Ratlarda deri ve ağız yoluyla alüminyum ve magnezyum nanopartikül maruziyetinin beyin dokusuna etkisinin araştırılması

Abstract

Bu çalışmada, Al ve Mg NP'ine önemli maruziyet yollarından olan deri ve ağız yoluyla maruziyetin, yapısı ve görevleri itibarıyla hayati öneme haiz beyin dokusu üzerindeki etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Çalışma, her grupta 8 adet olmak üzere toplam 10 grup ve 80 adet 6-9 aylık erkek Wistar-Albino rat üzerinde yapılmıştır. Deneyler; kontrol grupları (grup 1 ve grup 2), ağız yoluyla Al-NP ve Mg-NP'in 500 mg/kg ve 1500 mg/kg dozlarda uygulandığı gruplar (grup 3, grup 4, grup 5 ve grup 6) ve deri yoluyla 1000 mg/kg ve 2000 mg/kg dozlarda Al-NP ve Mg-NP'i verilen gruplarda (grup 7, grup 8, grup 9 ve grup 10) tek doz uygulamalar yapılarak gerçekleştirilmiştir. Alınan beyin dokusu örneklerinde oksidatif stres parametreleri (MDA, GPX, SOD) ile sitokin (TNF-α, IL-6) düzeylerinin belirlenmesi ve histopatolojik incelemeler, serum örneklerinde ise biyokimyasal parametrelerin (glukoz, kreatinin, ALT, total protein, albümin, GGT, amilaz, CK) ölçümü yapılmıştır. Uygulama gruplarından Mg-NP'in ağız yoluyla 1500 mg/kg dozda uygulandığı grupta beyin dokusu ve serum MDA düzeyleri ile beyin dokusu TNF-α ve IL-6 düzeyleri önemli ölçüde artarken (p˂0,05; p˂0,01), beyin dokusu GPX ve SOD düzeylerinde önemli azalmalar gözlenmiştir (p˂0,05; p˂0,01). Ağız yoluyla Al-NP'in 1500 mg/kg dozda verildiği grupta beyin dokusu SOD düzeylerinde anlamlı azalmalar (p˂0,01) ve TNF-α ve IL-6 düzeylerinde ise önemli artışlar (p˂0,05; p˂0,01) tespit edilmiştir. Diğer taraftan, deri yoluyla Mg-NP'in 2000 mg/kg dozda verildiği grubun beyin dokusu GPX ve SOD düzeylerinde önemli bir azalma olduğu belirlenmiştir (p˂0,05; p˂0,01). Histopatolojik incelemeler de bulguları desteklemiştir.Çalışma sonucunda, özellikle Mg-NP'in ağız yoluyla 1500 mg/kg dozda uygulandığı grupta olmak üzere, ağız yoluyla 1500 mg/kg dozda Al-NP'i ve deri yoluyla 2000 mg/kg dozda Mg-NP'i verilen gruplarda beyin dokusu oksidatif stres parametrelerinde (MDA düzeyleri) artış, antioksidan potansiyelde (GPX, SOD düzeyleri) azalma ve sitokin (TNF-α, IL-6) düzeylerinde artış tespit edilmiştir. Al ve Mg NP'ine önemli maruziyet yollarından olan deri ve ağız yoluyla farklı dozlarda maruziyetin yapısı ve görevleri itibarıyla hayati öneme haiz beyin dokusu üzerindeki etkilerinin araştırıldığı bu çalışmada, Al ve Mg NP'in etkisinin uygulama yoluna, verilen doza ve süreye bağlı olarak değiştiği gözlenmiştir. Yüksek dozda maruz kalınan Al ve Mg NP'in inflamatuar yanıt, DNA modifikasyonları ve hasarı gibi istenmeyen etkilere yol açabileceği, ROS üretimi ve mitokondriyal fonksiyon bozukluğu yapabileceği, karsinojenik potansiyeli ve sitotoksik etkisi olabileceği kanaatine varılmıştır. Anahtar kelimeler: Alüminyum nanopartikül, Magnezyum nanopartikül, Beyin toksisitesi, Deri, Rat

In this study, it was aimed to investigate the effects of exposure to aluminum and magnesium nanoparticles through the skin and oral, on the brain tissue which is vital for its structure and functions. The study was performed on 10 groups of 8 rats in each group and 80 male Wistar-Albino rats of 6-9 months. Experiments control groups (group 1 and group 2), through the oral of Al-NP and Mg-NP 500 mg/kg and 1500 mg/kg doses was applied in groups (group 3, group 4, group 5 and group 6) and given through the skin 1000 mg/kg and 2000 mg/kg doses of Al-NP and Mg-NP groups (group 7, group 8, group 9, group 10) single-dose applications performed. Oxidative stress parameters (MDA, GPX, SOD), cytokine (TNF-α, IL-6) levels and histopathological investigations were performed in the samples of brain tissue and biochemical parameters (glucose, keratinin, ALT, total protein, albumin, GGT, amylase, CK) were measured in serum samples.In the group where Mg-NP was administered orally at 1500 mg/kg dose, brain tissue and serum MDA levels and brain tissue TNF-α and IL-6 levels increased significantly (p˂0,05; p˂0,01), significant decreases in brain tissue GPX and SOD levels were observed (p˂0,05; p˂0,01). In the group where Al-NP was given at 1500 mg/kg dosage orally, significant decreases in brain tissue SOD levels (p˂0,01) and significant increases in TNF-α and IL-6 levels (p˂0,05; p˂0,01) was detected. On the other hand, a significant reduction in brain tissue GPX and SOD levels was observed at the 2000 mg/kg dose of Mg-NP administered via the skin (p˂0,05; p˂0,01). Histopathological examinations also supported the findings.As a result of this study, the increase in oxidative stress parameters (MDA levels) and cytokine (TNF-α, IL-6) levels, the decrease in antioxidant potential (GPX, SOD levels) were determined in groups especially administered with Mg-NP at a dose of 1500 mg/kg by oral, in groups given Al-NP at a dose of 1500 mg/kg by oral and Mg-NP at a dose of 2000 mg/kg by the skin. In this study, the effects of Al and Mg NP on brain tissue which is vital to the structure and functions of exposure to different doses of Al and Mg NP by the skin and oral, which are important routes of exposure, were investigated and it was observed that the effect of Al and Mg NP has changed depending on the route of administration, the dose and duration given. It has been concluded that Al and Mg NP exposed at high doses may cause undesirable effects such as inflammatory response, DNA modifications and damage, may cause ROS production and mitochondrial dysfunction and may be carcinogenic potential and cytotoxic effect.Key Words: Aluminium nanoparticle, Magnesium nanoparticle, Brain toxicity, Skin, Rat