بخشی از مقاله
چکیده
امروزه استفاده از نانوتکنولوژی و محصولات نانو در صنایع مختلف به طور وسیعی در حال گسترش بوده و نوآوری های جدید علمی از نانوذرات مهندسی ساز در مقیاس اتمی - قطر کمتر از 100 نانومتر - برنامه های کاربردی مفیدی را در الکترونیک، مواد شیمیایی، حفاظت محیط زیست و ... سبب شده است. با این حال انتشار نانوذرات به محیط زندگی آبزیان از مشکلات جدید زیست محیطی به شمار می آید.
استفاده از ترکیبات آنتیاکسیدان طبیعی جهت کاهش یا توقف اثرات سوء ناشی از نانوذرات در آبزیان میتواند از راهکارهای حفاظتی و افزایش توان تحمل آنها باشد. در این میان استفاده از فنونی نظیر انواع شیوههای بافت شناسی و همچنین سنجش برخی شاخصها بویژه انواع مرتبط با دستگاه گوارش حیوان میتواند ابزار مناسبی برای ارزیابی کامل سلامتی موجود زنده در برابر سموم موجود در مواد غذایی مصرفی آن باشد.
نتایج تحقیقات انجام شده حاکی از آن است که نانوذرات منجر به تجمع فلز مربوطه در کبد، پوست و آبشش ماهیان میشود و تجویز خوراکی ترکیبات محافظت کننده طبیعی از طریق غذا حداقل میتواند نقش مؤثری در کاهش آثار سوء سموم در آبزیان ایفا نماید. در این مقاله به بررسی منابع علمی موجود در زمینه سمیت خوراکی نانوذره نیکل در آبزیان بویژه ماهیان پرداخته خواهد شد و سعی میشود تا به مطالعات انجام شده در زمینه استفاده از ترکیبات طبیعی مانند سلیمارین و ترکیباتی نظیر انواع فلاونوییدها در موجودات مختلف و کارکرد محافظتی آنها در سایر موجودات و ارایه الگویی برای استفاده در آبزیان پرداخته شود.
نانوفناوری تهدیدی برای سلامت انسان و بومسازگانهای آبی
ذرات در اندازه ی نانو، رفتارشان نسبت به ذرات مشابه دانه درشت تر به حدی متفاوت است که زیر گروه جدیدی از علم سم شناسی را باید به بررسی آن ها اختصاص داد
نانوسم شناسی عبارت از بررسی اثرات سمی نانو مواد بر موجودات زنده است و در همین راستا، نانو زیست سم شناسی آبزیان شامل بررسی اثرات سمی نانو مواد بر زیستمندان آبزی اعم از باکتری های آبزی، جلبک های تک سلولی و پرسلولی، پلانکتون های جانوری، نرمتنان، سخت پوستان، دوزیستان، ماهی ها و ... می باشد
نانو ذرات به عنوان موادی با حداقل یک بعد 100 نانومتری یا کوچک تر تعریف می شوند. این تعریف ابتدا در " انجمن ملی نانو تکنولوژی ایالات متحده آمریکا " وضع شد. به طور میانگین 3 تا 6 اتم در کنار یکدیگر طولی معادل یک نانومتر را می سازند که این خود به نوع اتم بستگی دارد
نوآوری های جدید علمی از نانوذرات مهندسی ساز در مقیاس اتمی - قطر کمتر از 100 نانومتر - برنامه های کاربردی گسترده ی جدید و مفیدی را در الکترونیک، مواد شیمیایی، حفاظت از محیط زیست، تصویربرداری پزشکی، تشخیص بیماری، درمان سرطان، ژن درمانی و ... سبب شده است
تاکنون بیش از 400 نوع محصول مصرفی که فناوری نانو در آنها به کار رفته، تولید شده است. پیش بینی شده است که بازار جهانی محصولات نانو تا سال 2014 ارزشی معادل 2/6 تریلیون دلار آمریکا داشته باشد
نانو مواد ممکن است از طریق دستگاه تنفسی، پوست - تماس پوستی - ، دستگاه گوارش - روده - خواسته یا ناخواسته بسته به نوع در معرض قرار گیری، وارد بدن شوند . - Yah et al., 2011 - با افزایش تعداد نانوذرات ساخته شده در محصولات صنعتی و مصرفی، خطر در معرض قرار گرفتن انسان و همچنین بوم سازگان های آبی افزایش می یابد که ممکن است به یک تهدید برای سلامت انسان و محیط زیست مبدل گردد
سازوکارهای سمیت نانوذرات در سلسله جانوری
مهمترین مشکل نانو مواد تشدید ایجاد رادیکال های آزاد فراتر از قابلیت تحمل یک سازگان زیستی جهت انهدام و تخفیف اثرات تخریبی آنها است. تولید رادیکالهای سوپراکسید اغلب در میتوکندری سلول ها رخ می دهد. زنجیره انتقال الکترون میتوکندری به عنوان منبع اصلی تولید ATP در سلول به شمار میروند. در خلال انتقال انرژی در میتوکندری تعداد کمی از الکترونها از زنجیره نشت کرده و در ترکیب با اکسیژن مولکولی موجب تولید رادیکال سوپراکسید میشوند که در پاتوفیزیولوژی بسیاری از بیماریها دخالت دارد.
رادیکالهای سوپراکسید به دلیل بار منفی خود به سهولت از غشاء داخلی میتوکندری عبور می کنند. رادیکال هیدروکسیل - - OH شکل خنثی از یون هدروکسیل می باشد که دارای فعالیت بسیار بالایی است. نیمه عمر این رادیکال حدود 10-9ثانیه است و معمولاً جایگاه عمل و محل تولید آن نزدیک می باشد
طی زنجیره انتقال الکترون درون میتوکندری، رادیکال هایی که الکترون را به آهستگی به مراحل بعدی زنجیره منتقل می کنند، احتمال زیادی برای تشکیل ROS ایجاد می نمایند - صبوری و عطری، . - 1390 طی اکسیداسیون بتای چربی ها، الکترون ها به FADH2 منتقل و سبب تشکیل آنیون سوپراکسید می شود. بر اثر فعالیت آنزیم هایی مانند سوپراکسید دیسموتاز، پراکسید هیدروژن تولید می شود که قادر به اکسیداسیون تعداد زیادی از مولکولها است - صبوری و عطری، . - 1390 افزایش رادیکال های آزاد با ایجاد استرس اکسیداتیو، واکنش های نکروز و آپوپتوز را فعال کرده و در نهایت منتهی به مرگ سلول می شوند
این ترکیبات موجب پراکسید شدن چربی ها، آسیب به DNA، تخریب غشاء و سرانجام سرنگونی سازگان های زیستی می شوند
امروزه نقش تخریب اکسیداتیو پروتئین ها بوسیله رادیکال های آزاد در فرآیند پیری و پاتولوژی بیماریها مورد توجه زیادی قرار گرفته استتخریب. اکسیداتیو پروتئین ها احتمالاً توسط نشت الکترون، واکنش های وابسته به فلز و اتواکسیداسیون قند ها و چربیها صورت می گیرد. زنجیره جانبی همه اسیدهای آمینه شرکت کننده در ساختار پروتئین ها به ویژه سیستئین و متیونین مستعد اکسیداسیون بوسیله ROS/RNS هستند
گیاهان منبع موارد ارزشمند برای مقابله با تهدیدات ناشی از فناوری نانو در جانوران به منظور تقویت سیستم آنتی اکسیدانی سلول و همچنین کاهش اثرات رادیکال های آزاد از موادی با خاصیت آنتی اکسیدانی استفاده می شود
آنتی اکسیدان ها مولکول های طبیعی هستند که قادر به مهار یا توقف تولید و همچنین جمع آوری رادیکال های آزاد و گونه های فعال اکسیژن بوده و در یک تقسیم بندی کلی به دو دسته آنتی اکسیدان های غیر آنزیمی و آنزیمی تقسیم می شوند. اغلب موجودات از باکتری تا پستانداران با تکامل ذخیره فراوانی از سیستم های آنتی اکسیدانی، خود را در برابر رادیکالهای آزاد محافظت می نمایند
در آزمایشی با استفاده از سلولهای کبد موش - BL-9 - با توانایی بیان فوقالعاده - Overexpression - ژن آنزیم GPx، خاصیت آنتی اکسیدانی فلاوونوییدهای Quercetin و Catechin تنها در حضور بیان ژن GPx قابل مشاهده بود. در این شرایط میزان فعالیت آنزیم GPx نیز افزایش یافت. مکانیسم عمل فلاوونوییدهای مورد مطالعه به افزایش بیان ژن مذکور و یا افزایش پایداری mRNA به کمک خاصیت جمع کنندگی رادیکالهای آزاد، نسبت داده شده است
مطالعات متعدد نشان دادهاند که پلیفنولهای چای Epigallaocatechin gallate - و - Na and Surh., 2008 - - Theaflavins و همچنین Quercetin - کوئرستین یک فلاونوئید است - - Molina et al., 2003 - طیف گستردهای از آنزیمهای آنتیاکسیدان را در انواع مختلفی از بافتها و سلولها القاء مینمایند. همچنین نشان داده شده است که عصاره پلی فنولی کاکائو از طریق افزایش فعالیت آنزیمهای GPx و GR موجب کاهش میزان مرگ سلولی حاصل از Tert-butyl hydroperoxide در HepG2 می-گردند
اسانس های گیاهی پتانسیل بالایی به عنوان منبع ترکیبات آنتی اکسیدان دارند، بنابراین می توان گونه ها و اجزای اسانس های گیاهی مختلف را برای این امر انتخاب کرد - گلیان و همکاران، . - 1390 ماریتغال یا خار مریم - Silybum marianum - گیاهی خودرو است که در اغلب کشور های اروپایی، آسیایی و آمریکایی پراکنش دارد. این گیاه در اغلب استان های شمالی و مرکزی، استان خوزستان، اصفهان و فارس یافت میشود - بنایی و همکاران، . - 1389 با این حال، به دلیل خاصیت دارویی این گیاه، کشت صنعتی آن نیز در بسیاری از کشور های جهان، از جمله ایران طی سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است.
سیلی مارین، عصاره تخلیص شده بذر گیاه دارویی خار مریم - Silybum marianum - بوده و واجد 70-80% فلاوولیگنان های سیلی بین، ایزو سیلی بین، سیلی دیانین و سیلی کریستین و 20-30% ترکیبات پلی فنولی می باشد . - Sersen et al ., 2006 - بیش از 200 سال است که به عنوان یک گیاه دارویی در درمان بیماری های کبدی در بسیاری از کشور های جهان مورد استفاده قرار می گیرد.
امروزه از سیلی مارین در پیشگیری و درمان آسیب های کبدی ناشی از سوء مصرف انواع داروها، هورمون ها، مسمومیت با آفت کش ها و دیگر سموم و حتی در درمان بسیاری از بیماری های کشنده نظیر هپاتیت، دیابت، سرطان - Sersen et al., 2006 - و کم خونی و ... استفاده می شود. اثرات دارویی سیلی مارین به ویژگی های آنتی اکسیدانی، ضد التهابی، ضد سرطانی - Kaur and Agarwal., 2007 - ، ضد فیبروزی آن و نیز افزایش ظرفیت گلوتاتیون احیای سلولی - GSH - ، افزایش ظرفیت بیوسنتز پروتئین سلولی و افزایش توان بازسازی کبدی و حفظ پایداری غشای سلولی باز می گردد
