Hiperbarik ortamda solunan hava ve oksijenin kan beyin bariyeri üzerine etkilerinin karşılaştırılması
The comparıson of the effects of breathıng aır and oxygen ın hyperbarıc condıtıon on blood braın barrıer
Yazar: NİHAL GÜNEŞ ÇEVİK
Danışman: PROF. DR. AKIN SAVAŞ TOKLU
İstanbul Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Sualtı Hekimliği ve Hiperbarik Tıp Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2012
Konu: Deniz ve Sualtı Hekimliği = Marine and Underwater Medicine
Dizin: Akuaporin 4 = Aquaporin 4 ; Hiperbarik oksijenasyon = Hyperbaric oxygenation ; Horseradish peroxidase = Horseradish peroxidase ; Kan beyin bariyeri = Blood brain barrier ; Kaveolin = Caveolin ; Sıçanlar = Rats

Özet:
Amaçlar: Bu deneysel çalışmada, hiperbarik ortamda oksijen ve hava solumanın, sıçanların kan-beyin bariyeri (KBB) geçirgenliği üzerine etkileri araştırılmıştır.Gereç ve yöntemler: Çalışmada 72 adet Wistar albino, sağlıklı, genç erişkin dişi sıçan kullanıldı. Hayvanlar; kontrol grubu, hiperbarik oksijen soluyan grup (G-HBO) ve hiperbarik hava (G-HBH) soluyan gruplar olmak üzere üçe ayrıldı. Hiperbarik oksijen (HBO) ve hipebarik hava (HBH) seansları, 15 dakika kompresyon, 2,5 ATA'da 60 dakika %100 oksijen ya da hava soluma, 15 dakika rekompresyon olarak uygulandı. Deney gruplarına 4,5 saat aralarla 24 saatte 4 kez HBO veya HBH seansları uygulandı. Dördüncü seanstan yaklaşık 4 saat sonra, alt gruplara bölünen sıçanlar kateterize edilerek, Evans blue (EB) boyası enjeksiyonu, horseradish peroksidaz (HRP) traseri enjeksiyonu ve immünohistokimyasal değerlendirme için fiksasyon işlemleri yapıldı ve dekapitasyon uygulandı. KBB geçirgenliği, EB boyası ile kantitatif ölçümle, HRP traseri ile elektron mikroskobik düzeyde değerlendirildi. İmmunohistokimyasal değerlendirme, sıkı bağlantı proteini olan okludin, endotel plazma membranında bulunan kaveolin-1 ve astrositik ayak sonlanmalarında bulunan ve bir su kanalı proteini olan aquaporin-4 (AQP-4)'ün rölatif boyanma yoğunluklarının, imaj analizi kullanılarak tespiti ile yapıldı.Bulgular: Kontrol ve G-HBH grubu ile karşılaştırıldığında, G-HBO grubunda beyin dokusuna anlamlı ölçüde EB boyası geçtiği saptandı (p<0,05). Elektron mikroskopisi düzeyinde, normal şartlar altında KBB'yi geçemeyen HRP'nin, G-HBO ve G-HBH gruplarında, KBB'yi geçtiği gözlendi. İmmunohistokimyasal olarak imaj analiziyle, okludin ve kaveolin-1'in rölatif boyanma yoğunluklarında gruplar arasında anlamlı fark saptanmadı. AQP-4'ün rölatif boyanma yoğunluğunun, kontrol ve G-HBH grubu ile karşılaştırıldığında, G-HBO grubunda anlamlı olarak arttığı saptandı (p< 0,01).Sonuç: Sağlıklı sıçanlara uygulanan HBO, KBB'de EB boyasına karşı geçirgenliği arttırmıştır. Solunum gazındaki oksijenin kısmi basıncının artışı, sağlıklı sıçanların KBB'sinden HRP traserinin geçişine neden olmuştur.Anahtar Kelimeler: Hiperbarik oksijen, kan-beyin bariyeri, evans blue, horseradish peroksidaz, AQP-4, okludin, kaveolin-1

Abstract:
Objective: In this experimental study, the effects of breathing 100 % oxygen or air under hyperbaric condition, on blood-brain barrier (BBB) permeability were investigated in rats.Materials and methods: Seventy two healthy young female Wistar albino rats were divided into three groups as, control, hyperbaric oxygen breathing (G-HBO) and hyperbaric air breathing (G-HBA) groups. Hyperbaric oxygen (HBO) and hyperbaric air (HBA) sessions were set as, compression in 15 min, 100 % oxygen or air breathing for 60 min at 2,5 ATA and decompression in 15 min. Four hyperbaric sessions on 100 % oxygen or air were applied to G-HBO and G-HBA groups in 24 hours with 4,5 hours intervals. The rats were catheterized about 4 hours after the last hyperbaric sessions to inject Evans blue (EB) dye and horseradish peroxidase (HRP), and to make the fixation for immunohistochemical evaluation and decapitation. BBB permeability was examined quantitatively and electron microscopically by using EB and HRP tracers respectively. In immunohistochemical evaluation, relative staining intensity was detected by image analysis for a tight junction protein occludin, caveolin-1 which is located on endothelial plasma membrane, and aquaporin-4 (AQP-4) that is known as water channel protein.Results: Significant increase was detected in the BBB permeability for EB tracer in G-HBO group (p<0,05) comparing to control and G-HBA groups. In the electron microscopy, HRP crossed the BBB was detected in the samples from both G-HBO and G-HBA groups. There was no significant difference in the relative staining intensity of occludine and caveoline-1 between the groups. The relative staining intensity for AQP-4 increased significantly in G-HBO group (p< 0,01) comparing G-HBA and control groups.Conclusions: The HBO administration to healty rats increased BBB permeability to EB dye. The increase of partial oxygen pressure in breathing gas caused the passing of the HRP tracer across the BBB in rats.Key Words: Hyperbaric oxygen, blood-brain barrier, evans blue, horseradish peroxidase, AQP-4, occludin, caveolin-1