Düşük doz çinko oksit nanopartiküllerin hepatik etkilerinin araştırılması
Determining the hepati̇c effects of low dose zinc oxide nanoparticules
Yazar: ONUR KARAGÖZ
Danışman: DOÇ. DR. GÖZDE AYDOĞAN KILIÇ
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Comet tekniği = Comet assay ; Histopatoloji = Histopathology ; Karaciğer = Liver ; Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles ; Sıçanlar = Rats ; Toksisite = Toxicity ; Çinko oksit = Zinc oxide

Özet:
Çinko oksit nanopartikül (ZnO NP), yaygın olarak kullanılan bir nanopartiküldür. Başlıca kullanım alanları arasında gıda, kozmetik ve sağlık bulunmaktadır. Sağlık alanında makro moleküllerin kullanımıyla çözülemeyen problemler, küçük boyutlarından dolayı nanopartiküllerin kullanımıyla mümkün hale gelmiştir. Ancak çinko oksit nanopartikülün hücre içerisinde birikim göstererek toksik etkiler oluşturduğu bilinmektedir. Yapılan çalışmalarda yüksek doz çinko oksit nanopartikül maruziyeti sonucunda oluşan etkiler gösterilmiştir. Çinko oksit nanopartikülün düşük doz etkilerini gösteren yeterli sayıda çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışmada çinko oksit nanopartikül (<100 nm), Sprague Dawley cinsi sıçanlara 28 gün süre ile intraperitonal enjeksiyon yoluyla uygulanarak çinko oksit nanopartikül toksisitesi oluşturulmuş, karaciğerde meydana gelen değişiklikler araştırılmıştır. Grup I (Kontrol: %0,9 NaCl); Grup II (0,25 mg/kg/gün ZnO NP); Grup III (0,5 mg/kg/gün ZnO NP); Grup IV (1 mg/kg/gün ZnO NP); Grup V (2,5 mg/kg/gün ZnO NP); Grup VI (5 mg/kg/gün ZnO NP); olmak üzere 6 grup (n=8) üzerinde çalışılmıştır. Süperoksit dismutaz, katalaz, toplam glutatyon ve malondialdehit biyokimyasal olarak ölçümlenmiştir. Tek Hücre Jel Elektroforezi ile DNA hasarı ölçümlenmiş ve karaciğer dokusundaki histolojik değişiklikler ışık mikroskopu ile incelenmiştir. Gerçekleştirilen biyokimyasal analizler sonucunda, süperoksit dismutaz ve katalaz aktiviteleri tüm deney gruplarında kontrole göre artış göstermiştir. Deney gruplarında ölçümlenen glutatyon düzeylerinde ise kontrole göre azalma görülmüştür. Lipid peroksidasyonunun 1mg/kg/gün dozundan başlayarak (yaklaşık %28) ve doz artışına paralel olarak (sırasıyla yaklaşık %35 ve %41) anlamlı düzeyde arttığı görülmüştür. 1 mg/kg/gün dozu ve üzerindeki dozlarda ayrıca, karaciğerde histolojik
iv
yapının geri dönüşümsüz olarak hasara uğradığı nekrotik bölgelere rastlanmıştır. DNA hasarı ise 0,5 mg/kg/gün dozundan başlayarak doz artışına parelel olarak anlamlı düzeyde artış göstermiştir (sırasıyla yaklaşık 2, 3, 4 ve 6 kat). Ancak 0,5 mg/kg/doz için DNA hasarında görülen artışın DNA onarım mekanizmalarınca geri dönüştürülebilir düzeyde olduğu düşünülmektedir. Düşük doz çinko oksit nanopartikül için karaciğerde toksisitenin görülmeye başlandığı en düşük doz 1 mg/kg/gün olarak belirlenmiştir. 1 mg/gün/kg ve üzeri dozlarda görülen toksisitenin doza bağlı olduğu görülmüştür. Bu tez çalışmasının bulguları ışığında, çinko oksit nanopartikülller için tolere edilebilir etkilerle, güvenli olarak kullanılabilecek olan dozların 1mg/kg/gün altındaki dozlar olduğu ortaya koyulmuştur. Çinko oksit nanopartiküller kullanılarak uygulanabilecek tedaviler ve çeşitli amaçlarla tasarlanabilecek preparatlarla ilgili gelecekte yapılacak çalışmalar için, bu çalışmanın bulgularının literatüre önemli bir katkı oluşturacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Zinc oxide nanoparticle (ZnO NP) is a widely used nanoparticle. Its main uses include food, cosmetics and health. Problems that cannot be solved with the use of macromolecules in the field of health have become possible with the use of nanoparticles due to their small size. However, it is known that zinc oxide nanoparticle can accumulate in the cell and cause toxic effects. Studies have shown the effects of high-dose zinc oxide nanoparticle exposure. There are not enough studies showing the low-dose effects of zinc oxide nanoparticle. In this study, zinc oxide nanoparticle (<100 nm) was administered to Sprague Dawley rats by intraperitoneal injection (i.p) for 28 days to create zinc oxide nanoparticle toxicity and the changes in the liver were investigated. Group I (Control: 0.9% NaCl); Group II (0,25 mg/kg/day ZnO NP); Group III (0,5 mg/kg/day ZnO NP); Group IV (1 mg/kg/day ZnO NP); Group V (2,5 mg/kg/day ZnO NP); Group VI (5 mg/kg/day ZnO NP); It was studied on 6 groups (n=8). Superoxide dismutase, catalase, total glutathione and malondialdehyde were measured biochemically. DNA damage was measured by Single Cell Gel Electrophoresis and histological changes in the liver tissue were examined with a light microscope. As a result of the biochemical analyzes performed, superoxide dismutase and catalase activities increased in all experimental groups compared to the control. A decrease was observed in the measured total glutathione levels in the experimental groups compared to the control group. It was observed that lipid peroxidation increased significantly starting from 1mg/kg/day (approximately 28%) and parallel to the dose increase (approximately 35% and 41%, respectively). In addition, necrotic areas in the liver where the histological structure was irreversibly damaged were observed at doses of 1 mg/kg/day and above. DNA damage, on the other hand, increased significantly in parallel with the dose increase starting from
vi
0,5 mg/kg/day (approximately 2, 3, 4 and 6 times, respectively). However, the increase in DNA damage for 0,5 mg/kg/dose is thought to be reversible by DNA repair mechanisms. For low-dose zinc oxide nanoparticle, the lowest dose at which liver toxicity begins to appear was determined as 1 mg/kg/day. The toxicity observed at doses of 1 mg/day/kg and above was dose-dependent. In the light of the findings of this thesis, it was revealed that the doses that can be used safely with tolerable effects for zinc oxide nanoparticles are doses below 1mg/kg/day. It is thought that the findings of this study will make an important contribution to the literature for future studies on treatments that can be applied using zinc oxide nanoparticles and preparations that can be designed for various purposes.