Kan beyin bariyeri geçirgenliğine yüksek frekanslı elektromanyetik alanın etkisi
Effect of high frequency electromagnetic field on blood brain barrier permeability
Yazar: ARZU ULUSOY
Danışman: PROF. DR. HALİL AŞCI
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Kan beyin bariyeri = Blood brain barrier ; Radyofrekans = Radiofrequency ; eNOS = eNOS

Özet:
Kan beyin bariyeri (KBB) geçirgenliğinin isteğe bağlı olarak ve kontrollü bir 
şekilde artırılmasının klinik kullanımda sedatif etki ile geç sürede yanıt veren 
antidepresan etkisinin hızlandırılması gibi bazı avantajlı durumlara yol açabilir. 
Bu çalışmamızda, farklı sürelerde uygulanan 27,12 MHz radyofrekans 
elektromanyetik alanın (RF-EMA) KBB'ne zarar vermeden geçirgenliğini arttırıcı 
etkisi ile uygun süre belirlenmesi hedeflenmektedir. Ayrıca enzim ve proteinlerin 
bu süreçteki etkileri ve rollleri araştırılmıştır. Çalışmada kullandığımız noninvaziv bir tedavi yöntemi olan 27,12 MHz'lik RF-EMA'nın etkileri üzerine yapılan 
çalışmalarda özellikle dokuların oksijenlenmesini sağlayarak doku 
rejenerasyonunu hızlandırdığı gösterilmiştir. 
Yirmi dört yetişkin Wistar Albino dişi ratın kullanıldığı çalışmamızda ratlar 4 
gruba ayrılmıştır. Gruplar, Kontrol, 30 dakika, 180 dakika ve 360 dakika'lık RFEMA'ya maruz kalacak şekilde düzenlenmiş ve 10 V/m'lik RF-EMA maruziyeti 
olacak şeklilde tasarlanan çalışma düzeneğinde uygulamalar yapılmıştır.
Uygulamalar sonrası beyin ile beyincik dokuları genel anestezi altında 
çıkarılmıştır ve beyincik ile beyin dokularından bir kısmı boyama ve 
immunohistokimyasal (CD31, Haptoglobulin) analiz için toplanmıştır. Diğer 
kısımları ise Toplam Antioksidan Kapasitesi (TAS), Toplam Oksidan Kapasitesi 
(TOS), Oksidatif Stres İndeksi (OSI) Biyokimyasal Analizleri ve İnterleukin-6 (IL6), Hipoksi İndükleyici Faktör-1 Alfa (HIF-1α), Endotel Nitrik Oksit Sentaz 
(eNOS), Claudin-5 Ve Okludin genetik analizleri için saklanmıştır.
Beyin ve beyinciklerin mikroskobik incelemesi yapıldığında kontrol grubunda 
lezyon bulunmazken, diğer gruplarda uygulama süresine bağlı hafif hiperemi ve 
ödem gözlenmiştir. Haptoglobulin immün boyalı kesitlerin incelenmesinde 
sadece 180 dakika ve 360 dakika süreyle maruz kalan gruplarda beyinciklerde 
hafif ifadeler tespit edilmiştir. HIF-1α düzeyleri 360 dakika uygulanan grupta 30 
dakika gruba göre daha fazla artmıştır, ancak eNOS ekspresyonları RF-EMA 30 
dakika grubunda en yüksek bulunmuştur. Claudin-5 ifadeleri RF-EMA 180 dakika 
ve 360 dakika gruplarında anlamlı olarak azalmışken, Okludin tüm üç grupta 
anlamlı düzeyde azalmıştır.
iv
Bu çalışma, 27,12 MHz RF-EMA uygulamalarının, farklı sürelerde uygulandığında 
KBB geçirgenliğini artırabileceğini ve bu etkinin eNOS yoluyla gerçekleştiğini 
göstermektedir. Uygulama süresinin kısa tutulmasının, KBB yapısına zarar 
vermeden geçirgenliğini artırmada potansiyel bir avantaj sağlayabileceği 
sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Increasing the permeability of the blood-brain barrier (BBB) in a controlled and 
selective manner in clinical applications can lead to advantageous outcomes such 
as accelerating the antidepressant effects, which typically have a delayed 
response, without causing sedative effects. This study aims to determine the 
appropriate duration of 27,12 MHz radiofrequency electromagnetic field (RFEMF) application to enhance BBB permeability without damaging it. Additionally, 
the roles and effects of enzymes and proteins in this process are investigated. In 
studies on the effects of the 27,12 MHz RF-PEMF, a non-invasive treatment 
method we used in the study, it has been shown to particularly enhance tissue 
oxygenation and thereby accelerate tissue regeneration.
In our study, which involved twenty-four adult Wistar Albino female rats, the rats 
were divided into four groups. The groups were arranged to be exposed to RFPEMF for 30 minutes, 180 minutes, and 360 minutes, as well as a control group. 
Applications were performed in an experimental setup designed for RF-PEMF 
exposure at 10 V/m. Post-exposure, brain and cerebellum tissues were removed 
under general anesthesia, and parts of these tissues were collected for staining 
and immunohistochemical (CD31, Haptoglobin) analysis. Other parts were 
preserved for Biochemical Analyses of Total Antioxidant Status (TAS), Total 
Oxidant Status (TOS), Oxidative Stress Index (OSI), and genetic analyses of 
Interleukin-6 (IL-6), Hypoxia-Inducible Factor-1 Alpha (HIF-1α), Endothelial 
Nitric Oxide Synthase (eNOS), Claudin-1, and Occludin.
Microscopic examination of brain and cerebellum tissues revealed no lesions in 
the control group, whereas mild hyperemia and edema were observed in the 
other groups depending on the exposure duration. Examination of haptoglobin 
immunostained sections showed mild expressions in the cerebellum only in the 
groups exposed for 180 minutes and 360 minutes. HIF-1α levels increased more 
in the 360-minute group compared to the 30-minute group, but eNOS expressions 
were highest in the 30-minute RF-EMF group. Claudin-1 expressions significantly 
decreased in the 180-minute and 360-minute RF-EMF groups, while Occludin 
levels significantly decreased in all three groups.
vi
This study demonstrates that 27,12 MHz RF-EMF applications can increase BBB 
permeability when applied for different durations and that this effect is mediated 
through the eNOS pathway. It is concluded that keeping the application duration 
short may provide a potential advantage in increasing BBB permeability without 
damaging its structure.