Nano boyuttaki polistiren plastik parçacıkların zebra balığı (Danio rerio) embriyosundaki gelişim toksisitesinin incelenmesi
Investigation of the developmental toxicity of nano-sized polystyrene plastic particles in zebrafish (Danio rerio) embryos
Yazar: TEOMAN ÖZGÜR SÖKMEN
Danışman: PROF. DR. SALTUK BUĞRAHAN CEYHUN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Su Ürünleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yetiştiricilik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Su Ürünleri = Aquatic Products
Dizin: Biyobirikim = Bioaccumulation ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; Toksisite = Toxicity

Özet:
Yıllık %4'ün üzerinde bir büyüme ve 2017 yılı itibariyle dünya genelinde yıllık 350 milyon tonluk üretimle günlük hayatımızın vazgeçilmez bir parçası hâline gelen plastikler, atık yönetimi iyi değerlendirilemediğinden dolayı ciddi bir sağlık ve çevre sorunu hâline gelmiştir. Plastik atıklardan ve diğer primer kaynaklardan salınan nano plastik parçacıkların risk faktörünün daha yüksek olduğu ve bundan dolayı özellikle nano boyut aralığındaki plastiklerin zararlı etkilerinin değerlendirilmesi ve incelenmesi için daha ayrıntılı ve moleküler çalışmalara ihtiyaç olduğu bildirilmektedir.
Bu çerçevede sunulan tez çalışması, zebra balıklarına embriyonik dönemin erken safhasında yumurta keselerine mikroenjeksiyon yoluyla verilen 20 nm boyutundaki polistiren plastiklerin (PNP) larval dönemde beyindeki biyoakümülasyonunu, biyoakümülasyonun bulunduğu bölgede oksidatif DNA hasarının varlığını, tüm vücutta ise malformasyonları, apoptoz ve oksidatif stres düzeylerini incelemek amacıyla yapılmıştır.
Bu amaçla, gelişim toksisitesi çalışmaları için en iyi organizma modellerinden biri olan zebra balığı embriyosuna gıda yoluyla ya da maternal alımı simüle etmek için floresan işaretli PNP mikroenjeksiyon yöntemi ile uygulanmıştır. Yaşama, yumurtadan çıkma ve malformasyonlar 120 saatlik araştırma periyodu boyunca değerlendirilmiştir. 120. saatin sonunda larvalardan alınan seri kesitler konfokal mikroskopla taranarak PNP varlığı araştırılmış ve alınan floresan sinyal bölgeleri geçirimli elektron mikroskobu (TEM) ile görüntülenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, 20 nm çaplı PNP'nin beyne ulaşarak orada biyolojik olarak birikebileceği, dahası biyobirikim gösterdiği beyin bölgelerinde oksidatif DNA hasarına yol açabileceği belirlenmiştir. Yapılan literatür taramasına göre sunulan tez çalışması, uygulanan yöntem itibariyle nano boyuttaki plastik parçacıkların omurgalı beyninde görüntülendiği ilk çalışma olmuştur. Bunların sonucunda, özellikle beyinde aşırı ROS ve apoptoza ek olarak artan mortalite ve yaygın anormallikler saptandı.
Sonuç olarak, zebra balığı model organizması kullanılarak elde edilen bu veriler, plastik ürünün kullanımı ve kontaminasyonu ile ilgili hem bireysel hem de toplumsal alınacak önlemlerin gelecekte toplum ve çevre sağlığı için son derece önemli olacağını düşündürmektedir. Öte yandan, özellikle günlük kullanımda plastik ürün yoğunluğunu azaltmak ve doğru atık yönetiminin sürdürülebilir bir bilinçle uygulanmasına yönelik yaptırımların hem halk hem de çevre sağlığı üzerinde olumlu bir etkisinin olacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Plastics, which have become an indispensable part of our daily life with an annual growth of more than 4% and production of 350 million tons worldwide as of 2017, have become a serious health and environmental problem since waste management cannot be utilized well. It is reported that the risk factor of nano-plastic particles released from plastic wastes and other primary sources is higher, and therefore more detailed and molecular studies are needed to evaluate and examine the harmful effects of plastics, especially in the nano-size range.
In this context, the thesis study presented in the early stage of the embryonic period to zebrafish, in order to examine the bioaccumulation of 20 nm polystyrene plastics (PNP) in the brain in the larval period, the presence of oxidative DNA damage in the region where the bioaccumulation is located, and malformations, apoptosis and oxidative stress levels in the body. it is made.
For this purpose, it was applied to the zebrafish embryo, one of the best organism models for developmental toxicity studies, by food or fluorescently labeled PNP microinjection method to simulate maternal uptake. Survival, hatching and malformations were evaluated during the 120-hour study period. At the end of the 120th hour, serial sections taken from the larvae were scanned with a confocal microscope and the presence of PNP was investigated and the fluorescent signal regions received were visualized with a permeable electron microscope (TEM). According to the results obtained, it was determined that PNN of 20 nm diameter could reach the brain and accumulate biologically there, moreover, it may cause oxidative DNA damage in the brain regions where it shows bioaccumulation. The thesis study presented according to the literature review was the first study in which nano-sized plastic particles were displayed in the vertebrate brain by the method applied. As a result, increased mortality and widespread abnormalities were detected, in addition to excessive ROS and apoptosis in the brain.
As a result, these data obtained using the zebrafish model organism suggest that both individual and social measures related to the use and contamination of the plastic product will be extremely important for public and environmental health in the future. On the other hand, it is thought that sanctions, especially in daily use, to reduce the density of plastic products and to apply the right waste management with a sustainable consciousness, will have a positive impact on both public and environmental health.