مقایسه اثرات مزمن نانوذرات و درشت ذرات تیتانیوم دی اکسید در بافت های آبشش، کبد و روده گورخرماهی (Danio rerio)

نوع مقاله: محیط زیست جانوری

نویسندگان

گروه زیست شناسی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران، صندوق پستی: 13351914

چکیده

هدف این پژوهش مقایسه اثرات نانوذرات تیتانیوم ­دی ­اکسید و درشت ذرات آن بر بافت ­های آبشش، کبد و روده گورخرماهی (Danio rerio) است. در مطالعه حاضر تعداد 150 قطعه گورخرماهی به ­مدت 30 روزتحت شرایط ساکن-تجدید در معرض تیمار نانوذرات و درشت ذرات تیتانیوم ­دی ­اکسید در غلظت­ های 1 و 10 میلی­ گرم بر لیتر و 3 تکرار در هر تیمار به­ همراه گروه شاهد قرار گرفتند. پس از اتمام دوره (30 روز) ماهی­ ها در فرمالین تثبیت شده و برای انجام مطالعات بافت ­شناسی کلاسیک رنگ ­آمیزی شدند.نتایج این پژوهش نشان داد که نانوذرات تیتانیوم­ دی ­اکسید و درشت ذرات آن منجر به ناهنجاری ­هایی در لاملا و فیلامنت ازقبیل جدا شدن اپتلیوم، ادم، انحنا، به ­هم چسبیدگی، هایپرپلاژی در لاملا و پرخونی، هایپرتروفی در فیلامنت بافت آبشش گورخرماهی گردید. هم­ چنین ناهنجاری­ هایی نظیر واکوئله ­شدن سیتوپلاسم، افزایش ­مراکز ملانوماکروفاژ، تخریب  هپاتوسیت­ ها، پرخونی و افزایش قطرسینوزوئید­ها در بافت کبد گورخرماهی و آسیب ­هایی ازقبیل جداشدن اپیتلیوم، افزایش و تورم سلول­ های جامی، نکروز و پرخونی در روده گورخرماهی مشاهده شد. براساس یافته ­های این پژوهش میزان ناهنجاری ­ها درتیمارهای نانو از درشت ذرات بیش ­تر بود. هم­ چنین، بیش ­تر عارضه­ های ایجاد شده وابسته به غلظت مواد بود، به­ طوری ­که شدت ناهنجاری­ها در غلظت 10 میلی­ گرم ­برلیتر از نانوذره تیتانیوم ­دی ­اکسید در مقایسه با سایر تیمارهای مورد بررسی بیش ­تر بود.

کلیدواژه‌ها


  1. اقدامی، م.؛ عریان، س. و نظرحقیقی، ف.، 1392. تغییرات در ساختار آبشش ماهی طلایی ((Carassiu sauratusدر مواجهه نیمه مزمن با آلاینده­ های آلی. مجله فیزیولوژی و بیوتکنولوژی آبزیان.  سال1، شماره2،  صفحات97 تا 177. 
  2. جوهری، ع.، 1390. کاربرد نانوذرات نقره در کاهش عفونت قارچی بر انکوباسیون و قدرت آزادسازی تخم بر برخی از ویژگی­ های فیزیولوژیک و ژنومی ماهی قزل­ آلا رنگین­ کمان. پایان ­نامه دکترا گروه منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس. 160 صفحه. 
  3. راکی، م.؛ پیکان ­حیرتی، ف. و درافشان، س.، 1395. تغییرات آسیب­ شناسی بافت آبشش و کبد عروس ماهی زاینده ­رود (Petroleuciscus esfahani) پس از مواجهه با نانوذرات نقره و نیترات نقره محلول در آب. نشریه پژوهش ­های ماهی­ شناسی کاربردی. سال4، شماره 4، صفحات۷۹ تا ۹۵.
  4. مزارعی، س.؛ سجادی، م.م.؛ سوری ­نژاد، ا.؛ جوهری، س.ع. و اسدی، م.، 1396. تعیین غلظت کشنده نانو نقره در ماهی گورخری معمولی (Aphanius dispar Rüppell). مجله بوم ­شناسی آبزیان. سال 4، شماره 4، صفحات110 تا 115.
  5. محمدزاده­ باران، س.؛ وثوقی، غ.؛ ماشینچیان ­مرادی، ع.؛ عباسی، ف. و قوام ­مصطفوی،  پ.، 1388. بررسی اثرغلظت ­های گوناگون کلرید جیوه بر بافت عضلانی ماهی کلمه دریای خزر (Rutilus rutilus) در شرایط آزمایشگاهی. فصلنامه علمی پژوهشی زیست­ شناسی جانوری. سال1، شماره 4، صفحات41 تا 50.
  6. محمدی،  خ.؛  محمدی ­آذرم،  ح.؛  سلاطی،  ا.پ. و  رجب ­زاده قطرمی،  ا.، 1395. اثر سطوح مختلف نیاسین در جیره بر بافت شناسی کبد، روده و  فعالیت برخی آنزیم­ های کبدی ماهی کپور معمولی (Cyprinus carpio). مجله منابع طبیعی ایران. دوره 9، شماره 2، صفحات 253 تا 263.
  7. Abdel-Khalek, A.A.; Kadry, M.; Hamed, A. and Marie, M.A., 2015. Ecotoxicological Impacts of Zinc Metal in Comparison to its Nanoparticles in Nile tilapia; (Oreochromis niloticus). The Journal of Basic and Applied Zoology. Vol.72, pp: 113-125.
  8. Al-Bairuty, G.A., 2013. Histopathological Effects of Metal and Metalic Nanoparticles on the Body Systems of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Ph. D Thesis, School of Biomedical and Biological Sciences, University of plymouth. 319 p.
  9. Al-Subiai, S.N.; Arlt, V.M.; Frickers, P.E.; Readman, J.W.; Stolpe, B.; Lead, J.R.; Moody, A.J. and Jha, A.N., 2012. Merging nano-Genotoxicology with Eco Genotoxicology: An Integrated Approach to Determine Interactive Genotoxic and Sub-Lethal Toxic Effects of C60 Fullerenes and Fluoranthene in Marine Mussels, Mytilus sp. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. Vol. 745, No.1, pp: 92-103.
  10. Carrasson, M.; Grau, A.; Dopazo, L.R. and Crespo, S.A., 2006. Histological, Histochemical and Ultrastructural Study of the Digestive Tract of Dentex dentex (Pisces, Sparidae). Histology and Histopathology. Vol. 21, pp: 579-593.
  11. Cengiz, E.I.; Unlu, E. and Balci, K., 2001. The Histopathological Effects of Thiodan on the Liver and Gut of Mosquitofish, Gambusia affinis. Journal of Environmental Sciences Health B. Vol. 36, No. 1, pp: 75-85.
  12. Chen, J.; Dong, X.; Zhao, J. and Tang, G., 2009. In Vivo Acute Toxicity of Titanium Dioxide Nanoparticles to Mice after Intraperitioneal Injection. Journal of Applied Toxicology. Vol. 29, No. 4, pp: 330-337.
  13. Di Giullio, R.T. and Hinton, D.E., 2008. The Toxicology of Fishes. Taylor and Francis Group by CRC Press. New York. 1071 p.
  14. Evans, D.H.; Piermarini, P.M. and Choe, K.P., 2005. The Multifunctional Fish Gill: Dominant Site of Gas Exchange, Osmoregulation, Acid-Base Regulation, and Excretion of Nitrogenous Waste. Physiological reviews. Vol. 85, No. 1, pp: 97-177.
  15. Fracácio, R.; Verani, N.F.; Espíndola, E.L.G.; Rocha, O.; Rigolin-Sá, O. and Andrade, C.A., 2003. Alterations on Growth and Gill Morphology of Danio rerio (Pisces, Ciprinidae) Exposed to the Toxic Sediments. Brazilian archives of Biology and Technology. Vol. 46, No. 4, pp: 685-695.
  16. Gaber, H.S., 2007. Impact of Certain Heavy Metals on the Gill and Liver of the Nile tilapia )Oreochromis niloticus(. Egyptian Journal of Aquatic Biology and Fisheries. Vol. 11, No. 2, pp: 79-100.
  17. Gao, Y.; Masuda, Y.; Seo, W.S.; Ohta, H. and Koumoto, K., 2004. TiO2 Nanoparticles Prepared Using an Aqueous Peroxotitanate Solution. Ceramics International. Vol. 30, No. 7, pp: 1365-1368.
  18. Gernhöfer, M.; Pawert, M.; Schramm, M.; Müller, E. and Triebskorn, R., 2001. Ultrastructural Biomarkers as Tools to Characterize the Health Status of Fish in Contaminated Streams. Journal of Aquatic Ecosystem Stress and Recovery Formerly Journal of Aquatic Ecosystem Health.Vol. 8, No. 3, pp: 241-260.
  19. Gesto, M.; Soengas, J.L. and Migues, J.M., 2008. Acute and Prolonged Stress Responses of Brain  Monoaminergic Activity and Plasma Cortisol level in Rainbow trout are Modified by PAH Treatment. Aquatic Toxicology. Vol. 86, No. 3, pp: 341-351.
  20. Hao, L.; Wang, Z. and Xing, B., 2009. Effect of Sub acute Exposure to TiO2 Nanoparticles on Oxidative Stress and Histopathological Changes in Juvenile Carp )Cyprinus carpio(. Journal of Environmental Sciences. Vol. 21, No. 10, pp: 1459-1466. 
  21. Hao, L.; Chen, L.; Hao, J. and Zhong, N., 2013. Bioaccumulation and Sub acute Toxicity of Zinc Oxide Nanoparticles in Juvenile Carp (Cyprinus carpio): A Comparative Study with its Bulk Counterparts. Ecotoxicology and Environmental Saftey. Vol. 91, pp: 52-60.
  22. Hashimoto, K.; Irie, H. and Fujishima, A., 2005. TiO2 Photocatalysis a Historical Overview and Future Prospects. Japanese Journal of Applied Physics. Vol. 44, No. 12, pp: 8269-8285.
  23. Ispas, C.; Andreescu, D.; Patel, A.; Goia, D.V.; Andreescu, S. and Wallace, K.N., 2009. Toxicity and Developmental Defects of Different Sizes and Shape Nickel Nanoparticles in Zebrafish. Environmental Science and Technology. Vol. 43, No. 16, pp: 6349-6356. 
  24. Keller, A.A. and Lazareva, A., 2013. Predicted Releases of EngineeredNanomaterials: From Global toRegional to Local. EnvironmentalSciences and Technology Letter. Vol. 1, pp: 65-70.
  25. Liebel, S.; Tomotake, M.E.M. and Oliveira ribeiro, C.A., 2013. Fish Histopathology as Biomarker to Evaluate Water Quality. Ecotoxicology and Environmental Contamination. Vol. 8, pp: 9-15. 
  26. Mansouri, B.; Maleki, A.; Johari, S.A.; Shahmoradi, B.; Mohammadi, E. and Davari, B., 2017. Histopathological Effects of Copper Oxide Nanoparticles on the Gill and Intestine of Common Carp (Cyprinus carpio) in the Presence of Titanium Dioxide Nanoparticles. Chemistry and Ecology. Vol. 33, No. 4, PP: 295-308.
  27. Miranda, R.G.; Grötzner, S.R.; Voigt, C.L.; Campos, S.X.; Randi, M.A.F.; Oliveira ribeiro, C.A. and Filipakneto, F., 2016. Effects of Realistic Concentrations of TiO2 and ZnO Nanoparticles in Prochilodus lineatus Juvenile Fish. Environmental Science and Pollution Research Int. Vol. 23, pp: 5179-5188.
  28. Perera, S. and Pathiratne, A., 2012. Haemato immunological and Histological Responses in Nile tilapia, Oreochromis niloticus Exposed to Titanium Dioxide Nanoparticles. Sri Lanka Journal of Aquatic Sciences. Vol. 17, pp: 1-18.
  29. Rodrigues, R.V.; Miranda-Filho, K.C.; Gusmao, E.P.; Moreira, C.B.; Romano, L.A. and Sampaio, L.A., 2010. Deleterious Effects of Water-Soluble Fraction of Petroleum, Diesel and Gasoline on Marine Pejerrey Odontesthes argentinensis Larvae. Science of the Total Environment. Vol. 408, pp: 2054-2059. 
  30. Roy, D.; Ghosh, D. and Kumar Mandal, D., 2013. Cadmium InducedHistopathology in the Olfactory Epithelium of a Snakehead Fish,Punctatus (Bloch). International Journal of Aquatic Biology. Vol. 1, No. 5, pp: 221-227. Schrand, A.M.; Braydich-Stolle, L.K.; Schlager, J.J.; Dai, L. and Hussain, S.M., 2008. Can Silver nanoparticles be Useful as Potential Biological Labels? Nanotechnology. Vol. 19, No. 23, pp: 45433-5707.
  31. Shaw, B.J., 2011. The Ecotoxicology of Engineered Nanoparticles to Freshwater Fish. Ph.D. Thesis, University of Plymouth. 325 p.
  32. Subashkumar, S. and Selvanayagam, M., 2014. First Report on: Acute toxicity and Gill Histopathology of Fresh Water Fish (Cyprinus carpio) Exposed to Zinc Oxide (ZnO) Nanoparticles. Journal of Scientific and Research Publications.Vol. 4, No. 3, pp: 2250-3153.
  33. Suresh, N., 2009. Effect of Benzo(Alpha)P yrene on liver, Spleen and Kidney Melanomacrophage Centers in Tilapia mossambica. Journal of Environmental Biology. Vol. 30, No. 40, pp: 505-508.
  34. Sumanas, S. and Lin, S., 2004. Zebrafish as a Model System for Drug Target Screening and Validation. Drug Discovery Today:Targets.Vol. 3, No. 3, pp: 89-96.
  35. Suganthi, P.; Murali, M.; Sadiq Bukhari, A.; Syed Mohamed, H.E.; Basu, H. and Singhal, R.K., 2015. Behavioural and Histological Variations in Oreochromis mossambicus after Exposure to ZnO Nanoparticles. International Journal of Applied Research. Vol. 1, pp: 524-531.
  36. Venkatachalam, N.; Palanichamy, M. and Murugesan, V., 2007. Sol gel Preparation and Characterization of Nano size TiO2: it’s Photocatalytic Performance. Materials Chemistry and Physics. Vol. 104, No. 2, pp: 454-459. 
  37. White, R.M.; Sessa, A.; Burke, C.; Bowman, T.; LeBlanc, J.; Ceol, C.; Bourque, C.; Dovey, M.; Goessling, W.; Burns, C.E. and Zon, L.I., 2008. Transparent Adult Zebrafish as a Tool for in Vivo Transplantation Analysis. Cell Stem Cell. Vol. 2, No. 2, pp: 183-189. 
  38. Yang, J.; Mei S. and Ferreira, J.M.F., 2001. Hydrothermal Synthesis of TiO2 Nanopowders from Tetraalkylammonium Hydroxide Peptized Sols. Materials Science and Engineering. Vol. 15, pp: 183-185.