Farelerde nikotin yoksunluğunun hipokampus'taki etkilerinin davranışsal ve epigenetiksel olarak incelenmesi
Investigation of nicotine withdrawal on behavioral and epigenetics effects on hippocampus in mice
Yazar: BURÇİN ÜN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NAİL CAN ÖZTÜRK
Mersin Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Anatomi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Anatomi = Anatomy
Dizin: Anksiyete = Anxiety ; DNA = DNA ; Davranış = Behavior ; Epigenez-genetik = Epigenesis-genetic ; Fareler = Mice ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Hipokampus = Hippocampus ; Metilasyon = Methylation ; Nikotin = Nicotine

Özet:
İnsanlarda kronik sigara içiciliğinin bırakılması sonucunda oluşan nikotin yoksunluğu (NY) sırasında davranışsal fonksiyonların normal dışı seyrettiği sağlık problemleri görülebilmektedir. Bu olgu deney hayvanları üzerinde gerçekleştirilen araştırmalarda da bazı boyutlarıyla teyit edilmiştir. Literatürdeki deneysel çalışmalardan elde edilen davranışsal, hücresel ve moleküler düzeydeki bilgiler konunun halen önemli deneysel sorulara gebe olduğunu ortaya koymaktadır.
Çalışmamızda erkek C57BL6 farelere 12 gün boyunca günde 6 mg/kg dozunda nikotin subkutan enjeksiyonla verilmiş, en son nikotin uygulamasından 24 saat sonra yoksunluk modeli oluşturulduğu kabul edilmiştir. NY grubu farelere denk yaş ve ağırlıkta Sham grubu farelere ise aynı zaman ve şekilde serum fizyolojik enjeksiyonu uygulanmıştır. Sham grubuna kıyasla NY grubu farelerde; enjeksiyon günlerindeki vücut ağırlığı değişimleri; açık alan (ATT) ve yükseltilmiş artı labirent testleriyle (YALT)  lokomotor aktivite ve anksiyete/anksiyolite durumları; akım sitometrik analizler ile hipokampus (HP) dokusunda aktif nöron oranı ve RT-PCR ile HP'da DNA metilasyon/demetilasyon ve nöral farklılaşma/aktifleşme ile ilişkili genlerinin ekspresyon seviyeleri değerlendirilmiştir.
Sham grubuna kıyasla NY grubunda vücut ağırlığı, ATT ve YALT parametreleri, akım sitometrik analizle aktif nöron oranı ve ekspresyonu belirlenen genlerin çoğunluğu açısından anlamlı bir farklılık görülmemiştir (p>0,05). Fakat akım sitometrik olarak saflaştırılan aktif nöronların tüm olgun nöronlara oranı ayrıca Tet2 ve Arc genlerinin ekspresyon düzeylerinin, Sham grubuna kıyasla anlamlı düzeyde artmış olduğu tespit edilmiştir.
Yoksunluk oluşturduğumuzu kabul ettiğimiz hayvanlarda naif kontrollere kıyasla vücut ağırlığı, lokomotor kabiliyet, anksiyete/anksiyolite durumlarında anlamlı farklılık bulunmaması, çok yönlü sonuçlar içeren NY literatürüyle kısmen örtüşmektedir. Ayrıca, yoksunluk neticesinde HP'da aktif nöron oranının ve aktifleşen nöronlarda verimli biçimde eksprese olduğu bilinen Arc geni ekspresyonun artması literatürle büyük ölçüde tutarlılık göstermektedir. DNA metilasyon/ demetilasyon dinamiklerinin NY sırasında durumunu ortaya koyan bir araştırma görülmemiş: DNA metilasyonunu katalizleyen DNMT1/3a enzimlerini kodlayan gen ekspresyonlarının oluşturduğumuz yoksunluktan etkilenmediği, DNA demetilasyonunu oluşturan Tet1/2/3 enzimlerinden ise yalnızca Tet2'nin ekspresyonunun kontrollere kıyasla anlamlı artış gösterdiği literatürde yeni bilgilerdir.
 
Anahtar Kelimeler: Nikotin Yoksunluğu, Anksiyete/Anksiyolite, DNA metilasyon/demetilasyon Dinamikleri, Epigenetik

Abstract:
Health problems can be seen when behovioral functions are abnormally observed during nicotine withdrawal (NY) as a result of chronic cessation in humans. This phenomenon has also been confirmed in some studies on experimental animals. Behavioral, cellular and molecular level information obtained from experimental studies in the literature reveals that the subject is still conceived of important experimental questions.
In our study, male C57BL6 mice were given a subcutaneous injection of nicotine at a dose of 6mg/kg daily for 12 days, and the deprivation model was accepted to be established 24 hours after the last nicotine administration. NY group mice were given saline injections at the same time and in the same age and weight as Sham group mice. NY group mice compared to sham group; body weight changes on the days of injection; locomotor activity and anxiety/anxiolitic states with open area (ATT) and elevated plus maze test (YALT); flow cytometric analyzes and expression levels of genes associated with DNA methylation/ demethylation and neural differentiation/activation in HP by RT-PCR and the ratio of active neurons in the hippocampus (HP) tissue.
There was no significant difference in body weight, ATT and YALT parameters, flow cytometric analysis, active neuron ratio, and the majority of genes whose expression was determined in NY group compared to sham group (p>0,05). However, it was observed that the ratio of flow cytometricly purified active neurons vs. all mature neurons and the expression levels of Tet2 and Arc genes were significantly increased compared to Sham group.
The absence of significant differences in body weight, locomotor ability, anxiety/anxiolity status compared to naïve control in the animals that accepted to be deprived were partially in agreement with the NY literature with multifaceted outcomes. In addition, the increment in the active neuron ratio in HP as a result of withdrawal and the increase in the expression of Arc gene that widely known to be abundantly expressed in active neurons, are most partially concordant with the literature. Yet, no research reveals the state of DNA methylation/demethylation dynamics in NY; but newly generated in this study that the expression of genes encoding DNMT1/3a enzymes that catalyze DNA methylation is not affected by nicotin deprivation model, plus among the three DNA demetylation catalyzers that analyzed (Tet1/2/3), only Tet2 exhibited a marked alternation, an increment in NY hippocampi as compared to the counterparts.
 
Keywords: Nicotine deprivation, Anxiety/Anxiolite, DNA methylation/demethylation dynamics, Epigenetics