İyonize edici radyasyonun Rhesus maymunlarının beyin gelişimleri üzerindeki etkilerinin araştırılması

Abstract

50 Özet Gelişmekte olan Macaque maymunlarının korteksi için izokronik olarak bölünmekte olan nöronlar, nörogenezisin belli safhalarında X-ışınları kullanılarak elimine edilmişlerdir. Birden fazla seansta uygulanan X-ışınları 70-73. embryonik (E) günler arasında çoğunlukla derin tabakalardaki nöronları elimine etmek için, 79-83. E günlerde daha yüzeyel nöronları elimine etmek için, 33-40. E günlerde ise korteks altı yapıları, özellikle talamusu elimine etmek için uygulanmıştır. Bütün maymunlar doğumdan sonra öldürülmüşlerdir. Beyinleri histolojik, immunohistokimyasal ve elektron mikroskopik analizler için hazırlanmışlardır. Değişiklikler üç boyutlu sayım yöntemi kullanılarak saptanmıştır (Williams and Rakic, 1988). Sitometrik analizlerden alınan bilgilerin ışığında hücre yoğunluğunda ve bunun her sitoarkitektonik alandaki dağılımı genel olarak daha önceden trityumlu thymidine çalışmaları ile gösterilmiş olan (Rakic, 1974, 1982) radyasyon zamanında ventriküler bölgelerde üretilmekte olan hücrelere bağlıdır. İrradyasyondan önce ve sonra şekillenen kortikal tabakalardaki hücre dansitesitelerinde normal kontrollere kıyasla istatistiksel olarak bir fark saptanamamıştır. Ancak irradyasyon sırasında gelişmekte olan kortikal tabakalardaki nöron dansitesi normalden daha düşük bulunmuştur. Örneğin, 70- 73. E günler arasında irradiye edilen maymunların primer görme kortekslerinde IV-Vncı tabakalar, 80-90. E günler arasındaki irradyasyon ll-lll üncü kortikal tabakaları etkilenmiştir. Yüksek dozda irradiye edilmiş maymunların beyinlerinde bu bulgulara ek olarak, elimine edilen hücrelerin normalde yer almaları gereken51 yerlerinde hücreden fakir bir alan gözlenmiştir (lamina dissecans). Bu yapının elektron mikroskobik incelenmesi sonucu sağlıklı bir nöropil (yoğun sinaptik oluşumlar, dendritik uzantılar...) içerdiği görülmüştür. `Lamina dissecans` in pozisyonu bulunduğu sitoarkitektonik alana göre değişim göstermektedir. 17. ve 18. Brodman alanları arasındaki keskin sınırda lamina disekans çok belirgin bir şekilde yer değiştirmektedir. Bu değişiklik nörogenezise uyar tarzdadır. Bu bulgular irradyasyonla öldürülen hücrelerin yerine yeni hücrelerin konulamadığını göstermiştir. Belli sınıf nöronlarin bu şekilde elimine edilmesi, intrensik ve ekstrensik kortikal bağlantıların oluşmasında hücreler arası etkileşimin rolünü çalışmak için iyi bir model oluşturmaktadır.

52 İngilizce Özet EFFECTTS OF IONIZING IRRADIATION ON THE DEVELOPMENT OF THE CENTRAL NERVOUS SYSTEM ON RHESUS MONKEYS Isochronically generated neurons were eliminated from the cortex of the developing macaque monkeys using ionizing irradiation at specific stages of prenatal neurogenesis. Multiple doses of X-rays were delivered between embryonic days 80 (E80) to E90 to eliminate neurons destined for the superficial layers, between E70-75 to eliminate neurons destined for the deeper layers, and between E33-40 to eliminate neurons of the subcortical structures including thalamus and subplate zone. All animals were sacrificed after birth, processed for histological, immunohistochemical and electronmicroscopic analysis and changes in the visual cortex and lateral geniculate nucleus (LGN) assessed using 3-D computer-aided morphomery. In animals irradiated at early stages, before coticogenesis begins (E33-40), the LGN is dramatically reduced in size and the surface of the area 17 is proportionally diminished. In contrast; the visual cortex shows only moderate changes in thickness, cell density and cytoarchitectonic features. In animals irradiated at later embryonic stages, during period of corticogenesis, size of the LGN and area 17 are not significantly affected, and changes in cell density and number were limited predominantly to the layers generated at the time of irradiation. Layers formed before, or after the time of irradiation were either normal or much less effected. In the subjects exposed to higher doses of X-ray irradiation, in the territory normally occupied53 by the deleted neurons, there was a clear, cell-sparce, 40-60 mm thick stratum (lamina dissecans) that consists of neuropil, densly packed with axons, small dendrites, dendritic spines and synaptic buttons. Position of the lamina dissecans was different in area 1 7 and 1 8 with an abrupt change in its depth at the border between the two areas. Present findings indicate that the deleted cortical neurons are not replaced by the subsequently generated cells. The elimination of selective classes of neurons during development provides an opportunity to examine the role of cell-cell interactions in the formation of the cortical architecture.