Tavşan spinal kordunda deneysel olarak oluşturulan iskemi/reperfüzyon hasarı modelinde cerebrolysin'in oksidatif stres, doku nekrozu, apopitoz, ve nörolojik iyileşme üzerindeki etkileri
The effects of cerebrolysin on oxydative stress, tissue necrosis, apoptosis and neurological recovery in rabbit spinal cord experimental ischemia/reperfursion injury model
Yazar: ÇAĞHAN TÖNGE
Danışman: DOÇ. DR. HÜSEYİN HAYRİ KERTMEN
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Gülhane Tıp Fakültesi / Beyin ve Sinir Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2020
Konu: Nöroşirürji = Neurosurgery
Dizin: Apoptozis = Apoptosis ; Cerebrolysin = Cerebrolysin ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Nekroz = Necrosis ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; Reperfüzyon = Reperfusion ; Reperfüzyon lezyonu = Reperfusion injury ; Spinal kord = Spinal cord ; Tavşanlar = Rabbits ; İskemi = Ischemia

Özet:
Amaç: Spinal kord, beynin vücutla iletişim için kullandığı yolaklar bütünüdür. Herhangi bir nedenle iskemiye maruz kaldığında iskemi etkisi ile meydana gelen hasar sonrası lokal metabolitler, biyokimyasal reaksiyonlar ve çeşitli apopitotik yolaklar aracılığı ile sekonder hasar adı verilen durum ortaya çıkmaktadır. Bu hasarın önlenmesinde birçok biyolojik ajan farklı patofizyolojilere etki mekanizmalarına göre preklinik/klinik olarak denenmektedir. Bu çalışmada sekonder hasar mekanizmalarından biri olan spinal kord iskemi-reperfüzyon (İR) hasarında; klinikte hemorajik/iskemik inme hastalarında, Parkinson'da ve Alzheimer'da nöroprotektif etkileri kanıtlanmış olan Cerebrolysin'in oksidatif stres, doku nekrozu, apopitoz ve nörolojik iyileşme üzerine etkileri, deneysel tavşan spinal kord İR modelinde araştırılmıştır.
Gereç ve Yöntem: Çalışmaya her biri 8 Yeni Zelanda tavşanından oluşan 5 farklı grupta toplam 40 denek dahil edilmiştir. Deneklerin hepsi cerrahi prosedürden geçirilmiştir. Kontrol grubuna herhangi bir müdahale yapılmadan laparotomi yapılıp kapatılmıştır. İskemi grubu 20 dakika abdominal aort kliplenmesi sonrası klip açılarak kapatılmış, Vehicle grubu 20 dakika klipleme sonrası klip kaldırılarak IV serum fizyolojik (SF) verilip kapatılmış, metil prednizolon (MP) grubu 20 dakika klipleme sonrası klip kaldırılarak IV MP verilip kapatılmış, Cerebrolysin (CER) grubu ise 20 dakika klipleme sonrası klip kaldırılarak IV CER verilip kapatılmıştır. 24 saat sonra modifiye Tarlov skorlaması ile nörolojik muayenesi yapıldıktan sonra denekler sakrifiye edilerek spinal kord doku ve serum örnekleri alınmıştır. Doku ve serum örneklerinden biyokimyasal olarak kaspaz-3, katalaz (CAT), miyeloperoksidaz (MPO), malondialdehit (MDA) ve ksantin oksidaz (XO) çalışılmış, doku örnekleri ışık mikroskopisinde değerlendirilerek nöral hücre sayımı, histopatolojik skorlama yapılmıştır. Ardından elektron mikroskopi ile grupların ultrastrukturel yapısı, küçük, orta ve büyük miyelinli aksonların sayısı değerlendirilmiştir.
Bulgular: Kontrol grubu ile iskemi ve SF grubu karşılaştırıldığında serum ve doku kaspaz-3 seviyelerindeki artış (p<0,0001), serum ve doku CAT seviyelerindeki düşüş (p<0,0001), serum XO seviyesindeki düşüş (p<0,0001), serum ve doku MDA seviyelerindeki artış (p<0,0001) ve serum ve doku MPO seviyelerindeki artış (p<0,005) istatistiksel olarak anlamlı bulunmuştur. İskemi grubu ile SF grubu karşılaştırıldığında, çalışılan serum ve doku biyokimyasal değerleri açısından istatistiksel olarak anlamlı bir fark izlenmemiştir (p>0,05). İskemi grubu ile MP ve CER grubu karşılaştırıldığında, MP ve CER grubunda iskemi grubuna kıyasla serum ve doku kaspaz-3 düzeyindeki düşüklük (p<0,0001), serum ve doku CAT düzeylerindeki yükseklik (p<0,0001), serum XO seviyelerindeki yükseklik (p<0,0001), serum ve doku MDA seviyelerindeki düşüklük (p<0,005) ve doku MPO düzeylerindeki düşüklük (p<0,0005) istatistiksel olarak anlamlı bulunurken serum MPO seviyeleri açısından iskemi grubu ile MP ve CER grubu arasında anlamlı bir fark izlenmemiştir (p>0,05). MP ve CER grupları karşılaştırıldığında serum ve doku kaspaz-3, CAT, MDA ve MPO düzeyleri ile serum XO düzeyleri açısından istatistiksel olarak anlamlı bir fark izlenmemiştir. Histopatolojik değerlendirmede her iki ajanın da histopatolojik skorlamada ve normal nöron sayımında iskemi grubundan üstün olduğu gösterilmiştir (p<0,0001). Elektron mikroskopik incelemede küçük, orta ve büyük çaplı miyelinli aksonların sayısındaki azalma konusunda MP'in antiinflamatuar etkisinin CER'den üstün olduğu gösterilmiştir (p<0,0001). Modifiye Tarlov skorlamasında ise hem CER hem de MP'in iskemi grubuna kıyasla daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür (p<0,0001).
Sonuç: Bu çalışmada CER'in spinal kord İR hasarındaki antiinflamatuar, antiapopitotik, nöroprotektif, antioksidan etkilerini, biyokimyasal, mikroskopik ve ultrastrukturel metotlarla değerlendirdik. CER, spinal kord sekonder hasar mekanizmalarından İR hasarında umut vaad etmektedir.

Anahtar Kelimeler: İskemi-reperfüzyon, Cerebrolysin, antioksidan, antiapopitotik, nöroptotektif.

Abstract:
Introduction: Spinal cord is a complex of pathways used by brain to communicate with body. After an ischemia by any reason, through local metabolites, biochemical reactions and variable apoptotic pathways by the first crush ischemic impact, secondary injury occurs. Many agents affecting various pathophysiologies and their mechanism of actions are being clinically/preclinically studied. In this study, Cerebrolysin, having proven neuroprotective effects in patients with hemorrhagic/ischemic stroke, Parkinson and Alzheimer, and its effects on oxidative stress, tissue necrosis, apoptosis and neurologic recovery was studied on spinal cord ischemia-reperfusion (IR) injury-one of the secondary injury mechanisms- using experimental rabbit spinal cord IR model.
Materials and Methods: 40 New Zealand rabbits in 5 groups, every each consist of 8 rabbits, were included to the study. All the animals were undergone surgical procedure. Only laparotomy was performed and closed for control group. Abdominal aort clipping for 20 minutes was performed on ischemia group. Vehicle group was given serum physiologic intravenously after clipping for 20 minutes and removal of clip, methyl prednisolone group was given methyl prednisolone intravenously after clipping for 20 minutes and removal of clip, Cerebrolysin (CER) group was given CER intravenously after clipping for 20 minutes and removal of clip. After 24 hours, modified Tarlov scale was performed to record neurologic examination and all the animals were sacrified, their spinal cord tissue and serum samples were taken. From tissue and serum samples, caspase-3, catalase (CAT), myeloperoxydase (MPO), malondialdehide (MDA) and xanthine oxydase (XO) levels were biochemically studied, tissue samples were analyzed under light microscopy to find out neural cell count, histopathologic scoring. Then, ultrastructures of small, medium and large sized miyelinated axons and their amounts were evaluated under electron microscopy.
Results: The increase in serum caspase-3 levels (p<0,0001), the decrease in serum and tissue CAT levels (p<0,0001), the decrease in serum XO levels (p<0,0001), the increase in serum and tissue MDA levels (p<0,0001) and the increase in serum and tissue MPO levels (p<0,0001) in ischemia group and SF group compared to control group were found statiscically significant. There was no statistically significant difference between ischemia and SF group in any serum and tissue biochemical values (p>0,05). The decrease in serum and tissue caspase-3 levels (p<0,0001), the increase in serum and tissue CAT levels (p<0,0001), the increase in serum XO levels (p<0,0001), the decrease in serum and tissue MDA (p<0,005) and tissue MPO (p<0,0005) levels in MP and CER group compared to ischemia group found to be statistically significant whereas the change in serum MPO levels was not found statistically significant between MP, CER group and ischemia group (p>0,05). Compared with MP and CER groups, there were no statistically significant difference in serum and tissue caspase-3, CAT, MDA and MPO and serum XO levels. In histopathologic evaluation, both agents were found to be superior to ischemia group about histopathologic scoing and normal neuron count (p<0,0001). In electron microscopic evaluation, anti-inflammatory effect of MP was demonstrated to be higher than CER by the decrease in the small, middle and big sized miyelinated axon counts (p<0,0001). In modified Tarlov scoring, compared to ischemia group, both MP and CER had better results (p<0,0001).
Conclusion: In this study, we evaluated CER's anti-inflammatory,  antiapoptotic, neuroprotective, antioxydant effects on spinal cord IR injury using biochemical, microscopic and ultrastructural metots. CER carries hope for one of the spinal cord secondary injury mechanisms, IR injury.

Key Words: Ischemia-reperfusion, Cerebrolysin, antioxydant, antiapoptotic, neuroprotective.