Alzheimer hastalarının beyin ve iskelet kas hücrelerinde amiloid beta toksisitesi üzerine huperzin-A'nın etkileri
Effects of huperzin-A on the cytotoxic effects of amyloid beta in the br ain and skeletal muscle cells of a rat model for Alzheimer's disease
Yazar: ÇAĞATAY HAN TÜRKSEVEN
Danışman: PROF. DR. BELGİN BÜYÜKAKILLI
Mersin Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Biyofizik = Biophysics ; Nöroloji = Neurology
Dizin: Alzheimer hastalığı = Alzheimer disease ; Amiloid = Amyloid ; Beyin hastalıkları = Brain diseases ; Beyin tahribatı-kronik = Brain damage chronic ; Huperzin A = Huperzin A ; Kan beyin bariyeri = Blood brain barrier ; Kas kuvveti = Muscle strength ; Kas yorgunluğu = Muscle fatigue ; Kas-iskelet sistemi = Musculoskelatal system

Özet:
Alzheimer hastalığı (AH), kolinerjik nöronların kaybı, serebrovasküler inflamasyon ve serebral kan damarlarında ve beyin parankimasında amiloid plakların (Aβ) birikimi ile karakterize, kronik nörodejeneratif bir hastalıktır. AH'da diğer Aβ ile ilişkili kas hastalıklarında saptanan bazı motor fonksiyon bozuklukları görülür. Bu araştırmada, AH'nın ilerleyen sürecinde Aβ plaklarının kas dokusunda aşırı birikmesi sonucu gelişebilen ve AH patofizyolojisine çok benzerlik gösteren inklüzyon cisimcikli miyozitin (ICM), çalışmada kullanılan deneysel AH modelinde gelişip gelişmediğinin, kullanılan modelin kognitif fonksiyonlara etkisinin ve Huperzin-A'nın (Hup-A) Aβ kaynaklı olası doku hasarları üzerindeki terapotik yararının araştırılması planlanmıştır.
Çalışmaya, 68 adet 13 haftalık dişi Sprague–Dawley sıçan alındı. Alzheimer modeli oluşturmak ve Hup-A uygulaması yapmak üzere sıçanlar kontrol ve 4 deney grubu olarak rastgele 5 gruba ayrıldı. Deneysel AH modeli oluşturmak için overektominin ardından 10 hafta, her gün 100 mg/kg dozda D-galaktoz (i.p.) uygulaması yapıldı. AH'da nörodejeneratif patolojinin etkilerini değerlendirmek üzere davranış testleri uygulandı. Sonrasında, sıçanların beyin ve kas dokuları biyopotansiyel ile biyomekanik kayıtlar, histolojik ve biyokimyasal analizler yapılmak üzere kullanıldı.
Alzheimer modelinin patolojik bulguları immünohistokimyasal analizler ile gösterilerek, davranış testleri ile desteklendi. AH'nın ilerleme sürecinde oluşum gösterebilen ve AH patolojisiyle paralellik gösteren ICM patolojisi biyopotansiyel, biyomekanik, histolojik parametlere bakılarak değerlendirildi. Ekstensor dijitorum longus (EDL) kasından kaydedilen elektromiyografi (EMG) verilerinde gruplar arasında istatistiksel olarak anlamlı farklılık saptanmadı. EDL kasına tek ve farklı frekanslarda (10, 20, 40, 80, 100 ve 150 Hz) uyarılar verilerek elde edilen sarsı eğrilerine ait parametrelerde kontrole göre deney gruplarında anlamlı azalma oluştuğu saptandı. Ancak kas dokusunun histolojik incelemesinde ICM patolojisi bulguları gözlenmedi. EDL kas gücündeki azalmanın overektomi kaynaklı olduğu düşünüldü. Çalışma sonucunda Hup-A'nın AH patolojisi üzerinde iyileştirici etkisi olduğu belirlendi.
ICM patolojisinin oluşumu için daha ağırlaştırılmış AH modelinin geliştirilmesi gerektiği ve bu amaçla D-galaktoz uygulaması bitiminden sonra sıçanların kendi halinde yaşlanmaya bırakılması ya da D-galaktoz uygulama süresi ve/veya doz miktarının arttırılması gerektiği düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler: Alzheimer Hastalığı, Beyin, Ekstensor Dijitorum Longus Kası, Kasılabilirlik, Huperzin-A

Abstract:
Alzheimer's disease (AD) is a chronic neurodegenerative disease which is characterized by the neuronal loss, cerebrovascular inflammation and the accumulation of amyloid plaques (Aβ) on the cerebral blood vessels and the brain parenchyma. Also, certain motor dysfunction in the AD is seen as like muscle diseases associated with the accumulation of Aβ. In this study, it's planned to research whether inclusion-body myositis (IBM) which is very similar to AD patofizyoloji and can develop on the muscle tissue of Aβ plaques in the advanced process of AD occur in the experimental AD model used in the study or not. It is also aimed to find out the effect of the model on cognitive functions and the therapeutics benefits of Huperzine-A (Hup-A) on tissue damage as a result of Aβ.
Sixty-eight healthy female Sprague–Dawley rats (200–250 g) were included in this study. Rats were randomly divided into five groups for create a model of Alzheimer's and to perform application Hup-A. Ovariectomy following the D-galactose injection during 10 weeks, every day to 100 mg / kg were performed in rats to create an animal model of Alzheimer's. The behavioral tests were done on the rats to assess the effects of neurodegenerative pathology in AD. Then, the brain and muscle tissues were dissected for biomechanics and biopotential records, histological and biochemical analyzes.
The results of behavioral tests and immünohistochemical analysis showed that the Alzheimer's model was successful. Data of IBM which may occur in the progression of AD and show parallels with AD pathology were evaluated based on biopotentials, biomechanical, histological and biochemical parameters. 
No statistically significant differences were observed in electromyography (EMG) activity of extensor digitorum longus (EDL). In biomechanical analysis of data, statistical significance was found between the groups. Measured parameter is occurred significant reduction between groups that biomechanical value is acquired by giving stimulation at different frequencies on EDL muscle (10, 20, 40, 80, 100 and 150 Hz), was seen Alzheimer's disease pathology-induced in some frequency protocols whereas ovariectomy-induced in the other frequency protocols. However, histological examination of muscle pathology was not observed findings of IBM pathology. It was considered that the decrease in the EDL muscle force was related by ovariectomy. As a result of study, the healing effect of Hup-A was determined on the Alzheimer's pathology.
In conclusion, the formation of IBM pathology needs to be improved AD model that is further aggravated. For this purpose, after the last injection of D-galactose, rats should be allowed to form their own aging or the execution time or the dose of D-galactose should be increased.

Keywords: Alzheimer's Disease, Brain, Extensor Digitorum Longus Muscle, Contractility, Huperzin-A