Sapanca Gölü’nde ağır metal birikiminin balık dokularında biyokimyasal ve histopatolojik incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasının amacı Sapanca Gölü'ndeki ağır metal kirliliğinin balıklar üzerinde yarattığı toksik etkilerin biyokimyasal ve histolojik açıdan belirlenmesidir. Bu nedenle gölün Kırkpınar mevkinden 2015 yılının her ayında profesyonel balıkçı yardımıyla balık ve su örnekleri alınmıştır. Balık seçiminde ekonomik öneme sahip balık türleri olan sazan (Cyprinus carpio), yayın (Silurus glanis), kızılkanat (Scardinius erythrophthalmus) ve kadife (Tinca tinca) seçilmiştir. Alınan su ve balık dokularında (kas, karaciğer, solungaç) ağır metal (Cu, Fe, Zn, Pb ve Cd) analizleri ICP-OES cihazı ile tespit edilmiş ve referans maddeler ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca dokularda oksidatif stres biyoindikatörü olan katalaz enzim aktivitesi (CAT), total glutatyon (GSH) ve lipid peroksidasyonu (MDA) seviyeleri spekrofotometrik yöntemlerle ölçülmüştür. Karaciğer ve solungaç dokuda histopatolojik bulgular hematoksilen&eozin boyama yapılarak belirlenmiştir. Sonuç olarak, sudaki ağır metal konsantrasyonları Fe>Zn>Pb>Cu>Cd olarak belirlenmiş. Ancak Pb miktarının belirlenen standartlardan fazla olduğu gözlenmiştir. Sazan ve yayın balıklarında Cu, Fe, Pb ve Cd'nin, kızılkanatta Cu, Fe ve Pb'nin, kadifede Cu, Fe, Zn ve Pb'nin dokulardaki birikimleri karaciğer>solungaç>kas şeklinde, Sazan ve yayın balıklarında Zn'nin, kızılkanatta Zn ve Cd'nin, kadifede Cd'nin birikimi solungaç>karaciğer>kas şeklinde olmuştur. Dokularda GSH seviyesi havaların ısınmasına bağlı olarak tüm dokularda azalmaya başlamış, yaz aylarında ise en düşük seviyelere ulaşmıştır. Bu çalışmada en yüksek MDA seviyesi sıcaklığın arttığı yaz aylarında tespit edilmiş olup, bu sonuç düşük çözünmüş oksijen miktarı ile birlikte önemli bir kontaminasyonun varlığını da doğrulamaktadır. CAT aktivitesinin yaz aylarında azaldığı bazı kış aylarında en yüksek seviyeye ulaştığı belirlenmiştir. Balıkların solungaç dokularında lamellerin düzensizleşmesi, füzyon, ödem, hiperplazi gibi genel tahribat bulguları gözlenmiştir. Karaciğer dokusunda sinüzoidlerde tıkanma, kupffer hücrelerinde artış, hepatositlerde karyoliz gibi nekrotik durumlar gözlenmiştir. Genel olarak su ve balık dokularında ağır metal yükünün belirlenen standartlardan çok fazla çıkmaması, buna rağmen balık dokularında saptanan biyokimyasal ve histopatolojik bulguların varlığı, gölün sadece ağır metallerin değil diğer kirlilik kaynaklarının da etkisi altında olduğunu düşündürmektedir. Bu çalışma ile enzimatik ve enzimatik olmayan antioksidanların ve histolojik analizlerin çevre kirliliğinin biyolojik izlenmesinde yararlı yöntemler olduğu gösterilmiştir.

The aim of this thesis is to determine biochemical and histological aspects of the toxic effects of heavy metal pollution on Lake Sapanca. For this reason, fish and water samples were taken by professional fisherman every month of the year 2015 from the Kırkpınar site of the lake. The common carp (Cyprinus carpio), wels catfish (Silurus glanis), rudd (Scardinius erythrophthalmus) and tench (Tinca tinca) were selected as fish species with an economic prescription in fish selection. Analyzes of heavy metals (Cu, Fe, Zn, Pb, and Cd) in water and fish tissues (muscle, liver, and gill) were determined by ICP-OES and compared with reference materials. In addition, catalase enzyme activity (CAT), total glutathione (GSH) and lipid peroxidation (MDA) levels, which are oxidative stress bioindicators in tissues, were measured by spectrophotometric methods. Histopathological findings in the liver and gill tissue were determined by hematoxylin & eosin staining. As a result, the heavy metal concentrations in the water were determined as Fe> Zn> Pb> Cu> Cd. However, the amount of Pb was observed to be higher than the specified standards. The accumulation of Cu, Fe, Pb and Cd in common carp and wels catfish Cu, Fe, and Pb in rudd Cu, Fe, Zn and Pb in tench liver>gill>muscle has been determined. The accumulation of Zn in common carp and wels catfish Zn and Cd in rudd Cd in tench gill>liver>muscle has been identified. The GSH level in tissues began to decrease in all tissues due to the heating of the air and reached the lowest levels in summer. The highest level of MDA in this study was determined during the summer months when the temperature increased, confirming the presence of significant contamination with low dissolved oxygen content. It has been determined that CAT activity reached its highest level in some winter months when it declined in the summer months. In the gill tissues of fish, general irregularities of lamellae, fusion, edema, and hyperplasia were observed. In the liver, blockage of sinusoids, increase in kupffer cells, and necrotic conditions such as karyolysis in hepatocytes have been observed. In general, the presence of biochemical and histopathological findings in fish tissues suggests that the lake is under the influence of not only heavy metals but also other sources of pollution. This study demonstrated that enzymatic and nonenzymatic antioxidants and histological analyses are useful methods for the biological monitoring of environmental pollution.