Akut bakır-oksit nanopartikül (CuO NP) uygulamasının sıçan karaciğer dokusundaki histopatolojik etkilerinin araştırılması
Investigation of histopathological effects of acute copper-oxide nanoparticule (CuO NP) application in rat liver tissue
Yazar: PARIA SHOJAOLSADATI
Danışman: PROF. DR. FERRUH YÜCEL ; PROF. DR. BAYRAM UFUK ŞAKUL
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Anatomi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Anatomi = Anatomy ; Biyokimya = Biochemistry ; Histoloji ve Embriyoloji = Histology and Embryology
Dizin: Bakır oksit = Copper oxide ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Histopatoloji = Histopathology ; Karaciğer = Liver ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; Sıçanlar = Rats ; Toksisite testleri = Toxicity tests

Özet:
Karaciğer hastalıkları günümüzde giderek artan bir ölüm nedenidir. Vücuda farklı yollarla alınan bakır oksit nanopartikülleri (CuO-NP) karaciğer hücrelerine hasar vermektedir. 

CuO-NP çok farklı sektörlerde ve farklı hedefler için kullanılır. CuO-NP'ünün hayvanların dokularında dağılarak yapısal değişikliklere neden olduğu saptanmıştır. CuO-NP için karaciğer hedef organlardan birisidir. Bu çalışmada CuO-NP 'nin sıçan karaciğerinde oluşturduğu hasar hücre ve organel seviyesinde incelenmiş ve bu hasarın mekanizması araştırılmıştır. Bu çalışma CuO-NP'ye maruz kalan sıçanlarda, karaciğer hasarını kantitatif yöntemlerle ele alan ilk stereolojik çalışmadır. 

Bu çalışmada, Kontrol Grubunda 20, CuO-NP Grubunda (200 mg/kg) 20 olmak üzere, toplam 40 adet 6-8 haftalık 250-300 gr ağırlığında Sprague-Dawley ırkı erkek sıçan kullanmıştır. Kontrol ve CuO-NP gruplardaki sıçanların karaciğerleri, ışık ve elektron mikroskobu (TEM) ile histopatolojik ve morfometrik yöntemlerle incelenmiştir. Apoptotik hücre ölümünü ortaya koymak üzere; Kaspaz-3 ve TUNEL yöntemleri de kullanılmıştır.

Biyokimyasal parametre olarak Malondialdehid (MDA), Katalaz (CAT), Nitrik oksit (NO), TNF-, IL-6, Alanin aminotransferaz (ALT), Aspartat aminotransferaz (AST) düzeyleri ve Kalpain aktivitesi ölçülmüştür.

Bu çalışmadan elde edilen sonuçlara göre: CuO-NP verilen deney grubu hayvanların karaciğerlerinde sinüzoid'lerin karaciğer dokusundaki hacim oranı (Vv) anlamlı olarak artarken; hepatosit hücrelerinin sitoplazmalarında, birim alana düşen mitokondri sayısı (Na) ve mitokondrilerin hepatosit Sitoplazmasındaki hacim oranı (Vv) kontrol sıçanlara göre anlamlı olarak azaldı. Diğer taraftan, CuO-NP maruziyeti sonrasında, karaciğer dokusunda MDA ve Kalpain aktivasyonlarının arttığı buna karşın, Katalaz ve NO düzeylerinin azaldığı gözlendi. Yine, serum AST, TNF- ve IL-6 düzeylerinde yükselme; ALT düzeylerinde ise azalma saptandı.

CuO-NP karaciğerde hücre ve doku düzeyinde hasara neden olmaktadır. Kalpain grubu enzimlerin artması karaciğerdeki hasarın oksidatif bir hasar olduğunu göstermektedir. Ayrıca, hepatositlerde gözlenen apoptozun mitokondri yolağını aktive ettiği sonucuna varılmıştır. Sonuç olarak CuO-NP nanopartiküllerin karaciğerde doku hasarına yol açtığı histomorfolojik ve biyokimyasal verilerle ortaya konmuştur.

Abstract:
Diseases of the liver are the cause of death which increase rapidly. The copper oxide nanoparticles (CuO-NP) consumption also damages the liver cells. We aimed to investigate damage of the acute consumption of (CuO-NP) in rat liver cells and hepatocyte organelles and mechanism of this damage.

CuO-NP is used in many different industries and for different targets. CuO-NP entering the body of animals diffuses in tissues and causes structural changes. The liver is a target organ for CuO-NP. This is the first stereological study of liver damage in rats exposed to CuO-NP.

This study was carried out at Istanbul Medipol University Faculty of Medicine, Department of Anatomy and REMER laboratories. In this study, a total of 40 Sprague-Dawley male rats 6-8 week (250-300 gr) were used. These rats divided into two groups: control and CuO-NP (200 mg/kg) groups. The livers of both groups were examined histopathologically and morphometrically by light and electron microscopy (TEM). To demonstrate apoptotic cell death; Caspase-3 and TUNEL methods were used. 

According to the results obtained in this study: the volume ratio of sinusoids in the liver tissue (Vv), of the experimental group CuO-NP was significantly increased; in the cytoplasm of hepatocyte cells, the number of mitochondria per unit area (Na) and the volume ratio of the mitochondria in the cytoplasm of hepatocyte cell (Vv) decreased significantly compared to control rats. On the other hand, after CuO-NP exposure, MDA and calpain activations increased in the liver, whereas catalase and NO levels decreased. Serum AST, TNF- and IL-6 levels increased, but ALT levels decreased.

CuO-NP causes damage at the cell and tissue level in the liver. Enhancement in the calpain group enzymes indicates an oxidative damage to the liver. Furthermore, apoptosis observed in hepatocytes is the result of activation of the mitochondrial pathway. In conclusion, histomorphological and biochemical results of CuO-NP nanoparticles cause tissue damage in the liver.