Aksotomi hasarının arka kök gangliyon nöronlarının membran gerginliğine etkisinin araştırılması

Abstract

Periferik sinir hasarından sonra, arka kök gangliyonundaki nöronlar ve omurilik ve beyin sapındaki motor nöronlar büyük morfolojik ve moleküler değişimlere uğrarlar. Hasar sonucu aksonal dejenerasyon ve ağrı oluşmaktadır. Periferik sinir hasarına tedavi geliştirmek için nöronlardaki morfolojik ve moleküler değişimlerin tespit edilmesi gerekmektedir. Aksonal hasar in vitro ortamda yapılabilmektedir (aksotomi). Aksotomiye bağlı olarak hücre boyutunda küçülme meydana gelmektedir. Aksonal hasarda kalpainler ve kalsiyum önemli işlevler yerine getirmektedir. Hasarda hücre iskeleti ile ilişkili proteinler de önemlidir. Kaspaz-3 bağımlı aktin ve tübülinin kesimi, yaralanmalardaki aksonal hasarlarda önemli bir göstergedir. Bu çalışma ile, literatürde tam olarak nasıl ölçüleceği belirlenmemiş, arka kök gangliyonu nöronlarında hücre zarı gerginliklerin (lateral gerginlik ve kortikal gerginlik) ayrı ayrı ölçülmesi, değerlendirilmesi ve hasarın altında yatan moleküler mekanizmaların aydınlatılması amaçlanmaktadır. Çalışmamızda fareden elde edilen arka kök gangliyonu nöronlarında lateral ve kortikal kuvvet ölçümü optik cımbızlar (optical tweezers) sistemi ile yapılmıştır. Aksotomi öncesi-sonrası kuvvet ölçümüne ek olarak, moleküler mekanizmayı bulmak için, canlı Kaspaz-3/7 boyası parlaklık ölçümleri hızlandırılımış (time-lapse) floresan mikroskobu ile yapılmıştır. Çalışmamızın sonuçlarına göre, aksotomiden sonra hücre boyutunda anlamlı küçülme meydana gelmiştir. Aksotomi öncesi lateral kuvvet, aksotomi öncesi kortikal kuvvet ve aksotomi sonrası kortikal kuvvet birbirleri ile anlamlı olarak ilişkilidir. Ayrıca aksotomi ile gerçekleşen mutlak alan değişikliği ile aksotomi sonrası lateral kuvvet, aksotomi sonrası kortikal kuvvet ve Kaspaz-3/7 parlaklık değişikliği anlamlı koreledir. Bu çalışmanın sonuçları, periferik sinir hasarının altında yatan mekanik değişikliklerin aydınlatılmasına yönelik kaynaklara katkı sağlayacaktır.

After peripheral nerve injury, neurons in dorsal root ganglia and motor neurons of spinal cord and brain stem undergo fundamental morphological and molecular changes. Axonal degeneration and pain are arised from results of nerve injury. For improving treatment of peripheral nerve injury, these morphological and molecular changes must be detected. Axonal degeneration can be done in vitro (axotomy). Volume of cell bodies decreases with axotomy. Calcium influx into the cell body and calcium dependent molecules like calpeins are important in axonal injury. Cytoskeletal-related proteins are important in nerve injury. Caspase-3 dependent cleavage of actin and tubulin is a marker for axonal degeneration. There are less informations about mechanical changes of neurons in nerve injury. With this study, measurements and analysis of cellular tensions like lateral and cortical tensions in dorsal root ganglion neurons seperately and molecular mechanisms of peripheral nerve injury have been aimed. Cortical and lateral tensions were measured in dorsal root ganglion neurons from Balb-c mice using optical tweezer system. For understanding molecular mechanisms of nerve injury, addition to lateral and cortical measurements before and after axotomy, intensities of Caspase-3/7 were measured using time-lapse flourescence microscope. According to results of our study, Volumes of cells are significantly changed. Lateral tension before axotomy, cortical tension before axotomy and cortical tension after axotomy were correlated each other significantly. Furthermore, absolute area changes which are derived from axotomy were correlated with lateral forces after axotomy, cortical forces after axotomy and changes in Caspase-3/7 intensity significantly. Results of our study can contribute to further studies on the mechanical changes underlying peripheral nerve injury.