Zebra balığı (Danio rerio) gelişimi üzerine n-butanol`ün teratojenik ve nörotoksik etkileri

Abstract

N-Butanol günümüzde kimya sanayinde çok geniş kullanımı alanı olan ve gıda sektöründe, içeçeklerde kullanılan bir kimyasaldır. Kullanımının son yıllarda arttığı bildirilmiştir. Bu çalışmada n-butanol'ün farklı konsantrasyonlarının (10, 50, 250, 500, 750, 1000 ve 1250 mg/L) zebra balığı (Danio rerio) embriyolarındaki toksik etkileri ve in vitro hücre kültüründe etkileri araştırılmıştır. Önce n-butanol'ün zebra balıkları üzerine etkilerine dair herhangi bir çalışmanın mevcut olmaması sebebiyle sınır belirleyici test ile ana testte kullanılacak olan doz aralığı belirlenmiştir. Daha sonra 6 ana test dozu ile 96 saat maruziyet sonucunda LC50 değeri tespit edilmiştir. Probit analizi kullanılarak hesaplanan LC50 değerleri ise n-butanol için 96. saatte 1170,589 mg/L olarak bulunmuştur. Yapılan uygulamada n-butanol'ün teratojenik etkilerinin 24, 48, 72 ve 96. saatlerde kardiak ödem, skolyoz, lordoz, baş gelişim anormalliği, besin kesesi ödemi ve kuyruk anormalliği olduğu görülmüştür. Çalışmanın sonunda 96. saatte yüksek dozlarda n-butanol uygulamalarında (500, 750 ve 1000 mg/L) beyin dokusunda vakuol oluşumu, karaciğer dokusunda ise vakuol ve nekroz gibi histopatolojik anormallikler gözlenmiştir. Antioksidan enzimlerin aktiviteleri (Süperoksit dismutaz, katalaz ve glutatyon peroksidaz) ve asetilkolinesteraz enzim aktivitesi doz artışına bağlı olarak azalırken lipit peroksidasyon seviyesinde artış belirlenmiştir. N-Butanol'ün doz artışına bağlı olarak apoptotik hücrelerde ve reaktif oksijen türlerinde artış tespit edilmiştir. Ayrıca n-butanol'ün konsantrasyonun artışına bağlı olarak zebra balığı embriyolarında 48, 72 ve 96. saatte kalp atış hızı ve kardiak aktivitenin azaldığı belirlenmiştir. N-Butanol'ün in vitro olarak HUVEC (Human Umbilical Vein Endothelial Cells) hücre kültürü üzerine etkisinin test edilmesi sonucu endotel dokulara zarar verdiği gözlemlenmiştir. Zebra balığı embriyolarında n-butanol'ün bir diğer önemli etkisi fekal alkol sendromunda görülen alkole bağlı göz boyutunda küçülme (mikroftalmi) ve tek göz oluşumu (siklopi) tespit edilmiştir. Sonuç olarak zebra balığı embriyolarında n-butanol'ün amfifilik yapısıyla kan-beyin bariyerini kolaylıkla geçerek nörotoksik, teratojenik ve kardiotoksik etkilere çok yoğun neden olduğu gözlemlenmiştir.

N-Butanol is a chemical widely used in the chemical industry and also used in beverages in the food sector. It has been reported to increase its usage in recent years. In this study, teratogenic and toxic effects of different concentrations of n-butanol (10, 50, 250, 500, 750, 1000 and 1250 mg / L) in zebrafish embryos and cell culture were investigated. First, due to the lack of any studies on the effects of n-butanol on zebrafish, the main test were determined with the range-determining test. Then LC50 values were determined as the result of 96 hours of application with 6 main test doses. The LC50 values calculated using the probit analysis were 1170,589 mg / L for n-butanol. Teratogenic effects of n-butanol in the application were found to be cardiac edema, scoliosis, lordosis, head development abnormality, yolk edema and tail abnormality at 24, 48, 72 and 96 hours. At the end of the study, histopathological abnormalities such as vacuole formation in brain tissue and vacuole and necrosis in liver tissue were observed in n-butanol applications (500, 750 and 1000 mg / L) at high doses at 96 hours. The activity of antioxidant enzymes (Superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase) and acetylcholinesterase enzyme activity decreased with increasing dose, while the level of lipid peroxidation increased. An increase in apoptotic cells and reactive oxygen species due to n-butanol dose escalation was detected. In addition, heart rate and cardiac activity decreased at 48, 72 and 96 hours in zebrafish embryos, depending on the increase in n-butanol concentration. It has been observed that n-butanol has been shown to damage endothelial tissues in vitro by testing the effect on HUVEC (Human Umbilical Vein Endothelial Cells) cell culture. Another important effect of n-butanol on zebrafish embryos was the decrease in alcohol-induced eye size (microphthalmia) and single eye formation (cyclopia), which were seen as fetal alcohol syndrome. As a result, it was observed that n-butanol amphiphilic structure in zebrafish embryos easily crossed the blood-brain barrier, causing intense neurotoxic, teratogenic and cardiotoxic effects.