Investigating the synaptic physiology of renshaw cells and their influence on motoneuron degeneration
Renshaw hücrelerinin sinaptik fizyolojisinin incelenmesi ve bu hücrelerin motor nöron hasarındaki rolü
- Tez No: 593950
- Danışmanlar: PROF. DR. KEMAL SITKI TÜRKER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizyoloji, Nöroloji, Physiology, Neurology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 121
Özet
Hareket mekanizmasının temelinde α-motor nöronlar olmasına rağmen, ara nöronlar motor çıktıyı şekillendirmektedir. Ara nöronlarda oluşabilecek fonksiyon bozukluğu α-motor nöronların dengesini tamamen değiştirip kısa ve uzun vadede amyotrofik lateral skleroz (ALS) gibi nörolojik hastalıklara yol açabilmektedir. Omurilikteki bu ara nöronların oluşturduğu devreler arasında Renshaw'un inhibisyon devresinin α-motor nöronlarla doğrudan geri besleme ilişkisi içinde olduğu bilinmektedir. Yarım asır önce ortaya konan bu inhibitör Renshaw hücreleri omuriliğin ön boynuzunda α-motor nöronlara çok yakın bir şekilde konuşlanmıştır. Bu hücrelerin en önemli özelliklerinden biri de yüksek frekanslı ateşleme yapabilmeleridir. Renshaw hücreleri üzerinde yıllar boyu yapılan araştırmalara rağmen, teknik kısıtlılıklar sebebiyle bu hücrelerin nörolojik hastalıklardaki rolü teoriden öteye gidememiştir. Bu nedenle, hedefimiz Renshaw hücrelerinin etkin şekilde araştırılabileceği bir teknik geliştirmek ve karakteristik özelliklerini sağlıklı insanlarda ve patofizyolojik özelliklerini ise ALS hastalarında çalışarak bu devrenin hareket mekanizmasındaki önemini anlamaktır. Renshaw hücrelerini araştırabilmek için öncelikle tibial sinirdeki motor aksonların uyarılma parametreleri optimize edilmiştir. Bunun ardından, kalın motor aksonlar elektrikle uyarılmış ve antidromik olarak Renshaw hücreleri aktive edilmiştir. İnhibisyon etkisinin incelenebilmesi amacıyla soleus kası içerisine yerleştirilen iğne elektrotlar ile kişilerin kendi oluşturduğu kas aksiyon potansiyelleri ve Renshaw hücrelerinin oluşturduğu sinaptik potansiyeller kayıt edilmiştir. Bu yöntem hem sağlıklı insanlarda hem de ALS hastalarında uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar ışığında, Renshaw hücrelerinin oluşturduğu inhibisiyonun 30-55 ms sürdüğü gösterilmiş ve bu sürenin kas aksiyon potansiyeli atım frekansıyla ters ilişkili olduğu bulunmuştur. Ayrıca Renshaw hücrelerinin inhibisyonu ince motor nöronlarda daha etkin bir şekilde gözlenirken, kalın motor nöronlarda bu inhibisyon süresi oldukça kısadır. Bacak kasları etkilenmiş ALS hastalarında ise inhibisyon süresi çok büyük bir düşüş göstermekte, normal insanlarda elde edilen sürenin yaklaşık üçte biri ile beşte biri seviyesi arasında kalmaktadır. Bu çalışma, Renshaw hücreleri sinaptik potansiyellerini insanlarda ilk kez detaylı olarak ortaya koymuştur. Ayrıca geliştirilen yöntem sayesinde Renshaw hücrelerinin diğer özelliklerinin de gelecekte incelenebilmesine olanak sağlanmıştır. Öte yandan bacakları etkilenmiş ALS hastalarında elde edilen veriler göstermiştir ki, Renshaw hücreleri ALS gibi hareket hastalıklarının oluşumunda/gelişiminde rol oynamaktadır.
Özet (Çeviri)
Among the circuits of interneurons within the spinal cord, the Renshaw's inhibitory circuit is known to directly feedback on alpha-motoneurons. Inhibitory Renshaw cells (RCs) are located in the ventral horn of the spinal cord. Their unique features such as receiving direct cholinergic input from alpha-motoneurons and their ability for burst-firing provide a suitable model for studying circuits of the spinal cord. Although RC circuitry has been investigated for more than 70 years, its exact function has yet to be discovered due to the limitation of techniques. Therefore, the aim of this thesis was to develop a reliable method to investigate the characteristics of recurrent inhibition in healthy people and pathophysiology of RCs in patients who suffer from amyotrophic lateral sclerosis (ALS). After optimizing the stimulation parameters of the motor axons in a reproducible manner, we recorded single motor units and analyzed the individual sets of action potentials using probability as well as frequency-based analysis. For this purpose, the largest motor axons in the tibial nerve were electrically stimulated to activate RCs antidromically and the smallest motor units innervating soleus muscle were recorded using intramuscular electromyography in healthy people and ALS patients. The frequency methods indicated that the duration of the recurrent inhibition was between 30 to 55 ms in healthy people depending on the background firing rate of single motor units which were inversely proportional. Moreover, we found an evidence to support a longer inhibition on smaller diameter alpha-motoneurons compared to larger ones. On the other hand, the efficiency of the RCs was extremely reduced in the lumbar-affected ALS patients, i.e. the recurrent inhibition duration was about 11 ms, one-third to one-fifth of the healthy people. These findings indicate a high correlation with the controlled animal studies, and that this method can be used as a reliable tool to shed more light on the functions and dysfunctions of the RC system in humans. Moreover, the outcome from this thesis provides evidence about the involvement of last-order interneurons, e.g. RCs, in the development of movement disorders, such as ALS.
Benzer Tezler
- Discovery on the profile of postsynaptic potentials in human motoneurons
İnsan motornöronlarında postsinaptik potansiyellerinin profilinin incelenmesi
BETİLAY TOPKARA ARSLAN
- Sıçanlarda deneysel alzheimer tipi demans modelinde yeni bir nörotrofik molekül olan nöritinin rolü
Role of neuritin (A novel neurotrophic molecule) on alzheimer's TYPE dementia model in rats
ALPASLAN ÖZKÜRKÇÜLER
Doktora
Türkçe
2022
FizyolojiNecmettin Erbakan ÜniversitesiFizyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELİM KUTLU
- İnsan çene kası sinaptik bağlantılarının araştırılması
Investigating synaptic connections of human jaw muscle
ELİF SİBEL ATIŞ TEKELİ
- 7,8-dihidroksiflavon ve 4'dimetilamino-7,8-dihidroksiflavon'un farmakokinetik özellikleri ve teorik kimyasal aktivitelerinin araştırılması
Investigation of the pharmacokinetic properties and theoretical chemical activities of 7,8-dihydroxyflavone and 4'dimethylamino-7,8-dihydroxyflavone
MUHAMMED FATİH KARAKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Eczacılık ve FarmakolojiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiFizyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ORHAN TANSEL KORKMAZ
- Monosodyum glutamat kaynaklı nörotoksisiteye karşı tannik asitin koruyucu potansiyelinin anahtar sinaptik sistem bileşenleri açısından sıçanlarda araştırılması
Investigation of the protective potential of tannic acid against monosodium glutamate-induced neurotoxicity in rats in terms of key synaptic system components
MEDİNE SİBEL KARAĞAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyolojiAtatürk ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAMİD CEYLAN
