Sıçan beyin dokusunda bakır sülfat etkisi: Kir kanalları

GİRİŞ ve AMAÇ: Bakır, hücredeki birçok enzimin işlevinde rol oynayan ve özellikle hücrede enerjinin üretildiği mitokondride etkili olup demir homeostazı, serbest radikallerin temizlenmesi, kolajen ve elastinin bağ oluşumu gibi mekanizmalarda yer alan enzimlerin katalizlenmesinde önemli bir rol oynar. İnternal potasyum kanallarının (Kir) ise çeşitli dokularda özellikle beyin dokusundaki ekspresyonu bilinmektedir. Bu bağlamda bu çalışmada, dişi ve erkek sıçan beyin dokusunda Bakır Sülfatın (CuSO4) morfolojik etkisi, beyin prefrontal korteks ve hipokampüs bölgelerindeki Kir2.1 ve Kir4.1’in ekspresyonunu değerlendirmek amaçlanmıştır.
YÖNTEM ve GEREÇLER: Bu çalışmada dişi ve erkek Sprague dawley ırkı sıçanlar, kontrol grubu (n=10) ve CuSO4 grubu (n=10) olarak ayrıldı ve 14 gün boyunca günlük olarak ağızdan gavaj yoluyla kontrol grubuna serum fizyolojik, CuSO4 grubuna ise CuSO4 (100 mg/kg) uygulandı. Daha sonra hayvanlara ötenazi uygulandı ve ardından beyin dokuları morfolojik ve doku bütünlüğü açısından histolojik olarak incelenerek Kir kanalı proteinleri olan Kir2.1 ve Kir4.1’ ün ekspresyonu ise immünohistokimyal yöntem ile değerlendirildi.
BULGULAR: CuSO4 grubu beyin dokularının histomorfolojik özelliklerinin değiştiği ve doku bütünlüğünün bozulduğu gözlendi. Hem kontrol grubunda hem de CuSO4 grubunda, prefrontal korteks bölgesindeki Kir2.1 ekspresyonu her iki cinsiyette de hipokampus bölgesine göre daha yoğun olduğu izlendi. Özellikle dişi sıçanlarda prefrontal korteks bölgesindeki nöronlarda yoğun Kir2.1 ekspresyonu gözlenmiştir (p=0,001). Kir2.1 ekspresyonu için CuSO4 grubunda bölgenin ana etkisi anlamlı bulunmuştur (p=0,014). Kir4.1 ekspresyonunun kontrol grubu hipokampüs bölgesinde yoğun olduğu izlenirken, aynı şekilde kontrol grubunda bölgeler arasında istatistiksel olarak anlamlı bir farkın olduğu belirlenmiştir (p<0,001).
TARTIŞMA ve SONUÇ: Aşırı CuSO4’e maruz kalan beyin dokusunun morfolojisini tam olarak koruyamadığını tespit ettik. Ayrıca bulgularda Kir2.1’in özellikle beyin prefrontal korteks bölgesinde yoğun eksprese olduğu ama CuSO4 uygulamasıyla özellikle erkek sıçan beyin dokularında gerek prefrontal korteks gerekse hipokampüs bölgesinde Kir4.1 ekspresyonunun azaldığını belirledik. Yoğun CuSO4 uygulamasının beyin dokusunda yol açtığı hasar ile Kir kanallarının aktivasyon/inhibisyon arasındaki ilişkinin daha detaylı araştırılması gerekmektedir.

Effect of copper sulphate in rat brain tissue: Kir channels

INTRODUCTION: Copper plays an important role in the catalyzing of enzymes involved in the function of many enzymes in the cell, especially in mitochondria, where energy is produced in the cell, and is involved in mechanisms such as iron homeostasis, scavenging of free radicals, collagen, and elastin bond formation. The expression of internal potassium channels (Kir) is known in various tissues, especially in brain tissue. In this context, the aim of this study was to evaluate the morphological effect of Copper Sulphate (CuSO4) in male and female rat brain tissue and the expression of Kir2.1 and Kir4.1 in the prefrontal cortex and hippocampus regions of the brain.
METHODS: In this study, female and male Sprague dawley rats were divided into control group (n=10) and CuSO4 group (n=10) and administered saline to the control group and CuSO4 (100 mg/kg) to the CuSO4group by oral gavage daily for 14 days. The animals were then euthanised and the brain tissues were examined histologically for morphological and tissue integrity and the expression of Kir channel proteins Kir2.1 and Kir4.1 was evaluated by immunohistochemical method.
RESULTS: Histomorphological characteristics of CuSO4 group brain tissues were observed to change and tissue integrity was disrupted. In both the control group and CuSO4 group, Kir2.1 expression in the prefrontal cortex region was more intense than in the hippocampus region in both sexes. Especially in female rats, intense Kir2.1 expression was observed in neurons in the prefrontal cortex region (p=0.001). In CuSO4 group, the main effect of region was found to be significant for Kir2.1 expression (p=0.014). Kir4.1 expression was observed to be intense in the hippocampus region of the control group, while there was a statistically significant difference between the regions in the control group (p<0.001).
DISCUSSION AND CONCLUSION: We found that brain tissue exposed to excessive CuSO4 could not fully preserve its morphology. In addition, we determined that Kir2.1 was intensely expressed especially in the prefrontal cortex region of the brain, but the expression of Kir4.1 was decreased in both prefrontal cortex and hippocampus regions of male rat brain tissues by CuSO4 treatment. The relationship between the damage caused by intensive CuSO4 application in brain tissue and the activation/inhibition of Kir channels needs to be investigated in more detail.