Akut ve kronik hipoksiye maruz bırakılan şıçanlarda hipoksik şiddet ve minosiklinin hipoksik ventilatuar cevap üzerine etkisi
Hypoxic violence and the effect of minoscycline on hypoxic ventilatory response in rats exposed to acute and chronic hypoxy
Yazar: AYŞE OBUŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ KEMAL ERDEM BAŞARAN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET BURAK ÇAĞLAYAN
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Beyin sapı = Brain stem ; Hipoksi = Hypoxia ; Minosiklin = Minocycline ; Nöronal plastisite = Neuronal plasticity ; Sıçanlar = Rats

Özet:
Hipoksi, solunumun güçlü bir modülatörüdür ve yoğunluğa ve/veya modele bağlı olarak, çeşitli adaptif veya patolojik solunum tepkilerini indükler. Doğası gereği geçici veya uzun ömürlüdür. Hipoksi, doğrudan mikroglial aktivasyonu ve inflamatuar mediatörlerde inflamatuar bağımlı bir şekilde  dolaylı değişiklikleri indükler. Mikroglia üzerindeki bu etkilerin çoğu, mikroglial hücre dizilerinde de gözlenir ve minosiklin tarafından bu etkiler  inhibe edilir.Bu çalışmada glial hücre aktivasyonu için NTS'ye odaklandık çünkü bu  solunum merkezindeki plastisitenin ventilasyonun hipoksiye aklimatizasyonunda  (VAH)  önemli olduğu gösterilmiştir.
Sıçan beyin sapında minosiklin uygulamasıyla inflamasyonu baskılayarak glia hücrelerinin plastisite oluşumu  üzerindeki rolünü araştırdığımız çalışmamızın amacı farklı hipoksik model ve şiddetlere maruz kalınması sonucu oluşan ventilatuar nöroinflamasyonun medulla üzerinde bulunan nükleus traktus solitarius  (NTS)'de oluşumunu minosiklinin nasıl ve hangi yollarla etkileyeceğinin test edilmesidir.
 Bu çalışmada, 48 adet Sprague Dawley cinsi erişkin erkek sıçan kullanıldı. Denekler Orta Şiddetli Akut Sürekli Hipoksi  (Moderete; mASH), Şiddetli Akut Sürekli Hipoksi  (Severe; sASH), Orta Şiddetli Kronik Sürekli Hipoksi  (mCSH),  Şiddetli Kronik Sürekli Hipoksi  (sCSH) olmak üzere 4 gruba ayrıldı. Her grupta Saline  (SA) uygulaması ve minosiklin  (MİN) uygulaması yapılmak üzere iki alt gruba ayrılarak toplamda 8 grup oluşturuldu. Akut Sürekli Hipoksi grubu  (mASH ve sASH) sıçanlar normobarik oda içerisinde %21 O₂ seviyesine  (7 gün), Kronik Sürekli Hipoksi grubu  (mCSH ve sCSH) sıçanlar ise %13,5 ve %10,5 O₂ seviyesine  (7 gün) maruz bırakıldılar. MİN ve SA gruplarında 7 günlük süreçte her gün ilaç dozları uygulandı. ASH ve CSH grupları için farklı protokoller uygulanarak bütün vücut pletismografisi cihazı ile ventilasyon, solunum frekansı ve tidal volüm ölçümleri yapıldı. 
Bu çalışmada uygulanan deneysel hipoksi modelleri akut veya kronik sürekli hipoksi bağımlı solunumsal hastalıklarda minosiklin gibi antibiyotik kullanımının solunum motor nöron aktivasyonu üzerinde inflamasyonun baskılanmasıyla ventilasyondaki değişimlerin gösterilmesi amaçlandı. Deney sonrasında solunum parametreleri değerlerininde MİN uygulaması yapılan gruplarda SA uygulması yapılan gruplara göre hipoksik cevap oluşumunun şiddete bağlı olarak  baskılandığı tespit edildi. Araştırma, akut solunum diss stress sendrom  (ARDS), covid 19 viral enfeksiyonu gibi hastalıkların tedavisinde kullanılabilirliğini test etmek amacıyla klinik anlamda da önem taşımaktadır.

Anahtar Kelimeler: Beyin sapı; Hipoksi; HVR; Minosiklin; Nöroplastisite

Abstract:
Hypoxia is a potent modulator of respiration and, depending on the intensity and/or pattern, induces a variety of adaptive or pathological respiratory responses. It is transient or long-lasting in nature. Hypoxia induces direct microglial activation and indirect changes in inflammatory mediators in an inflammatory-dependent manner. Many of these effects on microglia are also observed in microglial cell lines and are inhibited by minocycline. . In this study, we focused on NTS for glial cell activation because plasticity in this respiratory center has been shown to be important in acclimatization of ventilation to hypoxia  (VAH).
The aim of our study, in which we investigated the role of minocycline on the formation of plasticity of glia cells by suppressing inflammation with the application of minocycline in the rat brain stem, is to test how and in which ways minocycline will affect the formation of ventilatory neuroinflammation in the nucleus tractus solitarius  (NTS) located on the medulla, as a result of exposure to different hypoxic models and intensities.
 In this study, 48 Sprague Dawley adult male rats were used. Subjects were divided into 4 groups as Moderate Severe Acute Continuous Hypoxia  (Moderete; mASH), Severe Acute Continuous Hypoxia  (Severe; sASH), Moderate Severe Chronic Continuous Hypoxia  (mCSH), and Severe Chronic Continuous Hypoxia  (sCSH). Each group was divided into two subgroups with Saline  (SA) application and minocycline  (MIN) application, and a total of 8 groups were formed. Acute Continuous Hypoxia group  (mASH and sASH) rats were exposed to 21% O₂ level  (7 days) in the normabaric chamber, while Chronic Continuous Hypoxia group  (mCSH and sCSH) rats were exposed to 13,5% and 10,5% O₂ levels  (7 days). In the MIN and SA groups, drug doses were administered every day for a period of 7 days. Ventilation, respiratory frequency and tidal volume measurements were made with a whole body plethysmography device by applying different protocols for the ASH and CSH groups. 
Experimental hypoxia models applied in this study were aimed to show the changes in ventilation by suppressing inflammation on respiratory motor neuron activation by the use of antibiotics such as minocycline in acute or chronic continuous hypoxia-dependent respiratory diseases. After the experiment, it was determined that the hypoxic response formation was suppressed depending on the severity in the respiratory parameters values in the MIN-treated groups compared to the SA-treated groups. The research is also of clinical importance in order to test its usability in the treatment of diseases such as acute respiratory distress syndrome  (ARDS), covid 19 viral infection.
Keywords: Brainstem; HVR; Hypoxia; Minocycline; Neuroplasticity