Hipoksik iskemik beyin hasarı oluşturulmuş yenidoğan sıçanlara çok yönlü astrosit kök hücre ile birlikte fibroblast büyüme faktörü- 2 verilmesinin bilişsel ve motor yetiler üzerine etkileri

Abstract

Perinatal hipoksik iskemik ensefalopati tüm dünyada yenidoğan ölümlerinin ve sakatlıklarının önde gelen nedenlerinden biridir. Hipoksik iskemik ensefalopati tedavisinde son yıllarda uygulanmaya başlanan soğutma tedavisi ile olumlu sonuçlar alınmakla birlikte bu tedavi yöntemi bütün bebekler için yeterince etkili değildir. Yakın zamanda yapılan hayvan çalışmalarında kök hücre verilmesinin beyin hasarını azalttığı ve işlevsel testlerde iyileşme sağladığı bildirilmiştir. Ayrıca az sayıda yapılan hayvan deneyinde iskemik beyin hasarının fibrobast büyüme faktörü- 2 (FBF- 2) uygulaması ile azaldığı bildirilmiştir. Biz de bu çalışma ile hipoksik iskemik beyin hasarı oluşturduğumuz yenidoğan sıçanlara çok yönlü astrosit kök hücre ile birlikte FBF-2 vererek beyin hasarının azalıp azalmadığını, işlevsel testlerde iyileşme olup olmadığını araştırmayı amaçladık.Çalışmaya yedi günlük sıçan yavruları (n:78) alındı ve rastlantısal olarak dört gruba ayrıldı. Sham Grubu (Grup S, n: 15) dışındaki bütün sıçanlar sağ karotid arterleri bağlandıktan sonra iki saat süreyle %8 oksijen içeren hipoksi odacığında tutuldular. Bir gruba (Grup AF, n: 24) hipoksi- iskemiden beş gün sonra motor korteks içine çok yönlü astrosit kök hücresi, periton içine FBF-2 verilirken, diğer bir gruba (Grup A, n: 22) motor korteks içine çok yönlü astrosit kök hücresi ve periton içine fosfatlı tuz tamponu verildi. Hipoksik iskemik beyin hasarı oluşturulan üçüncü gruba (Grup M, n: 17) ise motor korteks içine taze hücre kültürü sıvısı (medium) verildi. Grup A ve AF'den kök hücre verilmesi işleminden üç gün ve iki hafta sonra üçer sıçan dekapite edilerek işaretli hücrelerin yerleşimleri incelendi. Tüm gruplardaki sıçanlara açık alan, Morris su tankı öğrenme ve hafıza deneyleri yapıldı. 14. haftada bütün sıçanlar tartıldı ve her gruptan üçer sıçan dekapite edilerek beyinleri makroskopik olarak incelendi ve tartıldı.Grup A ve AF'de kök hücre verildikten üç gün sonra işaretli hücrelerin enjekte edilen yerde bulundukları saptandı. İki hafta sonra ise kök hücrelerin hipokampus çevresindeki hasarlı alanlara göç ettikleri görüldü. Açık alan davranış deneyinde lokomotor aktivitesi en iyi olan Grup S'iken bunu sırasıyla Grup AF, A ve M takip ediyordu. Ancak gruplar aralarında istatistiksel olarak anlamlı fark yoktu. Öğrenme ve hafıza deneylerinin üçüncü ve dördüncü gününde Grup S'deki sıçanlar yükseltiyi bulmada en başarılı iken bunu sırasıyla Grup AF, M, A'dakiler izliyordu. Her iki günde de Grup A'daki sıçanlar, Grup S'dekilerden istatitiksel olarak anlamlı derecede daha başarısızdı (sırasıyla p:0.01, 0.007). 14. haftada gruplar vücut ve beyin ağırlıkları yönünden ağırdan hafife doğru sırasıyla S, AF, A ve M olarak sıralanmaktaydı. Grup S'deki sıçanların vücut ağırlıkları diğer gruplardakilerden anlamlı şekilde fazlaydı (p<0,001).Sonuç olarak hipoksik iskemik beyin hasarı oluşturulmuş sıçanlarda çok yönlü astrosit kök hücre verilmesi ile kök hücreler hasarlı beyin alanına göçmüş ancak beyin hasarında belirgin bir azalma ve işlevsel testlerde iyileşme olmamıştır. Çok yönlü astrosit kök hücre ile birlikte FBF- 2 verilmesi ise beyin hasarının azaltılmasında ve işlevsel testlerde istatistiksel önemlilik düzeyine ulaşamasa da olumlu etkiler sağlamıştır. Buna göre hipoksik iskemik beyin hasarı tedavisinde FBF- 2'nin yararlı olabileceğini ve farklı dozların uygulandığı yeni çalışmalara ihtiyaç olduğunu düşünmekteyiz.

Perinatal hypoxic ischemic encephalopathy is one of the major causes of neonatal mortality and disability worldwide. In the previous studies therapeutic hypotermia was found to be effective in some, but not all, of the hypoxic ischemic encephalopathy cases. Recent studies showed that transplantation of stem cells succesfully reduced brain damage and improved functional outcome after neonatal hipoxic-ischemia in animals. Additionally in a few number of animal studies fibroblast growth factor-2 was found to be effective in decreasing ischemic brain injury. The aim of this study was to evaluate the effects of pluripotent astrocytic stem cells (PASCs) together fibroblast growth factor-2 (FGF-2) on brain damage and functional outcomes of neonatal rat pups in an experimental setting of hypoxic ischemic brain injury (HIBI).Seven-day-old male Wistar rat pups (n:78) were included in the study. They were divided into four groups randomly. Except Sham Group (Grup S, n:15) all the rats were subjected to right common carotid artery ligation and hypoxia (92% nitrogen and 8% oxygen). A group of rats (Group AF, n=24) were given PASCs into the motor cortex together with FGF-2 into the peritoneum five days after hypoxic ischemia. An other group (Group A, n: 22) was given PASCs into motor cortex together with phosphate buffered saline (PBS) into the peritoneum. And the last group (Group M, n: 17) received fresh cell culture solution (medium) into the motor cortex. Three rats from Groups A and AF were sacrificed at the 3rd and 14th days of intracerebral injection to check the presence and location of PASCs. Motor and cognitive functions were evaluated by using open field arena and Morris water maze settings in all groups. All the rats were weighted at the 14th week, three rats from each group were sacrificed, all brains were weighted and examined macroscopically.In Groups A and AF the labeled PASCs were detected only around injection site on 3rd day after grafting and then observed to migrate from the injection site to hippocampus on 14th day after transplantation. Regarding the motor functions, the distance covered by the rats in Sham Group was longer compared to the rats in Groups AF, A and M, but the differences were not significant. On third and fourth days Morris water mase test, rats in Group S were more successfull in terms of learning and memory functions compared to rats in groups AF, M and A. But the difference was significant only between the groups S and A on both of the days (p: 0.007, p:0.01 respectively).The mean body and brain weights were highest in Group S and followed by groups AF, A and M at postnatal 14th week. But only mean body weight of rats in Group S was significantly higher compared to the rats in other groups (p<0,001).In conclusion; PASCs survived and migrated to the damaged area after transplantation to the motor cortex in a rat model of HIBI. But these cells failed to improve motor and cognitive functions in our settings. Although FGF-2 administration in addition to PASCs transplantation slightly increased motor and cognitive functions compared to PASCs transplantation alone, the difference was not significant. FGF-2 treatment alone may be effective in the treatment of HIBI and more studies using different doses of this drug are needed.