Vatoz mukusundan elde edilen ekstraktların biyomedikal olarak kullanım potansiyeli
Potential usage of rays' mucus extracts in biomedical applications
Yazar: ALİ UYAN
Danışman: PROF. DR. CEMAL TURAN
İskenderun Teknik Üniversitesi / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Su Ürünleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology ; Su Ürünleri = Aquatic Products

Özet:
Tez çalışmasında, vatoz epidermal mukusundan elde edilen çeşitli ekstraktların, biyomedikal alanlarda potansiyel kullanımı, bilimsel prensiplere bağlı olarak tespit edilmiş ve değerlendirilmiştir. İskenderun Körfezi'nde hem trol hem de uzatma ağlarıyla yapılan avcılıklarda elde edilen ve ilk yakalandığında oldukça yoğun bir şekilde mukus salgılayan dört vatoz türü Dasyatis marmorata, D. pastinaca, Gymnura altavela ve Raja miraletus tercih
edilmiştir. Dört bölümden oluşan tez çalışmasının birinci bölümünde, D. marmorata, D. pastinaca, G. altavela ve R. miraletus türlerine ait epidermal mukus örneklerinin Bradford analizi ile toplam protein miktarı, GC/MS analizi ile uçucu bileşikleri ve HPLC analizi ile R. miraletus mukusundaki vitamin E (α-tokoferol) oranı tespit edilmiştir. D. marmorata, D. pastinaca, G. altavela ve R. miraletus epidermal mukuslarındaki toplam protein miktarı sırasıyla 4,61, 4,87, 4,89 ve 3,94 mg/ml olarak bulunmuştur. GC/MS analizi sonucunda, D. marmorata mukusunda bulunan majör bileşikler; 2-İzopropil-5-metil-1-heptanol (%10,04), 2-tert-Butil-4-izopropil-5-metilfenol (%7,95), Dokosan (%7,98) ve Dodekanoik asit (%15,76); D. pastinaca mukusunda bulunan majör bileşikler, Siklooktasiloksan (%11,22), Siklononasiloksan (%14,49), 1H-Purin-6-amin, [(2-florofenil) metil] (%13,4), Siklodekaziloksan (%12,10), Lusenin-2 (%11,37) ve Oktasiloksan (%10,57); G. altavela mukusunda bulunan majör bileşikler, 1-Nonen (%8,13), 2-İzopropil-5-metil-1-heptanol (%12,24), 2-Hidroksi-3-fenil-2H-1-benzopiran (%11,83), Eikosan (%14,25) ve Dodekanoik asit (%21,37) ve R. miraletus mukusunda bulunan majör bileşikler, Tetrakoksametil (%36,08), Siklodekaziloksan (%31,56) ve Oktasiloksan (%32,36) olarak bulunmuştur. HPLC analizi sonucu R. miraletus mukusunda 13,78 µg/ml oranında vitamin E tespit edilmiştir. İkinci bölümde, D. marmorata, D. pastinaca, G. altavela ve R. miraletus epidermal mukus örneklerinin gram negatif (Escherichia coli ve Klebsiella pneumoniae) ve gram pozitif bakteri (Bacillus subtilis ve Enterococcus faecalis) suşlarına karşı antifungal aktivitesi disk difüzyon ve spektrofotometrik broth mikrodilüsyon metotlarıyla ortaya çıkartılmıştır. Disk difüzyon metodu için en güçlü antibakteriyel aktivite, B. subtilis üzerinde 2,90 mm'lik inhibisyon zon çapıyla G. altavela mukusunun asetik asit ekstraktında (GaAA) belirlenmiştir. Spektrofotometrik broth mikrodilüsyon metodu için ise en güçlü antibakteriyel aktivite, K. pneumoniae üzerinde 8,99 µl'lik MİK değeriyle D. marmorata mukusunun asetik asit ekstraktında (DmAA) belirlenmiştir. Üçüncü bölümde, D. marmorata, D. pastinaca, G. altavela ve R. miraletus epidermal mukus örneklerinin mantar (Candida albicans ve Candida parapsilosis) suşlarına karşı antifungal aktivitesi yine disk difüzyon ve spektrofotometrik broth mikrodilüsyon metotlarıyla ortaya çıkartılmıştır. Disk difüzyon metodu için en güçlü antifungal aktivite, C. parapsilosis üzerinde 2,40 mm'lik inhibisyon zon çapıyla yine G. altavela mukusunun asetik asit ekstraktında (GaAA) belirlenmiştir. Spektrofotometrik broth mikrodilüsyon metodu için ise en güçlü antifungal aktivite, C. albicans üzerinde 9,40 µl'lik MİK değeriyle G. altavela mukusunun asetik asit ekstraktında (GaAA) belirlenmiştir. Dördüncü bölümde ise, G. altavela epidermal mukusunun hücre canlılığı testi (MTT analizi) ile akciğer kanseri hücre hattı (A549) üzerindeki antikanserojen aktiviteleri incelenmiştir. Ancak A549 hücre hattı üzerinde herhangi bir antikanserojen aktivite tespit edilememiştir. Çalışmadan elde edilen sonuçlar, vatoz epidermal mukusundan elde edilen ekstraktlardaki biyoaktif maddelerin daha detaylı analizlerle karakterize edilip geliştirilerek ilgili alanlarda prototip uygulamalarıyla desteklendiğinde, biyomedikal sektörlerindeki potansiyel iş alanlarında denizel kaynaklı doğal bir ürün olarak ticarileştirilebileceğini göstermiştir. Bu çalışma TÜBİTAK 2211-C Yurtiçi Öncelikli Alanlar Doktora Burs Programı tarafından desteklenmiştir.

Abstract:
In this study, the potential use of various extracts obtained from ray epidermal mucus in biomedical fields has been examined and evaluated based on scientific principles. Four stingray species Dasyatis marmorata, D. pastinaca, Gymnura altavela, and Raja miraletus were preferred because of high abundance through commercial trawl and tramel nets operations in Iskenderun Bay and their intensive secretion of mucus when caught. The thesis study consists of four parts. In the first part of the thesis, the total protein content by the Bradford analysis, volatile compounds by GC/MS analysis in epidermal mucus samples of D. marmorata, D. pastinaca, G. altavela and R. miraletus, and vitamin E (α-tocopherol) concentration by HPLC analysis in R. miraletus mucus were determined. The total protein concentration in D. marmorata, D. pastinaca, G. altavela and R. miraletus epidermal mucus was found to be 4.61, 4.87, 4.89 and 3.94 mg/ml, respectively. The major compounds obtained from the GC/MS analysis were determined 2-Isopropyl-5-methyl-1-heptanol (10.04%), 2-tert-Butyl-4-isopropyl-5-methylphenol (7.95%), Dokosan (7.98%) and Dodecanoic acid (% 15.76) for D. marmorata epidermal mucus; Cyclooctasiloxane (11.22%), Cyclononacyloxane (14.49%), 1H-Purin-6-amine, [(2-fluorophenyl) methyl] (13.4%), Cyclodeazyloxane (12.10%), Lucenin-2 (11.37%) and Octasiloxane (10.57%) for D. pastinaca epidermal mucus; 1-Nonene (8.13%), 2-Isopropyl-5-methyl-1-heptanol (12.24%), 2-Hydroxy-3-phenyl-2H-1-benzopyran (11.83%), Eicosan (14.25%) and Dodecanoic acid (21.37%) for G. altavela epidermal mucus; Tetracoxamethyl (36.08%), Cyclodeazyloxane (31.56%) and Octasiloxane (32.36%) for R. miraletus epidermal mucus. As a result of the HPLC analysis, the vitamin E concentration in R. miraletus mucus was detected as 13.78 µg/ml. In the second part of the thesis, the antibacterial activity of D. marmorata, D. pastinaca, G. altavela and R. miraletus epidermal mucus samples against gram negative bacteria strains (Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae) and gram positive bacteria strains (Bacillus subtilis and Enterococcus faecalis) were revealed by the disc diffusion and spectrophotometric broth microdilution methods. The strongest antibacterial activity for the disc diffusion method was determined in the acidic mucus extract of G. altavela (GaAC) with an inhibition zone diameter of 2.90 mm against B. subtilis. For the spectrophotometric broth microdilution method, the strongest antibacterial activity was determined in the acidic mucus extract of D. marmorata (DmAC) with a MIC value of 8.99 µl against K. pneumoniae.In the third part of the thesis, the antifungal activity of D. marmorata, D. pastinaca, G. altavela and R. miraletus epidermal mucus samples against fungal strains (Candida albicans and Candida parapsilosis) were also determined by the disc diffusion and spectrophotometric broth microdilution methods. The strongest antifungal activity for the disc diffusion method was also detected in the acidic mucus extract of G. altavela (GaAC) with an inhibition zone diameter of 2.40 mm against C. parapsilosis. For the spectrophotometric broth microdilution method, the strongest antifungal activity was also found in the acidic mucus extract of G. altavela (GaAC) with a MIC value of 9.40 µl against C. albicans. In the fourth part of the thesis, anticarcinogenic activities of the epidermal mucus of G. altavela were investigated on the lung carcinoma cell line (A549) by cell viability test (MTT analysis). However, no anticarcinogenic activity was detected on the A549 cell line. The results have shown that bioactive substances in extracts obtained from ray epidermal mucus can be commercialized as a marine-derived natural product in potential areas in the biomedical sectors when the bioactive substances in the extracts are characterized and developed by more detailed analyzes and supported by prototype applications in related fields. This study was supported by TÜBİTAK 2211-C Domestic Priority Areas Doctorate Scholarship Program.