Sıçanlarda travmatik beyin hasarı modelinde cinnamaldehyde'in nöroprotektif etkisi
Neuroprotective effect of cinnamaldehyde in the rat model of traumatic brain injury
Yazar: PINAR KURU BEKTAŞOĞLU
Danışman: PROF. DR. BORA GÜRER
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / İstanbul Fatih Sultan Mehmet Eğitim ve Araştırma Hastanesi / Beyin ve Sinir Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2021
Konu: Nöroşirürji = Neurosurgery
Dizin: Antiinflamatuar ajanlar = Anti inflammatory agents ; Antioksidanlar = Antioxidants ; Beyin hasarı-kronik = Brain damage-chronic ; Nöroproteksiyon = Neuroprotection ; Sinnamaldehit = Cinnamaldehyde ; Sıçanlar = Rats ; Yaralar ve yaralanmalar = Wounds and injuries

Özet:
Amaç: Travmatik beyin hasarı (TBH) sonrası gelişen oksidatif stres, enflamasyon ve apoptoz beyin hasarını derinleştirmektedir. Cinnamaldehyde (CA); antioksidan, antienflamatuar, antiapoptotik ve nöroprotektif özelliğinin yanı sıra eksitotoksisite ve mitokondrial disfonksiyonu önleyici etkisi ile de ön plana çıkan, tarçın kabuğu özütünde bulunan bir fenilpropanoiddir. Bu çalışmada CA'nın TBH modelinde olası antioksidan, antienflamatuar, antiapoptotik ve nöroprotektif etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır.
Yöntem: Wistar albino erkek sıçanlar rastgele olarak kontrol (n = 9), TBH (n = 9), çözücü (%0,1 Tween 80, 0,1 ml/100 gr; n = 8) ve CA (100 mg/kg; n = 8) gruplarına ayrılmıştır. TBH, sıçan anestezi altındayken 300 gram ağırlığın 1 metre yükseklikten kafatası üzerine düşürülmesi ile gerçekleştirilmiştir. Travmadan hemen sonra intraperitoneal olarak çözücü ya da CA uygulanan sıçanlar, travmanın 24. saatinde dekapite edilmiştir. Beyin dokularında nötrofil infiltrasyonunun göstergesi olan miyeloperoksidaz düzeyleri ve reaktif oksijen türlerinin varlığını gösteren luminol- ve lusigenin-aracılı kemiluminesans düzeyleri ölçülmüştür. ELISA yöntemiyle doku interlökin-1beta, interlökin-6, tümör nekroz faktör, dönüştürücü büyüme faktörü-beta, kaspaz 3 ve bölünmüş kaspaz 3 düzeyleri ölçülmüştür. Ayrıca, beyin dokusunda hematoksilen-eozin boyama ile hasar derecelendirilmesi yapılmıştır. Travma öncesi ve travma sonrası 24. saatte modifiye Bederson testi ile nörolojik muayene ve hipokampal işlevlerin değerlendirilmesi için Y labirenti ve obje tanıma testleri yapılmıştır.  
Bulgular: TBH sonrası artış gösteren miyeloperoksidaz değeri (p = 0,0007) CA tedavisiyle düşmüştür (p = 0,042). Travma ile artan luminol ve lusigenin düzeyleri (p = 0,0001; her ikisi için), CA tedavisiyle azalmıştır (p = 0,001 ve p = 0,0004; sırasıyla). Korteks ve dentat girusta travma ile artan histolojik hasar skorunun (p = 0,0001, her bir grup için), CA tedavisi ile azaldığı görülmüştür (p = 0,0001; her bir grup için). Travma öncesi değerlere göre Y labirentinde kollara giriş sayısı (p = 0,0496) ve spontan alternasyon yüzdesi travma sonrası düşmüştür (p = 0,0042). Obje tanıma testinde ayırt etme ve tanıma indeksi CA tedavisiyle travma grubuna göre artış göstermiştir (p = 0,0046 ve p = 0,0013; sırasıyla).
Sonuç: Sıçanlarda TBH sonrası uygulanan CA tedavisi, antioksidan ve antienflamatuar özelliği ile nöroprotektif etkinlik göstermiştir. Histolojik incelemeler sonucu TBH ile oluşan nöronal hasarın CA tedavisi ile azaldığı gösterilmiştir. Ayrıca TBH neden olduğu akut hipokampal disfonksiyona karşı CA tedavisinin iyileştici etkisi olduğu gösterilmiştir. Bu bulgular ışığında TBH'de CA tedavisinin nöroprotektif etkinliğinin gösterilebilmesi için ileri çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır.

Abstract:
Background: Oxidative stress, inflammation, and apoptosis following traumatic brain injury (TBI) lead to further deterioration of brain damage. Cinnamaldehyde (CA), which is a phenylpropanoid found in cinnamon extract, is known for its antioxidant, antiinflammatory, antiapoptotic and neuroprotective effects. It has also been shown to be effective for excitotoxicity and mitochondrial dysfunction. The aim of this study was to investigate possible antioxidant, antiinflammatory, antiapoptotic and neuroprotective effects of CA in a rat TBI model.
Methods: Wistar albino male rats were randomly divided into groups: control (n = 9), TBI (n = 9), vehicle (0.1% Tween 80, 0.1 ml/100 gr; n = 8), and CA (100 mg/kg; n = 9). Under anesthesia, TBI was induced by dropping a metal weight (300 gram) from a height of 1 meter on the skull of the rats. Treatments were given intraperitoneally immediately after TBI. Twenty-four hours after TBI, the rats were decapitated. In brain tissue, activities of myeloperoxidase -marker of neutrophil infiltration-, levels of luminol- and lucigenin enhanced chemiluminescence were measured. Interleukin-1beta, interleukin-6, tumor necrosis factor, tumor growth factor-beta, caspase 3, and cleaved caspase 3 were studied with ELISA method. Brain injury was graded histopathologically following hematoxylin-eosin staining. Before and 24-hour after TBI; modified Bederson test for motor neurological examination; Y-maze and novel object recognition test for evaluation of hippocampal functions were performed.  
Results: Higher levels myeloperoxidase activity (p = 0.0007) in the TBI group were found to be suppressed in the CA group (p = 0.042). Luminol and lucigenin activity, which was found to be increased in the brain tissues of the TBI group (p = 0.0001; for both groups) was decreased in the group that had received CA treatment (p = 0.001 and p = 0.0004; respectively). In the CA group histological damage score in the cerebral cortex and dentate gyrus was lower (p = 0.0001; for both comparisons), when compared to the TBI group (p = 0.0001; for both comparisons). In the TBI group, number of entries and spontaneous alternation percentage in Y-maze test was decreased (p = 0.0496 and p = 0.0042; respectively). When compared to before-trauma values, in novel object recognition test discrimination and recognition index was increased in the CA group when compared to the TBI group (p = 0.0046, p = 0.0013; respectively).
Conclusion: CA treatment after TBI has shown neuroprotective effects via antioxidant and antiinflammatory properties. Histological investigation showed that neuronal injury was reversed with CA treatment. Also, CA treatment improved TBI related acute hippocampal dysfunction. These findings suggest that CA should be further evaluated for its possible therapeutic effect in TBI.