Ratlarda aflatoksin B1 kaynaklı nörotoksisite üzerine probiyotik takviyesinin etkileri
Effects of probiotic supplementation on aflatoxin B1-induced neurotoxicity in rats
Yazar: GİZEM AYTEKİN ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. HABİBE ŞAHİN
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Beslenme ve Diyetetik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Beslenme ve Diyetetik = Nutrition and Dietetics
Dizin: Aflatoksinler = Aflatoxins ; Davranış bozuklukları = Behavioral disorders ; Nörotoksinler = Neurotoxins ; Probiyotikler = Probiotics ; Sıçanlar = Rats ; Toksisite = Toxicity ; İnflamasyon = Inflammation

Özet:
Aflatoksin B1'e (AFB1) maruz kalmanın insan ve hayvanlarda çeşitli organ ve dokularda ciddi toksik etkiler oluşturduğu bilinmesine rağmen, beyin üzerine yapılan çalışmalar sınırlıdır. Ayrıca probiyotiklerin AFB1 kaynaklı nörotoksisite üzerindeki etkisine dair bir çalışma bulunmamaktadır. Bu nedenle, bu çalışmada yetişkin ratlarda probiyotiklerin AFB1 kaynaklı nörotoksisite üzerine olası etkilerini araştırmayı amaçladık. Sekiz hafta süren çalışmada, 32 adet yetişkin erkek Wistar rat randomize olarak dört gruba ayrılmıştır: KON grubu (Kontrol), PRO grubu (Probiyotik) (2.5x1010 Kob/gün VSL#3, oral gavaj ile), AFB1 grubu (Aflatoksin B1) (25 µg/kg/hafta AFB1, oral gavaj ile) ve AFB1+PRO grubu (Aflatoksin B1+Probiyotik) (2.5x1010 Kob/gün VSL#3, 25 µg/kg/hafta AFB1, oral gavaj ile). Sekiz haftanın sonunda ratlara açık alan, yeni nesne tanıma ve zorunlu yüzme testleri uygulanmıştır. Ardından, beyin dokularında oksido-inflamatuvar belirteçler [Glutatyon (GSH), Glutatyon Peroksidaz (GSH-Px), Glutatyon-S-Transferaz (GST), Malondialdehit (MDA), Süperoksit Dismutaz (SOD), İnterlökin-6 (IL-6), Tümör Nekrozis Faktör-α (TNF-α)] ile Monoamin Oksidaz-A (MAO-A) ve MAO-B seviyeleri analiz edilmiştir. Ayrıca Hematoksilen&Eozin (H&E) boyama ve anti-nöronal nükleer spesifik protein (NeuN) ve anti-glial fibriller asidik proteini (GFAP) immün boyama için beyin kesitleri işlenmiştir. AFB1 grubunda anksiyete ile ilişkili parametrelerden periferde zaman geçirme süresinin diğer 3 gruptan anlamlı olarak yüksek olduğu görülmüştür. Depresyon benzeri davranış olarak tanımlanan zorunlu yüzme testinde hareketsiz kalma süresi de AFB1 grubunda diğer 3 gruptan daha yüksek bulunmuştur (p<0.05). Ek olarak, beyin dokusunda GSH seviyeleri ve GSH-Px aktivitesinin AFB1 grubunda KON ve PRO gruplarına kıyasla anlamlı olarak azaldığı, AFB1+PRO grubunda ise KON ve PRO grupları ile benzer olduğu görülmüştür. Ayrıca AFB1 grubu ile karşılaştırıldığında AFB1+PRO grubunda frontal korteks ve hipokampusun daha normal histolojik yapıya sahip olduğu ve bu beyin bölgelerinde GFAP immünoreaktivitesinin azaldığı, NeuN-pozitif hücre sayısının ise arttığı görülmüştür. Sonuç olarak, probiyotik bakteriler antioksidan ve anti-inflamatuvar etkileri ile AFB1 kaynaklı anksiyete ve depresyon benzeri davranışları iyileştirebilir. Ancak daha etkili sonuçlar elde etmek için probiyotik bakteri suşu, dozu ve tedavi süresi ile ilgili kapsamlı çalışmalar yapılmalıdır.
Anahtar Kelimeler: Aflatoksin B1; Davranışsal Bozukluk; Nörotoksisite; Oksido-İnflamasyon; Probiyotik

Abstract:
Although exposure to Aflatoxin B1 (AFB1) is known to cause serious toxic effects on various organs and tissues in humans and animals, studies on the brain are limited. In addition, there is no study on the effect of probiotics on AFB1-induced neurotoxicity. Therefore, in this study, we aimed to investigate the possible effects of probiotics on AFB1-induced neurotoxicity in adult rats. In the eight-week study, 32 adult male Wistar rats were randomly divided into four groups: CON group (Control), PRO group (Probiotic) (2.5x1010 CFU/day VSL#3, by oral gavage), AFB1 group (Aflatoxin B1). (25 µg/kg/week AFB1, by oral gavage) and AFB1+PRO group (Aflatoxin B1+Probiotic) (2.5x1010 CFU/day VSL#3, 25 µg/kg/week AFB1, by oral gavage). At the end of eight weeks, open field, new object recognition, and forced swim tests were applied to the rats. Then, oxido-inflammatory markers [Glutathione (GSH), Glutathione Peroxidase (GSH-Px), Glutathione-S-Transferase (GST), Malondialdehyde (MDA), Superoxide Dismutase (SOD), Interleukin-6 (IL-6), Tumor Necrosis Factor-α (TNF-α)] and Monoamine Oxidase-A (MAO-A) and Monoamine Oxidase-B (MAO-B) levels were analyzed in brain tissues. In addition, brain sections were processed for Hematoxylin&Eosin (H&E) staining and anti-Neuronal Nuclear Specific Protein (NeuN) and anti-glial fibrillary acidic protein (GFAP) immunostaining. In the AFB1 group, the time spent in the periphery, which are among the parameters related to anxiety, were found to be significantly higher than the other 3 groups. The immobility time in the forced swim test, defined as depression-like behavior, was also found to be higher in the AFB1 group than in the other 3 groups (p<0.05). It was observed that GSH levels, and GSH-Px activity in the brain tissue were significantly decreased in the AFB1 group compared to the CON and PRO groups, while the AFB1+PRO group was similar to the CON and PRO groups. It was also observed that the frontal cortex and hippocampus had a more normal histological structure, GFAP immunoreactivity was decreased, and the number of NeuN-positive cells increased in these brain regions in the AFB1+PRO group compared to the AFB1 group. As a result, probiotic bacteria can improve AFB1-induced anxiety and depression-like behaviors with their antioxidant and anti-inflammatory effects. However, comprehensive studies on probiotic bacteria strain, dose, and duration of treatment should be performed to obtain more effective results.

Keywords: Aflatoxin B1; Behavioral Deficit; Neurotoxicity; Oxido-Inflammation; Probiotics.