Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Kadmiyumun Deniz Kestanesi Paracentrotus lividus'un Redoks Durumu ve Metabolik Profili Üzerindeki Etkisinin Değerlendirilmesi

763 görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/68300

⸱

29 Temmuz 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Higher Institute of Biotechnology - Sidi Thabet, Laboratory of Biotechnology and Valorization of Bio-Geo-Resources, University Manouba, 2Faculty of Sciences of Tunis, Laboratory of Ecology, Biology and Physiology of Aquatic Organisms LR, University Tunis El Manar, 3Laboratory of Mass Spectrometry, National Institute of Research and Physical-Chemical Analysis (INRAP) Biotechpole Sidi Thabet, 4Department of Chemistry, College of Sciences at Bisha, University of Bisha, 5Department of Applied Medical Sciences, Applied College at Bisha, University of Bisha

Bu makalede

Özet

Bu protokol, deniz kestanesi Paracentrotus lividus'tan (Echinoderm) biyoaktif bileşiklerin ekstraksiyonu ve karakterizasyonunun yanı sıra kadmiyum maruziyetinden sonra oksidatif stres parametrelerinin belirlenmesi yöntemlerini vurgulamaktadır.

Özet

Kadmiyum (Cd), suda yaşayan organizmalar için en zararlı ağır metallerden biridir ve deniz biyotasında yaygın bir kirleticidir. Yüksek biyoyararlanımı, kalıcılığı ve biyolojik olarak birikme kabiliyeti nedeniyle, madencilik akışı, endüstriyel deşarj ve tarımsal girdiler tarafından boşaltılan toksik bir ağır metal olan kadmiyum (Cd), suda yaşayan organizmalar için en zararlı kirleticilerden biridir ve deniz biyotasında yaygın bir kirleticidir. Bu çalışma, kadmiyumun 96 saat boyunca bir dizi konsantrasyona (0.0183, 0.183 ve 1.83 mg / L) maruz kalan Paracentrotuslividus gonadlarındaki oksidatif stres biyobelirteçleri ve metabolit profilleri üzerindeki potansiyel toksik etkilerini değerlendirdi. Sonuçlar, Cd'nin kontrol grubuna kıyasla malondialdehit, hidrojen peroksit ve lipid hidroperoksit seviyelerini artırarak ve ayrıca antioksidan aktiviteleri artırarak (azaltılmış glutatyon ve katalaz) oksidatif stresi indüklediğini gösterdi. Ek olarak, gaz kromatografisi-kütle spektrometresi analizine dayanarak, hem tedavi edilen deniz kestanelerinin hem de kontrolün gonadal ekstraktlarında 74 metabolit tanımlandı. Kısmi En Küçük Kareler Diskriminant Analizi, net bir sınıf ayrımı ortaya çıkardı ve VIP puanları aracılığıyla ilgili dokuz metaboliti ayırt etti. Gerçekleştirilen ısı haritası analizi, steroller ve Cholest-5-en-3-ol (3.beta) gibi yağ asidi bileşiklerinin seviyelerindeki bozukluğu vurguladı.-, Desmosterol ve (23S)-etilkolest-5-en-3.beta.-ol ve eikosapentaenoik asit (EPA) ile retinoik asit gibi antioksidan savunmalar ve Pregna-5-en-20-one, 3-hidroksi-, (3β). Genel olarak, verilerimiz nispeten düşük konsantrasyonlarda bile gonadların Cd'ye karşı yüksek hassasiyetini ortaya koydu.

Giriş

Deniz ortamı, ağır metaller gibi çeşitli toksik kimyasallar için de önemli bir lavabo olarak kabul edilebilir. Lipofiliklikleri nedeniyle, bu elementler asılı partikül madde ile bağlanma eğilimindedir ve hareketlilik ve biyoyararlanımın azaldığını gösterdikleri deniz çökeltilerinde giderek daha fazla birikir. Sonuç olarak, deniz çökeltileri büyük bir ağır metal yutağıgörevi görür 1. Bu kirleticiler arasında, Kadmiyum (Cd) uzun zamandır ekosistemleri ve ilgili biyotaları tehdit eden önemli bir küresel su kirleticisi olarak kabul edilmektedir2. Sucul ekosistemlerde bulunan Cd'nin üçte biri fosfatlı gübrelerin üretimi ve kullanımından gelmektedir2. Çevreye salınan diğer Cd kaynakları arasında madencilik sektörü, galvanik şirketler ve yer kabuğunun doğal süreçleri yer alır3. Bu kirletici, sulu ortamlarda kolayca taşınabilme kabiliyeti ve diğer ağır metallerin aksine nispeten büyük hareketliliği nedeniyle oldukça yaygındır2. Literatüre göre, Cd konsantrasyonları Baltık Denizi'nde4 12 ila 16 x 10−3 μg/L arasında ve Galiçya kıyıları (KB İber Yarımadası) boyunca çok kirli bir bölgede 13.4 x 10−3 ila 1.49 μg/L arasında değişmektedir5. Akdeniz'deki bazı kirli bölgelerde, konsantrasyonların Sicilya Adası (İtalya) yakınlarında 80,4 x 10-3 μg/L'ye6 ve Gabès Körfezi'nde (Tunus) 48 μg/L'ye ulaşabileceği çok daha yüksek Cd seviyeleri kaydedilmiştir7. Bu kalıcı, biyo-birikimli ve esansiyel olmayan geçiş metali, hem insan hem de suda yaşayan organizmalar için ciddi sağlık sorunlarına neden olma yeteneği ile tanınmaktadır8. Cd, proteinlere bağlanarak, enzim aktivitelerini inhibe ederek ve kalsiyum homeostazı9 ile müdahale ederek toksisitesini doğrudan uygulayabilir. Ayrıca, reaktif oksijen türlerinin (ROS) oluşumu yoluyla dolaylı olarak etki ederek lipitler, proteinler ve DNA10 gibi biyomoleküllerde oksidatif hasara yol açabilir. Çeşitli bilimsel çalışmalar, Cd kontaminasyonunun sucul organizmalarda yapısal ve fonksiyonel bozuklukları tetikleyebileceğini bildirmiştir11.

Diğer deniz bentik omurgasızlarında olduğu gibi, deniz kestaneleri de özellikle deniz kirliliğine maruz kalmaktadır. Yüksek düzeyde ağır metal biriktirme kapasitelerine rağmen, deniz kestaneleri metal kirliliği ile başa çıkabilir ve kirli ortamlarda dayanabilir12. Bu nedenle, yaygın olarak sentinel organizmalar olarak tanınırlar ve ekotoksikolojik ve çevresel çalışmalar için model olarak yaygın olarak kullanılırlar13. Çok sayıda çalışma, Cd maruziyetinin yetişkin organizmalar, embriyolar ve larvalar dahil olmak üzere farklı yaşam evrelerinde çeşitli deniz kestanesi türleri üzerindeki etkisini araştırmıştır13. Cd maruziyetinin yumurta döllenme hızında azalma, embriyo ve larva gelişiminde anormallikler, oksidatif stres, apoptoz ve otofajiye kadar çeşitli yan etkilere yol açabileceği bulunmuştur13. Mevcut literatürün çoğu, Cd'nin deniz kestanesi gelişmekte olan embriyolar üzerindeki etkisine odaklanmaktadır 13,14; Bununla birlikte, bu metalin yetişkin deniz kestanelerinin metabolik profili üzerindeki etkilerini anlamak için sadece birkaç çalışma15yapılmıştır ve lipid metabolizması hakkında herhangi bir bilgi mevcut değildir.

Paracentrotus lividus (Lamarck, 1816) embriyolarının subakut/subletal kadmiyum konsantrasyonlarına sürekli maruz kalması, iskelet uzaması ve desenlenmesindeki kusurlarla birlikte anormal gelişime neden olur, buna protein sentezinde genel bir azalma ve diferansiyel metallotiyonin ekspresyonu16 neden olur.

Önerilen yöntem, gaz kromatografisi-kütle spektrometresi (GC-MS) kullanılarak biyokimyasal tahlilleri hedefli ve hedefsiz metabolomik profilleme ile birleştirerek deniz organizmalarında kadmiyum (Cd) toksisitesinin ve oksidatif stresin değerlendirilmesini geliştirir. Yalnızca lipid peroksidasyonu veya antioksidan enzim aktiviteleri (örneğin, SOD, CAT) gibi tek biyobelirteçlere dayanan geleneksel yaklaşımlarla karşılaştırıldığında, GC-MS bazlı metabolit taramasının eklenmesi, organizmanın fizyolojik durumunun kapsamlı bir biyokimyasal parmak izini sağlar17. Bu entegrasyon, düşük Cd konsantrasyonlarında bile öldürücü etkilerin daha hassas ve sistemik olarak tespit edilmesini sağlar ve gözlemlenebilir toksikolojik hasardan önce meydana gelen enerji metabolizması, amino asit döngüsü ve oksidatif yollardaki erken bozulmaları tespit edebilir. Daha da önemlisi, bu yöntem, daha yüksek çözünürlüklü veriler sağlayarak ve geleneksel tahlillerin gözden kaçırabileceği yeni biyobelirteçlerin tanımlanmasına izin vererek mevcut toksikolojik değerlendirmeleri tamamlar18. Ayrıca, öngörücü ekotoksikoloji modellerini geliştiren yol düzeyinde analiz yoluyla mekanik anlayışı teşvik eder19. Bu yöntem, kirli kıyı ve nehir ağzı sistemleri20 ile ilgili olan 1-100 μg/L aralığında kadmiyum maruziyetini tespit eder. Yaklaşım, kontrollü laboratuvar maruziyetleri veya orta derecede karmaşık saha çalışmaları için en uygun olanıdır. Bununla birlikte, birden fazla stres faktörünün (örneğin, ağır metaller, PAH'lar, ortaya çıkan kirleticiler) etkileşime girdiği ve potansiyel olarak biyobelirteç özgüllüğünü karıştırdığı yüksek derecede kontamine matrislerde yorumlama zor olabilir. Buna rağmen, uygun şekilde tasarlandığında, GC-MS'nin sağlamlığı ve özgüllüğü, çok değişkenli veri analizi (örneğin, PCA, PLS-DA) ile birleştiğinde, örtüşen etkileri çözmek için güçlü bir ayırt edici güç sağlar.

Bu entegre biyokimyasal-metabolomik platform, Deniz Stratejisi Çerçeve Direktifi (MSFD) gibi çerçeveler altında sentinel türlerin izlenmesi ve ekolojik risk değerlendirmeleri için özellikle yararlıdır ve omik tabanlı çevresel izlemeyi ilerletmeye yönelik mevcut çabalarla tutarlıdır21.

Bu çalışmada, Cd kontaminasyonunun redoks durumu ve gonadların metabolomik profili üzerindeki etkisini değerlendirmek için Atlantik ve Akdeniz kıyıları22 boyunca en çok sömürülen ve ekonomik açıdan önemli türlerden biri olan mor deniz kestanesi P. lividus'u kullandık.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

1. Örnekler ve deneysel tasarım

  1. Mayıs 2023'te Bizerte kıyılarından (Akdeniz, Tunus) 5-7 m derinlik aralığında dalgıçlar tarafından toplam 40 yetişkin deniz kestanesi P. lividus örneği (20 erkek ve 20 dişi, ortalama uzunluk: 45 ± 4 mm, ortalama yaş: 2,0 ± 0,5 yıl, ortalama ağırlık: 22,54 ± 2,50 g) toplayın.
  2. Toplanan deniz kestanelerini P. lividus karışık cinsiyetli, boyutlarına göre tahmini yaşı yaklaşık 12-18 ay olan laboratuvara aktarın ve 16 ± 1 °C'de, doğal tuzluluk ~ 38 PSU, pH 7.8-8.0 ve fotoperiyodu 12:12 olan havalandırılmış doğal deniz suyunda tutun. Çevresel stabiliteyi sağlamak ve dış varyasyonu en aza indirmek için maruz kalma süresi boyunca parametreleri günlük olarak izleyin.
  3. Yumurtlamayı indüklemek ve gametleri görsel olarak tanımlamak için peristomiyal bölgeye 1 mL KCl 0.5 M enjekte edin. Bireyleri filtrelenmiş deniz suyu ile durulayın ve gıda tedariki olmadan kontrollü koşullarda 3 gün boyunca alıştırın.
  4. Deniz kestanelerini rastgele olarak dokuz kişiden oluşan dört gruba bölün (üç kopya halinde tank başına üç kişi) ve bunları 50 L'lik cam akvaryumlara tahsis edin. Deniz omurgasızlarında oksidatif stresi, biyobelirteçleri ve metabolomik tepkileri değerlendiren daha önce yayınlanmış çalışmalara23,24 dayanarak örneklem büyüklüğünü belirleyin ve karşılaştırılabilir veya daha az biyolojik kopya kullanın.
    NOT: Bu replikasyon seviyesi, güçlü biyolojik temsil ve istatistiksel olarak anlamlı sonuçlar sağlar.
  5. İklimlendirmeden sonra, hayvanları 96 saat boyunca aşağıdaki gibi bir dizi kadmiyum klorür (CdCl2) konsantrasyonuna maruz bırakın: Grup I (Ctrl): CdCl2olmayan suda tutulan deniz kestaneleri; Grup II (Tr1): 0.0183 mg / L'lik bir CdCl2konsantrasyonuna maruz kalan deniz kestaneleri; Grup III (Tr2): 0.183 mg/L CdCl2konsantrasyonuna maruz kalan deniz kestaneleri; Grup IV (Tr3): 1.83 mg/L CdCl2konsantrasyonuna maruz kalan deniz kestaneleri.
  6. Deney sırasında suyun stabilitesini korumak için, her 24 saatte bir suyun% 50'sini değiştirin, suyu bir sifon kullanarak dikkatlice çıkarın ve CdCl2 konsantrasyonlarını korurken taze hazırlanmış su ile değiştirin.

2. Doku hazırlama

  1. Telahigue ve ark.23 tarafından tarif edilen protokolü kullanarak, deniz kestanesi dokusunun homojenatlarının hazırlanmasını gerçekleştirin.
  2. Deneyin sonunda her gruptan buz deniz kestanelerini inceleyin. Testi açmak için ağız çevresinde dairesel bir kesim yapmak için steril makas kullanın.
  3. Beş gonadı bir spatula ile dikkatlice çıkarın ve daha fazla analiz için saklayın. Kalıntıları ve yüzey kirleticilerini temizlemek için soğuk damıtılmış suyla yıkayın
  4. %40 genliğe ayarlanmış bir prob sonikatörü kullanarak, her biri 10 s'lik 3 patlamada, patlamalar arasında 20 s, soğuk koşullar altında Tris-HCl tamponu (20 mM, pH 7.4) ile 300 mg gonad fraksiyonu kullanarak homojenize edin.
  5. Her gonad örneğini iki parçaya bölün: biri biyokimyasal analiz için (taze) ve diğeri metabolomik analiz için (liyofilize).
  6. 20 dakika boyunca 10.000 x g'da santrifüjleyin. Biyokimyasal parametre analizi için süpernatanları - 80 °C'de saklayın.
  7. GC-MS analizinden önce bir dondurarak kurutucu kullanarak diğer gonad fraksiyonlarını liyofilize edin. Toplam kurutma tamamlanana kadar 0,1 mbar'dan daha düşük bir vakumla -50 °C'de 48 saat muhafaza edin.
  8. Standart olarak BSA'yı kullanarak her bir numunenin toplam protein içeriğini belirlemek için Lowry yöntemini kullanın. 560 nm'de LOOH seviyesini belirleyin ve mmol / mg protein olarak ifade edin.
    NOT: Bu miktar tayini, biyobelirteç seviyelerini normalleştirmek için tüm biyokimyasal tahlillerden önce gerçekleştirilmiştir.

3. Azaltılmış glutatyon testi

  1. 5-50-ditio-bis-2-nitrobenzoik asidin (DTNB) glutatyonun tiyol (SH) grubu tarafından indirgenmesinden kaynaklanan 2-nitro-5-merkapturik asidin absorbansına dayalı olarak Ellman25 yöntemine göre azaltılmış glutatyon (GSH) içeriğini tahmin edin.
  2. 15 dakika boyunca 1600 x g'da santrifüjleyin, fosfat tamponu ve sülfosalisilik asit (% 4) içinde doku homojenatlarının bir karışımı.
  3. Elde edilen süpernatanttan 500 μL'lik bir hacim alın ve 0.025 mL ile Ellman reaktifine (DNTB) ekleyin. Elde edilen karışımın emilimini 412 nm'de okuyun.
  4. GSH içeriğini g doku başına mg olarak değerlendirir. Toplam GSH içeriğini μg / mg doku olarak ifade edin. Bilinen indirgenmiş glutatyon konsantrasyonlarına dayalı standart bir kalibrasyon eğrisi kullanarak GSH seviyelerini hesaplayın.
    NOT: Amaç, kadmiyum maruziyetini takiben oksidatif stres belirteci olarak gonadal homojenatlarda indirgenmiş glutatyonun (GSH) miktarını belirlemektir.

4. Katalaz aktivitesi

  1. Reaksiyon kurulumunu Aebi26 yöntemine göre gerçekleştirin. 2.9 mL 100 mM fosfat tamponu (pH 7.4) ve 20 μL gonadal doku süpernatantından oluşan reaksiyon ortamını hazırlayın. Reaksiyon ortamını oda sıcaklığına önceden dengeleyin.
  2. Küvete 80 μL taze hazırlanmış 0.5 M hidrojen peroksit (H2O2) çözeltisi ekleyerek reaksiyonu başlatın. İçeriği hemen iyice karıştırın ve bir UV-Vis spektrofotometresi kullanarak 10 saniye aralıklarla 1 mil boyunca 240 nm'de absorbanstaki azalmayı kaydedin.
  3. Zaman içinde 240 nm'de absorbanstaki azalmanın izlenmesiyle belirlenenH2O2ayrışma hızına dayalı olarak CAT aktivitesini hesaplayın. Aşağıdaki formülü kullanın: CAT aktivitesi= (ΔA/dk x V) / (ε x l x C)
    burada: ΔA/dak = 240 nm'de dakika başına absorbanstaki değişim, V = tahlilin toplam hacmi (L cinsinden), ε =H2O2'nin molar sönme katsayısı (43.6 M-1/cm), l = küvetin yol uzunluğu (genellikle 1 cm), C = mg/mL cinsinden protein konsantrasyonu.
  4. 43,6 M/cm'lik molar sönme katsayısını kullanın. CAT aktivitesini, mg protein başına dakikada ayrışan nmol H2O2olarak ifade edin (nmolH2O2/ dak / mg protein).
    NOT: Amaç, kadmiyum maruziyetine antioksidan enzim tepkisinin bir ölçüsü olarak P. lividus'un gonadal homojenatlarındaki katalaz aktivitesini ölçmektir.

5. Hidrojen peroksit üretiminin ölçülmesi

  1. Hidrojen peroksit (H2O2) seviyelerini ölçün P. lividus Ou ve Wolff27 tarafından açıklanan yönteme göre demir oksidasyonu-ksilenol portakal tahlili kullanarak gonadlar.
  2. 560 nm'de bir spektrofotometre kullanarak süpernatanttakiH2O2konsantrasyonunu belirleyin. Sonuçları nmol/mg protein olarak ifade edin.

6. Malondialdehit testi

  1. Numuneleri Draper ve Hadley yöntemi28'de açıklandığı gibi hazırlayın. 500 μL gonad homojenatı 1 mL %10 trikloroasetik asit (TCA) ile karıştırın. 2500 x g'da 4 °C'de 10 dakika santrifüjleyin.
  2. Elde edilen süpernatanın 1 mL'sini yeni bir tüpe aktarın ve 1 mL% 0.67 TBA çözeltisi ekleyin. Karışımı 100 ° C'de bir su banyosunda 15 dakika inkübe edin.
  3. Numuneleri oda sıcaklığına soğutun. Bir spektrofotometre kullanarak 532 nm'de absorbansı ölçün.
  4. Bir reaktif boşluğu (doku özü olmadan TBA + TCA) kullanarak arka plan emilimini çıkarın. 1,1,3,3-tetraetoksipropan (TEP) kullanarak standart bir eğri hazırlayın ve MDA konsantrasyonunu nmol/mg protein olarak ifade edin.

7. Lipid hidroperoksit ölçümü

  1. Jiang ve ark.29 yöntemiyle tarif edildiği gibi, ksilenol portakal tahlilinde demir oksidasyonunu kullanarak gonad dokularındaki lipid hidroperoksiti (LOOH) ölçün.
    NOT: Amaç, oksidatif membran hasarının bir yan ürünü olan malondialdehiti (MDA) ölçerek gonadal dokulardaki lipid peroksidasyon seviyelerini değerlendirmektir.

8. Gonadlardan biyoaktif bileşiklerin ekstraksiyonu ve analitik tarama

  1. Malzemeyi ortam sıcaklığında 150 devir/dk'da döner bir çalkalayıcı üzerinde analitik dereceli metanole (%≥99.8; 1:25 a/h) batırarak her grubun kurutulmuş gonadal dokusundan üç kopya halinde lipofilik bileşiklerin metanolik ekstraksiyonunu gerçekleştirin.
  2. MeOH fraksiyonlarının 40 ° C'lik bir su banyosu sıcaklığında ve 100 rpm'ye ayarlanmış bir dönüş hızında döner buharlaştırma ile buharlaştırılmasından sonra tüm ekstraktları 700 x g, 4 ° C'de 15 dakika santrifüjleyin. Ham ekstraktı 1 mL MeOH içinde tekrar süspanse edin, ardından kapalı şişelerde 4 ° C'de saklayın.

9. Gonadal ekstraktların gaz kromatografisi-kütle spektrometresi analizi

  1. Saklanan metanolik ekstraktı kullanarak bir şişede 500 μL'lik bir alikot yapın.
  2. Bir kütle spektrometresine bağlı bir gaz kromatografı üzerinde Gaz kromatografisi-kütle spektrometresi (GC-MS) ile analiz yapın. GC kolonu %5 -Fenil-metilsiloksan: 30 m x 0.25 mm x 0.25 μm film kalınlığındaydı.
  3. Helyumu 1 mL/dk sabit akış hızında taşıyıcı gaz olarak kullanın. Enjeksiyon hacmini bölme modunda 1:100 oranında 1 μL'ye ayarlayın. Fırın sıcaklığını 4-280 °C arasında 5 °C/dk'da programlayın.
  4. Spektrometreyi elektron etkisi (EI) modunda çalıştırın, iyonlaşma enerjisi 72 eV, iyon kaynağı sıcaklığı 250 °C, tarama süresi 1 s ve kütle aralığı 45-550 amu idi.
  5. Kütle spektrumlarını NIST98MS Library ve Willy Library275 Veritabanından olanlarla karşılaştırarak bileşiklerin tanımlanmasını gerçekleştirin.

10. İstatistiksel analiz

  1. Veri kümesini önce Shapiro-Wilk testini kullanarak normallik açısından ve Levene'nin testini kullanarak varyansların homojenliği için değerlendirin.
  2. Normal dağılım ve varyans homojenliği gibi ANOVA varsayımlarını karşılamak için standart normalleştirme prosedürlerini, log dönüşümünü ve Pareto ölçeklendirmeyi kullanarak verileri MetaboAnalyst 6.030 ile önceden işleyin.
  3. Metaboanalyst kullanarak çok değişkenli bir istatistiksel analiz gerçekleştirin, çok sayıda biyokimyasal karşılaştırmayla ilgili Tip I hataları hesaba katmak için çoklu test düzeltmesi için Benjamini-Hochberg yanlış keşif oranı (FDR) yöntemini kullanın ve istatistiksel sağlamlığı garanti edin.
  4. Gruplar arasındaki sonuçları karşılaştırmak için tek yönlü varyans analizini (ANOVA) kullanın. Ortalamalar arasındaki farklar p <0.05 olduğunda anlamlı kabul edildi.
  5. Karşılaştırılabilir gruplar arasında ayrım yapmak için Kısmi En Küçük Kareler Diskriminant Analizi (PLS-DA) kullanın. Tüm bileşikler için projeksiyondaki (VIP) değişken önemi belirleyin.
  6. Standartlaştırılmış değişkenlerin tek boyutlu istatistiksel analizi için eşleştirilmiş Student t-testini kullanarak p değerlerini hesaplayın.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Yöntemlerimizin geçerliliği ve etkinliği, tutarlı ve güvenilir ölçümler sağlayan biyolojik ve teknik kopyaların kullanılmasıyla sağlanmıştır. Tahliller, standart sapmaların tipik olarak 'dan az olduğu düşük değişkenlik gösterdi ve bu da yüksek tekrarlanabilirliği gösterdi. Doğru metabolit miktarını sağlamak için GC-MS analizleri, kalibrasyon eğrilerini ve dahili standartları içeriyordu. Kullanılan tüm teknikler, makalede belirtildiği gibi, daha önce deniz ekotoksikolojisi ve çevresel meta...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Bu çalışma, Cd'nin deniz kestanesi P. lividus gonadları üzerindeki toksik etkisini biyokimyasal biyobelirteçler ve aktif metabolitleri analiz ederek değerlendirmek amacıyla planlandı. P. lividus'un farklı Cd konsantrasyonlarına maruz kalması oksidatif bir stres tepkisi üretti. Bu bulgular, deniz kestanesi alanlarındaki artan antioksidan seviyeleri ile kirletici seviyeleri13 arasındaki yakın korelasyonları gösteren önceki raporlara benzer.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.

Teşekkürler

Yazarlar, Bisha Üniversitesi Lisansüstü Çalışmalar ve Bilimsel Araştırma Dekanlığı'na, Hızlı Araştırma Destek Programı aracılığıyla bu çalışmayı desteklediği için teşekkür eder.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Dondurarak kurutucuBiobaseBK-FD12PT dondurarak kurutucuLiyofilizasyon
Gaz kromatografıAgilent TechnologiesHP 6890 gaz kromatografıAlev İyonizasyon Dedektörü (FID)
GC sütunuAgilent TechnologiesHP-5 (%5-Fenil)-metilsiloksan sütunuPolar olmayan  Sütun  çok çeşitli uygulamalarda üstün performans sunan
Kütle spektrometresiAgilent TechnologiesHP 5973 kütle spektrometresiDört kutuplu MS

Kaynaklar

  1. Patchaiyappan, A., et al. Bioaccumulation of heavy metals in commercially important marine species from Puducherry coast, Southeast India. Region Studies Marine Sci. 65, 103080(2023).
  2. Satarug, S., Garrett, S. H., Sens, M. A., Sens, D. A. Cadmium, Environmental Exposure, and Health Outcomes. Environ Health Persp. 118 (2), 182-190 (2010).
  3. Le Croizier, G., et al. Significance of metallothioneins in differential cadmium accumulation kinetics between two marine fish species. Environ Poll. 236, 462-476 (2018).
  4. Pohl, C., Hennings, U. The coupling of long-term trace metal trends to internal trace metal fluxes at the oxic-anoxic interface in the Gotland Basin (57°19,20′N; 20°03,00′E) Baltic Sea. J Marine Syst. 56 (1-2), 207-225 (2005).
  5. Beiras, R., Bellas, J., Fernández, N., Lorenzo, J. I., Cobelo-Garcıa, A. Assessment of coastal marine pollution in Galicia (NW Iberian Peninsula); metal concentrations in seawater, sediments and mussels (Mytilus galloprovincialis) versus embryo-larval bioassays using Paracentrotus lividus and Ciona intestinalis. Marine Enviro Res. 56 (4), 531-553 (2003).
  6. Censi, P., et al. Trace element distributions in the Strait of Sicily (Central Mediterranean Sea). I. Evidence of rock-water interactions. Period Miner. 71 (3), 255-272 (2002).
  7. Annabi-Trabelsi, N., et al. Concentrations of trace metals in phytoplankton and zooplankton in the Gulf of Gabès, Tunisia. Marine Poll Bull. 168, 112392(2021).
  8. Kumar, P., Singh, A. Cadmium toxicity in fish: An overview. GERF Bull Biosci. , (2010).
  9. Klein, R. D., et al. Effects of sublethal Cd, Zn, and mixture exposures on antioxidant defense and oxidative stress parameters in early life stages of the purple sea urchin Strongylocentrotus purpuratus. Aquatic Toxicol. 217, 105338(2019).
  10. Rani, A., Kumar, A., Lal, A., Pant, M. Cellular mechanisms of cadmium-induced toxicity: a review. Int J Environ Health Res. 24 (4), 378-399 (2014).
  11. Wang, W. X., Rainbow, P. S. Subcellular Partitioning and the Prediction of Cadmium Toxicity to Aquatic Organisms. Environ Chem. 3 (6), 395(2006).
  12. Sarly, M. S., et al. Use of the gonadal tissue of the sea urchin Paracentrotus lividus as a target for environmental contamination by trace metals. Environ Sci Poll Res. 30 (38), 89559-89580 (2023).
  13. Chiarelli, R., Martino, C., Roccheri, M. C. Cadmium stress effects indicating marine pollution in different species of sea urchin employed as environmental bioindicators. Cell Stress Chaperones. 24 (4), 675-687 (2019).
  14. Gharred, T., Jebali, J., Belgacem, M., Mannai, R., Achour, S. Assessment of the individual and mixture toxicity of cadmium, copper and oxytetracycline, on the embryo-larval development of the sea urchin Paracentrotus lividus. Environmen Sci Poll Res. 23 (18), 18064-18072 (2016).
  15. Migliaccio, O., Castellano, I., Cirino, P., Romano, G., Palumbo, A. Maternal Exposure to Cadmium and Manganese Impairs Reproduction and Progeny Fitness in the Sea Urchin Paracentrotus lividus. PLoS ONE. 10 (6), e0131815(2015).
  16. Ragusa, M., Nicosia, A., Costa, S., Cuttitta, A., Gianguzza, F. Metallothionein Gene Family in the Sea Urchin Paracentrotus lividus: Gene Structure, Differential Expression and Phylogenetic Analysis. Int J Mol Sci. 18 (4), 812(2017).
  17. Cappello, T., et al. Neurotoxicological effects of trace metals in fish: molecular and biochemical biomarkers. Environ Toxicol Pharmacol. 41, 94-105 (2016).
  18. Viant, M. R., Rosenblum, E. S., Tjeerdema, R. S. NMR-based metabolomics: a powerful approach for characterizing the effects of environmental stressors on organism health. Environ Sci Technol. 37 (21), 4982-4989 (2003).
  19. Nicholson, J. K., Lindon, J. C., Holmes, E. Metabonomics': understanding the metabolic responses of living systems to pathophysiological stimuli via multivariate statistical analysis of biological NMR data. Xenobiotica. 29 (11), 1181-1189 (2002).
  20. Chen, Q., et al. Environmental levels of cadmium exposure induce developmental toxicity and oxidative stress in zebrafish embryos. Sci Rep. 9, 15085(2019).
  21. Taylor, N. S., Gavin, A., Viant, M. R. Metabolomics Discovers Early-Response Metabolic Biomarkers That Can Predict Chronic Reproductive Fitness in Daphnia magna. Environ Sci Technol. 54 (16), 10186-10195 (2020).
  22. Gibson, R. N., Atkinson, R. J. A., Gordon, J. D. M. Oceanography and marine biology: an annual review. , CRC Press. Boca Raton, FL. (2009).
  23. Telahigue, K., et al. Effects of acute mercury exposure on fatty acid composition and oxidative stress biomarkers in Holothuria forskali body wall. Ecotoxicol Environ Safety. 169, 516-522 (2019).
  24. Mhadhbi, L., et al. Exposure to tebufenpyrad interrupts histo-architecture and fatty acid compositions of carpet shell clam Ruditapes decussatus. Int J Environ Health Res. , 1-12 (2025).
  25. Ellman, G. L. Tissue sulfhydryl groups. Arch. Biochem Biophys. (82), 70-77 (1959).
  26. Aebi, H. Catalase in vitro. Method Enzymol. 105, 121-126 (1984).
  27. Ou, P., Wolff, S. P. A discontinuous method for catalase determination at 'near physiological' concentrations of H2O2and its application to the study of H2O2fluxes within cells. J Biochem Biophys Methods. 31 (1-2), 59-67 (1996).
  28. Draper, H. H., Hadley, M. Malondialdehyde determination as index of lipid Peroxidation. Method Enzymol. 186, 421-431 (1990).
  29. Jiang, Z. Y., Hunt, J. V., Wolff, S. P. Ferrous ion oxidation in the presence of xylenol orange for detection of lipid hydroperoxide in low density lipoprotein. Anal Biochem. 202 (2), 384-389 (1992).
  30. Pang, Z., et al. MetaboAnalyst 6.0: towards a unified platform for metabolomics data processing, analysis and interpretation. Nucl Acids Res. 52 (W1), W398-W406 (2024).
  31. Das, D., Moniruzzaman, M., Sarbajna, A., Chakraborty, S. B. Effect of heavy metals on tissue-specific antioxidant response in Indian major carps. Environ Sci Poll Res. 24 (22), 18010-18024 (2017).
  32. El Idrissi, O., et al. Assessment of trace element contamination and effects on Paracentrotus lividus using several approaches: Pollution indices, accumulation factors and biochemical tools. Sci Tot Environ. 869, 161686(2023).
  33. Howcroft, C. F., Amorim, M. J. B., Gravato, C., Guilhermino, L., Soares, A. M. V. M. Effects of natural and chemical stressors on Enchytraeus albidus: Can oxidative stress parameters be used as fast screening tools for the assessment of different stress impacts in soils. Environ Int. 35 (2), 318-324 (2009).
  34. Fouzai, C., et al. Dual oxidative stress and fatty acid profile impacts in Paracentrotus lividus exposed to lambda-cyhalothrin: biochemical and histopathological responses. Toxicol Res. 39 (3), 429-441 (2023).
  35. Mansoor, S., et al. Heavy Metal Induced Oxidative Stress Mitigation and ROS Scavenging in Plants. Plants. 12 (16), 3003(2023).
  36. Allen, T., Singhal, R., Rana, S. V. S. Resistance to Oxidative Stress in a Freshwater Fish Channa punctatus After Exposure to Inorganic Arsenic. Biol Trace Element Res. 98 (1), 63-72 (2004).
  37. Pagano, G., et al. Comparative toxicities of selected rare earth elements: Sea urchin embryogenesis and fertilization damage with redox and cytogenetic effects. Environ Res. 147, 453-460 (2016).
  38. Chaâbane, M., et al. The potential toxic effects of hexavalent chromium on oxidative stress biomarkers and fatty acids profile in soft tissues of Venus verrucosa. Ecotoxicol Environ Safety. 196, 110562(2020).
  39. Balakrishnan, M., Kenworthy, A. K. Lipid Peroxidation Drives Liquid-Liquid Phase Separation and Disrupts Raft Protein Partitioning in Biological Membranes. J Am Chem Soc. 146 (2), 1374-1387 (2024).
  40. Cano-Rocabayera, O., Monroy, M., Moncaleano-Niño, ÁM., Gómez-Cubillos, M. C., Ahrens, M. J. An integrated biomarker approach: Non-monotonic responses to cadmium exposure in the suckermouth catfish Hypostomus plecostomus. Aquatic Toxicol. 248, 106193(2022).
  41. Zhan, J., Sun, T., Wang, X., Wu, H., Yu, J. Meta-analysis reveals the species-, dose- and duration-dependent effects of cadmium toxicities in marine bivalves. Sci Tot Environ. 859, 160164(2023).
  42. Wu, H., Wang, W. Tissue-specific toxicological effects of cadmium in green mussels ( Perna viridis ): Nuclear magnetic resonance-based metabolomics study. Environ Toxicol Chem. 30 (4), 806-812 (2011).
  43. Warnau, M., Ledent, G., Temara, A., Jangoux, M., Dubois, P. Experimental cadmium contamination of the echinoid Paracentrotus lividus: influence of exposure mode and distribution of the metal in the organism. Marine Ecol Prog Series. 116, 117-124 (1995).
  44. Capitão, A., et al. The Echinodermata PPAR: Functional characterization and exploitation by the model lipid homeostasis regulator tributyltin. Environ Poll. 263, 114467(2020).
  45. Zhou, L., et al. Biochemical and metabolic responses of the deep-sea mussel Bathymodiolus platifrons to cadmium and copper exposure. Aquatic Toxicol. 236, 105845(2021).
  46. Geret, F., Serafim, A., Barreira, L., João Bebianno, M. Response of antioxidant systems to copper in the gills of the clam Ruditapes decussatus. Marine Environ Res. 54 (3-5), 413-417 (2002).
  47. Fokina, N., Vasil'eva, O., Ruokolainen, T., Nemova, N. Changes in lipid composition and lipid peroxidation products content in the freshwater mussel Anodonta cygnea L. under cadmium effect. Limnol Freshw. Biol. (5), 286-296 (2019).
  48. Kim, S. K., Van Ta, Q. Potential Beneficial Effects of Marine Algal Sterols on Human Health. Adv Food Nutri Res. 64, 191-198 (2011).
  49. Payne, A. H., Hales, D. B. Overview of Steroidogenic Enzymes in the Pathway from Cholesterol to Active Steroid Hormones. Endocrine Rev. 25 (6), 947-970 (2004).
  50. Voogt, P. A., Den Besten, P. J., Kusters, G. C. M., Messing, M. W. J. Effects of cadmium and zinc on steroid metabolism and steroid level in the sea star Asterias rubens L. Comparat Biochem Physiol C Comparat Pharmacol. 86 (1), 83-89 (1987).
  51. Pino-Lagos, K., Benson, M. J., Noelle, R. J. Retinoic Acid in the Immune System. Ann New York Acad Sci. 1143 (1), 170-187 (2008).
  52. Lu, L., et al. Integrative proteomics and metabolomics reveal the stress response of semicarbazide in the sea cucumber Apostichopus japonicus. Front Marine Sci. 9, 992753(2022).
  53. Cuypers, A., et al. Cadmium stress: an oxidative challenge. BioMetals. 23 (5), 927-940 (2010).
  54. Wang, X., et al. Sex-Specific Differences in the Toxic Effects of Heavy Fuel Oil on Sea Urchin (Strongylocentrotus intermedius). Int J Environ Res Public Health. 18 (2), 499(2021).
  55. McCarty, L. S. Ecotoxicology dilemmas: issues with dose, causality, response, mixtures, andmodifying factors. Environ Toxicol Chem. 44 (1), 45-58 (2025).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Etiketler

Kadmiyum MaruziyetiOksidatif StresAntioksidan AktiviteGaz KromatografisiKütle SpektrometrisiAğır Metal Toksisitesi

Bu makale yayımlandı

Video yakında

Bize Ulaşın
Kütüphaneye Öner

Gizlilik

Kullanım Koşulları

Politikalar

Telif Hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.