TNF-ilişkili apoptoz-indükleyici ligand'ın (TRAIL) obezite ve tip 2 diyabet sürecindeki etkilerinin C57Bl6 hayvan modellerinde araştırılması
Investigation of the effects of TNF-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) on the process of obesity and type 2 diabetes in C57BL6 animal models
Yazar: ÖZLEM YILMAZ
Danışman: PROF. DR. AHTER DİLŞAD ŞANLIOĞLU
Akdeniz Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Tıbbi Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Genetik = Genetics

Özet:
Amaç: Çalışmamızda, TNF-ilişkili apoptoz-indükleyici ligand'ın (TRAIL) diyabette olası koruyucu rolünün mekanizmasının araştırılmasına yönelik olarak lentiviral vektörlerle kalıcı ekspresyonu sağlanan TRAIL'ın ve çözülebilir TRAIL molekülünün fare obezite ve tip 2 diyabet (T2D) modellerinde antidiyabetik, antiinflamatuar, proliferatif ve rejeneratif etkilerinin çalışılması hedeflenmiştir. 
Yöntem: Yüksek yağlı diyetle obezite geliştirilen ve ek olarak Streptozotosin (STZ) uygulaması ile kısmı beta hücre hasarı ve T2D oluşturulan C57BL6 hayvan modellerinde TRAIL ligand ve reseptörlerinin ekspresyon profilleri, immunohistokimyasal analizlerle değerlendirildi. Lentiviral vektör (LV-TRAIL) aracılı olarak ve/veya çözülebilir formda TRAIL uygulamasının antidiyabetik ve antiinflamatuar etkileri, periyodik kan şekeri ve kilo ölçümleri, intraperitonel glukoz tolerans testi (IPGTT),  intraperitonel insülin tolerans testi (IPITT) ve IL-6 ELISA testi ile değerlendirildi. NIT-1 fare beta hücre hattında TRAIL'ın glukoz indüklü insülin salınımına etkisi test edildi. TRAIL uygulamasının karaciğer ve böbrek fonksiyonları üzerindeki etkisi, fonksiyon testleri ile araştırıldı. TRAIL'ın pankreasta proliferatif etkisi Ki67 ve MCM7 immunohistokimyasal boyamaları ile, rejeneratif etkisi ise PDX-1 ve CK20 immunohistokimyasal boyamaları ile araştırıldı. 
Bulgular: Obezite ve T2D gelişim sürecinde pankreatik dokularda TRAIL ligandı ve DR5 ve DcR2 reseptörlerinin ekspresyonlarının baskılandığı görüldü. TRAIL uygulaması, yüksek yağlı diyetle beslenen hayvanlarda tokluk kan şekerlerini düşürdü, glukoz toleransını artırarak insülin direncini azaltıcı etki gösterdi, sistemik inflamasyonu baskıladı, serum alkalin fosfataz, glukoz ve total kolesterol seviyelerini düşürdü. TRAIL, NIT-1 hücrelerinde glukoz indüklü insülin salınımını artırıcı etki gösterdi. Bunun yanında, TRAIL uygulaması sonrası pankreasta insülin ekspresyonunda ve proliferatif Ki67 ve MCM7 ve rejeneratif PDX1 ekspresyonunda artış görüldü. 
Sonuç: Bulgularımızın, TRAIL'ın obezite ve T2D'de henüz tam olarak karakterize edilememiş rolünün açığa çıkarılmasına ve olası bir terapötik molekül olarak değerlendirilmesine katkı sağlayacağına inanıyoruz.  
Anahtar Kelimeler: TRAIL, Obezite, Tip 2 Diyabet, Beta hücre replikasyonu, Beta hücre rejenerasyonu, Lentiviral vektörler, Gen tedavisi

Abstract:
Aim: To investigate the mechanism of the possible protective role of TNF-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) in diabetes, we studied the antidiabetic, antiinflammatory, proliferative, and regenerative roles of the lentiviral vector-mediated and/or soluble form of TRAIL in mouse obesity and type 2 diabetes (T2D) models.  
Methods: Expression profiles of the TRAIL ligand and receptors throughout obesity and T2D development were investigated by immunohistochemical analysis in C57BL6 obesity models generated via a high-fat diet (HFD), and T2D models established via additional Streptozotocin (STZ) injection. The antidiabetic and antiinflammatory effects of TRAIL application via lentiviral vectors (LV-TRAIL) and/or in the form of soluble TRAIL (sTRAIL) were investigated via periodic blood glucose and weight measurements, intraperitoneal glucose tolerance test (IPGTT), intraperitoneal insulin tolerance test (IPITT), and IL-6 ELISA test. The effect of TRAIL on insulin secretion was tested in NIT-1 mouse beta cell lines. The effects of TRAIL application on liver and kidney functions were examined via functional tests. Immunohistochemical analyses for Ki67 and MCM7 were performed to investigate TRAIL's proliferative effect in the pancreas, while PDX-1 and CK20 expressions were analyzed to study its regenerative effect.
Results: Expression levels of the TRAIL ligand and DR5 and DcR2 receptors decreased throughout the development of obesity and T2D. TRAIL administration reduced non-fasting blood sugar in HFD-fed animals, had a reducing effect on insulin resistance by increasing glucose tolerance, suppressed systemic inflammation, and reduced serum alkaline phosphatase, glucose and total cholesterol levels. Furthermore, an increase in insulin expression, proliferative Ki67 and MCM7 and regenerative PDX1 expressions in the pancreas were observed following TRAIL application. 
Conclusion: We believe that our results will contribute to the elucidation of the not yet clearly identified role of TRAIL in obesity and T2D, and to the evaluation of TRAIL as a candidate therapeutic molecule in obesity and diabetes.  
Keywords: TRAIL, Obesity, Type 2 Diabetes, Beta cell replication, Beta cell regeneration, Lentiviral vectors, Gene therapy