Uzun süreli solunumsal fasilitasyonunda (VLTF) VEGF ve EPO sinyal yolaklarının araştırılması
Investigation of vegf and epo signal pathways in ventilatory long-term response (VLTF)
Yazar: SACİDE YILDIZ
Danışman: PROF. DR. SAMİ AYDOĞAN
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Eritropoietin = Erythropoietin ; Eritropoietin = Erythropoietin ; Hipoksi = Hypoxia ; Solunum = Respiration ; Solunum fizyolojisi = Respiratory tract physiology ; Solunum sistemi = Respiratory system ; Vasküler endotel büyüme faktörleri = Vascular endothelial growth factors ; Ventilasyon = Ventilation

Özet:
Nöroplastisite, doğal uyarana karşılık olarak hastalık/yaralanmanın başlangıç ve ilerleme safhasında nöronlarda meydana gelen değişimler olarak tanımlanmaktadır. Akut aralıklı hipoksi tetikli plastisitenin en çok çalışılan modeli olan solunumsal uzun süreli fasilitasyon (vLTF), akut aralıklı hipoksi (AAH) veya karotid sinüsün aralıklı olarak uyarılmasını takiben ventilasyon ve/veya solunumsal motor çıktıların ilerleyen artışıdır. Böbreklerde ve karaciğerde üretilen eritropoietin (EPO), hipoksiyi takiben gen ekspresyonunu artırmaktadır. Vasküler endotelyal büyüme faktörü (VEGF), hipoksi başta olmak üzere çeşitli uyaranlara yanıt olarak farklı hücre tipleri tarafından üretilen anjiyogenik bir büyüme faktörüdür. VEGF de, EPO gibi benzer şekilde hipoksik şartları tetikleyen durumlarda ekspresyonunu artırarak anjiogenezisi uyarır. 
Çalışmamızda, 30 adet yetişkin erkek Spraque Dawley cinsi sıçanlar (4-5 aylık, 250-350 gr) kullanıldı. Sıçanlar, normoksi, akut aralıklı hipoksi ve sham olmak üzere gruplara ayrıldı (n=10). Hipoksi modelini oluşturmak için sıçanlara 5 dakika aralıklarla 5 kez 5'er dakika hipoksi (FIO2= 0.10 ve FICO2= 0.04) ve 5 kez 5'er dakika toparlanma (normoksi, FIO2= 0.21 ve FICO2= 0.03) protokolü uygulandı. Her gruptaki sıçanlardan pletismografi cihazı ile solunum ve metabolizma parametreleri ölçüldü. Fizyolojik ölçümler tamamlandıktan sonra hematoloji ve viskozite ölçümleri için intrakardiyak olarak kan örnekleri alındı. Daha sonra immunohistokimyasal çalışmalar için beyin sapı ve spinal korddan doku örnekleri alındı. Elde edilen doku örneklerinden VEGF/R2 ve EPO/R ekspresyonunun incelenmesi yapıldı. 
Elde edilen verilere göre, AAH grubunda sadece tidal hacimde (Vt), kontrol grubuna göre istatistiksel açıdan anlamlılık tespit edilmiştir (p<0.05). Ventilasyon değeri, hipoksi sonrası post-60 zaman dilimi dışında anlamlı bir artış gösterdi (p<0.05). Soluk frekansı (fR) bir artış olmasına rağmen istatistiksel olarak anlamlı değildi (p>0.05). Metabolizma parametrelerinden ise solunum kat sayısı, kontrol grubuna göre anlamlı bulunmuştur (p<0.05). AAH grubunda, oksijen tüketimi (VO2) anlamlılık gözlenmedi (p>0.05). Karbondioksit üretiminde (VCO2) ve solunum kat sayısında ise istatistiksel olarak anlamlı bir azalma ortaya koydu (p<0.05). İmmunohistokimya sonuçlarına göre EPO ile VEGF ve reseptörleri kontrol ve sham gruplarına göre immunoreaktivite yoğunluğunda artış olmasına rağmen istatistiksel açıdan anlamlılık bulunamamıştır (p>0.05). Hematolojik parametrelerde, MCV'de anlamlı bir değişim gözlendi (p<0.05). Eritrosit sayısı, hematokrit (%) ve hemoglobin (%) ise artış göstermesine rağmen istatistiksel olarak anlamlı değildi (p>0.05).
Çalışmamızdan elde edilen hematolojik değerler, solunum ve metabolizma parametreleri literatürde yer alan çalışmalar ile uyumluluk göstermektedir. VEGF ile EPO ve reseptörlerinin ekspresyonlarında bir artış olmasına rağmen, immunoreaktivite yoğunluğunda meydana gelen bu değişim istatistiksel açıdan anlamlı değildi. İmmunohistokimya sonuçlarındaki farklılığın ise protokolün uygulama süresinin yeterli olmaması ve ekspresyonunun ortaya çıkmasının daha uzun süreler gerektirdiğini düşündürmektedir. Bu sebeple VEGF ve EPO sinyal yolaklarının akut aralıklı hipoksi protokolü ile tetiklenen uzun süreli fasilitasyonda rol oynamadığı kanısına varılmıştır.

Abstract:
Neuroplasticity is defined as changes in the nerves that occur in response to natural stimulation in the onset and progression of the disease/injury. Long-term facilitation which is the most studied model of acute intermittent hypoxia-induced plasticity, is the increase of ventilation and/or respiratory motor output following stimulation of intermittent stimulation of acute intermittent hypoxia (AIH) or carotid sinus. Erytropoietin (EPO) which is produced in kidneys and liver, increase the gene expression following hypoxia. Vascular endothelial growth factor (VEGF), an angiogenic growth factor, is produced by different cell types in response to various stimuli, primarily hypoxia. VEGF also stimulates angiogenesis by increasing expression in conditions that triggers hypoxic conditions, such as EPO.
In this thesis study, 30 adult male Spraque Dawley rats (4-5 months, 250-350 g) were used. Rats were arranged to following groups: normoxia, acute intermittent hypoxia and sham (n=10). 5 times, 5-minute hypoxic episodes with 5-minute intervals (FIO2= 0.10 and FICO2= 0.04) and 5 times, 5-minute recovery episodes with 5-minute intervals (normoxia, FIO2= 0.21 and FICO2= 0.03) protocols were applied for inducing hypoxia. Respiration and metabolism parameters were measured with a plethysmograph device from rats in each group. After the physiological measurements were completed, blood samples were taken intracardiacly for hematology and viscosity measurements. Subsequently, tissue samples from brain stem and spinal cord were taken for immunohistochemical studies. Expression of VEGF/R2 and EPO/R were analyzed with tissue samples that taken from brain stem and spinal cord.
According to the obtained data, in AIH group, tidal volume was statistically significant compared control group in ventilatory parameters (p<0.05). Ventilation value showed a significant increase after hypoxia except post-60 (p<0.05). Although there was an increase in respiratory frequency (fR) it was not statistically significant (p> 0.05). In metabolism parameters, only respiratory change was statistically significant compared control group (p<0.05). There was no significant difference in oxygen consumption (VO2) in the AAH group (p> 0.05). There was a statistically significant decrease in carbon dioxide production (VCO2) and respiratory rate (p<0.05). According to immnuhistochemical results, although there was an increase in optic density of EPO and VEGF and their receptors, these increases were not statistically significant compared to control and sham groups (p>0.05). In hematological parameters, only MCV showed a significant change (p <0.05). Although there was an increase in erythrocyte count, hematocrit (%) and hemoglobin (%), it is not statistically significant (p> 0.05).
Haemotological, respiration and metabolism data obtained from this study  are compatible with previous studies in the literature. Although there was an increase in the expression of VEGF and EPO and its receptors, this change in optical dansity was not statistically significant. The difference in the results of immunohistochemistry suggests that the duration of the protocol is not sufficient and the appearance of the expression requires longer times. Therefore, we believe that the VEGF and EPO signaling pathways do not play a role in the long-term fascilitation triggered by the acute intermittent hypoxia protocol.