Yenidoğan sıçanlarda ketaminle oluşturulan nörotoksisiteye deksmedetomidinin koruyucu etki mekanizmalarının incelenmesi
Examining the mechanisms of dexmedetomidine's protective effect against ketamine-induced neurotoxicity in neonatal rats
Yazar: SİMAY ALCAN KIRTAŞ
Danışman: PROF. DR. MELTEM TUNCER
Hacettepe Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Fizyoloji = Physiology

Özet:
Anestezik ve sedatif maddelerin nörogelişimsel dönemde tekrarlayan veya uzun süre uygulanmasına bağlı beyinde meydana gelebildiği gösterilen nörotoksisite ve buna bağlı bilişsel bozukluklar endişe verici bir konu olmayı sürdürmektedir. Bu çalışmada klinikte yaygın kullanılan birer anestezik ve sedatif olan ketamin (KET) ve deksmedetomidinin (DEX) sıçanlara yenidoğan döneminde tekrarlayan uygulamalarında beyinde oluşan nörobiyolojik ve histolojik değişiklikleri, bunlarla ilişkili meydana gelebilecek uzun dönemdeki nörobilişsel bozuklukları araştırmak amaçlanmıştır. Postnatal 7 günlük (PNG7) yavru sıçanlarda 3 ardışık günde (PNG8-10) %0,9 NaCl (kontrol grubu); KET (50 mg/kg); DEX (25 μg/kg); DEX (25 μg/kg) ve KET (50 mg/kg) enjeksiyonları yapılan 4 grup oluşturulmuştur. Anesteziklerle indüklenen gelişimsel nörotoksisitenin en fazla etkilemesi beklenen beyin bölgelerinden biri olan hipokampuste apoptoz aktivitesini göstermek için kaspaz-3, Bax, Bcl-2; enflamatuvar bir programlanmış hücre ölüm yolu olan piroptoz varlığını değerlendirmek için ise kaspaz-1, GSDMD, IL-1β ve IL-18 protein düzeyleri PNG11 ve PNG45'te ölçülmüştür. Uzun dönem histolojik değişiklikler PNG45'te alınan tüm beyin dokularında incelenmiştir. Uzun dönemde öğrenme, hafıza ve dikkat gibi bilişsel işlevleri değerlendirmek için PNG40'ta Barnes labirenti ve obje tanıma testi uygulanmıştır. Bu çalışma ile DEX ve KET'in birlikte uygulanmasının sedasyonu artırdığı gösterilmiştir. KET'in 50 mg/kg dozda ve 3 gün tekrarlı uygulandığında protein düzeyinde ve histolojik olarak nörotoksik etki oluşturmadığı sonucuna varılmıştır. Ancak hem KET hem DEX tek başlarına uygulandığında uzun dönemde tanıma hafızası ve dikkatte bozulmaya sebep olmuştur. DEX'in protein düzeyinde akut nöroprotektif özellik gösterebileceği ortaya konmuş ve KET'le birlikte uygulandığında hem davranışsal etkiler açısından hem de sedasyonu güçlendirmesi bakımından avantajlı olduğu gösterilmiştir.

Abstract:
Neurotoxicity caused by the repeated or long-term administration of anesthetics and sedatives during the neurodevelopmental period, leading to behavioral and cognitive impairments, continues to be a matter of concern. This study aimed to investigate the neurobiological and histological changes in the brain as well as the potential long-term neurocognitive dysfunction associated with the repeated administration of ketamine (KET) and dexmedetomidine (DEX), commonly used anesthetics and sedatives in the clinic, during the neonatal period in rats. Postnatal day 7 (PND7) rat pups were divided into 4 injection groups: %0,9 NaCl (control group); KET (50 mg/kg); DEX (25 μg/kg); DEX (25 μg/kg) and KET (50 mg/kg). Intraperitoneal injections were performed for 3 consecutive days (PND8-10). To assess developmental neurotoxicity in the hippocampus, which is highly susceptible to anesthetic-induced effects, apoptotic activity was evaluated using caspase-3, Bax, and Bcl-2, while the presence of pyroptosis, an inflammatory-programmed cell death pathway, assessed by measuring caspase-1, gasdermin D, IL-1b, and IL-18 protein levels using ELISA assays on PND11 and PND45. Long-term histological changes were examined in whole brain tissues taken on PND45. Long-term effects on cognitive functions such as learning, memory, and attention were evaluated on PND40 using the Barnes maze and object recognition tests. The combined administration of DEX and KET enhanced deeper sedation. This study concluded that KET, when administered at a dose of 50 mg/kg and repeated for 3 days, did not show significant neurotoxic effects at the protein and histological levels. However, Both KET and DEX, when administered individually, led to impaired object recognition memory and attention in the long term. It has been demonstrated that dexmedetomidine can exhibit acute neuroprotective properties at the protein level. This study shows that the combined administration of DEX and KET may provide more advantageous use in both cognitive functions and enhancing sedative effects.