Prenatal dönemde uygulanan 900 MHZ elektromanyetik alanın sıçan periferik sinir morfolojisi ve fonksiyonuna etkisi

Abstract

Bu çalışmada prenatal dönemde uygulanan 900 MHz elektromanyetik alanın (EMA) sıçan periferik sinir morfolojisi, sinir ileti hızı ve lokomotor aktivitesi üzerine etkilerinin araştırılması amaçlandı.Çalışmada 9 adet Spraque Dawley tipi gebe dişi sıçan 3 gruba ayrıldı. 1. Gruba (kontrol) herhangi bir uygulama yapılmadı. 2. Grup (sham) deney süresi boyunca, gebeliğin 0-21. günlerinde, her gün aynı saatlerde 1 saat süreyle EMA sistemi kapalı konumda iken EMA fanusu içerisine alındı ve herhangi bir EMA etkisine maruz bırakılmadı. 3. Grup (EMA) ise deney süresi boyunca, gebeliğin 0-21. günlerinde, 1 saat süreyle EMA fanusu içerisinde 900 MHz'lik EMA etkisine maruz bırakıldı. Yeni doğan sıçanlara postnatal (PN) 21. güne kadar herhangi bir uygulama yapılmadı. PN 21. günde cinsiyet ayrımı yapılan yavru sıçanlardan yeni gruplar oluşturuldu. Kontrol 1 grubu (K1); postnatal (PN) 21. ve 60. günlerde cerrahi insizyon ile siyatik sinirleri açıldı ve elektrofizyolojik ölçümler yapıldı. Kontrol 2 grubu (K2); PN 21. günde sadece cerrahi insizyon ve PN 60. günde elektrofizyolojik ölçümler yapıldı. Kontrol 3 grubu (K3); PN 21. günde herhangi bir uygulama yapılmadı ve PN 60. günde elektrofizyolojik ölçümler yapıldı. Sham (S) ve EMA grupları; PN 21. ve 60. günlerde cerrahi insizyon ile siyatik sinirleri açıldı ve elektrofizyolojik ölçümler yapıldı. Tüm gruplar deneyin PN 21. ve 60. günlerinde cerrahi işlemlerden önce açık alan ve rotarod testine tabi tutuldu ve PN 60. günde sakrifiye edildi. Gruplardan elde edilen siyatik sinir dokularında histopatolojik, histomorfometrik, immunohistokimyasal ve biyokimyasal analizler yapıldı.Histopatolojik değerlendirmede EMA grubunda, perinöriyumun yer yer bütünlüğünü kaybettiği, miyelinli sinir liflerinde ve miyelin kılıfta dejenerasyon, miyelin kılıfın konsantrik lameller yapısında ayrılmalar ve disorganizasyon, akson ile miyelin kılıf arasında vakuolizasyon ve miyelin kılıfın akson içerisine doğru invajine olduğu görüldü. Miyelin kılıf kalınlığı, sinir lifi çapı ve miyelinli sinir lifi sayısının EMA grubunda diğer gruplara kıyasla anlamlı derecede azaldığı, AI'in ise anlamlı derecede arttığı tespit edildi. Biyokimyasal olarak malondialdehit (MDA), 3-Nitrotirozin (3-NT), 8-Hidroksi-Deoksiguanozin (8-OHdG) ve süperoksit dismutaz (SOD) değerlerinde EMA grubunda anlamlı derecede arttığı belirlendi. Açık alan testi bulgularına göre PN 21. günde S ve EMA gruplarının defekasyon sayısı K1 grubuna göre anlamlı derecede arttı. Rotarod testi bulgularına göre, 21. günde 5 rpm'lik hızda, PN 60. günde 20 rpm'lik hızda kaydedilen S ve EMA grubuna ait değerlerin K1 ve K3 gruplarına göre anlamlı şekilde arttığı, 10-30 rpm'lik hızlarda ise, EMA grubuna ait değerlerin K2 ve K3 gruplarına göre anlamlı derecede azaldığı görüldü. PN 21. günde yapılan ölçümlere göre S grubunun amplitud değerlerinin K1 grubuna göre anlamlı derecede arttığı, EMA grubunda ise, sinir ileti hızının K1 grubuna göre anlamlı derecede azaldığı tespit edildi.Sonuç olarak çalışmamızın, prenatal dönemde uygulanan 900 MHz EMA'nın sıçan periferik sinir gelişimini olumsuz olarak etkilediği, miyelinli sinir liflerinde ve miyelin kılıfta dejenerasyona, aksonlarda şişme gibi belirgin yapısal değişikliklere neden olduğu, oksidatif stresi indükleyerek apoptozu artırdığı ve bu etkilerin erişkin döneme kadar siyatik sinir morfolojisinde saptanabilir şekilde devam ettiği, ancak meydana gelen bu morfolojik değişikliklerin siyatik sinire bağlı fonksiyonel görevleri etkileyecek kadar şiddetli olmadığı kanısına varıldı.

The purpose of this study was to investigate the effects on rat peripheral nerve morphology, nerve conduction velocity and locomotor activity of a 900-MHz electromagnetic field (EMF) applied in the prenatal period.Nine pregnant Sprague Dawley rats were divided into 3 groups. No procedure was performed on the first group (control). The second group was placed into an EMF cage with the EMF system turned off for 1 h daily at the same time every day on days 0-21 of pregnancy and was not exposed to any EMF effect. The third group (EMF) was exposed to a 900-MHz EMF effect inside the EMF cage for 1 h daily on days 0-21 of pregnancy. No procedure was performed on the newborn rats until postnatal (PN) day 21. On PN day 21, new groups were established from the rat pups, irrespective of gender. Control group 1 (C1); the sciatic nerves were exposed with surgical incisions and electrophysiological measurements were performed on PN days 21. and 60. Control group 2 (C2); surgical incision was performed on PN day 21, and electrophysiological measurements were performed on PN day 60. Control group 3 (C3); no procedure was performed on PN day 21, but electrophysiological measurements were performed on PN day 60. Sham (S) and EMF groups; the sciatic nerves were exposed with surgical incisions, and electrophysiological measurements were performed on PN 21. and 60. All groups were subjected to rotarod and open field tests before the surgical procedures on PN days 21 and 60, and were sacrificed on PN day 60. Histopathological, histomorphometric, immunohistochemical, and biochemical analyses were performed on the nerve tissues obtained from the groups.At histopathological examination, occasional loss of perineurium integrity, degeneration in myelin nerve fibers and the myelin sheath, separation and disorganization in the concentric lamellae in the myelin sheath, vacuolization between the axon and myelin sheath, and invagination of the myelin sheath inside the axon were observed in the EMF group. Myelin sheath thickness, nerve fiber diameter, and numbers of myelinated nerve fibers were significantly decreased, while the AI increased significantly, in the EMF group compared to the other groups. In terms of biochemistry, malondialdehyde (MDA), 3-nitrotyrosine (3-NT), 8-hydroxy-deoxyguanosine (8-OHdG) and superoxide dismutase (SOD) values increased significantly in the EMF group. According to the open field test findings, numbers of defecations in the S and EMF groups on PN day 21 increased significantly compared to the C1 group. According to the rotarod test findings, values from the S and EMF groups recorded at a speed of 5 rpm on day 21 and of 20 rpm on day 60 increased significantly compared to the C1 and C3 groups, while at speeds of 10-30 rpm, EMF group values decreased significantly compared to the C2 and C3 groups. According to measurements performed on PN day 21, S group amplitude values increased significantly compared to group C1, while nerve conduction velocity in the EMF groups decreased significantly compared to group C1.In conclusion, our study shows that 900-MHz EMF applied in the prenatal period adversely affected rat peripheral nerve development, caused marked structural changes such as degeneration in myelinated nerve fibers and the myelin sheath and axonal swelling, and increased apoptosis by inducing oxidative stress. It also shows that these effects persisted in detectable form in the morphology of the myelin sheath until adulthood, but that these morphological changes were no sufficiently severe to affect sciatic nerve-related functions.