Farklı dalga boylu ışınların etkisinde fotosensitizasyonun Karadeniz suyunda E. coli ve S. typhimurium'un yaşamına ve oksidatif enzim aktivitesi üzerine etkilerinin araştırılması
The effect of photosensitization on survival and oxidative enzyme activity of E .coli and S. typhimurium under different wavelenght light sources in seawater
Yazar: ÖNDER İDİL
Danışman: PROF.DR. REŞİT ÖZKANCA
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
IFARKLI DALGA BOYLU IŞINLARIN ETKİSİNDE FOTOSENSİTİZASYONUNKARA DENİZ SUYUNDA E.coli ve S.typhimurium'UN YAŞAMINA VEOKSİDATİF ENZİM AKTİVİTESİ ÜZERİNE ETKİLERİNİN ARAŞTIRILMASIÖZETBu çalışmada, farklı dalga boyunda ışık kaynaklarının etkisi altında birfotosensitizerin varlığında veya yokluğunda Escherichia coli ve Salmonellatyphimurium bakterilerinin yaşamında, oksidatif stres enzimlerinde ve lipitperoksidasyonunda meydana gelen değişim araştırılmıştır. Beyaz, mavi, yeşil,kırmızı ve UV-A'nın ışık kaynakları altında yapılan çalışmada, bakterilerin enfazla UV-A'dan etkilendiği görüldü. Bunun yanında görünür dalga boyu ışıkkaynakları arasında, metilen mavisinin bulunduğu veya bulunmadığı ortamdaise bakteri yaşamında en fazla kırmızı ışığın etkili olduğu bulunmuştur.Deniz suyuna metilen mavisi ilavesinin, doğal deniz suyu ilekarşılaştırıldığında bakterilerin sayısında daha fazla azalmaya sebep olduğugörülmüştür. Aynı şartlar altında, bakterilerin koloni sayılarında oldukça önemliazalmalar görülürken, solonum yapan bakteri sayısının koloni sayısından dahayüksek olduğu belirlendi. Sonuç olarak bakterilerin bütün ışık kaynaklarınınetkisi altında dormanta girdiği yapılan sayımlarla belirlenmiştir. Üstelik buçalışma, aynı çevresel şartlar altında S.typhimurium'un E.coli'den daha uzunsüre yaşamına devam ettiğini göstermiştir. Bu ilginç bir bulgudur, çünküEscherichia coli Salmonella typhimurium gibi patojen bakteriler içinde indikatörolarak kabul edilmektedir. Fakat burada bulunan sonuçlar bu yaklaşımıdesteklememektedir.Bu çalışmalara ilave olarak, katalaz, süperoksit dismutaz, glutationperoksidaz ve glukoz-6-P-dehidrogenaz gibi oksidatif stres enzimlerindemeydana gelen değişimlerde araştırılmıştır. Bütün sonuçlar, enzimaktivitelerinin ilk 1-2 saat içinde artış gösterdiğini fakat daha uzun zamanperiyodu esnasında önemli azalmalar olduğu tespit edilmiştir. Metilen mavisininbulunduğu ortamda beyaz, mavi ve yeşil ışık kaynaklarının etkisi altında 32saatte, kırmızı ışığın etkisi altında 16 saatte ve UV-A'nın etkisi altında ise 10saatte enzim aktivitelerinde önemli azalmalar olduğu görülmüştür. Diğer taraftanIImetilen mavisinin bulunmadığı ortamda ise bakterilerin beyaz, mavi ve yeşil ışıkkaynaklarının etkisi altında 72 saatte, kırmızı ışık kaynağının etkisi altında 24 veUV-A'nın etkisi altında ise 15 saatte enzim aktivitelerinde birbirine yakınazalmalar olduğu belirlenmiştir. Burada enzim aktivitesinde meydana gelenazalmanın, metilen mavisinin bulunduğu ortamda ışığın etkisiyle daha fazlamiktarda toksik serbest radikalin ortaya çıkmasına bağlı olduğu görülmektedir.Oksidasyon esnasında bakterilerde meydana gelen en önemli etkilerdenbiri de lipit peroksidasyonudur. Metilen mavisinin bulunduğu ortamda beyaz,mavi ve yeşil ışık kaynaklarının etkisi altında bakterilerin her ikisinde de 24saatte lipit peroksidasyonunda önemli artışlar olduğu, bunun yanında kırmızıışığın etkisi altına 12 ve 16 saatte ve UV-A'nın etkisi altında 6 saatte lipitperoksidasyon miktarında önemli artışlar olduğu görülmüştür. Diğer taraftanmetilen mavisinin bulunmadığı ortamda lipit peroksidasyon seviyesinin metilenmavisi ilave edilenden daha az olduğu bulunmuştur.Bakteriler 5, 10, 20 ve 30 gün açlıkla ön muameleye bırakılmıştır. Dahasonra ise oksidatif stres üzerine ön muamelenin etkisi araştırılmıştır. Farklı ışıkkaynaklarının etkisi altında her iki bakteri örneğinin 10, 20 ve 30 gün açlıkla önmuamele edildikten sonra oksidatif strese daha dayanıklı olduğu belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Deniz suyu, Oksidatif stres, Açlık stresi, Katalaz, Süperoksitdismutaz, Glutation peroksidaz, Glukoz-6-P-dehidrogenaz,Metilen mavisi, Dormansi

Abstract:
IIITHE EFFECT OF PHOTOSENSITIZATION ON SURVIVAL AND OXIDATIVEENZYME ACTIVITY OF Escherichia coli AND Salmonella typhimurium UNDERDIFFERENT WAVELENGHT LIGHT SOURCES IN SEAWATERABSTRACTIn this study, an alteration of survival, oxidative enzymes activity and lipidperoxidation in Escherichia coli and Salmonella typhimurium under the effect ofdifferent wavelength were investigated with the presence and absence ofphotosensitizer. Among the light sources such as white, blue, green, red andUV-A, UV-A was the most efficient light. Moreover, among the visible lights, redlight was found as the most effective on bacterial survival with the presence andabsence of methylene blue. The addition of methylene blue to the sea water ledto more reduction in number of bacteria compare to natural sea water. Underthe same conditions, although number of colony forming unit was declined, thenumber of respiring cell was found higher than colony count. These resultsmean that, all tested light sources resulted in some bacteria entering dormantstate.Moreover, this study showed that Salmonella typhimurium survived longerthan Escherichia coli under the same environmental conditions. This is aninteresting finding, because Escherichia coli is accepted as indicator forpathogene bacteria such as Salmonalla typhimurium. However, the presentresults did not support this approach.In adition, activities of oxidative stress enzymes such as catalase,superoxide dismutase, glutathione peroxide and glukoze-6-P-dehydrogenasewere explored. It was detected that the activities of tested enzymes wereincreased in first 2 hours but reduced in a longer period of time. This reductionin enzyme activities with the presence of methylene blue occured in 32 hoursfor white, blue and gren light, 16 hours for red light and 10 hours for UV-A. Onthe other hand, with the absence of methylene blue, the enzyme activities weredetected as 72 hours for white, blue and gren, 24 hours for red light, 15 hoursfor UV-A. It could be the main reason that the reduction in enzyme activitiesIVdepended on higher oxidative reactions in methylene blue samples becausemore toxic free radicals occur under the light effect.The other important oxidation seen in bacteria is lipid peroxidation with thepresence and absence of methylene blue. The lipid peroxidation for eachbacteria was found to increase in higher level under the white, green and bluelight in 24 hours, 12-16 hours for red light and 6 hours for UV-A. On the contrarywith the absence of methylene blue, this lipid peroxidation level was foundlower than in samples added methylene blue.Bacteria were pretreated by starvation for a certain period of time such as5, 10, 20 and 30 days, in order to detect the effect of pretreated on oxidativestress. It was detected that 10, 20 and 30 days of starvation pretreatmentresulted in more resistance to oxidative stress for each bacteria, ie. longersurvival under the effect of different artificial light sources.Key words: Sea water, Starvation stress, Catalase, Superoxide dismutase,Glutathione peroxide, Glukose-6-P-dehydrogenase, Methyleneblue, Dormancy