FARKLI FREKANSLARDA ELEKTROMANYETİK ALANA MARUZ KALAN RATLARDA GİNSENG UYGULAMASININ KAN BEYİN BARİYERİ ÜZERİNE ETKİSİNİN İMMÜNOHİSTOKİMYASAL, BİYOKİMYASAL, GENETİK AÇIDAN DEĞERLENDİRİLMESİ VE YAPAY ZEKA ALGORİTMALARININ MİKROSKOP GÖRÜNTÜLERİNE UYGULANMASI
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyomühendislik Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: İrem Postacı Karaman
Danışman: Özlem Coşkun
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:İnsan yapımı kaynaklardan gelen radyofrekans radyasyona maruziyet, ileri teknoloji çağıyla birlikte büyük ölçüde artmıştır. İyonlaştırıcı olmayan radyasyonlar, iyonlaştırıcı radyasyonlardan daha az zararlı olsa da, uzun süreli maruziyetle etkisi artmaktadır. Wi-Fi, mikrodalga fırın, TV, cep telefonu gibi rutin hayatımızın vazgeçilmez bir parçası haline gelen cihazların yaydığı elektromanyetik alanın (EMA) canlı organizmalar ve insan sağlığı üzerindeki etkileri son zamanlarda en önemli araştırma konularından biri haline gelmiştir. Dolayısıyla EMA'ya maruz kalma sonucu ortaya çıkabilecek sağlık sorunlarını incelemek ve insanlar üzerindeki etkilerini en aza indirmeye yönelik araştırma çalışmalarına ilgi artmıştır. Cihaz genellikle başa yakın tutulduğu için beyin cep telefonu kullanımından en çok etkilenen organlardan biridir. Kulakları ve başı çevreleyen yapılarda EMA maruziyeti daha yüksektir. Ayrıca beyin, mitokondriyal hasarın diğer organlara göre daha erken ve daha ciddi şekilde meydana geldiği mikrodalga radyasyona en duyarlı hedef organdır. Bu da elektromanyetik alanın beyin üzerindeki etkilerinin araştırılmasının önemini arttırmaktadır. Bu çalışmada 2100 MHz, 2450 MHz ve 2600 MHz EMA'nın kan beyin bariyeri (KBB) üzerindeki immünohistokimyasal, genetik ve biyokimyasal etkilerini ve bu etkiler üzerinde ginsengin (Panax ginseng) koruyucu rolü araştırılmıştır. İmmunohistokimyasal olarak, kan beyin bariyerinde bulunan endotel hücreleri arasındaki bağlantıyı belirlemek için Zonula occludens-1 (ZO-1) ve okludin, astrosit hasarını belirlemek için Glial fibriler asidik protein (GFAP) ve astrosit ayakçıklarında bulunan Aquaporin-4 (AQP-4) antikorları değerlendirildi. Gen ekspresyonu seviyesinde siklooksijenaz-2 (COX-2) geni ve biyokimyasal olarak BCL-2 Associated X (BAX) proteini incelendi. Ayrıca immunohistokimyasal sonuçlardan elde edilen ışık mikroskop görüntülerine önceden eğitilmiş yapay sinir ağı modelleri uygulanıp, görüntülerden hasar skoru sınıflandırması yapıldı. 72 adet yetişkin erkek Wistar Albino rat rastgele her grupta 8 hayvan olacak şekilde ayrıldı: kontrol, sham, ginseng, 2100 MHz EMA, 2100 MHz EMA + Ginseng, 2450 MHz EMA, 2450 MHz EMA + Ginseng, 2600 MHz EMA, 2600 MHz EMA + Ginseng grubu. EMA'ya maruz kalan gruplarda 30 gün boyunca günde 1 saat maruziyet uygulandı. EMA + Ginseng gruplarında ise 30 gün boyunca EMA maruziyetine ek olarak günde 150 mg/kg Panax Ginseng gavaj yöntemiyle uygulandı. 2100 MHz, 2450 MHz ve 2600 MHz EMA gruplarında beynin kortikal bölgesi başta olmak üzere nöronlarda dejenerasyon, vakuolizasyon, damarlarda dilatasyon ve minör ödem saptandı, ancak konjesyon gözlenmedi. 2100 MHz + Ginseng, 2450 MHz + Ginseng ve 2600 MHz + Ginseng grupları ile Sham grubunda beynin kortikal bölgesindeki nöronlardaki damarlardaki dejenerasyon, vakuolizasyon ve dilatasyonların daha hafif olduğu belirlendi. Histopatolojik hasar oluşumunda gruplar arasındaki fark istatistiksel olarak anlamlıydı (p<0,05). ZO-1 ve okludin immun pozitif hücre yoğunluğu 2100 MHz, 2450 MHz ve 2600 MHz EMA gruplarında +1 (Az) düzeyde, 2100 MHz + Ginseng, 2450 MHz + Ginseng ve 2600 MHz + Ginseng gruplarında ise immun pozitif boyanmanın +2 (Orta) olduğu belirlendi. Gruplar arasındaki farlılık istatistiksel olarak anlamlı bulundu (p<0,05). GFAP ve AQP-4 immun pozitif hücre yoğunluğu 2100 MHz, 2450 MHz ve 2600 MHz EMA gruplarında +2 (Orta) düzeyde, 2100 MHz + Ginseng, 2450 MHz + Ginseng ve 2600 MHz + Ginseng gruplarında ise immun pozitif boyanmanın şiddetinin +3 (Şiddetli) olduğu anlamlı bir artış olduğu gözlendi (p<0,05). İmmünohistokimya TUNEL metodu apoptoz değerlendirmesi sonuçlarına göre EMA uygulanan gruplarda orta düzeyde hasar gözlenirken, ginseng uygulanan gruplarda istatistiksel olarak anlamlı bir azalma gözlendi (p<0,05). Sham grubuna göre EMA gruplarının COX-2 ekspresyon seviyelerinde azalma gözlendi ancak bu azalma anlamlı değildi (0,127). 2450 MHz EMA ve 2450 MHz EMA + G grubu değerlendirildiğinde aradaki yüksek fark istatistiksel olarak anlamlıydı (p=0,05). BAX protein konsantrasyonu sonuçlarına göre 2450 MHz ve 2600 MHz EMA gruplarında sham grubuna göre anlamlı bir artış görüldü (p=0,05). EMA + G uygulanan gruplarla sadece EMA maruziyeti alan gruplar karşılaştırıldığında aralarında istatistiksel olarak anlamlı bir fark gözlenmedi. Ayrıca immunohistokimya TUNEL metodu mikroskop görüntülerine uygulanan konvolüsyonel sinir ağı (CNN) modelleri değerlendirmesine göre en iyi sonuç %80 eğitim + %20 test verisinde, %89,47'lik doğrulukla GoogleNet'ten elde edildi. En yüksek doğruluk değerinin elde edildiği parametreler seçildiğinde GoogleNet algoritması, veri setinde bulunmayan farklı sınıflara ait 10 yeni görüntüden 7'sini doğru sınıflara yerleştirdi. Sonuç olarak, EMA'nın beyin dokusunda apoptoza neden olduğu, ginsengin koruyuculuk sağladığı belirlendi. EMA gruplarında apoptoz oluşumunun yanı sıra COX-2 gen ekspresyonunun azaldığı ve BAX proteininin arttığı gözlendi. Ginsengin EMA'nın neden olduğu apoptoz sürecinde COX-2 geninin ekspresyonunu arttırarak ve BAX proteinini azaltarak zararlı etkileri azalttığı sonucuna ulaşıldı. Ginsengin beyin ve KBB üzerindeki antioksidan etkisi kanıtlandı. Anahtar Kelimeler: Apoptoz, BAX, beyin, COX-2, elektromanyetik alan, ginseng, görüntü sınıflandırma, kan beyin bariyeri, konvolüsyonel sinir ağları, rat, yapay zeka.