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

Authors

Abstract

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.

Keywords

Article Title [Persian]

تخصیص انرژی سلولی (Glyphodes pyloalis (Lep.: Pyralidae: تغییرات مربوط به مواجهه با نانوذرات TiO2

Authors [Persian]

  • نرگس معماری‌زاده
  • محمد قدمیاری
  • محسن عادلی
  • خلیل طالبی جهرمی
Abstract [Persian]

به‌منظور مطالعه پتانسیل آلودگی نانوذرات TiO2 (TiO2-NPs) بر سلامتی اکولوژیکی، این تحقیق برای بررسی تخصیص انرژی سلولی (CEA) حشره Glyphodes pyloalis Walker در مواجهه با نانوذرات TiO2 انجام شد. لاروهای سن پنجم G. pyloalis که تازه پوست‌اندازی کرده بودند، با غلظت‌های LC10، LC20، LC30، LC40 و LC50 نانوذرات TiO2 تیمار شدند و میزان انرژی در دسترس (Ea)، انرژی مصرفی (Ec) و تخصیص انرژی سلولی آن‌ها مقایسه شد. نتایج محاسبه انرژی ذخیره‌ای (لیپید، کربوهیدرات، گلیکوژن و پروتئین) نشان داد زمانی‌که غلظت‌های LC30، LC40 و LC50 به‌کار رفتند، با افزایش زمان مواجهه، مقدار لیپید و کربوهیدرات کل به‌طور معنی‌دار کاهش یافت. میزان گلیکوژن در تیمارهای انجام‌شده با غلظت‌های LC10، LC20 و LC30 نانوذرات TiO2 افزایش یافت، درحالی‌که غلظت‌های LC40 و LC50 منجر به کاهش میزان گلیکوژن شدند. کاهش معنی‌دار میزان پروتئین کل تیمار با غلظت LC50 در مقایسه با شاهد و در طول هر سه روز مشاهده شد، درحالی‌که غلظت LC10 منجر به افزایش معنی‌دار میزان پروتئین کل بعد از سه روز می‌شود. Ea، به‌صورت وابسته به دز و در طول تمام نقاط زمانی تیمار کاهش یافت، ولی در تیمارهای انجام‌شده با غلظت‌های LC10 و LC20 بعد از دو روز به‌طور معنی‌داری افزایش نشان داد. Ec، با افزایش غلظت تا LC30 افزایش و سپس شروع به کاهش کرد. نتایج مطالعه نشان داد که CEA با غلظت LC10 تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد اما با افزایش غلظت نانوذرات TiO2 و در تمام نقاط زمانی آزمایش، به‌طور معنی‌دار کاهش می‌یابد که احتمالاً به‌دلیل هزینه سم‌زدایی نانوذرات TiO2 است. بنابراین، این امکان وجود دارد که CEA به‌عنوان نشانگر زیستی و پیش‌آگاهانه برای اثرات نانوذرات TiO2 به‌کار رود.

Keywords [Persian]

  • TiO2
  • NPs
  • تخصیص انرژی سلولی
  • Glyphodes pyloalis
  • لیپید
  • گلیکوژن
  • پروتئین
Send comment about this article
CAPTCHA Image
Journal of Entomological Society of Iran
Volume 33, Issue 4
March 2014
Pages 43-54

Files

Share

How to cite

Statistics