Stres ve Bilişsel Fonksiyon

Bellek çevreden bilgilerin ayrıştırılmaksızın alındığı pasif bir süreç değildir. Bunun yerine, çevre ve şartlar gibi değişkenler, önceki tecrübelerimiz ve hatta organizmanın glisemik durumu, bilgiyi almamızı yada almamamızı etkileyebilir. Bizim emosyonel durumumuz böyle önemli bir süzgeçtir. Basit bir örnek olarak ; bir çoğumuz John F. Kenedy’ nin vurulduğu andaki yerimizi ve o anı hatırlarız fakat bununla birlikte, o gün için daha fazla bir şey hatırlayamayız.

Bu yazıda stresin ve bununla birlikte olan fizyolojik cevapların belleği nasıl etkileyeceğini ele alacağız. Görüleceği üzere kısa süreli stres bellek oluşumunu hızlandırır. Son çalışmalar bunun altında yatan olası bazı nedenleri ortaya çıkarmıştır. Buna karşılık daha ciddi ve uzun süreli streslerin geniş bir alanda bilişsel fonksiyonlar üzerinde zararlı etkileri olabilir. Son çalışmalar bu etkilerin hipokampustaki nöronların morfolojisindeki reversibl değişikliklere bağlı olabileceğini göstermiştir. Hipokampus beyinde öğrenme ve bellek merkezidir. En son nokta ise; gerçekten uzun süreli bir strese maruz kalmak hipokampal nöronlarda kayıplara neden olabilir ve bu bulgu çoğu yaştaki hastalarda görülen bilişsel kayıplarla ilişkili olabilir.

Ketakolaminler ve Glukokortikoidler

Stresin bellek ve hipokampustaki etkilerini tartışmaya başlamadan önce bunun endokrin mediatörlerinin bir tekrarını yapmak daha doğru olur. Fiziksel ve psikolojik stresler sempatik sinir sisteminden epinefrin ve norepinefrin salınımına, adrenal korteksten glikokortikoid salınımına neden olur. Bu mediatörlerin salınım miktarı ve süresi stresin tipi, süresi ve şiddeti ile değişkenlik gösterir. Fakat glikokortikoid ve ketakolaminlerin bu olayda her şeye rağmen rolleri bulunmaktadır.

Strese yanıtta ketakolaminlerin ilk dalga olduğunu, glikokortikoidlerinde ikinci dalga olduğunu kabul edebiliriz. Bir stresör karşısında ketakolaminler salgılanır ve postsinaptik hedef dokuda saniyeler içinde ikincil mesajcı basamaklarını aktive ederler. Buna karşılık glukokortikoidler belirli bir latent periyot sonrası salgılanırlar ve etkilerin oluşması saatler alabilir. İşte bu zaman farkı, kısa süreli stresör ile uzun süreli stresörün birbirinden farkını anlamamıza yardımcı olacaktır.

Belleğin akut uyarılması ve gelişmesi

Duygusal olaylar için bellek :

Akut olarak gelişen duygusal uyarılmanın, deney hayvanlarında ve insanlarda bellek oluşumunu hızlandırdığı uzun zamandır bilinir; Chill ve arkadaşlarının [1**] son yaptığı bir çalışma bu gerçeği göstermiştir. Bu çalışmada deneklere, iki öyküden birisi okundu. Bunlardan biri, annesiyle birlikte hastanedeki babasını ziyaret etmek için kasabadan yolculuk yapan bir çocuğu ve bu çocuğun hastanede karşılaştığı bir sürü tıbbi presedürü anlatmaktadır. Diğer hikayede ise annesiyle kasabada gezerken çok ciddi bir şekilde yaralanan ve hastaneye aceleyle getirilen, bir sürü tıbbi presedürle karşılaşan çocuğu anlatmaktadır. Her iki hikayenin karmaşıklığı ve uzunluğu hatta başlangıç ve sonlarının benzer olmasına rağmen, çocuğun geçirdiği kazalar ve başından geçen olayların belleği arttırdığı ortaya çıkarılmıştır.

Deney hayvanlarındaki çalışmalarda olduğu gibi, duygusal olayların ve belleğin arttırılması sempatik uyarılar tarafından gerçekleştirilmiş [2] ve parçada anlatılan olaylar [1**] sırasında insanlarda da olduğu anlaşılmıştır. Özellikle beta blokörlerin (propranolol ile) hikayenin duygu yükü bölümünde, güçlenen belleği engellediği gösterilmiştir [1**]. Bu farmakolojik girişim bellek oluşumunun tüm şekillerini etkilememiş, duygusal olaylarla ilgili olmayan bellek oluşumuna hiç etkisi olmamıştır.

Glikoz ve Bellek

Ketakolamin aracılı etki beyine oksijen ve glikozun iyi bir şekilde ulaştırılmasını arttırabilir. Ciddi hipogliseminin belleği bozduğu uzun zamandan beri bilinir, fakat son literatürler glikoz kullanımındaki fizyolojik dalgalanmaların kognisyonu etkileyebileceğini düşündürmektedir. Deney hayvanlarında ve insanlarda postprandial glikoz düzeyinin (160-180 mg/dl) retrograd ve anterograd bellek formasyonunda artmaya yol açtığı gözlenmiştir [3]. Buna benzer başka bir araştırmada (Manning ve ark) [4*] glikozun Alzheimer hastalarında bellek fonksiyonlarını geliştirdiği gösterilmiştir. Aşağıda anlatılacağı üzere, farklı bellek fonksiyonlarının farklı nöroanatomik substratları vardır. Glikozun da belleği arttırıcı etkileri hipokampusa bağlı bellek kısımları ile sınırlıdır.

Glikozun ventriküler infüzyonu bellekte [5] artma sağlar. Altta yatan nedene yönelik iki teori vardır. Bazı düşünceler glikozun spesifik nörotransmitterler üzerine direk etkisinin olduğu üzerinde odaklanır. Mesela glikozun Asetil kolin sentezini Acil- CoA prekürsörlerinin yapımını etkileyerek arttırdığı ve Asetil kolinin hipokampus bağımlı kognisyonda yer aldığı ileri sürülür [2]. Diğer düşünceler, daha ziyade plastik olaylara cevaplarda nöronlarda ortaya çıkan bazı dramatik değişikliklerin, daha çok genel glikoz etkilerini, muhtemelen metabolik tüketimleri yansıttığını öne sürer. Örneğin bazı sinaptik plastisite durumlarında, glutamat artışı yada glutamat reseptör sentezi yada sitoskelatal değişiklikler ortaya çıkar [2]. Bununla ilişkili olarak, hipokampal ATP bağımlı K+ kanallarının glikoz kaynaklı ATP üretimi ile aktivitelerinin azaldığı bununda uyarılabilirliği arttırdığı gösterilmiştir [6,7].

Bu literatürde sempatik sistem ile aktive olan gelişmiş belleğin ketakolaminle uyarılmış glikoz kullanımı ile ilişkili olabileceği de tartışılmaktadır. Bu da periferal etkiler (glikojenolizin stimülasyonu) ve serebral perfüzyonun artmasına bağlıdır. Bu ilişki incelendiğinde bellek üzerinde en iyi etkiye sahip ketakolamin konsantrasyonları bellek üzerinde en iyi etkiye sahip glikoz döngüsündeki konsantrasyonlardır. Ayrıca sempatik etkiler, belleği başka olası mekanizmalarla da etkiler [2].

Stresin ve glukokortikoidlerin uzun dönem potensiyalizasyonundaki bozucu etkileri :

Adrenal steroidlerin bifazik etkisi:

Daha yıkıcı stresörlerin zararlı etkileri muhtemelen SSS aracılığı ile olur : Ketakolaminlere uzun süreli maruziyet belleği bozar. Bunun gibi fizyolojik dozların üzerindeki glikoz miktarları da bellekte bozulmaya yol açar [2]. Bu iki zıt etkiyi bu maddelerin nasıl oluşturduğu bilinmemektedir [2] (malum dozlarda ketakolamin ve glikoz düzeyleri bellek için faydalıdır, oysa yüksek seviyeleri zararlıdır). Şu anki bir çok araştırma ve ilgi ketakolaminlerden ziyade glukokortikoidlerin zararlı etkileri üzerinde yoğunlaşmaktadır. Biz bu bölümde stres veya glukokortikoid maruziyetinin bellek üzerine olan kısa ve uzun dönem etkilerini inceleyeceğiz.

En iyi karakterize edilen etkileri : fizyolojik stresin veya stres ile uyarılan glukokortikoid düzeylerinin hipokampüsteki uzun süreli potensiyalizasyon (LTP) ve/veya ani potensiyalizasyonu (primed burst potentiation, PBP) üzerine olan olumsuz etkileridir.[8**] Glukokortikoidlerin LTP ve PBP üzerine bifazik etkileri vardır [9]. Oysa adrenal steroidlerin fizyolojik diürnal salınımı esnasında plastisite artarken [9,12**], stres aracılı salınımlarında ise LTP inhibe olur [9,10,11].

Bu hormonların bazal seviyelerinin ve stres düzeylerindeki etkilerinin farklı olması iki reseptörün varlığından kaynaklanır (Tip 1 mineralokortikoid ve Tip 2 glukokortikoid reseptörler). Hipokampus bu iki reseptörü belli bir miktarda içeren sayılı bölgelerdendir [13]. Tip 1 reseptörler yüksek afiniteli olup glukokortikoidlerin diürnal miktarları ile aktive olurlar. Ancak Tip 2 (düşük afiniteli) reseptörler ise stres sırasında indüklenen yüksek konsantrasyonlarda aktive olurlar. Bu da bize çelişkide kaldığımız durumu açıklar. Bu bakışın eşliğinde, düşük doz endojen kortikosteronun PBP yi arttırması gibi Tip 1 reseptörlerin selektif aktivasyonuda hipokampusta LTP yi arttırır [12**,14]. Düşük seviyelerde endojen kortikosteron PBP yi arttırır [9]. Buna karşılık yüksek doz endojen glukokortikoidler Tip 2 reseptörleri aktive ederek LTP ve PBP yi baskılarlar [10*,14] (Res.1). Tip 2 reseptörlerin uyarılması uzun süreli bir sinaptik baskılanma ve depolarizasyona yol açacağı da bildirilmiştir [15]. Glukokortikoidlerin LTP üzerinde olan tartışılmaz etkileri yanında hipokampusun elektrofizyolojik özellikleri üzerinde de etkisi vardır [16,21]. Glukokortikoidlerin stres düzeyleri hipokampustaki eksitabiliteyi azalttığı uzun zamandan beri bilinir [16,18]. Bunun bir açıklaması olarak, glukokortikoidlerin after-hiperpolarizasyonu artırdıkları, böylelikle hipokampal nöronlardaki refraktör periyodu uzattığı gösterilmiştir. Bunun bir yolunun, bu hormonların Ca++ akımını arttırdıkları ve bununda Ca++ bağımlı K+ kanallarını [16] aktive etmesi olduğu düşünülüyor. LTP üzerine olan etkileri gibi, glukokortikoidlerin hipokampal eksitabilite üzerine olan etkileride bifaziktir: stres düzeylerinde inhibitör, diürnal düzeyde stimilatördür [20,21]. Aynı şekilde stresin farklı miktarlarındaki cevaba karşı oluşan bu bifazik yanıta Tip 1 ve 2 resöptörlerlerinin değişen etkilerinin aracılık ettiği görülür [16,19-21]. Bu farklı etkilerin oluşmasında daha bir çok yolak tanımlanmıştır. Mesela Tip 1 reseptörler aktive 5 HT1A reseptör miktarında azalma yapar, Ca++- bağımsız K+ kanal hiperpolarizasyonuna neden olur [16].

Eksitatör aminoasitler

Eksitatör aminoasit reseptörlerinin stresin hipokampustaki etkileri ile ilişkili olduğu öne sürülmüştür. Fakat adrenal steroidlerin bu etkilerin oluşması için aracı rolleri tam bilinmemektedir. Bir sosyal stres uygulanan ratta 24 saat sonra hipokampustaki CA3 bölgesindeki NMDA antagonist bağlanma bölgesinin arttığı, [22] buna karşılık kuyruğundan bir saat şok verilen rattada hipokampusun bir çok alanında akut olarak AMPA agonist bağlanma miktarının arttığı saptanmıştır [23]. Bu değişik sonuçları başka çalışmalar olmaksızın yorumlamak olanaksızdır [24]. Tek stresör verilerek, NMDA ve AMPA reseptörlerine agonist ve antagonist bağlanması arasındaki ilişki zaman süreci içinde incelenecektir. Bundan başka adrenal steroidlerin bu olaya nasıl katıldıkları da tam gösterilemediyse de adrenalektomi dentat gyrusta AMPA agonist bağlanmasını azaltmış ve Tip I adrenal steroid reseptör stimülasyonunu ters çevirmiştir. Uzun süre tekrarlanan yüksek doz kortikosteron tedavisi hipokampal AMPA antagonist bağlanma bölgesinde NMDA antagonist bağlanma miktarını değiştirmedi [24].

Endojen opiyatlar :

Stresin LTP yi etkilemesi endojen opiyatlarla ilgili olabileceği de düşünülmektedir. Bununla ilgili ilk çalışmaları Thompson ve arkadaşları yapmıştır [25]. Bunlar adrenal bezin tamamı yerine sadece medullasının çıkarılmasında stres aracılı LTP bozulmasına neden olabileceğini göstermişlerdir. Her ne kadar bu bulgu bu türden bir bozulmanın açıklamasında alternatif bir mekanizma olarak adrenal medulla tarafından ketakolamin salınımını düşündürebilirse de epinefrin kan beyin bariyerini normalde geçemez. LTP üzerinde güçlü etkileri olduğu da daha önce gösterilmiştir. Bunun yerine adrenomedüller olarak salgılanan enkafalinlerin kritik bir role sahip oldukları, çünkü opiat antagonistlerinin stres aracılı LTP bozulmasını engellediği düşünülmektedir [26]. Enkafalinlerin bu stres aracılı etkileri hayret ile karşılanmamalıdır. Enkafalinler şok gibi stresör olaylarda salgılanır ve stres aracılı analjezi oluşumuna yardımcı olurlar. Bununla birlikte LTP yi etkilemeleri bu maddelerin diğer nörotransmitterler ile etkileşimi ile ortaya çıkan sekonder etkileri ile oluşabilir.

Thompson’un çalışmalarında, enkafalinlerin LTP üzerine olan etkisi, stresörün sebep olduğu fiziksel acıdan bağımsız olduğunu göstermiştir [27]. Onların tasarladığı düzenekte birinci grupta ratlar bir tuşa basınca tekrarlayan şoktan kurtuluyorken (örneğin bu grup kontrol edilebilen bir stresörle karşı karşıya), ikinci grupta aynı şoku fiziksel zorlanma ile alan ancak hiçbir kontrol mekanizması olmayan ratlar vardır. Bu çalışmada, kontrol edilemeyen stresörle karşılaşan ratların LTP sinde bozulma olduğu saptanmıştır.

Glikoz Uptake’ i:

Glukokortikoidlerin bellek formasyonu üzerine olan etkilerinden bir tanesi de hipokampustaki glikoz transportunu inhibe etmesidir. (2 deoksi glikozla işaretlenerek invivo değerlendirilmiştir [28-30,31**]). Daha ileri olarak glukokortikoidler kültüre edilmiş hipokampal ve glial nöronlarda glikoz uptake ini bozmuşlardır [32,33]. Bu zararlı etkiler Tip II reseptörler [32] aracılığı ile gerçekleşir ve bunu glikoz transport proteinlerinde mRNA sentezini azaltmasıyla [34] ve bu proteinlerin membrandan hücre içi depolara mobilizasyonunu arttırmak suretiyle yaptığı düşünülmektedir [35].

Bu literatürde üzerinde durulması gerekli iki nokta vardır. Birincisi bir çift çalışma glukokortikoidlerin hipokampusta 2 deoksiglikoz uptake’i üzerinden gerçekleştirdikleri supresif etkilerini göstermekte başarısız olmuştur [36,37]. Ancak her iki çalışmada da glukokortikoidler 15 ve 75 dakikalarda verilmiştir ve bu zamanlar glukokortikoidlerin transkripsiyonel etkilerini göstermeleri için çok kısadır. İkincisi ise invitro testlerde glukokortikoidler hipokampal kültürlerde glikoz transportunu inhibe etmiştir. Fakat diğer beyin bölgelerinden alınan kültürlerde bu olay gözlenmemiştir [33]. Ancak invivo yapılan testlerde glukokortikoidler tüm beyinde glikoz transportunu inhibe etmektedir [28-30]. Bu durumu şu açıklamayı yaparak netliğe kavuşturabiliriz: glukokortikoidler glikoz transportunu tüm beyinde vasküler endotel düzeyinde inhibe etmelerine rağmen hipokampusta ayrıca nöronal düzeyde de inhibe eder [28]. Hipokampusun bu seçici yatkınlığı bize, glukokortikoid inhibisyon düzeyinin hipokampusta diğer beyin bölgelerine nazaran daha fazla olduğunu gösterir. Bu durum genetik olarak şişman (fa/fa) Zucker tipi ratlarda yapılan dikkatli analizler sonucu gözlenmiştir. Bu ratlarda ayrıca glukokortikoid konsantrasyonu yaklaşık olarak normalin iki katı kadardır [30].

Peki glikoz transportunun azalması LTP yi nasıl oluyor da etkiliyor? Glukokortikoidlerin yapmış oldukları glikoz transport inhibisyonu, (tipik olarak %25 lik bir azalma- invivo ve invitro olarak) hipokampal ve glial hücrelerdeki bazal ATP düzeylerini etkileyecek kadar olmaz [38,39**]. Her nasılsa glukokortikoidler enerji ihtiyaçlarının arttığı durumlarda ATP kaybını hızlandırırlar [38,39]. Bir nöron için LTP gibi pek çok plastik olay enerji ister ve glukokortikoidle indüklenmiş ATP depoları hızla boşalarak LTP nin faydasını azaltabilir. Yukarıda da anlatıldığı üzere ATP deplesyonu ATP bağımlı potasyum kanallarında hiperpolarize edici bir dış akıma sebep olur ve buda nöronal eksitabiliteyi azaltır [6,7].

Stres ve Glukokortikoidlerin öğrenme ve bellek üzerine etkileri

Hayvan çalışmaları :

Stres tarafından uyarılan glukokortikoid düzeylerinin LTP, hipokampal eksitabilite ve hipokampal enerjitikler üzerine olan etkisi aynı konsantrasyonda bu hormonların öğrenme ve belleği de bozabileceğini düşündürmektedir. Deney hayvanlarında LTP ve PBP üzerinde yapılan paralel çalışmalarda adrenal steroidlerin bifazik etkilerinin varlığı gösterilmiştir. Adrenalektomi ile indüklenme sonucunda dentat girusta nöron kaybı olmadığı şartlar altında adrenalektomi adult ratlarda konumsal bellek performansını bozmuştur [40]. Tip I reseptör aktivasyonu performansı arttırmış, Tip II aktivasyonu tam tersi yapmıştır ([40]; P.Vaher ve ark.) Adrenalektomi Morris su labirentinde konumsal öğrenmeyi bozmuştur: Tip I reseptör blokajı (adrenal bezi sağlam ratlarda) arama-kaçma stratejilerinde değişiklik ve konumsal yeniliğe, bozulmuş reaktiviteye neden olmakta, buna karşılık Tip II reseptör blokajı, platformu bulmada gecikmeyi artırmaktadır [41,42*]. Civcivlerde Tip I ve Tip II antagonistleri pasif kaçınma davranışını öğrenmeyi bozduğu ve her antagonistin hayvanın davranışlarında farklı etkileri oldu gösterilmiştir [43]. Borrel ve arkadaşları [44] adrenalektomi yapılmış ratlardaki pasif kaçınma davranışını öğrenmeye bakmış ve Tip I reseptörleri üzerinden etki eden düşük doz kortikosteron tedavisinin, adrenalin cevap eğrisinde bariz bir sağa kaymaya sebep olduğu ve bunun da pasif kaçınma davranışını öğrenmeyi restore ettiğini gözlemişlerdir.

Şu an halen kronik kortikosteron tedavisi ve kronik stres çalışması dışında, yüksek doz glikokortikoidlerin hipokampal öğrenme üzerine olan etkilerini gösterecek bir çalışma yoktur ve bundan dolayı insan çalışmalarına yönelmeliyiz.

İnsan çalışmaları :

Son yapılan insan çalışmaları yüksek doz glukokortikoidlerin insan öğrenme ve belleği üzerinde inhibitör rolü olduğunu göstermiştir. Aşağıdaki tartışma hiperkortizolemi ile seyreden bazı klinik sendromların (cushing hastalığı olan depresifler, alzheimer hastalığı olan hiperkortizolemikler, uzun süreli glukokortikoid tedavisi alan hastalar) bellek bozukluğu ile olan ilişkisini tartışmaktadır. Son yıllardaki deneysel çalışmalar bellek kaybı ve glukokortikoid maruziyeti arasındaki ilişkiyi üç yolla açıklamaktadır:

Birincisi, bu hastaları çalışmada karşımıza çıkan önemli bir sorun altta yatan ikincil bir hastalığın varlığıdır. Daha da ileriye gidersek bu sendromlardan bazıları adrenokortikotropik hormon konsantrasyonlarında artış ile birlikte olduğu gibi, bazıları da azalmış konsantrasyonları ile birliktedir. ACTH’nın bilişsel fonksiyonlarda rolü vardır ve bu durum bu hastalardan toplanan veriler değerlendirilirken göz önünde tutulmalıdır [45]. Son yapılan bazı çalışmalardan anlaşıldığı üzere birkaç gün uygulanan yüksek doz steroid protokollerinin sağlıklı insanlar üzerinde kognisyonda zararlı etkileri vardır [46,47].

İkinci olarak bir çok çalışma hipokampustaki bellek ve öğrenme defisitleri ile yakından ilgilidir. Dekleratif (açıklayıcı) ve prosedürel (işlemsel) bilgi arasında; bir sonraki bazı şeylerin nasıl yapılacağına ilişkin dolaylı olarak örtük (implicit) bilgi ile ilişkili, önceki ise bazı şeyler bildiğinize ilişkin açık (explicit) bilgi ile ilgili olmak üzere geniş bir ayırım yapılmıştır. Dekleratif bilgi hipokampus ile ilgili iken, daha çok motorsal prosedürlere ait bilgi ise ekstrapramidal sistem ve beyincik ile ilgilidir. Gönüllü insanlarda yapılan çalışmalarda deklarasyon ile ilgili hataların sayısının glukokortikoid artışı ile arttığı gösterilmiştir (mesela okunmuş olan bir paragraftan erken ve geç bellekten tekrarlanan şeylerdeki hatalar) [47]. Aksine bazı olgularda daha az dekleratif, daha işlemsel veya uyanıklıkla ilgili komponenti olan sıralı ekleme ödevleri, uyanıklık ödevleri veya çizgi oryantasyon ödevleri üzerinde glukokortikoidlerin hiç etkisi yoktu.

Son olarak, son çalışmalar ile hipokampal ilişkili kognisyonun bazı özellikleri ile ilgili karışıklıklar ortaya çıkmıştır. Bir çalışmada daha önce bir liste halinde okunan objelerin, liste halindeki yanıltıcı objeler okunduktan sonra tekrarlanması istenir [46]. Glukokortikoidler orijinal listedeki objelerin hatırlanmasını etkilememiştir. (Mesela atlama hatalarına sebep olmaz.) Bunun yerine yanıltıcı nesneler tarafından araya girmeleri arttırır [mesela (eylem) commisyon hataları] Etki olarak glukokortikoidler alakasız stimulusun filtrasyonunu bozar. Her nasılsa son yapılan bir çalışmada [47] açıklanamayan sebeplerden dolayı aynı cevap veya sonuç tekrar elde edilememiştir.

Bir istisna olarak (glukokortikoidlerin kognisyonu bozması ile ilgili) düşük doz uygulanan prednizolonun (0.5 mg/gün 3 hafta) SLE hastalarının kognisyonunda ilerlemeye neden olduğudur [48]. Örneğin semantik veya epizodik bellek gibi herhangi bir özgünlük olup olmadığını belirlemek amacıyla bildirilmiş olan bilişsel değişimler ayrımlaştırılmamıştır. Prednizolonun düşük dozları deksametazon gibi davranabilir. Bu doz ACTH supresyonunu sağlayacak düzeyde santral sinir sistemine geçemeyen dozdur [49]. Bundan dolayı prednizolonun SLE hastalarında kognisyonu iyileştirme olayı endojen glukokortikoid sekresyonunu baskılamasına bağlı olabilir. Endojen glukokortikoidler beyinde, prednizolonun direk etkisinden ziyade kendileri direk etkiye sahiptirler. Newcomer ve ark’nın [47**] deksametazon ile yaptığı çalışma da bir belirsizliğe sahiptir. Yukarıda da hayvan modellerinde belirtildiği gibi glukokortikoidler LTP ve PBP üzerinde bifazik bir etkiye sahiptirler. Şunu da söylemek mantıklı olur ki: artan glukokortikoid sekresyonu kognisyonda düzelmelere ve iyileşmelere sebep olur.

Uzun süreli stres ve glukokortikoid maruziyetinin sonuçları:

Hayvan çalışmaları:

Son yıllarda bu anlamda en göze çarpan çalışma ratların hipokampusundaki CA3 bölgesindeki nöronların dentritik çıkıntılarının 21 günden uzun süreli glukokortikoid veya stres sonrası atrofiye uğradığının gösterilmesi oldu [50,51]. Atrofi daha çok CA3 nöronlarının [50,51] apikal dentritlerinde gözlendi ve irreversible idi. (A-M Magarinos, BS McEven). Apikal dentritler, eksitatör aminoasit salgılayan dentat girus ve CA3 bölgesinin diğer hücrelerinden gelen uyarıların toplandığı yerdir ([51]; A-M Magarinos, BS McEven). Dilantin veya antiepileptik bir madde vermek glutamat sekresyonunu ve bazı kalsiyum kanallarını bloke eder veya NMDA reseptör blokörleri glukokortikoid stres aracılı atrofiyi engellerler. Dilantin kullanımı yukarıda bahsi geçen ratlarda dentritik atrofiyi engellemiştir. Burdanda şu anlaşılabilirki glukokortikoidlerin etkilerinde glutamat sekresyonununda rolü vardır [52] (res 1). Son yayınlanan bir çok çalışmada glukokortikoidler kainik asite bağlı zararlı etkileri potansiyelize ederler [53]. Aynı zamanda hipokampusta [54-56] eksitatör aminoasit sekresyonunu potonsiyelize ederler ve içlerinde nörotropinleri ekspresyonun artışını da içeren bir çok postsinaptik proçeside etkilerler [57].

CA3 pramidal nöronların dentritlerinde, 21 günlük stres sonrası meydana gelen atrofi sonucu sekiz bacaklı labirentteki konumsal bellek ile ilgili olan ödevleri öğrenmeye başlamada bozukluklar meydana gelmiştir [58]. Aynı şekilde dilantin kullanımı ile birlikte bu olay önlenmiştir [58].

Bundan dolayı belli konsantrasyondaki glukokortikoidlere belli bir süre maruziyet hipokampal nöronlarda reversible değişikliklere neden olur. Her nasılsa daha uzun süreli glukokortikoid maruziyeti irreversbl hipokampal disfonksiyona neden olan nöron kaybıyla birliktedir (Res 1). Glukokortikoidlerin bu nörotoksik etkileri ilk 1960’larda ortaya atılmıştır. Son yapılan çalışmalara göre stres düzeylerindeki glukokortikoid konsantrasyonuna veya stresin kendisine uzun süreli maruziyet ratlarda hipokampal nöron kaybına neden olur [59-61]. Daha spesifik olarak bu nöron kaybı ve buna bağlı olarak gözlenen glial hipertrofi hayvanlarda yaşlanmayla birlikte gözlenen değişikliklerle benzerdir. Ayrıca yaş ilerledikçe bu tür hasarlara da yatkınlık artar. Son çalışmalarda glukokortikoid maruziyetini azaltan cerrahi veya davranışsal uygulamalar yaşa bağlı hipokampal nöron kaybını geciktirir [62-64].

Başka bir literatürde bu fenomeni açıklamak için aktarılmıştır. Kısa süreli glukokortikoid maruziyeti hipokampal nöronları hipoksi, hipoglisemi, nöbet ve iskemiye olan dirençlerini azaltmaktadır [64,65]. Bu tür hadiseler dejeneratif olay basamaklarını tetikleyebilir (Res 2). Sinapslarda glutamat birikimi ve sonucunda, patolojik düzeylere ulaşan Ca++ konsantrasyonu ve buna bağlı sitoskeletal hasar ve oksijen radikali oluşur [64,65]. Glukokortikoidler bu olaylar sırasındaki basamakların daha şiddetli olmasına neden olur. Ayrıca bu olaylar enerji bağlıdır ve dışarıdan bir enerji kaynağı ile desteklenen ratlarda glukokortikoid bağlı artan hasar ters döndürmüştür [65].

Sonuçta, glikokortikoidlerin stres düzeyleri ile glikoz taşınmasının inhibisyonu ve bunun sonucundaki enerjitik yatkınlığın; glutamat geri alınımı, Ca++ girişi ve çıkışı, oksidatif yıkım tamiri gibi vital ve zahmetli görevleri hipokampusun başarmasını daha da zorlaştırdığı bir model öne sürülmüştür [64,65]. Bu model ile glukokortikoidlerin eş zamanlı olan nörolojik olayları nasıl hızlandırdığı veya arttırdığını göstermektedir (her zaman kabul edilen şudur ki; bu modelin test edilmesi sonucu elde edilen sonuçlar bize glukokortikoidlerin nasıl direk toksik olduklarını anlamamızı sağlar). Bu düşünce nöronların normal hayatları sırasında mini nörolojik krizlere maruz kaldığı üzerinde yoğunlaşır. Mesela eğer bir hayvan geç beslenirse gelişen geçici hipoglisemi kapiller yataklarda vazospazma ve sonuçta kısa süreli bir hipoksiye neden olur. İşte glukokortikoidler bu çatı altında gelişen bu kısa süreli atakların oluşturdukları zararlı etkileri artırmaktadır. Bu düşünce halen test aşamasındadır.

Primatlar üzerindeki deneylerde uzun süreli stres veya uzun süreli glukokortikoid maruziyetinin nöron kaybına neden olduğunu gösteren çalışmalar bulunmaktadır. Bir çalışmada multipl gastrik ülserler, kolit, splenik lenfoid yetmezlik ve adrenokortikal hiperplaziden oluşan bir sendromdan dolayı ölen vervet maymunlarında [66] postmortem yapılan biopside hipokampusun CA3 bölgesinde yaygın bir hasar olduğu gözlenmiştir. Beynin başka bir tarafında herhangi bir hasar bulgusu yoktur. İstisna olarak korteksin 3-5 tabakalarında hafif hasar bulguları vardır. Zıt olarak kontrol amaçlı stressiz bir ortamda ölen maymunlarda da beyinlerinde herhangi bir hasara rastlanmamıştır. Sonraki çalışma hiperkortizoleminin hipokampusta hasar oluşturduğunu göstermiştir [67]. Başka bir çalışmada vervet maymunlarının beyinlerinin tek taraflı kortizol sekrete eden ve kolesterol sekrete eden bir yumak konmuştur (kolestrol konan kontralateral kontrol amaçlıdır). Bir yıl sonra glukokortikoid konan tarafta seçici fakat hafif bir hasar olduğu gözlenmiştir.

Hipokampusun CA3 bölgesindeki piramidal nöronların apikal dentritlerindeki stres- aracılı atrofi shrew hayvanında da gösterilmiştir (A-M Magarinos, BS McEwen, E Fuchs, G Flugge). Bunun sonucu olarak kronik sosyal stresin neden olduğu dentritik atrofi, tür spesifik olmayıp sonuçta nöronal ölüme yol açmaktadır.

İnsan hipokampusu üzerine çalışmalar:

Elimizdeki bir avuç dolusu çalışmaya göre sürekli glukokortikoid maruziyeti hipokampal nöronlarda atrofiye sebep olabilir. Eski bir çalışma Cushing hastalarında limbik atrofi olduğunu göstermiştir. Son yapılan bir çalışmada 1-4 yıldan beri cushing hastalığı olan hastalarda yapılan MRI çalışmaları hipokampusta seçici bir atrofi olduğunu göstermiştir [68]. Bu çalışmanın en zayıf yanı herhangi bir kontrol gurubu olmamasıdır ve bundan ziyade araştırıcılar; cushing hastalarının kortizol değerlerini literatürde rapor edilen normal değerlerle kıyasladılar. Çok önemli olan bir yönü ise hiperkortizolemi düzeyi ile hipokampal atrofinin yaygınlığı arasında bir korelasyon göstermesidir. (Aynı şekilde eşlik eden bilişsel fonksiyon defisitleride)

Daha çok test edilen bir literatür bazı hiperkortizolemisi olan depresifler ve hipokampal atrofisi olanlar arasındaki ilişkiyi göstermiştir. Bazı diğer çalışmalar CT ve MRI sonuçlarına göre [69] depresyonu olan hastalarda ventriküler büyüme olduğunu göstermiştir. Bu tür bir büyüme hiperkortizolemik veya deksametazon dirençli hastalarda, yaşlı hastalarda veya depresyonu olan hastalarda daha belirgindir. Şunu da unutmamalıdır ki depresyondaki hiperkortizolemi yaşlı depresifler ve psikotik depresifler için bir markerdir.

Hipokampusla ilişkili daha kesin destek hipotalamo-pitüiter-adrenal aksın aşırı aktivitesini ve sentetik bir adrenal steroidle negatif regüle olma yetisini ölçen bir test olan deksametazon supresyon testi esnasında, hipokampus volümündeki azalmanın bir noktada daha belirgin hiperkortizolizm ile korole olduğu, Axelson ve arkadaşlarının MRI bulgusuydu. Her nasılsa onların hiperkortizolemi indeksleri hipokampal volüm değişiklikleri ile korele değildir. Bir komplikasyon olarak, yazar kullandıkları görüntüleme yönteminin rezolüsyonunun yetersizliğini belirtmiştir ve bundan dolayı hipokampus ve amigdalayı tam olarak ayıramamıştır.

Aynı grup hastalarda yapılan MR çalışmalarında değerlendirilmesi daha zor olan bölgesel T1-spin-lattice relaksasyon değerleridir [71]. Yazar depresiflerin hipokampuslarında çok daha kısa T1- relaksasyon zamanı olduğunu gözlemiştir (sağlıklı kontrol gruplarına göre). Bundan başka bu etki depresif yaşlılarda daha belirgindir. Ancak bu tür verileri değerlendirmekteki zorluklarımız bu tür ölçümlerin fizyolojik manasının kesin olmaması ve bununda beynin değişik bölgelerindeki farklı sıvı ihtivası ile ilgili olmasıdır. Yazarın eksikliklerinden biride depresiflerden elde ettiği verilerden glukokortikoid düzeylerinin fonksiyonuna veya etkisine değinmemiş olmasıdır.

Uzun süreli stres ve bilişsel bozukluklar

Hayvan çalışmaları:

Bütün olarak kemirgen primat ve insan bulgularına göre, uzun süreli glukokortikoid maruziyeti bilişsel fonksiyon bozuklukları ile ilişkilidir. Kemirgenlerde glukokortikoid düzeylerinin azalmasına sebep olan cerrahi veya davranışsal yöntemler soncu hipokampal olan konumsal öğrenme kaybı azaltılmıştır [62-64]. Bu gözlem Issa ve arkadaşlarının yaptıkları bir çalışma ile güçlenmiştir [72]. Yazar ilk olarak yaşlı ratlarda konumsal belleği test etmiştir. Tahmin edileceği gibi ortalama performans genç kontrol gruplarına göre daha düşük bulunmuştur. Fakat yaşlılar ile ilgili çalışmalarda tipik olarak gözlendiği üzere, bir kısım ratta herhangi bir yaşa bağlı performans bozukluğu gözlenmemiştir. Bu etkilenmeyen gurupta sonradan şu gözlenmiştir: glukokortikoid hipersekresyonu olan yaşlı akranlarında ve hipokampal nöron kaybı olan akranlarından farklı olarak bu bulgular gözlenmemiştir. Bunun sonucunda da şuna varılıyor: Bu grup hayvanlarda glukokortikoidlerin yaşam boyu gerçekleşen kümülatif etkilerinden uzak yaşadıkları ve bunun sonucunda hipokampal dejenerasyondan ve disfonksiyondan korundukları gözlenmiştir.

Yaşlanan rodentlerin hipokampusunda yapılan çalışmalar özellikle yaşlandıkça bu yapılardaki nöron kaybına, neden olmuştur [73]. Glukokortikoid tip II reseptörleri nöron kaybında anahtar rol oynamaktadır [65]. Ayrıca yaşlanan ratlar hipokampal tip II reseptörlerinde down regülasyonda başarısız olurlar [73]. Plastisitedeki bu azalma sonucu yaşlanan ratlar strese bağlı hipokampal nöron kaybına daha yatkın olurlar [60]. Yani yaşlanan ratta stresle indüklenen glukokortikoid salgısı, glukokortikoid reseptörlerini, downregüle etmekte yetersizliğin neden olduğu daha büyük bir hedef üzerinde işlev görür [73]. Nöron kaybına veya nöronal hassasiyete yatkınlığı arttıran diğer bir neden bu nöronlardaki stoplazmik Ca++ konsantrasyonundaki artıştır. Bu artış yaşlanmış ratların hipokampal hücrelerinde gözlenmiştir ve glukokortikoid bağımlı Ca++ aksiyon potansiyelinde artma ve voltaj bağımlı Ca akımında artma sonucunda oluşmuştur [19].

Bununla ilişkili olarak Bondnaff yaptığı bir çalışmada [74**] (stres düzeylerinde; suprafizyolojik değil) yüksek dozlarda orta yaşlı ratlara uygulanan kortikosteronun 3 ay uygulanması sonucu konumsal öğrenme kabiliyetlerinde bozulma saptanmıştır. Orta yaşlı ratlar aynı bozukluğu 6 aylık bir sosyal stres uygulaması sonucunda göstermişlerdir [74**]. Elektrofizyolojik analizler kortikosteron uygulanan orta-yaşlı ratlarda PBP de azalma göstermiş fakat piramidal nöron kaybı göstermemiştir. Buda bilişsel bozukluğun belirgin nöron kaybı olmadan da olabileceğini göstermiştir [74**]. Ne yazık ki bu çalışmada CA1 ve CA3 teki piramidal nöron histolojisi ve morfolojisi incelenmemiştir.

İnsan çalışmaları: Bireysel farklılıklar:

İnsan çalışmaları kişilerde GK düzeylerinde ve bilişsel fonksiyonlarda bozulma düzeylerinde farklılık göstermiştir. Yukarıda da bahsedildiği gibi bilişsel bozukluklar Cushing hastalarında [45], bazı depresiflerde [46], Alzheimer hastalarında ve yüksek doz glukokortikoid tedavisi alan hastalarda [75,76] gözlenmiştir. Son çalışmalar bilişsel fonksiyon bozukluğu ile hiperkortizolemi düzeyleri arasında olan ilişkiyi daha da güçlendirmiştir [46] (aynı zamanda Alzheimer hastalarında [76,77*] ve depresif hastalarda da [78,79]). Dahası bilişsel defisitler yine hipokampusu gösterir şekilde doğal olarak açıklayıcıdır. Örneğin Cushing hastalarında bilişsel defisitler görsel deseni kopyalamakla olmasa da sözel olarak eşleştirilmiş birleşik ödevlerde ve görsel epizodik bellek ödevlerinde gösterilebilir [69].

Yukarıda da anlatıldığı gibi bu çalışmalar bu hastalarda birliktelik gösteren bozukluklar tarafından maskelenmektedir. Lupien ve arkadaşlarının [80**] sağlıklı bireyler üzerinde yaptıkları çalışmalarda kronik glukokortikoid maruziyeti sonucu gelişen spesifik bilişsel bozuklukları karakterize etmede önemli bir adım atılmıştır. Bunlar bazal glukokortikoid düzeylerini ortalaması 70 yaş olan grupta 4 yıl boyunca ölçmüşler ve sonuçları üçe ayırmışlarıdır. Birinci grup (%38) glukokortikoid düzeyleri gittikçe artan ve sonunda orta düzeyde hiperkortizolemik olan grup. İkinci grup (%36) glukokortikoid düzeyleri artışı var ancak istirahat düzeyleri halen normal sınırlar içinde. Üçüncü grup (%16) glukokortikoid düzeyleri sabit veya azalan. Bu kişilerde hipokampus bağımlı bellek üzerinde yapılan çalışmalar grup 1 deki bireylerde belirgin bir azalma göstermiştir. Grup 3’te de hiçbir değişiklik olmamıştır. Grup 2’de de orta düzeyde bir değişiklik saptanmıştır. Bu gruplarda ayrıca hipokampus bağımlı olmayan bellekte de hiçbir değişiklik saptanamamıştır.

200 erkek ve kadında yapılan buna benzer bir çalışmada 2.5 yıl boyunca gece ölçülen idrar kortizol düzeylerindeki artış bellek performansındaki bozukluklarla korelasyon göstermektedir.

Glukokortikoid / stres aracılı gelişen bilişsel fonksiyonların Olası mekanizması:

İnsan ve hayvanlar üzerinde yapılan çalışmalar bize hastalıkların veya normal yaşlanmanın bir parçası olarak gelişen uzun süreli glukokortikoid maruziyeti, hipokampus bağımlı bellek ve bilişsel fonksiyon bozukluğu ile beraberlik göstermiştir. Bazı rodentlerda yapılan çalışmalar glukokortikoidler ve kognisyon arasındaki ilişkinin bariz bir nöron kaybı olduğunu söylüyor [59,62,63]. Ancak bazı çalışmalarda bilişsel veya elektrofizyolojik fonksiyonlardaki bozukluğun nöron kaybı olmadan uzun süreli glukokortikoid maruziyeti veya uzun süreli stres sonucu olabileceği söylenmektedir [60,74**].

Aynı şekilde uzun süre glukokortikoid maruziyeti altında bilişsel fonksiyon bozukluğu gelişmiş bireylerde glukokortikoid düzeylerinin normale çekilmesi kognisyonda iyileşmelere neden olmuştur (Cushing sendromu için [46,81]; ekzojen steroid rejimi için [75]. Bir çok gözlemciye göre bu etkiler irreversbl nöron kaybıyla alakalı değildir. Buda daha ileri araştırma ve soruları gündeme getirmektedir.

İlk olarak glukokortikoidlerin hipokampal elektrofizyoloji ve dentritik dallar üzerine olan etkileri, bu hormonun kognisyon üzerinde olan reversibl etkilerini mantıklı bir şekilde açıklar. Bu bulgu insana uyarlanmalı mı? (bazı MRI çalışmalarında saptanan hipokampal atrofinin dentrit kaybına mı bağlı olduğunu bilmemiz için).

İkinci olarak glukokortikoid azalmasını takiben hipokampal atrofinin ve bilişsel bozuklukların normale dönmesi hiçte şaşırtıcı değildir. Son zamanlarda yapılan çalışmalar [67] uzun süreli glukokortikoid maruziyetinin kantitatif değilde daha çok kalitatif bozukluklara neden olduğunu göstermiştir. Bildiğimiz kadarıyla; uzun yıllar boyunca glikokortkoidlerle karşı karşıya kalmanın süre uzunluğu ve/veya kümülatif derecesinin herhangi bir morfometrik hipokampal değişim veya bilişsel yıkımın şiddetini gösterip göstermediğini ortaya koyan; kişilerle ilgili hiç çalışma yoktur. Her ne kadar başarması aşırı zor ise de bu tür çalışmaların yaşamsal önemi var görünmektedir.

Üçüncü olarak üzerinde durulması gereken başka bir konuda Starkman [45,68] ve Lupien’in [80**] çalıştığı gibi kronik glukokortikoid maruziyeti sonucu orta bilişsel fonksiyon bozukluğu gelişen grupların tekrar çalışılmasıdır. Çünkü bu çalışmalar Alzheimer hastalığı ile birlikte görülen hipokampal atrofinin eşlik ettiği orta bilişsel fonksiyon bozukluğu ile ilgili olarak yapılan çalışmalardır [77*]. Bu bireylerde Alzheimer tipi demans gelişme riski %80 civarındadır. Bu iki tip bilişsel fonksiyon bozukluğu arasında bir ilişkinin varlığını göstermek gerçekten önemlidir. Eğer böyleyse kullanacağımız farmakolojik ajanlar dilantin gibi gelişen bu olumsuzlukları geri döndürebilir.

Sonuç:

Stres kognisyon üzerindeki etkilerini multipl mekanizmalarla ve farklı zaman dilimlerinde gösterir. Ağrılı uyaranlar opiyat yolaklarını, emosyonel uyaranlar adrenerjik sistemi aktive etmesine rağmen, buna benzer olayların beyinin kayıt işlemini yaparken hipokampus ve temporal lob üzerinden etki ettikleri düşünülüyor. Bu iki bölgede beyinin hassas ve plastik bölgeleridir. Adrenal steroidler iki reseptör üzerinden etki ederler. Bu hormonlar böylelikle hipokampusun hatırlama ve depo etme fonksiyonunu modüle ederler. Uzun süren stres eksitatör aminoasitler ile etkisini gösterir ve etkinin süresine ve düzeyine bağlı olarak reversbl veya irreversbl dentritik değişikliklere ve nöron kaybına yol açar. Bu olay özellikle yaşlanan beyinde gözlenir. Bizim için en önemli olan şey, hayvanlar veya insanlar üzerinde stres aracılı etkilerin temelinin ve bireysel farklılıkların nedenlerini belirlemek ve beyni bu uzun dönem etkilerinden korumaktır.

Dr. Barbaros ÖZDEMİR

Yeni yorum gönder

Bu alanın içeriği gizlenecek, genel görünümde yer almayacaktır.
  • Web sayfası ve e-posta adresleri otomatik olarak bağlantıya çevrilir.
  • İzin verilen HTML etiketleri: <a> <em> <strong> <cite> <center> <big> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <font> <img> <b> <dt> <dd>
  • Satır ve paragraflar otomatik olarak bölünürler.

Biçimlendirme seçenekleri hakkında daha fazla bilgi

CAPTCHA
This question is for testing whether you are a human visitor and to prevent automated spam submissions.
Image CAPTCHA
Enter the characters shown in the image.

Son yorumlar