Gereç ve Yöntem: Toplam 25 Wistar dişi sıçan üç gruba ayrıldı ve sırasıyla; taşıt solüsyonu olarak dimetil sülfoksit (%4), A1221 (10 mg/kg) ve A1254 (10 mg/kg) subkutan yolla gün aşırı olarak ve 46 gün süreyle uygulandı. Deneylerin sonunda hayvanlar dekapite edildi ve beyin dokuları hızla alındı. Korteks, hipotalamus, striatum ve hipokampus bölgeleri çıkartıldıktan sonra homojenize edildi. Doku noradrenalin, dopamin ve metabolit düzeyleri HPLC-ECD metodu kullanılarak ölçüldü.

Bulgular: A1221; noradrenalin ve onun metaboliti olan dihidroksifenil glikol (DHPG) düzeylerini korteks ve striatumda artırırken (p<0.05), hipotalamus ve hipokampusta anlamlı şekilde azalttı (p<0.05). A1254; hipotalamus ve kortekste DHPG miktarını, striatumda ise DHPG ve noradrenalin seviyelerini birlikte artırdı (p<0.05). Her iki PCB karışımı dopamin düzeylerini bölgelerin hepsinde azaltırken, dopaminin metaboliti olan dihidroksifenil asetik asit (DOPAC) miktarında ise hipotalamus, korteks ve striatumda artışa neden olurken hipokampusta azalmaya yol açtı (p<0.05).

Sonuç: PCBlerin farklı beyin bölgelerinde noradrenerjik ve dopaminerjik nörotransmiter düzeylerini etkiledikleri görülmektedir. Bu bulgular, PCB kontaminasyonunun nörodejeneratif hastalıklara dispozisyon yönünden önemli olabileceğini düşündürmektedir. Bu maddelere maruziyetin sebep olduğu genel toksik etkilerin yanısıra, santral katekolaminerjik sisteme etkileri de dikkate alınmalıdır. ©2007, Fırat Üniversitesi, Tıp Fakültesi

PCBlerin kanserojenik, bağışıklık siseminini baskılayıcı, hormonal sistemin işleyişini bozucu, nörotoksik, hepatotoksik ve teratojenik etkileri ile ilgili birçok araştırma yapılmıştır ^{3,8,9,10,11,12,13,14}. Bu maddelerin memelilerin sinir sisteminde gelişimsel defektlere neden olduğuna inanılmaktadır. Sıçanlarda ve primatlarda prenatal ve perinatal PCB maruziyeti ile öğrenme, hafıza bozukluğu ve sinir hücrelerinde morfolojik değişiklikler arasında ilişki olduğu bildirilmiştir ^11,15,16. Prenatal dönemde PCBlere maruz kalan çocuklarda baş ağrılarında ve bilişsel fonksiyon bozukluklarında artış ve psikomotor gelişimde gecikme tespit edilmiştir ^{11,17,18,19,20}. Çevresel maruziyetten sonra yapılan epidemiyolojik çalışmalar, bu kirleticilerin insan kognitif fonksiyonlarını ve nöron gelişimini etkileyebileceğini göstermiştir ¹¹. PCBlerin kognitif fonksiyonlar üzerine etkilerinin olabileceği laboratuvar hayvanlarında yapılan deneyler sonuçunda da gösterilmiştir ^21,22.

PCBlere maruziyetin başta dopamin olmak üzere katekolaminerjik nörotransmiter düzeylerini değiştirebileceği bildirilmiştir. Sıçanlarda yapılan birçok laboratuvar çalışmalarında subletal doz PCB uygulaması farklı beyin bölgelerinde dopamin, noradrenalin, serotonin ve bunların metabolitlerinin düzeylerinde değişikliklere sebep olduğu belirlenmiştir ^23,24,25,26. Sıçan striatumundan hazırlanan beyin kesitlerine kültür ortamında 10-100 ppm dozunda ve 6 saat boyunca uygulanan A1254’ün dopamin içeriğinde önemli düşüşe neden olduğu gösterilmiştir ²⁷. Benzer şekilde, erkek balıklara 30 gün süreyle uygulanan A1254 hipotalamik preoptik ve posterior alanlarda dopamin ve serotonin düzeylerini anlamlı şekilde azaltmıştır ²⁸. Ancak, prenatal dönemde A1254 uygulanan sıçanların genç yavrularında prefrontal korteks, striatum, hipokampus ve beyin sapında noradrenalin değerlerinde azalma meydana gelirken, dopamin düzeylerinde anlamlı değişiklik gözlenmemiştir ²⁹. Aynı çalışmada test edilen düşük klor içeriğine sahip A1016 ise katekolamin miktarlarını etkilemediği bildirilmiştir. PCB maruziyetine sonuçu beyin katekolaminerjik nörotransmiter düzeylerinde meydana gelen değişikliklerin Parkinson hastalığı gibi nörodejeneratif hastalıklara dispozisyon hazırlayabileceği öne sürülmüştür ^30,31.

PCB bileşiklerinin veya karışımlarının toksisitesi esas olarak klor iyon içeriği ve bifenil halkasına bağlanma pozisyonuna bağlıdır ³². Teknik PCB karışımları olan A1221 ve A1254 birçok bileşikten oluşmakta ve sırasıyla %21 ve %42 oranında klor içermektedir. Bu çalışma, A1221 ve A1254’ün dişi sıçanlarda korteks, hipokampus, striatum ve hipotalamus dokularında katekolamin (noradrenalin, dopamin ve metabolitleri) düzeyleri üzerine etkilerinin araştırılması amacıyla gerçekleştirildi.

Noradrenalin değerleri Şekil 1’de gösterilmiştir. A1221; doku noradrenalin düzeylerini korteks ve striatumda artırırken, hipotalamus ve hipokampusta anlamlı şekilde azalttı (p<0.05). Düşük klorlu Aroklor karışımı olan A1221 benzer şekilde noradrenalin metabolit (DHPG) miktarını (Şekil 2) da korteks ve striatumda artırırken, hipotalamus ve hipokampusta anlamlı şekilde azalmaya neden oldu (p<0.05). A1254; noradrenalin düzeyini korteks (p<0.05) ve striatumda artırırken (p<0.05) DHPG konsantrasyonunu ise striatuma ek olarak hipotalamus ve korteks bölgelerinde de artırdı (p<0.05).

Büyütmek İçin Tıklayın

Şekil 1: Kontrol, A1221 ve A1254 uygulanan gruplarda beyin dokularında noradrenalin (Ort±SH) konsantrasyonu. *: p<0.05, **: p<0.01 Kontrol ile karşılaştırıldığında, Mann-Whitney U testi kullanıldı.

Büyütmek İçin Tıklayın

Şekil 2: Kontrol, A1221 ve A1254 uygulanan gruplarda beyin dokularında DHPG (Ort±SH) konsantrasyonu. *: p<0.05, **: p<0.01 Kontrol ile karşılaştırıldığında, Mann-Whitney U testi kullanıldı.

Dopamin değerleri Şekil 3’te sunulmuştur. Her iki PCB karışımı; korteks, hipokampus, hipotalamus ve striatumda dopamin düzeylerininin azalmasına yol açarken (p<0.05), dopamin metaboliti olan DOPAC miktarında (Şekil 4) ise hipotalamus, korteks ve striatumda artışa neden oldular (p<0.05). A1254 uygulaması sadece hipokampusta DOPAC değerlerinde anlamlı şekilde azalmaya neden oldu (p<0.05).

Büyütmek İçin Tıklayın

Şekil 3: Kontrol, A1221 ve A1254 uygulanan gruplarda beyin dokularında dopamin (Ort±SH) konsantrasyonu. *: p<0.05 Kontrol ile karşılaştırıldığında, Mann-Whitney U testi kullanıldı.

Büyütmek İçin Tıklayın

Şekil 4: Kontrol, A1221 ve A1254 uygulanan gruplarda beyin dokularında DOPAC (Ort±SH) konsantrasyonu. *: p<0.05, **: p<0.01 Kontrol ile karşılaştırıldığında, Mann-Whitney U testi kullanıldı.

Her iki PCB de incelenen beyin bölgelerinin hepsinde dopamin miktarlarında anlamlı bir azalmaya sebep oldular. Diğer yandan noradrenalin, DHPG ve DOPAC seviyelerindeki değişiklikler bölgeye ve PCB karışımının klor düzeyine göre farklılık gösterdiler. A1221 yaptığı değişiklikler A1254’ün etkilerinden daha fazla olduğu bulundu. Bu da PCB’lerin etkilerinin klorlanma derecesine göre değişebildiğini göstermektedir. PCB’ler farklı dozlarda ve sürelerde uygulandıklarında beynin birçok bölgesinde nörotransmiter seviyelerinde değişiklik yapabilmektedir.

PCBlerin santral dopaminerjik sisteme etkileri ile ilgili daha fazla sayıda araştırma yapılmıştır ³⁴. Subkronik A1254 uygulaması sıçanlarda dopamin değerlerinde beyin bölgesine spesifik değişiklikler meydana getirmiş ve striatumda azalmaya neden olmuştur ²⁵. Striatum bölgesinden hazırlanan in vitro beyin kesitlerinde ³⁵ ve sinaptozomlarda ³⁶ A1254’ün dopamin içeriğinde azalmaya neden olduğu gösterilmiştir. Primatlarda PCBlerin dopamin metobolizmasında bozulmaya yol açtıkları bildirilmiştir ¹⁶. Farklı deneysel modellerde yapılan iki ayrı çalışmada dopamin düzeylerinin hipotalamus ²⁸ ve frontal kortekste ²⁶ A1254 tarafından azaltıldığı gösterilmiştir. PCBlerin indüklediği dopamin azalmasının mekanizması bilinmemesine rağmen tirozin hidroksilazın inhibisyonu yoluyla olabileceği ileri sürülmüştür ^27,37. Dopaminin sinaptik veziküllere geri alınımının kompetetif inhibisyonu bir başka sebep olarak bildirilmiştir ³⁸. Yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada ise, PCBlerin akson terminallerde katekolaminlerin sinaptik veziküller halinde paketlenmesini sağlayan veziküler monoamin taşıyıcısını baskıladığı ve bu yolla sinapslarda dopamin miktarını azalttığı rapor edilmiştir ^39,40. Ayrıca, bu organoklorlu bileşiklerin oksidatif stres oluşturarak dopaminerjik nöron fonksiyonlarını bozduğu in vitro deneylerle gösterilmiştir ⁴¹. Bu çalışmada test edilen her iki PCB karışımı da striatum, korteks, hipokampus ve hipotalamusta dopamin düzeylerinde önemli ölçüde azalmaya neden oldu. Bu bölgelerde DOPAC seviyelerinin genelde yüksek bulunması, A1221 ve A1254’ün dopamin geri alımını baskıladığı ve sinaptik aralıktaki nörotransmiterlerin enzimatik yıkımının arttığı şeklinde yorumlanabilir. Seegal ve ark. A1254 ve A1260 uyguladıkları sıçanlarda santral dopaminerjik sistemin etkilendiğini, ancak düşük klorlu A1016’nin ise anlamlı değişiklik meydana getirmediğini bildirmişlerdir ⁴². Bizim bulgularımız, Aroklor karışımlarının dopamin nörotransmisyonunu azaltmada düşük klorlu A1221’in yüksek klor oranına sahip A1254 kadar etkin olduğunu göstermiştir.

Tüm bu araştırmalar ve bizim çalışmamız PCBlerin beyinde farklı bölgelerde nörokimyasal değişikliklere neden olabildiğini göstermekte ve bu organoklorlu bileşiklerin nörodejeneratif hastalıklar yönünden önemli olabileceğini düşündürmektedir. Lipofilik özellikteki bu maddelere yeryüzünde birçok insanın kan, yağ dokusu veya anne sütü örneklerinde belirlenebilir düzeyde rastlanabilmektedir ^5,7,43. PCBlere en az 90 gün maruz kaldığı bilinen toplam 17321 işçinin dahil edildiği bir retrospektif mortalite çalışmasında, alınan örneklerde serum PCB düzeyleri yüksek bulunmuş ve Parkinson hastalığı, demans ve Amyotrofik Lateral Skleroz (ALS) ile ilişkileri incelenmiştir ⁴⁴. Sadece kadınlarda Parkinson hastalığı ve ALS yönünden anlamlı bir ilişki bulunmuştur. Bizim çalışmamızda kullanılan dişi sıçan modeli ve gözlemlenen striatal, kortikal ve hipokampal dopaminerjik nörotransmiter azalması bu bakımdan önemlidir. Parkinson hastalarının kadavralarından alınan nukleus kaudatus örneklerinde PCBler gibi organoklorlu bileşik kalıntıları belirlenmiştir ³⁰.

Sonuç olarak, PCBlerin farklı beyin bölgelerinde noradrenerjik ve dopaminerjik nörotransmiter düzeylerini etkiledikleri görülmektedir. Bu bulgular, PCB kontaminasyonunun nörodejeneratif hastalıklara dispozisyon yönünden önemli olabileceğini düşündürmektedir. Bu maddelere maruz kalmanın neden olduğu genel toksik etkilerin yanısıra, santral katekolaminerjik sisteme etkileri de dikkate alınmalıdır.

1) Hansen LG. The ortho side of PCBs: occurrence and disposition. 1999; Kluwer Academic Publishers.

2) Carpenter DO, Arcaro KF, Bush B, Niemi WD, Pang S ve Vakharia DD. Human health and chemical mixtures: an overview. Environ Health Perspect 1998; 106: 1263-1270.

3) Carpenter DO. Polychlorinated biphenyls and human health. Int J Occup Med Environ Health 1998; 11: 291-303.

4) Kamrin, M. A., ve Ringer, R. K. PCB residues in mammals: A review. Toxicol Environ Chem 1994; 41: 63–84.

5) Carpenter DO. Environmental Contaminants and Human Health: The Health Effects of Persistent Toxic Substances. Fırat Tıp Dergisi 2005; 10: 1-4.

6) Telli-Karakoc F, Tolun L, Henkelmann B, ve ark. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and polychlorinated biphenyls (PCBs) distributions in the Bay of Marmara sea: Izmit Bay. Environ Pollut 2002; 119: 383-397.

7) Cok I, Donmez MK ve Karakaya AE. Levels and trends of chlorinated pesticides in human breast milk from Ankara residents: comparison of concentrations in 1984 and 2002,” Bull Environ Contam Toxicol 2004; 72: 522-529.

8) Silberhorn EM, Glauert HP ve Robertson LW. Carcinogenicity of polyhalogenated biphenyls: PCBs and PBBs. Crit Rev Toxicol 1990; 20: 439–496.

9) James RC, Busch H, Tamburro CH, ve ark. Polychlorinated biphenyl exposure and human disease. J Occup Med 1993; 35: 136–148.

10) Tilson HA ve Codavanty PRS. The neurotoxicity of polychlorinated biphenyls. Neurotoxicology 1998; 19: 517–525.

11) Seegal, R. F. Epidemiological and laboratory evidence of PCBinduced neurotoxicity. Crit Rev Toxicol 1996; 26: 109–737.

12) Kimbrough RD ve Krouskas CA. Human exposure to polychlorinated biphenyls and health effects: a critical synopsis. Toxicol Rev 2003; 22, 217-33.

13) Ulbrich B ve Stahlmann R. Developmental toxicity of polychlorinated biphenyls (PCBs): a systematic review of experimental data. Arch Toxicol 2004; 78: 252-68.

14) Kutlu S, Colakoglu N, Halifeoglu I, ve ark. Comparative evaluation of hepatotoxic and nephrotoxic effects of aroclors 1221 and 1254 in female rats. Cell Biochem Funct 2005; PMID: 16180246, In Press.

15) Levin ED, Shantz SL, ve Bowman RE. Delayed spatial alteration deficits from perinatal PCB exposure in monkeys. Arch Toxicol 1988; 62: 267–273.

16) Shantz SL, Levin ED ve Bowman RE. Long-term neurobehavioral effects of perinatal PCB exposure in monkeys. Environ Toxicol Chem 1992; 10: 747–756.

17) Rogan WJ ve Gladen BC. PCBs, DDE, and child development at 18 and 24 months. Ann Epidemiol 1991; 5: 407-13.

18) Hsu ST, Ma CI, Hsu SK, ve ark. Discovery and epidemiology of PCB poisoning in Taiwan: a four-year followup. Environ Health Perspect 1985; 59:5-10.

19) Jacobson JL ve Jacobson SW. Intellectual impairment in children exposed to polychlorinated biphenyls in utero. N Engl J Med 1996; 335:783–789.

20) Johnson BL ve De Rosa CT. Public health implications.Environ Res 1999; 80: S246–S248.

21) Holene E, Nafstad I, Skaare JU ve Sagvolden T. Behavioural hyperactivity in rats following postnatal exposure to sub-toxic doses of polychlorinated biphenyl congeners 153 and 126. Behav Brain Res 1988; 94: 213–224.

22) Schantz SL, Moshtaghian J ve Ness DK. Spatial learning deficits in adult rats exposed to ortho-substituted PCB congeners during gestation and lactation. Fundam Appl Toxicol 1995; 26: 117–126.

23) Seegal RF, Bush B, ve Brosch KO. Polychlorinated biphenyls induce changes in brain norepinephrine concentrations in adult rats. Neurotoxicology 1985; 6: 13–24.

24) Seegal RF, Brosch KO, ve Bush B. Regional alterations in serotonin metabolism induced by oral exposure of rats to polychlorinated biphenyls. Neurotoxicology 1986; 7: 155–166.

25) Seegal RF, Bush B, ve Brosch KO. Sub chronic exposure of the adult rat to Aroclors 1254 yields regionally specific changes in central dopaminergic function. Neurotoxicology 1991; 12: 55–66.

26) Chu I, Villeneuve DC, Yagminas A, Lecavalier P, ve ark. Toxicity of 2,2',4,4',5,5'-hexachlorobiphenyl in rats: effects following 90-day oral exposure. J Appl Toxicol 1996; 16:121– 128

27) Chishti MA, Fisher JP ve Seegal RF. Aroclors 1254 and 1260 reduce dopamine concentrations in rat striatal slices. Neurotoxicology 1996; 17: 653-60.

28) Khan IA ve Thomas P. Aroclor 1254-induced alterations in hypothalamic monoamine metabolism in the Atlantic croaker (Micropogonias unulatus): correlation with pituitary gonadotropin release. Neurotoxicology 1997; 18: 553–560.

29) Zahalka EA, Ellis DH, Goldey ES, Stanton ME ve Lau C. Perinatal exposure to polychlorinated biphenyls Aroclor 1016 or 1254 did not alter brain catecholamines nor delayed alternation performance in Long-Evans rats. Brain Res Bull 2001; 55: 487- 500.

30) Corrigan FM, Murray L, Wyatt CL ve Shore RF. Diorthosubstituted polychlorinated biphenyls in caudate nucleus in Parkinson’s disease. Exp Neurol 1998: 150: 339–342.

31) Steenland K, Hein MJ, Cassinelli RT ve ark. Polychlorinated biphenyls and neurodegenerative disease mortality in an occupational cohort. Epidemiology 2006; 17: 8-13.

32) Dean CE Jr, Benjamin SA, Chubb LS, Tessari JD ve Keefe TJ. Nonadditive hepatic tumor promoting effects by a mixture of two structurally different polychlorinated biphenyls in female rat livers. Toxicol Sci 2002; 66: 54-61.

33) Yılmaz B, Gilmore DP ve Wilson CA. Inhibition of the preovulatory LH surge in the rat by central noradrenergic mediation: Involvement of an anaesthetic (urethane) and opioid receptor agonists. Biogenic Amines 1996; 12, 423-435.

34) Fonnum F, Mariussen E ve Reistad T. Molecular mechanisms involved in the toxic effects of polychlorinated biphenyls (PCBs) and brominated flame retardants (BFRs). J Toxicol Environ Health A 2006; 69: 21-35.

35) Seegal, R. F. Epidemiological and laboratory evidence of PCBinduced neurotoxicity. Crit. Rev. Toxicol. 1996; 26: 109–737.

36) Bemis, J. C. ve Seegal, R. F. Polychlorinated biphenyls and methylmercury alter intracellular calcium concentrations in rat cerebellar granule cells. Neurotoxicology. 2000; 21:1123-34

37) Choksi NY, Kodavanti PR, Tilson HA ve Booth RG. Effects of polychlorinated biphenyls (PCBs) on brain tyrosine hydroxylase activity and dopamine synthesis in rats. Fundam Appl Toxicology 1997; 39: 76-80.

38) Mariussen E, Morch Andersen J ve Fonnum F. The effect of polychlorinated biphenyls on the uptake of dopamine and other neurotransmitters into rat brain synaptic vesicles. Toxicol Appl Pharmacology 1999; 161: 274-82.

39) Bemis JC ve Seegal RF. PCB-induced inhibition of the vesicular monoamine transporter predicts reductions in synaptosomal dopamine content. Toxicol Sci 2004; 80: 288-95

40) Richardson JR ve Miller GW. Acute exposure to aroclor 1016 or 1260 differentially affects dopamine transporter and vesicular monoamine transporter 2 levels. Toxicol Lett 2004; 148: 29-40.

41) Lee DW ve Opanashuk LA. Polychlorinated biphenyl mixture aroclor 1254-induced oxidative stress plays a role in dopaminergic cell injury. Neurotoxicology 2004; 25: 925-39.

42) Seegal RF, Brosch KO ve Okoniewski R. The degree of PCB chlorination determines whether the rise in urinary homovanillic acid production in rats is peripheral or central in origin. Toxicol Appl Pharmacol 1988; 96: 560-564

43) van Larebeke N, Hens L, Schepens P ve ark. The Belgian PCB and dioxin incident of January-June 1999: exposure data and potential impact on health. Environ Health Perspect 2001; 109: 265-73.

44) Steenland K, Hein MJ, Cassinelli RT ve ark. Polychlorinated biphenyls and neurodegenerative disease mortality in an occupational cohort. Epidemiology 2006; 17: 8-13