Cellular energy allocation of Glyphodes pyloalis (Lep.: Pyralidae): changes related to exposure to TiO2 nanoparticles

به‌منظور مطالعه پتانسيل آلودگي نانوذرات TiO2 (TiO2-NPs) بر سلامتي اكولوژيكي، اين تحقيق براي بررسي تخصيص انرژي سلولي (CEA) حشره Glyphodes pyloalis Walker در مواجهه با نانوذرات TiO2 انجام شد. لاروهاي سن پنجم G. pyloalis كه تازه پوست‌اندازي كرده بودند، با غلظت‌هاي LC10، LC20، LC30، LC40 و LC50 نانوذرات TiO2 تيمار شدند و ميزان انرژي در دسترس (Ea)، انرژي مصرفي (Ec) و تخصيص انرژي سلولي آن‌ها مقايسه شد. نتايج محاسبه انرژي ذخيره‌اي (ليپيد، كربوهيدرات، گليكوژن و پروتيين) نشان داد زماني‌كه غلظت‌هاي LC30، LC40 و LC50 به‌كار رفتند، با افزايش زمان مواجهه، مقدار ليپيد و كربوهيدرات كل به‌طور معني‌دار كاهش يافت. ميزان گليكوژن در تيمارهاي انجام‌شده با غلظت‌هاي LC10، LC20 و LC30 نانوذرات TiO2 افزايش يافت، درحالي‌كه غلظت‌هاي LC40 و LC50 منجر به كاهش ميزان گليكوژن شدند. كاهش معني‌دار ميزان پروتيين كل تيمار با غلظت LC50 در مقايسه با شاهد و در طول هر سه روز مشاهده شد، درحالي‌كه غلظت LC10 منجر به افزايش معني‌دار ميزان پروتيين كل بعد از سه روز مي‌شود. Ea، به‌صورت وابسته به دز و در طول تمام نقاط زماني تيمار كاهش يافت، ولي در تيمارهاي انجام‌شده با غلظت‌هاي LC10 و LC20 بعد از دو روز به‌طور معني‌داري افزايش نشان داد. Ec، با افزايش غلظت تا LC30 افزايش و سپس شروع به كاهش كرد. نتايج مطالعه نشان داد كه CEA با غلظت LC10 تحت تاثير قرار نمي‌گيرد اما با افزايش غلظت نانوذرات TiO2 و در تمام نقاط زماني آزمايش، به‌طور معني‌دار كاهش مي‌يابد كه احتمالاً به‌دليل هزينه سم‌زدايي نانوذرات TiO2 است. بنابراين، اين امكان وجود دارد كه CEA به‌عنوان نشانگر زيستي و پيش‌آگاهانه براي اثرات نانوذرات TiO2 به‌كار رود.

In order to study the pollution potential of TiO2 nanoparticles (TiO2-NPs) on ecological health, this research was carried out on the cellular energy allocation (CEA) of Glyphodes pyloalis Walker exposed to TiO2-NPs. The newly ecdysed fifth instar larvae of G. pyloalis were treated with LC10, LC20, LC30, LC40 and LC50 concentrations of TiO2-NPs and the amount of energy available (Ea), energy consumption (Ec) and cellular energy allocation were compared. The resulting calculated energy reserves (lipid, carbohydrate, glycogen and protein) showed that increasing the time of exposure, the total lipid and carbohydrate amounts significantly decreased, when the LC30, LC40 and LC50 concentrations were applied. The amounts of glycogen in the larvae treated with LC10, LC20 and LC30 concentrations of TiO2-NPs were increased, whereas the LC40 and LC50 concentrations led to decrease in the amount of glycogen. The significant reduction in the amount of total protein compared to the control and over all three days of treatment was observed for LC50 concentration of TiO2-NPs; however, the LC10 concentration lead to a significant increase of the total protein after three days. Ea decreased in a dose-response related manner and over all time points, but it significantly increased in treated larvae by LC10 and LC20 concentrations after two days. Ec increased as concentrations grew to LC30 and then started to decrease. The results showed that CEA was not affected by LC10 concentration, but significantly decreased when the concentration increased and at all time points probably as a cost to deal with TiO2-NPs detoxification. Therefore, it will be possible to use the CEA as an appropriate early biomarker for the impacts of TiO2-NPs.