Sıçanlarda valproik asit ile indüklenen otizm modelinde cerebellum morfolojisinin stereolojik olarak incelenmesi
Stereological investigation of cerebellum morphology in autism model induced by valproic acid in rats
Yazar: MELTEM ALPAY
Danışman: PROF. DR. FERRUH YÜCEL
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Anatomi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Anatomi = Anatomy
Dizin: Morfoloji = Morphology ; Otistik bozukluklar = Autistic disorder ; Otizm spektrum bozukluğu = Autism spectrum disorder ; Serebellum = Cerebellum ; Stereoloji = Stereology ; Sıçanlar = Rats ; Valproik asit = Valproic acid

Özet:
Amaç: Otizm spektrum bozukluğu (OSB), sosyal etkileşim, sözlü ve sözlü olmayan iletişim eksiklikleri, sınırlı ilgi alanları ve tekrarlayan davranışlarda meydana gelen bozulma ile ilgili cerebellum'u da etkileyen davranışsal bir sendromdur. Valproik asit (VPA) embriyonal gelişim sırasında uygulandığında OSB'ye neden olan teratojen bir maddedir. Bu çalışmada, embriyonal ve postnatal dönemlerde uygulanan VPA'nın sıçanların cerebellum'u üzerindeki histopatolojik etkilerinin stereolojik metotlarla kantitatif olarak araştırılması amaçlanmıştır.
Kapsam: Bu çalışma son dönemde deneysel olarak geliştirilmiş olan VPA ile indüklenen otizm modeli kullanılarak otizmin cerebellum üzerindeki etkilerinin araştırılmasını içermektedir.
Yöntem: Çalışmamızda iki kontrol [embriyonal 11. günde serum fizyolojik uygulanmış sıçanlar (K1), hem embriyonal 15. günde hem de postnatal 11. günde serum fizyolojik uygulanmış sıçanlar (K2)] ve iki deney [(embriyonal 11. günde VPA uygulanmış sıçanlar (D1), hem embriyonal 15. günde hem de postnatal 11. günde VPA uygulanmış sıçanlar (D2)] olmak üzere toplam dört erkek sıçan grubu oluşturulmuştur. Enjeksiyonlar intraperitoneal olarak gerçekleştirilmiştir. Sıçanlar postnatal 30. günde anestezi altında, kardiyak perfüzyon sonrasında cerebellum'ları alınmıştır. VPA'nın cerebellum'daki etkisini ortaya çıkarmak için, ışık ve elektron mikroskop görüntüleri üzerinde farklı parametreler uygun stereolojik metotlarla araştırılmıştır.
Bulgular: VPA verilen sıçanlarda beyin ağırlığı, cerebellum ağırlığı, cerebellar substantia alba / cortex cerebelli hacim oranı, granüler tabaka / cortex cerebelli hacim oranı ve granül hücresi nükleusları / granüler tabaka hacim oranı kontrol yaşıtlarına göre anlamlı bir fark görülmemiştir. Buna karşın, Purkinje hücresi ve granül hücresi numerik densiteleri ve bu nöronların ortalama nükleus çapları kontrol yaşıtlarına göre anlamlı derecede değişmiştir. Buna göre; deney grubu sıçanlarda Purkinje hücresi numerik densitesi, Purkinje hücre hattında birim uzunluğa düşen Purkinje hücre sayısı ile birlikte azalırken; granül hücresi numerik densitesi artış göstermiştir. Diğer taraftan, granül hücresi ortalama nükleus çapı her iki deney grubunda, Purkinje hücresi ortalama nükleus çapı ise D2 grubunda azalmıştır. Bu iki parametreden yola çıkarak hesaplanan Granül hücresi / Purkinje hücresi (G/P) oranı deney grubu sıçanlarda kontrollere göre istatistiksel olarak anlamlı şekilde artmıştır. Deney grubu sıçanların cerebellum'larının granüler tabakasındaki sinapsların numerik densiteleri ve ortalama sinaptik disk çapları kontrol yaşıtlarına göre istatistiksel olarak anlamlı şekilde azalmıştır. İnternöronal konnektiviteyi gösteren bir parametre olan sinaps/nöron oranı da deney grubu sıçanlarda kontrol yaşıtlarına göre istatistiksel olarak anlamlı şekilde azalmıştır.
Sonuç: Çalışmamızda VPA'nın sıçan cerebellum'unda meydana getirdiği hasarın cerebellar fonksiyon, dolayısıyla beyin fonksiyonu açısından bir kayba neden olacağı ve bu veriler ışığında otizmde cerebellum'un rolünün tahmin edilenden daha fazla olabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
Aim: Autism spectrum disorder (ASD) is a behavioral syndrome that also affects the cerebellum, which is related to social interaction, verbal and non-verbal communication deficiencies, limited interests, and impairment in repetitive behaviors. Valproic acid (VPA) is a teratogenic substance that causes ASD when applied during embryonal development. This study, it was aimed to quantitatively investigate the histopathological effects of embryonal VPA administered and postnatal periods on the cerebellum of rats by stereological methods.
Content: This study includes the investigation of the effects of autism on the cerebellum using the VPA-induced model of autism, which has been experimentally developed recently.
Method: In our study, a total of four male rats groups, two control [rats treated with saline on embryonal day 11th (K1), rats treated with saline on both embryonal days 15th and postnatal day 11th (K2)] and two experiments [rats treated with VPA on embryonal 11th day (D1), rats treated with VPA on both embryonal days 15th and the postnatal 11th (D2)], were formed. Injections were applied intraperitoneally. The cerebellum of the rats was removed under anesthesia on the postnatal 30th day, after cardiac perfusion. To revealed the effect of VPA on the cerebellum, different parameters were investigated on light and electron microscope images with appropriate stereological methods.
Result: There was no significant difference in brain weight, cerebellum weight, cerebellar substantia alba / cortex cerebelli volume ratio, granular layer / cortex cerebelli volume ratio, and granule cell nuclei / granular layer volume ratio in VPA-treated rats compared to age matched controls. Otherwise, the Purkinje cell and granule cell numerical density and the mean nucleus diameters of these neurons differed significantly compared to their age-matched controls. Hereunder: while the Purkinje cell numerical density in the experimental group rats decreased with the Purkinje cell number per unit length in the Purkinje cell line, granule cell numerical density increased. On the other hand, the mean nucleus diameter of granule cell decreased in both experimental groups, while Purkinje cell mean nucleus diameter decreased in the D2 group. Granule cell / Purkinje cell (G / P) ratio calculated based on these two parameters increased statistically significantly in experimental group rats compared to controls. The numerical density and mean synaptic disc diameters of the synapses in the cerebellar granular layer of the experimental group rats decreased statistically significantly compared to their age-matched controls. Synapse/neuron ratio, which is a parameter that shows interneuronal connectivity, was statistically significantly decreased in experimental group rats compared to their age-matched controls.
Conclusion: In our study, it is thought that the damage caused by VPA in the rat cerebellum causes a loss in terms of cerebellar function, hence brain function, and in light of this data, the cerebellum's role in autism may be more than expected.