Travmatik beyin hasarı oluşturulan sıçanlarda beta-hidroksibütiratın beyin damar geçirgenliğine etkileri
Effects of beta-hydroxybutyrate on brain vascular permeability in rats with traumatic brain injury
Yazar: NURCAN ORHAN
Danışman: PROF. DR. MEHMET KAYA
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sinir Bilimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Adli Tıp = Forensic Medicine ; Fizyoloji = Physiology ; Nöroloji = Neurology
Dizin: Beyin = Brain ; Beyin yaralanmaları = Brain injury ; Hidroksibutiratlar = Hydroxybutyrates ; Kan beyin bariyeri = Blood brain barrier ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; Sıçanlar = Rats ; Yaralar ve yaralanmalar = Wounds and injuries

Özet:
Travmatik beyin hasarı (TBH) kan-beyin bariyer (KBB) geçirgenliği ve serebral ödem artışı dahil olmak üzere birçok patolojiye sebep olur. Bu çalışmada, lateral sıvı perküsyon yöntemi ile oluşturulan TBH sırasında beta-hidroksibütirat (B-OHB) uygulamasının KBB?nin fonksiyonel ve yapısal özellikleri üzerine etkili olup olmadığı araştırıldı. Erişkin dişi sıçanların kullanıldığı deneyler başlıca; 1- Kontrol, 2- Sham, 3- B-OHB, 4- TBH ve 5- TBH + B-OHB gruplarından oluşturuldu. KBB geçirgenlik parametreleri olarak Evans blue (EB) ve horseradish peroksidaz (HRP) işaretleyicileri kullanıldı. İmmünohistokimyasal yöntemlerle okludin, aquaporin-4 (AQP-4), glial fibriller asidik protein (GFAP) ve c-fos proteinlerinin immün boyanma şiddetleri araştırılmasının yanında okludin, AQP-4, c-fos, glukoz taşıyıcı-1 (GLUT-1) ve nükleer faktör-kappa B (NF-?B) gen ekspresyon düzeyleri incelendi. Lipit peroksidasyon ve glutatyon (GSH) düzeyleri ölçüldü. Okludin ve GFAP immün boyanma şiddetleri gruplar arasında farklılık göstermezken, AQP-4 ve c-fos immün boyanma şiddetinin TBH grubunda arttığı tespit edildi. TBH grubunda MDA düzeyinde artış (p<0,05) ve GSH düzeyinde de azalma belirlendi (p<0,05). TBH ve TBH + B-OBH gruplarında, c-fos, GLUT-1 ve NF-?B gen ekspresyon düzeylerinin arttığı saptandı (p<0,01). TBH grubunda beyine geçen EB boya ve HRP reaksiyon ürünlerinin miktarı artarken, bu hayvanlara B-OHB verilmesiyle beyindeki EB boyası ve HRP reaksiyon ürünleri miktarında azalma gözlendi. TBH?lı hayvanlara B-OHB uygulanması c-fos immün boyanma şiddetinde azalmaya neden olduğu ve buna c-fos gen ekspresyonunda ve NF-?B ekspresyonlarında azalmanın ve GLUT-1 ekspresyonunda artışın eşlik ettiği belirlendi (p<0,01). Bu çalışmanın sonuçları TBH sırasında artmış KBB geçirgenliğinden transellüler taşınmanın ön planda sorumlu olduğunu ve B-OHB uygulamasının başlıca serbest radikallerin etkilerini azaltarak ve GLUT-1 yapımını arttırarak KBB bütünlüğü üzerine kısmen koruyucu etki yaptığını göstermektedir. 

Anahtar Kelimeler: Beta-hidroksibütirat, horseradish peroksidaz, kan-beyin bariyeri, oksidatif stres, travmatik beyin hasarı.

Abstract:
Traumatic brain injury (TBI) causes various pathological conditions including increased blood-brain barrier (BBB) permeability and cerebral edema. This study investigates the effect of beta-hydroxybutyrate (B-OHB) treatment on the functional and structural BBB characteristics during TBI induced by lateral fluid percussion. Adult female rats were allocated into the following experimental groups: 1-Control, 2-Sham, 3-B-OHB, 4-TBI and 5-TBI + B-OHB. Evans blue (EB) and horseradish peroxidase (HRP) traces were used as determinants of BBB permeability. The intensity of immunostaining for occludin, aquaporin-4 (AQP-4), glial fibrillary acidic protein (GFAP) and c-fos were evaluated and gene expression levels of occludin AQP-4, c-fos, glucose transporter-1 (GLUT-1) and nuclear factor kappa-B (NF-?B) were analyzed. Lipid peroxidation and glutathione (GSH) levels were measured. Occludin and GFAP immunostaining intensities did not differ between experimental groups, while AQP-4 and c-fos immunostaining intensities were higher in TBI. MDA levels increased and GSH levels decreased in TBI (p<0.05). c-fos, GLUT-1 and NF-?B expressions were increased in TBI and TBI+B-OBH (p<0.01). EB dye extravasation into brain and HRP reaction products increased in TBI, while B-OHB administration caused alleviation of these findings. B-OHB treatment in TBI caused a reduction in c-fos immunostaining intensity accompanied by decreases in c-fos and NF-?B expressions and increase in GLUT-1 expression (p<0.01). The results of this study indicate that transcellular pathway is primarily responsible for the increased BBB permeability in TBI and that B-OHB treatment may, at least partly, provide a protection of BBB integrity mainly by reducing the effects of free radicals and increasing GLUT-1 production.

Key Words: Beta-hydroxybutyrate, horseradish peroxidase, blood-brain barrier, oxidative stress, traumatic brain injury.