Evaluation of the anesthetic effect of MS-222, propofol and clove oil in Daphnia magna according to heart rate

Year 2023, Volume: 8 Issue: 2, 129 - 136, 30.08.2023

Tuba Özge Yaşar , Çetin Yağcılar

https://doi.org/10.31797/vetbio.1310435

Abstract

Today, many organizations such as the European Union (EU), American Testing and Materials Agency (ASTM), International Organization for Standardization (ISO), Economic Development and Cooperation Organization (OECD); An aquatic invertebrate called Daphnia magna is used to investigate the effects of certain chemicals and drugs on both the environment and living things in vivo. Clove oil, MS 222 and propofol are commonly used anesthetics in aquaculture. However, there is not much information about the effects of these anesthetic agents for crustaceans in the freshwater environment. In this study, the effects of MS-222, propofol, and clove oil, which have anesthetic effects, in the short-term heart rate and survival effect of Daphnia magna, known as the water flea, were investigated. Anesthetic agents were administered as 0.1-0.01-0.001 ml/L, and heart rate and death rates of water fleas were evaluated at the 1st, 3rd, and 5th hours of the study. According to the data obtained during the trial, there was a significant difference in the effects of three different anesthetic agents on heart rate and death rates (p<0.05). As a result of the study, it has been seen that these three different anesthetic substances can create a toxic effect for invertebrates in freshwater environments and affect the ecological balance, even at low rates.

Keywords

Anesthesiology, clove oil, daphnia, MS 222, propofol, toxicology

MS-222, propofol ve karanfil yağının Daphnia magna’ larda anestezik etkisinin kalp atım oranlarına göre değerlendirilmesi

Abstract

Günümüzde Avrupa Birliği (EU), Amerikan Test ve Malzeme Kurumu (ASTM), Uluslararası Standardizasyon Teşkilatı (ISO), Ekonomik Kalkınma ve İşbirliği Örgütü (OECD) gibi pek çok kuruluş; bazı kimyasal maddelerin, ilaçların gerek çevreye, gerekse canlılara olan etkilerini invivo koşullarda araştırılması amacıyla Daphnia magna adı verilen sucul omurgasız canlıdan yararlanılmaktadır. Su ürünleri yetiştiriciliğinde karanfil yağı, MS 222 ve propofol yaygın bir şekilde kullanılan anestezik maddelerdendir. Ancak bu anestezik maddelerin tatlı su ortamında bulunan kabuklu canlılar için etkileri hakkında çok fazla bilgi yoktur. Yapılan bu çalışmada, anestezik etkisi olan, MS-222, propofol, ve karanfil yağının su piresi olarak bilinen Daphnia magna’ larda kısa süredeki kalp atım sayısında oluşturduğu farklar ve hayatta kalma etkisi araştırılmıştır. Anestezik maddeler 0.1-0.01-0.001 ml/L olarak uygulanmış ve çalışmanın 1., 3., ve 5. saatlerinde su pirelerinin kalp atım sayıları ve ölüm oranları değerlendirilmiştir. Deneme süresince elde edilen verilere göre kullanılan üç farklı anestezik maddenin kalp atım sayıları ve ölüm oranları üzerindeki etkileri bakımından anlamlı bir fark olduğu görülmüştür (p<0.05). Çalışmanın sonucu olarak düşük oranlarda bile bu üç farklı anestezik maddenin tatlı su ortamlarında bulunan omurgasız canlılar için toksik bir etki yaratabileceği ve ekolojik dengeyi etkileyebileceği görülmüştür.

Keywords

Anesteziyoloji, karanfil yağı, MS 222, propofol, su piresi, toksikoloji

References

• Bat, L., Satılmış, H. H., Şahin, F., Üstün, F., Özdemir, Z. B. & Ersanlı, E. (2008). Plankton Bilgisi ve Kültürü p.172 Nobel Yayın Dağıtım Ltd.,Şti. Ankara, Türkiye
• Bownik, A. (2015). Clove essential oil from Eugenia caryophyllus induces anesthesia, alters swimming performance, heart functioning and decreases survival rate during recovery of Daphnia magna. Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 15(1), 157-166. https://doi.org/10.4194/1303-2712-v15_1_17 Brown, L. A. (1993). Fish Medicine p.79-90 W. B. Saunders Co., Philadelphia, PA, USA
• Coyle, S. D., Durborow R. M. & Tidwell, J. H. (2004). Anesthetics in Aquaculture. p.6 SRAC Publication No. 3900, Texas
• Daniel, P. (2009). Available chemotherapy in Mediterranean fish farming: useandneeds. In: OptionsMe ́diterrane ́ennesA,The use of veterinary drugs and vaccines in Mediterranean aquacul- ture. C. Rogers and B. Basurco (Eds). Series A: Mediterranean Seminars, Zaragoza, CIHEAM ⁄ FAO, ISSN: 1016-121-X
• Ebert, D. (2005). Ecology, Epidemiology, and Evolution of Parasitism in Daphnia. Bethesda (MD): National Library of Medicine (US), National Center for Biotechnology Information. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=Books
• EMEA. (The European Agency for the Evaluation of Medicinal Products) (1999). Committee for Veterinary Medicinal Products, Tricaine Mesilate, Summary Report. 1-4 April 1999, pp. 4 Available at: http://www.ema.europa.eu/docs/en_GB/document_library/Maximum_Residue_Limits__Report/2009/11/WC500015660.pdf (accessed on 27 April 2011)
• FDA. (2002). Guidance for Industry, Status of Clove Oil and Eugenol for Anaesthesia of Fish, FDA Center for Veterinery Medicine June, 11,2002.
• Félix, L. M., Luzio, A., Themudo, M., Antunes, L., Matos, M., Coimbra, A. M., & Valentim, A. M. (2018). MS-222 short exposure induces developmental and behavioural alterations in zebrafish embryos. Reproductive Toxicology, 81, 122-131. https://doi.org/10.1016/j.reprotox.2018.07.086
• Ferraz, C. A. P. (2021). Ecotoxicity of plant extracts. https://ubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/11490/1/8478_18305.pdf
• Fleming, G. J., Heard, D. J., Floyd, R. F., Riggs, A. (2003). Evaluation of propofol and medetomidine-ketamine for short-term immobilization of Gulf of Mexico sturgeon (Acipenser oxyrinchus de soti). Journal of Zoo and Wildlife Medicine 34:153–158
• Jiang, N., Li, X., Wang, Q., Baihetiyaer, B., Fan, X., Li, M. & Wang, J. (2023). Ecological risk assessment of environmentally relevant concentrations of propofol on zebrafish (Danio rerio) at early life stage: Insight into physiological, biochemical, and molecular aspects. Chemosphere, 137846.
• Kanyılmaz, M., Sevgili, H., Erçen, Z. & Yılayaz, A. (2007). Karanfil Yağının Balık Anesteziği Olarak Kullanımı, Akdeniz Su Ürünleri Araştırma, Üretim ve Eğitim Enstitüsü, Çukurova Üniversitesi Su Ürünleri Fakültesi, Türkiye
• Kay, B., Stephenson, D. K. (1980). ICI 35868 (Diprivan): A new intravenous anesthetic. A comparison with althesin. Anaesthesia, 35, 1182–1187. https://doi.org/10.1111/j.1365-2044.1980.tb05075.x
• Knotkova, Z., Pejrilova, S., Trnkova, S., Matouskova, O. & Knotek, Z. (2005). Influence of reproductive season upon plasma biochemistry values in green iguanas. Acta Veterinaria Brno, 74, 515–520.
• Maricchiolo, G. & Genovese, L. (2011). Some contributions to knowl- edge of stress response in innovative species with particular focus on the use of the anaesthetics. The Open Marine Biology Journal 5, 24–33.
• Miller, S. M., Mitchell, M. A., Heatley, J. J., Wolf, T., Lapuz, F. & Smith, J. A. (2005). Clinical and cardiorespiratory effects of propofol in the spotted bamboo shark (Chiloscyllium plagiosum). Journal of Zoo and Wildlife Animal Medicine 36, 673–676. https://doi.org/10.1638/04034.1
• Ortuno, J., Esteban, M. A., & Meseguer, J. (2002). Effects of four anaesthetics on the innate immune response of gilthead seabream (Sparus aurata L.). Fish & Shellfish Immunology 12, 49–59. https://doi.org/10.1006/fsim.2001.0353
• Pongprayoon, U., Baekstrom, P., Jacobsson, U., Lindstrom, M. & Bohlin, L. (1991). Compound Sinhibiting Prostaglandin Insynthes Isolated from Ipomoea pes-caprae. Planta Medica, 57, 515-518.
• Ross, L. G. & Ross, B. (1999). Anaesthetic and Sedative Techniques for Aquatic Animals, 2nd edn. P. 159. Blackwell Science Ltd., Oxford.
• Roubach, R., Gomes, L. C., Fonseca, F. A. L. & Val, A. L. (2005). Eugenol as an efficacious anaesthetic for tambaqui, Colossoma macropomum (Cuvier). Aquaculture Research 36, 1056–1061. https://doi.org/10.1111/j.1365-2109.2005.01319.x
• Tkaczyk, A., Bownik, A., Dudka, J., Kowal, K. & Slaska, B. (2021). Daphnia magna model in the toxicity assessment of pharmaceuticals: Areview. Science of The Total Environment, 763, 143038. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143038 Treves-Brown, K. M. (2000). Applied fish pharmacology. p.309 Kluwer Acad. Publishers, Dordrecht, London. Yang, B. H., Piao, Z. G., Kim, Y.B., Lee, C. H., Park, K. & Kim, J. S. (2003). Activation of Vanilloid Receptor 1 (VR1) by eugenol. Journal of Dental Research, 82, 781-785. https://doi.org/10.1177/154405910308201004