Ratlarda deneysel travmatik optik nöropatide koenzim-Q-10 ve sitikolin tedavisinin nöroprotektif etkinliğinin elektrofizyolojik,histolojik ve biyokimyasal olarak değerlendirilmesi
Assessment of the neuroprotective effect of coenzyme Q-10 and citicoline treatment in experimental traumatic optic neuropathy in rats: An electrophysiological, histological, and biochemical evaluation
Yazar: ZARİFE NURBANU AYNACI
Danışman: PROF. DR. PINAR NALÇACIOĞLU MEMİŞ ; DOÇ. DR. MUALLA ŞAHİN HAMURCU
Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Göz Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Göz Hastalıkları = Eye Diseases

Özet:
Ratlarda deneysel travmatik optik nöropatide koenzimQ-10 ve sitikolin tedavisinin nöroprotektif etkinliğinin elektrofizyolojik, histolojik ve biyokimyasal olarak değerlendirilmesi
AMAÇ
Ratlarda deneysel optik sinir ezilme modeli ile travmatik optik nöropati geliştirerek, yeni nöroprotektif terapötik stratejilerin etkinliğinin değerlendirilmesine bakış açısı sağlamayı amaçlıyoruz .

MATERYAL VE YÖNTEM
Ankara Bilkent Şehir Hastanesi Göz Hastalıkları Anabilim Dalı ve Ankara Eğitim Araştırma Hastanesi Hayvan Deneyi Laboratuvarı'nda gerçekleştirilen çalışmaya 40 adet Wistar cinsi (250-300 g) erkek rat dahil edildi. Her grup 10 rattan oluşmak üzere denekler rastgele 4 gruba ayrıldı. 
Travmatik optik nöropati oluşturabilmek amacıyla anestezi altında ratların grup 1,2 ve 3'te sağ gözlerinde arter korunarak optik sinir (OS) Yaşargil klempi ile 60 saniye klemplendi. Birinci grupta sağ gözde OS hasarı yaratıldı ama tedavi verilmedi, İkinci grupta OS ezilmesinin 24. saatinden itibaren nazogastrik sondayla 50 mg/kg/gün koenzimQ-10, üçüncü grupta 1 g/kg/gün sitikolin verildi. Dördüncü grup sham(kontrol) grubunu oluşturdu ve sadece konjonktiva açılıp optik sinir hasarlanmadı ve tedavisiz gözlemlendi. 
Bazal değerleri görmek için tüm deneklerde bilateral flaş ve patern görsel uyarılmış potansiyel (VEP) testi çekildi. Travmanın etkisini görmek için 48. saatte deneklerin sağ gözüne çekimler tekrarlandı. Travmanın 48. saatinde ve 28. günde kandan inflamasyon biyobelirteçlerinden olan tiyol ve iskemiye modifiye albümin (IMA) bakıldı.
Yirmi sekizinci günün sonunda deneklerin yüksek dozda (50 mg/kg) tiyopental anestezi uygulanarak yaşamları sonlandırıldı. Histopatolojik incelemeler için enükleasyon yapıldı. OS beraberinde çıkarıldı. Ötenaziden önce deneklere flaş ve patern VEP testi çekildi. Histopatolojik inceleme için dokulardan önce parafin bloklar hazırlandı, 4 mikron kalınlığında kesitler alınıp hemotoksilen-eozin ile boyandı. Boyalı preparatlar değerlendirildikten sonra bloklara immünohistokimyasal çalışmalar için anti-glial asidik protein (GFAP) monoklonal antikoru kullanıldı. 
Tüm sonuçlar istatistiksel olarak karşılaştırıldı ve p değeri 0,05'in altında olan değerler anlamlı kabul edildi.

BULGULAR

Grup 4'te tüm çekimlerde pVEP ve fVEP testlerine yanıt alınmıştır. Grup 1'de 28. gün çekimlerinde deneklerin yarısında yani 5 tanesinde pVEP testi dalgaları alınamamıştır. Grup 2'de 4 denekte travmadan sonra 2. gün çekimlerinde pVEP testi dalgaları oluşmamıştır ancak 28. günün sonunda grup 2'deki tüm deneklerde pVEP testi yanıtı alınmıştır. Grup 3'te 5 denekte 2. gün çekimlerinde pVEP testi dalgaları oluşmamıştır ancak 28. günün sonunda grup 3'teki tüm deneklerde pVEP testi yanıtı alınmıştır.
İkinci gün VEP testi verileri incelendiğinde grup 1, 2 ve 3'te grup 4'e göre daha uzun latans süresi ve daha düşük amplitüd değerleri izlenmiştir, 28. gün VEP testi sonuçlarında grup 2 ve 3 verilerinde grup 1'e göre anlamlı iyileşme saptanmıştır. Ancak grup 2 ve 3 verileri arasında istatistiksel anlamlı fark izlenmemiştir.
İkinci gün sonuçlarına göre: grup 4'te nativ tiyol, total tiyol değerleri diğer gruplara göre anlamlı yüksek; disülfit, disülfit/nativ tiyol, IMA verileri anlamlı düşüktür. Yirmi sekizinci gün değerlerine göre: total tiyol ve nativ tiyol değerlerinde grup 4'te grup 1 ve 2 verilerine göre; grup 3'te grup 2 verilerine göre anlamlı yükseklik saptanmıştır. Disülfit değerleri arasında fark saptanmamıştır. IMA değerleri grup 4'te grup 1 verilerine göre daha düşük izlenmiştir.
Gruplar içinde 2. gün ve 28. gün verileri karşılaştırıldığında grup 2 ve 3 verilerinde total tiyol, nativ tiyol değerlerinde anlamlı artış saptanmıştır yani periferik kanda antioksidan biyobelirteçler artmış olarak izlenmiştir.
Gruplar arasında 2. gün ve 28. gün verileri karşılaştırıldığında grup 4 ve grup 3'te grup 2 ve grup 1 verilerine göre nativ tiyol ve total tiyol verilerinde daha fazla artma, IMA değerlerinde daha fazla azalma saptanmıştır.
Sağ göz retina GFAP boyanması verilerine göre grup 1 diğer gruplara göre daha fazla, grup 4 diğer gruplara göre daha az boyanmıştır.  Sağ göz OS GFAP boyanma şiddetlerinde gruplar arasında farklılık saptanmıştır. Grup 1'de hiçbir göz grade 1 boyanmamıştır ve grup 4'te hiçbir göz grade 3 şiddetinde boyanmamıştır. Buna göre grup 1 OS GFAP boyanma şiddetine diğer gruplara göre daha yüksek, grup 4'te OS GFAP boyanma şiddeti diğer gruplara göre daha düşük bulunmuştur. Grup 2 ve 3 arasında anlamlı fark saptanmamıştır.
Sağ göz OS kalınlık verilerine göre grup 1 denekleri diğer gruplara göre, grup 2 denekleri de grup 3 deneklere göre daha kalın saptanmıştır.
Grup 1, 2 ve 3 sağ göz OS kalınlığı, retina GFAP boyanması ve OS GFAP boyanma şiddeti verileri sol göz verilerine göre daha yüksek bulunmuştur.

SONUÇ

Oral sitikolin ve koenzimQ-10 travmatik optik nöropatide elektrofizyolojik verileri iyileştiren, retina ganglion hücre sağkalımını artıran ve periferik kanda antioksidan biyobelirteçleri artıran nöroprotektif tedavi ajanlarıdır.

Anahtar kelimeler: elektrofizyoloji, GFAP, koenzimQ-10, sitikolin, travmatik optik nöropati

Abstract:
Evaluation of the Neuroprotective Efficacy of Coenzyme Q-10 and Citicoline Treatment in Experimental Traumatic Optic Neuropathy in Rats: An Electrophysiological, Histological, and Biochemical Study
OBJECTIVE 
We aim to establish a perspective on the effectiveness of new neuroprotective therapeutic strategies by developing experimental traumatic optic neuropathy in rats using an optic nerve crush model and evaluating the efficacy of coenzyme Q-10 and citicoline treatments.
MATERIALS AND METHODS 
The study included 40 male Wistar rats (250-300 g) conducted at Ankara Bilkent City Hospital Department of Ophthalmology and Ankara Training and Research Hospital Animal Experiment Laboratory. The rats were randomly divided into 4 groups, each consisting of 10 rats. To induce traumatic optic neuropathy, the optic nerves (OPN) of rats in groups 1, 2, and 3 were clamped for 60 seconds under anesthesia while preserving the artery in the right eyes. In the first group, OPN damage was induced in the right eye without treatment. In the second group, rats received 50 mg/kg/day coenzyme Q-10 via nasogastric tube starting from 24 hours after OPN crush. In the third group, citicoline at a dose of 1 g/kg/day was administered. The fourth group served as a sham (control) group, where only the conjunctiva was opened, and the optic nerve was not damaged or treated. Bilateral flash and pattern visual evoked potential (VEP) tests were performed on all rats to obtain baseline values. Retests were conducted on the right eyes of the rats 48 hours after trauma to assess the impact of the injury. On the 48th hour and the 28th day after trauma, thiol and ischemia-modified albumin (IMA), inflammatory biomarkers in blood, were examined. At the end of the 28th day, high-dose (50 mg/kg) thiopental anesthesia was administered to euthanize the rats. Enucleation was performed for histopathological examinations, and the OPN was extracted. Flash and pattern VEP tests were conducted on the rats before euthanasia. Paraffin blocks were prepared from tissues for histopathological examination, 4-micron-thick sections were stained with hematoxylin-eosin after extraction. After evaluating the stained preparations, anti-glial acidic protein monoclonal antibody (GFAP) was used for immunohistochemical studies on the blocks. All results were statistically compared using IBM SPSS 28 package program, and values below 0.05 were considered significant.
RESULTS
In Group 4, responses to pVEP and fVEP tests were obtained in all recordings. In Group 1, pVEP waves could not be recorded in 5 out of 10 rats in the 28-day recordings. In Group 2, pVEP waves did not occur in 4 rats in the 2-day recordings after trauma, but by the end of 28 days, all rats in Group 2 showed a pVEP test response. In Group 3, pVEP waves did not occur in 5 rats in the 2-day recordings, but by the end of 28 days, all rats in Group 3 showed a pVEP test response. When examining the VEP test data on the second day, longer latency and lower amplitude values were observed in Groups 1, 2, and 3 compared to Group 4. Significant improvement was detected in the VEP test results of Groups 2 and 3 compared to Group 1 in the 28-day VEP test results. However, there was no statistically significant difference between the data of Groups 2 and 3. According to the results of the second day: native thiol and total thiol values were significantly higher in Group 4 than in other groups; disulfide, disulfide/native thiol, and IMA values were significantly lower. According to the values on the 28th day: total thiol and native thiol values in Group 4 were significantly higher than those in Groups 1 and 2; in Group 3, they were significantly higher than those in Group 2. There was no difference in disulfide values. IMA values were lower in Group 4 compared to Group 1. When comparing the 2-day and 28-day data within groups, significant increases were observed in total thiol and native thiol values in Groups 2 and 3, indicating an increase in peripheral blood antioxidant biomarkers. When comparing the 2-day and 28-day data between groups, Group 4 and Group 3 showed greater increases in native thiol and total thiol values and greater decreases in IMA values compared to Groups 2 and 1. According to the right eye retina GFAP staining data, Group 1 showed more staining than other groups, while Group 4 showed less staining. Differences were observed in the OPN GFAP staining intensities among groups. In Group 1, no eye was stained at grade 1, and in Group 4, no eye was stained at grade 3 intensity. Accordingly, Group 1 had a higher OPN GFAP staining intensity compared to other groups, and Group 4 had a lower OPN GFAP staining intensity compared to other groups. No significant difference was found between Groups 2 and 3. According to the right eye OPN thickness data, Group 1 rats were thicker than those in other groups, and Group 2 rats were thicker than those in Group 3. The OPN thickness, retina GFAP staining, and OPN GFAP staining intensity data of Groups 1, 2, and 3 were higher than the left eye data.
CONCLUSION
Oral citicoline and coenzyme Q-10 are neuroprotective treatment agents that improve electrophysiological data, increase retinal ganglion cell survival, and increase antioxidant biomarkers in peripheral blood in traumatic optic neuropathy.

Keywords: citicoline, coenzyme Q-10, electrophysiology, GFAP, traumatic optic neuropathy