خلال اختبارات كيميائية حيوية وطيفية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR). أظهرت كلا النباتين وجود الفلافونويدات، والصابونينات، والتانينات، والستيرويدات، والجليكوسيدات القلبية، والقلويدات. ومن الجدير بالذكر أن A. aspera احتوت أيضًا على الأنثراكينونات والتربينويدات، حيث أشار طيف FTIR الخاص بها إلى وجود مركبات فينولية، كما يتضح من القمم التي تتوافق مع مجموعات -OH، ومجموعات C-H الألكيلية، ومجموعات C=H، وتمدد C-O، وثني CH. بالمقابل، كشف طيف FTIR الخاص بـ C. murale عن قمم تشير إلى وجود مركبات فينولية مع أحماض كربوكسيلية.
أظهر التحليل النسيجي لأنسجة الكلى من الفئران البيضاء الذكور المعرضة لاستخراجات الإيثانول من C. murale و A. aspera، إلى جانب Cypermethrin، تغييرات كبيرة في بنية الكلى بسبب Cypermethrin عبر جميع التركيزات وفترات التعرض مقارنة بمجموعة التحكم. أظهرت مجموعة التحكم بنية كلى طبيعية، بينما أظهرت مجموعة المعالجة بـ Cypermethrin نخرًا في الأنابيب الكلوية، وتليفًا، وتورمًا في كبسولة بومان بعد 28 يومًا بجرعة عالية تبلغ 250 جزء في المليون. على النقيض من ذلك، لم تتسبب كل من C. murale و A. aspera في أي تغييرات نسيجية كبيرة في الكلى، مما يشير إلى سلامتها عند التركيزات المختبرة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم تأثيرات الاستخراجات النباتية Chenopodium murale و Achyranthes aspera بالمقارنة مع المبيد الحشري الاصطناعي Cypermethrin على المعايير الكيميائية الحيوية، والنسيجية، والسمية الجينية في الفئران البيضاء. شملت المنهجية جمع وتحضير المواد النباتية، واستخراج المركبات النشطة، وإدارتها لاحقًا إلى الفئران، تلاها تقييمات متنوعة بما في ذلك نشاط الإنزيم، ومستويات إنزيمات الكبد في المصل، والفحص النسيجي، وتحليل السمية الجينية باستخدام اختبار الكوميت. أشارت النتائج إلى أن Cypermethrin قللت بشكل كبير من نشاط الأستيل كولينستراز (AChE) وزادت من نشاط الفوسفاتاز القلوي (AlkP)، إلى جانب أضرار ملحوظة في الكبد تتميز بالنخر والنزيف. بالمقابل، لم تظهر كل من الاستخراجات النباتية أي تغييرات كبيرة في نشاط الإنزيم أو البنية النسيجية، مما يشير إلى عدم سميتها لنماذج الثدييات.
تسلط نتائج الدراسة الضوء على إمكانية استخدام C. murale و A. aspera كبدائل صديقة للبيئة للمبيدات الاصطناعية، حيث لم تظهر أي آثار سلبية على أنسجة الكبد والكلى أو على المعايير الدموية. علاوة على ذلك، كشف اختبار الكوميت عن أضرار كبيرة في الحمض النووي المرتبطة بالتعرض لـ Cypermethrin، بينما لم تظهر الاستخراجات النباتية أي آثار سامة جينية. تؤكد هذه النتائج جدوى دمج هذه المبيدات الحيوية المستندة إلى النباتات في استراتيجيات إدارة الآفات المستقبلية، مع معالجة كل من القضايا البيئية والصحية المرتبطة بالمبيدات الحشرية الاصطناعية. بشكل عام، تدعم الدراسة استخدام الاستخراجات النباتية المحلية كمبيدات حيوية آمنة وفعالة، مما يساهم في ممارسات الزراعة المستدامة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2026.1694297
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41728124
Publication Date: 2026-02-05
Author(s): M Zahoor et al.
Primary Topic: Insect Pest Control Strategies
Overview
The research investigates the toxicological effects of leaf extracts from the indigenous weed plants Chenopodium murale and Achyranthes aspera on albino rats (Rattus norvegicus), positioning these extracts as potential biopesticides in contrast to synthetic pesticides like Cypermethrin. Over a 28-day period, rats were fed diets mixed with the plant extracts at varying concentrations (100 ppm, 150 ppm, and 250 ppm), while Cypermethrin served as a reference. Histopathological examinations revealed significant damage in liver and kidney tissues associated with Cypermethrin, including congestion, hemorrhage, and necrosis, alongside notable mortality. In stark contrast, the plant extracts exhibited no physical signs of toxicity, significant alterations in tissue structure, or changes in biochemical markers, suggesting a non-toxic profile.
The findings underscore the potential of Chenopodium murale and Achyranthes aspera as safer alternatives to synthetic insecticides, with no significant impact on hematological parameters or genotoxicity as assessed by the comet assay. The study advocates for the development of plant extract-based biopesticides from these species for integration into future integrated pest management (IPM) programs, highlighting their promise in mitigating the adverse effects of conventional pesticides on human health and the environment.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the widespread use of synthetic pesticides for rapid pest control, particularly pyrethroids, which pose significant environmental and health risks. The excessive application of these chemicals has led to issues such as biomagnification, insecticide resistance, and various health problems in humans and wildlife, including neurological damage, reproductive issues, and cancer. The paper emphasizes that the indiscriminate use of these pesticides is a pressing global concern, affecting biodiversity and ecosystem health.
In response to these challenges, the study explores the potential of plant-based biopesticides as safer alternatives. It notes that over 2,400 plant species possess bioactive compounds with insecticidal properties, and indigenous plants like Achyranthes aspera and Chenopodium murale have shown effectiveness against various insect pests. The research aims to evaluate the toxicological effects of these plants on albino rats, a common model for pharmacological studies, while using cypermethrin as a reference treatment to assess safety and efficacy. This investigation seeks to contribute to sustainable pest management practices that minimize environmental impact.
Methods
The study aimed to assess the toxic effects of the plant extracts Achyranthes aspera and Chenopodium murale in albino rats, using the pyrethroid Cypermethrin as a reference compound. Conducted at the Animal Lab of the Department of Pharmacy and Department of Zoology at Govt. College University Faisalabad, the experimental design involved 28 days of observation on Rattus norvegicus, aged 3-4 weeks and weighing between 100-190 g. The rats were divided into four main groups: Control, Cypermethrin, C. murale, and A. aspera, with each group further subdivided into three concentrations (100, 150, and 250 ppm) administered via oral diet on alternate days.
Data collection occurred at intervals of 7, 14, 21, and 28 days, with initial weights recorded prior to treatment. Each subgroup consisted of eight rats (n = 8), and all procedures complied with the National Institute of Health (NIH) and OECD standards for laboratory animal care, receiving prior ethical approval from the relevant committee at the university. This structured approach aimed to ensure the reliability and validity of the findings regarding the toxicological impacts of the selected plant extracts compared to Cypermethrin.
Results
The results of the study characterized the phytochemical constituents of the weed plants Achyranthes aspera and Chenopodium murale through biochemical assays and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Both plants exhibited the presence of flavonoids, saponins, tannins, steroids, cardiac glycosides, and alkaloids. Notably, A. aspera also contained anthraquinones and terpenoids, with its FTIR spectrum indicating the presence of phenolic compounds, as evidenced by peaks corresponding to -OH groups, alkyl C-H groups, C=H groups, C-O stretching, and CH bending. In contrast, the FTIR spectrum of C. murale revealed peaks indicative of phenolic compounds with carboxylic acids.
Histopathological analysis of kidney tissues from male albino rats exposed to ethanolic extracts of C. murale and A. aspera, along with cypermethrin, demonstrated significant alterations in kidney structure due to cypermethrin across all concentrations and exposure durations compared to the control group. The control group exhibited normal kidney architecture, while the cypermethrin-treated group showed necrosis of renal tubules, fibrosis, and swelling in Bowman’s capsule after 28 days at a high dosage of 250 ppm. Conversely, neither C. murale nor A. aspera caused any significant histological changes in the kidney, indicating their safety at the concentrations tested.
Discussion
In this study, the effects of the plant extracts Chenopodium murale and Achyranthes aspera were evaluated in comparison to the synthetic insecticide cypermethrin on biochemical, histopathological, and genotoxic parameters in albino rats. The methodology involved the collection and preparation of plant materials, extraction of active compounds, and subsequent administration to rats, followed by various assessments including enzyme activity, serum hepatic enzyme levels, histopathological examination, and genotoxicity analysis using the comet assay. Results indicated that cypermethrin significantly decreased acetylcholinesterase (AChE) activity and increased alkaline phosphatase (AlkP) activity, alongside notable liver damage characterized by necrosis and hemorrhage. In contrast, both plant extracts did not exhibit significant alterations in enzyme activity or histological structure, suggesting their non-toxicity to mammalian models.
The study’s findings highlight the potential of C. murale and A. aspera as eco-friendly alternatives to synthetic pesticides, as they demonstrated no adverse effects on liver and kidney tissues or on hematological parameters. Furthermore, the comet assay revealed significant DNA damage associated with cypermethrin exposure, while the plant extracts showed no genotoxic effects. These results underscore the viability of integrating these plant-derived biopesticides into future pest management strategies, addressing both environmental and health concerns associated with synthetic insecticides. Overall, the research supports the use of indigenous plant extracts as safe and effective biopesticides, contributing to sustainable agricultural practices.