Yenidoğan sıçanlarda ibotenate ile oluşturulan eksitotoksik beyin hasarı üzerine kapsaisinin koruyucu etkileri
Protective effects of capsaicin on ibotenate-induced excitotoxic brain injury in newborn rats
Yazar: YASEMİN BARANOĞLU KILINÇ
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA DİLEK
Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2021
Konu: Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları = Child Health and Diseases
Dizin: Beyin = Brain ; Eksitotoksisite = Excitotoxicity ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Kapsaisin = Capsaicin ; Mast hücreleri = Mast cells ; Nöroinflamatuar hastalıklar = Neuroinflammatory diseases ; Sıçanlar = Rats ; Toksisite = Toxicity ; İbotenat = Ibotenate

Özet:
Amaç: Eksitotoksisite perinatal beyin hasarlarının ortak mekanizması olması açısından önemlidir. Kapsaisin TRPV1 reseptörlerinin eksojen agonistidir ve geniş yelpazede farmakolojik etkilere sahiptir. Sunulan çalışmada, kapsaisinin farklı dozlarının, ibotenat ile oluşturulan eksitotoksik yenidoğan beyin hasarı sıçan modelinde, beyin hasarı, mast hücreleri ve inflamatuar belirteçler üzerine etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır.  
Gereç ve Yöntem: Her iki cinsiyetten Wistar sıçan yavruları (P5) naive-kontrol grubunda 7 diğer gruplarda 13'er sıçan olmak üzere 8 gruba ayrıldı. Naive-kontrol grubuna dokunulmadı, sham-kontrol ve ibotenat gruplarına PBS, ibo+DMSO grubuna % 0.1 DMSO, ibo+kapsaisin-1 grubuna 0.2, ibo+kapsaisin-2 grubuna 1, ibo+kapsaisin-3 grubuna 5 mg/kg kapsaisin ve ibo+MK-801 grubuna 1 mg/kg MK-801 intraperitoneal uygulandıktan 30 dakika sonra sham-kontrole çözücü solüsyon (vehicle) diğer gruplara 10 μg ibotenat intraserebral olarak enjekte edildi. Kristal-viyole ile boyanan koronal beyin kesitlerinde kortikal/beyaz cevher kalınlıkları ve beyaz cevher lezyon büyüklüğü ölçüldü. Toluidine-blue ile boyanan beyin mast hücreleri sayı ve degranülasyon açısından değerlendirildi. Beyin dokusu homojenatlarında aktivin-A, IL-1β, IL-6 ve IL-10 konsantrasyonları ELISA yöntemi ile ölçüldü. Veriler one-way ANOVA ve devamında post-hoc Tukey testi ile analiz edildi.   
Bulgular: İbotenat kortikal ve beyaz cevher kalınlıklarında azalmaya, beyaz cevher lezyonuna, beyin mast hücrelerinin sayı ve degranülasyonunda artışa, beyin dokusu aktivin-A, IL-1β ve IL-6 konsantrasyonlarında artışa yol açarken (P<0.01), IL-10 düzeyini etkilemedi (P>0.05). Kapsaisin doz bağımlı bir şekilde ibotenat ile indüklenen kortikal ve beyaz cevher kalınlıklarındaki azalmayı önledi, beyaz cevher lezyon büyüklüğünü azalttı, mast hücre sayı ve degranülasyonundaki ve ayrıca beyin dokusu aktivin-A, IL-1β ve IL-6 konsantrasyonlarındaki artışları azalttı (P<0.05). Pozitif kontrol olarak uygulanan MK-801, ibotenat ile indüklenen değişiklikleri önledi (P<0.01).
Sonuç: Kapsaisin eksitotoksisite ve buna bağlı gelişen mast hücre aktivasyonu ve pro-inflamatuar sitokinlerin salımındaki artışı da içeren nöroinflamasyonun yol açtığı yenidoğan beyin hasarını azaltmaktadır. Kapsaisinin beyin hasarlarındaki ortak mekanizma olan eksitotoksisiteyi ve ayrıca nöroinflamasyonu önleyici bu etkileri, perinatal beyin hasarının birçok çeşidine karşı kapsaisin uygulamasının koruyucu olabileceğini önermektedir.
Anahtar kelimeler: Perinatal beyin hasarı, yenidoğan, eksitotoksisite, nöroinflamasyon, beyin mast hücreleri, kapsaisin.

Abstract:
Background: Excitotoxicity is important because it is common mechanism of perinatal brain injuries. Capsaicin is an exogenous agonist of TRPV1 receptors and has a wide range of pharmacological effects. We aimed to investigate effects of different doses of capsaicin on brain damage, mast cells and inflammatory markers in a rat model of ibotenate-induced neonatal excitotoxic brain injury.
Material and Methods: P5 Wistar rat pups of both sexes were divided into 8 groups (n=7 for naive-control, n=13 for each of the other groups). Except for naive-control, intraperitoneally sham-control and ibotenate groups received PBS, ibo+DMSO group received 0.1 %  DMSO, ibo+capsaicin groups received  0.2, 1 and 5 mg/kg capsaicin, ibo+MK-801 group received 1 mg/kg MK-801. Thirty minutes later, sham-control received vehicle and the other groups received 10 μg ibotenate by intracerebral route. Cortical/white matter thicknesses and white matter lesion size were measured in coronal brain sections stained with cresyl-violet. Toluidine-blue-stained brain mast cells were evaluated for number and degranulation. Activin-A, IL-1β, IL-6 and IL-10 concentrations in brain tissue homogenates were measured using ELISA. Data were analyzed with one-way ANOVA followed by post-hoc Tukey test.
Results: While ibotenate caused white matter lesion, decreased cortical and white matter thicknesses, increased number and degranulation of brain mast cells, increased brain tissue activin-A, IL-1β and IL-6 concentrations (P<0.01), it did not affect IL-10 level (P>0.05). In a dose-dependent manner, capsaicin alleviated ibotenate-induced cortical and white matter damages and decreased increases in mast cell number and degranulation and brain tissue activin-A, IL-1β, and IL-6 concentrations (P<0.05). Positive control MK-801 prevented ibotenate-induced changes (P<0.01).
Conclusion: Capsaicin alleviates neonatal brain damage caused by excitotoxicity and related neuroinflammation including mast cell activation and increased release of pro-inflammatory cytokines. The preventive effects of capsaicin on excitotoxicity which is common mechanism in brain injuries, and on the neuroinflammation suggest that capsaicin may be protective against many types of perinatal brain damage.
Key words: Perinatal brain injury, neonate, excitotoxicity, neuroinflammation, brain mast cells, capsaicin.