Sıçan siyatik sinir rejenerasyonuna pulslu manyetik alanın makrofaj aracılı etkisinin lokal clodranate uygulamasıyla araştırılması
The investigation of macrophage-mediated effect of pulsed magnetic field on rat sciatic nerve regeneration by local clodronate administration
Yazar: İBRAHİM KAHRAMAN
Danışman: PROF. DR. İSMAİL GÜNAY
Çukurova Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Biyofizik = Biophysics
Dizin: Clodronate = Clodronate ; Makrofajlar = Macrophages ; Manyetik alanlar = Magnetic fields ; Periferik sinirler = Peripheral nerves ; Potasyum kanalları = Potassium channels ; Sinir dejenerasyonu = Nerve degeneration ; Sinir ezilmesi = Nerve crush ; Sinir rejenerasyonu = Nerve regeneration ; Siyatik sinir = Sciatic nerve ; Sıçanlar = Rats

Özet:
Periferik sinir yaralanmaları, mekanik travma, termal, kimyasal, doğuşsal veya patolojik etiyolojilerden kaynaklanabilir. Hasar görmüş sinirlerin restorasyonu sağlanmazsa, kas fonksiyonlarının kaybına, duysal bozukluklara ve ağrılı nöropatilere neden olabilir. Periferik Sinir Sisteminde (PNS) yaralanma sonrasında, yerleşik ve sistemik dolaşımdaki monositler hızlı bir şekilde yaralanma bölgesine infiltre olurlar, bir süre sonra, yaralanmanın distalinde kalan hasarlı kısım Wallerian Dejenerasyona (WD) uğrar. WD sırasında makrofajların rolü birçok deneysel çalışmaya konu olmuştur. Aksonal rejenerasyon sırasında, makrofajların sitokinler, büyüme faktörleri ve proteolitik enzimler gibi 100 den fazla faktörü sekrete ettiği bilinmektedir. Bu faktörlerin dokuların büyümesini, yara iyileşmesini ve fagositozu modüle edebileceği ileri sürülmektedir.Çalışmamızda, wistar türü sıçanların sağ siyatik sinirleri ezilerek travmatik mononöropati modeli oluşturuldu ve Pulslu Manyetik Alanın (PMA) sinir iyileşmesine etkileri incelendi. Ayrıca, bu çalışmada PMA uygulamasının makrofaj aracılı etkileri belirlendi ve diğer gruplarla karşılaştırıldı.Deneylerden elde edilen veriler siyatik sinirin distal dalları olan tibial (yüksek oranda motor) ve sural (duysal) sinirlerden elde edildi. Yerleşik ve sistemik makrofajları baskılamak için lipozomla kaplanmış clodronate (LEC) kullanıldı. Travmatik mononöropati deneylerinde Ezilme, PMA, LEC ve Kombine gruplara ait veri elde etmek için, in vitro elektrofizyolojik yöntem (sukroz-gap), fonksiyon test, elektron ve ışık mikroskobik, histomorfometrik incelemeler yapıldı. Yaralanma sonrası yeniden miyelin oluşmasında hızlı ve yavaş K+ kanal gelişimini ve lokalizasyonunu belirlemek için 4-Aminopiridin (4-Ap) ve Tetraetilamonyum (TEA) kullanıldı. Siyatik sinir hasarı sonrası sıçanlar 5 farklı gruba ayrılarak PMA'ya maruz bırakıldılar (1 saat/gün, şiddeti; 1,5 mT, puls frekansı; 1-10-20-40 Hz).Bulgularımız, PMA'nın periferik sinir hasarı sonrası yeniden miyelin oluşması sürecinde fonksiyonel iyileştirici etkisi olabileceğini göstermektedir. Makrofajlar wallerian dejenerasyon sürecinin en önemli elemanlarından biridir. Makrofajların önemli iki temel fonksiyonu vardır: dejenerasyona uğramış myelin yapıyı fagosite etmek, nörotropik faktörleri ve sitokinleri üretmektir. PMA makrofajları stimüle ederek miyelin yapımını ve aksonal büyümeyi destekleyen bir faktör salgılanmasını sağlayabilir. Bu bilinmeyen faktörde, sinir iyileşmesini hızlandırıp rejenerasyon sürecini hızlandırabilir. Sonuç olarak elde ettiğimiz bulgulara göre PMA periferik sinir hasarı sonrası fonksiyonel iyileşme için potansiyel tedavi edici etkisi olabilir.Anahtar Sözcükler: Pulslu Elektromanyetik Alan, Periferik sinir hasarı ve rejenerasyonu, Makrofajlar, Lipozomla kaplanmış clodronate, K+ kanalları.

Abstract:
Peripheral nerve injuries can result from mechanical trauma, thermal, chemical, congenital, or pathological etiologies. Failure to restore these damaged nerves can lead to the loss of muscle function, impared sensation, and painful neuropathies. Following nerve injury in the Peripheral Nervous System (PNS), resident and systemic monocytes rapidly invade the site of injury and, after a delay, the distal portion of injured nerve undergoing Wallerian Degeneration (WD). The role of macrophages during WD has been studied using different experimental approaches. During the axonal regenerating macrophages are known to produce and secrete over 100 different factors which include cytokines, growth factors, and proteolytic enzymes. These factors may act in manner to modulate tissue growth, wound repair, and phagocytosis.In our study, to create traumatic mononeuropathy model, right sciatic nerve of the wistar rats were crushed and the effects of Pulsed Magnetic Field (PMF) were determined on nerve recovery. Moreover, the aim of this study was to identify macrophage-mediated effects of PMF treatment on the mechanism underlying traumatic mononeuropathy model in rats and compared with experimental other groups.In our experiments all data were obtained in both the tibial (largely motor) and sural (sensor) distal sciatic branches of rats. In this study we used liposome encapsulated clodronate (LEC) to selectively deplete or reduce resident and systemic macrophages population during the degeneration-regeneration cycle. In traumatic mononeuropathy experiments, to obtain data about the effects of PMF, Crush, LEC and the combination of PMF and LEC groups in vitro electrophysiological methods (sucrose-gap), functional test, electron and light microscobic histomorphometric experiment were carried out. 4-Aminophyridine (4-Ap) and Tetraethylammonium (TEA) were used to determine fast and slow K+ channel development and localization after remyelination. After crush injury of the sciatic nerves, rats divided into five groups and exposed to PMF (1 h/day, intensity; 1,5 mT, consecutive frequency; 1-10-20-40 Hz).Our data show that the PMF may be a critical functional recovery effect on remyelination after peripheral nerve injury. Macrophages have been proven to be important effector cells during WD. They provide at least two basic functions: phagocytosis of degenerating myelin and production of cytokines and neurotrophic factors. PMF may stimulate macrophages to secret a factor that promotes axonal growth and myelin restoration. A unknown factor that initiates the regenerating processes a candidate for enhancing nerve recovery, and PMF seems to be one of the triggers of nerve regeneration. In addition, our results indicate that PMF application may be an effective therapeutic treatment of peripheral nerve injuries.Key words: Pulsed Electromagnetic Field, Peripheral nerve injury and regeneration, Macrophages, Liposome encapsulated clodronate, K+ channels.