Sıçanlarda akut prenatal etanol uygulamasına bağlı olarak optik sinirde gelişen postnatal teratojenik değişiklikler üzerine eksojen melatonin verilmesinin etkilerinin değerlendirilmesi

Abstract

Bu çalısmada, deneysel olarak, gebe sıçanların yavrularında teratojenik etki olusturanve akut kullanımda optik sinire toksik etkisi bilinen alkole karsı, antioksidan ve nöroprotektifözellikleri bilinen melatoninin ne ölçüde etkili oldugu arastırıldı.Çalısmada, toplam 24 adet Wistar albino disi eriskin sıçan kullanıldı ve denekler üçtrimestirde degerlendirildi. Her bir trimestirde kendi içinde 4 gruba ayrıldı ve her grup için 6yavru sıçan, her trimestir için 24 ve toplam ise 72 yavru sıçan çalısmaya alındı. 1. kontrolgrubuna 1mL/kg serum fizyolojik, 2. gruba etanol tek doz 2 gr/kg, 3. gruba ise etanol +melatonin tek doz 2 gr/kg etanol + 10 mg/kg melatonin ve 4. gruba tek doz 10 mg/kg G7, G15ve G21. günleri i.p. olarak verildi. Postnatal 2 haftalık (P14) dönem sonrası her bir yavrusıçan i.p. ketamine (60-100 mg/kg) + xylazine (5-10 mg/kg) anestezisi sonrası, VEPçalısmasına alındı. VEP sonrası hayvanlar i.p. ketamine (60-100 mg/kg) + xylazine (5-10mg/kg) anestezisi sonrası hazırlanan % 2 formaldehit + glutareldehit karısımı 0,1 M Fosfat iletamponize 150 ml sıvı ile intra-kardiyak perfüzyon yapıldı. Daha sonra optik sinir dissekeedildi. Sag optik sinir ısık ve elektron mikroskobik olarak, sol optik sinir ise biyokimyasalolarak incelendi.Elektrofizyolojik incelemede, her 3 trimestirde etanole maruz kalanların latanslarındaanlamlı uzama oldugu, sadece 1. trimestirde amplitüd de azalma oldugu gözlendi. Etanol +melatonine maruz kalanların her 3 trimestirinde latanslarda belirgin uzama tespit edildi 1. ve2. trimestirde amplitüdlerinde artma gözlendi.Biyokimyasal doku MDA çalısmasında sadece 1. trimestirde etanol gurubunda,kontrol (P=0.040) ve melatonin grubuna göre MDA arttırdıgı (P=0.000) tespit edildi.Etanol+melatonin grubunda MDA degeri etanol grubuna göre anlamlı derecede azaldıgı(P=0.008) gözlendi. 2. ve 3. trimestirlerde istatistiksel olarak MDA degerlerinde anlamlıdegisiklik görülmedi. Biyokimyasal doku SOD düzeyi çalısmasında ise 1. trimestirde etanol+melatonin grubunda, etanol grubuna göre SOD aktivitesini istatistiksel olarak arttırdıgı(P=0.043) gözlendi. 2. ve 3. trimestirlerde istatistiksel olarak anlamlı degisiklik gözlenmedi.Isık mikroskobik görüntülere dayalı kalitatif olarak degerlendirmede etanol grubundakontrol grubuna göre her üç trimestirin optik sinirlerinde miyelinli aksonların miyelinkılıflarında incelme ve akson çapında azalma görülmekle beraber, glial hücrelerin sayısındave büyüklüklerinde de kontrol grubuna göre artma gözlendi. Etanolun sitotoksik etkisisonucunda ölüme giden dens yapılı hücrelerin sayısı ilk iki trimestirde daha belirgindi.Etanol+melatonin grubunun etanol grubuna göre optik sinirlerinde her üç trimestirde miyelinkalınlıgı ve akson çapında artma görülmüstür. Melatonin grubunun optik sinirinde miyelinliaksonların kalınlıkları ve akson çapı kontrol grubuyla benzer özellikte oldugu gözlendi.Elektron mikroskobik görüntüle dayalı stereolojik analize ait kantitatif olaraksonuçları incelendiginde, etanolün her üç trimestirde de miyelin kalınlıgı, akson alanı veakson çapını azalttıgı, etanol+melatonin verilen grupta ise 1. trimestirde miyelin kalınlıgı,akson alanı ve akson çapında artma oldugu görülmekte olup, 2. trimestirde ise etkisigörülmedi. 3. trimestirde ise miyelin kalınlıgı ve akson alanında artma gözlenirken aksonçapında bir degisiklik görülmedi. Melatonin grubunun optik sinirlerinde miyelinli aksonlarınmiyelin kılıfının kalınlıgı, akson alanı ve akson çapının kontrol grubuyla benzer özellikteoldugu gözlendi.Sonuç olarak, elektrofizyolojik, biyokimyasal ve histolojik olarak, özellikle 1.trimestirde etanolün teratojenik etkisi oldugu görülmekle beraber, melatoninin de antioksidanve nöroprotektif bir etki gösterdigi görülmüstür.Anahtar kelimeler: Alkol (etanol), melatonin, VEP, optik sinir, MDA, SOD

In this study the impacts of melatonin, known for its antioxidant and neuro-protectivecharacteristics against alcohol, known for its toxic effect on the optic nerve due to acute useand its teratogenic effects on young animals of pregnant rats are investigated experimentally.24 Wistar albino female adult rats were used in the study and the subjects were assessed inthree trimesters. Each trimester was divided into 4 groups and 6 young animals for eachgroup, 24 for each trimester and altogether 72 young animals were included into the study. 1ml/kg serum physiologic was administered i.p. to the 1st control group, single dose 2 gr/kgethanol to the 2nd group, single dose 2 gr/kg ethanol + 10 mg/kg melatonin to the 3rd group,and single dose 10 mg/kg melatonin i.p. to the 4th group on day G7, G15, and G21,respectively. Each young rat was included into the VFP study after a period of two postnatalweeks (P14) following anesthesia with i.p. ketamine (60-100 mg/kg) + xylazine (5-10 mg/kg).After VFP, intra-cardiac perfusion with 150 ml fluid of 2% formaldehyde + glutaraldehydemixture buffered by 0.1 M phosphate was performed on the animals following anesthesia withi.p. ketamine (60-100 mg/kg) + xylazine (5-10 mg/kg). Afterwards, the optic nerve wasdissected. The right optic nerve was examined using light- and electron microscope, the leftoptic nerve was examined biochemically.The electrophysiological examination revealed a significant extension of latents in all 3trimesters exposed to ethanol; however, a decrease was observed in the amplitude only in the1st trimester. A significant extension of latents was observed in all 3 trimesters exposed toethanol + melatonin; however, an increase was observed in the amplitude in the 1st and 2ndtrimesters.Biochemical tissue MDA study revealed that compared to the control group (p=0.040) andmelatonin group MDA was increased (p=0.000) only in the 1st trimester. Significant decreasewas observed in the MDA value of the ethanol+melatonin group compared to ethanol group(p=0.008). MAD values showed no statistically meaningful differences in the 2nd and 3rdtrimesters. Biochemical tissue SOD level study revealed statistically increased SOD activity(p=0.043) in the ethanol+melatonin group compared to the ethanol group for the 1st trimester.No statistically meaningful differences were observed in the 2nd and 3rd trimesters.Compared to the control group, qualitative assessment based on light microscope imagesshowed slimming in myelin sheaths and decrease in axon diameter of myelinated axons in theoptic nerves in the ethanol group of all three trimesters, whereas an increase was observed inthe number and size of glial cells. Number of dense cells dying due to the cytotoxic effect ofethanol was more significant in the first two trimesters. Compared to the ethanol group,increase in myelin thickness and axon diameter was observed in all three trimesters in theethanol+melatonin group. Myelinated axon thickness and axon diameter of the optic nerve inthe melatonin group was similar to the control group.Quantitative assessment of stereological analyses results based on electron microscope imagesshowed that ethanol decreased myelin thickness, axon area, and axon diameter in all threetrimesters; in the ethanol+melatonin group, however, increase was observed in myelinthickness, axon area, and axon diameter in the 1st trimester, increase in myelin thickness andaxon area, but no change in axon diameter in the 3rd trimester, and no impact was observed inthe 2nd trimester. Myelin sheath thickness of myelinated axons, axon area, and axon diameterof the optic nerve in the melatonin group was similar to the control group.In conclusion, although the teratogenic effect of ethanol particularly in the 1st trimester, theantioxidant and neuro-protective effect of melatonin was shown in electrophysiological,biochemical and histological investigations.Keywords: Alcohol (ethanol), melatonin, VEP, optic nerve, MDA, SOD