Propil paraben'in zebra balığı (Danio rerio)'nın dopaminerjik nöronları üzerine etkileri
The effects of propylparaben on the dopaminergic neurons of zebrafish (Danio rerio)
Yazar: KAZI TANZINA RAHMAN
Danışman: PROF. DR. NALAN KABAY ; PROF. DR. MİTSUYO KISHIDA
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Endokrinoloji ve Metabolizma Hastalıkları = Endocrinology and Metabolic Diseases ; Nöroloji = Neurology

Özet:
Bu çalışma, zebra balığının (Danio rerio) erken gelişim aşamalarında (embriyo ve larvalar) ve yetişkin aşamalarında propil paraben (PP)'nin dopaminerjik (DA) nöronlar üzerindeki olumsuz etkilerini belirlemeyi amaçlamaktadır. Bu araştırma için, zebra balığı embriyoları 2 döllenme sonrası saatten (dss)120 dss'ye 1 ve 10 μM dozlarda PP'e maruz bırakılmıştır. PP'nin doza bağlı olarak sağkalım oranını ve kuluçka süresini belirgin şekilde düşürdüğü ve gelişim bozukluğunu arttırdığı görülmüştür. DA nöronlarının moleküler belirteci tirozin hidroksilaz (TH), 48 dss'de ekspresyonlarında önemli bir azalma göstermiştir ve 120 dss'de larvanın ortalama yüzme mesafesi de PP'e maruz kalındığında önemli ölçüde azalmıştır. Bu değişikliklerin altında yatan potansiyel mekanizmaları araştırmak için, muamele edilen tüm larvaların dopamin ve östrojen sinyal yolaklarında yer alan anahtar genlerin transkripsiyonel profili 120 dss'de ölçülmüştür. Dopamin sinyalinden sorumlu TH1 ve TH2 genlerine ilişkin mRNA ifade düzeyleri, önemli ölçüde aşağı regüle edilirken, DRD2 ve DAT genlerine ait mRNA'ların ifade düzeylerinde önemli bir değişiklik gözlenmemiştir. PP'nin östrojen sinyalinden sorumlu olan AroB ve ER𝛼 genlerinin ifade yüzdelerini de önemli ölçüde azalttığı görülmüştür. Bu sebeple, DA nöronları üzerinde olası bir değişikliğe neden olabileceği belirlenmiştir.

Yetişkin erkek zebra balığı ayrıca 7 gün boyunca 1 ve 10 μM dozlarda PP'e maruz bırakılarak, motorlarındaki anormalliği ve görsel fonksiyonlarını kontrol etmek için davranış analizi (örn. lokomotor aktivite, kurtulma deneyi) yapılmıştır. PP'e maruz kalmanın yetişkin balıklarda 7 maruziyet sonrası günlerde (msg) lokomotor aktiviteyi önemli ölçüde azalttığı gösterilmiştir. Kurtulma davranışı için, yetişkin balığın iç bölgeden ortalama geçiş sayısı önemli bir değişiklik gösterirken, deney grupları arasında balıkların dış bölgede geçirdiği ortalama sürede anlamlı bir fark (p <0.05) gözlenmemiştir. PP'nin neden olduğu davranış değişikliklerini aydınlatmak için, yetişkin beyin ve göz dokularından gelen dopaminerjik ve östrojen sinyalleri ile ilgili genlerin ifadesi de 7 msg'de ölçülmüştür. PP'ye maruz kalmaya bağlı olarak, yetişkin balıkların beyin dokularında dopamin sinyalinden sorumlu olan TH2 geni ile östrojen sinyalinden sorumlu AroB, ER𝛽1 ve ER𝛽2 genlerine ait mRNA ifadelerinin önemli ölçüde azaldığı tespit edilmiştir. Ayrıca, PP'nin 7 msg'de yetişkin göz dokusunda dopamin sinyali (TH1 ve TH2) ve östrojen sinyali (AroB ve ER𝛽2) ile ilgili genleri önemli ölçüde aşağı regüle etmesinin DA dejenerasyonu ile ilişkili olabileceği düşülmüştür. Sonuç olarak, bu çalışma, endokrin bozucu PP'nin, zebra balıklarının hem embriyonik hem de yetişkin yaşam evrelerinde DA nöron dejenerasyonu ile etkileşimini kanıtlamıştır.

Abstract:
The present study aimed at determining the adverse effects of propylparaben (PP) on the dopaminergic (DA) neurons in early developmental stages (embryo and larvae) and adult stage of zebrafish (Danio rerio). To do that, zebrafish embryos were exposed to PP at 1 and 10 μM doses from 2 dss to 120 dss. It showed that, PP markedly decreases the survival rate and hatching rate and increases the developmental deformity in a dose depended manner. The molecular marker of DA neurons TH indicated a significant reduction in their expression at 48 dss and at 120 dss and larval average swimming distance also decreased significantly upon PP exposure. To investigate the potential underlying mechanisms of those alterations, transcriptional profiling of key genes involved in dopamine and estrogen signalling pathways of all the treated group of larvae were measured at 120 dss. Relative mRNA expression of dopamine signalling genes TH1 and TH2 was significantly downregulated, while no significant changes were observed in DRD2 and DAT expression level. In addition, the percentage of estrogen signalling genes AroB and ER𝛼 were significantly decreased, which might indicate a possible alteration of DA neurons. 
Adult zebrafish (male) were also exposed to PP at 1 and 10 μM doses for 7 days. Behavioural analysis (e.g., locomotor activity, avoidance assay) was performed to check the abnormality in their motor as well as visual function. Treatment with PP had shown to decrease significantly the locomotor activity in adult fish at 7 msg. For avoidance assay, the average number of times fish crossed the inner zone showed significant alteration, while no significant difference (p<0.05) was observed in the average time the fish spend in the outer zone among experimental groups. To elucidate the PP induced behavioural changes, expression profile of genes related to the dopaminergic and estrogen signalling from adult brain and eye tissues were also measured at 7 msg. Relative mRNA expression of dopamine signalling gene TH2 and estrogen signalling gene AroB, ER𝛽1, and ER𝛽2 were significantly reduced in adult brain tissue upon PP exposure. Moreover, PP treatment also significantly downregulated genes related to dopamine signalling (TH1 and TH2) and estrogen signalling (AroB and ER𝛽2) in adult eye tissue at 7 msg, which might be associated with DA degeneration. In conclusion, this study proved the interference of endocrine disruptor PP with DA neuron degeneration in both embryonic and adult stages of zebrafish.