Fe2O3 nano- ve mikro-partiküllerinin memelilerdeki genotoksik etkileri
Fe2O3 nano- ve mikro-partiküllerinin memelilerdeki genotoksik etkileri
Yazar: TOLGAHAN ÖZER
Danışman: PROF. DR. FATMA ÜNAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Genetik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology ; Genetik = Genetics
Dizin: Moleküler biyoloji = Molecular biology ; Sitogenetik = Cytogenetics ; Sitogenetik analiz = Cytogenetic analysis

Özet:
Fe2O3 nanopartikülleri-NP ve mikropartikülleri-MP, teşhis, hipertermi, gen taşınması ve manyetik rezonans gibi tıbbi alanlarda yaygın şekilde kullanılmaktadır. Bunlardan, kozmetik, tekstil, gıda, tarım ve savunma sistemlerinde de yararlanılmaktadır. Yaygın kullanımları nedeniyle, insanların bu partiküllere maruziyeti ve insan sağlığı üzerindeki etkileri de artış göstermektedir. Fakat bu partiküllerin sitotoksik ve özellikle genotoksik etkileri konusundaki bilgiler hem yetersiz ve hem de tartışmalıdır. Dolayısıyla, bu araştırmanın amacı, ilgili partiküllerin insan meme kanseri (MCF-7) hücre hattında ve periferal lenfositlerdeki sitotoksik ve genotoksik etkilerini, sırasıyla, 3-(4,5-dimetiltiyazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolium bromür (MTT), komet, kromozomal anormallik (KA), kardeş kromatit değişimi (KKD) ve mikronükleus (MN) testleri ile ilk kez incelemek ve karşılaştırmaktır. MTT testinde hücre canlılığı frekansında anlamlı bir değişim gözlenmezken, lenfositlerde, hem 24 hem de 48 saatte, mitotik indekste, özellikle NP uygulamaları açısından anlamlı düşüşler gözlenmiştir. Komet testinde, bütün Fe2O3 NP'leri ve MP'leri, üç saatlik uygulamada, kuyruk uzunluğunu anlamlı düzeyde artırmıştır. Bazı konsantrasyonlar kuyruk yoğunluğunu da anlamlı şekilde artırmıştır. Fe2O3 NP'lerinin bütün konsantrasyonları (250 μg/mL hariç), 48 saatte, anormal hücre frekansını ve KA/Hücre oranını da anlamlı düzeyde yükseltmiştir. KKD testinde, bütün konsantrasyonlar ve uygulama süreleri (48 saat, 500 μg/mL hariç), KKD/Hücre oranını anlamlı düzeyde artırmıştır. MN testinde, NP ve MP'lerin sadece 250 μg/mL'lik dozunda MN frekansında anlamlı artış gözlenirken, nükleer tomurcukların frekansı, MP uygulamasında, 125, 250, ve 500 μg/mL'lik konsantrasyonlarda anlamlı artış göstermiştir. Bu sonuçlar hem NP hem de MP'lerin insan hücrelerinde sitotoksik ve genotoksik olabileceğini göstermektedir. Bununla beraber, Fe2O3 partiküllerinin sitotoksik etkisi için diğer insan hücre hatlarında, primer hücrelerde ve genotoksik etkisi için de diğer in vitro ve özellikle in vivo testler ile daha detaylı araştırmalar yapılması gerekmektedir.

Abstract:
Fe2O3 nanoparticles-NPs and microparticles-MPs are widely used in medical treatments such as diagnosis, hyperthermia, gene delivery, and magnetic resonance imaging. They are also used in cosmetics, textile, food, agriculture and defense systems. Due to extensive use, exposing of human to these particles and their potential threat to human health is getting increasing. However, there is inadequate and controversial knowledge on the toxic especially genotoxic effects of these particles. Therefore, the present study aimed to investigate and compare cytotoxic and genotoxic effects of these particles on human breast cancer cell line (MCF-7) and human peripheral lymphocytes (HPLs) using 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT), comet, chromosomal aberration (CA), sister chromatid exchange (SCE) and micronucleus (MN) tests, respectively, for the first time. The results have revealed that while there was no significant variation in the frequency of cell viability in MMT assay, there was a significant reduction in mitotic index in lymphocytes following 24h and 48h of NP treatment. In comet assay, all the concentrations of Fe2O3 NPs and MPs significantly increased comet tail lengths at 3h treatment. Some concentrations also significantly increased comet tail moment. Fe2O3 NPs significantly increased the frequency of aberrant cells and CAs/Cell at all the concentrations (except 250 μg/mL) at 48h. In SCE assay, all the concentrations and treatment periods of both particles (except 500 μg/mL, at 48 h treatment) increased SCEs/Cell.  In MN test, while only 250 μg/mL concentration of both NPs and MPs significantly elevated MN frequency, the frequency of nuclear buds has significantly increased at 125, 25, and 500 μg/mL in lymphocytes treated with MPs. These results have indicated that both NPs and MPs may induce cytotoxic and genotoxic effect in lymphocytes. However, more experiment should be conducted on the cytotoxic effect of these particles using other human cell lines and primer cells. Besides, more studies should be carried out using in vivo genotoxicity assays.