Kısa süreli minosiklin uygulamasının ventilasyonun farklı şiddetlerdeki hipoksiye aklimatizasyonu oluşumuna etkisinin spinal kord(C3-C5) bölgesinde araştırılması
Investigation of the effect of short-term minocyclin application on the formation of hipoxy acclimatization of ventilation in different violations in the spinal cord (C3-C5) region
Yazar: KAĞAN KILIÇÇALAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ KEMAL ERDEM BAŞARAN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN SALKIN
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Kök Hücre Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Genetik = Genetics
Dizin: Hipoksi = Hypoxia ; Minoksidil = Minoxidil ; Nöronal plastisite = Neuronal plasticity ; Spinal kord = Spinal cord ; Ventilasyon = Ventilation ; Ventilatörler-mekanik = Ventilators-mechanical

Özet:
Sürekli hipoksi boyunca hipoksik ventilatuar cevaptaki (HVR) artışa bağlı olarak ventilasyonun hipoksiye aklimatizasyonun (VAH) oluşumu ventilatuar nöral plastisiteye sebep olmaktadır. Hipoksi şiddetine bağımlı plastisite oluşumundaki farklılıklar sürekli hipoksi boyunca glial hücre aktivasyonun da dahil olduğu VAH mekanizmasını açıklamaya katkı sağlayacaktır. Bu çalışmada kısa süreli kronik sürekli hipoksi boyunca minosiklin uygulamasının VAH oluşumunu engelleyeceği hipotez olarak sunulmuştur. 
Çalışmada 4 ana grup oluşturuldu ve alt gruplarla birlikte toplam 72 adet, 3 aylık Spraque Dawley cinsi yetişkin erkek sıçan kullanıldı. Deney grupları için kullanılan her gruptan 6 sıçan birer gün aralıklarla ikişer ikişer normobarik oda içerisindeki kafeslere konuldu. Deney grupları deniz seviyesine göre orta şiddetli (modarate; m) hipoksi için %13 ve şiddetli (severe; s) hipoksi için %10 O2 inspirasyonuna maruz bırakılarak kronik hipoksik şartların taklit edildiği normobarik oda içerisinde 3 gün boyunca bekletildi. Serum fizyolojik (SA) ve minosiklin (MIN) uygulaması için enjeksiyonlar bu süre içerisinde yapıldı. Akut ve kronik hipoksi grupları için farklı protokoller kullanılarak bütün vücut pletismografisi (WBP) ile ventilasyon (V), solunum frekansı (fR) ve tidal volüm (Vt) ölçümleri yapıldı. Doku perfüzyonu sonrasında 20 µm kalınlığındaki servikal spinal kord (C3-C5) kesitlerinde glial hücre morfolojisindeki değişiklikler gösterildi. Mikroglia ve astrosit hücre etiketlemesi ile bu hücrelerin frenik motor nöronlar üzerinde lokalizasyon/miktar tayinini immünofloresan boyama yöntemi kullanıldı. İstatistiksel analizler GraphPad Prism 9.2.0 (332) ile yapıldı. p<0.05 olan veriler anlamlı kabul edilmiştir.
Sonuç olarak çalışmada uygulanan deneysel hipoksi modelleri ile akut veya kronik sürekli hipoksi bağımlı ventilatuvar hastalıklarda minosiklin kullanımının solunum motor nöron aktivasyonu üzerindeki mikroglia inhibisyonuna bağlı ventilasyondaki değişimler gösterildi. Hipoksiye aklimatizasyon başlangıcında mikroglia inhibisyonun ventilasyon depresyonuna neden olarak glial hücre aktivasyonunun VAH oluşumunun başlaması için frenik motor nöron cevabında gerekli olduğu bulundu. Bu çalışma ile hipoksi bağımlı pulmoner veya motor nöron hastalıklarının tedavisinde minosiklin uygulamasının farklı hipoksik modellerde verdiği farklı cevaplar yönünden, minosiklin veya türevi kullanılan tedavilerde uygulanabilirliği açısından klinik olarak da önem taşımaktadır.

Anahtar Kelimeler: Hipoksi; Spinal Kord(C3-C5);  HVR; Minosiklin;  Nöroplastisite.

Abstract:
The formation of ventilation to hypoxia acclimatization (VAH) due to the increase in hypoxic ventilatory response (HVR) during continuous hypoxia causes ventilatory neural plasticity. Differences in the formation of plasticity dependent on hypoxia severity will contribute to explain the mechanism of VAH, including glial cell activation during continuous hypoxia. In this study, it was hypothesized that minocycline administration during short-term chronic continuous hypoxia would prevent the formation of VAH.
In the study, 4 main groups were formed and a total of 72 3-month-old Spraque Dawley adult male rats were used with subgroups. 6 rats from each group used for the experimental groups were placed in cages in the normobaric room in twos at intervals of one day. Experimental groups were exposed to 13% O2 inspiration for moderate (modarate; m) hypoxia and 10% for severe (severe; s) hypoxia compared to sea level and kept in a normobaric room where chronic hypoxic conditions were imitated for 3 days. Injections for saline (SA) and minocycline (MIN) administration were made during this period. For acute and chronic hypoxia groups, ventilation (V), respiratory frequency (fR) and tidal volume (Vt) measurements were made with whole body plethysmography (WBP) using different protocols. After tissue perfusion, changes in glial cell morphology were demonstrated in 20 µm thick cervical spinal cord (C3-C5) sections. Immunofluorescence staining method was used for microglia and astrocyte cell labeling and localization/quantification of these cells on phrenic motor neurons. Statistical analyzes were performed with GraphPad Prism 9.2.0 (332). Data with p<0.05 were considered significant.
As a result, the changes in ventilation due to microglia inhibition on respiratory motor neuron activation of minocycline use in acute or chronic continuous hypoxia-dependent ventilatory diseases with experimental hypoxia models applied in the study. It was found that inhibition of microglia at the beginning of acclimatization to hypoxia caused ventilation depression, and glial cell activation was required in the phrenic motor neuron response for the initiation of VAH formation. In this study, the application of minocycline in the treatment of hypoxia-dependent pulmonary or motor neuron diseases is clinically important in terms of its applicability in treatments using minocycline or its derivatives, in terms of different responses in different hypoxic models.
Keywords:  HVR; Hypoxia; Minocycline;  Neuroplasticity;  Spinal Cord(C3-C5).