Deneysel serebral iskemi modeline bağlı öğrenme ve hafıza değişikliklerine transkraniyal doğru akım stimülasyonunun etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of transcranial direct current stimulation on learning and memory changes based on experimental cerebral ischemia model
Yazar: GÜVEN AKÇAY
Danışman: PROF. DR. NARİN DERİN
Akdeniz Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Biyofizik = Biophysics ; Nöroloji = Neurology ; Psikoloji = Psychology
Dizin: Bellek = Memory ; Glutamat = Glutamates ; Reperfüzyon = Reperfusion ; Reperfüzyon lezyonu = Reperfusion injury ; Serebrovasküler bozukluklar = Cerebrovascular disorders ; Öğrenme = Learning ; İskemi = Ischemia

Özet:
Amaç: Çalışmamızda fokal serebral iskemi oluşturulan sıçanlarda Transkranial Doğru Akım Stimülasyon (tDAS) uygulamasının öğrenme ve hafıza üzerine etkilerinin ve moleküler mekanizmalarının araştırılması hedeflenmiştir. 
Yöntem: Her grupta 20 sıçan olmak üzere 100 adet 290-310 gr ağırlığında erkek Wistar sıçanlar Sham, tDAS, İskemi/Reperfüzyon (İR), İR+tDAS ve İR+E-tDAS grubu olmak üzere beş gruba ayrılmıştır. Öğrenme ve hafızayı değerlendirmek için yeni obje tanıma, obje lokalizasyon ve Y-maze testleri, lokomotor aktiviteyi değerlendirmek için ise açık alan testi kullanılmıştır. Hipokampus dokularında glutamat ve glutamin düzeyleri, AMPA, NMDA, VGLUT-1, EAAT-1, EAAT-2 ve EAAT-3 mRNA ekspresyonları değerlendirilmiştir. İskemik alanlar TTC boyaması ile analiz edilmiştir.
Bulgular:  Motor davranış indeksi iskeminin 1. gününde  İR yapılan tüm gruplarda anlamlı derecede artmış, ancak 7. günde İR+tDAS ve İR+E-tDAS gruplarında İR grubuna göre anlamlı olarak azalmıştır. Lokomotor aktivite, öğrenme ve hafıza testi verilerinde İR grubunda anlamlı düşüş görülürken, İR+tDAS ve İR+E-tDAS gruplarında ise İR'ye göre artış görülmüştür. Glutamat ve glutamin düzeyleri, AMPA ve NMDA reseptör ekspresyonları ile VGLUT1 ve EAAT1 mRNA ekspresyonları İR grubunda anlamlı derecede yüksek, İR+tDAS ve İR+E-tDAS gruplarında ise İR grubuna göre anlamlı derecede düşük olduğu saptanmıştır. Sham grubuna göre İR grubunda EAAT2 mRNA ekspresyonu anlamlı olarak azalırken, EAAT3 mRNA ekspresyonu değişmemiştir. İR+tDAS ve İR+E-tDAS gruplarında EAAT2 ve EAAT3 ekpresyonları İR grubuna kıyasla anlamlı derecede yüksektir. İR grubuna kıyasla İR+tDAS ve İR+E-tDAS gruplarında iskemik alanlar anlamlı derecede azalmıştır.  
Sonuç: Çalışmamızda İR sonrası tDAS uygulamasının, öğrenme ve hafızanın bozukluklarını iyileştirdiği ve tDAS'ın bu etkilerini glutamat seviyesini düzenleyen taşıyıcıların aracılığıyla gerçekleştirdiği göstermiştir.


Anahtar Kelimeler: iskemi reperfüzyon, tDAS, öğrenme ve hafıza, glutamat

Abstract:
Objective: In our study, we aimed to investigate the effects of Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) application on learning and memory and molecular mechanisms of rats with focal cerebral ischemia.
Method: 100 male Wistar rats, each of which weighs 290-310 g, were divided into five groups as Sham, tDCS, Ischemia/Reperfusion (IR), IR+tDCS and IR+E-tDCS groups, with 20 rats in each group. Novel object recognition, object localization and Y-maze tests were used to evaluate learning and memory, and open field test was performed to evaluate locomotor activity. Glutamate and glutamine levels, AMPA, NMDA, VGLUT-1, EAAT-1, EAAT-2 and EAAT-3 mRNA expressions in hippocampus tissues were evaluated. Ischemic areas were analyzed by TTC staining.
Results: Motor behavior index increased significantly in all groups where IR was applied on the first day of ischemia, but on the 7th day, it was significantly decreased in IR+tDCS and IR+E-tDCS groups compared to IR group. An increase was observed in IR+tDCS and IR+E-tDCS groups compared to the IR group while a significant decrease was observed in IR group in the locomotor activity, learning and memory test data. Glutamate and glutamine levels, AMPA and NMDA receptor expressions, VGLUT1 and EAAT1 mRNA expressions were found to be significantly higher in IR group, it was found to be significantly lower in IR+tDCS and IR+E-tDCS groups compared to IR group. While EAAT2 mRNA expression decreased significantly in IR group compared to sham group, EAAT3 mRNA expression did not change.  EAAT2 and EAAT3 expressions were significantly higher in IR+tDCS and IR+E-tDCS groups compared to the IR group. Ischemic areas were significantly decreased in IR+tDCS and IR+E-tDCS groups compared to IR group.
Conclusion: In our study, it has been shown that post-IR tDCS application improves learning and memory disorders and tDCS achieves these effects through the carriers that regulate glutamate level.

Key words: ischemia reperfusion, tDCS, learning and memory, glutamate