İmmatür sıçanlarda uygulanan deneysel kafa travması modeli sonrasında akut tek doz mk-801 kullanımının erişkin dönem beyin dokusu ve bilişsel davranış üzerine etkisinin değerlendirilmesi
The evaluation of the effect of the use of acute single dose mk-801 on administrative document and cognitive behavior after the experimental head trauma model applied in immathy rats
Yazar: AYŞE ÇİĞEL
Danışman: PROF. DR. ATAÇ SÖNMEZ
Dokuz Eylül Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2019
Konu: Fizyoloji = Physiology ; Fizyopatoloji = Physiopathology
Dizin: Bellek = Memory ; Dizocilpine maleate = Dizocilpine maleate ; Enzime bağlı immünosorbent testi = Enzyme-linked immunosorbent assay ; Glial fibriler asidik protein = Glial fibrillary acidic protein ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Kafa yaralanmaları = Head injuries ; Reseptörler-N-metil-D-aspartat = Receptors-N-methyl-D-aspartate ; Sinir büyüme faktörleri = Nerve growth factors ; Sıçanlar = Rats ; Öğrenme = Learning

Özet:
Bu çalışmada immatür sıçanlardaki kafa travmasının geç dönem (erişkin dönem) etkilerini ve travma sonrası akut tek doz MK-801 kullanımının uzun dönem nöroprotektif etkisini araştırmak amaçlanmıştır. Çalışmada immatür sıçanlara travma sonrası intraperitoneal 1 mg/kg MK-801 uygulanarak 16 hafta boyunca haftalık vücut ağırlığı ölçümleri yapılarak takip edildi ve 16. haftanın bitiminde açık alan ve Morris su labirenti testleri uygulanmıştır. Davranış testlerinden sonra sıçanlara sakrifikasyon işlemi uygulanarak, beyin dokuları çıkartılmıştır. Elde edilen beyin dokularında bilateral hipokampal CA1, CA3 ve DG alanlarında nöron sayımı yapılarak morfolojik değerlendirme gerçekleştirilmiştir. Ayrıca sıçanların beyin dokularının bir kısmı histolojik olarak sinir büyüme faktörü (NGF, Nerve Growth Factor), beyin kaynaklı nörotrofik faktör (BDNF, Brain Derived Neurotrophic Factor), N-Metil-D-Aspartik asit reseptörü (NMDA-R, N-methyl-D-aspartate receptor) ve glial fibriler asidik proteinin (GFAP, glial fibrillar acidic protein) immunohistokimyasal boyama ile hipokampus dokusundaki dağılımları incelenmiştir. Hipokampus doku homojenatındaki NGF, BDNF ve NMDA-R protein düzeyleri ise ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay) yöntemleri ile incelenmiş ve bu moleküllerin üzerinde MK-801'in beyin hipokampus bölgesindeki etkileri değerlendirilmiştir. Çalışmadan elde edilen bulgulara göre; sıçanların kilo artışı/azalışı açısından gruplar arasında istatiksel olarak anlamlı farklılık göstermediği belirlenmiştir (p>0.05). Hipokampal nöron sayımı bulgularına göre travma+ MK-801 grubundaki sıçanların bilateral hipokampusun CA1, CA3 ve DG alanlarındaki nöron sayılarının korunduğu ve kontrol grubuna yakın düzeyde seyrettiği belirlenmiştir. İmmunohistokimyasal bulgulara göre, travmanın bilateral hipokampusun CA1, CA3 ve DG alanlarında BDNF, NGF ve NMDA-R ekspresyonlarını istatistiksel olarak anlamlı bir şekilde azalttığı, MK-801 uygulamasının ise BDNF, NGF ve NMDA-R ekspresyonlarındaki azalmayı tersine çevirerek arttırdığı bulunmuştur. Ayrıca MK-801'in hipokampal alanlardaki GFAP ekspresyonunu istatistiksel olarak anlamlı bir şekilde arttırdığı gözlemlenmiştir. ELISA bulguları ise histolojik bulgulara benzer şekilde, sağ hipokampus bölgesinde NGF, BDNF ve NMDA-R protein düzeylerinde travma grubunda kontrol grubuna göre istatistiksel olarak anlamlı azalma bulunmuştur (sırasıyla p=0,026, p= 0,017 ve p=0,001). Travma+ MK-801 uygulanan grupta ise travma grubuna göre istatistiksel olarak anlamlı artış gözlenmiştir (sırasıyla p=0,035, p=0,030 ve p=0,001). Açık alan testi bulgularına göre travma+ MK-801 grubunun orta alanda geçirdiği sürenin en yüksek, perifer alanda geçirdiği sürenin ise istatistiksel olarak anlamlı düzeyde en düşük olduğu belirlenmiştir. Ayrıca travma+ MK-801 grubunun katettiği mesafe ve hareket hızı en yüksek bulunmuştur. Morris su labirenti bulgularına göre travma+ MK-801 grubunun platform bulma süresinin travma grubuna kıyasla daha kısa olduğu belirlenmiştir. Yüzme hızı açısından 4. günün sonunda gruplar arasında anlamlı bir farklılık görülmemiştir (p>0.05). Travma+ MK-801 grubunun hedef kadranda geçirdiği sürenin travma grubuna kıyasla daha uzun olduğu, ayrıca travma grubunun hedef kadranda geçirdiği sürenin kontrol grubuna göre istatiksel anlamlı olarak daha kısa olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak travmatik beyin hasarının öğrenme ve belleği olumsuz yönde etkilediği anlamlı bir şekilde ortaya konmuştur.

Anahtar Kelimeler: Travmatik beyin hasarı, immatür sıçan, bellek, öğrenme, MK-801, ELISA, BDNF, NGF, NMDA-R, GFAP.

Abstract:
The aim of this study was to investigate the long-term effects of head trauma on immature rats and the long-term neuroprotective effect of acute single-dose MK-801 after trauma. In the study, immature rats were followed by intraperitoneal 1 mg/kg MK-801 after trauma and followed by weekly body weight measurements for 16 weeks and at the end of the 16th week Open Field and Morris Water Labyrinth Tests were applied. After behavioral tests, rats were sacrified and brain tissues were removed. Morphological evaluation was performed by obtaining neuron counts in bilateral hippocampal CA1, CA3 and DG areas in brain tissues obtained. In addition, some of the brain tissues of rats are histologically detected as nerve growth factor (NGF), brain derived neurotrophic factor (BDNF), N-Methyl-D-Aspartic acid receptor (NMDA-R) and glial fibrillar acidic protein (GFAP) immunohistochemical staining and distribution in hippocampus tissue were investigated. NGF, BDNF and NMDA-R protein levels in the hippocampus tissue homogenate were investigated by ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay) and the effects of MK-801 on the brain hippocampus region were evaluated. According to the findings obtained from the study; there was no statistically significant difference between the groups in terms of weight gain / decrease in rats (p> 0.05). According to the findings of the hippocampal neuron count, it was determined that the number of neurons in the CA1, CA3 and DG areas of the bilateral hippocampus in the trauma + MK-801 group were maintained and were close to the control group. According to immunohistochemical findings, the trauma was found to significantly decrease BDNF, NGF and NMDA-R expression in the CA1, CA3 and DG areas of the bilateral hippocampus, while the use of MK-801 increased the reversal of BDNF, NGF and NMDA-R expression. In addition, it was observed that MK-801 significantly increased GFAP expression in hippocampal areas. Similar to the histological findings, ELISA findings showed a statistically significant decrease in NGF, BDNF and NMDA-R protein levels in the right hippocampus in the trauma group compared to the control group (p = 0.026, p = 0.017 and p = 0.001, respectively). There was a statistically significant increase in trauma + MK-801 group compared to trauma group (p = 0.035, p = 0.030 and p = 0.001, respectively). According to the open-field test results, it was determined that the time spent in the middle area of the trauma + MK-801 group was highest and the time spent in the periphery was the lowest. In addition, trauma + MK-801 group had the highest distance and movement speed. According to Morris water maze findings, trauma + MK-801 group was found to be shorter than the trauma group. There was no significant difference between the groups at the end of day 4 in terms of swimming speed (p> 0.05). It was determined that the time spent in the target quadrant of the trauma + MK-801 group was longer compared to the trauma group, and that the time spent in the target quadrant of the trauma group was statistically significantly shorter than the control group. As a result, it has been shown that traumatic brain injury negatively affects learning and memory.

Keywords: Traumatic brain injury, immature rats, memory, learning, MK-801, ELISA, BDNF, NGF, NMDA-R, GFAP.