Çeşitli faktörlerin kan-beyin bariyer permeabilitesine etkisinin ışık ve ultrastruktürel araştırılması

Abstract

-47- ÖZET Beyin fonksiyonlarında ve nöroanatomik beyin bölgelerinde cin siyete bağlı farklılıklar olduğu özellikle son yıllarda, pekçok araş tırmanın konusu olmaktadır. Bu çalışmada, sıçanlarda oluşturulan kon- vulziyonlar sırasında kan-beyin bariyeri permeabilitesindeki değişik liklerin incelenmesi planlandı. Bu amaçla aşağıdaki gruplarda deneyler yapıldı. 1- Kontrol grubu (n=30) : Bir grup dişi ve bir grup erkek hayvan lara sadece 4 ml/kg Evans-mavisi i.v olarak verildi ve kontrol kan basınçları yazdırıldı. 2- Bikukullin grubu (n=38) a) Erkek grup (n=18) b) Dişi grup (n=20). Kontrol grubu dışında diğer gruptaki hayvanlara Evans-mavisi traserinden sonra i.v. olarak 1.8 mg/kg biku kullin verildi. Ayrıca bu hayvanlardan bir kısmına elektron mikroskopik çalışma için i.v. HRP 150 mg/kg injekte edildi. 3- Pentilentetrazol(kardiyazol) grubu (n=28) a) Erkek grup (n=13) b) Dişi grup (n=15). Sıçanlara Evans-mavis inden sonra i.v. 80 mg/kg Pentilentetrazol verildi. 4- Menstrual siklus grubu (n=60) a) Proöstrus grubu (n=15) b) östrus grubu (n=14) c) Metestrus grubu (n=14)-48- d) Diestrus grubu (n=17). Burada da hayvanlara Evans-mavis ini takiben l.v. 1.8 mg/kg bikukullin injekte edildi. 5- Hamile grup (n=22). Bu gruptaki hayvanlar hamileliğin 18. günü deneye alındı. Bikukullin ile nöbetler oluşturuldu. Bütün gruplarda anestezi altında hayvanların a.femoralis ve v.femoralis'leri kanüle edildi. Kan basınçları deney süresince yazdırıl dı. Deney sonunda sol ventrikülden %0.9 NaCl ile beyinleri yıkanarak kan-beyin bariyeri permeabilitesindeki değişiklikler değerlendirildi. İkinci grupta ise elektron mikroskopik çalışma için in vivo perfüzyon işlemlerinden sonra beyin parçaları alındı. Bu parçaların inkübasyon ve dehidratasyon işlemleri yapılarak bloklar elde edildi. Bloklardan ince kesitler hazırlandı. Nöbetler sırasında arteryal kan basınçları önemli ölçüde arttı. Her grubun kontrol kan basınçları ile maksimal kan basınçları arasında ki artış anlamlı bulundu (p < 0.001). Bikukullin grubunda erkeklerdeki kan-beyin bariyeri yıkımı %50 değerinde bulunurken, bu yıkım dişilerde %85 gibi yüksek bir oranda tespit edildi. Bu grupların elektron mikros kopik incelemelerinde ise dişi beyin talamus kapillerlerinde HRP gra- nüllerinin erkeklere oranla çok fazla olduğu dikkati çekti. Pentilentet- razol grubunda ise kan-beyin bariyeri dişilerde %93 oranında yıkılırken bu değer erkeklerde %47 oranında kaldı. Menstrual siklus grubunda bari- yer yıkımı deney sayısı bakımından en fazla proöstrus fazında tespit edildi. En az yıkım ise diestrus fazında bulundu. Yıkım şiddeti yönün den ise en fazla kan-beyin bariyeri permeabilite artışı diestrus fazın da oldu. Hamile hayvanlarda kan-beyin bariyer permeabilitesi artış ora nı %50 olarak tespit edildi. Bu grubun elektron mikroskopik incelenme sinde ise özellikle talamus çekirdekleri kapillerlerinde pinositotik aktivitede bir artış olduğu dikkati çekti. Bu pinositotik veziküllerin özellikle kapiller endotel sitoplazmasınm lümene bakan kısmında ve bazal membrana bakan kısmında yoğun olarak bulunduğu tespit edildi. Bü tün gruplarda kan-beyin bariyeri permeabilite artışı talamus çekirdek leri başta olmak üzere hipotalamus,subtalamikus,nukleus kaudatus, nukleus putamen, globus pallidus, septal bölge, substantia nigra, hipokam- pus gibi bölgelere özgü idi.-49- Araştırmalarımızda, aynı doz konvulzan madde ile oluşturulan hem kardiyazol hemde bikukullin nöbetlerinde kan-beyin bariyeri permea- bilitesinin dişilerde erkeklere oranla çok fazla artmış olduğu tespit edildi. Bu artışın dişideki östrus siklusu ile ilişkisi olmadığını söyleyebiliriz. Hamilelikte tam bilemediğimiz bir mekanizma ile kan- beyin bariyeri, konvulsiyonlarda korunmaktadır. Beyinleri in vivo fikse ederek ve HRP kullanarak yaptığımız ultrastrüktürel düzeyde serebral endotel hücrelerinin incelenmesinde dişilerde pinositotik aktivitenin artması orijinal bir bulguydu. Dişilerdeki, ostroj en hormonu veya sera- tonin ve/veya noradrenalin nörotransmitterleri bu endotel hücrelerinde- ki artmış pinositotik aktiviteden sorumlu olabilirler görüşündeyiz. Sonuç olarak, diğer araştırıcılar tarafından gösterilen hem deney hayvanlarında, hem de insanda beyin kan akımı, beyin glikoz kul lanımı, beyin-omurilik sıvısındaki nörotransmitter düzeyi, dişi erkek arasında izlenen farklılıklara ilave olarak konvulsiyonlardaki kan-beyin bariyeri permeabilitesindeki farklılıkların tespitiyle bilime yeni bir halka eklenmiş kanısındayız.

-50- SUMMARY It has recently been the subject of many investigations that there exist sex-related differences in cerebral functions and in the neuroanatomic regions of the brain. In this study, attempts were made to plan the study of the alterations in the blood-brain barrier during convulsions induced in the rats. With this intention, experiments were performed in the following groups: 1- Control group (n=30). A grup of female and a group of male rats were injected i.v. 4 ml/kg of Evans-blue and control blood pressures were recorded. 2- Bicucullin group (n=38) a) Male group (n=18) b) Female group (n=20) Except for the control group, the animals in the other group were administered i.v. 1.8 mg/kg bicuculline after Evans-blue tracer. Furthermore, some of these animals were injected i.v. 150 mg/kg of HRP for electron microscopic studies. 3- Pentilenetetrazol(Cardiazole) group (n=28) a) Male group (n=13) b) Female group (n=15) The rats were injected i.v. 80 mg/kg of pentilenetetrazole after Evans-blue.-51- 4- Menstrual cycle group (n=60) a) Proestrus group (n=15) b) Estrus group (n=14) c) Metestrus group (n=14) d) Diestrus group (n=17) In this group animals were also injected i.v. 1.8 mg/kg bicuculline following Evans-blue. 5- Pregnant group (n=22) The animals in this group were taken for experiments on their 18th day of pregnancy. Epileptic episodes were induced by bicuculline. In all these groups, a.femoralis and v.femoralis of the animals under anaesthesia were cannulated. Their blood pressures were recorded during experiment. At the termination of the experiment, 0.9% of NaCl was injected through left ventricle to perfuse their brains. However, in the second group, sections of brain were obtained after in vivo perfusion processes for electron microscopic studies. These section were incubated and dehydrated, after which blocks were obtained. This sections were prepared from these blocks. Arterial blood pressures were significantly increased during seizures. The increase between the control blood pressures and maximal blood pressures of every group was found to be significant (P<0.001). While the breakdown in the blood-brain barrier of the males in the bicucullin groups was found to be at a rate of 50%, this destruction was detected to be at such a high rate as 85% in the females. In the electron microscopic examinations of these groups HRP granules in the cerebro-thalamic capillaries of the females were noted to be much greater in number than those in the males. However in the pentilentetrazole group, while blood-brain barrier was destructed in the females at a rate of 93%, this rate remained at 47% in the males. In the menstrual cycle group the breakdown in the barrier was mostly detected in the proestrus phase in respect of the number of experiments performed. However, the greatest increase in the permeability of the blood-brain barrier occurred in the diestrus phase in respect of the-52- severity of the destruction. The rate of increase in the permeability of the blood-brain barrier in the pregnant animals was determined to be 50%. In the electron microscopic studies of this group, it was noted that there was an increase in the pinocytotic activity especially in the thalamic nuclei of the capillaries. These pinocytotic vesicles were detected to be concentrated particularly on that side of capillary endothelial cytoplasm facing the lumen and the bazal membrane. In all groups, the increase in the permeability of the blood-brain barrier was specific to such regions as mainly thalamic nuclei, hypothalamus, sub thalamicus, nucleus caudatus, nucleus putamen, globus pallidus, septal regions, substantia nigra, hypocampus. In our Investigations, it was determined that permeability of the blood-brain barrier was much more increased in the females that in the males in both pentylenetetrazole and bicuculline episode induced by the same dose of convulsing substance. We may say that this increase is not related with the estrus cycle in the female. Blood-brain barrier is protected aganist convulsions in Pregnancy with a mechanism not fully explained. In the examination of cerebral endothelial cells at ultras tructural level which we performed by in vivo fixation of the brains and by using KRP, the increase of pinocytotic activity in the females was an original finding. Were are of the opinion that estrogen hormone, or serotonin and/or noradrenaline neurotransmitters in the females may be accounted for the increased pinocytotic activity in these endothelial cells. In conclusion by the determination of the differences in the permeability of the blood brain barrier a new ring has been added in the scientific chain to the differences observed between males and females in view of cerebral blood flow, cerebral glucose consumption, neurotransmitter level in cerebrospinal fluid on both experimental animals and on human beings, all of which were indicated by other investigators.