Sıçanlarda deneysel siyatik sinir travmatik hasarı modelinde bevacizumabın tedavi edici etkisinin araştırılması
Investigation of the therapeutic effect of bevacizumab in an experimental model of sciatic nerve traumatic injury in rats
Yazar: SERCAN AYDIN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ UĞUR YAZAR
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Nöroşirürji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Nöroşirürji = Neurosurgery
Dizin: Anjiyogenez = Angiogenesis ; Bevacizumab = Bevacizumab ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Periferik sinir hasarları = Peripheral nerve injuries ; Siyatik sinir = Sciatic nerve ; Sıçanlar = Rats ; Tedavi = Treatment ; Vasküler endotel büyüme faktörleri = Vascular endothelial growth factors ; Ödem = Edema

Özet:
Giriş-Amaç: Periferik sinir hasarları günümüzde kişilerin motor ve duyusal fonksiyon bozukluklarına sebep olabilen ve sinir hasarının tedavisinin zorluğu nedeniyle  halen büyük bir sorun olan bir durumdur. Artan endüstrileşme ile birlikte periferik sinir hasarları toplumumuzda önemli ve sık karşılaşılan yaralanmalardan biri haline gelmiştir. Bu yaralanma türü hastalar için psikolojik, maddi ve işlevsel kayıplara sebep olması nedeniyle zorlu bir süreç olur. Kişinin fonksiyonel olarak iş göremezliğine sebep olabileceği için toplumu maddi olarak etkileyip aynı zamanda iş gücü kaybına sebep olabilmektedir. Bu yüzden günümüzde yeni çıkan moleküller periferik sinir hasarlarının tedavisinde denenmekte ve hastalar için bir umut olabilmektedir. Periferik sinir hasarının seviyesine göre hastalarda duyusal ve motor fonksiyon bozuklukları gelişebilir. Bu bozuklukların altında yatan sebep ise sinir hasarı ve hasarın düzeyidir. Hasarın ardından akut ve kronik belirtiler zaman içinde oluşur.Nadiren olsa da (hasarın düzeyi ve kişinin rejeneratif kapasitesine bağlı olarak) kendiliğinden iyileşme olabilir. Bu hasarın prognozu hakkında kestirimde bulunmak ve tanı amacıyla histolojik inceleme ve elektrofizyolojik testler (ve bazı durumlarda da sinirin bütünlüğünü tespit etmek amacıyla manyetik rezonans gibi görüntüleme yöntemleri de) uygulanmaktadır. Hasar sonrası, sinirin distal ve proksimal kısımlarında histopatolojik değişimler oluşur. Periferik sinir hasarı sonrası fonksiyonel iyileşme genellikle iyi düzeyde değildir; fakat merkezi sinir sistemine kıyasla periferik sinir sisteminde rejenerasyon mümkündür. Ancak, bu kendiliğinden olmaz veya kendiliğinden olan süreç yavaştır. Dolayısıyla, bu rejenerasyona katkı sağlayabilecek farmakolojik tedavi uygulamalarının ortaya konulmasına yönelik çalışmalar son derece önemlidir. Bir periferik sinirin işlevine devam edebilmesi için periferik sinirin merkezi sinir sistemindeki hücre gövdesi ile bağlantısının olması ve yeterli oksijen desteğinin sağlanması gerekmektedir. Sinirde oluşan iskemi durumunda kan sinir bariyerinin bozulması ile ortaya çıkan oksidatif stress ve lipit peroksidasyonu sonucu birçok biyokimyasal ve patolojik değişiklik oluşmaktadır. Bu durumla alakalı birçok ilaç deneyi yapılmıştır ancak tam olarak sonuç alınamamıştır. Yapılan çalışmalarda vasküler endotelyal büyüme faktörünün (VEGF) anjiopoetinler sayesinde sinir sistemi üzerinde nöroprotektif etkisinin olduğu görülmüş olup vasküler permeabilite artışına yol açarak sinir dokularının oksijenlenmesinde ve dolayısıyla rejenerasyonunda etkisi oldugu kanıtlanmıştır. VEGF antagonistlerinin de yapılan bir çok çalışmada ödemi azaltarak, serbest radikal oluşumunu engelleyerek, skar dokusu oluşumunu engelleyerek veya dejenerasyonu engelleyerek dokuların iyileşmesinde etkili olduğu görülmüştür. Hasarlanan bir sinir sistemi bölgesinde anjiyogenezin yararlı etkisi olduğu bilinmekle beraber aşırı anjiyogenezin zararlı olacağı bildirilmiş, iyileşme için limitli bir anjiyogez gerekli olduğu gösterilmiştir. Anti VEGF tedavisinin limitli bir anjiyogenez sağlayarak sinir sistemi patolojileri üzerine olumlu etkisi olabileceği düşünülmüştür. Anti VEGF tedavinin bu sebeplerden ötürü periferik sinir hasarlanmalarında nöroprotektif etkisinin olabileceği düşünülmüştür.


Gereç ve Yöntem: Çalışmada her grupta 10 adet (n=10) olacak şekilde 4 grupta toplam 40 adet Wistar Albino sıçan kullanılmıştır. Gruplar kontrol grubu, travma grubu, orta doz bevacizumab uygulanan grup, yüksek doz bevacizumab uygulanan grup olmak üzere 4 gruba ayrılmıştır. Tüm deneklere motor koordinasyon testeleri (Rotarod), termal plantar testler ve sağ alt ekstremite EMG testleri yapılmıştır. Sonrasında sıçanlara sağ siyatik sinire klipleme ile sinir hasarı modeli oluşturulmuştur. Kontrol grubuna ise siyatik sinir diseksiyonunun ardından herhangi bir hasar uygulanmamış ve katlar kapatılmıştır. Tedavi gruplarına travmadan hemen sonra, yedinci gün ve ondördüncü gün Bevacizumab(Anti VEGF) tedavisi verilmiştir. Bu tedavilerin dozları orta doz tedavi grubuna 5mg/kg yüksek doz tedavi grubuna  ise 10mg/kg Bevacizumab (Anti VEGF) hesaplanıp intraperitoneal yol ile uygulanmıştır. Tüm gruplar işlemlerden sonra 21 gün boyunca bakıma alınmıştır. Sıçanlar 21. gününde tekrar motor koordinasyon testlerine, termal plantar teste ve EMG ölçümlerine tabi tutulmuş, ardından dekapitasyon yöntemi ile sakrifikasyon işlemi yapılmış, sağ siyatik sinirleri travma oluşturulan alanın 1 cm proksimal ve 1 cm distal yönünde çıkartılmıştır ve histopatolojik olarak incelenmiştir.
Bulgular: Bevacizumab (Anti VEGF), siyatik sinir travma hasarı modelinde uygun dozlarda kullanıldığında skar dokusunun gelişmesini azaltmakta, anjiyogenezi sınırlandırmakta, ödemi azaltmakta, dejenerasyonu azaltmakta ve sinir hasarına nöroprotektif etki sağlayarak sinirin iyileşmesine olumlu yönde etki etmektedir. Yapılan testlerde veistatistiksel analizlerde travma grubu ile yüksek doz ve orta doz tedavi alan gruplar arasında anlamlı farklılıklar bulunmuştur. Orta doz tedavi alan ve yüksek doz tedavi alan gruplar ile kontrol grubu arasında ise benzerlikler bulunmuştur. Bevacizumab' ın ödem, inflamasyon ve dejenerasyonu azalttığı histopatolojik olarak görülmüştür
Sonuç: Sonuç olarak periferik sinir travma hasarı modelinde, Bevacizumab(Anti VEGF) tedavisi, kontrollü bir anjiyogenez sağlayarak, dejenerasyonu azaltarak, ödem miktarını azaltarak sinir hasarının iyileşmesi yönünde etkisi olmuştur.


Anahtar Kelimeler: Siyatik sinir, Periferik sinir, Bevacizumab, Anti VEGF, Dejenerasyon, Ödem, Anjiyogenez.

Abstract:
Introduction-Goal: Peripheral nerve damage is a condition that may cause motor and sensory dysfunction and is still an important issue due to the difficulty of treating nerve damage. With increasing industrialization, peripheral nerve injuries have become one of the important and frequently encountered injuries in our society. These injuries, which can cause psychological, material and functional losses, are a challenging process for patients. As it may cause functional incapacity and losing work force of the person, it may affect the society financially. Therefore, newly released molecules for the treatment of peripheral nerve damage have been studying and this may be a hope for patients. Depending on the level of peripheral nerve damage, sensory and motor dysfunctions may develop in patients. The underlying causes are related to nerve damage and the level of damage. Acute and chronic symptoms occur over time after the damage. Although rare, spontaneous recovery may occur (depending on the level of damage and the regenerative capacity of the person). Histological examination and electrophysiological tests (and in some cases imaging methods such as magnetic resonance imaging to detect the integrity of the nerve) are performed. After the damage, histopathological changes occur in the distal and proximal parts of the nerve. Functional recovery after peripheral nerve injury is usually not good; but regeneration is possible in the peripheral nervous system compared to the central nervous system. However, this does not happen spontaneously or the spontaneous process is limited and slow. Therefore, studies to reveal pharmacological treatment applications that can contribute to this regeneration are extremely important.  In order for a peripheral nerve to continue its function, the peripheral nerve must have a connection with the cell body in the central nervous system and adequate oxygen support must be provided. In the case of ischemia, many biochemical and pathological changes occur as a result of oxidative stress and lipid peroxidation resulting from the disruption of the blood nerve barrier. Although many drug trials related to this situation have been made, no results have been obtained completely. Studies have shown that vascular endothelial growth factor (VEGF) has a neuroprotective effect on the nervous system through angiopoietins, and it has been proven to have an effect on the oxygenation and regeneration of nerve tissues by increasing vascular permeability. In many studies, VEGF antagonists have been shown to be effective in healing tissues by reducing edema, preventing free radical and scar tissue formation or degeneration. Although it is known that angiogenesis has a beneficial effect in an injured nervous system region, it has been shown that excessive angiogenesis can be harmful and limited angiogenesis is required for optimal recovery. Thereby it is thought that anti-VEGF therapy may have a neuroprotective effect on nervous system pathologies by providing limited angiogenesis.
Materials and Methods: In the study, a total of 40 Wistar Albino rats (20 males and 20 females) were used in 4 groups, with 10 (n=10) in each group. The groups were divided into 4 groups: the control group, the trauma group, the medium-dose bevacizumab administered group, and the high-dose bevacizumab administered group. Motor coordination tests (Rotarod), thermal plantar tests and right lower extremity EMG tests were performed on all subjects. Afterwards, a nerve injury model was created by clipping the right sciatic nerve to rats. In the control group, no damage was applied after the sciatic nerve dissection and the layers were closed. Bevacizumab (Anti VEGF) treatment was given to the treatment groups on immediate, the seventh and fourteenth days of the trauma. The doses of these treatments were 5mg per kilogram in the medium dose treatment group and 10 mg per kilogram in the high dose treatment group.  Bevacizumab (Anti VEGF) was calculated and administered intraperitoneally. All groups were taken into care for 21 days after the procedures. The rats were subjected to motor coordination tests, thermal plantar test and EMG measurements again on the 21st day, then sacrification was performed by decapitation method. Afterwards, the right sciatic nerves were removed 1 cm proximal and 1 cm distal to the traumatized area and examined histopathologically.
Results: Bevacizumab (Anti VEGF), when used in appropriate doses in the sciatic nerve trauma injury model, reduces the development of scar tissue, edema and degeneration, limits angiogenesis. From this aspect, it has a neuroprotective effect on nerve damage, positively affecting nerve recovery. In the statistical analyzes, significant differences were found between the trauma group and the groups that received high-dose and medium-dose treatment. Similarities were found between the treatment groups (medium- and high-dose) and the control group. Histopathologically, it was proved that bevacizumab reduced edema, inflammation and degeneration.
Conclusion: As a result, in the peripheral nerve trauma injury model, Bevacizumab (Anti VEGF) treatment helped to heal nerve damage by providing controlled angiogenesis, reducing degeneration and edema.


Key Words: Sciatic nerve, Peripheral nerve, Bevacizumab, Anti VEGF, Degeneration, Edema, Angiogenesis.