Etanolün hipokampus ve serebellum hücrelerine etkileri

Abstract

IV ÖZET ETANOLUN HİPOKAMPUS VE SEREBELLUM HÜCRELERİNE ETKİLERİ Şerif DEMİR Ondokuz Mayıs Üniversitesi Samsun, Eylül 1999 Alkolün merkez sinir sisteminin farklı bölgelerinde farklı hasara sebep olduğu bilinmektedir. Merkez sinir sistemi hücre membranlan doymamış yağ asitlerince zengin olması ve oksijen tüketiminin fazla olması nedeniyle oksidatif strese karşı daha duyarlıdır. Lipid peroksidasyon biyolojik sistemler için toksik bir olgudur ve etanol serbest radikal oluşumunu artırarak veya antioksidan sistemi etkileyerek lipid peroksidasyonu oluşturabilir. Glutatyon ve total tiol antioksidan sistemin önemli birimlerindendir. Bu iki sistem canlı organizmayı serbest radikallerin hasarından korur. Çalışma biyokimyasal ve histolojik olarak yapıldı. Hayvanlar 8 gruba ayrıldı. Gruplar sırasıyla Grupl (su) GrupII (%10 etanol), GrupIII (%25 etanol), GrupIV (%35 etanol), Gruple (vit E,100 mg/kg/gün i.p) GrupIIe (Vit E + %10 etanol), GrupIIIe (vit E + %25 etanol), GrupIVe (vit E + %35 etanol) olarak belirlendi Herbir biyokimyasal grupta 10 ar, histolojik grupta 5 er olmak üzere 120 hayvanda yapıldı. Etanol, Vitamin E + etanol verilen sıçanların beyin ve beyinciklerinde lipid peroksidasyon (TBARS), glutatyon(GSH), total tiol (SH) seviyesi araştırıldı. Biyokimyasal çalışma için kullanılan hayvanların kafası kesildikten sonra yapay beyin solüsyonuna (ACSF, 4 °C) alındı. Aynı sıvı içinde beyin ve beyincik çıkarıldı. Beyincik dokusu 0.1 M fosfat tamponunda (pH= 7.4) ultrasound homojenizatörde 200 mg doku olarak homojenize edildi. Beyin hemisferleri ise 400 mg doku olarak homojenize edildi. Histolojik çalışmada kullanılan deney hayvanları intrakardiyal yoldan nötral formalinle perfüze edildi. Beyinler glikol metakrilata gömüldü. Daha sonra bloklar horizontal olarak 40 mikron kalınlığında kesildi. Her 10 kesitten biri alınarak cresyl violet ile boyandı Sağ ve sol hipokampus optik fraksiyonlama tekniğiyle sayıldı.Etanol (%10, %25, %35) verilen sıçan beyinlerinde toplam lipid peroksidasyon artışı sağ hemisferde sırasıyla %34, %32, %33 sol hemisferde ise; %37, %33, %42 oranında bulundu, Etanol + vit E gruplarında lipid peroksidasyon artma yüzdeleri ise; sağ hemisferde; %13, %13, %16; Sol hemisferde ise %11,%20, %16 olarak bulundu. Sadece etanol verilen gruplarda glutatyon azalma yüzdeleri sağ hemisferde; %19, %28, %35; Sol hemisferde ise %19, %29, %32 olarak tespit edildi. Etanol + vit E gruplarında ise sağ hemisferde; %6, %5, %2 sol hemisferde ise; %7, %7, %8 olarak bulundu. Etanol ve etanol + Vit E gruplarının sağ ve sol hemisferinde glutatyon seviyeleri arasında anlamlı bir farklılık yoktu. Total tiol düzeylerinin azalma yüzdeleri etanol verilen gruplarda sağ hemisferde; %14, %21, %20; Sol hemisferde ise %15, %18, %21, olarak tespit edildi. Etanol + vit E gruplarının ise sağ hemisferde; %,4, %4, %9 sol hemisferde ise;her üç grupta sırasıyla %4, %,5, %6, olarak belirlendi. Etanol verildikten sonra beyincikte lipid peroksidasyon düzeylerine bakıldı ve, %10, %25, %35' lik gruplar için azalma yüzdeleri sırasıyla %58, %68, %66 olarak bulundu. Aym gruplar için glutatyon azalma yüzdeleri; %23, %27, %28 olarak bulundu. Total tiol azalma yüzdeleri ise; %5, %15, %21 olarak belirlendi. Etanol alan sıçanların sağ ve sol hipokarnpusunda toplam hücre sayısı güvenilir ve tarafsız stereolojik teknikler (optik fraksiyonlama) kullanılarak tespit edildi. Etanol verilen hayvanların sağ ve sol hipokampuslarında toplam nöron sayılan kontrole göre anlamlı bir şekilde azaldı. %10, %25 ve %35'lik etanol konsantrasyonlarında nöron sayılarındaki azalma sırasıyla; Sağ hipokampusta : %50, %54 ve %66; Sol hipokampusta : %52, %53 ve %61 oramnda tespit edildi. Vitamin E uygulanması sağ ve sol hipkampusta hücre kaybım azaltmıştır. Etanol + vit E gruplarında ( %10, %25, %35 ) sağ hipokampusta %40, %32, %27; sol hipokampusta; %40, %37, %25 oramnda piramidal hücrelerde azalma bulunmuştur. Biyokimyasal ve histolojik çalışmalar etanolun sinir sisteminde nörotoksik etkili olduğunu göstermektedir. Etanol bu etkisini lipit perosidasyonu artırarak ve antioksidan sistemini baskılayarak yapmaktadır. Bu çalışmada etanolun beyinde ve beyincikte lipit peroksidasyonunu artırdığım glutatyon ve total tiol seviyelerini düşürdüğünü bulduk. Hipokampusta ise etenol piramidal hücre kaybına sebepVI olmuştur. Vitamin E verilmesi ise beyin ve beyincikte lipid peroksidasyonu azaltmış gutatyon ve total tiol seviyelerini yükseltmiştir. Merkez sinir sistemi etanolden farklı düzeyde etkilenmektedir.

vıı ABSTRACT EFFECTS OF ETHANOL ON HIPPOCAMPUS AND CEREBELLUM CELLS Şerif DEMİR, Ph.D. Thesis University of Ondokuz Mayıs Samsun, September 1999 Alcohol is known to cause different degree of damage in different brain regions. Because of the membranes of central nervous system neurons are rich in unsaturated fatty acids and their high oxygen consumption rate, central nervous system neurons are more vulnerable to oxidative stress than other tissues. Lipid peroxidation is a toxic event for biological systems which can be induced as a result of some events caused by ethanol such as an increase in free radical formation or altered the antioxidant system activity. Gluthation and total thiol are the most important components of antioxidant defense system. These two systems protects the organism against the damage induced by free radicals. Present study includes histological and biochemical investigations. Animals separated into two groups each containing 8 animals. These groups were group I (water), group II (10% ethanol), group III (25% ethanol), group IV(35% ethanol), group Ie (100 mg/kg/day i.p. vitamin-E), group He (10% ethanol +100 mg/kg/day Vitamin-E), group Ille (25% ethanol +100 mg/kg/day Vitamin-E) and group IVe (35% ethanol + 100 mg/kg/day Vitamin-E). Lipid peroxidation (TBARS), total thiol (SH) and glutathion (GSH) levels were assessed in brain and cerebellum tissues of ethanol and ethanol+vitamin-E administered animals. After decapitation, heads were taken into artificial cerebrospinal fluid solution (ACSF, +4°C) and brains and cerebella removed in this solution. 200 mg of cerebellum tissues taken from all animals and homogenized in 0.1 M phosphate buffer (pH = 7.4) via and ultrasound homogenizer. 400 mg brain tissues were taken and homogenized via the same manner. Animals used in histologicalvııı studies were perfused inracardially with neutral formalin. Brains removed and embedded in glychol metacrylate embedding medium. Brains were sectioned in horizontal direction with a microtome setting of 40um. Every tenth section contains hippocampus sampled in a systematic random fashion with selecting the first sample section randomly from the first ten sections containing hippocampal tissue. Total number of pyramidal cells in right and left hippocampi were estimated by using optical fractionator counting technique described elsewhere. Total increase in lipid peroxidation in right hemispheres of animals received ethanol (10%, 25% and 35%) were found to be 34%, 32% and 33% respectively and in left hemispheres 37%, 33% and 42% respectively with respect to controls. Percentage of the increase in lipid peroxidation in the brains of animals received ethanol + vitamin- E were 13%, 13% and 16% in right and 11%, 20% and 16% in left hemispheres respectively when compared with control values. Decrase of glutathion in brains of the animals received only ethanol were 19%, 28% and 35% in right and 19%, 29% and 32% in left hemispheres. In ethanol + vitamin-E groups, these values were found to be 6%, 5% and 2% in right and 7%, 7% and 8% in left hemispheres respectively. There were no statistically significant difference between the glutathion levels of ethanol and ethanol + vitamin-E groups. Decreasing ratio of total thiol levels in ethanol intaken groups were 14%, 21% and 20% in right and 15%, 18% and 21% in left hemispheres respectively. In ethanol + vitamin-E groups, these values were 4%, 4% and 9% in right and 4%, 5% and 6% in left hemispheres respectively. Lipid peroxidation levels in cerebellum were assessed after ethanol administration and ratio of lipid peroxidation decreased 58%, 68% and 66% in 10%, 25% and 35% ethanol groups respectively. Decrease in total thiol levels were found to be 5%, 15% and 21% and decrease in glutathion were 23%, 27% and 28% respectively for the same groups. Total number of pyramidal cells in right and left hipocampi were estimated by using one of the latest unbiased an efficient counting and sampling methods, optical fractionator. Rats received ethanol were found to have significant less number of pyramidal neurons when compared with controls. Decrease in total neuron number in 10%, 25% and 35% ethanol groups were 50%, 54% and 66% in right and 52%, 53%IX and 61% in left hippocampi respectively. Vitamin-E administration seemed to prevent cell death in right and left hippocampi. Decrease of the mean total number of pyramidal cells in ethanol + vitamin-E groups (10%, 25% and 35% ethanol + vitamin-E) were found to be 40%, 32% and 27% in right and 40%, 37% and 25% in left hippocampi respectively. Biochemical and histological studies showed that ethanol have neurotoxic effects on central nervous system. Etanol may perform these effects primarily by increasing the lipid peroxidation and altering the antioxidant defence system. In the present study, it has been shown that ethanol may induce an increase in lipid peroxidation in brain and cerebelum and cause a decrease in total thiol levels. Ethanol also showed a neurotoxic effect in hippocampus. Vitamin-E administration decreased lipid peroxidation and increased glutathion and total thiol levels. Different parts of the central nervous system effected by ethanol in different degree.