Öğrenme sonrası uyku yoksunluğunun farelerde hipokampal sinaptik plastisiteyle ilgili genlere ve mikrornalara etkisinin araştırılması
Effects of post-learning sleep deprivation on hippocampal synaptic plasticity related genes and mirnas expression in mice
Yazar: SEBAHATTİN KARABULUT
Danışman: PROF. DR. ASUMAN GÖLGELİ
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Bellek = Memory ; Gen ifadesi = Gene expression ; Hipokampus = Hippocampus ; Uyku = Sleep ; Uyku bozuklukları = Sleep disorders ; Uyku yoksunluğu = Sleep deprivation ; Uyku-REM = Sleep-REM ; Öğrenme = Learning ; Öğrenme stilleri = Learning styles

Özet:
Bu çalışmada öğrenme sonrası uyku sırasında bellek konsolidasyonu için kritik zaman periyodunun belirlenmesi ve bu periyotta yapılan REM uyku yoksunluğunun plastisiteyle ilişkili genlerin ve ilgili mikroRNA (miRNA)'ların ekspresyonuna etkisinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Çalışmada 2-3 aylık 60 adet Balb/c türü erkek fareler her grupta 10'ar adet olacak şekilde 6 gruba ayrıldı. AK ve BK; kontrol grupları, A1 ve B1; son denemeden hemen sonra 3 saat REM uyku yoksunluğu grupları, A2 ve B2; son denemeden 3 saat sonra 3 saat REM uyku yoksunluğu grupları olarak belirlendi. Uzamsal öğrenme ve bellek performansları Morris su labirent testiyle ölçüldü. REM uykusu modifiye çoklu platform metodu kullanılarak elimine edildi. BK, B1 ve B2 grupları öğrenme denemeleri ve uyku yoksunluğu paradigmaları uygulandıktan sonra 4. günün sonunda dekapite edilerek hipokampusları çıkarıldı. Hipokampal BDNF, CAMK II, CREB, Zif268, Tomozin, REST mRNA'ları ve miR-132, miR-124, miR-9, miR-182, miR-219 ve miR-325 ekspresyonları Kantitatif Real Time PCR ile ölçüldü. AK ve A1 gruplarında toplam alınan yol uzunluğu ve platforma çıkma süresinde azalma görülürken, bu değerler A2 grubunda arttı (p<0.05). A2 grubunda hedef kadranda geçirilen sürenin yüzde oranı, AK grubuna göre düşüktü (p<0.05). B2 grubunda hipokampal CAMK II, CREB, Tomozin mRNA düzeyleri yüksekti, bu artış BDNF'de anlamlıydı (p<0.05). BK grubunda zif268 ve REST düzeyleri daha yüksekti (p>0.05). B1 grubunda hipokampal miR-182 ve miR-132, miR-219, miR-124, miR-9 ve miR-325 düzeylerindeki azalmalar anlamlıydı (p<0.05). Sonuç olarak son denemeden sonraki 3-6. saatler arasındaki 3 saatlik REM uyku yoksunluğu Morris su labirent testinde uzamsal bellek fonksiyonunu bozmuştur. Uyku yoksunluğu hipokampal plastisiteyle ilgili genlerin ekspresyonlarında görece sınırlı ve bunlarla ilişkili miRNA'larda ise daha dramatik değişikliklere yol açmıştır. 
Anahtar Kelimeler: Öğrenme ve bellek, REM uyku yoksunluğu, Hipokampal gen ekspresyonu, miRNA

Abstract:
The current study aims to determine the the critical time period for memory consolidation during sleep after learning, and to evaluate the effect of REM sleep deprivation in this period on the expression of plasticity-related genes and miRNAs. 60 male Balb/c mice, aged 2-3 month, were grouped in to six different gorups where each group consists of 10 mice. AK and BK; control groups, A1 and B1; after the last training session the mice were deprived of sleep for 3 hours immediately, A2 and B2; after the last training session the mice were deprived of sleep for 3 hours after 3 hours waiting period. Spatial learning and memory were tested in the Morris Water Maze (MWM). REM sleep was eliminated by using the modified multiple platform method. After the learning trials and sleep deprivation paradigms, BK, B1 and B2 groups were decapitated at the end of the 4th day and their hippocampus was removed. Quantitative RT-PCR was used to measure the changes in the expression of hippocampal mRNAs (BDNF, CAMK II, CREB, Zif268, Tomosyn, REST) and miRNAs (miR-132, miR-124, miR-9, miR-182, miR-219, miR-325). There were observed that the total path length and time to find the platform reduced across training trials between AK and A1, but these parameters was higher in A2 (p<0.05). In A2, the time spent in the target quadrant to the ratio of the total time spent expressed as a percentage value in was found to be lower than AK (p<0.05). In group B2, hippocampal CAMK II, CREB, and Tomozin mRNA levels were higher, which was significant in BDNF (p <0.05). In group B1, the hippocampal miR-182 and miR-132, miR-219, miR-124, miR-9 and miR-325 levels were significant (p <0.05). Consequently specific 3-h critical sleep period, extending from 3 to 6 h after last training, during which REM sleep deprivation impairs hippocampal spatial memory function in MWM. Sleep deprivation has been relatively limited in the expression of genes involved in hippocampal plasticity and has led to more dramatic changes in miRNAs.
Key Words: Learning and memory, REM sleep deprivation, Hippocampal gene expression, miRNA