Seryum oksit nanoparçacıklarının zebrabalığı embriyolarına etkileri üzerine bir araştırma
Evaluation of the effects of cerium oxide nanoparticles on zebrafish embryos
Yazar: MUHAMMED SALİH AKGÜL
Danışman: PROF. DR. MURAT ÖZMEN
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Antioksidanlar = Antioxidants ; Nano parçacık = Nano particles ; Seryum oksit = Cerium oxide ; Toksisite = Toxicity ; Zebra balığı = Zebrafish

Özet:
Bu çalışmada farklı partikül büyüklüklerine (Bulk, 5-25-50 nm) sahip seryum oksit (CeO2) nanoparçacıkların (NP), doksorubisinin (DOX) ve DOX- CNP karışımlarının zebrabalığı (Danio rerio) embriyolarına toksik etkilerinin saptanması amaçlandı. Ayrıca CNP'lerin parçacık büyüklüğü ile ilintili olarak antioksidatif bir koruyuculuğunun olup olmadığının değerlendirilmesi hedeflendi. Bu nedenle çalışmada, bir kemoterapotik ajan olan DOX'un zebrabalığı embriyolarında meydana getirebileceği toksik etki ve sonrası hücrelerde oluşabilecek reaktif oksijen türlerine karşı CNP'lerin koruyuculuğunun değerlendirilmesi amaçlandı. Araştırma ile olası etkilerin belirlenmesi amacıyla basit ve etkin bir test olan zebrabalığı embriyonal gelişim ve malformasyon testi kullanılarak etkiler değerlendirildi. Embriyonik gelişim sürecinde ortaya çıkan malformasyonlar, embriyonal gelişim ve kalp atım sayıları incelendi. Organizmada olası antioksidatif etkinin değerlendirilmesi için glutatyon S-transferaz (GST), glutatyon redüktaz (GR), glutatyon peroksidaz (GPx), katalaz (CAT), karboksilesteraz (CaE) biyokimyasal belirteçler olarak değerlendirildi. DOX'un LC50 değeri 74 µM olarak tespit edildi. DOX maruziyetinin embriyolarda gelişimi baskıladığı, toplam vücut uzunluklarında kısalmaya, yumurtadan çıkma sürelerinin uzamasına, kalp atım hızının artmasına ve çeşitli malformasyonlara neden olduğu saptandı. Sadece CNP'lerin etkisine maruz kalan embriyolarda ise önemli bir morfometrik toksisite gözlenmedi. Bu durum DOX maruziyeti ile meydana gelen toksisiteye karşın CNP maruziyetinin koruyucu ve antagonistik bir etkisi olabileceğini, CNP'nin DOX kaynaklı toksisiteyi azaltabileceğini düşündürmektedir. Buna karşın, biyokimyasal belirteçlerin değerlendirilmesi sonucunda ise DOX kaynaklı toksik etkinin giderilmesinde CeO2 uygulamasının yeterli bir etkisinin olmadığı değerlendirilmiştir. CNP'ler DOX ile birlikte uygulandığında DOX'un toksisitesinin kısmen azalabileceği düşünülse de, mekanizmanın daha iyi anlaşılabilmesi için daha kapsamlı araştırmalara da ihtiyaç bulunmaktadır.

Anahtar kelimeler: Nanoparçacık, Seryum oksit, Zebrabalığı, Toksisite, Antioksidatif etki

Abstract:
In this study, it was aimed to determine the toxic effects of cerium oxide (CeO2) nanoparticles (NP), doxorubicin (DOX) and DOX-CNP mixtures with different particle sizes (Bulk, 5-25-50 nm) on zebrafish (Danio rerio) embryos. In addition, it was aimed to evaluate whether CNPs have an antioxidative protection in relation to their particle size. Therefore, in this study, it was aimed to evaluate the toxic effect of DOX, a chemotherapeutic agent, in zebrafish embryos and the protection of CNPs against reactive oxygen species that may occur in cells afterward. In order to determine possible effects with the research, the effects were evaluated using the zebrafish embryonal development and malformation test, which is a simple and effective test. Embryonal development, malformations occurring during development,  and heart rate were examined. In order to evaluate the possible antioxidative effect in the organism, glutathione S-transferase (GST), glutathione reductase (GR), glutathione peroxidase (GPx), catalase (CAT), carboxylesterase (CaE) were evaluated as biochemical markers. The LC50 value of DOX was determined as 74 µM. It was determined that DOX exposure suppressed development in embryos, caused shortening in total body length, prolongation of hatching times, increased heart rate and various malformations. No significant morphometric toxicity was observed in embryos exposed only to the effects of CNPs. This suggests that CNP exposure may have a protective and antagonistic effect, despite the toxicity caused by DOX exposure, and that CNP may reduce DOX-induced toxicity. On the other hand, as a result of the evaluation of biochemical markers, it was evaluated that CeO2 application did not have a sufficient effect in eliminating the toxic effect caused by DOX. Although it is thought that the toxicity of DOX may be partially reduced when CNPs are administered together with DOX, extensive research is needed to better understand the mechanism.

Keywords: Nanoparticle, Cerium oxide, Zebrafish, D. rerio, Toksicity, Antioxidative effect