Yüksek fruktozlu mısır şurubu (HFCS) içeren içeceklerin insülin rezistansı üzerinden polikistik over sendromu (PKOS) ile ilişkisinin  sıçan deneysel modeli ile incelenmesi
The relationship of high fructose corn syrup containing drinks through insuline resistance on polycystic ovary syndrome in experimental rat model
Yazar: CEYHUN GÖZÜKARA
Danışman: PROF. DR. AHMET VAR
Celal Bayar Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Tıbbi Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2013
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Fruktoz = Fructose ; Mısır = Maize ; Mısır şurubu = Corn syrup ; Polikistik over sendromu = Polycystic ovary syndrome ; Sıçanlar = Rats ; İnsülin direnci = Insulin resistance ; İçecekler = Beverages

Özet:
Amaç: Çalışmamızda HFCS içeren içeceklerin tüketilmesinin insülin rezistansı ve PKOS etiyopatogenezi ile olası ilişkisini araştırmak amaçlanmıştır.
Materyal ve Metod: Çalışma için Celal Bayar Üniversitesi Tıp Fakültesi Deney Hayvanları etik kurulundan onam alınmıştır. Çalışmamızda, Celal Bayar Üniversitesi Tıp Fakültesi Deney Hayvanları Ünitesinden temin edilen ağırlıkları 150-350 gr. arasında değişen erişkin 41 adet dişi Wistar albino cinsi sıçan kullanılmıştır. Sıçanlar 5 gruba ayrılarak gruplara aşağıda belirtilen diyet en az 6 hafta süre boyunca uygulanmıştır:
Kontrol Grubu (n:11): Standart yem + musluk suyu, Glukoz Grubu (n:7): Standart yem + %30(w/v) Glukozlu musluk suyu, Fruktoz Grubu (n:7): Standart yem + %30(w/v) Fruktozlu musluk suyu, HFCS-55 Grubu (n:8): Standart yem + %30(v/v) HFCS-55- musluk suyu, HFCS-90 Grubu (n:8): Standart yem + %30(v/v) HFCS-90- musluk suyu
Altı hafta sonra her bir dişi sıçanın östrus fazı, her sabah standart vajinal sürüntü metoduyla tespit edildi. Östrus fazında olan sıçanlar seçilerek genel anestezi altında intrakardiyak kan örnekleri ve over örnekleri alınmıştır. Plazma örneklerinden rutin biyokimyasal parametreler ile leptin, MDA ve SOD, DNA/RNA Oksidatif Hasar belirteci; eritrositlerden ise GPx çalışılmıştır. Over dokularına H-E boyaması, immunohistokimyasal olarak TUNEL, eNOS ve VEGF boyamaları yapılmıştır. İstatistiksel analizde SPSS 16.0 programı kullanıldı.
Bulgular: Bu çalışmada standart yeme ek olarak su verilen kontrol grubuna karşılık glukoz, fruktoz, HFCS-55 ve HFCS-90 verilen gruplarda serumda glukoz, insülin, leptin, lipit paneli, free testosteron düzeyleri çalışılarak fruktoz, HFCS-55 ve HFCS-90 gruplarında açlık kan glukozunda anlamlı artış, HFCS-55 ve HFCS-90 gruplarında HOMA ve leptin düzeylerinde anlamlı artış, HFCS-90 grubunda anlamlı trigliserit artışı bulundu. Fruktoz gruplarında antioksidan sistem enzimlerinde artış saptanmıştır. Aynı deneklerin östrus dönemi ovaryumlarında da histopatolojik değerlendirme yapıldı ve özellikle fuktoz kullanılan gruplarda overin patolojik olarak değişikliğe uğradığı, oluşan patolojinin temelinde artmış oksidatif stres ortamının bulunduğu, bu artışın apopitoz mekanizması ile hücre ölümünü arttırdığı ve over dokusunun artmış damarlanma ile kendisini korumaya çalıştığı görüldü. 
Tartışma: Diyete eklenen fruktozun ağırlık artışına neden olduğu yapılan çalışmalarda gösterilmiştir. Bizim çalışmamızda literatüre paralel olarak glukoz, fruktoz, HFCS-90 gruplarında anlamlı ağırlık artışı saptandı. Literatürde fruktozla beslenen sıçanlarda hepatik insülin aktivitesinde ve insülin duyarlılığında azalma saptanan çalışmalar olduğu gibi akut dönemde fruktoz verilmesinin dolaşımdaki leptin ve insülin seviyelerini düşürdüğü ve insülin yükselmesinin 6 aylık dönemde ortaya çıkabileceğini bildiren çalışmalar da vardır. Bizim çalışmamızda HFCS 55 ve HFCS 90 grubunda HOMA indeksinde artış saptanmıştır. Yapılan çalışmalarda fruktoz tüketiminin kısa dönemde leptin düzeyini artırmadığı bildirilmektedir. Leptin düzeyinin BMİ ve insülin direnci ile korele olduğunu bildiren çalışmalar olduğu gibi, her iki parametreden bağımsız bir şekilde leptin düzeylerinin değiştiğini gösteren çalışmalar mevcuttur. Bizim çalışmamızda leptin düzeylerinde HFCS 90 ve HFCS 55 gruplarında anlamlı artış saptanmıştır. Bu bulgular leptin düzeylerindeki artışın ağırlık artışından bağımsız bir mekanizmayla gerçekleştiğini, insülin direnci ile ilişkili olabileceğini düşündürmüştür. Genel olarak değerlendirildiğinde antioksidan enzimlerin fruktoz içeren tüm gruplarda artmış olduğu dikkati çekmektedir. Fruktoz gruplarındaki artan oksidatif stresi azaltmak için bir savunma mekanizması olarak antioksidan enzimlerde artış gerçekleşmiş olabilir. Çalışmanın makroskobik bulguları sonucunda HFCS yüklemesiyle deneysel olarak PKOS oluştuğu histolojik olarak gösterildi. Önceki yayınlarda da gösterilmiş bulunan oksidatif stres, kontroldeki bazal seviye ile karşılaştırıldığında HFCS'li gruplarda eNOS boyaması ile ortaya kondu. HFCS tüketimine bağlı over dokusunda hücre ölümü önceki çalışmalarda da gösterilmiş hatta programlanmış hücre ölümünün diğer biçimleri olana otofaji vb ölümleri de bir mekanizma olarak kullandığı saptanmış olup çalışmamızla uyumlu literatür bilgisi olarak kabul edilmiştir. Oksidatif hasar ve artmış hücre ölümüne bir cevap olarak kanlanmanın arttığı ve yeni damar oluşumunun uyarıldığı VEGF boyaması ile gösterildi. Bu çalışmadan çıkan histolojik anlamdaki en önemli sonuç HFCS yüklemesinin over dokusunda oluşturduğu belirgin ve anlamlı hasardır.

Abstract:
Aim: We aimed to evaluate the effects of high fructose corn syrupe ( HFCS) drinks on insulin reistance and polycystic ovary syndrome (PCOS) etiopathogenesisin the present study.

Materials and method: This study was approved by the Experimental Ethical Committee of Celal Bayar University. Forty?one Wistar Albino 150-350 grams female rat were included in the study. Rats were fed with different drinks for 6 weeks according to the 5 study groups;control group (n=11) normal water drink,glucose group (n=7) %30(w/v) glucose drink, fructose group (n=7)%30(w/v) fructose drink, HFCS-55 group (n=8) %30(v/v) HFCS-55 drink, and HFCS-90 group (n=8) %30(v/v) HFCS-90 drink. Female rats were screened for their oestrus phase every morning by micrscopic evaluation of the vaginal smear. Rats at oestrus phase were sacrified, intracardiac blood samples were obtained and ovaries were removed for histopathologic evaluations.
Serum glucose, insülin, leptin, cholesterol, triglyceride, HDL-cholesterol, LDL-cholesterol, free testosterone, leptin, malondialdehyde, superoxide dismutase, 8-hydroxy-2deoxyguanosine and eritrocyte glutatione peroxidase concentrations were analysed. Leptin, insülin, superoxide dismutase and 8-hydroxy-2deoxyguanosine were analysed by ELISA methods. Glucose, cholesterol, triglyceride, HDL-cholesterol malondialdehyde and glutatione peroxidase were analysed by photometric methods.  Free testosterone were analysed by radioimmun assay methods. LDL-cholesterol were calculated by Fridewald formula and HOMA index (glucoseXinsulin/405). In histopathological evaluation hemotoxylane eosin dye, TUNEL, eNOS and VEGF immunohistochemical dyes were performed to ovary samples. Statistical evaluation were perfrmed using SPSS 16.0software.
Results: Fasting glucose concentrations were found to be significantly elevated in fructose, HFCS-55 and HFCS-90 groups. HOMA and leptin concentrations were found to be significantly elevated inHFCS-55 and HFCS-90 groups. Triglyceride were found to be elevated in HFCS-90 group. Antioxidant enzymes were found to be elevated in fructose, HFCS-55 and HFCS-90 groups. Morphometric evaluation scores of the ovaries were found to be significantly elevated fructose, HFCS-55 and HFCS-90 groups compared to control group. 
Discussion: Fructose supplementation has shown to result in weight gain in previous studies in literature. In the preent study we observed significant weight gain in glucose, fructose and HFCS-90 groups. Although decrease in hepatic insulin activity and insulin sensitivity were observed in fructose fed rats in literature, acute fructose supplementation result in decreases in leptin and insulin concentrations, fructose supplementation for 6 months lead to inulin increase in additional studies. In the present study we found increases in HOMA index in HFCS 55 and HFCS 90 groups. It has been shown that fructose consumption did not eleate leptin concentrations in short term. Although leptin concentrations were shown to be correlated with BMI and insulin resistance in literature, contradictory studies also revealed that leptin has changed independent of BMI and insulin resistance. In the present study leptin levels were found to be significantly elevated in HFCS 90 and HFCS 55 groups. These results revealed that leptin increases could be independent from weight gain and may be related to insulin resistance. Antioxidant enzymes were found to be elevated in fructose, HFCS-55 and HFCS-90 groups and we believe this is due to compansate the increase in oxidative stress in these groups. 
Macroscopic findings show that HFCS suplementation resulted in experimental PCOS in histological evaluation. eNOS scores were found to be increased inHFCS 90 and HFCS 55 groups compared to control group. We believe eNOS increase is may be due to oxidative stress resulted from HCFS suplementation. Apoptotic cell increase due to HFCS supplementation detected by TUNEL method has been shown in ovary in previous studies in literature. We found similar increase in TUNEL score in fructose, HFCS 90 and HFCS 55 groups. VEGF score, a neovascularisation marker, has been shown to increased in fructose, HFCS 90 and HFCS 55 groups in the present study. 
In conclusion, we believe that HFCS supplementation has resulted in significant injury in ovaries as detected by increased TUNEL, VEGF, .eNOS scores and increased HOMA index, trigyceride, leptin, and antioxidant marker concentrations.