تاثیر نانوذرات پلی‌استایرن بر عملکرد رشد، میزان بازماندگی، فعالیت آنزیم‌های کبدی و بیان ژن‌های IL1 و IL8 در ماهی گورخری (Danio rerio)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه شیلات، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

2 استادیار گروه علوم درمانگاهی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه تخصصی فناوری‌های نوین آمل، آمل، ایران

3 مربی مرکز تحقیقات سلول‌های بنیادی مزانشیمی، جهاد دانشگاهی واحد استان قم، قم، ایران

4 دانشیار گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

5 دانشیار گروه آبزی‌پروری، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه چاناکاله ترکیه، چاناکاله، ترکیه

6 پسادکتری دانشکده دامپزشکی دانشگاه تخصصی فناوری‌های نوین آمل، آمل، ایران

7 استاد گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه زابل، زابل، ایران

8 دکتری دانشکده شیلات و محیط زیست، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

10.22124/japb.2023.24905.1504

چکیده

نگرانی­های گسترده­ای در مورد اثرات سمی بالقوه میکروپلاستیک­ها به عنوان آلاینده­های نوظهور وجود دارد. مطالعه حاضر به منظور بررسی تاثیر نانوذرات پلی‌استایرن بر شاخص‌های رشد، بازماندگی، فعالیت آنزیم‌های کبدی و بیان ژن‌های مرتبط با ایمنی IL1 وIL8 در ماهی گورخری (Danio rerio) انجام گرفت. ماهیان به چهار تیمار تغذیه­ای تقسیم و به مدت یک ماه با جیره‌های حاوی صفر (شاهد)، 100 (تیمار1)، 500 (تیمار2) و 1000 (تیمار3) میلی‌گرم نانوپلی‌استایرن در کیلوگرم جیره تغذیه شدند. نتیجه این مطالعه نشان داد که افزایش وزن و نرخ رشد ویژه تحت تاثیر تیمارهای آزمایشی قرار گرفتند و با افزایش غلظت نانوپلاستیک پلی‌استایرن کاهش معناداری داشتند (05/0>P). بهترین ضریب تبدیل غذایی در تیمارهای شاهد و 1 مشاهده شد (05/0>P). تلفاتی در تیمارهای مختلف مشاهده نشد. بیشترین غلظت آنزیم­های ALT، ALP و AST در تیمار 3 بود (05/0>P). بیشترین میزان بیان ژن­های IL1 و IL8 در تیمار 3 و کمترین میزان بیان آن در تیمار شاهد بود (05/0>P). به طور کلی، نتایج مطالعه حاضر نشان داد تغذیه ماهی گورخری با جیره حاوی نانوذرات پلی‌استایرن تاثیر منفی بر رشد (افزایش وزن و نرخ رشد ویژه) و شاخص‌های سلامتی ماهیان داشت و بیشترین اختلال در رشد و سلامت در غلظت­های بالا مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Ahmadifar E., Dawood M.A., Moghadam M.S., Sheikhzadeh N., Hoseinifar S.H. and Musthafa M.S. 2019. Modulation of immune parameters and antioxidant defense in zebrafish (Danio rerio) using dietary apple cider vinegar. Aquaculture, 513: 1–7 (734412). doi: 10.1016/j.aquaculture.2019.7344 12
Ali S., Mil H.G.V. and Richardson M.K. 2011. Large-scale assess-ment of the zebrafish embryo as a possible predictive model in toxicity testing. PloS One, 6(6): 1–11 (e21076).‏ doi: 10.1371/journal. pone.0021076
Ashton K., Holmes L. and Turner A. 2010. Association of metals with plastic production pellets in the marine environment. Marine Pollution Bulletin, 60(11): 2050–2055.‏ doi: 10.1016/j.marpolbul.2010. 07.014
Assas M., Qiu X., Chen K., Ogawa H., Xu H., Shimasaki Y. and Oshima Y. 2020. Bioaccumulation and reproductive effects of fluorescent microplastics in medaka fish. Marine Pollution Bulletin, 158: 1–10 (111446).‏ doi: 10.1016/j.marpolbul.2020.111446
Atamanalp M., Kirici M., Kokturk M., Kirici M., Kocaman E.M., Ucar A., Parlak V., Ozcan S., Yanik T. and Alak G. 2023. Polyethylene exposure in rainbow trout, suppresses growth and may act as a promoting agent in tissue-based oxidative response, DNA damage and apoptosis. Process Safety and Environmental Protection, 174: 960–970. doi: 10.1016/j.psep.2023.05.005
Banaei M., Forouzanfar M. and Jafarinia M. 2022. Toxic effects of polyethylene microplastics on transcriptional changes, biochemical response, and oxidative stress in common carp (Cyprinus carpio). Comparative Biochemistry and Physiology Part (C), 261: 1–10 (109423).‏ doi: 10.1016/j.cbpc.2022.109423
Besseling E., Wegner A., Foekema E.M., Van Den Heuvel-Greve M.J. and Koelmans A.A. 2013. Effects of microplastic on fitness and PCB bioaccumulation by the lugworm Arenicola marina (L.). Environmental Science and Technology, 47(1): 593–600.‏ doi: 10.1021/es302763x
Cedervall T., Hansson L.A., Lard M., Frohm B. and Linse S. 2012. Food chain transport of nanoparticles affects behaviour and fat metabolism in fish. PloS One, 7(2): 1–11 (e32254). doi: 10.1371/ journal.pone.0032254
Choi J.S., Jung Y.J., Hong N.H., Hong S.H. and Park J.W. 2018. Toxicological effects of irregularly shaped and spherical microplastics in a marine teleost, the sheepshead minnow (Cyprinodon variegatus). Marine Pollution Bulletin, 129(1): 231–240.‏ doi: 10.1016/j.marpolbul. 2018.02.039
De Sa L.C., Oliveira M., Ribeiro F., Rocha T.L. and Futter M.N. 2018. Studies of the effects of microplastics on aquatic organisms: What do we know and where should we focus our efforts in the future? Science of the Total Environment, 645: 1029–1039. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.07.207
Enyoh C.E., Wang Q. and Ovuoraye P.E. 2022. Response surface methodology for modeling the adsorptive uptake of phenol from aqueous solution using adsorbent polyethylene terephthalate micro-plastics. Chemical Engineering Journal Advances, 12: 1–10 (100370). doi: 10.1016/j.ceja.2022. 100370
Gregory M.R. 2009. Environmental implications of plastic debris in marine settings-entanglement, ingestion, smothering, hangers-on, hitch-hiking and alien invasions. Philosophical Transactions of the Royal Society (B), 364(1526): 2013–2025.‏ doi: 10.1098/rstb.2008. 0265
Hallare A.V., Pagulayan R., Lacdan N., Kohler H.R. and Triebskorn R. 2005. Assessing water quality in a tropical lake using biomarkers in zebrafish embryos: Developmental toxicity and stress protein responses. Environmental Monitoring and Assessment, 104: 171–187.‏ doi: 10.1007/s10661-005-1610-z
Hamed M., Soliman H.A., Osman A.G. and Sayed A.E.D.H. 2019. Assessment the effect of exposure to microplastics in Nile tilapia (Oreochromis niloticus) early juvenile: I. Blood biomarkers. Chemosphere, 228: 345–350.‏ doi: 10.1016/j.chemosphere.2019.04.153
Hollerova A., Hodkovicova N., Blahova J., Faldyna M., Franc A., Pavlokova S., Tichy F., Postulkova E., Mares J., Medkova D. and Kyllar M. 2023. Polystyrene microparticles can affect the health status of freshwater fish- Threat of oral microplastics intake. Science of the Total Environment, 858: 1–10 (159976). doi: 10.1016/j.scitotenv.20 22.159976
Hu X., Ouyang S., Mu L., An J. and Zhou Q. 2015. Effects of graphene oxide and oxidized carbon nanotubes on the cellular division, microstructure, uptake, oxidative stress, and metabolic profiles. Environmental Science and Technology, 49(18): 10825–10833.‏ doi: 10.1021/acs.est.5b02102
Jabeen K., Li B., Chen Q., Su L., Wu C., Hollert H. and Shi H. 2018. Effects of virgin microplastics on goldfish (Carassius auratus). Chemosphere, 213: 323–332.‏ doi: 10.1016/j.chemosphere.2018.09.031
Lai W., Xu D., Li J., Wang Z., Ding Y., Wang X., Li X., Xu N., Mai K. and Ai Q. 2021. Dietary polystyrene nanoplastics exposure alters liver lipid metabolism and muscle nutritional quality in carnivorous marine fish large yellow croaker (Larimichthys crocea). Journal of Hazardous Materials, 419: 1–15 (126454).‏ doi: 10.1016/j.jhazmat.2021.126454
Lee J.H., Kang J.C. and Kim J.H. 2023. Toxic effects of microplastic (Polyethylene) on fish: Accumulation, hematological parameters and antioxidant responses in Korean bullhead, Pseudobagrus fulvidraco. Science of the Total Environment, 877: 162874.‏ doi: 10.1016/j.scitotenv.202 3.162874
Lu Y., Zhang Y., Deng Y., Jiang W., Zhao Y., Geng J., Ding L. and Ren H. 2016. Uptake and accumulation of polystyrene microplastics in zebrafish (Danio rerio) and toxic effects in liver. Environmental Science and Technology, 50(7): 4054–4060.‏ doi: 10.1021/acs.est.6b00183
Mazurais D., Ernande B., Quazuguel P., Severe A., Huelvan C., Madec L., Mouchel O., Soudant P., Robbens J., Huvet A. and Zambonino-Infante J. 2015. Evaluation of the impact of polyethylene microbeads ingestion in European sea bass (Dicentrarchus labrax) larvae. Marine Environmental Research, 112: 78–85.‏ doi: 10.1016/j.marenvr es. 2015.09.009
Moss D.V. and Henderson A.R. 1999. Clinical enzymology. P: 617–677. In: Burtis C.A. and Ashwood E.R. (Eds.). Tietz Textbook of Clinical Chemistry. W.B. Saunders Company, USA.
Nobre C.R., Santana M.F.M., Maluf A., Cortez F.S., Cesar A., Pereira C.D.S. and Turra A. 2015. Assessment of microplastic toxicity to embryonic development of the sea urchin Lytechinus variegatus (Echinodermata: Echinoidea). Marine Pollution Bulletin, 92(1-2): 99–104.‏ doi: 10.1 016/j.marpolbul.2014.12.050
Peda C., Caccamo L., Fossi M.C., Gai F., Andaloro F., Genovese L., Perdichizzi A., Romeo T. and Maricchiolo G. 2016. Intestinal alterations in European sea bass Dicentrarchus labrax (Linnaeus, 1758) exposed to microplastics: Preliminary results. Environmental Pollution, 212: 251–256.‏ doi: 10.10 16/j.envpol.2016.01.083
Sadri S.S. and Thompson R.C. 2014. On the quantity and composition of floating plastic debris entering and leaving the Tamar Estuary, Southwest England. Marine Pollution Bulletin, 81(1): 55–60.‏ doi: 10.1016/j.marpolbul.2014.02.020
Sendra M., Sparaventi E., Novoa B. and Figueras A. 2021. An overview of the internalization and effects of microplastics and nanoplastics as pollutants of emerging concern in bivalves. Science of the Total Environment, 753: 1–12 (142024).‏ doi: 10.1016/j. scitotenv.2020.142024
Teuten E.L., Saquing J.M., Knappe D.R., Barlaz M.A., Jonsson S., Bjorn A., Rowland S.J., Thompson R.C., Galloway T.S., Yamashita R. and Ochi D. 2009. Transport and release of chemicals from plastics to the environment and to wildlife. Philosophical Transactions of the Royal Society (B): 364(1526): 2027–2045. doi: 10.1098/rstb.2008.0284
Wang Q., Huang F., Liang K., Niu W., Duan X., Jia X., Wu X., Xu P. and Zhou L. 2022. Polystyrene nanoplastics affect digestive function and growth in juvenile groupers. Science of the Total Environment, 808: 1–11 (152098).‏ doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.152098
Wright S.L., Rowe D., Thompson R.C. and Galloway T.S. 2013. Microplastic ingestion decreases energy reserves in marine worms. Current Biology, 23(23): 1031–1033.‏ doi: 10.1016/j.cub.2013.10.068
Wu F., Wang J., Jiang S., Zeng H., Wu Q., Chen Q. and Chen J. 2022. Effect of cascade damming on microplastics transport in rivers: A large-scale investigation in Wujiang River, Southwest China. Chemosphere, 299: 1–11 (134455). doi:‏‏ 10.1016/j.chemosphere.2022.134 455
Yu Y., Zhou D., Li Z. and Zhu C. 2018. Advancement and challenges of microplastic pollution in the aquatic environment: A review. Water, Air and Soil Pollution, 229: 1–18.‏ doi: 10.1007/s11270-018-3788-z