Fare kafa travması modelinde deksmedetomidinin inflamasyon üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of antiinflammatory effects ofdexmedetomidine on experimental traumatic brain injury model
Yazar: DİCLE KARAKAYA
Danışman: PROF. DR. MELİKE MUT AŞKUN
Hacettepe Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Nöroşirürji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2018
Konu: Nöroşirürji = Neurosurgery
Dizin: Deksmedetomidin = Dexmedetomidin ; Fareler = Mice ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Kafa yaralanmaları = Head injuries ; Yaralar ve yaralanmalar = Wounds and injuries ; İnflamasyon = Inflammation ; İnflamazom = Inflammasome

Özet:
Giriş ve Amaç: Travmatik beyin hasarı (TBH), dünya genelinde kalıcı veya geçici
sakatlıkların ve ölümün en sık nedenidir. Travma sonrası nörolojik fonksiyon
kayıplarına neden olan ikincil (sekonder) hasar süreci ilerleyici nörodejenerasyona ve
gecikmiş hücre ölümüne sebep olmaktadır. İkincil hasarda verilen cevaplardan biri
olan nöroinflamasyon, santral sinir sisteminin patojenlere veya hücresel hasar sonucu
oluşan sinyal moleküllere karşı oluşan doğal immün yanıttır. Doğal bağışıklık sistemi,
steril inflamasyonda hasarlı hücreler tarafından salınan ve inflamatuar yanıtı başlatan
"damage-associated molecular patterns" (DAMPs) tarafından aktive edilir.
İnflamazom adı verilen sitozolik multiprotein komplekslerinin aktive olması aktif
kaspaz-1 oluşumunu, kaspaz-1 ise prointerlökin-1β ve 18'in matür formlarına
dönüşümünü sağlar. Bunun yanı sıra geç dönemde lenfosit ve mikroglia/makrofaj
aktivasyonu izlenir. Deksmedetomidin (DEX), antiinflamatuar etkileri birçok deneysel
hayvan modellerinde gösterilmiş, solunum baskılanmasına neden olmadan ağrı kesici
ve sedasyon etkileri olan, güçlü ve selektif bir α2-adrenoseptör (adrenerjik reseptör)
agonistidir. Bu çalışmada, kafa travması modelinde antiinflamatuar ve sedatif
dozlarda verilen intraperitoneal DEX'in, 3. günde inflamasyon üzerindeki etkilerinin
incelenmesi amaçlanmıştır.
Gereç ve Yöntem: Çalışmada, 4 ayrı grup ve her grupta 5 adet Swiss Albino fare
(n=5) olacak şekilde toplam 20 adet fare kullanılmıştır. 5'i sham grubu, 5'i kontrol
grubu, 10 tanesi ise deney grubu olarak ayrılmıştır. Farelere 9 cm yükseklikten 80 gr
serbest ağırlık düşürülerek kafa travması modeli oluşturulmuştur. Travmadan yarım
saat sonra kontrol grubuna intraperitoneal serum fizyolojik, deney gruplarına ise
intraperitoneal sırasıyla 40 ve 200 µg/kg DEX enjeksiyonu yapılmıştır. Tüm grupların
1. ve 3. gün sonunda nörolojik değerlendirmeleri mNSS ile yapılıp fareler sakrifiye
edilerek beyin dokularındaki histopatolojik ve immünhistokimyasal bulgular kontrol
grubuyla karşılaştırılmıştır.
Bulgular: 40 µg/kg dozunda verilen DEX ile nörolojik olarak anlamlı bir iyileşme
sağlandığı (p=0,024), 200 µg/kg DEX verildiğinde ise iyileşmenin istatistiksel olarak
anlamlılığa yakın olduğu görülmüştür (p=0,06). IL-1b sinyal pozitifliği, 200 µg/kg DEX
verilen grupta anlamlı olarak azalmıştır (p=0,028). Iba-1 (İyonize kalsiyum bağlayıcı
adaptör molekül-1) ile işaretlenen mikrogliaların hasarlı bölgeye göçünün, kontrol
grubuna göre 200 µg/kg DEX verilen grupta daha az olduğu görülmektedir (p=0,031).
40 ve 200 µg/kg DEX verilen gruplarda kontrol grubuna göre aktif mikroglia sayısı da
anlamlı olarak azalmıştır (p=0,0357 ve p=0,0357). T lenfosit infiltrasyonu
değerlendirildiğinde, 40 µg/kg DEX verilen grupta kontrol grubuna göre CD3 + hücre
sayısının anlamlı olarak daha az olduğu görülmüştür (p=0,05). Kontrol grubu, 40 ve
200 µg/kg DEX verilen gruplar ile karşılaştırıldığında NLRP3 sinyali ilaç verilen
gruplarda anlamlı olarak azalmıştır (p=0,031 ve p=0,031). Son olarak, histopatolojik
incelemelerde, DEX verilen deney gruplarında sitotoksik ödemin azaldığı
görülmüştür.
Sonuç: Fare kafa travması modelinde DEX kullanımı, nöroinflamasyon ve mikroglial
aktivasyonu inhibe ederek nörolojik fonksiyonlarda düzelmeye katkı sağlamıştır.

Anahtar Kelimeler: Travmatik beyin hasarı, inflamasyon, inflamazom, mikroglia

Abstract:
Introduction & Objectives: Traumatic brain injury (TBI) is a leading cause of
mortality and permanent or transient neurological disability worldwide. After primary
damage, secondary damage processes begin, which last longer and cause loss of
neurological function. Neuroinflammation, one of the responses to secondary
damage, is an innate immune response to the pathogens or signaling molecules that
result from cellular damage. The innate immune system is activated by "damageassociated
molecular patterns" (DAMPs), which are released by damaged cells in
sterile inflammation then inflammatory response begins. Activation of
inflammasomes, which are a group of cytosolic multiprotein complexes, initiates the
cleavage of pro-caspase-1 to the mature form of caspase-1 which is then able to
cleave pro IL-1b and pro IL-18 into their mature forms of IL-1b and IL-18. In addition,
later in the response, lymphocyte and microglia/macrophage activation is observed.
Dexmedetomidine (DEX) is a potent and highly selective α2-adrenoceptor agonist
which has analgesic and sedative properties without causing respiratory depression,
and its antiinflammatory effects are shown in many experimental animal models. In
this study, we aimed to investigate the antiinflammatory effects of intraperitoneal
dexmedetomidine given in antiinflammatory and sedative doses, on the third day of
inflammation in experimental traumatic brain injury model.
Material & Methods: In this study, twenty male Swiss Albino mice were divided into
four groups: sham (n=5), control (n=5), 40 µg/kg DEX (n=5) and 200 µg/kg DEX (n=5)
injected groups. Closed head trauma was performed by using weight drop model (80
gr, 9 cm). Half an hour after the trauma, intraperitoneal saline was injected into the
control group and intraperitoneal 40 and 200 μg / kg DEX were given to the
experimental groups. Neurological evaluations of all the groups were performed with
mNSS at the end of the first and third days. The mice were sacrified in the third day
and histopathologic and immunohistochemical findings of the brain tissues were
examined and compared with the control group.
Results: A neurologically significant improvement was obtained with DEX given at
40 μg / kg dose (p = 0.024), but when 200 μg / kg DEX was given, the improvement
was not found to be statistically significant (p = 0,06). IL-1β signal positivity was
significantly reduced in the group given 200 μg / kg DEX compared to the control
group (p = 0.028). The number of Iba-1 (Ionized calcium binding adaptor molecule-1)
marked microglias which have migrated to the injury site was lower in the group that
has been given 200 μg / kg DEX than the control group (p = 0.031). In the 40 and 200
μg / kg DEX groups, the number of active microglias was significantly lower than the
control group (p = 0.0357 and p = 0.0357). When T lymphocyte infiltration was
evaluated, the number of CD3 + cells were significantly lower in the group given 40
μg / kg DEX compared to the control group (p = 0,05). NLRP3 signal was significantly
reduced in both of the drug-treated groups when compared to the control group (p =
0.031 and p = 0.031, respectively). Lastly, in histopathological examinations, cytotoxic
edema decreased in experimental groups which were given DEX.
Conclusion: In mice head trauma model, dexmedetomidine inhibits
neuroinflammation and microglial activation that contributes to neurological recovery.

Keywords: Traumatic brain injury, inflammation, inflammasome, microglia