Yenidoğan rat astrositlerinde deneysel olarak oluşturulan bilirübin toksisitesine kafeinin etkisi

Abstract

Yenidoğan bakımındaki son gelişmelere rağmen hiperbilirübinemiye bağlı nörotoksisite halen önemli bir problemdir. Fizyolojik düzeylerde antioksidan etkili olan bilirubin, yüksek düzeylerde oksidatif hasara neden olabilmektedir. Hatta immatür antioksidan enzim sistemleri nedeniyle, pretermlerde daha düşük bilirübin düzeyleri bile nörolojik hasara yol açabilmektedir. Deneysel çalışmalarda, prematüre apnesinin tedavisinde kullanılan kafeinin, hipoksi, hiperoksi, nörotoksinlere bağlı nöron hasarını azalttığı saptanmıştır. Önceki klinik çalışmalarda kafeinin çok düşük doğum ağırlıklı (VLBW) bebeklerde mekanik ventilasyon ihtiyacını, bronkopulmoner displazi, patent duktus arteriosus, 18-21 aylıkken serebral palsi ve nörogelişimsel bozukluk sıklığını azalttığı, beyaz cevher yapısını düzelttiği gösterildi. Ancak kafeinin hiperbilirübinemideki etkisi henüz açıklığa kavuşmadı. Bu çalışmada iki günlük Wistar albino ratlardan, modifiye Cole ve De Vellis yöntemiyle astrosit hücre kültürü elde edildi. Astrositlerin %50'sine toksik etkili indirekt bilirübin konsantrasyonu (TC50) 50 μM, hücre canlılığını %100 arttıran kafein konsantrasyonu 100 μM olarak saptandı. Bilirübin toksisitesine bağlı apopitozis TUNEL boyama yöntemiyle değerlendirildi. Gruplar kontrol, bilirübin, kafein, bilirübin maruziyetinden önce ve sonra kafein verilen gruplar olarak düzenlendi. Astrosit hücre kültüründe her grupta 24. saatte apopitozis, antioksidan enzimler, proinflamatuar sitokinler, Toll-like reseptörler, 48. saatte hücre canlılığı değerlendirildi. Bilirübinin apopitozu, malondialdehit, total nitrat/nitrit, interlökin (IL)-1β, IL-6, tümör nekrozis faktör-α, Toll-like reseptör (TLR)4 düzeylerini arttırdığı, hücre canlılığı, katalaz, glutatyon peroksidaz, süperoksit dismutaz aktivitesi ve glutatyon, TLR9 düzeylerini azalttığı gösterildi. Profilaktik ve tedavi edici kafein uygulaması, bilirübinin yıkıcı etkilerini baskıladı. Sonuç olarak, profilaktik ve tedavi edici kafein, bilirübin nörotoksisitesine karşı antiapopitotik, antioksidan, antiinflamatuar, antinitrozatif özelliklere sahip olup, pretermlerde bilirübin nörtoksisitesinin önlenmesinde umut verici görünüyor. Anahtar kelimeler: Bilirübin, kafein, yenidoğan, nörotoksisite

Neurotoxicity caused by hyperbilirubinemia is still an important problem despite recent developments of newborn care. Bilirubin has an antioxidant effect at physiologic levels but, may cause oxidative damage at high levels. Furthermore, even lower bilirubin levels may lead to neurologic damage in preterms due to immature antioxidant enzyme systems.Caffeine used in the treatment of premature apnea was detected to decrease the neuron damage due to hypoxia, hyperoxia and neurotoxins in the experimental studies. In previous clinical studies, caffeine was shown to decrease mechanical ventilation requirement, the frequencies of bronchopulmonary dysplasia, patent ductus arteriosus, cerebral palsy and neurodevelopmental disorders at 18-21 months, and improve the white matter structure in the very low birth weight babies. But the effect of caffeine in the hyperbilirubinemia was not clarified yet.In this study, we used astrocyte cell cultures obtained from two days old Wistar albino rats via modified Cole and De Vellis method. The indirect bilirubin concentration resulting toxicity on 50% of the astrocytes (TC50) was detected as 50 μM and caffeine concentration increasing cell viability 100% was found as 100 μM. Apoptosis due to bilirubin toxicity was evaluated by TUNEL staining technique. Groups were defined as control, bilirubin, caffeine, caffeine before bilirubin exposure, and caffeine after bilirubin exposure groups. Apoptosis, antioxidant enzymes, proinflammatory cytokines, Toll-like receptors at 24 hours and cell viability at 48 hours were evaluated at astrocyte cultures in each group. Bilirubin was shown to increase apoptosis, malondialdehyde, total nitrate/nitrite, interleukin (IL)-1β, IL-6, tumor necrosing factor-α, Toll-like receptor (TLR) 4 levels, and decrease cell viability, catalase, glutation peroxidase and superoxide dismutase activities, and glutathione, TLR9 levels. Prophylactic and therapeutic caffeine administration inhibited these detrimental effects of bilirubin.In conclusion, prophylactic and therapeutic caffeine have antiapoptotic, antioxidant, antiinflammatory and antinitrosative properties against bilirubin neurotoxicity, and caffeine use seems encouraging for prevention of bilirubin neurotoxicity in preterms. Key words: Bilirubin, caffeine, newborn, neurotoxicity