Alüminyum oksit ve polistiren nanopartiküllerinin Galleria melonella'nın epigenetik mekanizmalar ve immün sistemine etkileri
The impacts of aluminium oxide and polystyrene nanoparticles on epigenetic mechanisms and immune system of Galleria mellonella
Yazar: ZÜLBİYE DEMİRTÜRK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FEVZİ UÇKAN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Günümüzde nanopartiküllerin (NP) canlı organizmalarda epigenetik ve immünolojik etkileri ilgi çekmektedir. Özellikle alüminyum oksit (Al2O3) ve polistiren (PS) en çok üretilenler arasındadır. NP'ler deri, solunum ve sindirim gibi çeşitli yollarla organizmaya giriş yapabilmektedirler. Deneylerde epigenetik mekanizmaların incelenmesi ve bağışıklık sisteminin anlaşılması için ideal bir model olan Galleria mellonella kullanıldı. Al2O3 NP'lerin ve kanserojen etkili stiren monomerlerinden elde edilen nano-PS'lerin G. mellonella larvaları üzerindeki epigenetik ve bağışıklık sistemine etkileri incelendi. Al2O3 NP'ler satın alınarak kullanıldı; PS NP'ler ise tekli-emülsiyon yöntemi ile üretildi. Kullanılan NP'ler boyut ve yüzey yükleri karakterize edildi. Al2O3 ve PS NP'leri son evre larvalarına farklı konsantrasyonlarda besindeki su içeriği değiştirilerek verildi. Birinci ve ikinci jenerasyonda global DNA metilasyon seviyeleri HPLC ile belirlendi. Hücresel enkapsülasyon, melanizasyon, fenol oksidaz aktivitesi gibi bağışıklık yanıtları sadece birinci jenerasyonda incelendi. Hümoral bağışıklık yanıtlarından biri olan antimikrobiyal peptitleri oluşturan β-aktin, transferrin, galiyomisin ve p38MAPK genlerinin ekspresyon miktarları iki nesilde de RT-qPCR ile belirlendi. Elde edilen veriler ile Al2O3/PS NP'lerin global DNA metilasyonunu arttırdığı, hücresel ve hümoral bağışıklık yanıtlarını baskıladığı gözlendi. Bununla birlikte NP'lerin ebeveyn bireylerde oluşturduğu epigenetik ve bağışıklıkla ilgili gen ekspresyon seviyelerindeki değişikliklerin yavru jenerasyona aktarıldığı tespit edildi. Günümüzdeki Covid-19 salgını göz önünde alındığında, çalışma sonuçlarımız ve bu tür çalışmaların önemini ortaya koymaktadır.

Abstract:
Currently, the epigenetic and immunological effects of nanoparticles (NPs) in living organisms are of interest. Aluminium oxide (Al2O3) and polystyrene (PS) are among the most produced nanomaterials. NPs can enter the organism via different routes such as skin, respiration, and digestion. Galleria mellonella, an ideal model for studying epigenetic mechanisms and understanding the immune system, was used for the experiments. The epigenetic and immunological effects of Al2O3 and nano-PS derived from carcinogenic styrene monomers on G. mellonella larvae were investigated. Al2O3-NPs were purchased and used; PS-NPs were prepared by single-emulsion method. The size and surface charge of the NPs used were characterized. Al2O3 and PS-NPs were fed to the last instars at different concentrations, and the water content in the feed was changed. Global DNA methylation levels in the first and second generation were determined by HPLC. Immunoreactions such as cellular encapsulation, melanization and phenol oxidase activity were only examined in the first generation. The expression levels of β-actin, transferrin, galiomycin and p38MAPK genes, which represent antimicrobial peptides, one of the humoral immune responses, were determined by RT-qPCR in two generations. Based on the data obtained, it was found that Al2O3/ PS-NPs increased global DNA methylation and suppressed cellular and humoral immune responses. Additionally, the changes in epigenetic and immune-related gene expression levels in the parental individuals caused by NPs were found to be transmitted to the next generation. Considering the Covid-19 pandemic, the results of our study and the importance of such studies are becoming increasingly clear today.