Deneysel diabetin serebellar CREB / BDNF yolağı ve motor fonksiyona etkisi

Abstract

Diabetes mellitus (DM), yüksek mortalite ve morbidite riski olan kronik bir hastalıktır. Diabetle oluşan santral sinir sistemindeki değişikliklerin lokomotor bozulma ve nöro-davranışsal bozuklukların oluşma riskini arttırdığı bilinmektedir. Serebellum, hareketlerin koordinasyonu ve vücuttaki motor fonksiyonların yerine getirilmesinde temel bir rol oynar. Siklik AMP Regülatuar Eleman Bağlayıcı Protein (CREB) / Beyin kaynaklı nörotrofik faktör (BDNF) yolağı beyindeki öğrenme, hafıza, duygudurum dengeleri ve ödül mekanizmaları gibi çeşitli fonksiyonların düzenlenmesinde rol oynamaktadır. Çalışmalar, DM gibi kronik hastalıkların CREB/BDNF yolağını bozabileceğini ve nörodejenerasyona neden olabileceğini göstermiştir. CREB/BDNF yolağı diyabette beynin özellikle hipokampüs ve diğer bölgelerinde çalışılmış ancak serebellum yolağı tam olarak araştırılmamıştır. Oksidatif stres gibi karmaşık patofizyolojik mekanizmaların, diabetes mellitus ile ortaya çıkan nöronal hücre hasarında rol oynadığı gösterilmiştir. Deneysel diabetin serebellum üzerindeki olası zararlı etkileri çok iyi anlaşılamamıştır. Bu çalışmanın amacı deneysel olarak oluşturulan diabetin serebellumdaki etkilerini incelemek, diyabetin serebellar motor fonksiyonu nasıl etkilediğini ve diyabetin oksidatif stres parametreleri ile CREB/BDNF proteinleri üzerindeki etkisini araştırmaktır. Çalışmamızda 24 adet 300-350 gr ağırlığında erkek Wistar Albino cinsi sıçan rastgele iki gruba ayrılmıştır. 1) Kontrol grubu, 2) Diabet grubu. DM oluşturmak için streptozotosin (STZ) tek doz (60 mg/kg) olarak intraperitoneal (i.p.) yolla uygulanmıştır. STZ uygulamasından 3 gün sonra açlık kan şekeri düzeyinin >250 mg/kg olması diabet olarak kabul edilmiştir. Deney sonlandırılmadan önce hayvanlarda motor koordinasyonu değerlendirmek için kiriş yürüme testi (Beam Walking test) uygulandı. Feda edilen sıçanlardan serebellum dokuları toplanarak CREB ve BDNF protein düzeyleri ELİSA yöntemiyle ölçüldü. Ayrıca lipid peroksidasyonunu göstermesi açısından malondialdehid (MDA) düzeyi ve antioksidan gösterge olarak glutatyon (GSH) seviyeleri ölçüldü. Kiriş yürüme testinde platformu tamamlama süresi diabet grubunda kontrol grubuna göre düşük bulundu (p<0,05). Serebellum BDNF düzeyi diabetik grupta kontrol grubuna göre anlamlı olarak düşük bulunmuştur (p<0,05). Serebellum CREB düzeyleri kontrol ve diabet grupları arasında anlamlı farklılık yoktur. Serebellum MDA düzeyleri diabet grubunda kontrol grubuna göre anlamlı olarak yüksek saptandı (p<0,05). Serebellum GSH düzeyleri ise diabet grubunda düşük bulunmasına rağmen iki grup arasında anlamlı farklılık yoktur. Bu çalışma diyabetin serebellumda BDNF seviyesini azalttığını ve oksidatif stresi arttırarak motor fonksiyonlarda bozulma yarattığını göstermiştir.

Diabetes mellitus (DM) is a chronic disease with high mortality and morbidity risks. It is well documented that diabetes-related alteration of the central nervous system increases the risk of neurobehavioral disturbances and locomotor disruption. Cerebellum plays a key role in coordination of movements and performing of the motor functions in the body. Cyclic AMP Regulatory Element Binding Protein (CREB) / Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) pathway plays a role in the regulation of various functions in the brain such as learning, memory, mood balances and reward mechanisms. Studies have shown that chronic diseases such as DM may impair the CREB / BDNF pathway and cause neurodegeneration. The CREB / BDNF pathway DM was studied in the brain, especially in the hippocampus and other regions of the brain, but the cerebellum pathway was not fully investigated. Complex pathophysiological mechanisms such as oxidative stress have been shown to play a role in neuronal cell damage associated with diabetes mellitus. The possible harmful effects of experimental diabetes on the cerebellum are not understood well. The aim of this study was to investigate the effects of experimentally induced diabetes on cerebellum, how diabetes affects cerebellar motor function and to investigate the effect of diabetes on oxidative stress parameters and CREB / BDNF proteins. In our study, 24 male Wistar Albino rats weighing 300-350 g were randomly divided into two groups. 1) Control group 2) Diabetic group. Streptozotocin (STZ) was administered intraperitoneally as a single dose (60 mg/kg) to induce DM. After 3 days of STZ administration, fasting blood glucose level> 250 mg / kg was accepted as diabetes. The beam walking test (Beam Walking test) was applied to assess motor coordination in animals before the experiment was terminated. Cerebellum tissues were collected from the sacrificed rats and the levels of CREB and BDNF protein were measured by ELISA. Malondialdehyde (MDA) levels and glutathione (GSH) levels as an antioxidant indicator were also measured in terms of lipid peroxidation. The time to complete the platform was lower in the diabetes group compared to the control group in the beam walking test (p <0.05). The levels of BDNF in cerebellum were significantly lower in the diabetic group than in the control group (p <0.05). Cerebellum CREB levels do not differ significantly between diabetic and control groups. MDA levels were significantly higher in the diabetes group than in the control group in the cerebellum (p <0.05). Although cerebellum GSH levels were low in the diabetes group, there was no significant difference between the two groups. This study showed that diabetes reduces the levels of BDNF in the cerebellum and increases distortion of motor functions by increasing oxidative stress.