The Investigation of the Effects of Deltamethrin on Carassius gibelıo (Bloch, 1782) by Electrophoretic and Biochemical Methods

Abstract

This research is an ecotoxicological study examining the effects of Deltamethrin on Carassius gibelio (Prussian carp). Serum protein expressions, liver enzyme levels, oxidative stress and some blood biochemistry parameters were investigated depending on the application of Deltamethrin at different doses. 60 fish caught from Çıldır Lake (KarsArdahan, Turkey) in the autumn of 2015 were divided into 5 groups composed by twelve fishes in each group. One of these groups was created as a control group and the other four as experimental groups. Except for the control group, fishes in the experimental groups within the test period of 96 hours were subject to the Deltamethrin at the concentrations of 0.48, 0.64, 0.80 and 0.96 mg L- 1 respectively. Serum samples obtained from blood were carried out in Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE) in all experimental groups compared to the control group determined by electrophoregram SDS-PAGE thickening and thinning of several protein bands were obtained. There were statistically significant differences of some biochemical parameters like Alanine aminotransferase (ALT) and Cholesterol levels in the blood tissue of the fish in the experimental groups affected by Deltamethrin (p <0.05). However, there were no significant differences between Aspartate aminotransferase (AST) and Glucose levels (p> 0.05). As a result, Deltamethrin was found to cause significant changes by toxic effects in serum protein expressions, liver enzyme levels, oxidative stress and some blood biochemistry parameters on Carassius gibelio. Deltamethrin is one of the most toxic insecticides for human health and the environment. Necessary measures should be taken to protect aquatic ecosystems from contamination by this toxic substance.

Keywords

• Carassius gibelio
• deltamethrin
• electrophoresis
• blood parameter

Deltamethrin’in Carassius gibelio (Bloch, 1782) Üzerine Etkilerinin Elektroforetik ve Biyokimyasal Yöntemlerle Araştırılması

Abstract

Bu araştırma, Carassius gibelio (Havuz balığı) üzerine Deltamethrin’in etkilerinin incelendiği ekotoksikolojik bir çalışmadır. Farklı dozlardaki Deltamethrin uygulamasına bağlı olarak serum protein ekspresyonları, karaciğer enzim düzeyleri, oksidatif stres ve bazı kan biyokimya parametreleri araştırılmıştır. Çıldır Gölü’nden (Kars-Ardahan, Türkiye) 2015 yılının Sonbahar mevsiminde yakalanan 60 adet balık, biri kontrol diğer 4 grup deney olmak üzere 5 gruba ayrılmıştır. Kontrol grubu dışında deney gruplarındaki balıklar Deltamethrin’in sırasıyla 0.48, 0.64, 0.80 ve 0.96 mg L-1’lik konsantrasyonlarına maruz bırakılmıştır. Deney sonunda balıklardan kan örnekleri toplanmıştır. Bu örneklerde elektroforetik ve biyokimyasal analizler yapılmıştır. Serum örneklerine Sodyum Dodesil Sülfat Poliakrilamid Jel Elektroforezi (SDS-PAGE) uygulanmıştır. Bu işleme ait elektroforegramda kontrol grubundaki balıkların protein bantlarına göre Deltamethrin’in farklı konsantrasyonlarının uygulandığı deney gruplarındaki balıkların protein bantlarında farklı incelme ve kalınlaşmalar bulunmuştur. Deltamethrin’in etkisinde olan deney gruplarındaki balıkların kan dokusunda bazı biyokimyasal parametrelerden Alanin amino transferaz (ALT) ve Kolesterol düzeylerinde istatistiksel olarak önemli farklar saptanmıştır (p<0.05). Ancak Aspartat aminotransferaz (AST) ve Glukoz gibi parametrelerin düzeyleri arasında önemli farklar bulunmamıştır (p>0.05). Sonuç olarak, Deltamethrin’in Carassius gibelio balığına uygulanan doz ve sürede toksik etki yaparak serum protein ekspresyonları, karaciğer enzim düzeyleri, oksidatif stres ve bazı kan biyokimya parametreleri üzerinde önemli değişiklikler oluşturduğu saptanmıştır. İnsan ve çevre sağlığı açısından çok toksik insektisitlerden olan Deltamethrin’in kontaminasyonundan sucul ekosistemleri korumak için gerekli önlemler alınmalıdır.

Keywords

• Carassius gibelio
• deltamethrin
• elektroforez
• kan parametreleri

References

1. Anonim 2019a. Tarım İlacı (Pestisit) Kullanımı. https://cevreselgostergeler.csb.gov.tr/tarim-ilaci- pestisit-kullanimi-i-85834. (Erişim Tarihi: 13.12.2019).
2. Anonim 2019b. Deltametrin ile Zararlılarla Mücadele. https://bku.tarim.gov.tr/BKURuhsat/Details/3363. (Erişim Tarihi:15.11.2019).
3. Anonymous 1971. Standart Methods for the Examination of Water and Wastewater, APHA, AWWA, WPCF, Washington.
4. Anonymous 1993 SPSS for Windows Advanced Statistics Release 6.0, S. 578.
5. Apha, 1975. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 14th edition. Washington.
6. Arslan H, 2015. Pestisit Sinerjisinin; Gökkuşağı Alabalıklarında (Oncorhynchus mykiss) Yüzme Performansı, Biyokimyasal, Hematolojik, Histopatolojik ve Genotoksik Etkilerinin Araştırılması. Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi.
7. Atamanalp M, Keles SM, Aras SM, 2002a. Cypermethrin (Sentetik Pyretroit)’in Gökkuşağı Alabalığı (Oncorhynchus mykiss)’nın Alkalin Fosfataz, Kolesterol, Glikoz ve Kreatinin Aktivitesine Etkisi. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 33 (4): 425-428.
8. Atamanalp M, Keleş MS, Haliloğlu Hİ. and Aras, MS. 2002b. The Effects of Cypermethrin (A Synthetic Pyrethroid) on Some Biochemical Parameters (Ca, P, Na and TP) of Rainbow Trout (Oncorhynchus Mykiss). Turkish Journal of Veterinary and Animal Sciences, 26(5): 1157-1160.

9. Atamanalp M, Bayır A, Sirkecioğlu A N,, Cengiz M. 2003. Bir Dezenfektanın (Malahit Yeşili) Subletal Dozlarının Gökkuşağı Alabalığı (Oncorhynchus mykiss) Kan Parametreleri Üzerine Etkileri. Gazi Üniversitesi, Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, Cilt 23, Sayı 3: 177-187.
10. Atamanalp M, Solak K, 2004. Üç Farklı Çiftlikte Yetiştirilen Gökkuşağı Alabalıkları (Oncorhynchus mykiss)’nın Toplam Kolesterol ve Kolesterol Tiplerinin Karşılaştırılması. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 24: 41-48.
11. Bayram Y, Yılmaz M, Ersan Y, Koç E, Baysal A, 2010. Toxic Effects of Cobalt Chloride on Tissue Histopathology and Serum Proteins in Capoeta capoeta capoeta (Gueldenstaedt 1772). Kafkas Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, 16: 259-263.
12. Borges A, Luciana VS, Daniele RS, Rebeca Z, Fernanda DA, Daiane FJ, Guillermo FW, 2007. Changes in Hematological and Serum Biochemical Values in Jundia´ Rhamdia quelen due to Sub-Lethal Toxicity of Cypermethrin. Chemosphere 69: 920–926.
13. Çakıcı H, 1999. Farklı İşletmelerde Yetiştirilen Gökkuşağı Alabalığının (Oncorhynchus mykiss) Kan Özelliklerinin Karşılaştırılmalı Olarak Araştırılması. 18 Mart Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.
14. Çalışkan AS, 2018. Etofenprox’un Sazan (Cyprinus carpio) Balıklarının Plazma Parametrelerine Subletal Etkileri. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.
15. Çevik M U, Acar A, Yücel Y, Varol S, A Eşref, Arıkanoğlu A, Yüksel Ha, 2013. İntraserebral Kanamalı Hastaların Kanında Total Oksidan/Antioksidan Durumunun Araştırılması. Türk Nöroloji Dergisi 19; 1-4.
16. Çoğun HY, Çapar SÖ, Çağlar R, Taşyürek K, Tanrıver B, Özdemir S, Er CE, Çimrin İ, Sarıçicek E, 2013. Oreochromis Niloticus (Linnaeus, 1758)’da Dimethoatın Bazı Enzim Sistemlerine Toksik Etkileri. Anadolu Doğa Bilimleri Dergisi, 4 (2): 33-36.
17. David M, Mushigeri S, Shivakumar R, Philip GH, 2004. Response of Cyprinus carpio (Linn) to Sublethal Concentration of Cypermethrin: Alterations in Protein Metabolic Profiles. Chemosphere 56 (4): 347–352.
18. Erel Ö, 2004. A Novel Automated Direct Measurement Method for Total Antioxidant Capacity Using a New Generation, More Stable ABTS Radical Cation. Clinical Biochemistry, 37, 277-285.
19. Greene DHS, Selivonchick DP, 1990. Effects of Dietary Vegetable. Animal and Marine Lipids on Muscle Lipid and Hematology of Rainbow Trout (Oncorhynchus. mykiss). Aquacultur, 89 (2): 165-182.
20. Güner U, Muranlı FDG, 2013. Balıklarda Tek Hücre Jel Elektroforezi (Comet Assay). Giresun Üniversitesi Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 3 (9):103-114.
21. Hayran M., Özdemir O, 1995. Bilgisayar, İstatistik ve Tıp. Hekimler Yayın Birliği HYB. Medikal Araştırma Birimi MEDAR. Ankara. S. 484.
22. ISO (1996). Water Quality, Determination of the Acute Lethal Toxicity of Substances to a Freshwater Fish. Static Method. ISO 7346- 2. 1-11.
23. Kamal A A, Khalid S H 2012. Deltamethrin-İnduced Oxidative Stress and Biochemical Changes in Tissues and Blood of Catfish (Clarias gariepinus): Antioxidant Defense and Role of Alpha-Tocopherol. Biomed Central Veterinary Research 2012, 8:45.
24. Karademir B, Koç E, Ersan Y, Yılmaz M, Uslu H, 2015. The Effect of Copper (II) Sulphate Toxication on the Liver Histopathology, Liver Protein Electrophoresis and Plasma Biochemistry of Mice (Mus musculus). Van Veterinary Journal, 26 (1): 25-30.
25. Kaya İ, Yılmaz M, Koç E, Deveci HA, Ersan Y, Karapehlivan M, 2014. Investigation of the Serum Total Antioxidant, Oxidant and Sialic Acid Levels of Cyprinus carpio (L. 1758) Treated with Tebuconazole (Fungicide). Journal FisheriesSciences.com, 8 (3): 214-219.
26. Kılıç T, Yonar ME, 2017. Malathionun Pullu Sazan (Cyprinus Carpio)’da Paraoksonaz ve Arilesteraz Enzim Aktivitelerine Etkisinin Araştırılması. Fırat Üniversitesi Sağlık Bilimlerl Veteriner Dergisi, 31 (2): 087-092.
27. Kırıcı M, Kırıcı M, Işık M, Atamanalp M, 2015. İmidacloprid ve Lambda-cyhalothrin’in Capoeta capoeta umbla Böbrek Dokusunda Glikoz 6-Fosfat Dehidrogenaz Enzimi Üzerine in Vitro Etkileri. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 2: 8-14.
28. Koç E, Yılmaz M, Ersan Y, Ali Alaş, 2013. Hekzavalent Kromun Capoeta Capoeta (Guldenstaed 1773) ve Squalius cephalus (Linnaeus 1758) Üzerine olan Etkisinin Histopatolojik ve Elektroforetik Yöntemlerle Saptanması. Kafkas Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, 19 (6): 979-984.
29. Koçyiğit H, Sinanoğlu F, 2019. Yüzeysel Sularda Pestisit Kalıntısının Araştırılması. Çalışma Örneği; Alanya Alara Çayı. Doğal Afetler Çevre Dergisi, 5 (2): 224-236.
30. Kumar A, Sharmab B, Pandeya RS, 2011. Cypermethrin İnduced Alterations in Nitrogen Metabolism in Freshwater Fishes. Chemospher 83: 492–501.
31. Kurutaş EB, Kılınç M, 2003. Pestisitlerin Biyolojik Sistemler Üzerine Etkisi. Arşiv, 12: 210-215.
32. Laemmli UK, 1970. Cleavage of Structural Proteins During the Assemble of the Head of Bacteriophage T4. Nature, 227: 680-685.
33. Lepic P, Stara A, Turek J, Kozak P, Velisek J, 2014. The Effects of Four Anaesthetics on Haematological and Blood Biochemical Profiles in Vimba Bream, Vimba vimb. Veterinary Medicine, 59 (2): 81-87.
34. Livingstone DR, 2001. Contaminant Stimulated Reactive Oxygen Species Production and Oxidative Damage in Aquatic Organisms. Marine Pollution Bulletin, 42 (8): 656-66.
35. Luskova V, Svoboda M. and Kolářová, J. 2002. Effect of Diazinon on Blood Plasma Biochemistry in Carp (Cyprinus carpio L.). Acta Veterinaria Brno, 71(1): 117-123.
36. O’Farrell PH, 1975. High Resolution Two-Dimensional Electrophoresis of Biological Properties and Significance. Comparative Biochemistry and Physiology, 88: 497-501.
37. Özden Z, 2016. Çıldır Gölü’nden Avlanan Havuz Balığı (Carassius gibelio Bloch, 1782) Üzerine Cypermethrinin Etkilerinin Histopatolojik, Genotoksik, Elektroforetik ve Biyokimyasal Yöntemlerle Araştırılması. Kafkas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.
38. Robert R, Michael JD, 1993. Enzyme Assays. Oxford University Press, pp. 225-332, NewYork-USA.
39. Tanrıkulu D, 2008. Çıldır Gölü’nde Yaşayan Cyprinus Carpio (L, 1758) Bireylerinin Serum Proteinleri Üzerine Bakır Sülfat (CuSO4+5H2O)’ ın Etkisinin Elektroforetik Yönden İncelenmesi. Kafkas Üniversitesi Fen Bilimleri, Yüksek Lisans Tezi.
40. TSE, 1990. Endüstriyel Sıvı Atıklar ve Atıksular -Akut Zehirlilik Deneyleri- Canlılık Deney Metodları. TSE TS 8264/Nisan 1990.
41. Ünal G, Gürkan M O, 2001. İnsektisitler: Kimyasal Yapıları, Toksikolojileri ve Ekotoksikolojileri. Ethemoğlu Ofset Matbaacılık, s. 159, Ankara-Türkiye.
42. Velisek J, Dobsikova R, Svobodova Z, Modra H, Luskova V, 2006. Effect of Deltamethrin on the Biochemical Profile of Common Carp (Cyprinus carpio L.). Bulletin Environmental Contamination Toxicology, 76: 992–998.
43. Yılayaz Ö, 2008. Chlorpyrifos Ethyl (Pestisit; İnsektisit)’In Barbus Rajanorum Mystaseus (Heckel.1843) Üzerindeki Genotoksik Etkilerinin Eritrosit Mikronukleus Testi ile Belirlenmesi. Fırat Üniversitesi Doğu Araştırma Dergisi, 7 (1): 113-117.
44. Yılmaz M, Ersan Y, Karaman M, Özen H, Koç E, Necefoğlu H, 2008. Toxic Effects of Cobalt Parahydroxybenzoate on Tissue Histopathology and Serum Proteins in Capoeta Capoeta Capoeta. Fresenius Environmental Bullettin, 17 (9a): 1322-1327.
45. Yılmaz M, Ersan Y, Koç E, Özen H, Karaman M, 2011. Toxic Effects of Cadmium Sulphate on Tissue Histopathology and Serum Protein Expression in Leuciscus cephalus (L. 1758). Kafkas Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi. 17 (A): 131-135.