Sıçan serebellar hücre kültürlerinde kafeinle oluşturulan nörotoksisitede voltaj bağımlı kalsiyum kanal blokeri nimodipinin rolü

Abstract

rv ÖZET Metilksantinler (teofilin, teobromin ve kafein), merkezi sinir sistemi stimulanı olarak yaygın biçimde kullanılırlar. Kafein yeni doğanların apne tedavisinde kullanılır. Kafeinin plazma terapötik konsantrasyonu 110 nM'dır. Kafein kan-beyin bariyerini kolayca geçer. Nöronlarda oksijen tüketimini artırır ve hücre ölümüne sebebiyet verir. Bu çalışmada serebellum hücre kültürü elde etmek için 4- 7 günlük sıçan yavruları kullanıldı. Kafein 50, 150, 250 ve 350 nM konsantrasyonlarda kullanıldı. En toksik doz 350 yM olarak tespit edildi. Kontrol grubunda ölü hücre sayısı 0.9±0.63 iken, 50 ^M kafein için 1.1±0.39 ve 150 nM için 0.89±0.47 (her ikisi için p>0.05) olarak tespit edildi. 250 (iM kafein için ölü hücre konsantrasyonları 3.84±0.8 (p:0.024) ve 350 ^M için 6.2±0.86 (p:0.001) olarak bulundu. Kafeinin nörotoksik etkisinin ortaya çıkmasında, voltaja bağımlı kalsiyum kanallarının rolünü test edebilmek için 350 nM kafeinden 45 dakika önce ve sonra 100 ve 200 jiM dozlarındaki nimodipin test edildi. Kafeinden sonra kullanılan nimodipinin her iki dozu nörotoksisiteyi bloke etmede etkisiz bulundu. Diğer taraftan kafeinden 45 dakika önce kültür içerisine eklenen 100 /ıM nimodipin, ölü hücre konsantrasyonlarını 0.89tfc0.23 (p:0.000) ve 200 ^M nimodipin 2.35±0.96 (p:0.000) olarak değiştirdi. İskemik durumlarda kullanılan nimodipinin yararlılığı doza bağımlı olup, benzer veriler kafeinle yapılan bu nörotoksik çalışmada açıkça ortaya konulmuştur. Sonuç olarak yenidoğan apnelerinde solunum stimulanı olarak kullanılan kafeinin yüksek ve tekrarlanan dozlarında ortaya çıkan nörotoksik yan etkilerini önlemek için beraberinde L-tipi voltaj bağımlı kalsiyum kanal blokerierinden biri olan nimodipin kullanılabilir. Anahtar Kelimeler: Kafein, metilksantinler, nimodipin, nörotoksisite, serebellum, hücre kültürü

V SUMMARY Methylxanthines (theophylline, theobromine and caffeine) are widely used as central nervous system stimulants and caffeine is used in the treatment of apnea in newborns. Plasma therapeutic concentration of caffeine is 1 1 0 /M. It diffuses through blood brain barrier easily, increases oxygen consumption in neurones and thus leads to cell death. In the present study, 4-7 day-old rat pups were used to obtain cerebellar granular cell cultures. Caffein was used in 50, 150, 250 and 350 jiM concentrations and the most toxic dose for it was found to be 350 nM. Death cell scores were 0.9±0.63 for control, 1.1±0.39 for 50 ^M, 0.89±0.47 for 150 nM (p>0.05 for both), 3.84±0.8 for 250 jiM (p:0.024) and 6.2±0.86 for 350 ^M (p:0.001) caffeine concentrations. The role of voltage dependent calcium channels in caffeine induced neurotoxicity was tested with the doses of 100 and 200 nM nimodipine 45 minutes before or after the addition of 350 /xM caffeine to the cell culture. Both doses of nimodipine following the caffeine administration were found to be ineffective to block neurotoxicity. On the other hand, 45 minutes prior to addition of caffeine to the culture, death cell score was reduced to 0.89±0.23 (p:0.000) with 100 /iM nimodipine and 2.35±0.96 (p:0.000) with 200 jiM nimodipine administration into the cultures. The efficiency of nimodipine used in ischemic states is related to dosage and this fact has been clearly confirmed by this neurotoxic experiment in caffeine-induced neuron death. In the light of these results it has been concluded that nimodipin, one of the L-type voltage-dependent calcium channel blockers, can be used in order to prevent neurotoxic side effects seen in high and reperated doses of caffeine used as a respiratory stimulant in newborn apneas. Key words: Caffeine, methylxanthines, nimodipine, neurotoxicity, cerebellum, cell culture.