Global serebral iskemi/reperfüzyon sonrasında Akuaporin 1 ve Akuaporin 4'ün zaman içindeki dağılımı, iskemik ödemle ilişkisi
The changes over time in expression of Aquaporin1 and Aquaporin 4 following global cerebral ischemia and the relationship to ischemic edema
Yazar: GÖKHAN AKDEMİR
Danışman: PROF. DR. NEJAT AKALAN
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / İleri Metalurji ve Malzeme Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İleri Nörolojik Bilimler Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Nöroloji = Neurology ; Nöroşirürji = Neurosurgery
Dizin: Beyin = Brain ; Beyin ödemi = Brain edema ; Sınıflandırma = Classification ; Sıçanlar = Rats ; İskemi = Ischemia

Özet:
Beyin ödemi, santral sinir sisteminietkileyen kafa travması, iskemi, tümörler, enfeksiyon ve metabolikhastalıklarında morbidite ve mortalite üzerine etkileri olan, beyin dokusundailerleyici su artışı ile karekterize önemli bir patofizyolojik bir durumdur. Klatzotarafından sitotoksik ve vazojenik ödem olarak ikiye ayrılmıştır. Sitotoksiködem, hücre membranındaki enerji yetmezliği sonucu hücreler arası sıvınınhücre içine girmesiyle oluşur. Vazojenik ödem, kan beyin engelindeki (KBE)fonksiyon bozukluğu ile kapillerdeki sıvının hücreler arası aralığa sızmasıylagelişir. Serebral iskemi/reperfüzyonda ödemin bu iki tipi birlikte görülür.Akuaporin kanallarının (AQP) hücrelere ve hücreden dışarıya sutaşınmasında etkili oldukları düşünülmektedir. Beyinde özellikle AQP1'inserebral ventrikül koroid pleksus epitelinde ifade edildiği ve beyin omuriliksıvısı (BOS) üretimine katkıda bulunduğu bilinmektedir. AQP4 kan beyinengelinde astrositik son ayaklarda bulunarak su taşınmasına katkıdabulunmaktadırlar. Bu çalışmada amaç, global serebral iskemide AQP1 veAQP4'ün zaman içindeki dokulardaki dağılımını görmektir. Sprague-Dawleytipi erkek sıçanlar (rat) 6 gruba ayrıldı. Bir grup kontrol (sham), beş grupdaiskemi ve reperfüzyon uygulandı. Dört damar oklüzyon modeli kullanılarak 30dakika oklüzyon yapıldı. İskemi/reperfüzyon gruplarında, reperfüzyon sonrası1, 6, 12, 24 ve 48 saatlerde beyinler dekapite edilerek çıkarıldı. Beyin ödemiiçin yaş/kuru ağırlıkları ölçüldü. AQP1 ve AQP4 antikorları ileimmmünhistokimyasal işaretlemeler yapılarak ölçüldü. AQP'lerin proteinmiktarını saptamak için western blotlama yapıldı. Sonuçlarda, AQP4'ünparankimde ve ventrikülün subepandimal bölgede yoğun olduğu saptandı.İmmnüohistokimyasal ve western blotlamada iskemi/reprfüzyon sonrasızaman içindeki ifade edilmelerinde AQP4`de belirgin ve anlamlı bir farkınolmadığı görüldü. AQP4`ün iskemik ödemin bütün aşamalarında etkinolduğunu düşündürdü. AQP4 sitotoksik ödemde ödemi artırıcı, vazojeniködemde ödemi azaltıcı etkisi görüldü. AQP1, immünhistokimyasalçalışmalarda daha çok ventrikül koroid pleksusunda yer aldığı, iskemi/reperfüzyonun 12. ve 24. saatlerinde anlamlı bir şekilde azaldığı (p<0.05)görüldü. AQP1'in kafa içi basınç artımında, BOS yapımını azalttığıdüşünüldü. AQP1 ve AQP4 iskemik beyin ödemin bütün aşamalarında etkinolduğu görüldü. Bu çalışma sonucunda, AQP-bağımlı ve AQP-bağımsızolmak üzere yeni bir beyin ödemi sınıflaması önerisinde bulunuldu.

Abstract:
Brain edema plays a criticalrole in the pathophysiology, morbidity and mortality of a wide variety ofnervous system disorders such as head trauma that affects the centralnervous system, ischemia, tumors, infection and progressive increase ofwater in the brain. There are two types of edema as classified by Klatzo:cytotoxic and vasogenic. In cytotoxic edemas, intercellular fluid enters cellsbecause of depletion of the energy of the cellular membranes. In vasogenicedemas, there is a breakdown of the blood-brain barrier leading to waterfrom the capillaries flowing into intercellular area. In cerebral ischemia andreperfusion, both types of edemas are seen together. Aquaporin (AQP)channels affect the transportation of water into and out of the cells. Aquaporin1 in particular affects the production of cerebrospinal fluid at the brainventricular choroid plexus. Aquaporin 4, found in the astrocytic end feet,affects the blood-brain barrier and water transportation. The aim of this studyof global cerebral ischemia was to study the changes in levels of aquaporin 1and 4 over time. The subject Sprague-Dawley type male rats were dividedinto six groups. One group was the control group, and ischemia/reperfusionwas performed on the other five groups using the four-vessels occlusionmodel. Reperfusion was done 30 minutes after the occlusion. Following thereperfusion, a group each was tested at increments of 1, 6, 12, 24 and 48hours. The rats? brains were removed by decapitation. The wet and dryweights of the brains were measured. AQP 1 and 4 were measured usingimmunohistochemistry. The western blotting technique was used to detectAQP protein levels. The result was that following ischemia/reperfusion,immunohistochemical and western blotting tests revealed that the change inlevels of AQP4 was statistically insignificant. AQP4 was expressed inastrocyte foot processes surrounding capillaries, astrocyte processescomprosing the glial limiting membrane, in ependymal cells, and insubependymal astrocytes. The fact that the expression didn?t changeappears to indicate that it played a role in both cytotoxic and vasogenicedemas. AQP4 facilities edema formation in diseases causing cytotoxicedema, in contrast facilities edema elimination in disease causing vasogenicedema such as brain ischemia. The immunohistochemical study revealedthat AQP1 was expressed in epithelial cells of choroid plexus, but theexpression significantly decreased (p<0.05) at the 12- and 24-hour marks.This indicates that increasing intracranial pressure causes AQP1 to produceless CSF. AQP1 and AQP4 have a lasting effect with both types of edemafollowing ischemic edema, up until and including the resolution of the edema.As a result a new classification for brain edema is proposed AQP-dependentand AQP-independent of brain edema.