Sıçanlarda radyasyon ile indüklenen nörotoksisite modelinde; oksitosinin etkisinin histopatolojik, biyokimyasal, radyolojik ve davranış testleriyle incelenmesi
In the radiation-induced neurotoxicity model in rats; investigation of the effect of oxytocin with histopathological, biochemical, radiological and behavioral tests
Yazar: ÖZÜM BÜKE ATASOY
Danışman: DOÇ. DR. GÖKHAN YAPRAK
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Dr. Lütfi Kırdar Kartal Eğitim ve Araştırma Hastanesi / Radyasyon Onkolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Radyasyon Onkolojisi = Radiation Oncology

Özet:
Amaç: Sağlıklı beyin dokusunun aldığı radyasyona bağlı gelişen nörobilişsel bozulma, tedavinin önemli yan etkilerinden bir tanesidir. Oksitosinin nöroprotektif etkileri daha öncesinde farklı nörotoksisite modellerinde gösterilmiş olup, çalışmamızda radyasyon ile indüklenen nörotoksisite modelinde oksitosinin olası koruyucu etkilerini göstermeyi amaçladık. 
Gereç ve Yöntem: Çalışmada 36 dişi Wistar albino sıçan kullanıldı. İlaç uygulamasına (salin veya oksitosin) çalışmanın 1. günü başlanarak intraperitoneal yol ile 21 gün boyunca devam edildi. İlaç uygulamasının 7. gününde bilgisayarlı tomografi ile simülasyon yapılarak tüm beyin hedef volümüne tek fraksiyonda 20 Gy radyoterapi uygulandı. Çalışmanın 22-25. günlerinde davranış testleri ve 26-27. günlerde manyetik rezonans spektroskopi görüntülemeleri tamamlandı. Sonrasında sakrifiye edilen sıçanların beyin dokularından biyokimyasal (MDA, TNF-α, NrF-2, BDNF, GAD-67) analizler, hipokampüs ve serebellum bölgelerinden ise histopatolojik incelemeler yapıldı. 
Bulgular: Beyin ışınlanan grupta sağlıklı gruba göre MDA, TNF-α seviyesi artarken, NrF-2, BDNF ve GAD-67 seviyeleri azalmıştır. Oksitosin verilen grupta, ışınlama grubuna kıyasla MDA, TNF-α seviyesinin azaldığı, NrF-2, BDNF ve GAD-67 seviyesinin ise arttığı gösterilmiştir. Işınlama yapılan grupta normal gruba kıyasla hipokampüsün CA1 ve CA3 bölgesindeki nöronlar ile serebellumdaki Purkinje nöron sayısı azalırken, bu bölgedeki GFAP immün boyanan hücre sayısı artmıştır. Oksitosin grubunun ışınlama grubuna kıyasla hipokampüs CA1, CA3 nöron ile serebellum Purkinje nöron sayısının korunduğu ve GFAP immün boyanan hücre sayısının ise azaldığı görülmüştür. Davranış testlerinde, ışınlama grubu normal grupla karşılaştırıldığında sosyal bağ kurma davranışında, bellek fonksiyonlarında ve açık alanda lokomotor hareketlilikte azalma görülürken, oksitosin grubu ışınlama grubuyla karşılaştırıldığında ise sosyal bağ kurma davranışında, bellek fonksiyonlarında ve açık alanda lokomotor hareketlilikte artış izlenmiştir. Radyolojik olarak, ışınlama grubunda normal gruba kıyasla laktat seviyeleri artarken, NAA ve kreatin seviyelerinde azalma, oksitosin grubunda ise ışınlama grubuna göre laktat seviyesi azalırken, NAA ve kreatin seviyelerinde artış saptanmıştır.  
Sonuç: Çalışmamızda beyin ışınlamanın nöroinflamasyon oluşturduğu, nörotrofik faktörleri azalttığı ve beyinde nöronların ölümüne sebep olduğu gösterilmiştir. Oksitosinin ise radyasyona bağlı oluşan beyin hasarını önlediği gösterdiği gösterilmiştir.

Abstract:
Aim: Neurocognitive impairment due to radiation-induced damage to healthy brain tissue is one of the significant side effects of treatment. The neuroprotective effects of oxytocin have been demonstrated in various neurotoxicity models previously. In our study, we aimed to demonstrate the potential protective effects of oxytocin in a radiation-induced neurotoxicity model.
Materials and Methods: In the study, 36 female Wistar albino rats were used. Drug administration (saline or oxytocin) began on the 1st day of the study and continued intraperitoneally for 21 days. On the 7th day of drug administration, computerized tomography simulation was performed, and a single fraction of 20 Gy radiotherapy was applied to the entire brain target volume. Behavioral tests were conducted on days 22-25 of the study, and magnetic resonance spectroscopy imaging was completed on days 26-27. Following this, the sacrificed rats' brain tissues underwent biochemical analyses (MDA, TNF-α, NrF-2, BDNF, GAD-67), and hippocampus and cerebellum regions were examined histopathologically.
Results: In the brain-irradiated group, levels of MDA and TNF-α increased compared to the healthy group, while levels of NrF-2, BDNF, and GAD-67 decreased. In the group treated with oxytocin, it was demonstrated that levels of MDA and TNF-α decreased compared to the irradiation group, while levels of NrF-2, BDNF, and GAD-67 increased. In the irradiation group, the number of neurons in the CA1 and CA3 regions of the hippocampus and Purkinje neurons in the cerebellum decreased compared to the normal group, while the number of GFAP immunostained cells in these regions increased. In the oxytocin group, it was observed that the number of hippocampal CA1, CA3 neurons, and cerebellar Purkinje neurons was preserved compared to the irradiation group, and the number of GFAP immunostained cells decreased. In behavioral tests, the irradiation group exhibited decreased social interaction behavior, memory functions, and locomotor activity in the open field compared to the normal group. However, the oxytocin group showed increased social interaction behavior, memory functions, and locomotor activity in the open field compared to the irradiation group. Radiologically, in the irradiation group, lactate levels increased compared to the normal group, while NAA and creatine levels decreased. In the oxytocin group, lactate levels decreased compared to the irradiation group, while NAA and creatine levels increased.
Conclusion: In our study, it has been demonstrated that brain irradiation induces neuroinflammation, reduces neurotrophic factors, and leads to neuronal cell death. On the other hand, oxytocin has been shown to prevent radiation-induced brain damage.