Bazı nanomateryallerin zebra balığı (Danio rerio) üzerine toksik etkilerinin morfolojik, biyokimyasal ve moleküler yöntemler kullanılarak belirlenmesi
Investigation of toxic effects of some nanomaterials on zebrafi̇sh (Danio rerio) by using morphologi̇c, biochemical and molecular methods
Yazar: FEYZA İÇOĞLU AKSAKAL
Danışman: PROF. DR. ABDULKADİR ÇİLTAŞ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Hayvansal Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Nanopartiküller = Nanoparticles ; Nanotüp = Nanotube ; Raman spektroskopisi = Raman spectroscopy ; Toksisite = Toxicity ; Zebra balığı = Zebrafish

Özet:
Bu tezde, bakır oksit nanopartikülleri (CuO NP) ve karboksil grubu ile fonksiyonelleştirilmiş çok duvarlı karbon nanotüplerin (MWCNT-COOH) zebra balığı (Danio rerio) gelişimi üzerine toksik etkisi bazı morfolojik, biyokimyasal ve moleküler parametreler kullanılarak araştırılmıştır. Bu amaçla, döllenmeden 4 saat sonra zebra balığı embriyolarına farklı konsantrasyonlarda CuO NP (0,5, 1 ve 1,5 mg/L) ve MWCNT-COOH (5, 10, 20 mg/L) verilmiş, embriyolar 96 saate kadar büyütülmüştür. Nanomateryallerin uygulama süresince, ölüm oranı, koryondan çıkış oranı, kalp atışı oranı, malformasyon oranı belirlenmiştir. Zebra balığı larvalarının dokularına nanomateryallerin girip girmediğini belirlemek amacıyla Raman spektroskopisi kullanılmıştır. Buna ilaveten, 96 saat boyunca nanomateryallere maruz kalan larvalarda çeşitli antioksidan genlerin ve bağışıklık sistemi ile ilişkili genlerin ekspresyonlarında meydana gelen değişimler Real-time-PCR kullanılarak araştırılmıştır. Çalışmada, hem CuO NP'in hem de MWCNT-COOH'un zebra balığı embryo/larvalarının dokularına geçebildiği, ölüm oranını artırdığı, koryondan çıkışı geciktirdiği, kalp atışı oranını düşürdüğü kaydedilmiştir. CuO NP ve MWCNT-COOH'un embriyo/larvalarda vitellüs kesesi ödemi, kalp ödemi, baş ve kuyruk anomalileri, vertebra deformasyonu gibi anormalliklere neden olduğu tespit edilmiştir. CuO NP ve MWCNT-COOH'un oksidatif stresle (mtf-1, hsp70 ve nfkb) ve bağışıklık sistemi (il-1β, tlr4, tlr22, trf, cebp) ile ilişkili genlerin ifadelerinde değişim meydana getirdiği, özellikle hsp70 ve il-1β genlerinin ekspresyonlarında artış olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak CuO NP ve MWCNT-COOH'a kısa süreli maruziyetin zebra balığı embriyo/larvalarının gelişimi üzerine toksik etki gösterdiği ortaya konmuştur.

Abstract:
In this study, the toxic effects of copper oxide nanoparticles (CuO NPs) and multi walled carbon nanotubes functionalized with carboxylic acid (MWCNT-COOH) on zebrafish were investigated using some morphologic, biochemical and molecular parameters. Fort his purpose, zebrafish embryos were exposed to different concentrations of CuO NPs (0,5, 1 ve 1,5 mg/L) and MWCNT-COOH (5, 10, 20 mg/L) at 4 h after fertilization and they were grown until 96 hpf. Mortality, hatching, heart beat, malformation rates were examined during the exposure period. In addition, Raman spectroscopy was used to determine whether CuO NPs and MWCNT-COOH entered into the tissues of zebrafish larvae or not. Moreover, the alterations in the expression of genes related to the antioxidant system and innate immune system were examined in larvae that were exposed to CuO NPs and MWCNT-COOH during 96 h. The results showed that both CuO NPs and MWCNT-COOH were able to enter into the zebrafish embryos/larvae tissues and they caused an increased the mortality rate, a delayed hatching, and a decreased heart rate. It was detected that CuO NPs and MWCNT-COOH caused abnormalities such as yolk sac edema, pericardial edema, head and tail malformations and vertebral deformities in the embryo/larvae. Real-time PCR results showed that both NP exposure led to changes in the expression of oxidative stress (mtf-1, hsp70, and nfkb) and innate immune system (il-1β, tlr4, tlr22, trf, and cebp) related genes especially an increased in the expression of the hsp70 and il-1β. In conclusion, it was found that short-term exposure to CuO NPs and MWCNT-COOH exposure has toxic effects on the development of zebrafish embryos/larvae.