Hiperpolarizasyon ile aktive olan siklik nükleotid kapılı kanalların (HCN) absans epilepsisi patofizyolojisindeki rolü
The role of hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channels (HCN) in the pathophysiology of absence epilepsy
Yazar: MELİS YAVUZ
Danışman: PROF. DR. FİLİZ ONAT
Marmara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Epilepsi = Epilepsy ; Epilepsi-absans = Epilepsy-absence ; Kalmodulin = Calmodulin ; Kalmodulin bağlayıcı proteinler = Calmodulin binding proteins ; Nükleotidler-siklik = Nucleotides-cyclic ; Polarizasyon = Polarization ; Reseptörler-adrenerjik-alfa = Receptors-adrenergic-alfa

Özet:
Amaç: Bu çalışmada, Strazburg kökenli genetik absans epilepsili sıçan (GAERS) modeli kullanılarak HCN kanallarının ve α2 adrenerjik reseptörlerin (α2AR) absans epilepsisi patofizyolojisindeki rollerini ve α2AR'lerin HCN kanallarındaki modüle edici etkilerini in vivo düzeyde araştırmak hedeflenmiştir. 
Gereç ve Yöntem: Stereotaksi yöntemiyle kayıt elektrodları ve kanül yerleştirilen yetişkin GAERS'lerde farklı gruplara HCN kanal inhibitörü ZD7288 ve α2AR spesifik antagonisti atipamezol intraserebroventriküler olarak uygulandı ve elektroensefalografi kayıtları alındı. İki inhibitörün diken-ve-dalga deşarjlara (DDD) olan etkisi kontrol grubuna kıyasla değerlendirildi. İki farklı atipamezol (12 ve 31 µg) grubunda ve Wistar ile GAERS kontrol gruplarında lokomotor aktivite parametreleri karşılaştırıldı. Wistar ve GAERS kontrol grubu, akut ve kronik atipamezol grubu sıçanlardan izole edilen korteks, talamus ve hipokampuste HCN1, HCN2, HCN3 ve HCN4 ekspresyonları ile cAMP, CaMKII ekspresyonları ELISA yöntemiyle değerlendirildi. 
Bulgular: ZD7288, sadece DDD sayısını doza bağımlı olarak arttırdı. Atipamezol 12 ve 31 µg dozlarında DDD'ler üzerinde anlamlı derecede baskılayıcı bir etki oluşturdu. GAERS kontrol grubu Wistar kontrol grubuna göre açık alan testinin merkezinde daha fazla zaman geçirirken, atipamezol verilen sıçanlar daha az geçirdi. HCN2 ekspresyonları GAERS'lerde Wistar'lara göre korteks ve hipokampuste düşük bulundu. CaMKII ekspresyonu ise talamusta akut ve kronik atipamezol gruplarında GAERS kontrol grubuna göre yüksek bulundu. 
Sonuçlar: Çalışmamızdaki α2AR 'lerin DDD'lere olan anlamlı baskılayıcı etkisi absans epilepsisi tedavisine yeni yaklaşımları getirme potansiyeli taşımaktadır. Ayrıca etki mekanizmasının absans epilepsisinde doğal bir inhibisyon gösteren HCN2 kanallarının α2AR blokajı ile indirekt olarak CaMKII yolağı üzerinden modüle ediliyor olabileceğini düşündürmektedir. 
Anahtar Sözcükler: α2 adrenerjik reseptörler, HCN kanalları, diken-ve-dalga deşarjlar, CaMKII, lokomotor aktivite

Abstract:
Aim: In our study, we aimed to investigate, the role of the HCN channels and the α2 adrenergic receptors (α2AR) in the pathophysiology of absence epilepsy and the modulatory effects of α2AR on HCN channels in vivo, using the Genetic Absence Epilepsy Rats from Strasbourg model. 
Material and Methods: The HCN channel inhibitor ZD7288 and α2AR specific antagonist atipamezole were administered intracerebroventricularly to the adult GAERS groups that are stereotaxically implanted with recording electrodes and a guide cannula, and electroencephalography were recorded. The effect of these two inhibitors on the spike-and-wave discharges (SWDs) was evaluated. Locomotor activity parameters were compared between the Wistar, GAERS control groups, 12 μg and 31 μg atipamezole groups. Cortex, thalamus, and hippocampus from Wistar, GAERS control group, 12 μg acute and chronic atipamezole groups were isolated and the HCN1, HCN2, HCN3, HCN4, cAMP, and CaMKII expressions were evaluated by ELISA. 
Results: ZD7288 increased only the number of the SWDs in a dose-dependent manner. Atipamezole at the doses of 12 and 31 μg, suppressed SWDs significantly. HCN2 expressions were found significantly lower in the cortex and hippocampus of GAERS compared to Wistar. The expression of CaMKII was higher in atipamezole groups comparing to the control. The GAERS control group spent significantly more time at the center of the open field than the non-epileptic controls and the atipamezole group spent less time compared to the control.
Conclusion: The significant suppressive effect of α2 adrenergic receptors on spike-and-wave discharges in our study is highly likely to change the approaches in the treatment of absence epilepsy. Moreover, HCN2 channels, which is naturally disinhibited in this model of absence epilepsy, may be modulated via the CaMKII pathway by the blockade of the α2 receptors.
Keywords: α2 adrenergic receptors, HCN channels, spike-and-wave discharges, CaMKII, locomotor activity