MK-801 ile oluşturulan deneysel şizofreni modelinde prefrontal korteks ve hipokampusta aquaporin-4 kanallarının dağılımı

Abstract

Giriş: Glimfatik sistemin önemli bileşenlerinden biri aquaporin-4 (AOP-4) kanallarıdır. Nörodejenerasyona neden olan patolojilerde glimfatik sistem ve AOP-4 kanallarında değişiklikler olduğu bildirilmektedir. Çalışmamızda N-metil D-aspartat (NMDA) reseptör blokajı ile oluşturulan deneysel şizofreni modelinde AQP-4 kanallarının prefrontal korteks ve hipokampusta dağılımının araştırılması amaçlandı.Gereç ve Yöntem: Deneysel şizofreni modeli oluşturmak için yetişkin Balb/c farelere 11 gün boyunca NMDA reseptör antagonisti MK-801 periton içine uygulandı. Fareler (N=10-11) ilaç uygulamasının beşinci günüden itibaren uzaysal öğrenme-bellek performanslarının değerlendirilmesi amacıyla Morris su havuzu (MWM) testine alındı. MWM'de farelerin platformu bulma süresi, hedef kadranda geçirdikleri süre ve yüzme hızı Ethovision XT ile kayıtlandı. Bir grup farede (N=5) ise MWM testine alınmadan 10. günde enjeksiyondan yarım saat sonra sakrifiye edilerek hipokampus ve prefrontal korteks izolasyonu yapıldı. İmmünohistokimyasal ve elektron mikroskobik olarak AQP-4 kanalları prefrontal korteks ve hipokampusta incelendi. Davranış testlerinin istatistiksel analizinde repeated measure ANOVA, immünohistokimyasal verilerin analizinde Mann Whitney-U testi kullanıldı. Bulgular: MWM testinde, MK-801 uygulanan farelerde kontrol grubuna göre platformu bulma süresinde anlamlı artma, hedef kadranda geçirilen sürede ise anlamlı azalma bulundu (p<0,001). İmmünohistokimyasal olarak hipokampusta glia hücreleri, perinöronal alan (p<0,01) ve kapillerde (p<0,0001) AQP-4 kanallarında artma, prefrontal kortekste glial hücreler (p<0,01) ve kapillerlerde (p<0,001) anlamlı artma gösterildi. Elektron mikroskopisinde, MK-801 uygulanan farelerde hipokampal ve prefrontal kortekste glia hücrelerinde ve nöronlarda çekirdekte kromatin artışı, sitoplazmada organel harabiyeti, kapiller damar etrafında ise ödemli alanların olduğu tespit edildi. Bilişsel işlevlerde bozulmaya neden olan deneysel şizofreni modelinde prefrontal korteks ve hipokampusta AOP-4 kanallarında artma ve histolojik olarak nörodejenerasyon meydana geldi. Sonuç: NMDA reseptör blokajı ile bilişsel işlevlerde bozulmaya paralel olarak prefrontal korteks ve hipokampusta nörodejenerasyon meydana geldiği ve metabolizma son ürünlerinin ortamdan uzaklaştırılması için AQP-4 kanallarında artma olduğu ileri sürülebilir.

Introduction: Aquaporin-4 (AQP-4) water channels are an important component of glymphatic (glial lymphatic) system. Functional disorders of glymphatic system and AQP-4 channels takes part in the patophysiology of neurodegenerative disease.The aim of this study describe distribution of aqp-4 channels in the prefrontal cortex and hippocampus in a mouse model of NMDA receptor blocking agent induced schizophrenia like behaviour.Materyal and Method: NMDA receptor antagonist MK-801 used to produce experimental schizophrenia model. MK-801 injections for eleven days to Balb/c mice intraperitoneally. Beginning from the sixth day of injection, spatial learning and memory of the mice (N=10-11) were tested by Morris water maze (MWM) task. Time to find the hidden platform, time spent at the target quadrant when platform removed, swimming speed was recorded by Ethovision XT. A group of mouse (N=5) was injected MK-801 for ten days and without MWM task sacrified. Hippocampus and prefrontal specimens collected from this group. Hippocampus and prefrontal cortex stained immunohistochemically and AQP-4 channels examined. Tissue samples also examined by electron miroscope. Statistical analysis of behaviour tests done by repeated measure ANOVA and immunohistochemical data analysis done by Mann Whitney-U test.Results:Time to find the platform was significantly longer at MK-801 injected group than the control group at Morris water maze task. Also the time spent at the target quadrant by MK-801 group was shorter compared to control group (p<0,001). Immunohistochemically AQP-4 expression increased significantly at hippocampal glial cells, perineuronal (p<0,01) and pericapillary (p<0,0001) spaces. At the prefrontal cortex AQP-4 expression at the glial cells (p<0,01) and precapillary space (p<0,001) is increased, perineuronal space there is tendency to increase. Electron microscobically glial cells and neurons at the hippocampus and prefrontal cotex of the MK-801 study group there is increased nuclear chromatin, cytoplasmic organel destruction detected. Eudema at the pericapillary space is seen. Increased AQP-4 channel expression and neurodegeneration at the prefrontal cortex and hippocampus at the MK-801 induced schizophenia-like behaviour model.Conclusion: MK-801 induced NMDA receptor blockade causes decline in the cognitive and memory functions. Increased AQP-4 expression at the prefrontal cortex and hippocampus in order to elicit and transport products of synaptic neurotransmitters and end metabolites is suggested.