WAG/Rij sıçanlarda neonatal dönemde uygulanan kafeinin hipokampus ve serebellum bölgelerindeki biyofiziksel etkilerin incelenmesi
Investigation of biopyhsical effects of caffeine administration during neonatal period in hippocampus and cerebellum brain regions of WAG/Rij rats by FT-IR spectroscopy
Yazar: DİDEM ŞENTÜRK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEVGİ TÜRKER KAYA
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyofizik = Biophysics ; Biyoloji = Biology

Özet:
Dünyada en çok tüketilen psikoaktif maddelerden biri olan kafeinin (1,3,7-trimetilksantin) uyanıklık, dikkat ve hafıza gibi nörolojik işlevleri değiştirdiği bilinmektedir. Bilinen bu etkilerinin yanı sıra neonatal dönemde kafein alınımının ileride epileptik nöbet ve epilepsi oluşumuna neden olabildiğini destekleyen çalışmalar bulunsa da bu etkilerin altında yatan mekanizmalar açıklığa kavuşturulamamıştır. Konuya katkı sağlamak amacıyla çalışmamızda neonatal dönemde (7-11. Günler arası) yüksek doz (20 mg/kg) kafein uygulamasının absans epilepsi modeli olan WAG/Rij sıçanların hipokampus ve serebellum beyin bölgelerinde meydana getirdiği biyofiziksel değişiklikler FT-IR spektroskopisi yöntemiyle incelendi. Ayrıca çalışmaya bazı biyokimyasal testler dahil edildi. Elde edilen spektroskopik bulgulara göre kafeinin olefinik bant alanında, olefinik/lipit oranında ve MDA seviyesinde hipokampuste artmaya serebellumda azalmaya neden olması lipit peroksidasyon ürünlerinde ve doymamış lipit miktarlarındaki farklılıkları ortaya koydu. CH2 asimetrik ve simetrik bant genişlik değerleri, kafein gruplarında hipokampuste membran akışkanlığında azalmayı, serebellumda artmayı gösterdi. İlaveten, aynı bantların alan değerlerinin her iki beyin bölgesinde artması yüksek seviyede doymuş lipitleri işaret etti. Proteinden kaynaklı Amid I ve II bant alanlarının analizleri ve Bradford testi sonuçları ile hipokampuste protein miktarında artma, serebellumda ise kafein etkisiyle azalma bilgisini verdi. Ayrıca C=O, PO-2 asimetrik ve simetrik frekanslarının hipokampus ve serebellumda farklılık göstermesi kafein uygulamasının membran lipitlerinin paketlenmesini değiştirdiği sonucunu verdi. Ayrıca, spektral parametrelere dayalı olarak uygulanan hiyerarşik kümeleme analizi ile kafein uygulanmış ve uygulanmamış tüm grupların ayrımı başarılı bir şekilde elde edildi. Tüm bu sonuçlar neonatal dönemde uygulanan kafeinin hipokampus ve serebellum bölgelerinde farklı biyofiziksel etkilere neden olduğu bulgusunu verdi. Biyofiziksel parametrelerdeki farklılıklar kafeinin epileptik nöbetleri tetikleyici ya da inhibe edici etkilerinin yansıması olabilir.

Anahtar Kelimeler: Epilepsi, FT-IR, Hipokampus, Kafein, Serebellum.

Abstract:
Caffeine (1,3,7-trimethylxanthine), one of the most consumed psychoactive substances in the world, is known to alter neurological functions such as alertness, attention and memory.  In addition to these known effects, caffeine intake in the neonatal period may cause epileptic seizures and epilepsy in the future, but the mechanisms underlying these effects have not been clarified. To contribute to the subject, the biophysical effects of 20 mg/kg doses caffeine administration during neonatal period (7-11.Days) on hippocampus and cerebellum of WAG/Rij rats, which is a model of absence epilepsy were investigated by FT-IR spectroscopy. According to the obtained spectroscopic findings, caffeine caused an increment in olefinic band area, olefinic/lipid ratio and MDA level in hippocampus but a decrement in cerebellum. The CH2 asymmetric and symmetric bandwidth values showed a decrease in membrane fluidity in hippocampus whislt an increase in cerebellum in caffeine groups. Moreover, based on the analysis of the areas of Amid I and II modes attributed to protein and Bradford test results an increment in hippocampus but a decrease in cerebellum. Furthermore, variations in the C=O, the PO-2 asymmetric and symmetric frequencies in different brain regions showed the application of caffeine changed the packaging of membrane lipids. Moreover, hierarchical clustering analysis based on spectral parameters successfully discriminated caffeine treated and untreated groups. All these results reveal that caffeine applied in neonatal period caused different biophysical effects in hippocampus and cerebellum regions. Such variations in biophysical parameters may reflect the triggering or inhibiting effects of caffeine on epileptic seizures.

Keywords: Epilepsy, FT-IR, Caffeine, Hippocampus, Cerebellum.