İntrauterin ve intrahipokampal valproik asit uygulamasının metaplastisite yanıtları ve ilgili sinyal yolaklarına etkisinin araştırılması
Investigation of the effects of intrauterine and intrahippocampal valproic acid administration on metaplasticity responses and their impact on related signaling pathways
Yazar: ESRA TUFAN
Danışman: PROF. DR. NURCAN DURSUN
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Fizyoloji = Physiology

Özet:
Nöral tüpün kapanması sırasında intrauterin valproik asit (VPA) enjeksiyonu, sıçanlarda otistik benzeri davranışlar göstermesine neden olmaktadır. Bu çalışmada intrauterin ve intrahipokampal VPA uygulanan sıçanlarda metaplastisite yanıtları ile plastisitede rol alan genler ile ilgili protein düzeylerindeki değişimler araştırılmıştır.
Sağlıklı-erkek Wistar-Albino sıçanlar; intrauterin VPA verilen anneden doğan sıçan grupları ve VPA infüzyon grupları şeklinde ayrılmıştır. E12,5'ncu günde 600 mg/kg VPA ve SF i.p annelere verilmiştir. Yavru sıçanlar, metaplastisite indüklenen ve elektrofizyolojik kayıt alınmayan şeklinde ayrılmıştır. 1mM VPA ve SF'in intrahipokampal infüzyonuyla birlikte bazal ve metaplastisite kaydı alınmıştır. Hipokampus dokularında PI3K, AKT1, GSK3β, PTEN mRNA seviyeleri ile ilgili ptotein seviyeleri ölçülmüştür. 
İntrauterin SF ve VPA uygulanan gruplarda DFU sonrası fEPSP eğimiyle PS genliği azalmıştır. YFU sonrası, fEPSP eğimiyle PS genliği artmış, idame döneminde sadece fEPSP eğimi bazal düzeye göre azalmıştır. PI3K,AKT1,GSK3β, PTEN mRNA'ları VPA uygulanan sıçanlarda azalmıştır. Sadece p-AKT(ser473) düzeyi VPA grubunda artmıştır. İntrahipokampal SF ve VPA infüzyonuyla birlikte bazal kayıt alınan gruplarda fEPSP eğimi, PS genlikleri değişmemiştir. VPA infüzyonu grubunda, SF infüzyonu grubuna göre AKT1 mRNA seviyeleri azalmış, p-AKT(ser473),mTOR,p-mTOR(ser2481) ve ULK1 protein seviyeleri artmıştır. İntrahipokampal VPA, SF infüzyonlu gruplarda (metaplastisite indüklenen) fEPSP eğimi, PS genliği intrauterin SF ve VPA uygulanan gruplara benzer değişim göstermiş, mRNA seviyelerinde farklılık bulunmamıştır. p-AKT(ser473) protein düzeyi VPA infüzyonuyla metaplastisite indüklenen grupta artmıştır.
İntrauterin VPA ve SF uygulanan gruplarda sinaptik UDG'nin metaplastik inhibisyonuna rağmen, somatik UDG ifade edilebilmiştir. mRNA ekspresyonları sadece metaplastisite indüklenen sıçanlarda VPA'nın azaltıcı etkisi olduğunu göstermiştir. Metaplastisite, kontrol grubunda PTEN'in gen anlatımını artırmıştır. Metaplastik sinaptik UDG inhibisyonu gösteren VPA'lı sıçanlarda PTEN seviyesinde değişiklik gözlenmemesi bu veriler ile açıklanamamıştır. İntrauterin VPA uygulanan sıçanlarda p-AKT'deki artış, farklı sinyal yolakları, transkripsyon faktörleri aktiflenmesine bağlı olabilir. İntrahipokampal VPA infüzyonunun sinaptik ve somatik çıkışta herhangi bir değişiklik yapmadığı, buna rağmen hücre içi sinyal yolaklarını etkilediği, bu etkilerini p-AKT fosforilasyonu, mTOR,p-mTOR,ULK1 proteinlerindeki artış ile birlikte olduğu gösterilmiştir. VPA, metaplastik cevabı değiştirmemiştir. 
Anahtar Kelimeler: Hipokampus; Metaplastisite; PI3K/AKT; Sıçan VPA.

Abstract:
Intrauterine valproic acid (VPA) injection during neural tube closure induces autistic-like behaviors in rats. This study aimed to investigate metaplasticity responses and changes in protein levels of genes involved in plasticity in rats subjected to intrauterine and intrahippocampal VPA administration.
Healthy male Wistar-Albino rats were divided into groups born from mothers receiving intrauterine VPA and groups subjected to VPA infusion. On the 12.5th day, 600 mg/kg VPA and saline solution were administered intraperitoneally to the mothers. Offspring rats were categorized as those with induced metaplasticity and those without electrophysiological recordings. Basal and metaplasticity recordings were taken with intrahippocampal infusion of 1mM VPA and saline solution. mRNA levels of PI3K,AKT1,GSK3β,PTEN and corresponding protein levels were measured in hippocampal tissues.
In the groups treated with intrauterine SF and VPA, fEPSP slope and PS amplitude decreased after DFU. After YFU, fEPSP slope and PS amplitude increased, and during the maintenance period, only fEPSP slope decreased compared to the basal level. mRNA levels of PI3K,AKT1,GSK3β,PTEN decreased in rats treated with VPA. Only p-AKT(ser473) level increased in the VPA group. In the intrahippocampal SF and VPA infusion groups with basal recordings, there were no changes in fEPSP slope or PS amplitudes. In the VPA infusion group, AKT1 mRNA levels decreased compared to the SF infusion group, while p-AKT(ser473),mTOR,p-mTOR(ser2481), and ULK1 protein levels increased. In the intrahippocampal VPA, SF infusion groups (metaplasticity-induced), fEPSP slope and PS amplitude showed similar changes to the groups treated with intrauterine SF and VPA, and there were no differences in mRNA levels. p-AKT(ser473) protein level increased in the metaplasticity-induced group with VPA infusion.
Despite the metaplastic inhibition of synaptic UDG in the groups treated with intrauterine VPA and SF, somatic UDG could still be expressed. mRNA expressions only showed the inhibitory effect of VPA in rats with induced metaplasticity. Metaplasticity increased PTEN gene expression only in the control group. The absence of changes in PTEN levels in VPA-treated rats showing inhibitory metaplastic synaptic UDG needs further investigation. The increase in p-AKT in rats treated with intrauterine VPA may be related to the activation of different signaling pathways and transcription factors. Intrahippocampal VPA infusion did not cause any changes in synaptic and somatic outputs, yet it affected some intracellular signaling pathways, demonstrated by increased p-AKT phosphorylation,mTOR,p-mTOR and ULK1 protein levels. VPA did not alter the metaplastic response.
Keywords: Hippocampus; Metaplasticity; PI3K/AKT; Rat; VPA.