Adolesan dönemde kronik uyku kısıtlaması ve egzersizin erişkin anksiyete davranışına etkisi: Deneysel çalışma
The effect of chronic sleep restriction and exercise in adolescence on anxiety behavior in adulthood: An experimental study
Yazar: NURCAN ERDOĞAN KURTARAN
Danışman: PROF. DR. LEVENT ÖZTÜRK
Trakya Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı / Fizyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizyoloji = Physiology

Özet:
Giriş ve Amaç: Adolesan dönemde kronik uyku kısıtlamasına bağlı anksiyete bozukluğu
gelişebileceği bilinmektedir. Egzersizin anksiyete benzeri davranışları azaltabildiği bilgisi de
literatürde yer almaktadır. Ancak uzun vadeli sonuçları hakkındaki bilgiler yetersizdir.
Çalışmamızın amacı, adolesan dönemde kronik uyku kısıtlamasına bağlı gelişebilecek
anksiyete benzeri davranışlar üzerinde aerobik egzersizin olası etkisini ve bu etkinin erişkinliğe
kadar devam edip etmeyeceğini belirlemektir.
Gereç ve Yöntemler: Çalışmamızda 40 adet Wistar Albino türü adolesan erkek sıçan kontrol,
uyku kısıtlaması, egzersiz, egzersiz+uyku kısıtlaması gruplarına ayrıldı. Uyku kısıtlaması
yaptığımız gruplar 4 hafta boyunca modifiye çoklu platform yöntemi ile haftanın 4 günü 20
saat uyku kısıtlamasına maruz bırakıldı. Egzersiz yapan gruplar ise haftanın 4 günü 30 dk ile
başlayıp 60 dk'ya kadar kademeli şekilde uzayan yüzme egzersizini tamamladı. Dört haftanın
sonunda anksiyete benzeri davranışları değerlendirmek üzere yükseltilmiş artı labirent ile
delikli levha testleri yapıldı ve kan örnekleri alındı. Ardından tüm grupların normal uyku ve
hareketlerini sürdürebildikleri kafeslerinde 8 hafta bekletilerek erişkin döneme gelmeleri
sağlandı. Davranış testleri 4 haftalık aralarla 2 kez daha tekrarlandı ve hayvanlar 8. haftanın
sonunda sakrifiye edildi. Prefrontal korteks ve hipokampus dokuları çıkarıldı ve tekrar kan
örnekleri alındı. Kan örneklerinde adrenokortikotropik hormon ve kortikosteron
değerlendirildi. Prefrontal korteks ve hipokampus dokularında adrenalin, noradrenalin,
serotonin, dopamin öncül ve metabolit düzeyleri sıvı kromatografi-kütle/kütle spektrometresi,
kollibistin düzeyleri ELISA, nöroligin-2 düzeyleri immünohistokimya yöntemi ile
değerlendirildi ve histopatolojik inceleme hematoksilen-eozin boyama ile gerçekleştirildi.
Bulgular: Uyku kısıtlaması (UK) anksiyete benzeri davranışları artırmadı. Egzersiz (E)
grubunda açık kollara girişlerin sıklığı kontrol (K) ve uyku kısıtlama gruplarına göre arttı
(E:45,6±6,9; K:20,3±4,1; UK:22,5±4,8 sırasıyla p=0,018 ve p=0,042). Açık kollara giriş sıklığı
erişkinlikte egzersiz grubunda kontrol ve uyku kısıtlaması gruplarından anlamlı derecede
yüksekti (E:25,8±3,3; K:9,6±3,4; UK: 6,8±2,1 sırasıyla p=0,040 ve p=0,021). Hipokampusun
nispi ağırlığı uykusu kısıtlanan grupta kontrol ve egzersiz grubuna göre düşüktü (K:130,5±10,6;
E:134,8±7,6; UK:96,6±4,8 (mg/kg)×1000 sırasıyla p=0,030 ve p=0,011). Prefrontal korteks
doku kollibistin düzeyleri uyku kısıtlama grubu ve egzersizle birlikte uykusu kısıtlanan grupta
(E+UK) kontrol grubuna göre anlamlı olarak azaldı (K:3,05±0,22; UK:2,47±0,42;
E+UK:2,50±0,42 ng/ml; sırasıyla p=0,017 ve p=0,026). Nöroligin-2 immünohistokimya
vii
sonuçları gruplar arasında farklılaşmadı. Histopatolojik incelemede uyku kısıtlaması ve uyku
kısıtlaması ile egzersizin birlikte yapıldığı gruplar için nöronal düzensizlik belirgindi.
Sonuç: Adolesan dönemde uyku kısıtlaması anksiyete benzeri davranışları artırmadı, yüzme
egzersizi ise azalttı. Egzersizin bu etkileri erişkinlik başlarında kısmen devam ederken daha
sonra ortadan kalktı. Uyku kısıtlaması hipokampus ağırlığını azaltırken egzersiz bu etkiyi
kısmen önledi. Erişkin dönem prefrontal korteks doku kollibistin düzeylerinin azalması uyku
kısıtlamasının GABAerjik nörotransmisyon üzerine uzun süreli etkisi olabileceğini gösterdi.
Anahtar kelimeler: REM uyku kısıtlaması, egzersiz, anksiyete, kollibistin, nöroligin-2

Abstract:
Background and Aim: It is known that anxiety disorders can develop in adolescence due to
chronic sleep restriction. Furthermore, it is known from the literature that exercise can reduce
anxiety-like behaviors. However, information on long-term outcomes is insufficient. The aim
of our study was to determine the possible effect of aerobic exercise on anxiety-like behaviors
that may develop due to chronic sleep restriction in adolescence and whether this effect will
continue into adulthood.
Material and Methods: In the present study, 40 adolescent male Wistar Albino rats were
randomly assigned to one of four experimental groups: control, sleep restriction, exercise, and
exercise+sleep restriction. The sleep restriction groups were subjected to sleep restriction for
20 hours per day, 4 days per week, for a period of 4 weeks, using a modified multi-platform
method. The exercise groups participated in swimming exercises on four days of the week,
starting with 30 minutes and then increasing to 60 minutes. At the conclusion of the four-week
period, an evaluation of anxiety-like behaviors was contucted using the elevated plus maze and
holeboard tests.Additionally, blood samples were collected for analysis. Subsequently, all
groups were maintained in their respective cages, where they were permitted to engage in their
normal sleep and movement patterns for a period of eight weeks, until they reached adulthood.
The behavioral tests were repeated on two further occasions, at four-week intervals, and the
animals were sacrificed at the conclusion of the eighth week. Tissues from the prefrontal cortex
and hippocampus were removed, and blood samples were also collected. Adrenocorticotropic
hormone and corticosterone were evaluated in the blood samples. Liquid chromatography
tandem mass spectrometry was employed to evaluate the levels of various neurotransmitters,
including adrenaline, noradrenaline, serotonin, and dopamine precursors and metabolites, in
prefrontal cortex and hippocampus tissues. In addition, ELISA was utilized to assess the
concentration of collybistin, while immunohistochemistry was employed to determine the
expression of neuroligin-2. Additionally, histopathological examination was conducted using
hematoxylin-eosin staining.
Results: Sleep restriction did not increase anxiety-like behaviors. The frequency of open arm
entries increased in the exercise group (E) compared to the control (C) and sleep restriction
(SR) groups (E:45.6±6.9; C:20.3±4.1; SR:22.5±4.8; p=0.018 and p=0.042, respectively). In
early adulthood, the frequency of open arm entries was significantly higher in the exercise
group than in the control and sleep restriction groups (E:25.8±3.3; C:9.6±3.4; SR:6.8±2.1;
p=0.040 and p=0.021, respectively). The relative weight of the hippocampus was lower in the
sleep-restricted group compared to the control and exercise groups (C:130.5±10.6;
ix
E:134.8±7.6; SR: 96.6±4.8 (mg/kg)×1000; p=0.030 and p=0.011, respectively). Collybistin
levels in prefrontal cortex were significantly decreased in the sleep restriction group and in the
group whose sleep was restricted with exercise (E+SR) compared to the control group
(C:3.05±0.22; SR:2.47±0.42; E+SR:2.50±0.42 ng/ml; p=0.017 and p=0.026, respectively).
Neuroligin-2 immuno-histochemistry results did not differ between the groups. Histopathologic
examination results showed the presence of neuronal dysregulation in both the sleep restriction
and exercise with sleep restriction groups.
Conclusion: In adolescence, sleep restriction did not increase anxiety-like behaviors, whereas
swimming exercise decreased them. These effects of exercise partially persisted into early
adulthood and then disappeared. Sleep restriction decreased hippocampus weight, while
exercise partially prevented this effect. The decrease in prefrontal cortex tissue collybistin
levels in adulthood indicated that sleep restriction may have a long-term effect on GABAergic
neurotransmission.
Keywords: REM sleep restriction, exercise, anxiety, collybistin, neuroligin-2