Sıçanlarda doğum stresi ve bellek performansı üzerinde çinko eksikliği ve desteğinin etkisi
The effect of zinc deficiency and supplementation on birth stress and memory performance in rats
Yazar: FATMA SARE TAŞTEPE
Danışman: PROF. DR. ABDULKERİM KASIM BALTACI
Selçuk Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı / Fizyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Bellek = Memory ; Doğum = Delivery ; Stres = Stress ; Sıçanlar = Rats ; Çinko = Zinc

Özet:
Çinko sinaptik plastisite, öğrenme ve hafıza için önemli bir eser elementtir. Çinko eksikliği, hem hamilelik sırasında hem de doğumdan sonra, bilişsel performansı bozar ve hafıza açıklarına ek olarak, dikkat, nöropsikolojik davranış ve motor gelişimde değişikliklere neden olur. Çinko takviyesinin biliş üzerindeki etkileri, özellikle yetişkinlerde, daha az açıktır. Bu çalışmanın amacı da gebelik döneminde çinko eksik diyetle beslenen sıçanlarda, doğum stresi, çinko eksikliği ve desteğinin hipokampal östrojen reseptör ve ZnT3 gen ekspresyonu ile bilişsel fonksiyonlar üzerindeki etkilerinin araştırılmasıdır.
Çalışma Selçuk Üniversitesi Deneysel Tıp Araştırma ve Uygulama Merkezinden temin edilen Wistar cinsi dişi sıçanlar üzerinde gerçekleştirildi. Çalışma protokolü aynı merkezin etik kurulu tarafından onaylandı.
Çalışmada 15 adet dişi sıçan gebelik başlangıcından doğum sonrası yavrularından ayrılacakları 21. güne kadar çinko eksik (0,650 ppm/g çinko) diyetle ve 5 adet sıçan da normal diyetle beslendiler. Yavru sıçanlar ayrıldıktan sonra anne sıçanlar aşağıdaki şekilde gruplara ayrıldılar:
Grup 1 Çinko eksik diyetle beslenen grup: Yavrularından ayrıldıktan sonra, çalışmanın sonlandırılacağı zamana kadar çinko eksik diyetle (0,650 ppm/g çinko) beslenen grup. 
Grup 2 Çinko takviyeli diyetle beslenen grup: Yavrularından ayrıldıktan sonra, standart sıçan yemine ilave olarak çalışmanın sonlandırılacağı zamana kadar (66-70 günlük) çinko takviyeli (5 mg/kg/gün intraperitoneal çinko sülfat) diyetle beslenen grup.
Grup 3 Normal diyetle beslenen grup: Yavrularından ayrıldıktan sonra, çalışmanın sonlandırılacağı zamana kadar, standart sıçan yemiyle beslenen grup.
Grup 4 Kontrol grubu: Bu grubu oluşturan sıçanlar normal diyetle beslenen ve deney gruplarıyla aynı dönem gebe kalmış ve doğum yapan annelerden rastgele olarak seçildiler. Bu grubu oluşturacak hayvanlar standart sıçan yemiyle beslendi.
Çalışmada davranış ve öğrenme testleri tamamlandıktan 24 saat sonra hayvanların tamamı sakrifiye edilerek kan ve doku örnekleri alındı. 
Hayvanların hipokampus doku örneklerinde ZnT3 gen ekspresyonu gerçek zamanlı PCR (RT-PCR) analizi ile, ERα ve Erβ düzeyleri ELISA yöntemiyle, serum çinko seviyeleri ICP-MS yöntemiyle tayin edildi.
Çalışmanın başlangıcındaki Grup 1, 2 ve 3'ün bilişsel parametreleri Grup 4 ile karşılaştırıldığında önemli ölçüde gerilemişti (P<0,05). Çinko desteği özellikle PZGSü, PZIGAKGS ve KKİGAKGS parametrelerini Grup 2'de Grup 4 seviyelerini çıkartarak bilişsel performanstaki bozulmayı tersine çevirdi (P<0,05). Hipokampus dokusundaki en yüksek ERα ve ERβ düzeyleri çinko takviyesi yapılan Grup 2 ile Grup 4 (kontrol)'de elde edildi (P<0,001). Çalışmamızda en yüksek serum çinko düzeyleri çinko takviyesinin yapıldığı Grup 2'de en düşük serum çinko seviyeleri ise Grup 1'de elde edildi (P<0,001). Hipokampus dokusundaki en yüksek ZnT3 gen ekspresyon düzeyleri çinko takviyesi yapılan Grup 2 ile Grup 4 (kontrol)'de elde edildi (P<0,001). 
Çalışmamızın bulguları doğum stresi ve/veya yavrudan ayrılma stresinden bağımsız olarak anne sıçanlarda bilişsel performansta meydana gelen bozulmanın gebelik ve emzirme döneminde çinko eksik diyetle beslenmenin bir sonucu olduğunu, bilişsel performanstaki bu bozulmanın çinko takviyesiyle önlenebileceğini göstermektedir. Çinko desteğinin bilişsel performansı iyileştirici etkisi hipokampal ZnT3 gen ekspresyonu ile ERα ve ERβ akitivitesini artırarak oluşmaktadır.

Abstract:
Zinc is a crucial trace element for synaptic plasticity, learning, and memory. Zinc deficiency, both during pregnancy and after birth, impairs cognitive performance and causes memory deficits, as well as changes in attention, neuropsychological behavior, and motor development. The effects of zinc on cognition, especially in adults, are less clear. This study aims to investigate the effects of birth stress, and zinc deficiency, and supplementation on hippocampal estrogen receptor and ZnT3 gene expression, and cognitive functions in the zinc-deficient diet-fed rats during pregnancy.
The study was carried out on female Wistar rats obtained via Selcuk University Experimental Medicine Research and Application Centre. The study protocol was approved by the ethics committee of the same center. In the study, 15 female rats were fed the zinc-deficient diet and 5 female rats were fed the standard diet from the beginning of the pregnancy until the 21st day after the birth when they were to be separated from the pups. After separation, dams were divided into 4 groups as follows: Group 1; Zinc-deficient diet-fed group: This group was fed the zinc-deficient diet (0,650 ppm/g zinc) after separation from the pups. Group 2; Zinc-supplemented group: After separation from pups, in addition to the standard diet, this group received intraperitoneal zinc sulfate until the end of the study (66-70 days). Group 3; Standard diet-fed group: After separation from pups, this group was fed the standard diet. Group 4; Control group: The rats in this group were randomly selected from dams who were fed a normal diet and who conceived and gave birth at the same time as the other groups. Animals in this group were fed the standard diet. 24 h after behavioral and memory tests, all animals were sacrificed and tissue and blood samples were collected. In hippocampus samples of the animals, ZnT3 gene expression was analyzed by Real-Time PCR, ERα and ERβ levels by ELISA, and serum zinc levels by ICP-MS method.
Cognitive parameters of Group 1, 2, and 3 at the beginning of the study were significantly decreased compared to Group 4 (p<0,05). Zinc supplementation reversed the deficits in memory, especially by rescuing the latency for finding the platform, the time spent in the platform zone, the latency for entering the northeast quadrant. The highest hippocampal ERα and ERβ levels were in Group 2 (zinc supplemented) and Group 4 (control) (p<0,001). The highest serum zinc levels were in Group 2, while the lowest was in Group 1 (p<0,001). The highest hippocampal ZnT3 gene expression levels were in Group 2 and Group 4 (p<0,001).
The findings of the study suggest that that cognitive performance impairment in dams, independent of birth stress and/or separation from the pups, was a result of feeding with the zinc-deficient diet during pregnancy and lactation. That cognitive impairment could be prevented by zinc supplementation. The cognitive performance improving effect of zinc supplementation may occur via increasing hippocampal ZnT3 gene expression and ERα and ERβ activity.