İmidacloprid`in merkezi sinir sistemi ve karaciğer üzerine akut ve subkronik etkilerinin biyokimyasal ve moleküler biyoloji teknikleri ile araştırılması

Abstract

İmidacloprid insektlere olan yüksek afinitesi sebebiyle tarımsal pestlere ve evcil hayvanlarda da pire infestasyonlarına karşı yaygın olarak kullanılan bir neonikotinoid insektisittir. Bu çalışmada, imidaclopridin sinir sistemi ve karaciğer dokusu üzerine potansiyel akut ve subkronik toksik etkileri oksidatif-antioksidatif olaylar ve yangısal sistem analizleri ile ratlarda incelendi. Wistar cinsi dişi ratlar kontrol ve imidacloprid grubu olacak şekilde rastgele iki gruba ayrıldı (n=10 rat/grup). Fizyolojik tuzlu su içinde çözdürülmüş imidacloprid (10 µM) intravenöz olarak verildikten iki saat sonra hayvanlar sakrifiye edilerek karaciğer ve beyin dokuları alındı. Çalışmada nitrik oksit (NO), malondialdehit (MDA), ksantin oksidaz (XO), myeloperoksidaz (MPO), katalaz (CAT), süperoksit dismutaz (SOD), glutatyon peroksidaz (GSH-Px) ve glutatyon (GSH) analizleri spektrofotometrik yöntemle yapıldı. Sitokin ve nitrik oksit sentetaz (NOS) ekpresyon analizlerinde gerçek zamanlı PCR yöntemi kullanıldı. İmidaclopride maruz bırakılan hayvanların beyin, plazma (p<0.001) ve karaciğer (p<0.003) örneklerinde NO düzeyinin anlamlı biçimde yükseldiği tespit edildi. Kantitatif mRNA transkripsiyon analizleri imidaclopridin neden olduğu NO artışının karaciğerde iNOS ve eNOS, beyinde ise sadece nNOS indüksiyonuna bağlı olduğunu gösterdi. Oksidan molekül üretici enzimlerden XO (p<0.001) ve MPO aktivitelerinin her iki dokuda arttığı (beyin: p<0.009; karaciğer: p<0.001) görülürken karaciğer (p<0.05) ve plazmada (p<0.001) anlamlı biçimde lipid peroksidasyonu tespit edildi. Antioksidan enzimlerden CAT, SOD ve GSH-Px aktiviteleri imidacloprid uygulamasına farklı yanıtlar verdi. İmidacloprid iki dokuda da hücre içi glutatyon düzeyinde (beyin: p?0.001; karaciğer: p<0.05) anlamlı bir azalışa neden oldu. İmidacloprid beyin ve karaciğerde yangısal sitokinlerden TNF-?, IL-6 ve IL-1ß mRNA transkripsiyonlarını stimüle ederek 2.5- 5.2-misli arttırdı. Buna karşın, yangı önleyici mediyatör IL-10 mRNA'sı her iki organda da baskılandı. Deneysel olarak yürütülen bu araştırmadan elde edilen verilere göre imidaclopridin hedef-dışı organizmalarda merkezi sinir sistemi ve karaciğerde oksidatif stres ve yangıya bağlı olarak önemli sağlık problemlerine neden olabileceği kanısına varıldı.

Imidacloprid is a neonicotinoid insecticide and has been extensively used as a crop pest and pet flea control programme because of its high affinity to insects. In the present study, potential acute and subchronic neuro and liver toxic effects of imidacloprid were analyzed in rats using antioxidant?oxidant and inflammatory system. In the study female Wistar rats were allocated randomly into 2 groups as control and imidacloprid treated group (n =10 rat/group). After intravenously administration of 10 µM imidacloprid which dissolved in saline, the rats were sacrificed; liver and brains were surgically removed. Nitric oxide (NO), malondialdehyde (MDA), xanthine oxidase (XO), myeloperoxidase (MPO), the antioxidant enzymes such as superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GSH-Px) and glutathione (GSH) were analysed spectrophotometrically analyzed. Cytokine and nitric oxide synthease (NOS) expressions were measured by using real time PCR method. Exposure to imidacloprid led to significant increases in NO concentrations in brain, plasma (p<0.001) and liver (p<0.003) samples. The quantitative mRNA transcriptional analyses demonstrated that imidacloprid-elevated production of NO levels due to the induction of iNOS, eNOS expressions in liver and nNOS in brain. The oxidant-generating enzymes xanthine oxidase (p<0.001; brain and liver) and myeloperoxidase activities (brain: p<0.009; liver: p<0.001) in both tissues were elevated and significant lipid peroxidation in liver (p<0.05) and plasma (p<0.001) was observed. CAT, SOD and GSH-Px activities were differently responded to imidacloprid administration. Significant intracellular GSH depletion (brain: p?0.001; liver: p<0.05) was also measured in both tissues. Imidacloprid treatment up regulated inflammatory cytokines TNF-?, IL-6 and IL-1ß mRNA transcriptions by 2.5- to 5.2-fold increases in brain and liver. Conversely, anti-inflammatory mediator IL-10 mRNA was down-regulated in the both organs. The results obtained from this experimental rat study suggest that imidacloprid causes essential health problems via oxidative stress and inflammation in central nervous system and liver in non-target mammalian organisms such as rats.