Gıda emülgatörleri ve inülinin farelerde intestinal mikrobiyota üzerine etkisinin değerlendirilmesi
Assessment of the effect of food emulsifiers and inulin on intestinal microbiota in mice
Yazar: CANSU BEKAR
Danışman: PROF. DR. AYLİN AYAZ
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Diyetetik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Beslenme ve Diyetetik = Nutrition and Dietetics

Özet:
Günümüzde işlenmiş besinlerin aşırı tüketimi ile karakterize Batı tarzı beslenme modeli oldukça yaygındır. Emülgatörler, işlenmiş besinlerde yaygın olarak kullanılan gıda katkı maddesi olup, mikrobiyotayı değiştirdiği ve intestinal inflamasyona neden olduğu bildirilmiştir. Prebiyotikler konakçı mikroorganizmalar tarafından seçici olarak fermente edilerek gastrointestinal mikrobiyotanın aktivitesini değiştirmektedir. Bu çalışmada, farelere verilen farklı emülgatörlerin (lesitin ve sodyum karboksi metil selüloz-CMC) ve bir prebiyotik olan inülinin mikrobiyota ve intestinal inflamasyon üzerine etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada 4 haftalık C57BL/6 erkek fareler (n=30) 12 hafta süresince 5 farklı grupta (n=6/grup) takip edilmiştir; kontrol grubu, CMC grubu (içme suyuna %1 CMC eklenen) lesitin grubu (içme suyuna %1 lesitin eklenen), CMC+inülin grubu (içme suyuna %1 CMC ve 5 g/kg inülün eklenen) ve lesitin+inülin grubu (içme suyuna %1 lesitin ve 5 g/kg inülin eklenen). Fareler çalışma boyunca standart yemle ad libitum beslenmiştir Farelerin serum (interlökin-6, 10) ve dışkı (lipokalin-2) örneklerinde inflamatuvar belirteçler analiz edilmiş, histopatolojik incelemeler ve mikrobiyota analizi yapılmıştır. CMC ve lesitin grubundaki farelerin ileum ve kolonlarında villuslarda kısalma ve kütleşme, goblet hücrelerinde azalma gözlenmiştir. Bu gruplara inülin eklenmesinin villuslarda uzama sağladığı ve goblet hücre sayısını artırdığı belirlenmiştir (p<0,001). Serum IL-6 seviyeleri açısından gruplar arasında anlamlı fark bulunmazken (p>0,05), IL-10 seviyeleri emülgatör verilen gruplarda azalmış, bu gruplara inülin verilmesiyle artmıştır (p=0,001). CMC verilen grupta 9,7±3,29 ng olan lipokalin seviyesi, inülin eklenmesiyle 4,1±2,98 ng'a düşmüştür (p=0,012). Beta çeşitlilik analizleri mikrobiyal komunite yapısının gruplar arasında anlamlı olarak değiştiğini göstermektedir (p=0,001). Mikrobiyota kompozisyonu taksonomik olarak incelendiğinde CMC+inülin grubunda Actinobacteria ve Verrucomicrobiota filumlarının daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. CMC grubunda kontrole göre daha düşük olan Bifidobacteria ve Akkermansia varlığının CMC+inülin grubunda daha yüksek olduğu saptanmıştır. Mikrobiyota kompozisyonu üzerine CMC'nin lesitinden daha fazla olumsuz etkisi olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak, gıda emülgatörleri epitel bütünlüğünü bozarak ve mikrobiyota kompozisyonunu değiştirerek bağırsak sağlığını olumsuz yönde etkilemektedir. Bu çalışmanın sonucunda tanımlanan mekanizmalar göz önünde bulundurularak, besin sanayinde farklı prebiyotikler kullanılarak emülgatörlerin sağlık üzerine olumsuz etkilerini önlemede yeni formülasyonların geliştirilebileceği düşünülmektedir.

Abstract:
Nowadays, the Western-style diet, characterized by high consumption of processed foods, is quite common. Emulsifiers are food additives commonly used in processed foods and have been reported to alter the microbiota and cause intestinal inflammation. Prebiotics are selectively fermented by host microorganisms and change the activity of the gastrointestinal microbiota. This study aimed to investigate the effects of different emulsifiers (lecithin and sodium carboxy methyl cellulose-CMC) and prebiotic inulin given to mice on microbiota and intestinal inflammation. In this study, 4-week-old C57BL/6 male mice (n=30) were followed in 5 different groups (n=6/group) for 12 weeks; control group, CMC group (1% CMC added to drinking water), lecithin group (1% lecithin added to drinking water), CMC+inulin group (1% CMC and 5 g/kg inulin added to drinking water) and lecithin+inulin group (1% lecithin and 5 g/kg inulin added to drinking water). Mice were fed ad libitum with standard feed throughout the study. Inflammatory markers were analyzed in the serum (interleukin-6, 10) and fecal (lipocalin-2) samples of the mice, histopathological examinations and microbiota analysis were performed. In the CMC and lecithin group, villus shortening and bulking, and a decrease in goblet cells were determined in the ileum and colon of the mice. We observed that the administration of inulin to these groups elongated the villus and increased the number of goblet cells (p<0.001). While there was no significant difference between the groups in terms of serum IL-6 levels (p>0.05), IL-10 levels decreased in the groups given emulsifier and increased when inulin was given to these groups (p=0.001). The lipocalin level, which was 9.7±3.29 ng in the group given CMC, decreased to 4.1±2.98 ng with the addition of inulin (p=0.012). Beta diversity analyzes showed that the microbial community structure varied significantly between groups (p=0.001). When the microbiota composition was examined taxonomically, it was seen that Actinobacteria and Verrucomicrobiota phyla were found to be higher in the CMC+inulin group. It was determined that the presence of Bifidobacteria and Akkermansia which was lower in the CMC group than the control group, was higher in the CMC+inulin group. It was determined that CMC had a more negative effect on microbiota composition than lecithin. Considering the mechanisms identified as a result of this study, it is thought that new formulations can be developed to prevent the negative effects of emulsifiers on health by using different prebiotics in the food industry.