Kinoanın (chenopodium quinoa willd.) kafeterya diyetiyle beslenen ratlarda glikoz homeostazına etkisi
The effect of quinoa (chenopodium quinoa willd.) on glucose homeostasis in rats fed A cafeteria diet
Yazar: HATİCE ÖZÇALIŞKAN İLKAY
Danışman: DOÇ. DR. ASLI AKYOL MUTLU
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Diyetetik Ana Bilim Dalı / Beslenme ve Diyetetik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Beslenme ve Diyetetik = Nutrition and Dietetics
Dizin: Beslenme = Nutrition ; Diyet = Diet ; Gen ifadesi = Gene expression ; Glükoz tolerans testi = Glucose tolerance test ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Homeostaz = Homeostasis ; Kinoa = Quinoa ; RNA = RNA ; Sıçanlar = Rats ; Tahıllar = Cereals

Özet:
Geleneksel tahıllara kıyasla daha nitelikli bir besin ögesi kompozisyonu ve biyokimyasal içerik sunan psödo-tahılların, obezite ve ilişkili komorbiditelerde metabolik kontrolün sağlanmasında yararlı olabileceği vurgulanmaktadır. Bu çalışmada, kafeterya diyeti ile obezite, glikoz intoleransı, insülin direnci gibi metabolik bozuklukların tetiklendiği ratlarda kinoanın olası koruyucu rolünün aydınlatılması amaçlanmıştır. Üç haftalık 24 adet erkek Wistar rat, randomize olarak 15 hafta süresince; kontrol diyeti (KON) (n=6), kinoalı diyet (KİN) (n=6), kafeterya diyeti (KAF) (n=6) veya kinoalı kafeterya diyeti (KFK) (n=6) ile beslenmişlerdir. Besin tüketim miktarları ve vücut ağırlığı verileri günlük olarak kaydedilmiştir. Diyet müdahaleleri sonunda ratlara intraperitoneal glikoz tolerans testi (IPGTT) uygulanmıştır. Ratların plazma insülin, GLP-1 ve IGF-1 konsantrasyonları analiz edilmiştir. Gerçek zamanlı kantitatif PZR ile insülin sinyalizasyonu yolağında görevli hepatik IRS1, IRS2, INSR, AKT2 ve AMPK genlerinin rölatif mRNA ekspresyon düzeyleri belirlenmiştir. Toplam yem tüketim miktarı (g/gün), post hoc analizler sonrasında diyet grupları arasında KİN>KON>KAF>KFK şeklinde (sırasıyla 27,18±0,37 g/gün, 25,14±0,60 g/gün, 22,81±0,41 g/gün, 20,93±0,54 g/gün; p<0,0001) sıralanırken; günlük ortalama enerji alım miktarı (kkal/gün) KİN>KON=KAF>KFK (sırasıyla 106,8±1,18 kkal/gün, 99,57±1,37 kkal/gün, 96,31±1,28 kkal/gün, 88,20±1,17 kkal/gün; p<0,01) olarak belirlenmiştir. Son vücut ağırlığı ve haftalık ağırlık kazanımı ortalaması en yüksek olan grubun KAF grubu olduğu; KİN grubunun ise en düşük değerlere sahip olduğu belirlenmiştir (sırasıyla 416,17±18,61 g vs. 339,67±8,73 g, p<0,05; 18,24±1,03 g vs. 13,92±1,07 g, p<0,05). KON, KİN ve KFK grupları arasındaki ikili karşılaştırmalarda, ilgili değişkenlerin anlamlı derecede farklılık göstermediği bulunmuştur. IPGTT sürecinde glisemik yanıta ilişkin toplam AUC değeri, post hoc analizler sonrasında gruplar arasında glikoz toleransı en zayıf olandan en güçlü olana doğru KAF>KON>KFK>KİN şeklinde sıralanmıştır (p<0,0001). IPGTT'de elde edilen insülinemik yanıta ilişkin toplam AUC değeri ise post hoc analizler sonrasında KON>KFK=KAF>KİN şeklinde ifade edilmiştir (p<0,0001). Plazma GLP-1 konsantrasyonu, gruplar arasında benzerken (p>0,05); plazma IGF-1 düzeyi anlamlı derecede farklıdır (p<0,01). IRS1 geninin rölatif gen ekspresyon düzeyinin diyet grupları arasında anlamlı derecede farklı olduğu belirlenmiş; post hoc analizler sonrasında ilgili parametre KİN>KFK=KON>KAF düzeninde (sırasıyla 2,433±0,189, 1,342±0,083, 1,268±0,120, 0,664±0,070; p<0,0001) sıralanmıştır. AMPK geninin rölatif gen ekspresyon düzeyinin diyet grupları arasında anlamlı derecede farklı olduğu (KON:0,955±0,072, KİN:1,570±0,062, KAF:0,638±0,073, KFK: 0,880±0,095; p<0,0001) belirlenmiştir.  IRS2, AKT2 ve INSR genlerinin rölatif gen ekspresyonu düzeyleri, diyet grupları arasında benzerdir (her biri için p>0,05). Günümüzde önemli bir fonksiyonel besin olarak nitelendirilen kinoanın, yeterli ve dengeli bir diyet örüntüsüne dahil edilmesiyle, obezojenik diyetle tetiklenen metabolik bozuklukları önleme potansiyeline sahip olabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
It is emphasized that pseudo-grains, which provide a superior nutritional composition and biochemical content compared to traditional grains, may be beneficial in the management of metabolic control in obesity and related comorbidities. This study aimed to elucidate the possible protective role of quinoa in rats which metabolic defects such as obesity, glucose intolerance and insulin resistance were induced by cafeteria diet. A total of twenty-four male Wistar rats (aged 3 weeks) were randomly allocated into four experimental groups. Rats were fed with one of the following dietary regimens for 15 weeks: Control diet (CON) (n=6), control diet with quinoa (QUI) (n=6), cafeteria diet (CAF) (n=6), cafeteria diet with quinoa (CFQ) (n=6). Food intake and body weight were recorded on a daily basis. At the end of the dietary intervention, an intraperitoneal glucose tolerance test (IPGTT) was performed. Plasma insulin, GLP-1 ve IGF-1 concentrations were quantified. The relative mRNA expression levels of the hepatic IRS1, IRS2, INSR, AKT2 and AMPK genes involved in the insulin signaling pathway were determined with real-time quantitative PCR. Total daily food intake (g/day) was as follows between the groups: QUI>CON>CAF>CFQ (27.18±0.37 g/day, 25.14±0.60 g/day, 22.81±0.41 g/day, 20.93±0.54 g/day, respectively; p<0.0001); while the average daily energy intake (kcal/day) was QUI>CON=CAF>CFQ (106.8±1.18 kcal/day, 99.57±1.37 kcal/day, 96.31±1.28 kcal/day, 88.20±1.17 kcal/day, respectively; p<0.01) after post hoc analyses. CAF group had the highest final body weight and average weekly weight gain whereas QUI group had the lowest (CAF:416.17±18.61 g vs. QUI:339.67±8.73 g, p<0.05; CAF:18.24±1.03 g vs. QUI:13.92±1.07 g, respectively; p<0.05). In binary comparisons between CON, QUI and CFQ groups, the relevant variables did not differ significantly. The total AUC value of the glycemic response in the IPGTT process was CAF>CON>CFQ>QUI, from weakest glucose tolerance to the strongest among groups after post hoc analyses (p<0.0001). The total AUC value of the insulinemic response provided in the IPGTT process was CON>CFQ=CAF>QUI after post hoc analyses (p<0.0001). Plasma GLP-1 concentration was similar between groups (p>0.05); while plasma IGF-1 level was significantly different (p<0.01). It has been determined that the relative gene expression level of IRS1 gene was significantly different between dietary groups and ranged as QUI>CFQ=CON>CAF (2.433±0.189, 1.342±0.083, 1.268±0.120, 0.664±0.070; p<0.0001, respectively) after post hoc analyses. In addition, the relative gene expression level of the AMPK gene was significantly different between dietary groups (CON:0.955±0.072, QUI:1.570±0.062, CAF:0.638±0.073, CFQ: 0.880±0.095; p<0.0001). Relative gene expression levels of IRS2, AKT2 and INSR genes were similar between dietary groups (for each p>0.05). Quinoa, which is considered as a functional food recently may have the potential to allaviate metabolic defects triggered by an obesogenic diet when included in an adequate and balanced dietary pattern.