Oksfendazolün yapay besin ile beslenen Galleria mellonella L. (Lepidoptera: pyralidae) larvalarının oksidatif, antioksidatif seviyeleri ve bazı biyokimyasal parametreleri üzerine etkileri
Effects of oxfendazole on oxidative, antioxidative levels and some biochemical parameters of Galleria mellonella L. (Lepidoptera: pyralidae) larvae reared on artificial diet
Yazar: SERKAN SUGEÇTİ
Danışman: PROF. DR. KEMAL BÜYÜKGÜZEL
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoloji = Biology ; Fizyoloji = Physiology
Dizin: Ekotoksikoloji = Ecotoxicology

Özet:
Zararlı böcekler ile mücadele yöntemlerinde, çevreye ve yararlı organizmalara olumsuz etkisi olan sentetik organik insektisitler yoğun olarak kullanılmaktadır. Bu amaçla toksik olmayan veya daha az çevresel zararı olan kimyasalların kullanılması konusunda çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada yapay besine ilave edilen oksfendazolün, Galleria mellonella L. (Lepidoptera: Pyralidae) larvalarının hemolenf, orta bağırsak dokusu ve yağ cisimciğinde oksidatif stres biyobelirteçleri malondialdehid (MDA) ve protein karbonil miktarı (PCO), antioksidan enzimler Glutatyon-S-transferaz (GST), Katalaz (CAT), Süperoksit dismutaz (SOD), Glutatyon peroksidaz (GPx)'ın aktiviteleri, detoksifikasyon enzimi Sitokrom p450 ile metabolik enzimler Alanin transferaz (ALT), Aspartat transferaz (AST), Kreatin kinaz (CK), Gama-glutamil transferaz (GGT), Laktat dehidrogenaz (LDH), Alkalen fosfataz (ALP) ve Amilaz (AMYL)'ın aktiviteleri üzerindeki etkileri araştırıldı. Lipid peroksidasyon ürünü MDA miktarının % 0,0015 ve 0,015 oksfendazol içeren besin ile beslenen G. mellonella larvalarının hemolenf dokusunda istatistiksel olarak arttığı belirlendi. En yüksek konsantrasyonda ise MDA miktarı azaldı fakat istatistiksel olarak bir fark bulunmadı. Protein oksidasyonu göstergesi PCO miktarının istatistiksel olarak arttığı belirlendi.  Antioksidan enzimler, GPx, GST ve CAT aktivitesinin en yüksek konsantrasyonda (% 1,5) istatistiksel olarak önemli derecede arttığı belirlendi. Kontrol grubunda G. mellonella larvalarının hemolenf dokusunda SOD aktivitesi 0,0053 ± 0,001 U/mg protein ölçüldü. Yapay besine ilave edilen % 1,5 oksfendazol içeren ile beslenen G. mellonella larvalarının hemolenf dokusunda ise SOD aktivitesi 0,014 ± 0,0017 U/mg protein ölçüldü. Detoksifikasyon enzimi sitokrom p450 aktivitesinin en yüksek oksfendazol konsantrasyonunda (% 1,5) istatistiksel olarak azaldığı belirlendi.  G. mellonella hemolenf dokusunda hücre hasarı indikatörü AST enzim aktivitesinin 81,5 ± 1,03 U/L'den 155,8 ± 3,29 U/L'ye istatistiksel olarak önemli derecede arttığı belirlendi. ALT enzim aktivitesinin ise 329 ± 4,33U/L'den 529,5 ± 3,17 U/L'ye arttığı tespit edildi. Metabolik enzimler CK, GGT ve AMYL aktiviteleri istatistiksel olarak önemli derecede arttı. LDH aktivitesinin ise en yüksek konsantrasyonda istatistiksel olarak önemli derecede azaldığı belirlendi. 
Lipid peroksidasyon ürünü MDA miktarının % 0,015 oksfendazol içeren besin ile beslenen G. mellonella larvalarının orta bağırsak dokusunda istatistiksel olarak arttığı belirlendi. En yüksek konsantrasyonda ise MDA miktarı arttı fakat istatistiksel olarak bir fark bulunmadı. Protein oksidasyonu göstergesi PCO miktarının istatistiksel olarak azaldığı belirlendi. Antioksidan enzimler, GST ve CAT aktivitelerinin en yüksek konsantrasyonda (% 1,5) istatistiksel olarak arttığı belirlendi. Oksfendazol içermeyen besin ile beslenen G. mellonella larvalarının orta bağırsak dokusunda SOD enzim aktivitesi 0,046 ± 0,0043 U/mg protein ölçüldü. SOD enzim aktivitesi, % 1,5 oksfendazol içeren besin ile beslenen G. mellonella larvalarının orta bağırsak dokusunda 0,067 ± 0,0087 U/mg protein ölçüldü. G. mellonella larvalarının orta bağırsak dokusunda detoksifikasyon enzimi sitokrom p450 aktivitesinin en yüksek oksfendazol konsantrasyonunda (% 1,5) önemli derecede arttığı belirlendi. G. mellonella larvalarının orta bağırsak dokusunda hücre hasarı indikatörü AST enzim aktivitesinin 1384,75 ± 48,7 U/L'den 3964,25 ± 39,5 U/L'ye istatistiksel olarak önemli derecede arttığı belirlendi. ALT enzim aktivitesinin ise 1397 ± 35,2 U/L'den 4352,25± 43,6 U/L'ye arttığı tespit edildi. Metabolik enzimler LDH, CK, ALP ve AMYL aktivitelerinin en yüksek konsantrasyonda istatistiksel olarak arttığı belirlendi. GGT enzim aktivitesi en yüksek oksfendazol konsantrasyonunda arttı fakat istatistiksel olarak bir fark bulunmadı.
G. mellonella larvalarının yağ cisimciğindeki lipid peroksidasyon ürünü MDA miktarının kontrol grubu ile karşılaştırıldığında en yüksek oksfendazol konsantrasyonunda istatistiksel olarak azaldığı belirlendi. PCO miktarının kontrol grubu ile karşılaştırıldığında en yüksek konsantrasyonda (% 1,5) istatistiksel olarak azaldığı tespit edildi.  PCO miktarı kontrol grubu ile karşılaştırıldığında 175,93 ± 7,08 nmol/mg proteinden 85,31 ± 7,08 nmol/mg proteine düştü. GPx aktivitesi kontrol grubunda 0,37 ± 0,046 nmol/mg protein/dk ölçüldü. Bu değerin en yüksek konsantrasyonda 0,46 ± 0,05 nmol/mg protein/dk'ya yükseldiği görüldü. Kontrol grubunda GST enzim aktivitesi 23,99 ± 2,25 µmol/mg protein/dk ölçüldü. GST enzim aktivitesi, en yüksek oksfendazol konsantrasyonunda ise 102,17 ± 2,37 µmol/mg protein/dk ölçüldü. G. mellonella larvalarının yağ cisimciğinde en yüksek oksfendazol konsantrasyonunda (% 1,5) CAT aktivitesinin azaldığı fakat önemli bir fark oluşmadığı belirlendi. Yapay besine ilave edilen en yüksek oksfendazol konsantrasyonunu (% 1,5) içeren besin ile beslenen G. mellonella larvalarının yağ cisimciğinde SOD enzim aktivitesinin kontrol grubu ile karşılaştırıldığında arttığı fakat istatistiksel olarak anlamlı bir fark oluşmadığı tespit edildi. Kontrol grubu ile karşılaştırıldığında en yüksek oksfendazol konsantrasyonunda (% 1,5) detoksifikasyon enzimi sitokrom p450 aktivitesinin istatistiksel olarak arttığı belirlendi. G. mellonella larvalarının yağ cisimciğinde hücre hasarı belirteci AST enzim aktivitesinin 56,75 ± 2,67 U/L'den 299,25 ± 2,98 U/L'ye istatistiksel olarak önemli derecede arttığı belirlendi. ALT enzim aktivitesinin ise 41,25 ± 2,85 U/L'den 332,25 ± 10,11 U/L'ye arttığı tespit edildi. LDH enzim aktivitesi kontrol grubu ile karşılaştırıldığında 24,03 ± 1,17 U/L'den 67,68 ± 2,49 U/L'ye arttı. Metabolik enzimler CK, GGT, AMYL ve ALP'nin aktiviteleri en yüksek oksfendazol konsantrasyonu ile beslenen G. mellonella larvalarının yağ cisimciğinde önemli derecede arttı. Bu sonuçlar, oksfendazolün insan ve diğer hedef olmayan organizmalara karşı düşük akut toksisiteye sahip olması nedeniyle konsantrasyonlarının iyi ayarlanması ile zararlı böceklerle  mücadelede alternatif bir kimyasal olarak kullanılabileceğini işaret etmektedir.

Abstract:
Synthetic organic insecticides that is harmful for environment and beneficial organisms are intensively used in management of pest insects. Therefore, studies are being conducted on the use of chemicals which are non-toxic or have less environmental damage. In this study, the effects of oxfendazole added to artificial diet on oxidative stress biomarkers Malondialdehyde (MDA) and Protein carbonyl amount (PCO), antioxidant enzyme activities Glutathione-S-transferase (GST), Catalase (CAT), Superoxide dismutase (SOD), Glutathione peroxidase (GPx), detoxification enzyme Cytochrome p450 and metabolic enzyme activities Alanine transferase (ALT), Aspartate transferase (AST), Creatine kinase (CK), Gamma-glutamyl transferase (GGT), Lactate dehydrogenase (LDH), Alkaline phosphatase (ALP) and Amylase (AMYL) in hemolymph, midgut and fat body of Galleria mellonella L. (Lepidoptera: Pyralidae) larvae were investigated.  The amount of lipid peroxidation product, MDA was determined to be increased in the hemolymph of the G. mellonella larvae fed with diet containing 0.0015 and 0.015 % of oxfendazole. 

At the highest oxfendazole concentration (1.5 %), the amount of MDA decreased, but statistically no difference was found. It was determined that the amount of protein oxidation indicator, PCO increased statistically in G. mellonella hemolymph tissue. It was determined that antioxidant enzymes, GPx, GST and CAT activities significantly increased at the highest concentration (1.5 %) of this anthelmintic agent. SOD activity in the hemolymph of the larvae in the control group was recorded as 0.0053 ± 0.001 U/mg protein. In the hemolymph tissue of G. mellonella larvae fed with 1.5 % of oxfendazole added to artificial diet, SOD activity was measured as 0.014 ± 0.0017 U/mg protein. The detoxification enzyme, Cytochrome p450 activity statistically decreased at the highest oxfendazole concentration (1.5%). Cell damage indicator, AST enzyme activity in G. mellonella hemolymph significantly increased from 81.5 ± 1.03 U/L to 155.8 ± 3.29 U/L. ALT enzyme activity was increased from 329 ± 4.33 U/L to 529.5 ± 3.17 U/L. Metabolic enzymes, CK, GGT and AMYL activities significantly increased. Metabolic enzyme, LDH activity was statistically decreased by the highest concentration of oxfendazole.

 

The amount of lipid peroxidation product MDA in midgut of the G. mellonella larvae fed with diet containing 0.015 % of oxfendazole was statistically increased. At the highestoxfendazole concentration (1.5 %), the amount of MDA increased, but statistically no difference was found. It was determined that the amount of protein oxidation indicator, PCO statistically decreased. Antioxidant enzymes, GST and CAT activity were found to be statistically increased at the highest concentration (1.5 %). SOD activity was recorded as 0.046 ± 0.0043 U/mg protein in the midgut tissue of G. mellonella larvae fed by diet without oxfendazole. SOD activity as 0.067 ± 0.0087 U/mg protein was measured in the midgut of G. mellonella larvae fed with diet containing 1.5% oxfendazole. The detoxification enzyme, cytochrome p450 activity in the midgut tissue of G. mellonella larvae significantly increased at the highest concentration of oxfendazole (1.5%). The cell damage indicator, AST enzyme activity in the midgut tissue of G. mellonella larvae was significantly increased from 1384.75 ± 48.7 U/L to 3964.25 ± 39.5 U/L. ALT enzyme activity was increased from 1397 ± 35,2 U/L to 4352,25 ± 43,6 U/L. Metabolic enzymes, LDH, CK, ALP and AMYL activities were found to be increased statistically at the highest concentration. GGT enzyme activity increased at the highest concentration of oxfendazole, but there was no statistical difference.

The amount of lipid peroxidation product MDA in the fat body of G. mellonella larva was statistically decreased in the highest oxfendazole concentration when compared with the control group. The amount of PCO statistically decreased at the highest concentration (1.5%) compared to the control group. The amount of PCO was decreased from 175.93 ± 7.08 nmol/mg protein to 85.31 ± 7.08 nmol/mg protein when compared with the control group. GPx activity was recorded as 0.37 ± 0.046 nmol/mg protein/min in the control group. GPx activity increased to 0.46 ± 0.05 nmol/mg protein/min at the highest oxfendazole concentration. In the control group, GST enzyme activity was recorded as 23.99 ± 2.25 µmol/mg protein/min. GST enzyme activity was recorded at the highest oxfendazole concentration as 102.17 ± 2.37 µmol/mg protein/min. The activity of CAT decreased at the highest oxfendazole concentration (1.5 %) in the fat body of G. mellonella larvae, but there was no significant difference. It was found that the SOD enzyme activity increased in the fat body of the G. mellonella larvae fed with the diet containing the highest concentration of oxfendazole (1.5 %) but there was no statistically significant difference. The detoxification enzyme, cytochrome p450 enzyme activity was statistically increased at the highest concentration (1.5 %) when compared with the control group. Cell damage indicator enzyme, AST activity in the fat body of G. mellonella significantly increasedfrom 56.75 ± 2.67 U/L to 299.25 ± 2.98 U/L. ALT enzyme activity was found to be increased from 41.25 ± 2.85 U/L to 332.25 ± 10.11 U/L. LDH enzyme activity increased from 24.03 ± 1.17 U/L to 67.68 ± 2.49 U/L compared with the control group. CK, GGT, AMYL and ALP enzyme activities significantly increased in the fat body of G. mellonella larvae fed with the highest concentration of oxfendazole. This results indicate that oxfendazole can be used as an alternative chemical to managament pest insects with a well-adjusted concentrations because of its low acute toxicity to humans and other non-target organisms.