Sıçan beyinlerinde metotreksat ile oluşturulan folik asit yetersizliği sonucunda bozulan hipokampal nörogeneze hiperbarik oksijen uygulamasının etkisi
The effect of hyperbaric oxygen administration on hippocampal neurogenesis impaired by methotrexate-induced folic acid deficiency in rat brains
Yazar: ZEYNEP IŞIK
Danışman: PROF. DR. FEYZULLAH BEYAZ
Erciyes Üniversitesi / Gevher Nesibe Genom ve Kök Hücre Enstitüsü  / Nörobilim Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Histoloji ve Embriyoloji = Histology and Embryology

Özet:
Nörogenez, embriyonik ve prenatal dönemde beyinde nöral kök hücrelerden işlevsel nöron oluşmasını ifade eder. Yetişkin nörogenezi hipokampusün Dentat Girus'unda ve Subventriküler zone'da gerçekleşir. Hipokampus DG'a sürekli yeni nöronların katılması sonucu hafızadan sorumlu nöral ağ sürekli değişir. Hafızadan sorumlu nöral ağın dinamik yapısı nörogenez hızı ve hipokampusla ilişkili davranışlardan etkilenir. Folik asit, nörogenezi ve programlanmış hücre ölümünü düzenlemede önemli rol oynar. Metotreksat (MTX), reversibl olarak dihidrofolat redüktaz enzimini inhibe ederek folik asidin tetrafolik aside dönüşümünü engeller. MTX, hastaların bilişini olumsuz yönde etkileyen kanserleri tedavi etmek için yaygın olarak kullanılan kemoterapötik bir ilaçtır.Hiperbarik oksijen tedavisi için terapötik etki mekanizmaları, hem O2'nin kısmi basıncının hem de hidrostatik basıncı n yükselmesine dayanır. Yapılan çalışmalarda hiperbarik oksijen tedavisinin nörogenezi arttırdığı ve buna bağlı olarak merkezi sinir sistemi hasarı sonrası fonksiyonel sonucu iyileştirebileceği öne sürülmüştür. Hiperbarik oksijen, hafızayı geliştirebilen nöroprotektif etkilere sahiptir. Bu çalışmada, MTX kemoterapisinin neden olduğu bilişsel ve hipokampal nörogenez değişikliklerinde hiperbarik oksijen tedavisinin etkisini inceledik. Bu çalışmada 28 adet Sprague Dawley erkek sıçan  (180-200 gr, 1 aylık) kullanıldı. Sıçanlar rastgele ve eşit olarak; Saline grubu, MTX grubu, MTX+Hiperbarik oksijen grubu ve Hiperbarik oksijen grubu olarak 4 gruba ayrıldı. Çalışmanın 8. Ve 15. Günlerinde intraperitional olarak 25 mg/kg MTX verildi, MTX+Hiperbarik oksijen grubunda ilaç uygulamasından sonra 15 gün Hiperbarik oksijen uygulandı. Hiperbarik oksijen tedavi grubunda ise 30 gün boyunca Hiperbarik oksijen uygulandı. Hipokampal dentat girusun subgranüler bölgesindeki (SGZ) Ki67 (çoğalan hücreler), Nestin (hayatta kalma hücreleri), doublecortin (olgunlaşmamış nöronlar, DCX) ve NeuN pozitif hücrelerin miktarı belirlendi. SGZ'deki biliş azalmalarının, çoğalan ve hayatta kalan hücrelerin sayısı ile olgunlaşmamış nöronların birlikte tedavi gruplarında iyileştiğini bulduk; bu, hiperbarik oksijen tedavisinin yetişkin sıçanlarda MTX tarafından indüklenen hafıza ve hipokampal nörojenez bozukluklarını önleyebileceğini düşündürmektedir.

Anahtar Kelimeler: Nörogenez, Hiperbarik Oksijen Tedavisi, Metotreksat, Folik Asit, Hipokampal Erişkin Nörogenez

Abstract:
Neurogenesis refers to the formation of functional neurons from neural stem cells in the brain during the embryonic and prenatal period. Adult neurogenesis takes place in the Dentate Gyrus of the hippocampus and the Subventricular zone. The neural network responsible for memory is constantly changing as a result of the continuous addition of new neurons to the hippocampus DG. The dynamic structure of the neural network responsible for memory is influenced by the rate of neurogenesis and hippocampus-related behaviors. Folic acid plays an important role in regulating neurogenesis and programmed cell death. Methotrexate (MTX) reversibly inhibits the conversion of folic acid to tetrafolic acid by inhibiting the enzyme dihydrofolate reductase. MTX is a chemotherapeutic drug commonly used to treat cancers that adversely affect patients' cognition. The therapeutic mechanisms of action for hyperbaric oxygen therapy are based on an increase in both the partial pressure of O2 and hydrostatic pressure. Studies have suggested that hyperbaric oxygen therapy increases neurogenesis and may therefore improve functional outcome after central nervous system injury. Hyperbaric oxygen has neuroprotective effects that may improve memory. In this study, we examined the effect of hyperbaric oxygen treatment on MTX chemotherapy-induced changes in cognitive and hippocampal neurogenesis. 28 male Sprague Dawley rats (180-200 g, 1 month old) were used in this study. The rats were randomly and equally divided into 4 groups as Saline group, MTX group, MTX+Hyperbaric oxygen group and Hyperbaric oxygen group. On the 8th and 15th days of the study, 25 mg/kg MTX was administered intraperitionally, and in the MTX+Hyperbaric oxygen group, hyperbaric oxygen was administered for 15 days after drug administration. In the hyperbaric oxygen treatment group, hyperbaric oxygen was applied for 30 days. The amount of Ki67 (proliferating cells), Nestin (survival cells), doublecortin (immature neurons, DCX) and NeuN positive cells were determined in the subgranular zone (SGZ) of the hippocampal dentate gyrus. We found that cognition reductions in the SGZ, the number of proliferating and surviving cells, and immature neurons were improved in the co-treatment groups, suggesting that hyperbaric oxygen treatment may prevent MTX-induced memory and hippocampal neurogenesis impairments in adult rats.

Keywords: Neurogenesis, Hyperbaric Oxygen Therapy, Methotrexate, Folic Acid, Hippocampal Adult Neurogenesis