Bu çalışmada, i.c.v olarak yüksek dozda verilen demirin sıçan serebellar Purkinje hücre kaybı üzerine bir antioksidan olan vitamin E'nin etkisini inceledik. Serebellumdaki toplam Purkinje hücre sayısı sistematik rastgele örnekleme ile tarafsız bir sayım metodu olan stereolojik yöntemle tespit edildi. Stereolojik metodlar, kişisel ve metodolojik sebeplerden kaynaklanan taraflılığı etkin bir şekilde azaltır ve bundan dolayı beyinin belirli bölgelerindeki nöron sayılarının doğru ve tarafsız bir şekilde tespit edilmesine izin verir. Modern streolojik hücre sayım yaklaşımlarında, sayım yapılan bölgedeki bütün hücreler eşit oranda örneklemeye katılabilme ihtimaline sahiptir. Bu durum toplam nöron sayısının tarafsız hesaplanmasını ve örneklenmesini sağlar
22. Bundan dolayı, bu çalışmada Purkinje hücre sayılarının hesaplanmasında bu metodu tercih ettik. Elde edilen bulgular, demirin serebellumdaki Purkinje hücre sayısını %32.4 oranında azalttığı, E vitamini ile yapılan tedavinin ise demirin neden olduğu hücre kaybını %32.4'den %15.9'a indirdiğini gösterdi. Bu çalışma, demirin neden olduğu Purkinje hücre kaybı üzerine vitamin E'nin nöroprotektif etkisini gösteren ilk stereolojik çalışmadır.
Demir normal beyin fonksiyonlarının korunmasında önemli bir rol oynar. Ancak demir birikimi veya hidroksil radikal yapılarının artması bazı nörodejeneratif hastalıkların yıkıcı etkileriyle yakından ilgilidir23. Demir, lipid peroksidayonu ve hücresel hasarı indüklemek için yaygın olarak kullanılan bir metaldir. Ferro (Fe2+) ve ferrik (Fe3+) demir Fenton ve Haber-Weis reaksiyonları ile hidroksil radikallerini oluşturur ve hücre hasarına neden olur24. Sunulan çalışmada, oksidatif stresi indüklemek için beyin demir miktarı deneysel olarak artırıldı. Demirin i.c.v. olarak injeksiyonu sonucu sağ ve sol hipokampus demir konsantrasyonlarının birbirinden farklı olmadığı bununda muhtemelen demir moleküllerinin bütün beyin bölgelerine eşit oranda dağılmasından kaynaklandığı belirtilmiştir25.
Ayrıca demir epileptik aktiviteyi indüklemek için de kullanılan bir maddedir. Meyerhoff ve ark.26 sıçanlarda deneysel olarak epilepsi oluşturmak için demir klorürü 10µl hacim içinde 600mM konsantrasyonda intrakortikal olarak injekte etmişlerdir. Bizim çalışmamızda, demir injeksiyonu sonunda 10 günlük postoperatif dönemde sıçanlarda her hangi bir epileptik davranış gözlenmedi. Bu çalışmada 2.5µl hacim içinde 200mM demir klorür (i.c.v.) injekte edildi. Bu dozun epileptik aktivitenin tetiklenmesi için yeterli olmadığı daha önceki çalışmalarda da belirtilmiştir25. Demir tuzlarının suda çözünmüş solüsyonlarının subpial injeksiyonunun da sıçanlarda serbest radikal oluşumuna neden olduğu bildirilmiştir19.
Merkezi sinir sistemi, yapısında bulunan endojen ve eksojen antioksidan sistemlerin diğer dokulara göre daha zayıf olmasından dolayı serbest radikallerin indüklediği oksidatif strese karşı daha fazla duyarlıdır27. Ayrıca, beyin dokusu demirin indüklediği serbest radikal oluşmasına kolaylıkla katılabilen oldukça fazla miktarda poliansature yağ asidi içermektedir. Bizim çalışmamızdaki veriler, serbest haldeki demir klorür injeksiyonunun Purkinje hücre sayısında azalmaya neden olduğunu ve eksojen olarak uygulanan vitamin E'nin bu hasarı anlamlı olarak azalttığını göstermektedir. Bizim çalışmamızla oldukça yakından ilgili olarak, Heaton ve ark.28 neonatal ve postnatal dönemde yüksek doz etanole maruz kalan ratlardaki serebellar Purkinje hücre kaybına karşı vitamin E'nin koruyucu etki gösterdiğini bildirmişlerdir. Ayrıca, sıçan hipokampal nöron kültüründe β-amiloidin induklediği toksisite ve cerebellar granüler hücre kültüründe glutamatın induklediği sitotoksisitenin α-tokoferol tarafından önlendiği bildirilmiştir29,30
Eksojen bir antioksidan olan vitamin E, bu etkilerini esas olarak lipit peroksidasyon zincirinin ilerlemesini engelleyerek göstermektedir31. Farklı konsantrasyonlarda kronik etanol alan sıçanların beyin sapı lipit peroksidasyonunu gösteren TBARS seviyelerinde artma, antioksidan sistemin bir göstergesi olan glutatyon (GSH) seviyelerinde ise azalma olduğu bulunmuştur20. Aynı çalışmada, vitamin E'nin (100mg/kg/gün, i.p.) etanolün oluşturduğu bu toksik etkileri anlamlı olarak azalttığı tespit edilmiştir20. Ayrıca, mitokondri, endoplazmik retikulum ve hücre zarlarının fosfolipitleri α-tokoferole afinite gösterir ve vitamin bu noktalarda yoğunlaşır. Bundan dolayı mikrozomal membranlardaki vitamin E miktarı perokside edici ajanların oluşturduğu hasara karşı korunma kapasitesinin belirlenmesinde katkı sağlar32. Bütün bu veriler dikkate alındığında, vitamin E'nin Purkinje hücrelerini koruyucu etkisinin en muhtemel mekanizmasının, vitamin E'nin antioksidan özelliği ile demirin neden olduğu hücre hasarını azaltması olduğu düşünülmektedir.
Sonuç olarak, sıçanlara i.c.v. olarak verilen demir klorür'ün (FeCl3), serebellumdaki Purkinje hücrelerinin ölümüne neden olduğu ve vitamin E'nin Purkinje hücrelerini, demirin zararlı etkilerinden koruduğu tarafsız bir sayım metodu olan stereolojik yöntem ile ilk defa bu çalışmada gösterilmiştir.
TEŞEKKÜR
Bu çalışma Ondokuz Mayıs Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Destek Fonu tarafından desteklenmiştir.