GIDALARDAKİFUSARİK ASİT MİKOTOKSİNİNİN GENETİK HASAR ÜZERİNE ETKİSİNİN KARDEŞ KROMATİD DEĞİŞİMİTESTİİLE BELİRLENMESİ Sevcan MAMUR * 1 Esra ERİKEL 1 Deniz YÜZBAŞIOĞLU 1 Serkan YILMAZ 2 Turgay TEKİNAY 1 Fatma ÜNAL 1 1 GAZİ ÜNİVERSİTESİ 2 ANKARA ÜNİVERSİTESİ smamur@gazi.edu.tr
GİRİŞİŞ Mikotoksinler, bazı mantarların belirli nem ve ısı koşullarında doğal olarak oluşturdukları sekonder metabolitlerdir [1]. Bu metabolitler çeşitli gıdalarda ve yemlerde bulunabilirler [2]. Mikotoksinler buğday, arpa, pirinç ve mısır olmak üzere pek çok tahılın yaygın kontaminantlarıdırlar [3]. [1] Dabrowski, M., Obremski, K., Gajecka, M., Gajecki M.T., Zielonka, L., 2016. «Changes in the Subpopulations of Porcine Peripheral Blood Lymphocytes Induced by Exposure to Low Doses of Zearalenone (ZEN) and Deoxynivalenol (DON)». Molecules 21, 557; doi:10.3390/molecules21050557. [2] Abassi, H., Ayed-Boussema, I., Shirley, S., Abid, S., Bacha, H., Micheau, O., 2016. «The mycotoxin zearalenone enhances cell proliferation, colony formation and promotes cell migration in the human colon carcinoma cell line HCT116». Toxicol. Lett., 254: 1 7. [3] Rocha, M.E.B., Freire, F.D.C.O., Maia, F.E.F., Guedes, M.I.F., Rondina, D. 2014. «Mycotoxins and their effects on human and animal health». Food Control., 36: 159-165.
GİRİŞİŞ Mikotoksinlerin temel kaynağı, gıdaları yaygın olarak kontamine eden Fusarium, Penicillium ve Aspergillus gibi mantar cinsleridir [4]. Fusarik asit (FA) (5-butylpicolinic acid), Fusarium moniliforme türüne ait mantarlardan oluşan bir mikotoksindir [5]. [4] Wu, F., Groopman, J.D., Pestka, J.J., 2014. Public Health Impacts of Foodborne Mycotoxins. Annual Review of Food Science and Technology, 5:351-372. [5] Voss, K.A., Porter, J.K., Bacon, C.W., Meredith F.I., Norred, W.P., 1999. Fusaric acid and modification of the subchronic toxicity to rats of fumonisins in F. moniliforme culture material, Food and Chemical Toxicology, 37: 853-861.
GİRİŞİŞ Mikotoksinler depolanan ürünlerde birikerek, insan sağlığı açısından tehlikeli boyutlara ulaşabilir [6]. Ayrıca bu mikotoksinler tüm dünyada ciddi boyutlarda ürün kaybına yol açmaktadır. [6] Tunail, N., 2000. Funguslar ve Mikotoksinler Gıda Mikrobiyolojisi ve Uygulamaları, Genişletilmiş 2. Baskı; Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü yayını, Sim Matbaası, Ankara 3. Bölüm, 13. kısım sf. 522.
[7] Pestka, J.J., Casale, W. 1988. Naturally occurring fungal toxins. In M.S. Simmons and J. Nriagu (Ed.), Food Contaminations from Environmental Sources. John Wiley and Sons, Ltd., Chichester.
GİRİŞİŞ Araştırmalarda bazımikotoksinlerin nefrotoksik, hepatoksik, karsinojenik, mutajenik ve immün baskılayıcı etkileri olduğu belirlenmiştir Bu etkiler, insanlar ve hayvanlar için ciddi sağlık riskleri oluşturabilir [3]. Genotoksisite çalışmalarıile bu maddelerin risk değerlendirmelerinin yapılmasıbüyük önem taşır. (3) Rocha, M.E.B., Freire, F.D.C.O., Maia, F.E.F., Guedes, M.I.F., Rondina, D. 2014. Mycotoxins and their effects on human and animal health. Food Control, 36(1), 159-165.
Fusarik asit mikotoksininin olasıgenotoksik etkisini, periferal insan lenfositlerinde kardeş kromatid değişimi (KKD) testi ile belirlemektir. AMAÇ Literatüre göre; fusarik asit mikotoksininin insan lenfositlerinde potansiyel genotoksik aktivitesini araştıran herhangi bir çalışmaya rastlanmamıştır.
KARDEŞ KROMATİD D DEĞİŞİ ĞİŞİMİ (KKD) TESTİ KKD testi, mutajenite ve kanserojenitenin belirlenmesinde kullanılan hassas testlerden birisidir. Timin baz analoğu-5-bromodeoksiüridinin (BrDU) kullanılmasıyla bir kromozomun kardeş kromatidleri arasında parça değişimi esasına dayanır. KKD frekansındaki artış, kalıcı DNA hasarının bir göstergesidir [8, 9]. [8] Cardoso, R.S., Takahashi-Hyodo, S., Peitl Jr., P., Ghilardi-Neto, T., Sakamoto-Hojo, E.T., 2001. Evaluation of chromosomal aberrations, micronuclei, and sister chromatid exchanges in hospital workers chronically exposed to ionizing radiation. Teratog. Carcinog. Mutagen 21, 431-439. [9] Sebastia, N., Hervas, D., Almonacid, M., Villaescusa, J.I., Soriano, J.M., Sahuquillo, V., Esteban, V., Barquinero, J.F., Verdú, G., Cervera, J., Such, E., Montoro, A., 2014. Sister chromatid exchange,(sce), High-Frequency Cells (HFCs) and SCE distribution patterns in peripheral blood lymphocytes of Spanish adult smokers compared to non-smokers. Food Chem. Toxicol. 66, 107-112.
MATERYAL METOD KKD analizinde, Perry ve Thompson (1984) kullandığı teknik, bazı modifikasyonlarla Mamur ve ark., (2010) na göre takip edilmiştir FA nın 0.78, 1.56, 3.125, 6.25, 12.5, 25, 50, 100, 150, 200, 400 µg/ml lik konsantrasyonları 24 ve 48 saat süre ile lenfositlere Çözücü kontrol-dmso (%0,5); pozitif kontrol-mitomycin-c [10] Perry, P.E., Thompson, E.J. 1984. The methodology of sisterchromatid exchanges. In: Kilbey BJ, Legator M, Nichols W, RamelC, eds. Handbook of mutagenicity test procedures. Amsterdam: Elsevier Science Publishers, 495 529. [11] Mamur, S., Yüzbaşıoğlu, D., Ünal, F., Yılmaz, S., 2010. Does the potassium sorbate induce genotoxic or mutagenic effects in lymphocytes?, Toxicology In vitro, 24 (3): 790 794.
MATERYAL METOD Kardeşkromatid değişimi için, Her bir uygulama için, her bir bireyden 2. Mitoz geçiren 25 hücre (toplam 50 hücre) incelemiştir. Replikasyon indeksi için; her bir uygulama için, her bireyden 100 hücre (toplam 200 hücre) değerlendirilmiştir. Gazi Üniversitesi Tıp Fakültesi Yerel Etik Kurulu onayı (26.05.2014-277).
BULGULAR FA nın, 25, 50, 100, 150, 200, 400 µg/ml lik konsantrasyonlarının her iki mualeme süresinde de (24s, 48s) insan lenfositlerinde TOKSİK
BULGULAR FA in 0.78, 1.56, 3.125, 6.25, 12.5 µg/ml konsantrasyonları24 saatlik uygulamada, KKD frekansınıkontrole göre istatistiksel açıdan önemli düzeyde etkilememiştir. Fakat 48 saatlik uygulamada, FA nın 3.125 µg/ml lik konsantrasyonu, KKD frekansınıkontrole göre anlamlıdüzeyde artmıştır, ancak bu artış doza bağlı değildir.
BULGULAR Grafik 1: Fusarik asitin KKD/hücre oranına etkisi * Kontrole göre p<0.05 düzeyinde anlamlı(ttesti) 25, 50, 100, 150, 200, 400 µg/ml TOKSİK
BULGULAR FA ile muamele edilen hücrelerde, 0-15 arasında KKD gözlenmiştir. Resim 1. Fusarik asit ile muamele edilen insan lenfositlerinde gözlenen kardeş kromatid değişimleri
BULGULAR Ayrıca tüm uygulamalarda, çözücü kontrole göre herhangi bir değişiklik olmadığıbelirlenmiştir. Fusarik asitin, hücre proliferasyon belirteci olan replikasyon indeksi üzerine de, her iki muamele süresinde, herhangi bir etkisinin olmadığı tespit edilmiştir.
BULGULAR Grafik 2: Fusarik asitin replikasyon indeksi (Rİ) üzerine etkisi
Mikotoksin maruziyetinin insan sağlığıüzerine pek çok akut ve kronik etkilerinin yanısıra, SONUÇ VE TARTIŞMA Sekonder fungal metabolitler olan mikotoksinler, gıda güvenliğini tehdit etmenin yanısıra, insan ve hayvan sağlığı ve için büyük risk oluşturmaktadırlar [12]. mutajenik ve karsinojenik etkilerinin de olabileceği belirtilmiştir [13]. [12] Wild, C.P., Gong, Y.Y., 2010. Mycotoxins and human disease: a largely ignored global health issue, Carcinogenesis 31(1):71 82. [13] Ruyck, K.D., Boevre, M.D. Huybrechts, I., Saeger S.D. 2015. Dietary mycotoxins, co-exposure, and carcinogenesis in humans: Short review Mutat. Res., 766:32 41.
Literatürde, FA nın insan lenfositlerinde potansiyel genotoksik etkisini inceleyen çalışmaya rastlanmamıştır. SONUÇ VE TARTIŞMA Farklı hücre hatları ile yapılan in vitro çalışmalarda, fusarik asitin sitotoksik etkiye sahip olduğu belirtilmiştir [14, 15]. [14] Vesonder, R.F., Gasdorf, H., Peterson, R.E., 1993. Comparison of the cytotoxicities of Fusarium metabolites and Alternaria metabolite AAL-toxin to cultured mammalian cell lines, Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 24 (4): 473-477. [15] Fernandez-Pol, J. A., Klos, D. J., Hamilton, P. D. 1993. Cytotoxic activity of fusaric acid on human adenocarcinoma cells in tissue culture, Anticancer Research, 13(1): 57-64.
Vesonder ve arkadaşları(1993), fusarik asitin köpek böbrek fibroblast hücrelerinde (>10 µg/ml), rat hepatoma hücrelerinde (>50 µg/ml), Çin hamster ovaryum hücrelerinde (10 ve 25 µg/ml) SONUÇ VE TARTIŞMA MyCoy fare fibroblast hücrelerinde (>25 µg/ml ) Neutral red testi ile sitotoksik olduğunu belirlemişlerdir [14]. [14] Vesonder, R.F., Gasdorf, H., Peterson, R.E., 1993. Comparison of the cytotoxicities of Fusarium metabolites and Alternaria metabolite AAL-toxin to cultured mammalian cell lines, Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 24 (4): 473-477.
SONUÇ VE TARTIŞMA Fernandez-Pol ve ark., (1993) normal WI-38 fibroblast hücre hattında, insan kolorektal adenokarsinoma (SW48, SW480, SW742) ve insan memeli adenokarsinoma (MDA-MB-468) hücre hatlarında FA nın (500 µm) anti-proliferatif ve sitotoksik etkili olduğunu tespit etmişlerdir. Ayrıca FA nın, WI-38 fibroblast hücrelerinde DNA sentezini inhibe ettiği belirtilmiştir [15]. [15] Fernandez-Pol, J. A., Klos, D. J., Hamilton, P. D. 1993. Cytotoxic activity of fusaric acid on human adenocarcinoma cells in tissue culture, Anticancer Research, 13(1): 57-64.
SONUÇ VE TARTIŞMA Sonuç olarak; Bu çalışmada FA nın çalışılan yüksek konsantrasyonlarda (25-400 µg/ml lik) toksik etki gösterdiği gözlenmiştir. FA nın daha düşük konsantrasyonlarında (0.78-12.5 µg/ml) ise, genotoksik etkili olmadığı söylenebilir.
SONUÇ VE TARTIŞMA Bazı mikotoksinlerin DNA, RNA ve protein sentez inhibisyonu gibi pekçok farklı mekanizma ile immünosüpresyondan sorumlu olduğu düşünülmektedir. Fusarik asitin yüksek konsantrasyonlarda toksik etkiye nasıl yol açtığının mekanizması henüz tam olarak bilinmemesine rağmen, FA nın DNA hasarınıartırıcı, DNA sentezini ve tamirini inhibe edici etki yaptığı düşünülmektedir [15, 16]. Ayrıca FA nın; normal ve kanserli hücrelerde potansiyel antiproliferatif etkiye sahip olduğu belirtilmiştir [16]. [15] Fernandez-Pol, J.A., Klos, D.J,, Hamilton, P.D. 1993. Cytotoxic activity of fusaric acid on human adenocarcinoma cells in tissue culture. Anticancer Res., 13: 57-64. [16] Stack, B.C. Jr., Ye, J., Willis, R., Hubbard, M., Hendrickson, H.P., 2014. Determination of Oral Bioavailability of Fusaric Acid in Male Sprague-Dawley Rats. Drugs R.D. 14: 139-145.
ÖNERİLER Mikotoksinler depolanmışürünlerde birikerek insan sağlığınıtehdit edebilirler. Bu nedenle bu maddelerin risk değerlendirmelerinin yapılması önemlidir. Gıdalarda ve yemlerde mikotoksinin oluşumu kontrol altında tutulmalı, Mikotoksin varlığının kontrolü sık sık yapılmalı ve Kalıntılarını azaltacak önlemler alınmaya çalışılmalıdır.
TEŞEKK EKKÜR Bu çalışma 114Z713 nolu TÜBİTAK (3001) projesi tarafından desteklenmektedir.
DİNLEDİĞİNİZ İÇİN