Sapanca Gölü'nde ağır metal birikiminin balık dokularında biyokimyasal ve histopatolojik incelenmesi
The biochemical and histopathological analyzes of accumulation of heavy metal on fish tissues in Lake Sapanca
Yazar: GÜLLÜ KAYMAK
Danışman: DOÇ. DR. NAZAN DENİZ YÖN ERTUĞ
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Biyoloji = Biology ; Histoloji ve Embriyoloji = Histology and Embryology ; Su Ürünleri = Aquatic Products
Dizin: Ağır metal kirliliği = Heavy metal pollution ; Biyobelirteçler = Biomarkers ; Biyobirikim = Bioaccumulation ; Biyokimya = Biochemistry ; Hidrobiyoloji = Hydrobiology ; Histopatoloji = Histopathology ; Oksidatif hasar = Oxidative damage ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; Sapanca Gölü = Sapanca Lake ; Tatlı su balıkları = Freshwater fishes

Özet:
Bu tez çalışmasının amacı Sapanca Gölü'ndeki ağır metal kirliliğinin balıklar
üzerinde yarattığı toksik etkilerin biyokimyasal ve histolojik açıdan belirlenmesidir.
Bu nedenle gölün Kırkpınar mevkinden 2015 yılının her ayında profesyonel balıkçı
yardımıyla balık ve su örnekleri alınmıştır. Balık seçiminde ekonomik öneme sahip
balık türleri olan sazan (Cyprinus carpio), yayın (Silurus glanis), kızılkanat
(Scardinius erythrophthalmus) ve kadife (Tinca tinca) seçilmiştir. Alınan su ve balık
dokularında (kas, karaciğer, solungaç) ağır metal (Cu, Fe, Zn, Pb ve Cd) analizleri
ICP-OES cihazı ile tespit edilmiş ve referans maddeler ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca
dokularda oksidatif stres biyoindikatörü olan katalaz enzim aktivitesi (CAT), total
glutatyon (GSH) ve lipid peroksidasyonu (MDA) seviyeleri spekrofotometrik
yöntemlerle ölçülmüştür. Karaciğer ve solungaç dokuda histopatolojik bulgular
hematoksilen&eozin boyama yapılarak belirlenmiştir.
Sonuç olarak, sudaki ağır metal konsantrasyonları Fe>Zn>Pb>Cu>Cd olarak
belirlenmiş. Ancak Pb miktarının belirlenen standartlardan fazla olduğu gözlenmiştir.
Sazan ve yayın balıklarında Cu, Fe, Pb ve Cd'nin, kızılkanatta Cu, Fe ve Pb'nin,
kadifede Cu, Fe, Zn ve Pb'nin dokulardaki birikimleri karaciğer>solungaç>kas
şeklinde, Sazan ve yayın balıklarında Zn'nin, kızılkanatta Zn ve Cd'nin, kadifede
Cd'nin birikimi solungaç>karaciğer>kas şeklinde olmuştur. Dokularda GSH seviyesi
havaların ısınmasına bağlı olarak tüm dokularda azalmaya başlamış, yaz aylarında
ise en düşük seviyelere ulaşmıştır. Bu çalışmada en yüksek MDA seviyesi sıcaklığın
arttığı yaz aylarında tespit edilmiş olup, bu sonuç düşük çözünmüş oksijen miktarı ile
birlikte önemli bir kontaminasyonun varlığını da doğrulamaktadır. CAT aktivitesinin
yaz aylarında azaldığı bazı kış aylarında en yüksek seviyeye ulaştığı belirlenmiştir.
Balıkların solungaç dokularında lamellerin düzensizleşmesi, füzyon, ödem,
hiperplazi gibi genel tahribat bulguları gözlenmiştir. Karaciğer dokusunda
sinüzoidlerde tıkanma, kupffer hücrelerinde artış, hepatositlerde karyoliz gibi
nekrotik durumlar gözlenmiştir.
Genel olarak su ve balık dokularında ağır metal yükünün belirlenen standartlardan
çok fazla çıkmaması, buna rağmen balık dokularında saptanan biyokimyasal ve
histopatolojik bulguların varlığı, gölün sadece ağır metallerin değil diğer kirlilik
kaynaklarının da etkisi altında olduğunu düşündürmektedir. Bu çalışma ile enzimatik
ve enzimatik olmayan antioksidanların ve histolojik analizlerin çevre kirliliğinin
biyolojik izlenmesinde yararlı yöntemler olduğu gösterilmiştir.

Abstract:
The aim of this thesis is to determine biochemical and histological aspects of the
toxic effects of heavy metal pollution on Lake Sapanca. For this reason, fish and
water samples were taken by professional fisherman every month of the year 2015
from the Kırkpınar site of the lake. The common carp (Cyprinus carpio), wels catfish
(Silurus glanis), rudd (Scardinius erythrophthalmus) and tench (Tinca tinca) were
selected as fish species with an economic prescription in fish selection. Analyzes of
heavy metals (Cu, Fe, Zn, Pb, and Cd) in water and fish tissues (muscle, liver, and
gill) were determined by ICP-OES and compared with reference materials. In
addition, catalase enzyme activity (CAT), total glutathione (GSH) and lipid
peroxidation (MDA) levels, which are oxidative stress bioindicators in tissues, were
measured by spectrophotometric methods. Histopathological findings in the liver and
gill tissue were determined by hematoxylin & eosin staining.
As a result, the heavy metal concentrations in the water were determined as Fe> Zn>
Pb> Cu> Cd. However, the amount of Pb was observed to be higher than the
specified standards. The accumulation of Cu, Fe, Pb and Cd in common carp and
wels catfish; Cu, Fe, and Pb in rudd; Cu, Fe, Zn and Pb in tench liver>gill>muscle
has been determined. The accumulation of Zn in common carp and wels catfish; Zn
and Cd in rudd; Cd in tench gill>liver>muscle has been identified. The GSH level in
tissues began to decrease in all tissues due to the heating of the air and reached the
lowest levels in summer. The highest level of MDA in this study was determined
during the summer months when the temperature increased, confirming the presence
of significant contamination with low dissolved oxygen content. It has been
determined that CAT activity reached its highest level in some winter months when it
declined in the summer months. In the gill tissues of fish, general irregularities of
lamellae, fusion, edema, and hyperplasia were observed. In the liver, blockage of
sinusoids, increase in kupffer cells, and necrotic conditions such as karyolysis in
hepatocytes have been observed.
In general, the presence of biochemical and histopathological findings in fish tissues
suggests that the lake is under the influence of not only heavy metals but also other
sources of pollution. This study demonstrated that enzymatic and nonenzymatic
antioxidants and histological analyses are useful methods for the biological
monitoring of environmental pollution.