Sıçanlarda deneysel olarak oluşturulan alzheimer patogenezi üzerine fez1 gen ifadesi ve pinealektominin rolünün araştırılması
Investi̇gati̇on of the fez1 gene expressi̇on and the role of pi̇nealectomy on the pathogenesi̇s of alzhei̇mer produced experi̇mentally i̇n rats
Yazar: MEHMET DEMİR
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN SANDAL
İnönü Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Alzheimer hastalığı = Alzheimer disease ; Davranış-hayvan = Behavior-animal ; Dopamin = Dopamine ; Gen ifadesi = Gene expression ; Pineal bez = Pineal gland

Özet:
Amaç: Alzheimer hastalığı (AH), klinik olarak belirgin hafıza kaybı, entelektüel işlevlerde azalma, bilişsel fonksiyonlarda bozulmalar ile senil plakların ve nörofibriler düğümlerin oluşumu gibi spesifik bir patolojiye sahip, nörodejeneratif bir beyin hastalığıdır. İmmünohistokimyasal çalışmalar, mental hastalıklar da dahil olmak üzere pek çok nörolojik hastalıkların neokorteks disfonksiyonu nedeniyle geliştiğini ve bu hastalıkların neokorteksin derin katmanlarında ifade edilen FEZ1 (Fasikülasyon ve Elongasyon Protein Zeta-1) ile ilişkili olabileceğini ortaya koymuştur. Bu çalışma, AH ve FEZ1 arasındaki muhtemel ilişkinin yanısıra aksonal taşımada önemli rolü bulunan FEZ1 ile eksitatör/inhibitör sinyallerin kontrollü dengesinin düzenlenmesinde görev alan nörotransmitterler (serotonin, noradrenalin, dopamin) ve melatonin arasındaki ilişkiyi belirlemek amacıyla yapıldı.
Materyal ve Metot: Çalışmada 220-280 g ağırlığında 60 adet erkek sıçan kullanıldı. Sıçanlar, sham intraserebroventriküler (ICV) kontrol, sham ICV+Pinealektomi (PnX)+intraperitoneal (i.p.) kontrol, streptozotosin (STZ), Melatonin+STZ,  PnX+STZ ve Melatonin+STZ+PnX grubu olmak üzere 6 gruba (n= 10) ayrıldı. Tüm hayvanlara 5 gün süreyle (3-7. günler arasında 4 tekrar olarak) Morris su tankı testleri yaptırıldı ve skorlar EthoVision XT10 Image Analysis (Noldus İnformation Tech.) yazılım programı yardımıyla analiz edildi. 8. günde PnX ve ICV uygulamalarına başlandı. Sıçanlara ICV STZ enjeksiyonları 8. ve 10. günlerde 3 mg/kg olarak yapıldı. Sıçanlara STZ uygulamasından hemen önce PnX yapıldı.  Melatonin uygulamalarına (i.p. olarak 10 mg/kg/gün), ilk doz STZ uygulamasından 1 saat önce başlandı ve 14 gün süreyle devam edildi. İlk STZ uygulamasından 14 gün sonra davranış testlerine tekrar başlandı ve 5 gün süreyle devam edildi. Davranış deneyleri sonunda hayvanlar dekapitasyonla öldürüldü, kan ve hipokampus dokuları toplandı. Alınan kan örneklerinden ELISA (Enzyme-linked immuno sorbent assay) yöntemiyle serum serotonin, noradrenalin ve dopamin seviyeleri belirlendi. Hipokampus dokusundan da PZR (Polimeraz zincir reaksiyonu) ile FEZ1 gen ifadesi ve Western blot yöntemli ile de FEZ1 protein seviyeleri ölçüldü. 
Bulgular: ICV STZ grubunda FEZ1 ifadesinin her iki sham grubuna göre istatistiksel olarak anlamlı artış gösterdiği belirlendi (p<0.05). ICV STZ+MLT grubunun FEZ1 seviyelerinin sham grupları seviyelerine yakın olduğu ve ICV STZ+PnX+MLT grubu FEZ1 değerlerinin ise ICV STZ+PnX grubundan ve hatta sham gruplarından bile istatistiksel olarak anlamlı düzeyde düşük olduğu tespit edildi (p<0.05). Gruplar arası serum dopamin ve serotonin seviyelerinde bir farklılık gözlenmezken, noradrenalin seviyelerinin kontrollere göre daha düşük olduğu belirlendi (p<0.05).
Sonuç: Çalışma sonuçları deneysel Alzheimer modeli oluşturulan sıçanlarda FEZ1 seviyelerinin yüksek olduğunu, melatonin uygulamasının bu artışı geri çevirdiğini ortaya koydu. 

Anahtar Kelimeler: FEZ1, Alzheimer hastalığı, pinealektomi, melatonin, serotonin, dopamin, noradrenalin, sıçan

Abstract:
Investigation of the FEZ1 gene expression and the role of pinealectomy on the pathogenesis of Alzheimer produced experimentally in rats
Aim: The Alzheimer Disease (AD) is a neuro-degenerative brain disease that has a specific pathology such as the formation of senile plaque, neurofibrillary tangles, and clinical symptoms such as memory loss, decrease in intellectual functions and failures in cognitive functions. Immunohistochemical studies have shown that many neurologic diseases, including mental diseases, develop due to neocortex dysfunction, and these diseases may be related with the FEZ1 (Fasciculation and Elongation Protein Zeta-1) expressed in the deeper layers of the neocortex. This study was designed to determine the possible relation  between the AD and FEZ1 and the neurotransmitters (serotonin, noradrenaline, dopamine) and melatonin have an important role in axonal transfer and regulating the controlled balance of the excitator/inhibitor signals.
Material and Method: 60 male rats weighing 220-280 gr will be used in the study. The rats were divided into 6 groups (n= 10), which are: sham intra-cerebro-ventricular (ICV) control, sham ICV+Pinealectomy (PnX)+intraperitoneal (i.p.) control, streptozotocin (STZ), Melatonin+STZ, PnX+STZ and Melatonin+STZ+PnX group.The Morris water tank tests was applied to all animals for 5 days (between the 3-7. days, 4 recurrences), and the scores were analyzed with a software program ((EthoVision XT10 Image Analysis). On the 8th day, the PnX and ICV applications were start. The ICV STZ injections were applied to the rats on the 8th and 10th days as 3 mg/kg. The PnX process was applied to the rats before the STZ application. Melatonin applications (as i.p. 10 mg/kg/day) were started 1 hour before the first dose of STZ application, and was continued for 14 days. 14 days after the first STZ application, the behavioral tests were applied for 5 days, again.In the end of  behavioral tests, the rats were sacrified and their blood and hippocampus tissues were collected. The serum serotonin, noradrenaline and dopamine levels were determined with the ELISA (Enzyme-linked immuno sorbent assay) method. The hippocampus area from the brain will be divided into two portions. The FEZ1 gene expression were determined with PCR (Polymerase Chain Reaction) and protein levels of FEZ1 were measured via Western Blot method.
Results: In the ICV STZ group, the levels of FEZ1 were found higher than both sham groups (p<0.05). While the levels of FEZ1 in the ICV STZ+MLT group were similar to sham groups, the levels of FEZ1 in the ICV STZ+PnX+MLT group were found to be lower than ICV STZ+PnX and even sham groups (p<0.05). While no statistically significant differences were observed between the groups in terms of serum dopamine and serotonin levels, the noradrenaline levels of all experiment groups were found to be lower than that of sham groups (p<0.05).
Conclusion: Study results demonstrated that FEZ1 levels were to be high in the rat models of Alzheimer's Disease and these inreases in FEZ1 levels were turned back by melatonin. 

Keywords: FEZ1, Alzheimer's disease, pinealectomy, melatonin, serotonin, dopamine, noradrenaline, rat