فصلنامه

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد اردبیل، دانشکده پزشکی، آزمایشگاه سلول‏های بنیادی، اردبیل، ایران

2 مرکز تحقیقات علوم و اعصاب شفا، بیمارستان خاتم الانبیا، تهران، ایران

3 دانشگاه آزاد اسلامی واحد اردبیل ، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، اردبیل، ایران

10.52547/JCT.5.3.245

چکیده

هدف: هدف از این مطالعه بررسی تاثیر اسید والپروئیک به‏عنوان مهار کننده دی استیلاسیون هیستونی در کاهش فعالیت میکروگلیا/ماکروفاژها و تخریب بافت عصبی بعد از ایجاد ضایعه نخاعی در موش صحرایی می‏باشد. مواد و روش‏ها: برای ایجاد ضایعه نخاعی مدل کانتیوژن مورد استفاده قرار گرفت. تعداد ده عدد موش صحرایی دارای ضایعه نخاعی به‏طور مساوی به دوگروه تقسیم شدند: در گروه کنترل هیچ تزریقی انجام نشد و در گروه درمان شده موش‏ها به‏میزان  400 میلی‏گرم به‏ازای هر کیلوگرم وزن برای مدت دو هفته تزریق داخل صفاقی اسید والپروئیک انجام شد. 28 روز بعد از ضایعه موش‏ها کشته شدند و نخاع ضایعه دیده خارج شد و درصد سلول‏های H3،ED-1 و OX-42 مثبت با روش ایمونوهیستوشیمی مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین درصد حجمی حفره ایجاد شده در 4200 میکرومتر طول ضایعه (در نواحی مرکزی، بالا و پایین‏تر از ضایعه) در هر نمونه مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج: نتایج به‏دست آمده، افزایش استیلاسیون پروتئین هیستونی (H4) و کاهش فعالیت میکروگلیاها/ ماکروفاژها را در محل ضایعه نشان می‏دهد. همچنین درصد حفره تشکیل شده در گروه درمان شده با اسید والپروئیک نسبت به گروه کنترل (درمان نشده) کاهش معنی‏داری را نشان داد. نتیجه‏گیری: تجویز اسید والپروئیک در مراحل اولیه مدل ضایعه نخاعی نقش موثری را در کاهش فعالیت میکروگلیا/ماکروفاژها و کاهش آسیب بافت عصبی ایفا می‏کند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study of microglia/macrophages activation using systemic administration of valproic acid as a histone deacetylase inhibitor

نویسندگان [English]

  • A A 1
  • T T 2
  • SM Kh 3

چکیده [English]

Aim: The aim of this study was to evaluate the effect of Valproic acid (VPA) as a histone deacetylase inhibitor on decrease of microglia /macrophage activaty and nervous tissue destruction after spinal cord injury of rat (SIC). Material and Methods: To SCI, contusion model was used. Ten contused rats were equally divided into two groups. Control group did not receive any injection and treatment group received valproic acid (400 mg/kg) intraperitoneally daily for two weeks. Rats were killed at 28 days post injury then damaged spinal cord was removed and examined for H4 acetylation, ED-1 and OX-42 positive cells using immunohistochemistry procedure. Also the cavity volume percentage in 4200 μm length of the spinal cord (central, rostral and caudal regions from the injury epicenter) was assessed for each sample. Results: Results showed increases of histone H4 acetylation and decreases of ED-1 (lysosomal marker) and OX-42 (microglia marker) positive cells. Also the percentage of cavity volume in valproic acid-treated group compared to control (untreated) showed significant decreases. Conclusion: Prescription of valproic acid in the early stages of SIC decreases microglia/macrophages activity, and neural tissue damage in a spinal cord injury model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Inflammation
  • Epigenetic
  • Spinal Cord Injury
  • Valproic acid

مقدمه

با توجه به پیشرفت‏های فراوان در زمینه دارویی و تکنیک‏های جراحی، ضایعه نخاعی Spinal Cord Injury (SCI) همچنان به‏عنوان یک مسئله پیچیده در علم پزشکی مطرح می‏شود. در این مطالعه با توجه به علم اپی ژنتیک به بررسی تاثیرات ناشی از تزریق اسید والپرویک (Valproic acid) در درمان ضایعه نخاعی مدل کانتیوزن پرداخته می‏شود. اسید والپرویک با مهار آنزیم‏های دی‏استیلاز باعث افزایش استیلاسیون در پروتئین‏های هیستونی، تغییر ساختار کروموزوم و تغییر بیان ژن‏ها می‏شود (1و 2). در مراحل اولیه ضایعه نخاعی ارتباطات عصبی قطع می‏شود و در طول چند ساعت به‏دلیل بروز واکنش‏های التهابی و حضور ماکروفاژها، لنفوسیت‏های T وابسته به تیموس، مونوسیت‏ها و فعال شدن میکروگلیا‏های مقیم در بافت نخاعی علائم تشدید می‏شوند و در طی روزها و هفته‏ها ادامه خواهد داشت. حضور سلول‏های ایمنی در ناحیه به دلیل آسیب موقتی به سدهای (خونی- مغزی) و (خونی- نخاعی) می‏باشد. التهاب و گسترش حفره در مراحل اولیه نقش تعیین کننده‏ای را در مرحله ثانویه دارد. نوتروفیل‏ها در ساعات اول آسیب در محل ضایعه تجمع می‏یابند و به‏تدریج در اوخر هفته اول از محل ضایعه پاکسازی می‏شوند. فاز اول آسیب نخاعی شامل ترشح سیتوکین‏های التهابی همانند IL_1β ، IL_6 و TNF_α از سلول‏های آسیب دیده و میکروگلیاها/ماکروفاژها می‏باشد، که باعث افزایش نفوذپذیری رگ‏ها و شروع آبشاری از واکنش‏های التهابی در محل ضایعه می‏شوند (3). ماکروفاژها و لنفوسیت‏ها غلاف میلین را در سلول‏های سالم تخریب می‏کنند، همچنین سلول‏های گلیالی و الیگودندروسیت‏ها دچار مرگ اپوپتوزیس می‏شوند. این علائم در مراحل بعدی با ایسکمی (Ischemia)، ادم (Edema) و خو‏‏ن‏ریزی در منطفه همراه است. کلیه اتفاقاتی که در منطقه آسیب دیده رخ می‏دهد در مجموع باعث وخیم‏تر شدن علائم بیماری می‏شوند. درنهایت سلول‏های گلیالی باقی مانده در منطقه فعال می‏شوند و با ترشح فاکتور‏های رشد نورونی به ترمیم مکان ضایعه و ایجاد بافت جوشگاهی (Glial scar) در اطراف حفره مرکزی کمک می‏کنند (4). واکنش‏های التهابی که بعد از ضایعه نخاعی ایجاد می‏شوند یکی از مهم‏ترین عوامل کاهش رشد اکسون‏ها و ایجاد علائم ناتوانی حرکتی می‏باشند (5). والپروئیک اسید یک زنجیره کوتاه از اسید چرب می‏باشد. تا مدت‏های طولانی تصور بر این بود مکانیسم عمل این دارو در ارتباط با مسیرهای انتقال دهنده‏های عصبی می‏باشد، اما شواهدی وجود دارد که نشان‏دهنده اثر این دارو بر روی رشد، تمایز و آپوپتوزیس سلول‏ها می‏باشد (6). والپروئیک اسید در مدل‏های حیوانی باعث رشد زواید عصبی (7)، بازآرایی آکسونی (8) و نورون‏زایی در هیپوکامپ (9) می‏شود. علاوه بر این بر روی بیان ژن در سطح مولکولی و اپی‏ژنتیک نیز موثر است. از والپروئیک اسید جهت درمان بیماری‏هایی مثل صرع و اختلال دو قطبی نیز استفاده می‏گردد (10و11). داروهای مهارکننده آنزیم هیستون دی استیلاز مانند والپروئیک اسید به‏عنوان داروهای حمایت کننده سیستم عصبی (Neuroprotective) محسوب می‏شوند. فعالیت‏های مختلف سلولی مثل ترمیم DNA و بیان ژن در التهاب و تکثیر سلولی به‏وسیله استیله شدن هیستون تنظیم می‏شود (12). فعالیت میکروگلیا/ماکروفاژها به‏وسیله بررسی میزان ED-1 (پروتئین لیزوزومی) و OX-42 (نشانگر فعالیت میکروگلیا/ماکروفاژها) تعیین می‏شود (13و 14). با توجه به یافته‏های محققین مشخص گردیده است که عوامل آزاد شده توسط سلول‏های التهابی عمل‏کرد سد خونی– مغزی را تنظیم می‏کند (15). همچنین هنگام آسیب نخاعی میزان استیلاسیون هیستون کاهش می‏یابد (16). با توجه به ویژگی‏های یاد شده برای  والپروئیک اسید به‏عنوان مهار کننده آنزیم هیستون دی استیلاز و لزوم کاهش التهاب در مراحل اولیه آسیب نخاعی اثر این دارو روی موش صحرایی مدل آسیب نخاعی مورد بررسی قرار گرفته است.

 

مواد و روش‏ها

در این تحقیق تجربی از تعداد 10 عدد موش صحرایی ماده بالغ نژاد Sprague-Drawly در 2 گروه (گروه‏های 5 تایی) با وزن 200 الی 300 گرم (خریداری شده از مرکز تحقیقات رازی) استفاده شد. این گروه‏ها عبارتند از: 1- درمان نشده: تنها عمل کانتیوژن Contusion درآنها انجام شد. 2- درمان شده:  3 ساعت بعد از عمل کانتیوژن به‏میزان 400 میلی گرم به‏ازای هر کیلوگرم وزن، اسید والپرویک (Sigma UK) به‏صورت داخل صفاقی تا 14 روز دریافت کردند. مراقبت و نگه‏داری از موش‏ها مطابق با آیین نامه مصوب  کار با حیوانات آزمایشگاهی تصویب شده دانشگاه تربیت مدرس (تهران) انجام گردید.

عمل جراحی کانتیوژن: پس از بی‏هوشی عمل لامینکتومی بر روی مهره‏های T12- L1 انجام و ضایعه Contusive با استفاده از روش Weight-Drop به‏کمک یک وسیله طراحی شده با رها کردن وزنه 10 گرمی از ارتفاع 5/2 سانتی‏متری (روشNew York University[NYU]) انجام شد. سپس محل ضایعه توسط عضلات و فاسیاها پوشانده و در دو لایه بخیه زده شد (14). مراقبت‏های بعد از جراحی شامل تزریق 5 میلی‏لیتر محلول رینگر لاکتات، 50 میلی‏گرم بر کیلوگرم آنتی بیوتیک سفازولین (شرکت دارو سازی جابر ابن حیان) و فشار دستی مثانه انجام شد (15).

تزریق داخل صفاقی والپروئیک اسید: گروه کنترل فقط داروهای وبژه مراقبت پس از جراحی را دریافت می‏کرد. گروه تیمار شده علاوه بر داروهای ذکر شده میزان 400 میلی‏گرم به‏ازای هر کیلوگرم وزن حیوان اسید والپروئیک را به‏صورت تزریق داخل صفاقی به‏مدت 2 هفته دریافت کردند. تزریق 3 ساعت پس از جراحی آغاز گردید.

ارزیابی بافتی: بررسی‏ها بافتی بعد از 28 روز بعد از ایجاد ضایعه شروع گردید. بعد از بی‏هوشی کامل، پرفیوژن ترانس کاردیال توسط پارافرمالدئید ۴ درصد به‏مدت 5 دقیقه انجام شد. مناطق آسیب دیده جدا گردید و در پارافرمالدئید 4 درصد به‏مدت 12 ساعت فیکس شدند. برش‏هایی به ضخامت 7 میکرومتر به‏وسیله پردازشگر بافتی (Leica TP1020) تهیه گردید و در پارافین قرار داده شد، سپس بوسیله کلروفرم پارافین‏زدایی گردید و با هماتوکسیلین/ ائوزین رنگ آمیزی گردید  (16). جهت ارزیابی درصد حفره ایجاد شده و باقی مانده بافت از ImageJ software استفاده گردید. حجم کلی بافت و حفره بر حسب میلی‏متر مکعب (mm3 ) در منطقه‏ای به‏طول 4200 میکرومتر از آسیب نخاعی برای هر نمونه مورد ارزیابی قرار گرفت. درصد حفره و بافت باقی‏مانده با استفاده از معادله Vsp = a×d (روش  Cavalieri) محاسبه گردید. در فرمول V: حجم ، a: عمق و d: مساحت می‏باشد (17).

ایمونوهیستوشیمی: برش‏های بافتی به‏وسیله کلروفرم پارافین‏زدایی گردید. سپس با اتانول 100، 96 و 70 درصد و آب مقطر هیدراته می‏گردد. پراکسیداز درونی به‏وسیله غوطه‏ور کردن برش‏ها در محلول 3/0 درصد هیدروژن پراکسید در متانول به‏مدت 15 دقیقه غیرفعال گردید. برش‏ها در محلول Blocking (10 درصد سرم خوکی در TBS/BSA) به‏مدت 15 دقیقه قرار داده شده سپس با آنتی بادی‏‏های اولیه anti-H4 (1:100, Millipore) و anti-ED-1 (1:200, Sigma) در دمای 4 درجه سانتی‏گراد به یک شبانه روز انکوبه گردید. در ادامه برش ها با Avidin-biotin-HRP (ABC kit) پردازش گردید و از Diaminobenzidine (DAB) به‏عنوان کروموژن استفاده شد. برای بررسی OX-42 بعد از انکوبه کردن با آنتی بادی اولیه به‏مدت 24 ساعت در دمای 4 درجه سانتی‏گراد و پس از آن شستشو با بافر توسط آنتی‏بادی ثانویه کونژوگه به (FITC)Isothiocyanide  Fluorescein انکوبه شد و در زیر میکروسکپ فلورسنس مشاهده گردید. به‏منظور شمارش سلولی از اتیدیوم بروماید و هماتوکسیلین استفاده شد. تصاویر با بزرگنمایی 200 برابر تهیه شد و جهت ارزیابی درصد پیکسل‏های و تعداد سلول‏های مثبت به‏ازای هر منطقه از نرم افزارImageJ   استفاده گردید. به‏منظور بررسی سلول‏های OX-42 مثبت و H4 مثبت، سه نمونه از هر گروه مورد ارزیابی قرار گرفت و در هر نمونه منطقه ضایعه و مناطق بالاتر و پائین‏تر نسبت به آن برای ارزیابی در نظر گرفته شد. از هر ناحیه برش‏هایی با ضخامت 7 میکرومتر تهیه شد و در هر برش 5 ناحیه (هر دو شاخ جلویی، هر دو شاخ عقبی و ناحیه مرکزی نخاع) مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی میانگین درصد پیکسل‏های مثبت در واحد سطح محاسبه شد.

 

آنالیز آماری: آنالیز آماری با استفاده از نرم افزار SPSS 15.0 انجام گردید و تمامی داده‏ها به‏صورت ± SEM ارائه شد. مقایسه آماری بین گروه‏ها با استفاده از Independent sample t test انجام شد و 05/0 P <معنی‏دار در نظر گرفته شد.

 

نتایج

بررسی درصد حفره ایجاد شده به دنبال ضایعه کانتیوژن درصد حفره ایجاد شده به‏دنبال ضایعه کانتیوژن 28 روز پس از جراحی در گروه‏های مورد آزمون بررسی شد. تصاویر بافتی حضور حفره‏ای شبیه به تونل را در مکان ضایعه نشان داد که با توجه به مرگ سلولی و تخریب بافتی این تونل در گروه درمان نشده نسبت به گروه درمان شده با والپروئیک اسید از وسعت و پراکندگی بیشتری برخوردار بود (شکل 1، A و B). بررسیهای بافتی نشان داد که میانگین درصد حفره ایجاد شده بین گروه درمانی (71/0 ± 34/2) و درمان نشده (12/2 ± 87/21) از لحاظ آماری دارای اختلاف معنیداری می باشند (05/0P <) (شکل 1، C).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 1: مقایسه میانگین درصد حفره ایجاد شده در گروه‏های مورد آزمون. میکروگراف‏ها نشان دهنده حفره (Cavitation) در گروه درمان نشده (A) و درمان شده (B) بعد از 28 روز می باشند. (C) : نمودار درصد حفره ایجاد شده بین گروه‏های مورد آزمون بعد از 28 روز در 4200 میکرومتر نخاع آسیب دیده. مقایسه اختلاف میانگین بین دو گروه نشان می‏دهد که میانگین درصد حفره ایجاد شده در گروه در مان شده با 400 میلی‏گرم والپروئیک اسید دارای اختلاف معنی دار با گروه درمان نشده می باشد. پیکان های سیاه رنگ نشان دهنده کویتی در هر دو میکروگراف می‏باشند. خطای معیار(SEM) ، نشان دهنده اختلاف معنی دار بین گروه درمان شده با والپروئیک اسید و گروه درمان نشده (کنترل). (05/0P <)، (بزرگنمایی ×40).

 

 

ارزیابی نشانگر‏های میکروگلیا/ماکروفاژی

 

جهت بررسی تاثیر والپروئیک اسید بر روی فعالیت میکروگلیا/ماکروفاژی در منطقه آسیب دیده از ED-1 (نشانگر لیزوزومی و نشان‏دهنده فعالیت میکروگلیاها در محل ضایعه) و OX-42  (نشانگر فعالیت ماکروفاژهای مهاجر در محل ضایعه) با روش ایمونوهیستوشیمی استفاده شد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

برای این منظور با استفاده از نرم افزار  ImageJ پیکسل‏های مثبت در هر فیلد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل در شکل 2 تصاویر C الی F نمایش داده شده است. رنگ آمیزی پروتئین ED-1 (پیکسل‏های قهوه‏ای) نشان از کاهش میزان این پروتئین در گروه‏های درمان شده در مقایسه با گروه درمان نشده است (شکل 2،  C وD).

 

شکل 2: بررسی ایمونوهیستوشیمی استیلاسیون هیستونی و دو نشانگر فعالیت میکروگلیا/ماکروفاژی: میکروگراف‏های (A و B) نشان‏دهنده سلول‏های H4 مثبت (پیکان قرمز) و H4 منفی (پیکان سیاه)، میکروگراف‏های (C و D) نشان‏دهنده سلول‏های ED-1+ (پیکسل‏های قهوه‏ای)و میکروگراف‏های (E و F) نشان‏دهنده سلول‏های OX-42+(مناطق سبز رنگ) در گروه کنترل (درمان نشده) و درمان شده با والپروئیک اسید (400 میلی‏گرم بر کیلوگرم) می‏باشند. به‏عنوان شمارش سلولی هسته‏ها با هماتوکسیلین (رنگ بنفش) و اتیدیوم بروماید (رنگ قرمز) رنگ آمیزی شدند، (بزرگنمایی ×200).

 

آنالیزهای آماری صورت گرفته روی میانگین درصد سلول‏های بیان کننده این پروتئین نیز وجود اختلاف معنی‏داری را میان گروه درمان شده (64/0 ±52 /5) و گروه درمان نشده (25/2 ± 16/25) را نشان می دهد (05/0P <) (شکل B3). OX-42 نشان‏دهنده فعالیت ماکروفاژهای مهاجر در محل آسیب دیده می‏باشد. ارزیابی‏های بافتی صورت گرفته روی این پروتئین نشان‏دهنده کاهش فعالیت این سلول‏ها پس از تیمار با والپروئیک اسید می‏باشد (شکل F و E 2). آنالیزهای آماری نیز وجود اختلاف معنی‏دار را میان گروه تیمار شده (02/1 ± 36/15) و گروه درمان نشده (24/4  ± 16/63) نشان می‏دهد (05/0P <) (شکل C 3).

 ارزیابی استیلاسیون هیستون 4

جهت بررسی تاثیر والپروئیک اسید بر روی هایپر استیلاسیون سلول‏های موجود در منطقه آسیب دیده از آنتی بادی H4 با روش ایمونو هیستوشیمی استفاده شد. برای این منظور درصد سلول‏های مثبت در سه منطقه مرکزی، بالایی و پایینی ضایعه مورد بررسی قرار گرفت (شکل 2،A  و B). در گروه درمان شده با والپروئیک اسید میانگین درصد سلول های H4 مثبت 27/5 ± 37/65 و در گروه درمان نشده 48/4 ± 62/31 به‏دست آمد. که با توجه به بررسی‏های آماری اختلاف معنی‏داری را نسبت که گروه درمان نشده نشان می‏دهد (05/0P <) (شکل 3،A ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 3: مقایسه آماری دو نشانگر ED-1 و OX_42 و استیلاسیون هیستونی در دو گروه کنترل و تیمار شده: (A) نمودار نشان دهنده درصد سلول‏های H4+، (B) نمودار میانگین درصد تراکم پیکسل‏های ED-1+و(C) نمودار میانگین درصد تراکم پیکسل‏های OX-42+در گروه تیمار شده با والپروئیک اسید در مقایسه با گروه کنترل می‏باشد. خطای معیار (SEM)، نشان‏دهنده وجود اختلاف معنی‏داربین گروه درمان شده با والپروئیک اسید و  گروه درمان نشده، (05/0P <).

 

 

 

 

 

بحث

نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که تزریق داخل صفاقی والپروئیک اسید (400 میلی‏گرم بر کیلوگرم) در ساعات اولیه بعد از آسیب به مقدار قابل توجهی باعث افزایش استیلاسیون هیستونی، کاهش حضور سلول‏های سیستم ایمنی، کاهش فعالیت ماکروفاژها و میکروگلیا‏های مقیم در منطقه و به دنبال آن کاهش تخریب بافتی (کاهش درصد حفره ایجاد شده) می‏شود. در ضایعات سیستم عصبی به‏ویژه صدمات طناب نخاعی ترشح سیتوکین‏های التهابی توسط میکروگلیاهای مستقر در محل آسیب، ماکروفاژهای مهاجر و همچنین سلول‏های آسیب دیده باعث وخیم‏تر شدن ضایعه می‏شود (18). محققین تلاش می‏کنند تا با درک چگونگی کنترل برهم‏کنش بین سیستم‏های ایمنی و عصبی در آسیب‏های نخاعی، پدیده تخریب و مرگ سلول‏های عصبی که توان ترمیم دارند را به تاخیر بیاندازند. از دست رفتن سلول‏های عصبی، ایجاد حفره و به هم ریختگی مسیرهای عصبی از نتایج صدمه به طناب نخاعی در فازهای اول و دوم آسیب می‏باشد (19و 20) مطالعات مختلف نشان داده است که با کاهش فعالیت و مهاجرت ماکروفاژها، قدرت ترمیم بافت عصبی افزایش می یابد (21). مطالعات بر روی مدل‏های حیوانی نشان داده است که از دست رفتن غلاف میلین و آکسون‏ها در فاز دوم با مهار فعالیت ماکروفاژها کاهش می‏یابد. این نتایج با استفاده از توکسین هایی بر علیه ماکروفاژها  (21 و 22) و عوامل مهار کننده مهاجرت ماکروفاژها و مونوسیت‏ها (21و 23) مشخص شده است. در این مطالعه تاثیر اسید والپروئیک با غلظت 400 میلی‏گرم به‏ازای هر کیلوگرم وزن در کاهش فعالیت ماکروفاِها و میکروگلیا‏ها در موش‏های صحرایی دارای آسیب نخاعی مورد بررسی قرار گرفت. کاهش دو پروتئین ED-1 و OX-42 به‏عنوان نشانگرهای فعالیت میکروگلیا/ ماکروفاژها در واکنش‏های التهابی بیان کننده کاهش التهاب در محل ضایعه و اطراف آن می باشد. نتایج به‏دست آمده در این مطالعه با نتایج مطالعات انجام شده توسطBhavsar  (12)، Carlson  و همکارانشان (13) مطابقت می‏کند. استیلاسیون هیستون یک مکانیسم کلیدی در تغییر ساختار کروماتین و بیان ژن می‏باشد (12).  مهارکننده‏های هیستون دی استیلاز باعث تمایز پیش‏سازهای عصبی (24) و حفظ زواید نورون‏های بالغ در مقابل عوامل مختلف می‏شوند (25). در این مطالعه تاثیر والپروئیک اسید به‏عنوان مهار کننده هیستون دی استیلاز در کاهش التهاب بررسی گردید. نتایج این مطالعه نشان دهنده افزایش سلول‏های H4+ در محل ضایعه است. نتایج به‏دست آمده با اطلاعات LV و همکارانش (16) مطابقت دارد. بنابراین مهار هیستون دی استیلاز می‏تواند زمینه درمانی جهت کاهش التهاب و اثرات نوروپروتکتیو باشد. مهم‏ترین نقش پروتئین‏های هیستونی در پیچش DNA  است. هرگونه تغییر در ساختار این پروتئین‏ها می‏تواند باعث تغییر در شکل فضایی کروماتین شود. عمل استیلاسیون و دی استیلاسیون که  به‏ترتیب توسط آنزیم‏های Histone acetyltransferases (HATs) و Histone deacetylases (HDACs) و بر روی اسید امینه لیزین در این پروتئین‏ها انجام می‏شود می‏تواند شکل کروماتین را تغییر دهد. هر گونه تغییر در ساختار و پیچیدگی کروماتین در بیان ژن‏ها موثر می‏باشد (26). والپروئیک اسید به‏عنوان داروی ضد صرع کاربرد فراوان دارد. مطالعات انجام شده بر روی این دارو نشان می‏دهد که والپروئیک اسید با افزایش بیان MAP-2 در آستروسیت‏ها و سلول‏های عصبی باعث افزایش دندریتوژنز، افزایش حافظه و بهبودی سد خونی مغزی می‏شود. همچنین باعث افزایش آپوپتوزیس در ماکروفاژها می‏شود. محققین نشان داده‏اند که والپروئیک اسید باعث افزایش بیان BDNF,GDNF در سلول‏های عصبی و آزرده شده و از این طریق باعث افزایش زوائد عصبی می‏شود (27 و 28). با توجه به بالا رفتن آمار بیماران مبتلا به آسیب‏های نخاعی و مشکلات موجود در تهیه و کشت سلول‏های بنیادی دستیابی به یک روش مناسب و غیر تهاجمی برای ترمیم سلول‏های از دست رفته و جلوگیری از مرگ سلول‏های باقی‏مانده در ناحیه آسیب دیده ضروری است. والپروئیک اسید به‏عنوان یک داروی امیدوار کننده در درمان صدمات طناب نخاعی و سایر آسیب‏های ترومایی ایجاد شده در دستگاه عصبی مرکزی مورد توجه قرار گرفته است. در حال حاضر با توجه به قیمت ارزان آن در درمان‏های کلینیکی بسیاری از بیماری‏های عصبی مثل صرع و میگرن استفاده می‏گردد. مطالعه حاضر برخی از فاکتورهای دخیل در التهاب را مورد بررسی قرار داده است، با این‏حال ضروری به‏نظر می‏رسد که مطالعات تکمیلی بیشتری نیز در همین زمینه باید انجام شود.                   

 

نتیجه گیری

با توجه به نتایج به‏دست آمده والپروئیک اسید به‏عنوان یک داروی مهار کننده دی استیلاسیون هیستونی می‏تواند در کاهش فعالیت و مهاجرت میکروگلیا/ماکروفاژی نقش به‏سزایی داشته باشد و از این طریق در کنترل روند التهاب در مراحل اولیه تاثیرگذار باشد. در نتیجه این دارو باعث کاهش مرگ سلول‏های عصبی و کاهش گسترش تخریب بافتی بعد از صدمات ضایعه نخاعی می‏شود. با توجه به این ویژگی‏ها، از این دارو در درمان  بسیاری از بیماری‏ها می‏توان استفاده کرد. 

تشکر و قدردانی

با توجه به اینکه بخشی از این کار در مرکز تحقیقات  نوروپاتولوژی دانشگاه توبینگن آلمان انجام شده است، لازم می‏دانیم تا از پروفسور شولوزینر و همکارانشان در آن مرکز قدردانی کنیم. 

  1. Chen PS, Peng GS, Li G, Yang S, et al. Valproate protects dopaminergic neurons in midbrain neuron/glia cultures by stimulating the release of neurotrophic factors from astrocytes. Mol Psychiatry. 2006; 11(12):1116-25.
  2. Castro LM, Gallant M, Niles LP. Novel targets for valproic acid: up-regulation of melatonin receptors and neurotrophic factors in C6 glioma cells. J Neurochem. 2005; 95(5):1227-36.
  3. Donnelly DJ, Popovich PG. Inflammation and its role in neuroprotection, axonal regeneration and functional recovery after spinal cord injury. Exp Neurol. 2008; 209(2): 378-88. 
  4. Ronsyn MW, Berneman ZN, Van Tendeloo VF, Jorens PG, et al. Can cell therapy heal a spinal cord injury? Spinal Cord. 2008; 46(8): 532-9.
  5. Anderson KD. Targeting recovery: priorities of the spinal cord-injured population. J Neurotrauma. 2004; 21(10):1371-83.
  6. Monti B, Polazzi E, Contestabile A. Biochemical, molecular and epigenetic mechanisms of valproic acid neuroprotection. Curr Mol Pharmacol. 2009; 2(1): 95-109.
  7. Yuan PX, Huang LD, Jiang YM, Gutkind JS, et al. The mood stabilizer valproic acid activates mitogen-activated protein kinases and promotes neurite growth. J Biol Chem.2001; 276(34): 31674-83.
  8. Gurvich N, Klein PS. Lithium and valproic acid: parallels and contrasts in diverse signaling contexts. Pharmacol Ther. 2002; 96(1): 45-66.
  9. Hao Y, Creson T, Zhang L, Li P, et al. Mood stabilizer valproate promotes ERK pathway-dependent cortical neuronal growth and neurogenesis. J Neurosci. 2004; 24(29): 6590-9.

10. Brandt C, Gastens AM, Sun M, Hausknecht M, et al.. Treatment with valproate after status epilepticus: effect on neuronal damage, epileptogenesis, and behavioral alterations in rats. Neuropharmacology.2006; 51(4): 789 -804.

11. Zhang Z, Zhang ZY, Fauser U, Schluesener HJ. Valproic acid attenuates inflammation in experimental autoimmune neuritis. Cell Mol Life Sci. 2008; 65 (24): 4055-65.

12. Bhavsar P, Ahmad T, Adcock IM. The role of histone deacetylases in asthma and  allergic diseases. J Allergy Clin Immunol. 2008; 121(3): 580-4.

13. Carlson SL, Parrish ME, Springer JE, Doty K, et al. Acute inflammatory response in spinal cord following impact injury. Exp Neurol. 1998; 151(1): 77-88.

14. Glauben R, Batra A, Fedke I, Zeitz M, et al. Histone hyperacetylation is associated with amelioration of experimental colitis in mice. J Immunol.2006; 176(8): 5015-22. 

15. Mautes AE, Weinzierl MR, Donovan F, Noble LJ. Vascular events after spinal cord injury: contribution to secondary pathogenesis. Phys Ther 2000; 80(7): 673–687.

16. Lv L, Sun Y, Han X, Xu CC, et al.. Valproic acid improves outcome after rodent spinal cord injury: potential roles of histone deacetylase inhibition. Brain Res. 2011. 17:1396:60-8.

17. Pal R, Gopinath C, Rao NM, Banerjee P. Functional recovery after transplantation of bone marrow- derived human mesenchymal stromal cells in rat model of spinal cord injury. Cytotherapy 2010; 12(6): 792-806.   

18. Fleming JC, Norenberg MD, Ramsay DA, Dekaban GA, et al. The cellular inflammatory response in human spinal cords after injury. Brain. 2006; 129(12): 3249-69.

19. Beattie MS, Li Q, Bresnahan JC. Cell death and plasticity after experimental spinal cord injury. Prog Brain Res.2000; 128: 9-21.

20. Fehlings MG, Nguyen DH. Immunoglobulin G: A potential treatment to attenuate neuroinflammation following spinal cord injury. J Clin Immunol. 2010; 30 (l1): 109-12.

21. Blight AR. Effects of silica on the outcome from experimental spinal cord injury: implication of macrophages in secondary tissue damage. Euroscience. 1994; 60: 263–273.

22. Popovich PG, Guan Z, Wei P, Huitinga I, et al. Depletion of hematogenous macrophages promotes

 

partial hindlimb recovery and neuroanatomical repair after experimental spinal cord injury. Exp Neurol 1999; 158: 351–365.

23. Giulian D, Robertson C. Inhibition of mononuclear phagocytes reduces ischemic injury in the spinal cord. Ann Neurol .1990; 27: 33–42.

24. Lee S, Lee SK. Crucial roles of histone-modifying enzymes in mediating neural cell-type specification. Curr Opin Neurobiol. 2010; 20(1): 29–36.

25. Langley B, D'Annibale MA, Suh K, et al. Pulse inhibition of histone deacetylases induces complete resistance to oxidative death in cortical neurons without toxicity and reveals a role for cytoplasmic p21waf1/cip1 in cell cycle-independent neuroprotection. J Neurosci. 2008; 28: 163–176.

26. Saha RN, Pahan K. HATs and HDACs in neurodegeneration: a tale of disconcerted acetylation homeostasis. Cell Death Differ. 2006; 13(4): 539-50.

27. Dash PK, Orsi SA, Zhang M, Grill RJ, et al. Valproate administered after traumatic brain injury provides neuroprotection and improves cognitive function in rats. PLoS One. 2010; 5(6):e11383.

Wu X, Chen PS, Dallas S, Wilson B, et al. Histone deacetylase inhibitors up-regulate astrocyte GDNF and BDNF gene transcription and protect dopaminergic neurons. Int J Neuropsychopharmacol. 2008; 11(8): 1123-34.