İskemik penumbrada kalıcı sinaptik transmisyon bozukluğunun altında yatan presinaptik mekanizmaların incelenmesi
Investigation of presynaptic machanisms underlying failure of synaptic transmission in ischemic penumbra
Yazar: HAYRUNNİSA BOLAY BELEN
Danışman: PROF. DR. TURGAY DALKARA
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Nörobilim Ana Bilim Dalı / Temel Nörolojik Bilimler Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1999
Konu: Nöroloji = Neurology
Dizin: Beyin iskemisi = Brain ischemia ; Motor korteks = Motor cortex ; Nöronlar = Neurons ; Penumbra = Penumbra ; Sinapslar = Synapses

Özet:
ÖZET Önceki araştırmamızın sonuçlan geçici serebral iskeminin penumbral kortekste uzun süreli sinaptik transmisyon bozukluğuna yol açtığını göstermişti (Bolay ve Dalkara, 1998). Bu çalışmada daha önce ekstrasellüler kayıtlar ile gösterilmiş olan kalıcı sinaptik transmisyon bozukluğunun penumbrada bulunan kortikal motor nöronlardan intrasellüler kayıt yapılarak doğrulanması ve sinaptik transmisyon bozukluğunun altında yatan mekanizmaların immünohistokimyasal ve elektron mikroskopik yöntemler kullanılarak araştırılması amaçlandı. İp modeli ile 1 saat orta serebral arter (OSA) iskemisi oluşturulan sıçanlarda reperfüzyonun 1-24. saatlerinde motor korteks nöronlarının spontan aktivitesi ve premotor aferentlerin uyarılması ile oluşan post-sinaptik potansiyeller uç rezistansı 35- 100 MD olan, 3 M KC1 ile doldurulmuş, borosilikat cam mikroelektrodlar ile in-vivo kaydedildi. Beyin kesitleri anti-sinapsin I, anti-fosfosinapsin I, anti-sinaptofizin ve anti- sinaptotagmin antikorlan ile reperfüzyonun değişik dönemlerinde boyanarak iskeminin presinaptik proteinler ve sinapsin I proteininin fosforilasyonu üzerindeki etkisi incelendi. Reperfüzyondan 1-24 saat sonra motor korteks nöronlarının kısmen depolarize olduğu, ancak spontan aksiyon potansiyeli (AP) deşarjlarının sürdüğü, antidromik olarak uyarılabildiği ve penetrasyon sırasında AP oluşturabildiği ancak postsinaptik potansiyellerin oluşmadığı ve nöronların ortodromik sinaptik yol ile uyanlamadığı saptandı. Glutamat iyontoforezi ile postsinaptik glutamat reseptörlerin fonksiyonel olduğu gözlendi. Selektif olarak presinaptik uçta gelişen bir hasan gösteren bu bulgulan immünohistokimya çalışmaları destekledi. Veziküler sinaptik proteinlerden sinapsin I, sinaptofizin ve sinaptotagmin immünaktivitelerinde reperfüzyondan sonra 72. saate dek belirgin bir değişiklik gözlenmez iken, fosfosinapsin-I boyanmasının bariz bir biçimde azaldığı, 24. saatte kaybolduğu ve 72. saatte geri dönmediği göze çarptı. İlginç olarak, penumbra bölgesinde, fosfo-tirozin immün reaktivitesinin nöropilde attığı görüldü ve konfokal mikroskopide nöropilde izlenen bu fosfo-tirozin immünreaktivitesinin büyük ölçüde post-sinaptik yerleşimli olduğu izlendi. Bu bulgular iskemi sonrası süregelen transmisyon hasamda presinaptik uçtan nörotransmitter salınımının bozulduğunu göstermiştir ve sinapsin-I'in fosforile edilememesinin bunda rolü olabileceğini düşündürmektedir. Anahtar kelimeler: Fokal serebral iskemi, penumbra, sinapsin-I, sinaptik transmisyon. vii ;.C. YOruEKÖâRETİM KOBHIU öilKüMANTASYON İEBSÎE2İ

Abstract:
ABSTRACT We recently showed that transient ischemia caused a long lasting synaptic transmission defect in the penumbral motor cortex by evoked potential recordings (Bolay and Dalkara, 1998). In the present study, we have extended these findings by intracellular recordings obtained from cortical motor neurons in the ischemic penumbra, and by studying phosphorylation of synapsin-I to elucidate mechanisms of synaptic transmission failure. One-24 h after reperfusion following 1-h proximal middle cerebral artery occlusion in rats, spontaneous activity, direct excitability of neurons, post-synaptic potentials evoked by stimulation of premotor afferents to motor cortex were recorded in vivo by borosilicate glass microelectrodes filled with 3 M KC1 and having tip resistances of 35-100 MQ. Rat brain slices were stained with anti-synapsin-1, anti- phosphosynapsin-1, anti-synaptophysin, and antiphosho-tyrosine antibodies 1-24 h after reperfusion. Neurons were partially depolarized and no post-synaptic activity could be evoked by either ortho- or antidromic stimulation for 24 h after 1-h transient ischemia. However, these neurons were able to generate action potentials, and responsive to glutamate iontophoresis indicating that neuronal excitability was preserved but synaptic transmission was defective. Synapsin I, synaptophysin or synaptotagmin immunoreactivity was not different between ischemic and non-ischemic hemispheres during 1-72 hours of reperfusion. However, phosphosynapsin-I immunostaining was significantly decreased in the penumbral cortex, and not detected after 24 hours of reperfusion. In contrast, phosho-tyrosine immunoreactivity increased in the penumbral area where the phospho-synapsin I staining was decreased. Confocal microscopy revealed that increased neuropilic phosho-tyrosine immunoreactivity, to a large extent, was not localised to the presynaptic terminal. In conclusion, these data indicate that transient cerebral ischemia can lead to a long lasting synaptic transmission defect, and failure of phosphorylation of synaptic proteins may be one of the contributing mechanisms. Key words: Focal cerebral ischemia, penumbra, synapsin-I, synaptic transmission. vui