Deneysel beyin iskemi reperfüzyon modelinde öğrenme ve hafıza değişikliklerine ghrelinin etkisi ve mekanizmaları

Abstract

Serebral iskemi dünya genelinde üçüncü ölüm ve birinci morbidite sebebidir. Serebral iskemi/reperfüzyona (İ/R) her yıl yüz binlerce insan maruz kalmakta ve bu hastaların %45'i özel tıbbi destek almadan iyileşememektedir. Serebral İ/R, ağır öğrenme ve hafıza bozukluğuna sebep olduğu için çalışmamızda hipokampal hasar üzerindeki etkisi incelenmiştir. Antioksidan ve hafıza geliştirici özellikleri sebebiyle açlık hormonu olarak adlandırılan ghrelin tedavi edici ajan olarak seçilmiştir.Çalışmamızda 80 adet 3 aylık Wistar erkek sıçan, her grupta 20 hayvan olacak şekilde rastgele bölünerek sham (SHAM), ghrelin (GHR), iskemi/reperfüzyon (İ/R) ve iskemi/reperfüzyon+ghrelin (İ/R+GHR) grupları oluşturulmuştur. Deney süresi boyunca SHAM grubuna ameliyat sonrasında 3 gün boyunca serum fizyolojik, GHR grubuna ameliyat yapılıp 3 gün boyunca ghrelin, İ/R grubuna İ/R uygulanıp 3 gün boyunca serum fizyolojik ve İ/R+GHR grubuna İ/R uygulanıp 3 gün boyunca ghrelin intraperitoneal olarak verilmiştir. Ameliyat sonrası 24. ve 48. saatlerde Y labirent ve açık alan testleri uygulanmış, 72. saatte ise sıçanlardan kan örnekleri alınıp beyin dokuları çıkartılmıştır. İskemi/reperfüzyon hasarını göstermek amacıyla hematoksilen eozin boyaması yapılmış, plazmada açile ghrelin ve deaçile ghrelin düzeyleri ile hipokampusta total oksidan kapasite (TOK), total antioksidan kapasite (TAK), nitrit+nitrat, iNOS ve nNOS seviyelerine, bakılmıştır.İ/R grubunun davranış testleri sonucunda öğrenme ve hafızada bozulma oluştuğu ve buna paralel olarak İ/R grubunun hipokampal TOK değerlerinin S ve GHR gruplarına göre arttığı görülmüştür. İ/R+GHR grubunun TOK değerleri ile SHAM ve GHR grupları arasında anlamlı bir fark bulunamamış, öğrenme ve hafıza bozulmasının I/R grubuna göre belirgin biçimde düzeldiği tespit edilmiştir. Grupların TAK değerleri arasında anlamlı fark bulunmamıştır. Plazma ghrelin düzeyleri incelendiğinde GHR grubu plazma açile ghrelin düzeyinin SHAM gruba göre arttığı, İ/R+GHR grubu değerlerinin ise GHR ve İ/R grubuna göre azaldığı görülmüştür. SHAM, GHR ve İ/R gruplarının plazma deaçile ghrelin seviyeleri arasında fark bulunmazken, İ/R+GHR grubunun değerlerinin SHAM ve İ/R grubuna göre anlamlı olarak azaldığı saptanmıştır. Hematoksilen eozin boyaması sonucunda İ/R grubunda hipokampal nöron hasarı oluştuğu, İ/R+GHR grubunda hasarın azaldığı gözlenmiştir. GHR, İ/R ve İ/R+GHR gruplarının hipokampal nitrit+nitrat seviyeleri arasında fark görülmezken, tüm grupların değerleri SHAM gruba göre artmıştır. İ/R grubunda hipokampustaki iNOS ekspresyonu diğer gruplara göre belirgin biçimde artmıştır. Hipokampal nNOS ekspresyonunun GHR, İ/R ve İ/R+GHR gruplarında SHAM gruba göre arttığı gözlenmiştir.Sonuç olarak çalışmamızda, global serebral İ/R'nin total oksidan kapasiteyi arttırmakla beraber öğrenme ve hafıza bozukluğuna yol açtığı, ghrelinin serebral İ/R hasarını tedavisinde fayda sağlayabileceği ortaya konmuştur.

Cerebral ischemia is the third leading cause of death and first cause of morbidity worldwide. Hundreds of thousands of people suffer from cerebral ischemia reperfusion injury each year and approximately 45% of those patients cannot heel without private medical aid. Since the most striking result of cerebral ischemia reperfusion injury is learning and memory impairment, we focused on mechanisms relating cerebral ischemia reperfusion injury to hippocampal damage. Ghrelin, so-called hunger hormone, is used as a therapeutic agent in our study because of its antioxidant and memory enhancing effects.Eighty adult male Wistar rats were divided randomly into Sham (SHAM), Ghrelin (GHR), Ischemia/Reperfusion (I/R) and Ischemia/Reperfusion+Ghrelin (I/R+GHR) groups. SHAM group rats only underwent sham surgery, i.e. without any vessel occlusion, and received saline daily for three reperfusion days. GHR group rats also underwent sham surgery, additionally, they were administered ghrelin daily for three days of reperfusion. I/R group rats were exposed to global cerebral ischemia/reperfusion and given saline daily for three days of reperfusion. I/R+GHR group rats, however, both underwent global cerebral ischemia/reperfusion surgery and received ghrelin daily for three days of reperfusion. Y-Maze and Open Field tests were carried out at postischemic 24th and 48th hours. On the third reperfusion day, blood samples and brains of the animals were collected. Plasma acylated ghrelin levels, plasma unacylated ghrelin levels, total oxidant status (TOS), total antioxidant status (TAS), nitrate + nitrite levels, iNOS and nNOS expressions in the hippocampi were analysed.Y-maze and Open Field test results revealed that cerebral ischemia/reperfusion caused learning and memory impairment due to hippocampal damage. Furthermore, ghrelin administration attenuated ischemia/reperfusion induced cognitive impairment. High TOS levels of I/R group were in consistency with hippocampal damage. Plasma acylated ghrelin levels were increased in GHR group with respect to SHAM group and, I/R+GHR group acylated ghrelin levels were significantly decreased with respect to GHR and I/R groups. Unacylated ghrelin plasma levels were dramatically decreased in I/R+GHR group in reference to SHAM and I/R groups. Hippocampal nitrate+nitrite levels of GHR, I/R and I/R+GHR groups were sharply increased with respect to SHAM group. iNOS expression in the hippocampi of I/R group was markedly increased in reference to other groups. nNOS levels of GHR, I/R and I/R+GHR groups were slightly increased in reference to SHAM group.In conclusion, our study clearly showed that cerebral ischemia/reperfusion resulted in TOS increase coupled with cognitive impairment and ghrelin can be proposed as a therapeutic agent for cerebral ischemia/reperfusion injury.