Epilepsili sıçanlarda taktil uyaranların nöroanatomik, davranışsal ve elektrofizyolojik etkilerinin araştırılması
Investigation of neuroanatomical, behavioral and electrophysiological effects of tactile stimulation in epileptic rats
Yazar: AYMEN BALIKÇI
Danışman: DOÇ. DR. GÜL İLBAY
Kocaeli Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Anatomi = Anatomy ; Davranış = Behavior ; Elektrofizyoloji = Electrophysiology ; Epilepsi = Epilepsy ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Nöroloji = Neurology ; Sıçanlar = Rats

Özet:
Amaç: İnsanlarda olduğu gibi nöbet ve epilepsinin hayvan modellerinde nöbet eğilimi ve nöbetlerin nöropatolojik sonuçlarının ortaya çıkmasında genetik zemin önemli rol oynar. Nöbet ve epilepsiyi de içeren birçok patolojinin gelişimi çevresel faktörlere bağlıdır. Bu çevresel faktörlerin en önemlisi de anne bakımıdır. Veriler maternal depresyonun ve eşlik eden azalmış anne bakımının yavrularda depresyon ve epilepsi gelişimi için risk oluşturduğunu göstermektedir. WAG/Rij sıçanlar depresyonun da eşlik ettiği insan absans epilepsisi için genetik bir hayvan modelidir. Absans epilepsi bilinç kaybı ve hareketin durmasının eşlik ettiği, EEG'de spontan jeneralize diken dalga deşarjlarla (DDD) karakterize, konvülsif olmayan bir epilepsi tipidir. WAG/Rij sıçanlarda absans epilepsinin ilk belirtileri olan DDD'ler, ve depresyon belirtileri 3-4 aylık iken ortaya çıkar ve 6-8 aylık olduklarında tamamen belirginleşir. Dişi WAG/Rij sıçanların Wistar ırkı dişi sıçanlar ile karşılaştırıldığında maternal bakımlarının içinde bulundukları depresyon nedeniyle zayıf olduğu gösterilmiştir. Taktil uyarı maternal bakımı taklit eden bir duyusal deneyimdir. Çalışmamızda maternal bakımı taklit edecek şekilde iki farklı dokunsal uyarının (Taktil uyarı ve Derin Basınç) gelişim için kritik olan dönemde verilmesinin erişkin WAG/Rij ırkı absans epilepsili sıçanlarda davranış, EEG ve somatoduysal alandaki sinir hücre morfolojisi üzerindeki etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. 
Yöntem: Doğumdan sonraki 3. ve 21. günler arasında WAG/Rij ırkı sıçan yavruları taktil uyarı, derin basınç ve anneden ayırma uygulamak üzere raslantısal bir şekilde gruplara ayrılmıştır. Kontrol grubundaki sıçanlar annelerinden ayrılacakları 22. güne kadar kafeslerinde anneleri ile birlikte hiçbir müdahale almadan barındırılmıştır. Sıçanlar 5 aylık olduklarında histolojik değerlendirme, davranış testleri ve ardından 6 aylık olduklarında EEG kayıtları yapılmak üzere raslantısal olarak seçilmiştir. 5. ayda davranış deneyleri yapılan sıçanlara 6. ayda EEG kayıtları alınmak üzere elektrodları takılmıştır. EEG kayıtları alındıktan sonra elektrodu takılı aynı WAG/Rij ırkı sıçan gruplarına jeneralize tonik klonik nöbet duyarlığının değerlendirilmesi için 50 mg/kg tek doz pentilentetrazol (PTZ) i.p. olarak enjekte edilmiştir.   Histolojik çalışma için seçilen hayvanların beyinleri çıkarılıp Golgi-Cox boyama için gerekli olan prosedür uygulanmıştır. Ayrıca histolojik bulgular Wistar ırkı kontrol sıçan beyninden elde edilen bulgular ile karşılaştırılmıştır.
Bulgular: Doğumdan sonraki 3. ve 21. günler arasında taktil uyarı ve derin basınç verilmesi WAG/Rij ırkı yetişkin sıçanlarda absans epilepsi nöbet sıklığını, nöbet süresini ve nöbetlere eşlik eden depresyon davranışlarını istatistiksel olarak anlamlı bir şekilde azaltmıştır. Taktil uyarı verilmesi anksiyete benzeri davranışlar ortaya çıkarmış ancak PTZ ile indüklenen jeneralize tonik klonik nöbet duyarlılığını değiştirmemiştir. WAG/Rij ırkı sıçanlarda somatoduysal kortekste bulunan nöronlardaki dentritik dikenlerin sayısı Wistar ırkı sıçan beyinlerine göre daha fazla saptanmıştır. WAG/Rij ırkı sıçanlara taktil uyarı, derin basınç ve anneden ayrılma uygulanması somatoduysal kortekste dentritik diken sayısında azalma ortaya çıkarmıştır.
Sonuç: Taktil uyarıların verilmesi genetik absans epilepsili WAG/Rij ırkı sıçanlarda yetişkinlik döneminde nöbet süresini ve sıklığını, depresyon davranışını azaltıcı bir etki göstermiştir. Bununla birlikte taktil uyarı, derin basınç ve anneden ayırma uygulanan hayvanlarda PTZ ile indüklenen tonik klonik nöbet duyarlılığının değişmemesi bu uygulamaların jeneralize nöbeti tetikleyen olumsuz deneyimler olmadığını göstermiştir. Sonuçlarımız erken dönemde verilen taktil uyarıların WAG/Rij ırkı sıçanlarda absans epilepsiyi önleyen pozitif deneyimler olduğunu ve bu deneyimlerin absans epilepsinin başladığı yer olarak düşünülen somatoduysal kortekste morfolojik değişimler oluşturduğunu göstermektedir. 

Anahtar Sözcükler: Absans Epilepsi, Derin Basınç, Epilepsi, Taktil Uyarı, WAG/Rij

Abstract:
Objective: The genetic background plays an important role in susceptibility to seizures and neuropathological consequences of seizures in animal models of seizures and epilepsy as in humans. The development of many pathologies, including seizures and epilepsy, depends on environmental factors. The most important of these environmental factors is maternal care. Data suggest that maternal depression and concomitantly reduced maternal care pose a risk for the development of depression and epilepsy in the offspring. WAG/Rij rats are a genetic animal model for human absence epilepsy accompanied by depression. Absence epilepsy is a type of non-convulsive epilepsy characterized by spontaneous generalized spike-wave discharges (SWD) in the EEG, accompanied by loss of consciousness and behavioral immobility. In WAG/Rij rats, SWD in the EEG and signs of depression occur at the age of 3-4 months, and at the age of 6-8 months the pathology become fully apparent. Female WAG/Rij rats compared with female Wistar rats exhibit reduced maternal care associated with  depression-like state. Touch is a sensory stimulus mimicking maternal care. The aim of our study was to investigate the effects of two different touch stimuli (Tactile stimulation and Deep Pressure) given as mimics of maternal care during the critical period of development on behavior, EEG and somatosensory nerve cell morphology in adult WAG/Rij rats.
Methods: Between the 3rd and 21st days postnatal, WAG/Rij strain pups were randomly assigned to groups of tactile stimulation, deep pressure and maternal separation. The rats in the control group were housed in their cages until the 22nd day with their mothers without any intervention until they were weaned. Rats were randomly selected for histological evaluation, behavioral testing at 5 months, and EEG recording at 6 months of age. The rats undergoing behavioral tests at the 5th month were assigned to receive EEG records at 6th month. The same WAG/Rij group of rats that had been electrodes injected 50 mg / kg i.p. single dose of pentylenetetrazol (PTZ) following EEG recording to assess the generalized tonic clonic seizure sensitivity. Brains of selected animals for histological study were removed and the procedure required for Golgi-Cox staining was applied. In addition, histological findings were compared with those obtained from the Wistar strain control rat brain.
Results: Tactile stimulation and deep pressure between the 3rd and 21st days postnatal WAG/Rij strain significantly decreased the frequency of absence epilepsy seizures, duration of seizures, and depression behaviors accompanying seizures statistically in adult rats. Tactile stimuli produced anxiety-like behaviors but did not alter PTZ-induced generalized tonic clonic seizure sensitivity. The number of dendritic spines in neurons with somatosensory cortexes in WAG/Rij strain rats was found to be higher than that of Wistar strain rat brains. The application of tactile stimulation, deep pressure and maternal separation to WAG/Rij strain rats resulted in a reduction in the number of somatosensory cortex dentritic spines.
Conclusion: The administration of tactile stimuli showed reducing effect at the duration and frequency of seizures, depression behavior in WAG/Rij rat starin in adulthood. However, the fact that PTZ-induced tonic clonic seizure sensitivity were not change in tactile stimulation, deep pressure, and maternal separation animals showed that these practices were not negative experiences triggering the generalized seizure. Our results shows that given tactile stimultions in ealy life are positive experiences to prevent absence epilepsy in WAG/Rij rat, and that these experiences generate morphologic changes at the somatosenosry cortex that are thought to be the origin of absence epilepsy.

Keywords: Absence Epilepsy, Deep Pressure, Epilepsy, Tactile Stimulation, WAG/Rij