Oral titanyum dioksit nanopartikül maruziyetine bağlı oluşan böbrek hasarında N-asetil sisteinin koruyucu etkisi
Protective effect of N-acetyl cysteine against oral titanium dioxide nanoparticle induced kidney injury in rats
Yazar: CENGİZ YÜKSEL
Danışman: DOÇ. DR. YEŞİM HÜLYA UZ
Trakya Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Histoloji ve Embriyoloji = Histology and Embryology
Dizin: Böbrek = Kidney ; Böbrek hastalıkları = Kidney diseases ; Dental materyaller = Dental materials ; N-asetilsistein = N-acetylcysteine ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Nükleer faktör-kappa B = Nuclear factor-kappa B ; Titanyum dioksit = Titanium dioxide ; Tümör nekroz faktörleri = Tumor necrosis factors

Özet:
Nanopartiküller (NP'ler) gıda, kozmetik ve farmakolojik gibi çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılan parçacıklardır. NP'ler arasında titanyum dioksit (TiO2) en çok kullanılanlardan biridir. TiO2 NP'ler, yüzde 80'e yakın oranda boya, plastik, reçine üretiminde kullanılmaktadır, ayrıca gıda ve ilaç sanayinde de yer almaktadır. Yaygın kullanıma bağlı maruziyet riski gittikçe artmaktadır, bu nedenle potansiyel etkilerinin daha ayrıntılı araştırılmasının önemi ortaya çıkmıştır. Bu çalışmada TiO2 NP'nin olası böbrek hasarı etkilerini belirlemek, antioksidan, antiinflamatuvar ve antiapoptotik etkileri bulunan NAC'ın böbrek hasarı üzerine koruyucu/önleyici potansiyel etkilerini histolojik, immünohistokimyasal ve biyokimyasal olarak değerlendirilmesi amaçlanmıştır. 
Çalışmamızda, standart laboratuvar koşullarında üretilmiş aynı biyolojik ve fizyolojik özelliklere sahip 40 adet Sprague dawley erişkin erkek sıçan kullanıldı. Sıçanlar rastgele seçilerek 10'ar hayvandan oluşan dört gruba ayrıldı. Kontrol grubuna serum fizyolojik (SF) ig. yol ile 14 gün boyunca, NAC grubuna 150 mg/kg NAC ip. yol ile 21 gün süreyle, TiO2 NP grubuna SF içinde 50 mg/kg/gün doz TiO2 NP ig. yol ile 14 gün süreyle, TiO2 NP+NAC grubuna 50 mg/kg/gün TiO2 NP ve 150 mg/kg NAC yukarıda belirtilen şekilde verildi. Sakrifiye edilen sıçanların ağırlıkları ölçüldü, böbrek dokuları ve kan örnekleri alındı. Kan örneklerinde üre, kreatinin düzeyi analiz edildi. Hematoksilen eozin boyalı kesitlerde vakuolizasyon, konjesyon, löksit infiltrasyonu, glomerül çapı değerlendirildi. PAS boyamayla fırçamsı kenar kaybı ve sirius red boyasıyla kollajen birikimi incelendi. Ek olarak NFkB, TNFα ve kaspaz-3, immünoreaktiviteleri ile PCNA ve TUNEL pozitif hücre sayısı immünohistokimyasal olarak değerlendirildi.
Gruplar arasında sıçanların vücut ve böbrek ağırlıklarında ve üre kreatinin düzeylerinde anlamlı bir değişiklik bulunmadı. TiO2 NP, tübüler hücrelerde vakuolizasyonu arttırdı, fırçamsı kenar kaybı, konjesyon ve lökosit infiltrasyonu skorlarında anlamlı bir artışa neden oldu. NAC ile tüm bu değişikliklerin anlamlı olarak normale yaklaştığı bulundu. TiO2 NP; NFkB, TNFα, kaspaz-3, immünoreaktiviteleri ile PCNA ve TUNEL pozitif hücre sayısını anlamlı olarak arttırdı. NAC tedavisi PCNA dışında tüm antikorların immünoreaktiviteleri ve TUNEL pozitif hücre sayısını kontrol grubuna anlamlı olarak yaklaştırdı. 
Sonuç olarak, günlük hayatımızda çok geniş alanda kullanılan ve çevresel etkenlerle yaygın olarak maruz kaldığımız TiO2 NP'nin toksik etkilerinin NAC'ın antiinflamatuvar ve antiapoptotik etkisiyle azaltılabileceği kanısındayız.

Abstract:
Nanoparticles (NPs) are particles widely used in various fields such as food, cosmetics, and pharmaceutical preparations. Among NPs, titanium dioxide (TiO2) is one of the most used. TiO2 NPs are used in the production of paints, plastics and resins at a rate of nearly 80 percent, and are also used in the food and pharmaceutical industries. The risk of exposure due to widespread use is increasing, thus the importance of further investigation of its potential effects has become evident. This study aimed to determine the possible kidney damage effects of TiO2 NP and to evaluate the protective/preventive potential effects of NAC, which has antioxidant, anti-inflammatory and antiapoptotic effects on kidney damage histologically, immunohistochemically and biochemically. 
In our study, 40 Sprague dawley adult male rats with the same biological and physiological characteristics, produced under standard laboratory conditions, were used. Rats were randomly selected and divided into four groups of 10 animals each. Physiological saline (SF) ig. was administered to the control group. 150 mg/kg NAC ip. to the NAC group for 14 days. 50 mg/kg/day dose of TiO2 NP ig. in SF to the TiO2 NP group for 21 days. For 14 days, 50 mg/kg/day TiO2 NP and 150 mg/kg NAC were given to the TiO2 NP+NAC group as stated above. The body and kidney weights of sacrificed rats were measured, and kidney tissues and blood samples were taken. Urea and creatinine levels were analyzed in blood samples. Hematoxylin and eosin stained sections were scored histologically according to the criteria of tubular vacuolization, congestion, and leukocyte infiltration, and glomerular diameter was measured. Brush border loss was examined with PAS staining and collagen accumulation was examined with Sirius red staining. In addition, NFkB, TNFα and caspase-3 immunoreactivities, and the number of PCNA and TUNEL positive cells were evaluated immunohistochemically. 
There was no significant change in the body weights, kidney weights, serum urea, serum creatinine levels of the rats among the groups. TiO2 NP increased vacuolization in tubular cells, causing a significant increase in brush border loss, congestion and leukocyte infiltration scores. It was found that all these changes significantly approached normal with NAC. Additionally, TiO2 NP significantly increased NFkB, TNFα, caspase-3 immunoreactivities, and the number of PCNA and TUNEL positive cells. NAC treatment significantly brought the immunoreactivities of all antibodies except PCNA and the number of TUNEL positive cells closer to the control group. 
As a result, we believe that the toxic effects of TiO2 NP, to which we are widely exposed to environmental factors, can be reduced by NAC by showing anti-inflammatory and anti-apoptotic effects.