Deneysel sıçan travmatik beyin hasarlanması modelinde JNJ7777120'nin nöroprotektif etkilerinin araştırılması
Neuroprotective effects of JNJ7777120 in experimental traumatic brain injury in rats
Yazar: ECE SAĞLAM ÇİFCİ
Danışman: DOÇ. DR. İLKER GÜLEÇ
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Bağcılar Eğitim ve Araştırma Hastanesi / Beyin-Sinir ve Omurilik Cerrahisi Ana Bilim Dalı / Nöroşirürji Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2022
Konu: Nöroşirürji = Neurosurgery
Dizin: Beyin yaralanmaları = Brain injury ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Histamin antagonistleri = Histamine antagonists ; Nöroproteksiyon = Neuroprotection ; Reseptörler-histamin = Receptors-histamine ; Sıçanlar = Rats ; Yaralar ve yaralanmalar = Wounds and injuries

Özet:
Amaç: Travmatik beyin hasarlanması (TBH) her yaş grubunu etkileyebilen, mortalite ve morbiditesi oldukça yüksek olan önemli bir sağlık sorunudur. Bu çalışmada antienflamatuar ve antiapoptotik etkisi bilinen JNJ7777120 ajanının deneysel sıçan TBH modelinde (DSTBHM) nöroprotektif etkisi araştırılmıştır.
Gereç ve Yöntem: TBH'nin oluşturulması için 29 adet Sprague-Dawley cinsi erkek sıçan ayrım yapılmaksızın dört gruba ayrıldı. Yüksekten serbest ağırlık düşürme modeli (ADM) seçildi.
Grup I deneklerde DSTBHM oluşturulmadı, tedavi uygulanmadı. Grup II, III, IV deneklerde ise DSTBHM oluşturuldu. Grup II'deki deneklere tedavi uygulanmadı; Grup III'deki deneklere serum fizyolojik (SF) içinde günde 2 defa DMSO içeren solvent ve Grup IV'deki deneklere solvent içinde eritilmiş JNJ7777120 ajanı 2 mg/kg olacak şekilde 7 gün boyunca intraperitoneal (ip) olarak uygulandı.
Tüm deneklere travmanın öncesinde ve travmanın 1, 3 ve 7. günlerinde nörolojik muayene değerlendirilmesi amacıyla modifiye nörolojik kötüleşme skoru (mNKS) uygulandı, motor performans ve denge değerlendirilmesi için yürütme ve denge testleri uygulanarak yürüme süresi ve arka ayaklardaki kayma sayısı (AAKS) değerlendirildi.
Tüm gruplardaki denekler deneyin 7. gününde sakrifiye edilerek beyin doku örnekleri alındı. Alınan beyin doku örneklerinde histopatoloji (ışık mikroskopisi ile), apoptoz (Western Blot (WB) yöntemiyle Bax, Bcl-2, PARP1a (Poli ADP-riboz polimeraz aktif formu), kaspaz-3a (kaspaz-3 aktif formu) ve ERKa (ERK aktif formu) proteinleri) ve nöroenflamasyon düzeyleri (WB yöntemiyle IBA1 (iyonize kalsiyum bağlayıcı adaptör molekülü 1), NF-κB (nükleer faktör-kappa B) proteini aktif alt birimleri olan NF-κB p65 ve NF-Κb p50, TNF-α (tümör nekroz faktörü) ve IL-1β, IL-6, IL-10 düzeyleri değerlendirildi.
Bulgular: Çalışmamızda DSTBHM ile TBH oluşturulan sıçanlarda, postravmatik 1. ve 3. günde saptanan mNKS değerleri Grup 2 ve Grup 3'te önemli ölçüde azalırken, Grup 4'te mNKS değerlerinde düzelme tespit edildi. Bu düzelme istatistiksel olarak anlamlı bulundu (p<0,05). Fakat postravmatik 7. günde istatistiksel olarak gruplar arasındaki fark anlam teşkil etmiyordu (p>0,05).
iii
Denekler yürüme süresi bakımından değerlendirildiğinde, postravmatik 1. günde Grup 4 ile diğer üç grup arasında fark saptanmadı. Posttravmatik 3. ve 7. günlerde Grup 4 diğer iki travma grubuna kıyasla daha iyi skorlara sahipti (sırasıyla p=0,0004 ve p=0,0012; p=0,0065 ve p=0,0138).
Arka ayaklardaki kayma sayısı (AAKS) değerlendirildiğinde postravmatik 1. günde Grup 4 ile diğer üç grup arasında fark saptanmadı. Posttravmatik 3. günde gruplar arasındaki fark Grup 4 ile Grup 2 arasında istatistiksel açıdan anlamlı değilken; Grup 4 ile Grup 3 arasında anlamlı olarak tespit edildi (sırasıyla p=0,5526 ve p=0,3752). Posttravmatik 7. günde Grup 4 diğer iki travma grubuna göre daha iyi değerlere sahipti (sırasıyla p=0,0224 ve p=0,0224).
Histopatolojik incelemelerde, Grup 4'te izlenen piknotik nükleus, büzüşmüş sitoplazma ve vakuolizasyon gibi travmaya ait nöronal hasar bulgularının Grup 2 ve 3'e kıyasla daha az oranda olduğu görüldü. Ayrıca daha az sayıda posttravmatik nörodejeneratif hücre tespit edildi.
Apoptotik belirteç düzeyleri Grup 4'te diğer iki travma grubuna göre daha düşük seviyede ve antiapoptotik Bcl-2 düzeyi daha yüksek seviyede tespit edilirken; bu değerler istatistiki açıdan da anlamlı idi (sırasıyla PARP1 için p=0,0469, p=0,0239; kaspaz-3 için p=0,0008, p=0,0008; Bax için p<0,0001, p<0,0001, Bcl-2 için p<0,0001, p<0,0001; Bax/Bcl-2 için p<0,0001, p<0,0001 ).
Nöroenflamatuar belirteç düzeyleri Grup 4'te istatistiksel açıdan anlamlı şekilde daha düşük ve antienflamatuar özellik gösteren IL-10 düzeyi de daha yüksek seviyede saptandı (sırasıyla IBA1 için p<0,0001, p<0,0001; NF-ΚB p65 için p=0,0004, p=0,001; NF-K p50 için p=0,0111, p=0,0108; ERK a için p=0,0091, p=0,0077; TNF-α için p=0,0005, p=0,001; IL-1β için p=0,0073, p=0,008 ve IL-6 için p=0,0005, p=0,0005; IL 10 için p<0,0001, p<0,0001).
Sonuç: Çalışmamızdan elde edilen histopatolojik, biyokimyasal ve nörolojik değerlendirme sonuçları DSTBHM'de JNJ7777120 ajanı uygulamasının hasarlı kortikal beyin dokusu üzerinde antienflamatuar ve antiapoptotik yolaklar üzerinden nöroprotektif özellik gösterdiğini ortaya koymuştur.
Anahtar Kelimeler: JNJ7777120, travmatik beyin hasarlanması, TBH, travma, deneysel, sıçan, nöroprotektif

Abstract:
Aim: Traumatic brain injury (TBI) is an important health problem that can affect all age groups and has a high mortality and morbidity rate. In this study, the neuroprotective effect of JNJ7777120 agent, which is known for its anti-inflammatory and anti-apoptotic effects, was investigated in an experimental rat traumatic brain injury model.
Materials and Methods: Twenty-nine male Sprague-Dawley rats were divided into 4 groups without discrimination. In this study the weight drop model was chosen. In Group I TBI and treatment was not performed. TBI was performed in Group II, III, IV. Group II had no treatment; DMSO solvent was administered twice a day in Group III, JNJ7777120 agent was administered intraperitoneally (ip) for 7 days at a dose of 2 mg/kg in Group IV.
Before the trauma and on the 1st, 3rd and 7th days of the trauma, modified neurological severity score (mNSS) was evaluated for neurological examination, the beam walking and beam balance tests were evaluated for motor performance and balance.
The rats in all groups were sacrificed on the 7th day of the experiment and brain tissue samples were taken. Histopathology (with light microscopy), apoptosis (Bax, Bcl-2, p-PARP1, p-caspase-3, p-ERK ) and neuroinflammation markers (IBA1, NF-kB p65 and NF-Κb p50, TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-10) were evaluated by the WB method.
Results: In our study, on the posttraumatic 1st and 3rd days in rats with TBI, mNSS increased significantly in Group 2 and Group 3, mNSS decraesed in Group 4. This improvement was found to be statistically significant (p<0,05). But there was no statistically significant difference between these groups on the posttraumatic 7th day (p>0,05).
Walking time on posttraumatic 1st day, Group 4 had no difference compared with the other three groups. On posttraumatic 3rd and 7th days Group 4 had better scores compared to other two trauma groups (p=0,0004 and p=0,0012, p=0,0065 and p=0,0138, respectively).
v
Foot splits on posttraumatic day 1, Group 4 had no difference compared with the other three groups. On the posttraumatic 3rd day; there was no statistically significant difference between Group 4 and Group 2 but the difference between Group 4 and Group 3 was statistically significant (p=0.5526 and p=0.3752, respectively). On the posttraumatic 7th day, Group 4 had better values when compared to Group 2 and Group 3 (p=0,0224 and p=0,0224, respectively).
In histopathological examinations, neuronal damage findings of TBI such as pycnotic nucleus, shrunken cytoplasm and vacuolization were observed. These postraumatic neurodegenerative histopathological changes were less common in Group 4 compared to Groups 2 and 3. Also fewer posttraumatic neurodegenerative cells were detected in this group.
Apoptotic marker levels were found to be lower in Group 4 compared to the other two trauma groups, and antiapoptotic Bcl-2 levels were found to be higher; these values were also statistically significant (for PARP1 p=0,0469, p=0,0239; kaspaz-3 p=0,0008, p=0,0008; Bax p<0,0001, p<0,0001, Bcl-2 p<0,0001, p<0,0001; Bax/Bcl-2 p<0,0001, p<0,0001, respectively ).
Neuroinflammatory marker levels were found to be statistically significantly lower in Group 4, and IL-10, which shows anti-inflammatory properties, was also found to be higher. (for IBA1 p<0,0001, p<0,0001; NF-ΚB p65 p=0,0004, p=0,001; NF-K p50 p=0,0111, p=0,0108; ERKp p=0,0091, p=0,0077; TNF-α p=0,0005, p=0,001; IL-1β p=0,0073, p=0,008 ve IL-6 p=0,0005, p=0,0005; IL 10 p<0,0001, p<0,0001, respectively).
Conclusion: The histopathological, biochemical and neurological evaluation results obtained that the application of JNJ7777120 showed neuroprotective properties on damaged cortical brain tissue through anti-inflammatory and antiapoptotic pathways.
Keywords: JNJ7777120, traumatic brain injury, TBI, trauma, experimental, rat, neuroprotective