Kombine elektromanyetik alana maruz kalan yaşlı ratlarda egzersizin muskuloskeletal sistem üzerindeki etkisi
The effect of exercise on musculoskeletal system in elderly rats exposed to combined electromagnetic field
Yazar: TAHİR KESKİN
Danışman: PROF. DR. ZELİHA BAŞKURT
Süleyman Demirel Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoterapi ve Rehabilitasyon Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Fizyoterapi ve Rehabilitasyon = Physiotherapy and Rehabilitation
Dizin: Yaşlanma = Aging

Özet:
Çalışmamız, kombine elektromanyetik alana (EMA) maruz kalan yaşlı ratlarda, egzersizin muskuloskeletal sistem üzerindeki etkisini araştırmak amacıyla planlanmıştır.
Çalışmamızda kullanılan 32 adet erkek, yaşlı Wistar albino rat, her grupta 8 rat olacak şekilde; kontrol, egzersiz, EMA, EMA+egzersiz grubu olmak üzere 4 gruba ayrılmıştır. Maruziyet uygulanacak olan ratlar kafes başına iki rat olacak şekilde sekiz kafese ayrılmış ve ratlara egzersiz yaptırılan süre haricinde sürekli olarak 2,45 ve 2,1 Gigahertz (GHz) kombine EMA uygulanmıştır. Egzersiz ve EMA+Egzersiz grubundaki ratlar, motorlu rat koşu bandında 20 m/dk hızında 30 dakika/gün, 5 gün/hafta, 25 seans aerobik egzersize tabi tutulmuştur. Ratlar 33. gün sonunda sakrifiye edilmiştir. Deney sonunda rat kemik dokusuna histopatolojik, immünohistokimyasal, genetik analizler; Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) analizi ve 3 nokta bükme testi yapılmıştır. Kas dokusu histopatolojik olarak değerlendirilmiş ve serum biyokimyasal analizi yapılmıştır.
Çalışmanın sonuçlarına göre, Demir elementinin egzersiz grubunda diğer tüm gruplardan yüksek olduğu belirlenmiştir (p<0,05). Elde edilen ultra yapısal değişimlere ait SEM görüntülerine göre; EMA grubunda kontrole kıyasla oldukça hasarlı, pürüzlü ve az kompakt bir görünüm ve yoğun osteoklast oluşumları gözlenmiştir. EMA+ Egzersiz grubunda ise EMA grubuna kıyasla daha düzenli yapılar izlenmiş, osteoklast aktivitesine pek rastlanmamıştır. 3 nokta bükme testi sonuçlarına göre; nihai yük ve maksimum gerilme miktarları; egzersiz grubunda diğer tüm gruplara göre, kontrol ve EMA+Egzersiz gruplarında ise EMA grubuna göre anlamlı düzeyde yüksek bulunmuştur (p<0,05). Serum Alkalen fosfataz (ALP) düzeylerinin kontrol grubunda egzersiz grubuna göre anlamlı düzeyde yüksek olduğu tespit edilmiştir (p<0,05). Kreatin kinaz (CK) düzeylerinin EMA+Egzersiz grubunda en yüksek; kontrol grubunda ise en düşük olduğu, ancak bu farkın istatistiksel olarak anlamlı olmadığı gözlemlenmiştir (p>0,05).
Kas dokusu histopatolojik analiz sonuçlarına göre kas dokusundaki dejenerasyon, hemoraji ve konjesyon düzeyinin EMA grubunda diğer tüm gruplardan anlamlı düzeyde yüksek olduğu belirlenmiştir (p<0,05). Kas dokusu piknotik çekirdek açısından incelendiğinde egzersiz grubu, EMA ve EMA+Egzersiz grubuna göre; kontrol grubu ise EMA grubuna göre anlamlı düzeyde farklı bulunmuştur (p<0,05). Lökosit göçü, bağ dokusundaki dejenerasyon ve periferik sinirlerde dejenerasyon düzeyinin EMA grubunda diğer tüm gruplardan anlamlı düzeyde yüksek olduğu belirlenmiştir (p<0,05). Kemik doku osteoklast aktivitesi, hemoraji ve lökosit göçü düzeylerinin EMA grubunda kontrol ve egzersiz grubuna göre yüksek olduğu belirlenmiştir (p<0,05). Kemik Dokusu immünohistokimyasal analizi sonuçlarına göre EMA grubundaki değerlerin diğer tüm gruplardan anlamlı düzeyde farklı olduğu belirlenmiştir (p<0,05). Kemik doku genetik analiz sonuçlarına göre Osteoprotegrin (OPG) düzeyleri; egzersiz grubunda diğer tüm gruplara göre, kontrol ve EMA+Egzersiz gruplarında ise EMA grubuna göre anlamlı düzeyde yüksek bulunmuştur (p<0,05). Reseptör Aktivatör Nükleer Kappa-B (RANK) ve Reseptör Aktivatör Nükleer Kappa-B Ligandı (RANKL) düzeyleri ise; egzersiz grubunda diğer tüm gruplara göre, Kontrol ve EMA+Egzersiz gruplarında EMA grubuna göre anlamlı düzeyde düşük bulunmuştur (p<0,05). 
Çalışmamızın sonuçlarına göre 2,45 ve 2,1 GHz kombine EMA maruziyeti rat kemik ve kas dokularında hasara neden olmaktadır.  Aerobik egzersiz ratlarda kemik biomekanik özelliklerini geliştirmekte, kemik ve kas dokusunda oluşan hasara karşı koruyucu etki göstermektedir. Özellikle EMA maruziyeti yüksek olan yaşlılarda muskuloskeletal sistem sağlığını korumak ve geliştirmek amacıyla aerobik egzersizin bir yaşam tarzı haline getirilmesi önerilmektedir.
Anahtar Kelimeler: Yaşlanma, Kombine elektromanyetik alan, muskuloskeletal sistem, aerobik egzersiz

Abstract:
This study was planned to investigate the effect of exercise on the musculoskeletal system in elderly rats exposed to the combined electromagnetic field (EMF).
Thirty two male, elderly Wistar albino rats used in our study, 8 rats in each group; divided into four groups as Control, Exercise, EMF, EMF+Exercise group. The rats to be exposed were divided into eight cages with two rats per cage, and 2.4 and 2.1 Gigahertz (GHz) combined electromagnetic radiation was applied to the rats continuously, except for the period of exercise. The rats in the Exercise and EMF+Exercise groups were subjected to 25 sessions of aerobic exercise for 30 minutes/day, 5 days/week, at 20 m/min speed on a motorized rat treadmill. Rats were sacrificed at the end of the 33rd day. At the end of the experiment, histopathological, immunohistochemical, genetic, Scanning Electron Microscope (SEM) analyses and, 3-point bending tests were performed. Muscle tissue was evaluated histopathologically and, serum biochemical analysis was performed.
According to the results of the study, it was determined that the Fe element was higher in the exercise group than in all other groups (p<0.05). According to the SEM images of the ultra-structural changes, a rather damaged, rough, and less compact appearance and dense osteoclast formations were observed in the EMF group compared to the control. On the other hand, in the EMF + exercise group, more regular structures were observed compared to the EMF group, and osteoclast activity was not observed much. According to the 3 point bending test results, the final load and maximum stress were found to be significantly higher in the exercise group than in all other groups, and in the control and EMF +Exercise groups compared to the EMF group (p<0.05). Serum Alkaline Phosphatase (ALP) levels were found to be significantly higher in the control group than in the exercise group (p<0.05). Creatine Kinase (CK) levels were highest in the EMF +Exercise group and lowest in the control group, but it was observed that this difference was not statistically significant (p>0.05). 
According to the results of muscle tissue histopathological analysis, it was determined that the level of degeneration, hemorrhage, and congestion in the muscle tissue was significantly higher in the EMF group than in all other groups (p<0.05). When the muscle tissue is examined in terms of the pycnotic nucleus, the exercise group was found to be significantly different from the EMF and EMF +Exercise groups and the control group compared to the EMF group (p<0.05). It was determined that leukocyte migration, degeneration in connective tissue, and degeneration level in peripheral nerves were significantly higher in the EMF group than in all other groups (p<0.05). Bone tissue osteoclast activity, hemorrhage, and leukocyte migration levels were found to be higher in the EMF group than in the control and exercise groups (p<0.05). According to the results of the bone tissue immunohistochemical analysis, the values in the EMF group were found to be significantly different from all other groups (p<0.05). According to the results of bone tissue genetic analysis, Osteoprotegerin (OPG) levels were found to be significantly higher in the exercise group compared to all other groups and in the control and EMF +Exercise groups compared to the EMF group (p<0.05). Receptor Activator Nuclear Kappa B (RANK) and Receptor Activator Nuclear Kappa B Ligand (RANKL) levels were found to be significantly lower in the exercise group compared to all other groups and in the control and EMF +Exercise groups compared to the EMF group (p<0.05).
According to the results of our study, combined 2.4 and 2.1 GHz EMF exposure causes damage to rat bone and muscle tissues. Aerobic exercise improves bone biomechanical properties in rats and has a protective effect against bone and muscle tissue damage. It is recommended that aerobic exercise be made a lifestyle in order to protect and improve the health of the musculoskeletal system, especially in the elderly with high EMF exposure.
Keywords: aging, combined electromagnetic field, musculoskeletal system, aerobic exercise