Antiepileptik ilaçlardan karbamazepin'in omurgasız tatlı su türü Astacus leptodactylus üzerine toksik etkilerinin belirlenmesi
Determination of the toxic effects of antiepileptic drug carbamazepine on invertebrate freshwater species Astacus leptodactlylus
Yazar: BAŞAK BÜKİN
Danışman: PROF. DR. AYSEL ÇAĞLAN GÜNAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Su Ürünleri = Aquatic Products
Dizin: Hemolenf = Haemolymph ; Histopatoloji = Histopathology ; Karbamazepin = Carbamazepine ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; Tatlı su istakozu = Freshwater crayfish

Özet:
Çeşitli nöropsikiyatrik bozuklukları tedavisi için trisiklik antikonvülsan karbamazepin kullanımının artışı, toprak ve su sağlığını doğrudan etkilemekte, kalıcılığı ve adsorpsiyon özelliklerinin tatlı su kaynakları ve sucul türler için risk oluşturmaktadır. Bu çalışmanın amacı, subletal karbamazepinin sucul omurgasız tatlı su kereviti [Astacus leptodactylus Eschscholtz, 1823] üzerindeki toksik etkilerini incelemektir. Akut toksisite testi sonucunda 96 saatlik LC50 değeri 125,5 mg/L (73,78-193,95 mg/L) olarak belirlenmiştir. Kerevitler, laboratuvar koşullarında tedavi uygulanmayan kontrol, solvent kontrol (DMSO, dimetil sülfoksit) ve 48 saat, 7 ve 14 gün süresince 1/10 (12.5 mg/L) ve 1/100 (1.25 mg/L) 96 h LC50 karbamazepin uygulanan gruplar olmak üzere toplam dört gruba ayrılmıştır. Karbamazepin gruplarında toplam hemosit sayıları (THS), özellikle 48 saat ve 7 günlük maruziyetten sonra, kontrol gruplarına kıyasla önemli ölçüde azalmıştır. Hemolenf total antioksidan durumu (TAS) ve total oksidatif stresi (TOS), karbamazepine maruz kaldıktan sonra özellikle 7  ve 21 gün kontrollere kıyasla önemli ölçüde artmıştır (p<0.05). Biyokimyasal analizler, süperoksit dismutaz (SOD) ve glutatyon peroksidaz (GPX) aktivitelerinin her iki konsantrasyonda da solungaçlarda önemli ölçüde arttığını, ancak hepatopankreas dokusunda kontrollere göre azaldığını (p<0.05) göstermiş, kas dokularında ise gruplar arasında farklılık belirlenmemiştir (p>0.05). Katalaz (CAT) aktiviteleri 12,5 mg/ml konsantrasyonunda solungaç, kas, hepatopankreas dokularında her iki konsantrasyonda da artış göstermiştir (p<0,05). Malondialdehit (MDA) miktarı her iki konsantrasyonda solungaç ve hepatopankreas dokularında kontrol grubuna göre anlamlı olarak yüksek bulunmuştur (p<0.05), ancak gruplar arasında kas dokusunda değişiklik olmamıştır (p>0.05). Sonuç olarak, karbamazepinin subletal konsantrasyonları, oksidatif stresi artırarak ve antioksidan mekanizmaları uyararak kerevitler üzerinde sistemik ve doku düzeyinde toksik etkiler göstermiştir. Bulgularımız ayrıca tatlı su ekosistemlerinin sucul türlerinde karbamazepinin erken toksikolojik etkilerinin daha iyi anlaşılmasını desteklemektedir.

Abstract:
Increasing prescription of the tricyclic anticonvulsant carbamazepine to treat a variety of neuropsychiatric disorders directly affects the soil and water health, its persistence and adsorption properties are likely to pose risks to the freshwater resources and aquatic species. The aim of this study was to examine the toxic effects of sublethal carbamazepine on the aquatic invertebrate organism, narrow-clawed crayfish [Astacus leptodactylus Eschscholtz, 1823]. Acute toxicity test showed 96 h LC50 value as 125,5 mg/L (73,78-193,95 mg/L). The crayfishes were divided into four groups as non-treated control, solvent control (DMSO, dimethyl sulphoxide), and 1/10 (12.5 mg/L) and 1/100 (1.25 mg/L) of 96 h LC50 carbamazepine groups and exposed for 48 hour, 7 and 14 days under laboratory conditions. Total haemocyte counts (THCs) significantly decreased in carbamazepine groups, especially after 48 hour and 7-day exposure compared to control groups. The total antioxidant status (TAS) and total oxidative stress (TOS) of haemolymph significantly increased after exposure to both carbamazepine concentrations especially for 7 and 21 days compared to controls (p<0.05). Biochemical analysis showed that the superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GPX) activities significantly increased at both concentrations in gills but decreased in hepatopancreas tissue compared to controls (p<0.05) whereas did not vary in muscle tissues among groups (p>0.05). Catalase (CAT) activities increased in gills and muscle tissue at 12.5 mg/ml concentration, in hepatopancreas tissue at both concentrations (p<0.05). Malondialdehyde (MDA) amount was significantly higher in gills and hepatopancreas tissues of crayfish exposed to both concentrations than that of control groups (p<0.05) but did not alter in muscle tissue among groups (p>0.05). As a result, the sublethal concentrations of carbamazepine have toxic effects on crayfish at systemic and tissue levels via increasing the oxidative stress and inducing the anti-oxidant mechanisms. Our findings also support better understanding of early toxicological effects of carbamazepine in the aquatic species of freshwater ecosystems.