Penisilin epilepsi modeli uygulanan sıçanlarda ikinci jenerasyon tetrasiklinlerin hippocampus hücre sayısı ve motor koordinasyon üzerine etkileri

Abstract

7. ÖZET Epilepsi beyinde bir grup nöronun ani, aşın, eş zamanlı, ritmik anormal elektriksel deşarj ıyla karakterize, krizler şeklinde yineleyen yaygın bir nörolojik hastalıktır. Uzamış nöbet aktivitesine bağlı olarak epilepsi sonrası hippocampus'da sıklıkla görülen patolojik değişiklik hippocampal skleroz ve piramidal hücrelerde görülen nöron kaybıdır. Minosiklin ve doksisiklin lipofîlik özellikleri yüksek, ikinci jenerasyon tetrasiklinlerdir. Bu ilaçlar (özellikle minosiklin) global ve fokal beyin iskemisinde, Huntington hastalığında, ALS'de, Parkinson hastalığında, MS'de, travmatik beyin hasan ve medulla spinalis zedelenmesinde nöroprotektif etkinlik göstermişlerdir. Bu çalışmada, ikinci jenerasyon tetrasiklinlerin sıçanlarda intakortikal 500 IU penisilin-G verilerek oluşturulan epilepsi nöbetinde, hippocampus'da hücre azalması ve motor koordinasyon üzerine olan etkilerinin incelenmesi amaçlandı. Epileptik sıçanlar üç gruba ayrıldı: Minosiklin (ilk gün 12 saat arayla 90 mg/kg, sonraki üç gün 12 saat arayla 45 mg/kg i.p.), doksisiklin (minosiklinle aynı doz ve şekilde) ve şalin (kontrol) grupları. Yalmzca intrakortikal girişim yapılan sıçanlar ise dördüncü grup (sham) olarak ayrıldı. Minosiklin ve doksisiklin uygulamasına, penisilin-G ile eş zamanlı olarak başlandı. Gruplardaki sıçanların dört gün boyunca rotarod performansları değerlendirildi. Dördüncü gün sonunda kraniyotomi ile beyinler çıkarıldı. Kryostat cihazında `Sistematik Rastgele Örnekleme Stratejisine` göre alınan horizontal kesitler H&E ile boyandı. Bu kesitlerde hippocampus CAİ, CA2, CA3 alanlarındaki toplam piramidal nöron sayılan `Optik Parçalama Yöntemi` ile hesaplandı. Şalin uygulanan grupta 4 günlük rotarod üzerinde ortalama kalma süresi 8 devir/dk'da 285,1 1±8,32 saniye(sn), minosiklin ve doksisiklin gruplan için ise bu değerler sırasıyla 297,35±3,17 ve 296,92±2,06 sn olarak bulundu. İlaç verilmeyip sadece intrakortikal girişim yapılan grupta bu değer 8 devir/dk'da 300 sn'dir. Bu noktada test sonlandınlmıştır. Minosiklin (290,4+3,17) ve doksisiklin (292,67±2,06) verilen gruplann, kontrol epilepsi grubuyla günlük rotarod 75performansları karşılaştırıldığında sadece 1. günde anlamlı artış bulundu (p<0,05). Minosiklin ve doksisiklin grupları arasında ise 1. günde anlamlı bir farklılık saptanmadı (p>0,05). Kontrol grubundaki toplam hücre sayısının (105 153±6,9), sham'a göre (150 082±9,5) belirgin olarak düşük olduğu görüldü (p<0,01). Minosiklin grubundaki hücre sayısının (130 538±3,03) ise kontrol grubuna göre yüksek olduğu belirlendi (p<0,05). Doksisiklin verilen grupta da hücre sayısı (125 230±8,2) kontrole göre yüksek bulundu fakat iki grup arasındaki fark istatistiksel olarak anlamlı değildi (p>0,05). Minosiklin (p>0,05) ve doksisiklin (p>0,05) gruplarında saptanan hücre sayılarının sham grubuna yakın olduğu gözlendi. Sonuç olarak deneysel epilepsi modelinde, başta minosiklin olmak üzere, ikinci jenerasyon tetrasiklinler epilepsiye bağlı hippocampal nöron kaybını ve motor koordinasyon bozukluğunu azaltmaktadır. Minosiklin, epilepsi ve benzeri nörolojik bozuklukların neden olduğu hücre kaybı ve diğer patolojik değişiklere karşı nöroprotektif bir sağaltım sağlayabilir. 76

8. SUMMARY EFFECTS OF SECOND GENERATION TETRACYCLINES ON HIPPOC AMPAL NEURON NUMBER AND MOTOR COORDINATION IN THE RAT MODEL OF PENICILLIN-INDUCED EPILEPSY Epilepsy is a neurological disease characterized by sudden, excessive, simultaneous and repetitive widespread rhythmic abnormal electrical discharges in the brain. Pathological changes like hippocampal sclerosis and pyramidal neuronal loss are the sequelae of the repetitive seizures. Minocycline and doxycycline are second generation tetracyclines which have high lipophilic properties. Recently, it has been found that these drugs have neuroprotective action on the animal models of global and focal ischemia, Huntington's disease, amyotrophic lateral sclerosis, Parkinson's disease, traumatic brain injury and spinal cord injury. In this study, epilepsy was induced in rats by intracortical application of 500 IU penicillin G, and the effect of minocycline and doxicycline on the resulting motor incoordination and hippocampal neuronal loss were investigated. The experimental study included four groups: 1 -Penicillin-epilepsy received saline (control), 2-Sham (subjected to the same manipulation as the first group except for penicillin application, 3-Penicillin-epilepsy received minocycline (90mg/kg i.pi every 12 h on the first day, followed by 45mg/kg every 12 h for three days) and 4-Penicillin-epilepsy received doxicycline (administered similar to minocycline). The rotarod test (8 cycles/min) was carried out daily for four days. The performance criterion was the ability of selected rats to remain on the rotarod. The maximal trial period was 300 sec. On the 4th day, the rats were decapitated, the brains were removed by craniotomy, sectioned horizontally through the hippocampus CA1, CA2 and CA3 fields according to the Systemic Randomed Sampling Strategy method and stained by H&E. The total pyramidal neurons were counted by Optic Fractionation Method. 77The rotarod performance was reduced in penicillin-induced epilepsy group to 285,1 1±8,32 sec (P<0,05 vs sham), whereas increased by minocycline and doxicycline to 297,35±3,17 sec and 296,92±2,06 sec respectively (mean of four days). On the other hand, minocycline and doxicycline increased rotarod performance to 290,4±3,17 (P<0,05) and 292,67±2.,06 (P<0,05) respectively on the first day. No significant difference was detected between minocycline and doxicycline. The present results showed that the number of neurons in the hippocampus CA1, CA2 and CA3 fields in sham group was 150 082±9,5. Penicillin-epilepsy decreased the neuronal number to 105 153±6,9 (P<0,01). Minocycline increased the number to 130 538±3,02 (P<0,05 vs. control). On the other hand, although doxicycline increased the number to 125 230±8,2, the effect did no reach significant level (P>0,05 compared to control). No significant differences were detected between control and minocycline (P>0,05) or doxicycline group (P>0,05). In conclusion, the second generation tetracyclines, especially minocycline, decreased the loss of hippocampal neurons and motor incoordination in penicillin- induced epileptic rats. Minocycline may provide neuroprotection and decrease neuronal loss caused by insults such as epilepsy. 78