Metforminin çeşitli dozlarinin penisilin ile indüklenen sekonder siçan kortikal astrositlerinde mapkinazlar ve apopitoz üzerine etkisi

Abstract

Astrositler beyin ve omurilikte; Kan-beyin bariyerini oluşturan endotel hücrelerinin biyokimyasal desteğinin ve sinir dokusuna besin maddelerinin sağlanması, hücre dışı iyon dengesinin korunması ve travmatik yaralanmaların ardından beyin ve omuriliğin onarım ve skarlaşma süreci gibi birçok işlevi yerine getirirler. Ayrıca astrositler, glutamat, ATP ve gama aminobutirik asit (GABA) başta olmak üzere çeşitli nörotransmiterler için plazma membran taşıyıcılarını eksprese eder. Astrositler veziküler Ca2+ 'ya bağımlı bir şekilde glutamat salgılarlar. Glutamat eksitotoksisitesi nöronal stres ile ilişkilidir. Genelikle epilepsi sebebi hippocampus’taki sklerotik alanlar olarak bilinir. Aslında astrositler sklerotik dokuda glutamat salınımını başlatırlar. Glutamat çevredeki nöronları uyarır ve nöbet aktivitesi gerçekleşir. Deneysel epilepside penisilin bu nöronal stresi başlatıp, epilepsi modelinin oluşturulmasında yaygın olarak kullanılır. Epileptik nöbetler sonrasında hippocampal atrofi, nöronal hücre kaybı ve astrosit hücre proliferasyonu gösterilmiştir. Buna karşın önceki çalışmalar, metformin’in uygun konsantrasyonlarda nöron hücresini koruyabildiğini göstermiştir. Bu çalışmanın amacı, nörodejeneratif hastalıklarda etkisi kanıtlanan metformin’in, penisilin tarafından indüklenen sekonder astrosit hücre hattı üzerindeki astrosit dejenerasyonu üzerindeki protektif etkisini göstermektir. Bu çalışmanın metformin’in penisilinin neden olduğu astrosit ölümüne etkisi ile ilgili ilk çalışmalardan biri olduğu düşünülmektedir. Bu amaçla, daha önce yeni doğan sıçan beyninden elde edilmiş sekonder astrosit hücre kültürü kullanıldı. Hücre hattına penisilin içermeyen ve 500-1000 IU penisilin içeren ortamlarda farklı metformin konsantrasyonları (0.25, 0.5, 1, 2, 4 mM) uygulandı. Penisilin astrosit hücresinin canlılığını ciddi şekilde azalttı. En yüksek hücre canlılığı, 0.5 ve 1 mM metformin olan ancak penisilin içermeyen ortamda ortaya çıktı. Bununla birlikte, penisilin içeren ortamda en iyi hücre sağ kalımı, 1 mM metformin içeren ortamdaydı. Metformin’in penisilin sekonder astrosit hücre hattına yol açtığı hasar üzerinde koruyucu etkiler gösterdiği sonucuna vardık. Hücrenin hayatta kalması, metformin konsantrasyonlarına kuvvetle bağlı idi. Bu çalışmanın sonuçları metformin’in antiepileptik olarak kullanılabilmesi konusunda başlangıç çalışması olarak literatüre katkı verecektir.

Astrocytes in the brain and spinal cord; they perform many functions such as the biochemical support of endothelial cells that make up the blood-brain barrier and the supply of nutrients to the nerve tissue, preservation of extracellular ion balance, and the process of repair and scarring of the brain and spinal cord after traumatic injuries. Astrocytes also expresses plasma membrane carriers, for various urotransmitters, including glutamate, ATP and gamma aminobutyric acid (GABA). Astrocytes secrete glutamate dependent on the vesicular Ca2+. Glutamate excitotoxicity is associated with neuronal stress. Often sclerotic areas in the hippocampus are known as the cause of epilepsy. In reality, astrocytes initiate glutamate release in sclerotic tissue. Glutamate excites neurons in the environment and seizure activity occurs. In experimental epilepsy, penicillin is widely used to initiate this neuronal stress and establish the epilepsy model. Hippocampal atrophy, neuronal cell loss and astrocyte cell proliferation have been demonstrated after epileptic seizures. In contrast, previous studies have shown that metformin can protect neuronal cells at appropriate concentrations. The aim of this study is to demonstrate the protective effect of metformin, which has been proven to be effective in neurodegenerative diseases, on penicillin-induced astrocyte degeneration on the primary astrocyte cell line. This study is thought as the first study about the effect of metformin on penicillin-induced astrocyte death. For this purpose, secondary astrocyte cell culture which previously obtained from the newborn rat brain was used. Different concentrations of metformin (0.25, 0.5, 1, 2, 4 mM) were applied to in penicillin-free medium and 500-1000 IU penicillin-containing medium at the cell line. Penicillin significantly reduced the viability of the astrocyte cell. The highest cell viability occurred in the medium with 0.5 and 1 mM metformin but without penicillin. However, in the penicillin containing medium, the best cell survival was in the medium containing 1 mM metformin. We conclude that metformin has protective effects on damage caused by penicillin secondary astrocyte cell line. Cell survival was strongly dependent on metformin concentrations. The results of this study will contribute to the literature as an initial study on the use of metformin as an antiepileptic.