Poliklorlu bifenil (PCB)ler, 1930’lu yıllarda endüstriyel kullanım amacıyla üretilmeye başlanan organik klorlu bileşiklerdir. PCBler, bir bifenil yapısı üzerine değişik sayıdaki (1 ile 10 arasında) klor iyonlarının farklı konfigürasyonlarda (orto, meta ve para) bağlanmasıyla meydana gelen aromatik bileşiklerdir ¹. Klor iyonlarının bağlanma yeri ve sayıları nedeniyle, teorik olarak 209 farklı PCB bileşeni (congener) üretilebilir ². Kimyasal ve fiziksel yapı bakımından oldukça stabil maddeler olduklarından, başlıca kapasitatör, trafo, hidrolik pompa, matbaa mürekkebi, boya, pestisit ve elektrik izolasyon sıvılarının yapımında (yanmayı ve enerji kaybını önlemek için) kullanıldılar ³. PCBler, bilinen tüm kimyasal maddeler arasında doğada en kalıcı olanlarıdır. Lipofilik özellikleri nedeniyle yağ dokusunda birikme eğiliminde oldukları bilinmektedir ^4,5. Besin zincirine girerek çevresel kirlenmeye neden oldukları ve insan sağlığını tehdit etmeye başladıkları anlaşıldıktan sonra üretimleri dünyanın birçok ülkesinde (Rusya ve Kuzey Kore hariç) yasaklanmış, kullanımları da sınırlandırılmıştır ³. Ancak, birçok ülkede PCB içeren endüstriyel teçhizat ve sanayi ürünleri hala kullanılmaktadır. Türkiye’de de PCB kontaminasyon alanları ve olguları olduğu bilinmektedir ^6,7.

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.

Bu çalışmada Fırat Üniversitesi Tıp Fakültesi Deneysel Araştırmalar Birimi’nden sağlanan, 200-220 g ağırlığında erişkin Wistar dişi sıçanlar kullanıldı. Tüm hayvanlar 12 saat karanlık, 12 saat aydınlık ve standart oda sıcaklığı (21±1ºC) sağlanan ortamda, her gün temizlenen pleksiglas kafeslerde, dörderli gruplar halinde barındırıldı. Hayvanlara standart sıçan yemi ve su ad libitum olarak sağlandı. Deneylerde kullanılan Aroclor karışımları (A1221 ve A1254) AccuStandard Inc.’dan (New Haven, CT, USA) temin edildi. PCB karışımı olan Aroclor bileşikleri %4’lük Dimetil Sülfoksit (DMSO; Amresco, Ohio, USA) içerisinde çözüldü. Taşıt solüsyonun hazırlanması için, DMSO (0.5 ml) serum fizyolojik (11.5 ml) ile seyreltildi.

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).

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.

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).

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.

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.

Bu çalışmada PCB karışımları olan A1221 ve A1254’ün noradrenalin düzeyleri üzerine etkilerinin farklı beyin bölgelerine göre değişiklik gösterdiği görüldü. Şöyleki, A1221 uygulaması noradrenalin ve DHPG konsantrasyonlarını korteks ve striatumda artırırken, hipokampus ve hipotalamusta azalmasına neden oldu. Literatürde bu PCB karışımının katekolamin düzeylerine etkilerini inceleyen araştırma bulunmamaktadır. Ancak, benzer şekilde düşük klor oranına sahip Aroklor 1016 uygulanan gebe sıçanların post-natal 21 günlük yavrularında noradrenalin düzeyleri incelenmiş ve bizim çalışmamıza benzer şekilde beyin bölgesine göre farklı etkiler gözlenmiştir ²⁹. Buna göre noradrenalin değerleri serebellum, orta beyin ve diensefalonda artış göstermiş, striatumda azalmış, kortekste ise anlamlı bir değişiklik meydana gelmemiştir. Bu çalışmada kullanılan yüksek klor oranına sahip A1254 noradrenalin düzeylerini striatum ve kortekste artırırken, hipokampusta ise azalmaya neden oldu. Seegal ve ark. erkek sıçanlarda yaptıkları deneylerde, A1254’ün noradrenalin konsantrasyonlarını frontal korteks ve hipokampusta azalttığını, ancak hipotalamusta etkilemediğini göstermişlerdir ²³. Bu çalışmada kullanılan A1254 dozu bizim deneylerimizde uygulanan doza göre oldukça yüksekti. Buna rağmen, hipokampusta noradrenerjik nörotransmiter düzeylerinin her iki çalışmada da azaldığı görülmektedir. Bizim çalışmamızda prefrontal kortekste gözlemlenen noradrenalin artışı ise bu iki araştırmada kullanılan deney hayvanlarının cinsiyetlerinin farklı oluşuna atfedilebilir. Zahalka ve ark. da kortikal noradrenalin değerlerinin A1254 tarafından artırıldığını bildirmişlerdir ²⁹. Bir başka çalışmada, A1254’ün hipotalamik noradrenalin düzeylerini anlamlı şekilde etkilemediği rapor edilmiştir ²⁸. Bu bulgular, PCB bileşiklerinin noradrenerjik sistem üzerine etkilerinin beyin bölgesi bağımlı olduğunu göstermektedir. İlginç olarak, düşük klorlu A1221’in, A1254’e göre santral noradrenerjik nörotransmiter düzeylerini daha büyük oranda etkilediği görülmektedir.

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.