Sirkadiyen Döngü Değişikliklerinde Sinaptik Plastisitenin Araştırılması
Investıgatıon Of Synaptıc Plastıcıty In Cırcadıan Cycle Changes
Yazar: FATMA BOZ
Danışman: PROF. DR. CEM SÜER
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizyoloji = Physiology

Özet:
SİRKADİYEN DÖNGÜ DEĞİŞİKLİKLERİNDE SİNAPTİK PLASTİSİTENİN ARAŞTIRILMASI
Fatma BOZ
Erciyes Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü
Fizyoloji Anabilim Dalı
Yüksek Lisans Tezi, Ağustos 2023
Danışman: Prof. Dr. Cem SÜER

ÖZET
Öğrenme sürecinde kritik bir rol oynayan sinaptik plastisitenin sirkadiyen ritimlerle sıkı bir ilişkisi olduğu yapılan son çalışmalarda gösterilmiştir. Sirkadiyen ritim, pek çok farklı doku ve hücrelerde bulunan saat kontrol genleri (CCG) tarafından düzenlenmektedir ve bu genlerdeki varyasyonların fizyolojik işlevleri önemli ölçüde etkileyerek potansiyel olarak hastalık duyarlılığındaki değişikliklere katkıda bulunabileceği düşünülmektedir. Kemirgenlerde fetal sirkadiyen ritim gebeliğin son dönemleri ve post-natal periyodun erken dönemlerinde gelişir. Sirkadiyen değişikliklerin öğrenme ve belleğin en önemli hücresel bileşeni olan Uzun Dönemli Güçlenme (UDG) üzerine olan etkisi de araştırılmıştır. Ancak maternal sirkadiyen ritmin değiştirilmesinin, yavrularda UDG'yi nasıl etkileyeceği konusu araştırılmamıştır. Çalışmamızda amacımız, fetal dönemde sirkadiyen döngü değişikliklerinin yavru sıçanın sirkadiyen ritimi etkileyerek hipokampal sinaptik plastisiteyi etkileyip etkilemediğini ve etkiliyorsa da bunu yavru sıçanın düzenleyip düzenlemediğini görmektir. 
Deneylerde Wistar albino cinsi sıçanlar kullanılmış olup Yapay Fotoperiyod (YF) grubu, Uzatılmış Yapay Fotoperiyod (UYF) grubu, Restore Edilmiş Yapay Fotoperiyod (RYF) grubu olmak üzere 3 grup oluşturulmuştur. Yapay Fotoperiyod (YF) Grubu gebeliği sırasında 12/12 saat A/K döngüsüne maruz bırakılan anne (n = 4 gebe) ve  12/12 saat A/K döngüsüne uygun büyütülen 12 erkek yavrusu, Uzatılmış Yapay Fotoperiyod (UYF) Grubu gebeliği sırasında 16/8 saat A/K döngüsüne maruz bırakılan anne (n = 4 gebe) ve 16/8 saat A/K döngüsüne uygun büyütülen 12 erkek yavrusu, Restore Edilmiş Yapay Fotoperiyod (RYF) Grubu gebeliği sırasında 16/8 saat A/K döngüsüne maruz bırakılan annelerin (n = 4 gebe) ve 12/12 saat A/K döngüsüne uygun büyütülen 12 erkek yavrusu şeklinde oluşturuldu. Yavru sıçanlar 60 günlük olana kadar uygun koşullarda tutuldu. 60 günlük olan sıçanlardan günün aynı saatine denk gelecek şekilde (10.00-12.00) dentat girus bölgesinden Uzun Dönemli Güçlenme (UDG) kayıtları alınmıştır. Kayıtları tamamlanan hayvanlardan alınan hipokampüs dokularında Western-Blot analizi ile BMAL1, CRY2, CREB ve pCREB protein seviyeleri; gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu tekniği (qrt-PCR) ile CLOCK, BMAL1, CRY1, CRY2, PER1, PER2, SIRT1 gen anlatımları ölçüldü. 
Elektrofizyoloji çalışmalarının sonuçlarına göre, gruplar arasında hem indüksiyon hem de idame döneminde PS genliği ve EPSP eğiminde istatistiksel olarak anlamlı farklılık tespit edilemedi. Protein analizi sonuçlarına göre; BMAL1, CRY2, CREB ve pCREB protein seviyeleri arasında anlamlı bir fark bulunmadı. qrt-PCR analiz yöntemiyle elde edilen sonuçlar, CRY2 ve SIRT1 genlerinin UYF grubunda, YF ve RYF gruplarına kıyasla anlamlı derecede daha yüksek seviyelerde olduğunu gösterdi. Bununla birlikte, BMAL1, CLOCK, CRY1, CRY2, PER1, PER2 genlerinin bağımlı mRNA seviyeleri açısından gruplar arasında anlamlı bir farklılık saptanmadı.
Bu çalışmanın bulguları değerlendirildiğinde, gestasyonel dönemdeki aydınlık-karanlık döngüsünün değişiminin gestasyonel dönemden 2 ay sonrasında sinaptik plastisite üzerinde belirgin bir etki yaratmadığı görüldü. Ayrıca, gestasyonel dönemdeki aydınlık fazın uzamasının CRY2 ve SIRT1 gen ekspresyonunu azalttığı, ancak bu etkinin A/K döngüsü düzeltilerek ortadan kaldırılabileceği bulundu.

Anahtar Kelimeler: Elektrofizyoloji; Hipokampüs; Nöroplastisite; Sıçan, Sirkadiyen ritim.

Abstract:
INVESTIGATION OF SYNAPTIC PLASTICITY IN CIRCADIAN CYCLE CHANGES
Fatma BOZ
Erciyes University, Institute of Health Sciences 
Department of Physiology 
Master Thesis, August 2023
Advisor: Prof. Dr. Cem SÜER

SUMMARY
In recent studies, it has been shown that there is a close relationship between circadian rhythms and synaptic plasticity, which plays a critical role in the learning process. Circadian rhythms are regulated by clock-controlled genes (CCGs) found in various tissues and cells, and variations in these genes are thought to significantly affect physiological functions, potentially contributing to changes in disease susceptibility. In rodents, the fetal circadian rhythms develop during the late stages of pregnancy and early postnatal period. The impact of circadian changes on Long-Term Potentiation (LTP), the most crucial cellular component of learning and memory, has also been investigated. However, the effect of altering maternal circadian rhythms on LTP in offspring has not been explored.
The aim of our study was to investigate whether circadian cycle alterations during the fetal period could influence the circadian rhythm of offspring rats, thereby affecting hippocampal synaptic plasticity. We also aimed to determine whether offspring rats could regulate these effects.
For the experiments, we used Wistar albino rats and divided them into three groups: Artificial Photoperiod (AP) group, Extended Artificial Photoperiod (EAP) group, and Restored Artificial Photoperiod (RAP) group. The groups were formed as follows: Artificial Photoperiod (AP) Group, where the pregnant dams (n=4) were exposed to a 12-hour light/12-hour dark cycle during gestation, and 12 male offspring were raised under the same 12-hour light/12-hourdark cycle; Extended Artificial Photoperiod (EAP) Group, where the pregnant dams (n=4) were exposed to a 16-hour light/8-hour dark cycle during gestation, and 12 male offspring were raised under the same 16-hour light/8-hour dark cycle; Restored Artificial Photoperiod (RAP) Group, where the pregnant dams (n=4) were exposed to a 16-hour light/8-hour dark cycle during gestation, and 12 male offspring were raised under a 12-hour light/12-hour dark cycle. After recording electrophysiological data, Western blot analysis was performed to measure the protein levels of BMAL1, CRY2, CREB, and pCREB in hippocampal tissue samples. Real-time polymerase chain reaction (qrt-PCR) was used to measure the gene expressions of CLOCK, BMAL1, CRY1, CRY2, PER1, PER2, and SIRT1 in the same tissue samples. According to the results of the electrophysiology studies, no statistically significant difference was found between the groups in terms of PS amplitude and EPSP slope during both the induction and maintenance periods. The outcomes of the protein analysis indicated that there was no noteworthy distinction in BMAL1, CRY2, CREB, and pCREB protein levels among the groups. The results obtained from the qrt-PCR analysis method revealed significantly higher levels of the CRY2 and SIRT1 genes in the UYF group when compared to the YF and RYF groups. However, no significant variation was observed among the groups concerning the dependent mRNA levels of BMAL1, CLOCK, CRY1, CRY2, PER1, and PER2 genes.
Upon evaluating the findings of this study, it was determined that alterations in the light-dark cycle during the gestational period did not exert a significant impact on synaptic plasticity two months after the gestational period. Furthermore, it was noted that the extension of the luminous phase during the gestational period led to a reduction in CRY2 and SIRT1 gene expressions; nevertheless, this effect could be nullified through the correction of the L/D cycle
Keywords: Circadian Rhythm; Electrophylogy; Hippocampus; Neuroplasticity; Rat.