Polistiren temelli mikroplastiklerin model organizma Galleria mellonella hemosit aracılı bağışıklık ve antioksidan savunma sistemi üzerine etkileri

Abstract

Mikroplastikler, 5 mm’den küçük plastik parçacıklar olarak tanımlanır ve günümüzün en önemli çevre sorunudur. Yapılan çalışmalar, mikroplastiklerin biyolojik olarak biriktiğini; bağırsak hasarı ve metabolik profillerde değişiklik gibi sorunlara neden olduğunu göstermiştir. Böcek bağışıklık mekanizmalarının araştırılması, memeliler dahil hayvanlarda birçok yönden korunan doğuştan gelen bağışıklık ile ilgili önemli bilgiler sağlar. Bağışıklık çalışmalarında özellikle Galleria mellonella larvalarının tercih edilmesinin nedeni, memelilerin doğuştan gelen bağışıklık yanıtlarına yapısal ve işlevsel olarak benzer bir bağışıklık sisteminin bulunmasıdır. Bu nedenle bu tez çalışmasında mikroplastik maddelerin G. mellonella’da oluşturduğu bağışıklık tepkimesinin incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında literatüre göre dozları belirlenen 1µm boyundaki polistiren parçacıkları mikroenjektör aracılığı ile G. mellonella larvalarına enjekte edilmiştir. Enjeksiyondan 24 saat sonra larvalardan hemolenf toplanarak toplam hemosit sayısı, antioksidan enzimler ve fenoloksidaz enzim aktivitesi belirlenmiştir. Enkapsülasyon-melanizasyon bağışıklık tepkilerinin belirlenmesi için de, mikroplastik enjeksiyonundan 24 saat sonrasında kromatografi boncukları enjekte edilerek 4 ve 24 saat sonrası boncuklar toplanarak incelenmiştir. Çalışmamızın sonuçlarına göre mikroplastik enjeksiyonu sitotoksik etkiye neden olarak hemosit sayısını azaltmış, granülositlerin mikroplastik parçalarını fagosite etmesi nedeni ile enkapsülasyon-melanizasyon tepkilerinde azalmaya neden olmuştur. Bunun yanında antioksidan enzim ve fenoloksidaz aktivitesinde değişime neden olmamıştır. Sonuçta mikroplastiklerin sitotoksik etkileri nedeni ile hücre aracılı bağışıklık tepkilerini azalttığı ve bu yönüyle tüm canlıların sağlığı için önemli bir tehdit oluşturduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Microplastics are defined as plastic particles smaller than 5 mm and are the most important environmental problem lately. Studies have shown that microplastics bioaccumulate; and than cause intestinal damage and changes in metabolic profiles. The investigation of insect immune mechanisms provides important insights into innate immunity, which is conserved in many ways in animals, including mammals. The reason why Galleria mellonella larvae are preferred in immune studies is that they have an immune system structurally and functionally similar to the innate immune responses of mammals. For this reason, in this thesis, we aimed to determine the immune reaction caused by microplastic substances in G. mellonella. Within the scope of the study, the doses of which were determined according to the literature, 1 µm polystyrene particles were injected into the G. mellonella larvae by a microinjector. Hemolymph was collected from the larvae after 24 hours of the injection and the total hemocyte count, antioxidant enzymes and phenoloxidase enzyme activity were examinated. In order to determine the encapsulation-melanization immune responses, chromatography beads were injected 24 hours after the microplastic injection and the beads were collected after 4 and 24 hours. According to the results of our study, injection of microplastics caused a cytotoxic effect and decreased the number of hemocyte and it caused a decrease in encapsulation-melanization responses due to phagocytosis of microplastic parts of granulocytes. In addition, it did not cause any change in antioxidant enzyme and phenoloxidase activities. As a result, it was concluded that microplastics reduce cell-mediated immune responses due to their cytotoxic effects, and in this respect, they pose a significant threat to the health of all living things.