Alüminyum oksit ve nikel nanopartiküllerin zebra balığı (Danio rerio) larvalarının genetik yapısı üzerine toksik etkilerinin belirlenmesi

Abstract

Endüstriyel nanopartiküller, alışılmamış fizikokimyasal özelliklerinden dolayı canlılarda bulunan doku, organ, hücre, hücre içi yapılar, DNA ve protein düzeylerinde potansiyel olarak olumsuz etkiler oluşturabilmektedirler. Bugüne kadar yapılan çalışmalarda, nanopartiküllerin etkilerinin kısmen mi yoksa tamamen mi iyonlaşmadan kaynaklandığı tam olarak anlaşılamamıştır. Bu çalışmada, alüminyum oksit (Al2O3) ve nikel (Ni) nanopartiküllerin ve uygun konsantrasyonlarda suda çözünebilen iyonlarının larval zebra balıkları (Daniorerio, 72 saatlik) üzerine potansiyel toksik etkileri, stres gen (p53, rad51 ve mt2) ekspresyonlarındaki değişimler eş zamanlı kantitatif PZR (RT-qPCR) tekniği kullanılarak araştırılmıştır. Ayrıca, bu ikinanopartikülün oluşturabileceği genotoksik etkiler CometAssay tekniği kullanılarak belirlenmeye çalışılmıştır. Çalışma sonucunda, 0-500 mg/L aralığındaki konsantrasyonlarda Al2O3 ve 0-300 mg/L aralığındaki konsantrasyonlarda Ninanopartiküllere maruz bırakılan zebra balığı larvalarının % 50'sini öldüren letal konsantrasyonlar sırasıyla 130,19 ± 5,59 mg/L ve 122,22 ± 6,33 mg/L olarak hesaplanmıştır. Ayrıca, bu ikinanopartiküle 96 saat süreyle maruz bırakılan zebra balığı larvalarının kan hücrelerinde, konsantrasyona bağlı olarak DNA hasarında artış tespit edilmiştir. DNA hasarının Al2O3nanopartikülüne maruz bırakılan larvalarda %21,82 ve Ninanopartikülüne maruz bırakılanlarda ise %26,87 oranlarında olduğu tespit edilmiştir. Stres gen ekspresyon değişimlerinin ise karmaşık ve direkt olarak konsantrasyona bağlı olmadığı tespit edilmesine rağmen rad51 ve p53 gen ekspresyonlarında önemli bir farklılık görülmezken, mt2 gen ekspresyonlarında kontrol grubuna oranla istatistiksel olarak önemli artışlar tespit edilmiştir.

Engineered nanoparticles can potentially generate adverse effects on tissue, organ, cellular, subcellular, DNA, and protein levels due to their unique physico-chemical properties. To date it is not yet completely understood, whether effects of nanoparticles are solely or partly due to dissolved ions. In the present study, it was investigated the potential toxic effects of aluminium oxide (Al2O3), and nickel (Ni) nanoparticles and their dissolved ions on larval (72 h post fertilization) zebrafish (Danio rerio) by analysing changes in expression levels of stress-related genes (p53, rad51, and mt2) by real-time quantitative PCR (RT-qPCR). Another objective was to assess genotoxicity of these two nanoparticles by Comet Assay technic. The lethal concentrations for 50% mortality (LC50) in larval zebrafish exposed (96 h) to 0-500 mg/L Al2O3 nanoparticles and 0-300 mg/L Ni nanoparticles were 130.19 ± 5.59 mg/L and 122.22 ± 6.33 mg/L, respectively. A concentration-dependent increase in DNA strand breaks was detected in blood cells from larvae exposed (96 h) to these two nanoparticles. DNA damages were determined as %21,82 for Al2O3 nanoparticles and %26,87 for Ni nanoparticles exposed larvae. Induction of stress-related genes in larvae was complex and not directly related to nanoparticle concentrations, although there was no significant difference in rad51 and p53 gene expression changes, there was statistically significant increase in mt2 gene expression of larvae exposed to nanoparticles relative to controls.