Search

Propofol je često korišćeni anestetik u modernoj medicini. Adiktivni potencijal propofola je uočen, kao i uticaj na memorijski proces. Međutim, oba fenomena su još uvek nedovoljno istražena. Imajući u vidu da je adolescencija period izuzetne osetljivosti na dejstvo adiktivnih supstanci i intenzivne maturacije mnemoničkog potencijala, cilj ovog rada je bio da se ispita uticaj jednokratnog izlaganja propofolskoj anesteziji, što je tipičan način kliničke primene anestetika, na dopaminsku signalizaciju, sinaptičku i neuronsku aktivnost u različitim regionima mozga i ponašanje juvenilnih/peripubertetskih pacova, kao model sistema humanog periadolescentnog razvoja. Efekti su analizirani 4, 24 i 48 sati nakon tretamana, kod mužjaka Wistar pacova starih 35 dana. Dobijeni rezultati su po prvi put ukazali da izlaganje propofolskoj anesteziji izaziva promene u ekspresiji/fosforilaciji signalnih molekula koji su već prepoznati kao značajni za dejstvo adiktivnih supstanci. Od svih analiziranih dopaminoceptivnih moždanih regiona (medijalni prefrontalni korteks, strijatum i talamus) jedino su u talamusu uočene značajne promene u ekspresiji fosforilisane/aktivirane forme DARPP-32 proteina, pokazatelja postsinaptičke dopaminske signalizacije, 4 i 24 sata nakon tretmana, i bile su praćene povećanom ekspresijom FosB/ΔFosB proteina, biohemijskog pokazatelja neuronske aktivnosti. Promene su lokalizovane u paraventrikularnom talamičkom jedru i mediodorzalnom talamusu. U strijatumu i medijalnom prefrontalnom korteksu je uočen porast u ekspresiji fosforilisane forme CaMKIIα, biohemijskog senzora sinaptičke aktivnosti koji ima važnu ulogu u pamćenju prethodnog izlaganja adiktivnim supstancama. Smanjenje u intenzitetu anksioznosti (procenjeno na osnovu rezultata dobijenih u testu svetlo/tamne kutije i uzdignutog krstastog lavirinta) je zabeleženo 24 sata nakon tretmana, kada je uočen i pad u ekspresiji FosB proteina u strijatumu, što se može tumačiti kao traženje senzacija usled smanjene aktivnosti moždanog regiona značajnog za osećaj zadovoljstva i motivisanost. Pojačan motorički odgovor na d-amfetamin i fenciklidin je uočen 24 sata nakon tretmana (ukrštena senzitizacija), kao potvrda da bez obzira na različite primarne mehanizme dejstva propofol i dve korišćene droge koriste iste neuronske puteve za ostvarivanje psihomotoričkih efekata... Propofol is a commonly used anesthetic in modern medicine. Addictive potential of propofol is observed, as well as the impact on the memory process. However, both phenomena are still insufficiently explored. Bearing in mind that adolescence is a period of extreme sensitivity to addictive substances and intense maturation of the mnemonic potential, the aim of this study was to examine the effect of a single exposure to propofol anesthesia, which is a typical method of its clinical application, on dopaminergic signaling, synaptic and neuronal activity in different brain regions and behavior of juvenile/peripubertal rats, as a model system of human periadolescencent development. The effects were analyzed 4, 24 and 48 hours after the treatment, in male Wistar rats aged 35 days. The obtained findings for the first time showed that exposure to propofol anesthesia caused changes in the expression/phosphorylation of signal molecules that are already recognized as significant for the action of the addictive substances. Of all the analyzed dopaminoceptive brain regions (medial prefrontal cortex, striatum and thalamus), significant changes in the expression of the phosphorylated/activated form of DARPP-32 protein, indicator of postsynaptic dopaminergic signalling, were observed only in the thalamus, 4 and 24 hours after the treatment, and were accompanied by increased expression of FosB/ΔFosB protein, a biochemical indicator of neuronal activity. The alterations were localized in the paraventricular thalamic nucleus and the mid-dorsal thalamus. An increase in the expression of the phosphorylated form of CaMKIIα, a biochemical sensor of synaptic activity that has an important role in memory on addictive substances exposure, was detected in striatum and medial prefrontal cortex. Reduction in the intensity of anxiety (estimated in accordence to the data obtained in the light/dark box and elevated plus maze tests) was observed 24 hours after the treatment, along with the decrease in the expression of FosB protein in striatum, which can be interpreted as a sensation seeking due to decreased activity of brain region important for a pleasure/motivation...

Poremećaji raspoloženja, uključujući i depresiju, predstavljaju ozbiljne zdravstvene probleme i prema podacima Svetske zdravstvene organizacije do 2020. godine postaće vodeći uzrok radnog onesposobljavanja na globalnom nivou. Poznato je da je hiperaktivnost osovine hipotalamus-hipofiza-nadbubreg (HPA) čest pratilac depresivnih poremećaja, kao i da je hronična izloženost stresu vodeći faktor rizika u razvoju ovih bolesti. Jedan od najvećih problema farmakoterapije depresije predstavlja prilično veliki procenat neadekvatnog odgovora pacijenata na terapiju selektivnim inhibitorima preuzimanja serotonina (SSRI), koji predstavljaju lekove prvog izbora. Stoga, identifikacija biomarkera povoljnog odgovora na terapiju atnidepresivima, kao i pronalaženje eventualnog dodatnog tretmana koji bi povećao verovatnoću dobrog odgovora na terapiju od velikog je kliničkog značaja. Poslednjih godina pokazano je da hormon oksitocin učestvuje u modulaciji ponašanja i raspoloženja kao i da ima ulogu u adaptaciji organizma na hronični stres. Cilj istraživanja obuhvaćenih ovom doktorskom disertacijom bio je da se ispita uticaj oksitocina na ponašanje i parametre aktivnosti HPA osovine u modelu hroničnog stresa/depresije indukovane dugotrajnom primenom kortikosterona kod pacova Wistar soja. Takođe, cilj je bio i da se u navedenom modelu ispita efekat dodatnog tretmana oksitocinom uz antidepresiv citalopram, lek iz grupe SSRI. Da bi se realizovali postavljeni ciljevi, istraživanja su podeljena u tri faze. U prvoj fazi, ispitivan je uticaj različite dužine tretmana kao i različitih doza oksitocina na ponašanje i nivo biogenih amina u plazmi pacova. U drugoj eksperimentalnoj fazi, ispitivan je uticaj tretmana oksitocinom u dozi 10 IU/400 μL, s.c., tokom 14 dana na ponašanje i parametre aktivnosti HPA osovine u modelu hroničnog stresa/depresije izazvane primenom kortikosterona u dozi 100 mg/L, per os, tokom 21. dana... Mood disorders, with depression leading the way, are severe health problems and according to the World Health Organization, depression is becoming the leading cause of disability worldwide. It is known that depressive disorders are frequently accompanied with hyperactivity of the Hypothalamic-Pituitary-Adrenal (HPA) axis, as well as that the chronic stress is one of the most important risk-factors for its development. One of the most important problems of depressive disorders pharmacotherapy is that fairly large percentage of patients does not respond adequately to the therapy with selective serotonin reuptake inhibitors (SSRI), which are the first-line treatment drugs. Therefore, the identification of biomarkers of favorable response to antidepressant therapy, as well as discoveries of potential additional treatments, which would increase the probability of favorable response to the primary therapy is of the major clinical importance. In recent years, it has been shown that the hormone oxytocin modulates mood and behavior, and mediates adaptation feedback-response against chronic stress. The aim of the doctoral dissertation research was to evaluate the influence of oxytocin on the behavior and parameters of HPA axis activity, in the model of the long-term corticosterone administration-induced depression-like symptoms in adult male Wistar rats. Furthermore, the aim was to examine the potential beneficial effect of administering oxytocin alongside citalopram, an antidepressant from SSRI group, in this animal model. In order to fulfil these aims, the experimental work has been conducted in three phases. In the first phase, the effects of different treatment durations and dosages of oxytocin on behavior and plasma levels of biogenic amines were evaluated. In the second experimental phase, the effects of 14-day long oxytocin treatment (10 IU/400 μL, s.c.) on behavior and HPA axis activity in the model of chronic stress/depression induced by 21-day long corticosterone administration (100 mg/L, per os) were investigated...

Uravnotežena ishrana, kojom se obezbeđuje unos svih neophodnih hranjivih sastojaka, od posebnog je značaja za sportiste. Zbog savremenog načina ishrane oni često unose nedovoljne količine magnezijuma i veoma su osetljivi na deficijenciju ovog jona koji ima ključne uloge u mnogim ćelijskim reakcijama u organizmu. Savremeno psihosocijalno okruženje postavlja kompleksne zadatke pred mlade ljude koji često vode stresan način života. Osim toga, mlade osobe koje redovno treniraju i učestvuju u takmičenjima, izložene su dodatnom psihofizičkom stresu. S obzirom da je magnezijum jon izuzetno važan za normalno odvijanje energetskog metabolizma, kao i da je pokazan njegov uticaj na aktivnost hipotalamo-hipofizno-nadbubrežne (HPA) osovine, koja j e u u skoj s prezi s a aktivnošću hipotalamo-hipofizno-gonadne (HPG) osovine, može se pretpostaviti da dodatak suplemenata magnezijuma ishrani ragbista, može imati višestruk uticaj na fiziološki odgovor koji se javlja kao posledica psiho-fizičkog stresa kojem su ragbisti izloženi tokom takmičenja. Hormonski sistem je veoma kompleksan i da bi se dobila jasna slika na koji način funkcioniše potrebno je simultano ispitati više sistema odjednom. Cilj rada bio je da se ispita da li magnezijum utiče na parametre aktivnosti HPA i HPG osovine, kao i na njihov međusobni odnos, i da li je taj uticaj različit kod ragbista u odnosu na efekte kod muškaraca istog uzrasta koji se ne bave sportom. Takođe, cilj je bio da se utvrdi da li i na koji način magnezijum menja dinamiku promene parametara aktivnosti HPA i HPG osovine nakon utakmice kod ragbista. U cilju procene aktivnosti HPA osovine vršeno je određivanje nivoa ACTH, kortizola, IL-6 kao i određivanje ukupnog broja leukocita, njihove diferencijalne formule i stepena oštećenja DNK perifernih limfocita. Procena aktivnosti HPG osovine izvršena je određivanjem nivoa FSH, LH i testosterona, kao i koncentracije eritrocita i hemoglobina. Praćenjem testosteron/kortizol (T/C) odnosa dobijeni su značajni podaci o međusobnoj interakciji ove dve osovine. U ispitivanju su bile uključene dve grupe ispitanika, zdravih muškaraca uzrasta 18 do 25 godina: 1) sedentarna grupa studenata (n=15), koji se nisu bavili nikakvom fizičkom aktivnošću najmanje 6 meseci; 2) grupa aktivnih sportista – amaterskih ragbi igrača (n=23), koji su nakon uzimanja uzoraka za određivanje bazalnih vrednosti, podeljeni u dve grupe: kontrolnu (n=10) i interventnu grupu (n=13). Sedentarna grupa i interventna grupa ragbista uzimali su preparat magnezijuma tokom 28 dana (u ukupnoj d ozi o d 5 00 m g n a d an). Za procenu razlike uticaja magnezijuma na bazalne vrednosti parametara aktivnosti HPA i HPG osovine kod ragbista i fizički neaktivnih osoba, svi parametri su određivani kod obe grupe isitanika pre početka suplementacije i 29. dana od početka eksperimenta... Balanced diet, with proper dietary intake of all necessary nutrients, is of particular importance for athletes. Due to contemporary dietary habits and suboptimal magnesium intake, athletes are very sensitive to deficiency of this ion involved in key intracellular reactions in human body. Contemporary psychosocial environment puts complex tasks in front of young people who often lead stressful way of life. Furthermore, young athletes, who are involved in trainings and competitions on a regular basis, are exposed to additional psycho-physical stress. Since, magnesium ion is extremely important for normal energy metabolism and its effect on activity of hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis, which is in tight conjunction with activity of hypothalamic-pituitary-gonadal (HPG) axis, is well proven, it could be presumed that addition of magnesium supplement to the rugby players diet, might have multiple effects on physiological response on psychophysical stress during rugby competition. In order to get a clear picture of how hormonal system functions, simultaneous examinations of several systems are needed. The aim of this study was to examine whether magnesium has an effect on parameters of HPA and HPG axis activity, as well on their interaction, and are these effects different in rugby players compared to the age-matched sedentary individuals. Another goal was to examine if magnesium might have an influence on the dynamics of the change of parameters of HPA and HPG axis activity. In order to evaluate HPA axis activity, the levels of ACTH, cortisol, IL-6, total/differential leucocytes counts, as well the degree of peripheral blood lymphocyte (PLB) DNA oxidative damage, were determined. The evaluation of HPG axis activity was done through determination of FSH, LH and testosterone levels, the number of erythrocytes and hemoglobin concentration. Testosterone/cortisol (T/C) ratio gave us important information on reciprocal interaction of these two axes. The study included two groups of healthy male participants, aged 18-25 years: 1) sedentary group of students (n=15) who had not been involved in any regular exercise for at least six months; 2) the group of active athletes – amateur rugby players (n=23) who were, after basal sampling, randomly assigned to control (N=10) and intervention (N=13) group. The sedentary group and intervention group of rugby players received magnesium supplement during 28 days (total amount 500 mg Mg/day). In order to examine the difference in magnesium effect on basal HPA and HPG axes activity parameters between rugby players and physically non-active persons, all parameters were determined in both groups, before supplementation and on the 29th day of the experiment. The evaluation of magnesium influence on the dynamics of the change of HPA and HPG axes parameters’ activity was done based on the measurement of all parameters on the day of the competition, as well on the first, third and sixth day after the game...

Neurotrofini čine familiju signalnih molekula sa brojnim uticajima na rast, preživljavanje, diferencijaciju i sinaptičku plastičnost postmitotskih neurona, kako u adultnom mozgu, tako i u mozgu tokom razvića. Neurotrofini (BDNF, NGF) se sa određenim afinitetom vezuju za Trk receptore, iniciraju njihovu dimerizaciju i autofosforilaciju i na taj način se pokreće aktivacija signalnih puteva kao što su PI3K/Akt i MAPK/ERK. Akt i ERK kinaze imaju ključne regulatorne uloge u mozgu u procesima kao što su neuronalna proliferacija, diferencijacija, razviće, migracija, preživljavanje i dugotrajna sinaptička plastičnost. Aktivan (fosforilisan) Akt štiti ćeliju od apoptoze tako što stimuliše ekspresiju proteina koji favorizuju preživljavanje ćelija i sa druge strane inhibira egzekutorske kaspaze. Aktivacija ERK1/2 kinaze pomoviše preživljavanje, međutim u određenim uslovima ERK1/2 može imati i pro-apoptotske odlike. S obzirom da je uloga neurotrofina u neurotoksičnosti koja je indukovana anestezijom tokom ranog postnatalnog razvića pokazana u nekoliko studija, cilj ove doktorske disertacije je bio da se na molekulskom nivou ispitaju promene u signalnom putu neurotrofina koje nastaju u kori i talamusu postnatalnih pacova nakon primene anestetske doze propofola, kao i da se utvrdi potencijal tretmana da indukuje ćelijsku smrt i/ili promene u sinaptičkoj plastičnosti. Nakon jednokratne primene propofola (25 mg/kg i.p.) ispitana je vremenska i prostorna ekspresija neurotrofina BDNF i NGF, njihovih aktiviranih receptora TrkB, TrkA i p75 receptora, kao i nishodnih kinaza Akt i ERK kod 14 dana starih (PND14) pacova. Ispitan je i potencijal propofolskog tretman da indukuje ćelijsku smrt, praćenjem ekspresije TNF-α, TNFR1, aktivnog fragmenta kaspaze-3, njegovog inhibitora XIAP proteina, kao i transkripcionog faktora NFκB. Finalno je ispitivan potencijal propofolskog tretmana da indukuje promene u ekspresiji markera sinaptičke plastičnosti (MAP-2, drebrina, GAP-43, sinaptofizina, sinukleina-1 i N-kadherina). Promene su praćene u kori i talamusu kao primarnim ciljevima dejstva anestetskog delovanja. Primenom sledećih metoda Western blot analize, RT- i PCR-a u realnom vremenu ispitivane su promene u ekspresiji ciljnih proteina i iRNK, a primenom Fluoro-žad B histološkog bojenja analizirana je pojava neurona u degeneraciji... The neurotrophins are a family of secreted proteins that mediate numerous functions in both the developing and mature nervous system, including growth, survival, differentiation and synaptic plasticity of postmitotic neurons. The binding of neurotrophins (BDNF, NGF) to Trk receptors induces their dimerization which is followed by autophosphorylation of tyrosine residues within the intracellular kinase domain, that leads to the activation of signaling pathways such as the PI3K/Akt and MAPK/ERK pathways. Akt and ERK kinases play a crucial role in regulating various processes in the brain, including neuronal proliferation, differentiation, development, migration, survival and long-term synaptic plasticity. Phosphorylated Akt can protect cells from apoptosis via stimulation of the expression of proteins that favor cell survival and by inhibiting executor caspases. Activation of ERK1/2 generally promotes cell survival, although under certain conditions, ERK1/2 can possess proapoptotic properties. Since several studies have revealed a role for neurotrophins in anesthesia-induced neurotoxicity in the developing brain, the goal of this study was to explore the potential of anesthetic dose of propofol to influence neurotrophic signaling pathway in the cortex and thalamus of 14-day-old (PND14) rats, and also to investigate whether same treatment is able to induce neurodegeneration and/or changes in synaptic plasticity. In this study we monitored the spatial and temporal expression of neurotrophic signaling molecules (BDNF, NGF, TrkA, TrkB, p75, Akt and ERK) in the brain of PND14 Wistar rats after the application of a single propofol dose (25 mg/kg i.p). The potential of propofol treatment to induce cell death was also examined, following the expression of TNF-α, TNFR1, cleaved caspase-3 fragment, XIAP and NFκB. Finally, we investigated the changes in the markers of synaptic plasticity (MAP-2, drebrin, GAP-43, synaptophysin, synuclein-1 and N-cadherin) after the propofol treatment. The structures of interest were the cortex and thalamus as the primary areas of anesthetic actions. Changes of the levels of mRNA and proteins of interest were assessed by RT- or Real Time PCR and Western immunoblot analysis at different time points during the first 24 h after the treatment. Fluoro-Jade B staining was used to follow the appearance of degenerating neurons...

Traumatska povreda mozga (engl. traumatic brain injury, TBI) predstavlja povredu moždanog tkiva uzrokovanu mehaničkom povredom glave. TBI je jedan od vodećih uzroka smrtnosti i invaliditeta u svetu, u populaciji ljudi do 45 godina starosti. Posledice TBI zavise od lokalizacije i količine oštećenja moždanog tkiva i mogu varirati od blažih motoričkih i kognitivnih smetnji, pa sve do težih oblika invaliditeta i smrti. Traumatska povreda mozga dovodi do narušavanja krvno-moždane barijere, što rezultuje tačno određenim sledom događaja u povređenom tkivu CNS-a. Naime, akutna faza, označena kao primarna povreda, nastaje direktnim delovanjem mehaničke sile na moždano tkivo i javlja se u trenutku povrede. Događaji koji slede nakon toga označeni su kao sekundarna povreda koja nastaje kao posledica inicijalnog oštećenja, a obuhvata procese koji dovode do daljeg oštećenja tkiva u danima i nedeljama nakon povrede. To su pre svega zapaljenski procesi koji dovode do smrti neurona koji prvobitno nisu bili zahvaćeni mehaničkom povredom. Smatra se da je broj neurona koji umre usled širenja sekundarne povrede daleko veći od broja neurona koji strada usled primarne povrede. Činjenica da se većina procesa u okviru sekundarne povrede odigrava relativno kasno (satima i danima nakon povrede) čini ih podložnim različitim terapeutskim intervencijama. Već decenijama je poznato da restrikcija hrane povoljno deluje na čitav organizam tako što odlaže starosno-zavisne fiziološke promene i smanjuje incidencu različitih obolenja (kancer, autoimunske bolesti, Parkinsonova i Alchajmerova bolest, itd.) Međutim, tek u poslednjih desetak godina intenzivno se istražuje uticaj smanjenog unosa hrane na procese oporavka nakon povrede. Dosadašnja istraživanja na ovom polju su pokazala da restrikcija hrane u trajanju od nekoliko meseci pre povrede CNS-a ima neuroprotektivno dejstvo i promoviše funkcionalni oporavak u nekoliko različitih modela povrede... Traumatic brain injury (TBI) represents a brain tissue injury caused by mechanical head injury. TBI is one of the leading causes of death and disability in the world human population, up to 45 years of age. Consequences of brain injury depend on the location and amount of brain tissue damage, and can range from mild motor and cognitive impairment, to severe forms of disability and death. Traumatic brain injury leads to impairment of blood-brain barrier, resulting in a precisely defined sequence of events in injured CNS tissue. Two main phases could be distinguished: acute phase, which is called the primary injury that occurs by direct action of mechanical forces on the brain tissue and occurs at the time of injury. The events that followed thereafter are called the secondary injury. Secondary injury occurs as a result of the initial damage, and includes the processes that lead to further tissue damage in the days and weeks following injury. These are primarily inflammatory processes that lead to the death of neurons that initially were not affected by mechanical injury. It is believed that the neuronal cell death caused by secondary injury is far greater than the one caused by primary injury. The fact that most of the processes within the secondary injury occur relatively late (hours and days following injury) makes them subject to various therapeutic interventions. For decades, it is known that food restriction has a beneficial effect on the entire organism by delaying age-dependent physiological changes and reducing the incidence of various diseases (cancer, autoimmune disease, Parkinson's and Alzheimer's, etc). However, only in the last ten years has been to investigate the influence reduced food intake in the recovery process following injury. Previous research in this field has shown that several months long food restriction prior to CNS injury has neuroprotective effects and promotes functional recovery in several different models of injury...

Neurotrofini čine familiju signalnih molekula sa brojnim uticajima na rast, preživljavanje, diferencijaciju i sinaptičku plastičnost postmitotskih neurona, kako u adultnom mozgu, tako i u mozgu tokom razvića. Neurotrofini (BDNF, NGF) se sa određenim afinitetom vezuju za Trk receptore, iniciraju njihovu dimerizaciju i autofosforilaciju i na taj način se pokreće aktivacija signalnih puteva kao što su PI3K/Akt i MAPK/ERK. Akt i ERK kinaze imaju ključne regulatorne uloge u mozgu u procesima kao što su neuronalna proliferacija, diferencijacija, razviće, migracija, preživljavanje i dugotrajna sinaptička plastičnost. Aktivan (fosforilisan) Akt štiti ćeliju od apoptoze tako što stimuliše ekspresiju proteina koji favorizuju preživljavanje ćelija i sa druge strane inhibira egzekutorske kaspaze. Aktivacija ERK1/2 kinaze pomoviše preživljavanje, međutim u određenim uslovima ERK1/2 može imati i pro-apoptotske odlike. S obzirom da je uloga neurotrofina u neurotoksičnosti koja je indukovana anestezijom tokom ranog postnatalnog razvića pokazana u nekoliko studija, cilj ove doktorske disertacije je bio da se na molekulskom nivou ispitaju promene u signalnom putu neurotrofina koje nastaju u kori i talamusu postnatalnih pacova nakon primene anestetske doze propofola, kao i da se utvrdi potencijal tretmana da indukuje ćelijsku smrt i/ili promene u sinaptičkoj plastičnosti. Nakon jednokratne primene propofola (25 mg/kg i.p.) ispitana je vremenska i prostorna ekspresija neurotrofina BDNF i NGF, njihovih aktiviranih receptora TrkB, TrkA i p75 receptora, kao i nishodnih kinaza Akt i ERK kod 14 dana starih (PND14) pacova. Ispitan je i potencijal propofolskog tretman da indukuje ćelijsku smrt, praćenjem ekspresije TNF-α, TNFR1, aktivnog fragmenta kaspaze-3, njegovog inhibitora XIAP proteina, kao i transkripcionog faktora NFκB. Finalno je ispitivan potencijal propofolskog tretmana da indukuje promene u ekspresiji markera sinaptičke plastičnosti (MAP-2, drebrina, GAP-43, sinaptofizina, sinukleina-1 i N-kadherina). Promene su praćene u kori i talamusu kao primarnim ciljevima dejstva anestetskog delovanja. Primenom sledećih metoda Western blot analize, RT- i PCR-a u realnom vremenu ispitivane su promene u ekspresiji ciljnih proteina i iRNK, a primenom Fluoro-žad B histološkog bojenja analizirana je pojava neurona u degeneraciji. Dobijeni rezultati su pokazali da je propofolski tretman doveo do značajnih promena u nivoima ispitivanih neurotrofina, njihovih receptora i nishodnih efektorskih kinaza. Ove promene nisu povezane sa povećanom neurodegeneracijom ni u kori, ni u talamusu, ali su detektovane značajne promene u zastupljenosti ispitivanih markera sinaptičke plastičnosti. Naši podaci pokazuju da je ekspresija neurotrofina BDNF i NGF različito regulisana u odgovoru na propofolski tretman i da se najznačajnije promene u PND14 mozgu odigravaju preko BDNF signalnog puta i u znatno manjoj meri preko NGF signalnog puta. Smatramo da prekomerna ekspresjia BDNF-a u našem eksperimentalnom modelu nije isključivo ograničena na neuronalno preživljavanje, već i na određene aspekte sinaptičke plastičnosti. Pored promene u ekspresiji neurotrofina, propofolski tretman je indukovao promene u ekspresiji Akt i ERK kinaza na regionalno-specifičan način. Fluoro-žad B histohemijsko bojenje nije pokazalo neuronalnu degeneraciju, uprkos prolaznom povećanju u ekspresiji aktivnog fragmenta kaspaze-3. Detektovane su značajne regionalno-specifične promene u ekspresiji markera sinaptičke plastičnosti nakon propofolskog tretmana. Možemo zaključiti da opšti anestetik propofol ispoljava kompleksne efekte na neurotrofine i njihove nishodne signalne puteve u mozgu pacova tokom ranog postnatalnog razvića. Dobijeni rezultati ukazuju da u mozgu PND14 životinja aktivacija Akt i ERK signalnih puteva predstavlja važan aspekt endogenih odbrambenih mehanizama kojim se mladi mozak štiti od potencijalnih neželjenih efekata izazvanih jednokratnom primenom propofola. Balansirana ekspresija ove dve kinaze u istom regionu mozga je važna za odgovarajući izlazni signal i povoljan fiziološki ishod. Preciznije razjašnjenje molekulskih mehanizama koji se pokreću nakon izlaganja mladih eksperimentalnih životinja opštoj anesteziji može pomoći u boljem razumevanju starosno-zavisne komponente neurotoksičnosti i neuroplastičnosti koje izaziva primena opštih anestetika u kliničkoj pedijatriji. Neurotrofini čine familiju signalnih molekula sa brojnim uticajima na rast, preživljavanje, diferencijaciju i sinaptičku plastičnost postmitotskih neurona, kako u adultnom mozgu, tako i u mozgu tokom razvića. Neurotrofini (BDNF, NGF) se sa određenim afinitetom vezuju za Trk receptore, iniciraju njihovu dimerizaciju i autofosforilaciju i na taj način se pokreće aktivacija signalnih puteva kao što su PI3K/Akt i MAPK/ERK. Akt i ERK kinaze imaju ključne regulatorne uloge u mozgu u procesima kao što su neuronalna proliferacija, diferencijacija, razviće, migracija, preživljavanje i dugotrajna sinaptička plastičnost. Aktivan (fosforilisan) Akt štiti ćeliju od apoptoze tako što stimuliše ekspresiju proteina koji favorizuju preživljavanje ćelija i sa druge strane inhibira egzekutorske kaspaze. Aktivacija ERK1/2 kinaze pomoviše preživljavanje, međutim u određenim uslovima ERK1/2 može imati i pro-apoptotske odlike. S obzirom da je uloga neurotrofina u neurotoksičnosti koja je indukovana anestezijom tokom ranog postnatalnog razvića pokazana u nekoliko studija, cilj ove doktorske disertacije je bio da se na molekulskom nivou ispitaju promene u signalnom putu neurotrofina koje nastaju u kori i talamusu postnatalnih pacova nakon primene anestetske doze propofola, kao i da se utvrdi potencijal tretmana da indukuje ćelijsku smrt i/ili promene u sinaptičkoj plastičnosti. Nakon jednokratne primene propofola (25 mg/kg i.p.) ispitana je vremenska i prostorna ekspresija neurotrofina BDNF i NGF, njihovih aktiviranih receptora TrkB, TrkA i p75 receptora, kao i nishodnih kinaza Akt i ERK kod 14 dana starih (PND14) pacova. Ispitan je i potencijal propofolskog tretman da indukuje ćelijsku smrt, praćenjem ekspresije TNF-α, TNFR1, aktivnog fragmenta kaspaze-3, njegovog inhibitora XIAP proteina, kao i transkripcionog faktora NFκB. Finalno je ispitivan potencijal propofolskog tretmana da indukuje promene u ekspresiji markera sinaptičke plastičnosti (MAP-2, drebrina, GAP-43, sinaptofizina, sinukleina-1 i N-kadherina). Promene su praćene u kori i talamusu kao primarnim ciljevima dejstva anestetskog delovanja. Primenom sledećih metoda Western blot analize, RT- i PCR-a u realnom vremenu ispitivane su promene u ekspresiji ciljnih proteina i iRNK, a primenom Fluoro-žad B histološkog bojenja analizirana je pojava neurona u degeneraciji. Dobijeni rezultati su pokazali da je propofolski tretman doveo do značajnih promena u nivoima ispitivanih neurotrofina, njihovih receptora i nishodnih efektorskih kinaza. Ove promene nisu povezane sa povećanom neurodegeneracijom ni u kori, ni u talamusu, ali su detektovane značajne promene u zastupljenosti ispitivanih markera sinaptičke plastičnosti. Naši podaci pokazuju da je ekspresija neurotrofina BDNF i NGF različito regulisana u odgovoru na propofolski tretman i da se najznačajnije promene u PND14 mozgu odigravaju preko BDNF signalnog puta i u znatno manjoj meri preko NGF signalnog puta. Smatramo da prekomerna ekspresjia BDNF-a u našem eksperimentalnom modelu nije isključivo ograničena na neuronalno preživljavanje, već i na određene aspekte sinaptičke plastičnosti. Pored promene u ekspresiji neurotrofina, propofolski tretman je indukovao promene u ekspresiji Akt i ERK kinaza na regionalno-specifičan način. Fluoro-žad B histohemijsko bojenje nije pokazalo neuronalnu degeneraciju, uprkos prolaznom povećanju u ekspresiji aktivnog fragmenta kaspaze-3. Detektovane su značajne regionalno-specifične promene u ekspresiji markera sinaptičke plastičnosti nakon propofolskog tretmana. Možemo zaključiti da opšti anestetik propofol ispoljava kompleksne efekte na neurotrofine i njihove nishodne signalne puteve u mozgu pacova tokom ranog postnatalnog razvića. Dobijeni rezultati ukazuju da u mozgu PND14 životinja aktivacija Akt i ERK signalnih puteva predstavlja važan aspekt endogenih odbrambenih mehanizama kojim se mladi mozak štiti od potencijalnih neželjenih efekata izazvanih jednokratnom primenom propofola. Balansirana ekspresija ove dve kinaze u istom regionu mozga je važna za odgovarajući izlazni signal i povoljan fiziološki ishod. Preciznije razjašnjenje molekulskih mehanizama koji se pokreću nakon izlaganja mladih eksperimentalnih životinja opštoj anesteziji može pomoći u boljem razumevanju starosno-zavisne komponente neurotoksičnosti i neuroplastičnosti koje izaziva primena opštih anestetika u kliničkoj pedijatriji.

Traumatska povreda mozga (engl. traumatic brain injury, TBI) predstavlja povredu moždanog tkiva uzrokovanu mehaničkom povredom glave. TBI je jedan od vodećih uzroka smrtnosti i invaliditeta u svetu, u populaciji ljudi do 45 godina starosti. Posledice TBI zavise od lokalizacije i količine oštećenja moždanog tkiva i mogu varirati od blažih motoričkih i kognitivnih smetnji, pa sve do težih oblika invaliditeta i smrti. Traumatska povreda mozga dovodi do narušavanja krvno-moždane barijere, što rezultuje tačno određenim sledom događaja u povređenom tkivu CNS-a. Naime, akutna faza, označena kao primarna povreda, nastaje direktnim delovanjem mehaničke sile na moždano tkivo i javlja se u trenutku povrede. Događaji koji slede nakon toga označeni su kao sekundarna povreda koja nastaje kao posledica inicijalnog oštećenja, a obuhvata procese koji dovode do daljeg oštećenja tkiva u danima i nedeljama nakon povrede. To su pre svega zapaljenski procesi koji dovode do smrti neurona koji prvobitno nisu bili zahvaćeni mehaničkom povredom. Smatra se da je broj neurona koji umre usled širenja sekundarne povrede daleko veći od broja neurona koji strada usled primarne povrede. Činjenica da se većina procesa u okviru sekundarne povrede odigrava relativno kasno (satima i danima nakon povrede) čini ih podložnim različitim terapeutskim intervencijama. Već decenijama je poznato da restrikcija hrane povoljno deluje na čitav organizam tako što odlaže starosno-zavisne fiziološke promene i smanjuje incidencu različitih obolenja (kancer, autoimunske bolesti, Parkinsonova i Alchajmerova bolest, itd.) Međutim, tek u poslednjih desetak godina intenzivno se istražuje uticaj smanjenog unosa hrane na procese oporavka nakon povrede. Dosadašnja istraživanja na ovom polju su pokazala da restrikcija hrane u trajanju od nekoliko meseci pre povrede CNS-a ima neuroprotektivno dejstvo i promoviše funkcionalni oporavak u nekoliko različitih modela povrede. Efekti dijetalne restrikcije na različite aspekte sekundarne povrede, kao i na sekundarnu ćelijsku smrt nakon traumatske povrede mozga još uvek nisu dovoljno ispitani. Stoga je cilj ovog istraživanja bio je da se utvrdi da li i u kojoj meri dijetalna restrikcija (DR) može uticati na procese koji se u mozgu dešavaju nakon povrede, a pre svega, da li može da utiče na procese sekundarne povrede. Za potrebe eksperimenta, mužjaci pacova Wistar soja stari 3 meseca su podeljeni u dve grupe, ad libitum životinje (AL) i životinje na restriktivnom režimu ishrane (DR). Životinje iz AL grupe imale su neograničen pristup hrani tokom čitavog vremena trajanja eksperimenta, dok su životinje iz DR grupe dobijale 50% normalnog dnevnog unosa hrane. Sa navršenom starošću od 6 meseci životinje su podvrgnute ubodnoj leziji senzomotorne kore prednjeg mozga, a zatim su žrtvovane u različitim vremenskim tačkama: kontrola, 2, 7, 14. i 28. dan nakon lezije. Kako bi se utvrdio efekat dijetalne restrikcije na oporavak nakon traumatske povrede mozga praćeni su procesi inflamacije, sekundarne neurodegeneracije i neuralne plastičnosti. Primenom metoda Western blot analize, RT- i PCR-a u realnom vremenu, histološkog bojenja i imunohistohemije ispitivane su promene u vremenskoj i prostornoj ekspresiji ciljnih iRNK i proteina, markera ovih procesa. Rezultati dobijeni u okviru ove disertacije pokazuju da dijetalna restrikcija u značajnoj meri menja odgovor tkiva mozga na povredu, utičući na brojne procese nakon povrede. Naime, dobijeni rezultati su pokazali da dijetalna restrikcija utiče na procese inflamacije suprimirajući aktivaciju mikroglijskih ćelija, kao i indukciju solubilnog TNF-α proteina nakon povrede. Takođe, DR deluje neuroprotektivno suprimirajući indukciju aktivne kaspaze-3 i sekundarnu smrt neurona u ranoj fazi oporavka nakon povrede mozga. Dijetalna restrikcija povećava ekspresiju proteina sinaptičke plastičnosti GAP-43 i sinaptofizina oko samog mesta povrede, uz istovremenu supresiju aktivacije astrocita i smanjenje sinteze inhibitornog proteoglikana neurokana. Takođe, DR dovodi do izrazitog povećanja koncentracije kortikosterona, kao i posledične promene u fosforilaciji GR-a, i u nivou 11β-HSD1 proteina nakon povrede. Dijetalna restrikcija je uticala i na ekspresiju transkripcionog faktora NF-κB, kao i na ekspresiju iRNK za Bcl-2 i Bcl-xL, antiapoptotskih gena koje reguliše NF-κB. Rezultati ove studije su pokazali da dijetalna restrikcija ima kapacitet da u značajnoj meri oblikuje odgovor povređenog tkiva mozga direktnim uticajem na procese sekundarne povrede, ali i plastičnosti. Takođe, ovi rezultati ukazuju na mogućnost primene dijetalne restrikcije i u kliničkoj praksi kod povreda mozga. Traumatska povreda mozga (engl. traumatic brain injury, TBI) predstavlja povredu moždanog tkiva uzrokovanu mehaničkom povredom glave. TBI je jedan od vodećih uzroka smrtnosti i invaliditeta u svetu, u populaciji ljudi do 45 godina starosti. Posledice TBI zavise od lokalizacije i količine oštećenja moždanog tkiva i mogu varirati od blažih motoričkih i kognitivnih smetnji, pa sve do težih oblika invaliditeta i smrti. Traumatska povreda mozga dovodi do narušavanja krvno-moždane barijere, što rezultuje tačno određenim sledom događaja u povređenom tkivu CNS-a. Naime, akutna faza, označena kao primarna povreda, nastaje direktnim delovanjem mehaničke sile na moždano tkivo i javlja se u trenutku povrede. Događaji koji slede nakon toga označeni su kao sekundarna povreda koja nastaje kao posledica inicijalnog oštećenja, a obuhvata procese koji dovode do daljeg oštećenja tkiva u danima i nedeljama nakon povrede. To su pre svega zapaljenski procesi koji dovode do smrti neurona koji prvobitno nisu bili zahvaćeni mehaničkom povredom. Smatra se da je broj neurona koji umre usled širenja sekundarne povrede daleko veći od broja neurona koji strada usled primarne povrede. Činjenica da se većina procesa u okviru sekundarne povrede odigrava relativno kasno (satima i danima nakon povrede) čini ih podložnim različitim terapeutskim intervencijama. Već decenijama je poznato da restrikcija hrane povoljno deluje na čitav organizam tako što odlaže starosno-zavisne fiziološke promene i smanjuje incidencu različitih obolenja (kancer, autoimunske bolesti, Parkinsonova i Alchajmerova bolest, itd.) Međutim, tek u poslednjih desetak godina intenzivno se istražuje uticaj smanjenog unosa hrane na procese oporavka nakon povrede. Dosadašnja istraživanja na ovom polju su pokazala da restrikcija hrane u trajanju od nekoliko meseci pre povrede CNS-a ima neuroprotektivno dejstvo i promoviše funkcionalni oporavak u nekoliko različitih modela povrede. Efekti dijetalne restrikcije na različite aspekte sekundarne povrede, kao i na sekundarnu ćelijsku smrt nakon traumatske povrede mozga još uvek nisu dovoljno ispitani. Stoga je cilj ovog istraživanja bio je da se utvrdi da li i u kojoj meri dijetalna restrikcija (DR) može uticati na procese koji se u mozgu dešavaju nakon povrede, a pre svega, da li može da utiče na procese sekundarne povrede. Za potrebe eksperimenta, mužjaci pacova Wistar soja stari 3 meseca su podeljeni u dve grupe, ad libitum životinje (AL) i životinje na restriktivnom režimu ishrane (DR). Životinje iz AL grupe imale su neograničen pristup hrani tokom čitavog vremena trajanja eksperimenta, dok su životinje iz DR grupe dobijale 50% normalnog dnevnog unosa hrane. Sa navršenom starošću od 6 meseci životinje su podvrgnute ubodnoj leziji senzomotorne kore prednjeg mozga, a zatim su žrtvovane u različitim vremenskim tačkama: kontrola, 2, 7, 14. i 28. dan nakon lezije. Kako bi se utvrdio efekat dijetalne restrikcije na oporavak nakon traumatske povrede mozga praćeni su procesi inflamacije, sekundarne neurodegeneracije i neuralne plastičnosti. Primenom metoda Western blot analize, RT- i PCR-a u realnom vremenu, histološkog bojenja i imunohistohemije ispitivane su promene u vremenskoj i prostornoj ekspresiji ciljnih iRNK i proteina, markera ovih procesa. Rezultati dobijeni u okviru ove disertacije pokazuju da dijetalna restrikcija u značajnoj meri menja odgovor tkiva mozga na povredu, utičući na brojne procese nakon povrede. Naime, dobijeni rezultati su pokazali da dijetalna restrikcija utiče na procese inflamacije suprimirajući aktivaciju mikroglijskih ćelija, kao i indukciju solubilnog TNF-α proteina nakon povrede. Takođe, DR deluje neuroprotektivno suprimirajući indukciju aktivne kaspaze-3 i sekundarnu smrt neurona u ranoj fazi oporavka nakon povrede mozga. Dijetalna restrikcija povećava ekspresiju proteina sinaptičke plastičnosti GAP-43 i sinaptofizina oko samog mesta povrede, uz istovremenu supresiju aktivacije astrocita i smanjenje sinteze inhibitornog proteoglikana neurokana. Takođe, DR dovodi do izrazitog povećanja koncentracije kortikosterona, kao i posledične promene u fosforilaciji GR-a, i u nivou 11β-HSD1 proteina nakon povrede. Dijetalna restrikcija je uticala i na ekspresiju transkripcionog faktora NF-κB, kao i na ekspresiju iRNK za Bcl-2 i Bcl-xL, antiapoptotskih gena koje reguliše NF-κB. Rezultati ove studije su pokazali da dijetalna restrikcija ima kapacitet da u značajnoj meri oblikuje odgovor povređenog tkiva mozga direktnim uticajem na procese sekundarne povrede, ali i plastičnosti. Takođe, ovi rezultati ukazuju na mogućnost primene dijetalne restrikcije i u kliničkoj praksi kod povreda mozga.