STRES ALTINDA OLAN SIÇANLARDA ve NORMAL KOŞULLARDAKİ SIÇANLARDA ANTİDEPRESAN FLUOKSETİN HİDROKLORÜR KULLANIMININ ÖĞRENME ÜZERİNE ETKİLERİ Sevgi Arslan, Ezgi Ateş, Deniz Türküm Atikcan, Esra Uyanık, Ceren Yapar Danışman: Öğr. Gör. Dr. Leyla Aydın ÖZET Stres, günümüzde sık karşılaşılan sorunlardan birisidir. Kronik stres altında olmak, depresyon ve anksiyete bozuklukları gibi pek çok psikopatolojik durumlara sebep olabilir. Stresin ayrıca bellek, hafıza ve öğrenme üzerine de olumsuz etkileri gözlenmiştir. Stresin yol açtığı depresyonu tedavi etmek için antidepresan ilaç tedavisi uygulanmaktadır. Bu çalışma, stres ve antidepresan tedavinin öğrenme üzerine etkisini araştırmak amacıyla düzenlenmiştir. Çalışmamız erkek erişkin wistar albino cinsi sıçanlarda, her biri rastgele seçilmiş ve 6 hayvandan oluşmuş, 4 grup üzerinde gerçekleştirilmiştir. Sıçanlar şu şekilde gruplandırıldı. Grup I (mavi); stres (+), ilaç (+) Grup II (kırmızı); stres (-), ilaç (+) Grup III (yeşil); stres (+), ilaç (-) Grup IV (siyah); stres (-), ilaç (-) Deney öncesinde ilaç (+) olan sıçanlara 14 gün boyunca 10mg/kg/gün dozunda, gavajla fluoxetin hidroklorür (prozac) verilmiştir. İlaçsız 2 gruba ise uygun dozda yine gavajla serum fizyolojik verilerek, gavaj etkilerinin çalışma sonuçlarını etkileme olasılığının, ortadan kaldırılması hedeflenmiştir. Stres oluşturmak için sıçanlar, 16 C suda 30 dakika, diğer stressiz gruplar ise aynı süre boyunca 26 C suda bekletilmiştir. Öğrenme deneyleri, morris su tankında gerçekleştirilmiştir. İlk gün alıştırma periyodu, sonraki 3 gün öğrenme periyodu ve son gün de öğrenmeyi değerlendirme peryodu olarak düzenlendi. Bu çalışmayla; Stres altında olmadan antidepresan kullanımının öğrenmeyi olumlu olarak etkilediği, stresli dönemlerde antidepresan kullanımının ise stresin öğrenme üzerindeki olumsuz etkisini ve strese bağlı durgunluk halini düzelttiği sonucuna ulaştık. Anahtar Kelimeler: Stres, Fluoxetin HCl, Öğrenme
GİRİŞ Stres, günümüzde sık karşılaşılan sorunlardan birisidir. Stres sözcüğü en geniş anlamda birey-çevre etkileşiminde kişinin uyumunu bozan, kapasitesini zorlayan durumlar olarak tanımlanır. Kronik stres, depresyon, anksiyete gibi pek çok psikopatolojik durum için risk faktörüdür [2, 3, 4, 14]. Populasyonun %12-17 sinde stresle ilişkili olarak depresyon görülmektedir [19] ve depresyonlu hastalarda bilişsel disfonksiyona oldukça sık rastlanmaktadır [23, 29, 25]. Dünya Sağlık Örgütü ne göre depresyon fiziksel, duygusal, toplumsal ve ekonomik sorunlara yol açan hastalıklar arasında dördüncü sırada yer almaktadır [30]. Çoğu çalışma; stresin, zihinsel ve fiziksel kaynaklarımızı tüketen olumsuz bir yanı olduğu gibi, hafıza, bellek ve öğrenme üzerine de olumsuz etkileri olduğunu göstermektedir [11, 17, 20, 22]. Ancak antidepresan tedavi ile stresin öğrenme ve bellek üzerindeki bu olumsuz etkileri düzeltilebilir [16, 18]. Pek çok araştırmacı bu konuyla ilgili araştırmalar yapmıştır. Desipramin [6], escitalopram [5, 7], citalopram [9], agomelatine [8], reboksetin, haloperidol [21] ile yapılan çalışmalarla antidepresanların öğrenme üzerine etkileri araştırılmıştır. Çeşitli yollarla stres oluşturulabilir; sosyal izolasyon, ıslaklığa maruziyet, kuyruk sıkıştırma, elleme, zorunlu yüzdürme buna örnek olarak verilebilir [6]. Soğuk da bir stres kaynağıdır ve biz çalışmamızda bu yöntemi kullandık. Sıçanlar üzerinde uygulanan kronik soğuk uygulaması, sıçanlarda, geriye dönük öğrenme üzerinde bir bilişsel eksiklik yaratmaktadır [10]. Bu stresli durum antidepresan ilaçlar kullanılarak tedavi edilebilir. Örneğin bir deneyde; soğuk stresine maruz kalan sıçanlara 14 günlük escitalopram tedavisi uygulanmış [13] ve öğrenme bozukluğu escitalopram tedavisi ile tersine çevrilebilmiştir [5]. Depresyondaki hastalarda, bilişsel disfonksiyonlar da oluşmaktadır. Örneğin depresyonlu deney hayvanları, su dolu bir tankta yüzdürülmüşler ve depresyon belirtisi olarak hareketsiz kaldıkları gözlenmiştir. Escitalopram tedavisi uygulandıktan sonra ise, hareketsiz kalma zamanlarının azaldığı görülmüştür. Devamlı desipramin tedavisinin kronik beklenmedik streste, sıçanların labirentteki anksiyete benzeri davranışlarını azalttığı, escitalopramın ise bu davranışlar üzerine etkisinin daha az olduğu bulunmuştur [5]. Ancak stresin hafıza ve bellek üzerine olumsuz etkileri olduğunu bildiren görüşlere rağmen kimi makalelerde bunun aksi de savunulmuştur. Örneğin bir makalede; strese maruz bırakmak, duygusal deneyimleri uyandırarak hafızayı-belleği arttırabilir sonucuna ulaşılmıştır [24]. Biz bu genel bilgilerden yola çıkarak, stresin öğrenme üzerindeki olumsuz etkilerini, antidepresan kullanarak ortadan kaldırmayı hedefliyoruz. Ancak
diğer yayınlarda desipromin, citalopram, agomelatine, reboksetin, haloperidol ve escitaloprom üzerinde çalışılmış olduğunu, ancak fluoksetin hidroklorürle ilgili yeterince araştırma olmadığını gördük. Buradan yola çıkarak böyle bir çalışma gerçekleştirmeyi planladık. GEREÇ VE YÖNTEM Çalışmamızda 24 adet 250-370 gr ağırlığında erişkin wistar albino türü sıçan kullanıldı. Sıçanlar rastgele 4 gruba ayırıldı (Tablo I). Sıçanların birbirlerine ve ortama alışması için 3 gün süre verildi [21]. Deney süresince; stres oluşturulacak olan sıçanlar 30 dk/gün 16 derecelik suda, stres oluşturmak istemediğimiz sıçanları ise 30 dk/gün 26 derecedeki suda bekletildi. Bu aşamada tankın içinde her sıçan grubu toplu olarak bekletildi. Suda bekletmek için kullanılan tankın çapı 35 cm, yüksekliği 48 cm ve suyun yüksekliği 15 cm idi. Grup I (mavi) Grup II (kırmızı) Grup III (yeşil) Grup IV (siyah) stres + - + - ilaç + + - - 1 351 gr 250 gr 300 gr 370 gr 2 312 gr 276 gr 319 gr 325 gr 3 359 gr 279 gr 289 gr 318 gr 4 306 gr 307 gr 280 gr 322 gr 5 317 gr 289 gr 307 gr 278 gr 6 343 gr 325 gr 296 gr 302 gr Tablo I: Sıçanların grupları ve ağırlıkları Antidepresan uygulamasına, öğrenme deneylerine başlamadan 14 gün öncesinden itibaren başlanıp, deney bitimine kadar da devam edildi. İlaç, 2 saat aç bırakılmanın peşinden 10 mg/kg/gün dozda, oral yolla (gavajla) uygulandı. İlacın gavajla verilmesi esnasında oluşabilecek stresi kompanze etmek için antidepresan uygulanmayan sıçanlara da aynı yöntemle uygun miktarda serum fizyolojik verildi [21]. Öğrenmeyi test etmek için, laboratuarımızda mevcut olan Morris su tankı kullanıldı ve kaçış platformunu bulma sürelerini karşılaştırıldı. Richard Morris tarafından geliştirilen Morris su labirenti, uzamsal hafızayı test etmek için tasarlanmış bir davranış deneyidir. Deney birkaç defa tekrar edildiği zaman, platforma ulaşmak için harcanan süredeki (gecikme süresi) ve uzaklıktaki (yol) değişiklikler sıçandaki öğrenme ve hafıza yeteneğinin göstergesidir [15]. Morris su labirenti, içerisinde gizli bir platformu bulunduran, içi su dolu, geniş, sirküler bir tanktır. Gizli platform suyun altında görülmeyecek şekilde bulunur ve deneyden deneye bu platformun yeri sabittir [13, 26]. Bazı çalışmalarda Morris su tankındaki su, süt tozu
ile beyazlatılmış [15], bazılarında ise tankın içi toksik olmayan siyah boya ile boyanmıştır [28]. Biz çalışmamızda siyah toksik olmayan boyayla boyalı tank kullandık. Tankın çevresi siyah perde ile kapatılmıştır ve üzerine her yön için değişik renklerde farklı ipuçları asılmıştır [15, 28]. Tankın çapı 120 cm, yüksekliği 59,5 cm, su yüksekliği 40 cm.dir [28]. Morris su tankı 26 derece su ile dolduruldu [24, 27]. Platform su yüzeyinden 1 cm derine yerleştirildi ve çapı 10 cm [1], havuz kenarından uzaklığı 22 cm.dir. Platformun üstü ise ratların tutunmasını sağlayacak ve kendisini güvende hissedeceği şekilde lifli bir kumaşla kaplanmıştır [12]. Deney aşaması; 1. gün alıştırma, 2, 3 ve 4. günler öğrenme periyodu ve 5. gün test uygulaması olacak şekilde düzenlendi. Sıçanlar ilk gün suya bırakılmadan önce tanktaki kaçış platformunu tanımaları için platformda 30 sn bekletildi. Sonra her bir sıçan platforma en uzak noktadan (kuzeybatıdan) tanka bırakıldı. 90 sn içinde platformu bulmaları beklendi [1], bulamayan sıçanlar arkasından yardımla platforma doğru yönlendirilerek platformu bulması sağlandı. 10 sn platformda bekletilip tekrar kafese alındı. 2., 3., 4. ve 5. günler sıçanlar suya çeyrek alanlardan (K, G, D, B) ve başı platform tarafına gelecek şekilde tankın kenarındaki başlama noktalarından suya bırakıldı [12]. Sıçanların platformu 90 sn içinde bulması beklendi [15]. Bu süre içerisinde platformu bulamayan sıçanlar aynı şekilde arkasından yardımla platforma doğru yönlendirilerek platformu bulması sağlandı [24]. Platform üzerinde 10 sn bekletildi, tekrar kafese alındı [1, 12]. Deneyler 09.30 12.30 saatleri arasında uygulandı. Deney aralarında 30 ar dakika beklenerek [13] her bir sıçan her seferinde farklı bir çeyrekten suya bırakıldı. Deneylerde sıçanın kaçış platformunu bulma süresi dijital bir kronometre ile kaydedildi [12]. Değerlendirme için sıçanların kaçış platformunu bulma süreleri karşılaştırıldı. Bu çalışma Başkent Üniversitesi Hayvan Deneyleri Etik Kurulu tarafından onaylanmış (Proje no: DA11-09) ve Başkent Üniversitesi Araştırma fonunca desteklenmiştir. BULGULAR Tekrarlanan ölçümler için varyans analizi kullanıldı. Günler bağımlı faktör, gruplar ise bağımsız faktör olarak kabul edildi. Analizin ön şartlarından küresellik varsayım sağlanamadığı için multi variate testlerinden Wilks lambda testi kullanılarak istatistiksel karar verildi. Tip 1 hata (α) =0,05 olarak belirlenmiştir. Zamanın öğrenme hızı üzerindeki etkisi istatistiksel olarak anlamlı bulunmuştur (p< 0,05 gün için) (Grafik I). Kırmızı grup (ilaçlı) zamana göre diğerlerinden daha hızlı ve tutarlı bir şekilde öğreniyorlar. Mavi gruptaki sıçanlar da (ilaçlı ve stresli) zamana göre daha hızlı ve tutarlı öğreniyorlar. Değerler kırmızı (ilaçlı) gruba yakın ve düzenli bir azalma izliyor.
Ancak yeşil (stresli) gruptaki sıçanların tankta uzun süre hareketsiz kaldıkları ve değerlerinin oldukça düzensiz ve uzun olduğu tespit edilmiştir (Tablo II). Stres altında olmadan antidepresan kullanımı öğrenmeyi, günlere göre anlamlı olarak, olumlu bir şekilde etkilemektedir. Stres altında iken antidepresan kullanımı ise stresin öğrenme üzerine olumsuz etkisini ve strese bağlı durgunluk halini düzeltmektedir. rat Mean Std. Deviation N gun.2 Mavi 35.1250 21.72944 6 Kirmizi 29.5417 19.62423 6 Yesil 33.9167 17.90438 6 Siyah 35.0000 11.88592 6 Total 33.3958 17.09276 24 gun.3 Mavi 23.9167 8.19400 6 Kirmizi 22.2083 7.55880 6 Yesil 21.3333 17.02474 6 Siyah 12.4167 5.91326 6 Total 19.9688 10.87961 24 gun.4 Mavi 16.0833 5.37975 6 Kirmizi 15.5417 6.89097 6 Yesil 25.7083 25.81977 6 Siyah 12.5000 6.28888 6 Total 17.4583 13.99139 24 gun.5 Mavi 14.5417 10.12598 6 Kirmizi 11.7500 7.86130 6 Yesil 14.3333 11.22237 6 Siyah 6.7500 2.56418 6 Total 11.8438 8.64983 24 Tablo II: Grupların günlere göre platformu bulma sürelerinin ortalama ve standart sapmaları
ORTALAMA HIZ GÜNLERE GÖRE SIÇANLARIN HIZ ORTALAMALARI 40,00 SIÇAN Mavi Kirmizi Yesil Siyah 30,00 20,00 10,00 0,00 1 2 3 4 GUN Grafik I: Grupların günlere göre platformu bulma sürelerinin ortalamaları Grup I (mavi); stres (+), ilaç (+) Grup II (kırmızı); stres (-), ilaç (+) Grup III (yeşil); stres (+), ilaç (-) Grup IV (siyah); stres (-), ilaç (-) TARTIŞMA Çalışma grubu şartlarından dolayı deney sürelerimizi ve sıçan sayısını kısıtlı tutmak zorundaydık. Ancak daha uzun sürelerde ve fazla sayıda sıçan üzerinde çalışma yapılırsa, öğrenme hızı ortalamalarının izleyeceği seyir çok daha anlamlı olacaktır.
KAYNAKLAR 1. Alaei H, Moloudi R, Sarkaki AR et al. Daily running promotes spatial learning and memory in rats. Journal of Sports Science and Medicine 2007; 6, 429-433 2. Anisman H, Matheson K. Stress, depression, and anhedonia: caveats concerning animal models. Neurosci Biobehav Revs, 2005; 29:525 46 3. Beck AT, Brown G, Steer RA et al. Differentiating anxiety and depression: a test of the cognitive content-specificity hypothesis. J Abnormal Psychol, 1987; 96:179 183 4. Beck AT. Cognitive Therapy and the Emotional Disorders. New York: International Universities Press, 1976 5. Bhagya V, Srikumar BN, Raju TR et al. Chronic escitalopram treatment restores spatial learning, monoamine levels, and hippocampal long-term potentiation in an animal model of depression. Psychopharmacology 2010; DOI 10.1007/s00213-010- 2054-x 6. Bondi CO, Jett JD, Morilak DA. Beneficial effects of desipramine on cognitive function of chronically stressed rats are mediated by α1- adrenergic receptors in medial prefrontal cortex. Progress in Neuro- Psychopharmacology & Biological Psychiatry 34 2010; 913 923 7. Bondi CO, Rodriguez G, Gould GG et al. Chronic unpredictable stress induces a cognitive deficit and anxiety-like behavior in rats that is prevented by chronic antidepressant drug treatment. Neuropsychopharmacology 2008; 33, 320 331 8. Conboy L, Tanrikut C, Zoladz PR et al. The antidepressant agomelatine blocks the adverse effects of stress on memory and enables spatial learning to rapidly increase neural cell adhesion molecule (NCAM) expression in the hippocampus of rats. International Journal of Neuropsychopharmacology 2009; 12, 329 341 9. Danet M, Lapiz-Bluhm S, Soto-Piña AE et al. Chronic intermittent cold stress and serotonin depletion induce deficits of reversal learning in an attentional set-shifting test in rats. Psychopharmacology 2009; 202:329 341 10. Danet M, Lapiz-Bluhm S, Morilak David A. A cognitive deficit induced in rats by chronic intermittent cold stress is reversed by
chronic antidepressant treatment. International Journal of Neuropsychopharmacology 2010; 13, 997 1009 11. de Quervain DJ, Roozendaal B, Nitsch RM et al. Acute cortisone administration impairs retrieval of long-term declarative memory in humans. Nature Neuroscience 2000; 3, 313 314 12. Durmuş L, Aşçıoğlu M. Erkek yavru sıçanlarda sosyal izolasyon stresinin öğrenmeye etkisi - The effect of social isolation stress on learning in male juvenile rats. Sağlık Bilimleri Dergisi (Journal of Health Sciences) 2005; 14(1) 52-56 13. Faes C, Aerts M, Geys H et al. Modeling spatial learning in rats based on Morris water maze experiments. Pharmaceut. Statist. 2010; 9: 10-20 14. Fossati P, Amar G, Raoux N et al. Executive functioning and verbal memory in young patients with unipolar depression and schizophrenia. Psychiatry Research 1999; 89, 171 187 15. Gallagher M, Burwell R, Burchinal M. Severity of spatial learning impairment in aging: Development of a learning index for performance in the Morris water maze. Behavioral Neuroscience 1993; Vol. 107. No.4, 618-626 16. Goldapple K, Segal Z, Garson C et al. Modulation of cortico-limbic pathways in major depression: treatment-specific effects of cognitive behavior therapy. Archives of General Psychiatry 2004; 61, 34 41 17. Joëls M, Pu Z, Wiegert O et al. Learning under stress: how does it work?. Trends in Cognitive Sciences, 2006; 10:152-158. 18. Kennedy SH, Evans KR, Kruger S et al. Changes in regional brain glucose metabolism measured with positron emission tomography after paroxetine treatment of major depression. American Journal of Psychiatry 2001; 158, 899 905 19. Kessler RC, McGonagle KA, Zhao S et al. Lifetime and 12-month prevalence of DSM-III-R psychiatric disorders in the United States: results from the national comorbidity survey. Arch Gen Psychiatry 1994; 51:8 19 20. Kirschbaum, C., Wolf et al. Stress- and treatment-induced elevations of cortisol levels associated with impaired declarative memory in healthy adults. Life Sci. 1996; 58: 1475 1483
21. Malberg JE, Eisch AJ, Nestler EJ. Chronic antidepressant treatment increases neurogenesis in adult rat hippocampus. The Journal of Neuroscience, December 15 2000; 20(24):9104 9110 22. McGaugh, J. L. The amygdala modulates the consolidation of memories of emotionally arousing experiences. Annu. Rev. Neurosci. 2004; 27, 1 28 23. Mineka S, Watson D, Clark LA. Comorbidity of anxiety and unipolar mood disorders. Ann Rev Psychol 1998; 49: 377 412 24. Morris R. Developments of a water-maze procedure for studying spatial learning in the rat. Journal of Neuroscience Methods, 11, 1984; 47-60 25. Ravnkilde B, Videbech P, Clemmensen K et al. Cognitive deficits in major depression. Scand J Psychol 2002; 43:239 251 26. Richard G.M. Morris. Morris water maze. Scholarpedia 2008; 3(8):6315 27. Sandi C, Pinelo-Nava MT. Stress and memory: Behavioral effects and neurobiological mechanisms. Hindawi Publishing Corporation Neural Plasticity Volume 2007; Article ID 78970, 20 pages doi:10.1155/2007/78970 28. Sharma VK. Morris Water Maze- A versatile Cognitive Tool. Vivek Kumar Sharma, J Biosci Tech, Vol 1 (1),2009; 15-19 29. Troster AI, Stalp LD, Paolo AM et al. Neuropsychological impairment in Parkinson s disease with and without depression. Arch Neurol 1995; 52:1164 1169 30. Uzunok B, Kahveci N, Güleç G. Sıçanlarda zorunlu yüzme testi ile oluşturulan depresyon modelinde nitrik oksitin rolü. Uludağ Üniversitesi Tıp Fakültesi Dergisi 2010; 36 (1) 23-27