Yüksek yoğunluklu aralıklı antrenmanı (HİİT)'nin sıçanlarda deksametazonla indüklenen insülin direnci ve APO j, LRP2 düzeyleri üzerine etkisi
Effect of high-intensity interval training (HİİT) on dexamethasone-induced insulin resistance and apo J, LRP2 levels in rats
Yazar: DİLARA KARAKAYA
Danışman: PROF. DR. METİN BAŞTUĞ
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Antrenman = Training ; Apolipoproteinler = Apolipoproteins ; Deksametazon = Dexamethasone ; Diabetes mellitus-tip 2 = Diabetes mellitus-type 2 ; Egzersiz = Exercise ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Obezite = Obesity ; Sıçanlar = Rats ; İnsülin direnci = Insulin resistance

Özet:
İnsülin direnci (IR) obezite, Tip 2 Diabetes Mellitus (T2DM), Nanalkolik yağlı karaciğer hastalığı (NAFLD), metabolik sendrom gibi durumların belirleyici özelliği olmakla birlikte kardiyovasküler hastalık riskiyle de ilişkilidir. İskelet kaslarının glukoz ve trigliseritleri alma ve depolama işlevini bozar, bu da kanda yüksek glukoz ve trigliserit düzeylerine neden olur. Ortaya çıkmasında sedanter yaşam ve dengesiz beslenme önemli rol oynamaktadır. IR'de, özellikle iskelet kası hücrelerine glukoz alımını düzenleyen sinyal yolaklarında değişiklikler meydana gelmesi bozulmuş glukoz homeostazına neden olur. IR glukoz toleransı ve bozulmuş açlık glukoz düzeylerinin değerlendirilmesine dayalı olarak belirlenmektedir. IR'nin dünya genelinde 2017'de 352 milyon yetişkinde görüldüğü bildirilmiştir. Yapılan çalışmalar düzenli fiziksel aktivitenin IR, T2DM, kardiyovasküler hastalıklar ve kronik hastalıkların başlaması ve ilerlemesini engellediğini göstermektedir. Düşük fiziksel aktivite kas dokularında insülin duyarlılığını azaltır ve iskelet kasında ve karaciğerde adipositeye neden olur. Apolipoprotein J (Apo J) apoptotik hücre ölümü, lipid taşınması ve vasküler düz kas hücre farklılaşması dâhil olmak üzere çok sayıda fizyolojik süreçte yer aldığı gösterilen bir proteindir.  Serum Apo J'nin başlıca kaynağı karaciğerdir. Tanımlanmış reseptörlerinden düşük yoğunluklu lipoprotein reseptörü ile ilgili protein 2 (LRP2) ile birlikte insülin sinyal yolağında glukoz homeostazisinde görevli olduğu düşünülmektedir.  Bu çalışmanın amacı yüksek yoğunluklu aralıklı antrenman (HIIT)'ın deksametazon ile insülin direnci oluşturulmuş sıçanların iskelet kası LRP2, serum ve iskelet kası Apo J düzeyleri üzerine etkisinin araştırılmasıdır. Çalışmada 8 haftalık Wistar Albino türü erkek sıçanlar Kontrol (n=9), Egzersiz (n=9), IR (n=9) ve IR+Egzersiz (n=9) ve) olmak üzere dört gruba ayrılmıştır. IR ve IR+Egzersiz gruplarındaki sıçanlara 5 gün boyunca 1mg/kg/gün deksametazon uygulanmıştır. Egzersiz ve IR+Egzersiz gruplarındaki hayvanlara MEC ile belirlenen protokol çerçevesinde 8 hafta boyunca, haftada beş gün, günde 38 dakika egzersiz yaptırılmıştır. Egzersiz programı sonunda tüm hayvanlardan intrakardiyak yöntemle alınan kan örneklerinde insülin direnci homeostazis modeli (HOMA-IR), glukoz, aspartat aminotransferaz (AST), alanin aminotransferaz (ALT), HDL (yüksek yoğunluklu lipoprotein), LDL (düşük yoğunluklu lipoprotein) ve trigliserit düzeyleri değerlendirilmiştir. HIIT'in insülin direncine etkisini belirlemek için deksametazon uygulamasının ardından sakrifiye edilen sıçanların soleus (SOL) ve Extensor digitorum longus (EDL) kaslarında total protein, Apo J, LRP2, fosforile insülin reseptörü (pIR) ve fosforile Akt (pAkt) düzeyleri ölçülmüştür. SOL ve EDL kaslarında ve karaciğerde yapılacak histolojik incelemeler yapılmıştır. Çalışmamızda glukoz ve HOMA-IR değerleri IR grubunda Kontrol grubuna göre yüksek gözlemlenirken, IR+Egzersiz grubunda IR grubuna göre düşük gözlemlenmiştir. Uyumlu olarak serum insülin değerlerinin IR grubunda Kontrol grubuna göre yüksek, IR+Egzersiz grubunda IR grubuna göre düşük olduğu gözlemlenmiştir. LRP2 düzeyi SOL kasında IR+Egzersiz grubunda, EDL kasında IR grubunda diğer gruplara göre anlamı olarak yüksek bulunmuştur. Serum ve iskelet kası Apo J düzeyleri egzersizle anlamlı olarak artmıştır. İskelet kası insülin sinyal yolağı moleküllerinde (pIR, pAkt) anlamlı değişiklikler gözlemlenmemiştir. Histolojik değerlendirmelerde SOL ve EDL kas histolojik kesit alanı IR+Egzersiz grubunda IR grubuna göre anlamlı büyük, IR grubunda Kontrol grubuna göre anlamlı küçük gözlenmiştir. Karaciğer dokularında ise IR+Egzersiz grubu IR grubuna göre inflamasyon ve steatozis düzeyleri daha düşük bulunmuştur. Sonuç olarak egzersiz uygulaması IR'de azaltıcı, karaciğer ve kas dokusunda iyileştirici etkilere neden olmuştur.

Abstract:
Insulin resistance (IR) is a defining feature of conditions such as obesity, Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM), Non alcoholic fatty liver disease (NAFLD), metabolic syndrome, and is also associated with the risk of cardiovascular disease. It impairs the function of skeletal muscles to receive and store glucose and triglycerides, resulting in high blood glucose and triglyceride levels. Sedentary life and unbalanced nutrition play an important role in its emergence. In IR changes in signaling pathways that regulate glucose uptake into skeletal muscle cells cause impaired glucose homeostasis. IR is determined based on the assessment of glucose tolerance and impaired fasting glucose levels. Insulin resistance was reported to occur in 352 million adults worldwide in 2017.  Low physical activity decreases insulin sensitivity in muscle tissues and causes adiposity in skeletal muscle and liver. Apolipoprotein J (Apo J) is a protein that has been shown to be involved in numerous physiological processes, including apoptotic cell death, lipid transport, and vascular smooth muscle cell differentiation. The main source of serum Apo J is the liver. It is thought to be involved in glucose homeostasis in the insulin signaling pathway together with low density lipoprotein receptor-related protein 2 (LRP2), one of its identified receptors. The aim of this study was to investigate the effect of high-intensity interval training (HIIT) on skeletal muscle LRP2, serum, and skeletal muscle Apo J levels in rats with insulin resistance with dexamethasone. In the study, 8-week-old Wistar Albino male rats were divided into four groups: Control (n=9), Exercise (n=9), IR (n=9), and IR+Exercise (n=9) ve). The rats in the IR and IR+Exercise groups were administered 1mg/kg/day of dexamethasone for 5 days. The animals in the Exercise and IR+Exercise groups were exercised for 38 minutes a day, five days a week, for 8 weeks, within the framework of the protocol determined by MEC. Insulin resistance homeostasis modal (HOMA-IR), glucose, aspartate aminotransferase (AST), alanine aminotransferase (ALT), HDL (high-density lipoprotein), LDL (low-density lipoprotein) and triglyceride levels in blood samples taken from all animals by intracardiac method at the end of the exercise program. To determine the effect of HIIT on insulin resistance, total protein, Apo J, LRP2, phosphorylated insulin receptor (pIR), and phosphorylated Akt (pAkt) levels were measured in the Soleus (SOL) and Extensor digitorum longus (EDL) muscles of sacrificed rats after dexamethasone administration. Histological examinations were performed on the SOL and EDL muscles and liver. In our study, glucose and HOMA-IR values were observed higher in the IR group compared to the Control group, while lower in the IR+Exercise group compared to the IR group. Consistently, it was observed that serum insulin values were higher in the IR group compared to the Control group, and lower in the IR+Exercise group compared to the IR group. LRP2 levels were significantly higher in the IR+Exercise group in the SOL muscle and significantly higher in the IR group in the EDL muscle compared to the other groups. Serum and skeletal muscle Apo J levels increased significantly with exercise. No significant changes were observed in skeletal muscle insulin signaling pathway molecules (pIR, pAkt). In histological evaluations, the histological cross-sectional area of the SOL and EDL muscle was observed to be significantly larger in the IR+Exercise group compared to the IR group and significantly smaller in the IR group compared to the Control group. In liver tissues, inflammation and steatosis levels were found to be lower in the IR+Exercise group compared to the IR group. As a result, exercise application caused a reduction in IR and healing effects in the liver and muscle tissue.