Fare kafa travması modelinde vapreotide'in nöroprotektif ve antinöroinflamatuvar etkilerinin incelenmesi
Investigation of neuroprotective and antineuroinflammatory effects of vapreotide in mouse head trauma model
Yazar: SACİDE KALAYCIOĞLU
Danışman: PROF. DR. HALİL KAMİL ÖGE
Hacettepe Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Beyin ve Sinir Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Nöroşirürji = Neurosurgery

Özet:
Giriş ve Amaç: Travmatik beyin hasarı (TBH) tüm dünya üzerinde en önemli ölüm ve sakatlık sebeplerinden biridir. Her yaşı etkilemekle birlikte, özellikle genç yaşta kalıcı veya uzun süreli geçici sakatlığın en önemli sebeplerinden biri olması, artan maliyet, iş gücü kaybı ile psikolojik, ekonomik, sosyolojik açıdan bir çok insanı etkileyen, sadece travmaya maruz kalanı değil, yakın ve dolaylı yoldan uzak çevresinin üzerinde de olumsuz etkileri olan küresel bir sorundur. TBH'nda iki tür hasar vardır: Birincil (primer) ve ikincil (sekonder) hasar. Birincil hasar, travmanın direkt etkisine bağlı olan hasardır. Bu hasar alınan darbeye bağlı, kafatası kemiğinde kırılma, beyin dokusunda laserasyon, aksonlarda, vasküler yapılarda kopma veya gerilme, kanama şeklinde olabilir. Birincil hasarı önlemenin tek yolu, travmanın oluşmasını engellemektir. İkincil hasar ise, birincil hasara cevap olarak verilen, karmaşık biyokimyasal, immünolojik ve patofizyolojik olayları içeren, saatler, günler, haftalar, aylar hatta yıllar süren süreçtir. Ciddi fonksiyonel ve nörolojik kayıplara sebep olan TBH'nda bizlerin önlemeye, yavaşlatmaya çalıştığı bu süreç, yani kafa travması sonrası ikincil hasar ve bu hasara yönelik tedavi, hala aydınlatılmamış birçok mekanizmayı içeren ve bizlerin bulması gereken etkin birçok farmakolojik ajana ihtiyacı olan bir süreçtir. Somatostatin analoğu olan Vapreotide'in Alzheimer hücre kültürü üzerinde nöroprotektif etkisi gösterilmiştir (1). Vapreotide'in, kan beyin bariyerini geçebildiği, santral sinir sistemi üzerinde antinosiseptif etkisi olduğu gösterilmiştir (2-5). Çeşitli çalışmalarla somatostatinin nöroprotektif etkisi olduğu (6), başka bir somatostatin analoğu olan Ocreotide'in nörofonksiyon üzerinde iyileştirici etkisi olduğu gösterilmiştir (7). Vapreotide'in, travmatik beyin hasarı üzerinde nöroprotektif ve nöroinflamasyona yönelik bir etkisinin olup olmadığını gösteren bir çalışma literatürde bulunmamaktadır.
Bu çalışmada fareler üzerinde oluşturulan kafa travması modelinde, travmatik beyin hasarında Vaprotide'in nöroprotektif ve antinöroinflamatuvar etkisi araştırılmıştır. Böylece, bu çalışmanın akromegali, portal hipertansiyon, sindirim sistemi kanamaları, nöroendokrin tümörlerin tedavisi gibi bir çok yerde kullanılan somatostatin analoglarının TBH tedavisinde kullanılmasına yönelik bilimsel çalışmalara da ilk adımı oluşturacağı umut edilmiştir. Gereç ve Yöntem: Deney 4 gruptan oluşmaktadır: 1) sham, 2) kafa travması kontrol, 3) kafa travması- düşük doz Vapreotide (500 mcg/kg), 4) kafa travması- yüksek doz Vapreotide (1500 mcg/kg). Her grupta 8 fare olacak şekilde, toplam 32 adet Swiss Albino fare kullanılmıştır. 11 cm yükseklikten 75 gram ağırlık sağ frontal kemik üzerine düşürülerek farelerde kafa travması oluşturulmuştur. İlaç grubuna travma sonrası 30. dakika ve 6. saatte intraperitoneal Vapreotide uygulanmıştır. Farelerin nörolojik durumları travma öncesi ve travma sonrası 6. saatte enjeksiyonlardan sonra 'Modified neurologic severity score' a göre değerlendirilmiştir. Travmadan 24 saat sonra fareler sakrifiye edilmiş, beyin dokuları histopatolojik ve immünohistokimyasal olarak incelenmiştir. Bulgular: Vapreotide'in histopatolojik değerlendirmelerde laserasyon, piamater hasarı, serebral ödem, nöron dejenerasyonu (piknoz) şiddetlerini, immünohistokimyasal değerlendirmede, IL-1β, AIF1, NF-κB p65, GFAP düzeylerini, TUNNEL yöntemi ile apoptoz sayısını anlamlı ölçüde düşürdüğü gösterilerek travmatik beyin hasarında nöroprotektif ve antiinflamatuvar etkinliği olduğu gösterilmiştir. Yüksek doz Vapreotide'in histolojik olarak hipertrofi, nöropil ödem ve gliosis şiddeti üzerinde azaltıcı eğilimde etkisinin olduğu görülmüş, fakat bu etkinin istatistiksel olarak anlamlı olmadığı bulunmuştur. Bu durumun sebebi olarak deneyin 24. saatte sonlandırılmış olması düşünülmüştür. Çünkü gliozisin histolojik belirgin hale gelmesi için iki ila üç haftaya ihtiyaç vardır. GFAP'ın anlamlı olarak düşmesi, gliozisin moleküler düzeyde azaldığını, fakat histolojik olarak anlamlı düzeye ulaşacak zamana gerek olduğunun göstergesi olmuştur. Deney süresinin uzatılmasıyla daha anlamlı sonuçlara ulaşılacağı düşünülmüştür. Sonuç: Vapreotide'in TBH üzerinde nöroinflamasyonu azaltıcı ve nöroprotektif etkisi olduğunu göstermiştir. Vapreotide'in bu etkileri, çalışmamızda ilk kez TBH üzerinde, birçok farklı mekanizma ve parametre üzerinden değerlendirilmiş, elde edinilen sonuçlar hem birbirini hem de literatürü destekler nitelikte çıkmıştır. Bu özellikleri, çalışmaya güçlü bir güvenilirlik ve özgünlük sağlamıştır. Sonuç olarak, antinosiseptif, antikonvülzan, hafıza ve bilişsel fonksiyonlarda onarıcı, mide koruyucu ve daha birçok etkisi gösterilen Vapreotide'in TBH'nda nöroinflamasyonu azaltıcı ve nöroprotektif etkisinin yanında, TBH ile yakın birliktelik gösteren, kontrolü için multipl teröpatik ajanlar veya invaziv girişimler gerekebilen ve zor kontrol altına alınan, nöbet, ağrı, Cushing ülseri gibi klinik tablolara yönelik de bir ilaç olarak kullanılabileceği düşünülmüştür. Böylelikle birden çok hedefe yönelik aynı anda tek bir silah olarak multiilaç kullanımının da önüne geçebilir. Örneklem hacmi, doz düzeyinin arttırılması ve deney süresinin uzatılmasıyla yapılacak yeni deneysel ve ileri klinik çalışmalara mutlak suretle ihtiyaç vardır.

Abstract:
Introduction and Objective: Traumatic brain injury (TBI) is one of the most important causes of death and disability worldwide. Although it affects all ages, it is a global problem that affects many people psychologically, economically and sociologically with its increasing cost, loss of labour force, being one of the most important causes of permanent or long-term temporary disability, especially at a young age, and has negative effects not only on the trauma victim but also on his/her immediate and indirectly distant environment. There are two types of damage in TBI: Primary (primary) and secondary (secondary) damage. Primary damage is the damage due to the direct effect of trauma. This damage may be in the form of fracture of the skull bone, laceration of the brain tissue, rupture or stretching of axons and vascular structures, and haemorrhage due to the impact received. The only way to prevent primary damage is to prevent the head trauma. Secondary damage, on the other hand, is a process that takes hours, days, weeks, months or even years, involving complex biochemical, immunological and pathophysiological events in response to primary damage. Secondary brain damage after TBI is a multifactorial problem, aim of its treatment is to prevent or slow down the biochemical processes by using physical and phramacological agents. The neuroprotective effect of Vapreotide, a somatostatin analogue, was demonstrated in a study on Alzheimer's Disease cell cultures (1). Vapreotide has been shown to be able to cross the blood brain barrier and to have antinociceptive effect on the central nervous system (2-5). Various studies have shown that somatostatin has a neuroprotective effect (6) and Ocreotide, another somatostatin analogue, has an improving effect on neural functions (7). There is no study in the literature showing whether Vapreotide has a neuroprotective and neuroinflammatory effect on traumatic brain injury.
In this study, the neuroprotective and neuroinflammatory effects of Vaprotide on traumatic brain injury were investigated in a head trauma model in mice. Thus, it was hoped that this study would be the first step towards the use of somatostatin analogues, which are used in many areas such as acromegaly, portal hypertension, gastrointestinal bleeding and treatment of neuroendocrine tumours, in the treatment of TBI. Materials and Methods: The experiment consists of 4 groups: 1) sham, 2) head trauma control, 3) head trauma - low dose Vapreotide (500 mcg/kg), 4) head trauma - high dose Vapreotide (1500 mcg/kg). A total of 32 Swiss albino mice were used, with 8 mice in each group. Head trauma was induced by dropping 75 grams of weight from a height of 11 cm onto the right frontal bone. Intraperitoneal Vapreotide was administered to the drug group at the 30th minute and 6th hours after trauma. The neurological status of the mice was evaluated according to 'Modified neurological severity score' before and after the injections at 6 hours after trauma. Mice were sacrificed 24 hours after trauma and brain tissues were examined histopathologically and immunohistochemically. Results: Vapreotide significantly decreased the severity of laceration, piamater damage, cerebral oedema, neuronal degeneration (pyknosis) in histopathological evaluations, IL-1β, AIF1, NF-κB p65, GFAP levels in immunohistochemical evaluations, and the number of apoptosis by TUNNEL method and was shown to have neuroprotective and anti-inflammatory activity in traumatic brain injury. High dose Vapreotide was found to have a decreasing effect on histological hypertrophy, neuropil oedema and gliosis severity, but this effect was not statistically significant. The reason for this situation was thought to be that the experiment was terminated at 24th hour. Because two to three weeks are needed for gliosis to become histologically evident. The significant decrease in GFAP was an indication that gliosis decreased at the molecular level, but time was needed to reach a histologically significant level. It was thought that more significant results would be obtained by extending the experimental period. Conclusion: Vapreotide has been shown to have neuroinflammatory and neuroprotective effects on TBI. In our study, these effects of vapreotide were evaluated for the first time on TBI through many different mechanisms and parameters, and the results obtained supported both each other and the literature. These features provided a strong reliability and originality to the study. In conclusion, in addition to the neuroinflammation-reducing and neuroprotective effect of Vapreotide, which has been shown to have antinociceptive, anticonvulsant, restorative and gastroprotective effects on memory and cognitive functions, it is thought that a drug can be used for clinical pictures such as seizures, pain, Cushing's ulcer, which are closely associated with TBI, which may require multiple therapeutic agents or invasive interventions for control and are difficult to control. In this way, multidrug use as a single weapon for multiple targets at the same time can be prevented. New experimental and advanced clinical studies to be conducted by increasing the sample volume, dose level and extending the duration of the experiment are absolutely necessary.