p-ISSN: 1306-696x | e-ISSN: 1307-7945

Quick Search




SCImago Journal & Country Rank
Histological and electroencephalographic demonstration of probiotic effect for reduce of oxidative stress and apoptosis in experimental traumatic brain injury [Ulus Travma Acil Cerrahi Derg]
Ulus Travma Acil Cerrahi Derg. 2023; 29(11): 1203-1211 | DOI: 10.14744/tjtes.2023.80743

Histological and electroencephalographic demonstration of probiotic effect for reduce of oxidative stress and apoptosis in experimental traumatic brain injury

Emine Müge Karakayalı1, Erdoğan Kocamaz2, Şüheda Alpay3, Tuna Önal4, Mustafa Öztatlıcı5, Rabia Duruşma2, Hasan Fehmi Özel6, Mesut Mete7, Mustafa Barutcuoglu7, Necip Kutlu3, Mehmet İbrahim Tuğlu2
1Department of Medical Microbiology, Izmir Democracy University Faculty of Medicine, İzmir-Türkiye
2Department of Histology and Embryology, Manisa Celal Bayar University Faculty of Medicine, Manisa-Türkiye
3Department of Physiology Department, Manisa Celal Bayar University Faculty of Medicine, Manisa-Türkiye
44Department of Histology and Embryology, Bandırma Onyedi Eylül,University Faculty of Medicine, Bandırma-Türkiye
5Department of Histology and Embryology, Gaziantep Islam Bilim ve Teknoloji University Faculty of Medicine, Gaziantep-Türkiye
6Department of Health Sciences, Celal Bayar University School of Vocation, Manisa-Türkiye
7Department of Neurosurgery, Manisa Celal Bayar University Faculty of Medicine, Manisa-Türkiye

BACKGROUND: The gut microbiota modulates nervous system function. In the literature, it has been shown that this modula-tion is used in many nervous system injuries through oxidative stress (OS) and apoptosis mechanisms. In this study, it was aimed to investigate the neuroprotective effects of probiotic (PB) treatment in a rat traumatic brain injury (TBI) model with histological and electroencephalographic (EEG) data.
METHODS: Forty male Wistar albino rats were divided into four groups. Group 1 was the control group (CONTROL, n=10) and no trauma was applied. Group 2 was the trauma group with the weight-drop technique (TBH, n=10). Group 3 was the sham group (SHAM), (TBH+sterile saline [SS], n=10) rats were given 500 µL of SS per day by oral gavage. Group 4 was the PB treatment group, (TBH+PB, n=10) rats were treated daily for 7 days with 500 µL of PB oral gavage. Brain samples were collected 7 days after trauma. Histopathological evaluation of brain samples was done with HE. OS with Endothelial nitric oxide synthase, vascularization with Vas-cular Endothelial Growth Factor, gliosis with S100, and apoptosis with caspase 3 were evaluated immunohistochemically. Apoptotic index was determined with TUNEL. In addition, EEG and somatosensory evoked potential (SEP) recording findings were compared.
RESULTS: It was determined by HE staining that there was a significant (P<0.001) damage in the TBI and sham groups compared to the control group. It was found that PB treatment provided a significant (P<0.01) improvement in the damage created. While OS (P<0.01), gliosis (P<0.01), and apoptosis (P<0.05) decreased with PB treatment, angiogenesis (P<0.01) increased. In support of these findings, in the software-mediated EEG and SUP examination; Delta wave power and theta/alpha ratio increased with TBI and de-creased with PB treatment.
CONCLUSION: The results showed that PB treatment provided a significant improvement in rats by reducing OS, apoptosis, and gliosis and increasing vascularity. To the best of our knowledge in the literature, it was shown for the 1st time that histological results for the treatment of PB were supported by software-mediated EEG and SEP analysis.

Keywords: Electroencephalography, histology; probiotic; traumatic brain injury.

Deneysel travmatik beyin hasarında oluşan oksidatif stres ve apoptozun azalmasında probiotik etkisinin histolojik ve elektroensefalografik gösterilmesi

Emine Müge Karakayalı1, Erdoğan Kocamaz2, Şüheda Alpay3, Tuna Önal4, Mustafa Öztatlıcı5, Rabia Duruşma2, Hasan Fehmi Özel6, Mesut Mete7, Mustafa Barutcuoglu7, Necip Kutlu3, Mehmet İbrahim Tuğlu2
1İzmir Demokrasi Üniversitesi Tıp Fakültesi, Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim dalı, İzmir-Türkiye
2Manisa Celal Bayar Üniversitesi Tıp Fakültesi, Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı, Manisa-Türkiye
3Manisa Celal Bayar Üniversitesi Tıp Fakültesi, Fizyoloji Ana Bilim Dalı, Manisa-Türkiye
4Bandırma Onyedi Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi, Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı, Bandırma-Türkiye
5Gaziantep İslam Bilim ve Teknoloji Üniversitesi Tıp fakültesi,Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı, Gaziantep-Türkiye
6Manisa Celal Bayar Üniversitesi, Sağlık Meslek Yüksekokulu, Sağlık Bilimleri,Manisa-Türkiye
7Manisa Celal Bayar Üniversitesi Tıp Fakültesi, Nöroşirurji Ana Bilim Dalı, Manisa-Türkiye

AMAÇ: Bağırsak mikrobiyotası sinir sistemi fonksiyonunu modüle etmektedir. Literatürde bu modülasyonda oksidatif stres ve apoptoz mekanizmaları üzerinden birçok sinir sistemi hasarında kullanıldığı gösterilmektedir. Bu çalışmada sıçan travmatik beyin hasarı (TBH) modelinde probiyotik (PB) tedavisine bağlı nöroprotektif etkilerinin histolojik ve elektroensefalografik (EEG) veriler ile araştırılması amaçlandı.
GEREÇ VE YÖNTEM: 40 erkek Wistar albino sıçan 4 gruba ayrıldı. Grup 1, Kontrol grubu (KONTROL, n=10) olup travma uygulanmadı. Grup 2, ağırlık düşürme tekniği ile yapılan Travma grubuydu (TBH, n=10). Grup 3, taklit grubu (SHAM) olup (TBH+SS, n=10) sıçanlara günde 500 μl steril salin (SS) oral gavaj ile verildi. Grup 4, PB tedavi grubu olup (TBH+PB, n=10) sıçanlar günlük olarak 500 μl PB oral gavaj ile 7 gün tedavi edildi. Beyin örnekleri travmadan 7 gün sonra toplandı. Beyin örneklerinde histopatolojik değerlendirme HE ile yapıldı. eNOS ile oksidatif stres, VEGF ile damarlanma, S100 ile gliosis ve kaspaz 3 ile apoptoz ile immünohistokimyasal olarak değerlendirildi. TUNEL ile apoptotik indeks saptandı. Ek olarak, EEG ve Somatosensoriyal uyarılmış potansiyel (SUP) kayıt bulguları karşılaştırıldı.
BULGULAR: TBH ve sham gruplarında kontrol göre oldukça anlamlı (p<0.001) hasar oluşturulduğu HE boyamaları ile saptandı. Oluşturulan hasar-da, PB tedavisinin anlamlı (p<0.01) bir iyileşmeyi sağladığı bulundu. PB tedavisi ile oksidatif stres (p<0.01), gliosis (p<0.01) ve apoptoz (p<0.05) azalırken, anjiyogenez (p<0.01) arttı. Bu bulguları destekler biçimde yazılım aracılı yapılan EEG ve SUP incelemesinde; Delta dalga gücü ve teta /alfa oranı TBH ile artarken PB tedavisi ile azaldı.
SONUÇ: Sonuçlar PB tedavisinin sıçanlarda oksidatif stres, apoptoz ve gliosizi azaltıp damarlanmayı artırarak anlamlı bir iyileşme sağladığını gösterdi. Literatürde bildiğimiz kadarı ile ilk defa yazılım aracılı EEG ive SUP analizi ile PB tedavisi için histolojik sonuçların desteklendiği gösterildi.

Anahtar Kelimeler: Elektroensefalografi, histoloji; probiyotik; travmatik beyin hasarı.

Emine Müge Karakayalı, Erdoğan Kocamaz, Şüheda Alpay, Tuna Önal, Mustafa Öztatlıcı, Rabia Duruşma, Hasan Fehmi Özel, Mesut Mete, Mustafa Barutcuoglu, Necip Kutlu, Mehmet İbrahim Tuğlu. Histological and electroencephalographic demonstration of probiotic effect for reduce of oxidative stress and apoptosis in experimental traumatic brain injury. Ulus Travma Acil Cerrahi Derg. 2023; 29(11): 1203-1211

Corresponding Author: Emine Müge Karakayalı, Türkiye
Manuscript Language: English