Radyasyona bağlı hipokampal nörogenez inhibisyonunda tianeptinin etkisi
The impact of tianeptine in the prevention of radiation-induced neurogenesis inhibition
Yazar: TUĞÇE KÜTÜK
Danışman: PROF. DR. SERAP AKYÜREK
Ankara Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Radyasyon Onkolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2017
Konu: Onkoloji = Oncology
Dizin: Antidepresif ajanlar = Antidepressive agents ; Apoptozis = Apoptosis ; Hipokampus = Hippocampus ; Kafa = Head ; Nörogenez = Neurogenesis ; Radyasyon = Radiation ; Radyasyon etkileri = Radiation effects ; Radyasyon onkolojisi = Radiation oncology ; Radyoterapi = Radiotherapy

Özet:
Giriş ve Amaç: Kranial radyoterapi (RT) primer beyin tümörleri, beyin metastazları ve kranial profilaksi amacı ile bazı tümörlerde etkin ve sıklıkla kullanılan bir tedavi seçeneğidir. Kranial RT'de geç dönemde izlenen özellikle nörokognitif bozukluklar gibi yan etkiler önemli bir sorun olarak karşımıza çıkmaktadır. 
Kranial RT'ye bağlı nörokognitif bozukluklar son dönemde radyasyon onkolojisinde ilgi çeken konulardan biridir. Hipokampüs; nörokognitif fonksiyonlarda görev alan, hızlı proliferasyon özelliğine sahip hafıza ve öğrenme ile ilgili hücreleri içeren önemli bir yapıdır. Çok düşük dozlardaki RT bile hızlı proliferasyonu olan bu prekürsör hücreleri etkileyebilir. Radyasyon iki yolla hipokampal nörogenezi inhibe etmektedir: 1. Apoptozis indüksiyonu 2. Hipokampüsteki prekürsör hücrelerin proliferasyonunun azaltılması. 
Tianeptin, klinikte antidepresan olarak kullanılan trisiklik yapıda bir ilaçtır. Tianeptinin hipokampüsteki yapıların plastisitesi üzerine etkisi olduğu ve hipokampal nörogenezi indüklediği literatürdeki çalışmalarla gösterilmiştir. Tianeptin bu etkisini iki yolla yapmaktadır: 1. Apoptozisi azaltarak 2. Hipokampüsteki proinflamatuvar sitokinler üzerinde koruyucu etki sağlayarak. Bu bilgiler ışığında tianeptin ile RT'nin hipokampüsteki etki yolaklarının benzerlik gösterdiği; fakat birbirinin zıttı etkiler yaptıkları dikkati çekmektedir. Bu nedenle tianeptinin RT'ye bağlı hipokampal nörogenez inhibisyonunu engelleyebileceği akla gelmektedir.  
Çalışmamızda tianeptinin RT'ye bağlı hipokampal nörogenez inhibisyonuna ve apoptozise etkisinin gösterilmesi amaçlanmıştır. 
Gereç ve Yöntem: Elli altı adet Wistar Albino sıçan kontrol (n = 14), tianeptin (n = 14), RT (n = 14) ve tianeptin+RT (n = 14) şeklinde 4 adet gruba ayrıldı. Tianeptin ve RT+tianeptin grubuna ilk sakrifikasyondan 3 hafta önce oral gavaj ile tianeptin uygulanmaya başlandı ve 120. güne kadar devam edildi. RT protokolü içeren gruplara hayvan etiği doğrultusunda seçilen minumum 10 Gy kranial RT uygulamasını takiben sıçanlardan her grup için yedişer tanesinden 5. saatte ve 120. günde hipokampüs örnekleri alındı. Alınan örnekler elektron mikroskobu ve ışık mikroskobu altında morfolojik ve immunohistokimyasal açıdan incelenerek Ki67 ile hücre proliferasyonu, TUNEL ile apoptozis ve nörogenez belirteci olduğu bilinen doublecortin (DCX) selektif antikoru ile immatür nöronlar belirlendi. Grupların işaretli hücre sayısı ortalamaları hesaplandı. Hesaplanan ortalamalar istatistiksel olarak varyans analizi (ANOVA) ve Bonferroni testi ile analiz edildi.
Bulgular: RT sonrası 5. saatte Ki67(+) hücre sayıları açısından kontrol grubu ve tianeptin grubu arasında istatistiksel anlamlı farklılık yoktu (p = 1). RT grubunda Ki67(+) hücre sayısı; kontrol ve tianeptin grubuna göre azalmıştı (p < 0.001) ve RT+tianeptin grubu ile RT grubu arasında istatistiksel anlamlı farklılık saptanmadı (p = 0.246). DCX(+) hücreler açısından kontrol grubu ve tianeptin grubu arasında istatistiksel anlamlı farklılık saptanmadı (p=1). RT grubunda ise kontrol ve tianeptin grubuna göre DCX(+) hücre sayısı istatistiksel anlamlı olarak daha azdı (p<0.001). RT grubu ile RT+tianeptin grubu arasındaki DCX(+) hücre sayısı farkı istatistiksel anlamlı düzeyde değildi (p = 0.39). TUNEL(+) hücreler açısından kontrol grubu ve tianeptin grubu arasında istatistiksel anlamlı farklılık saptanmadı (p=1). RT grubunda kontrol, tianeptin ve RT+tianeptin grubuna göre daha fazla TUNEL(+) hücre görüldü ve bu fark istatistiksel olarak anlamlı idi (p < 0.001).
RT sonrası 120. günde Ki67(+) hücreler açısından gruplar arasında istatistiksel anlamlı farklılık saptanmadı (p = 0.1). DCX(+) hücreler açısından kontrol grubu ve tianeptin grubu arasında istatistiksel anlamlı farklılık saptanmadı (p = 1). RT grubunda kontrol ve tianeptin grubuna göre DCX(+) hücre sayısı istatistiksel olarak daha azdı (p<0.001). RT grubu ile RT+tianeptin grubu arasında DCX(+) hücre sayısı açısından istatistiksel anlamlı fark gözlenmedi (p=1). TUNEL(+) hücreler açısından kontrol grubu ve tianeptin grubu arasında istatistiksel anlamlı farklılık saptanmadı (p = 1). RT grubunda kontrol, tianeptin ve RT+tianeptin grubuna göre daha fazla TUNEL(+) hücre görüldü ve bu farkın istatistiksel olarak anlamlı olduğu saptandı (p<0.001). 
Sonuç: Bu çalışma tianeptinin RT'ye bağlı hipokampüste gözlenen apoptozis ve nörogenez inhibisyonunda etkisini inceleyen literatürdeki ilk hayvan çalışmasıdır. Çalışmamız; dentat girüs (DG) subgranüler zon (SGZ) yerleşimli hücrelerin RT hasarına karşı hassas olduğunu, RT'ye bağlı hipokampüste apoptoziste artma ve nörogenezde azalma olduğunu göstermiştir. Tianeptin uygulaması RT'ye bağlı apoptozisi azaltmış fakat nörogenez inhibisyonu üzerine istatistiksel anlamlı etki yapmamıştır. Ancak tianeptinin, 10 Gy kranial RT'yi takiben SGZ'de nörogenez inhibisyonunu hafifletmesi nedeniyle daha düşük doz kranial RT uygulamalarında nörogenez üzerine etkisinin belirginleşebileceğini düşünmekteyiz.

Abstract:
Introduction and Objective: Cranial radiation therapy (RT) is an effective and frequently used treatment option for primary brain tumors, brain metastases or prophylactic treatment of some tumors. The late period side effects in cranial RT such as neurocognitive disorders emerge as a serious problem.
Neurocognitive disorders due to RT have recently become a subject of interest in radiation oncology. The hippocampus is an important brain structure involved in neurocognitive functions. There are fast-prolifating cells in the hippocampus tasked with memory and learning. Even very low doses of radiation can affect these precursor cells, which have rapid proliferation. Radiation inhibits hippocampal neurogenesis in two ways: 1. induction of apoptosis, 2. by decreasing the proliferation of precursor cells in the hippocampus.
Tianeptine is an antidepressant drug in tricyclic form. There are studies that show that Tianeptine has an effect on the plasticity of the structures in the hippocampus. Moreover, tianeptine has been shown to induce hippocampal neurogenesis. Tianeptine performs this effect in two ways: 1. by reducing apoptosis; 2. by providing a protective effect on proinflammatory cytokines in the hippocampus. Therefore, it is noted that the pathways of effect on the hippocampus of tianeptine and radiation are similar but they have opposite effects. This suggests that tianeptine may inhibit radiation-induced inhibition of hippocampal neurogenesis.
In our study, we aimed to demonstrate the effect of tianeptine on the inhibition of hippocampal neurogenesis and the apoptosis due to RT.
Materials and Methods: 56 Wistar Albino rats were divided into 4 groups consisting of a control group (n = 14), tianeptine-only (n = 14), RT-only (n = 14) and tianeptine + RT (n = 14). Tianeptine and RT+tianeptine groups were administered tianeptine by oral gavage 3 weeks before the first sacrification and until day 120. Groups consisting of RT protocols received minimum 10 Gy cranial RT in accordance with animals ethics. Hippocampal samples from the rats in each group were collected at 5th hour and 120th day after the application of RT. Morphological and immunohistochemical examinations were performed under electron microscope and light microscope to detect cell proliferation with Ki67, apoptosis with TUNEL and immature neurons with with doublecortin (DCX) selective antibody which is known as a neurogenesis marker.

Results: There was no statistically significant difference between the control group and the tianeptine-only group in terms of Ki67 (+) cell count at 5th hour after RT (p = 1). Ki67(+) cell count in RT-only group were reduced compared with the control and tianeptine groups (p<0.001). There was no statistically significant difference between the RT+tianeptine group and the RT group (p = 0.246). No statistically significant difference between the control group and the tianeptine group in terms of DCX(+) cell counts (p = 1) were determined. In the RT group however, the number of DCX(+) cells was statistically lower than the control and the tianeptine groups (p <0.001). The difference in the number of DCX(+) cells between RT group and RT+tianeptine group was not statistically significant (p = 0.39). There was no statistically significant difference between the control group and the tianeptine group for TUNEL(+) cell count (p = 1). In the RT group, more TUNEL (+) cells were observed than control, tianeptine and RT+tianeptine groups and this difference was statistically significant (p <0.001).

There was no statistically significant difference between groups in terms of Ki67(+) cell counts at 120 days post RT (p = 0.1). There was no statistically significant difference between control group and tianeptine group for DCX (+) cells (p = 1). The number of DCX (+) cells in the RT group was statistically lower than that of the control and tianeptine group (p <0.001). There was no statistically significant difference in the number of DCX (+) cells between RT group and RT+tianeptine  group (p = 1). There was no statistically significant difference between the control group and the tianeptine group for TUNEL (+) cells (p = 1). In the RT group, more TUNEL (+) cells were observed than control, tianeptine and RT+tianeptine  groups, and this difference was statistically significant (p <0.001).

Conclusion: This is the first animal study in the literature that examines the effect of tianeptine on inhibition of apoptosis and neurogenesis observed in hippocampus due to RT. Our study showed that, dentate girus (DG) cells located in subgranular zone (SGZ) are susceptible to RT damage and there is an increase in hippocampal apoptosis and a decrease in neurogenesis due to RT. Application of tianeptine reduced RT-induced apoptosis but did not have a statistically significant effect on inhibition of neurogenesis. However, we believe that the effect of tianeptine on neurogenesis may be more pronounced in lower doses of cranial RT because of the fact that it has relieved inhibition of neurogenesis in SGZ following 10 Gy cranial RT.