Perinatal dönemdeki farklı yetiştirme koşullarının motor beceriler ve cerebellar morfoloji üzerindeki etkileri

Abstract

Giriş ve Amaç:Cerebellum merkezi sinir sisteminde gelişimine embriyonik (E) olarak en erken dönemde başlayıp, postnatal (P) dönemde en geç olarak tamamlayan yapılardan biridir. Bu tez çalışmasında, farklı çevresel koşullarda yetiştirilen sıçanların motor davranışlarında ve cerebellum'larında meydana gelen morfolojik değişikliklerin karşılaştırılması amaçlanmıştır.Gereç ve Yöntem:Spraque-Dawley cinsi sıçanlar (her iki cins ve grup için sekiz adet olmak üzere), E14-P44 günleri arasında standart, zenginleştirilmiş veya öngörülemeyen tekrarlı stres ortamı koşullarında yetiştirilmiştir. Deney hayvanlarının motor becerileri ve koordinasyon düzeylerinde meydana gelen değişiklikler erken (P27-P29) ve geç (P42-P44) evrede uygulanan modifiye grip ve rota-rod testleri ile değerlendirilmiştir. Daha sonra uygun anestezi koşulları altında kardiyak perfüzyonla sakrifiye edilen hayvanların sağ serebellar hemisfer ve vermis bölgelerinden alınan histolojik kesitlerde stereolojik yöntemlerle sayımlar yapılmıştır. Sol serebellar hemisferler ise Golgi-Cox metodu ile boyanarak, Purkinje hücrelerindeki dendritik dikensi çıkıntı yoğunlukları ve tipleri analiz edilmiştir. Bulgular:Zenginleştirilmiş koşullarda yetiştirilen yavruların modifiye grip testindeki skorları diğer gruplara göre daha yüksek bulunmuştur. Bu gruptaki hayvanların adrenal bez ağırlığının vücut ağırlığına oranlarında ise anlamlı bir düşüş gözlenmiştir. Morfometrik analizlerde granüler tabakanın (GT) moleküler tabaka (MT) hacmine oranı vermis bölgesinden alınan histolojik kesitlerde benzerlik gösterirken, serebellar hemisferden alınan kesitlerde, zenginleştirilmiş veya stres ortamında yetiştirilen erkeklerde kontrol gruplarınınkine kıyasla daha yüksek bulunmuştur. Öte yandan birim mesafeye düşen Purkinje hücre sayısı kontrol gruplarındaki erkeklerde daha yüksek bulunmuştur. Derin serebellar çekirdeklerden nucleus fastigii'de optik parçalama yöntemiyle hesaplanan toplam nöron sayısında gruplar arasında fark görülmemesine rağmen, cinsiyetler arasındaki karşılaştırmalarda dişilerin lehine bir artış olduğu gözlenmiştir. Nucleus dentatus'ta ise zenginleştirilmiş ortamda yetiştirilen erkeklerdeki toplam nöron sayısı kontrol ve stres gruplarına göre anlamlı artış göstermiştir. Purkinje nöronlarındaki dikensi çıkıntıların yoğunlukları her iki cinsiyette de zenginleştirilmiş ortamda yetiştirilen hayvanlarda daha yüksek bulunmuştur. İki yönlü varyans analizi sonuçları dikensi çıkıntı yoğunluğu ile yetiştirme koşulları arasında anlamlı bir etkileşim olduğunu göstermiştir.Sonuç ve Öneriler: Purkinje hücrelerinin aksine postnatal dönemde de gelişimlerine devam eden granüler hücreler periferden ve kortikal merkezlerden gelen liflerle çok sayıda sinaptik bağlantılar kurmaktadır. Bu süreçte maruz kalınan farklı çevresel koşullar kortikal tabaka hacimlerinde, bu tabakalarda yerleşim gösteren nöronların sayısal yoğunluklarında ve dendritik dikensi çıkıntı morfolojileri üzerinde değişikliklere yol açmak suretiyle sinaptik plastisite düzeylerinde, cinsiyet faktörüne de bağımlı olarak, önemli farklılıklara neden olmaktadır. Serebellar kortikal hacim oranlarında meydana gelen değişiklikler filogenetik açıdan değerlendirildiğinde, gelişimini daha erken evrelerde tamamlayan bölgelerin çevresel koşul değişikliklerinden daha az etkilendiği gözlenmektedir. Tam tersine serebellar hemisferlerde ve bu bölgelerle bağlantılı olan derin serebellar çekirdeklerde gözlenen farklılıklar cerebellum'un, motor koordinasyondaki rolüne ilaveten, emosyonel ve bilişsel işlevlerin bütünleştirilmesinde ve düzenlenmesinde de önemli görevler üstlendiğine işaret etmektedir.

Introduction and Aim:Cerebellum is one of the structures of the central nervous system in which development starts as early as embryonic (E) and completes as late as postnatal (P) periods. In this thesis study, we aimed to compare motor behaviors and morphological changes of the cerebellum in rats raised in different environmental conditions.Materials and Methods: Spraque-Dawley rats (eight for both sexes and groups) were grown in standard, enriched or unpredictable repetitive stress conditions between E14-P44 days. Changes in motor skills and coordination levels of experimental animals were evaluated with modified grip and rota-rod tests applied at early (P27-P29) and late (P42-P44) stages. The histological sections obtained from the right cerebellar hemisphere and vermis regions of the animals, sacrificed by cardiac perfusion under appropriate anesthesia conditions, were then counted by stereological methods. Left cerebellar hemispheres were stained with Golgi-Cox method to analyze dendritic spine densities and types in the Purkinje cells.Results:In the modified grip test, scores of animals raised in enriched conditions were higher than those of other groups. A significant decrease was observed in the adrenal to body weight ratio of animals in this group. Morphometric analyzes showed similar ratios in the volumes of granular (GL) to molecular layer (ML) in the histological sections taken from the vermis. Whereas in sections taken from the cerebellar hemisphere, this ratio was higher in males raised in enriched or stressed conditions than those raised in control conditions. On the other hand, the number of Purkinje cells per unit distance was higher in the males of control group. Although there was no significant difference in the total number of neurons in the fastigial nucleus, calculated by the optical fractionator method, among the groups; gender comparisons displayed an increase in favor of the females. In the dentate nucleus, the total number of neurons in males grown in enriched conditions increased significantly compared to the control and stress groups. In both genders, the densities of dendritic spines in the Purkinje cells were higher in animals grown in enriched conditions. Two-way analysis of variance results showed a significant interaction between dendritic spine density and environmental conditions.Conclusion and Suggestions:In contrast to the Purkinje cells, granular cells continue to develop in the postnatal period and form numerous synaptic connections with fibers coming from the periphery and cortical centers. Different environmental conditions exposed during this period cause significant differences in the synaptic plasticity levels by causing alterations in the volumes of cortical layers, the numerical densities of the neurons located in these layers, and the dendritic spine morphologies, in a gender-dependent way. When the changes in the cerebellar cortical volume ratios are evaluated from a phylogenetic point of view, it is observed that the regions completing their development at the earlier stages are less affected by the environmental condition changes. On the contrary, differences observed in the cerebellar hemispheres and the deep cerebellar nuclei associated with these regions indicate that the cerebellum, in addition to its role in motor coordination, plays important roles in the integration and regulation of emotional and cognitive functions.