Deneysel diyabet oluşturulmuş ratlarda karvakrolün testikular apoptozis, inflamasyon, NRF2/HO-1 sinyal yolağı ve spermatolojik parametreler üzerine etkileri
The effects of carvacrol on testicular apoptosis, inflammation, NRF2/HO-1 signaling pathway and spermatological parametersin experimentally induced diabetic rats.
Yazar: GÖZDE ARKALI
Danışman: PROF. DR. MESUT AKSAKAL
Fırat Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Apoptozis = Apoptosis ; Diabetes mellitus = Diabetes mellitus ; Hem oksijenaz = Hem oxygenase ; Karvakrol = Carvacrol ; Nükleer faktör-E2-ilişkili faktör 2 = Nuclear factor-E2-related factor 2 ; Sinyal nakli = Signal transduction ; Sperm = Spermatozoa ; Sıçanlar = Rats ; İnflamasyon = Inflammation

Özet:
Dünya genelinde yaygın olarak görülen ve birçok komplikasyona neden olan Diyabetes mellitus (DM), erkeklerde üreme sistemini de olumsuz yönde etkilemektedir. Diyabetin erkek üreme sistemi üzerindeki olumsuz etkilerini azaltmak amacıyla antioksidan kullanımı, son zamanlarda en çok araştırılan konulardan biridir. Bu çalışmada; streptozotosin ile diyabet oluşturulan erkek ratlarda karvakrolün, deney sürecinin dördüncü ve sekizinci haftalardaki erkek üreme sistemi üzerindeki etkilerinin araştırılması amaçlandı.
Bu amaçla, 74 adet Wistar albino ırkı erkek rat kullanıldı. Kontrol ve Karvakrol Gruplarında 14'er rat, DM ve DM + Karvakrol Gruplarında 23'er rat olacak şekilde 4 gruba ayrıldı. Gruplar; 1. Grup (Kontrol Grubu); (mısır yağı, gavaj), 2. Grup (DM Grubu); (STZ 55 mg/kg/tek doz/i.p), 3. Grup (Karvakrol Grubu); (Karvakrol 75 mg/kg/gün/gavaj), 4.Grup (DM+Karvakrol Grubu); (STZ 55 mg/kg/tek doz/i.p + Karvakrol 75 mg/kg/gün/gavaj) olacak şekilde planlandı. 
Dördüncü haftanın sonunda Kontrol ve Karvakrol gruplarından 7'şer rat DM ve DM+Karvakrol gruplarından 10'ar rat son gavaj uygulamasından 24 saat sonra dekapite edildi. Kalan ratlara gavaj uygulaması ile belirtilen dozda karvakrol verilmeye devam edildi ve sekizinci haftanın sonunda son gavaj uygulamasından yine 24 saat sonra kalan ratlar da dekapite edildi. Ratlardan alınan kan örneklerinden serum testosteron ve glikoz düzeyleri, testis dokusundan; Malondialdehit (MDA) düzeyleri, Glutatyon (GSH) düzeyleri, Glutatyon Peroksidaz (GSH.Px) ve Katalaz (CAT) aktiviteleri, Nükleer Faktör-Eritroid 2-İlişkili Faktör 2 (Nrf2), Hem Oksijenaz-1 (HO-1), Nükleer Faktör kappa B (NfkB), Siklooksijenaz-2 (COX-2), Bax ve Bcl-2 protein eksprasyon düzeyleri, spermatolojik parametreler (spermatozoon motilitesi, epididimal spermatozoon yoğunluğu, anormal spermatozoon oranı), üreme organ ağırlıkları (testis, epididimis, sağ kauda epididimis, vezikula seminalis, prostat) belirlendi.
 Dördüncü ve sekizinci haftalarda; DM Gruplarında, canlı ağırlık ve serum testosteron düzeylerinin azaldığı (p<0,001), serum glikoz düzeylerinin arttığı (p<0,001) belirlendi. Testis dokusunda; GSH düzeylerinin (dördüncü hafta: p<0,001; sekizinci hafta: p<0,01), CAT (dördüncü hafta: p<0,01; sekizinci hafta: p<0,001) ve  GSH.Px aktivitesinin, Nrf2, HO-1 ve Bcl-2 protein eksprasyon düzeylerinin azaldığı (p<0,001); MDA düzeylerinin, NfkB, COX-2, Bax protein eksprasyon düzeylerinin ve Bax/Bcl-2 oranının arttığı (p<0,001) belirlendi. Spermatolojik parametrelerden; spermatozoon motilitesinin (p<0,001), epididimal spermatozoon yoğunluğunun (dördüncü hafta: p<0,05; sekizinci hafta: p<0,001) ve üreme organ ağırlıklarının (testis, epididimis, sağ kauda epididimis, vezikula seminalis, ventral prostat) azaldığı; anormal spermatozoon oranının (baş, kuyruk, toplam) arttığı (p<0,001) tespit edildi. 
Dördüncü haftada, DM+Karvakrol Grubu DM Grubu ile kıyaslandığında; canlı ağırlık, serum glikoz ve testosteron düzeylerinde bir fark olmadığı (p>0,05), sekizinci haftada DM+Karvakrol Grubu DM Grubuyla kıyaslandığında; canlı ağırlık ve serum testosteron düzeylerinin arttığı (p<0,001), glikoz düzeylerinin azaldığı (p<0,001) tespit edildi. Dördüncü haftada DM+Karvakrol Grubu DM Grubu ile kıyaslandığında testis dokusu CAT aktivitesinde bir fark belirlenmezken (p>0,05), sekizinci haftada DM+Karvakrol Grubu DM Grubu ile kıyaslandığında CAT aktivitesinin arttığı (p<0,001) belirlendi. Dördüncü ve sekizinci haftalarda DM Grubuyla kıyaslandığında, DM+Karvakrol Grubunda testis dokusu GSH düzeylerinde bir fark bulunmazken (p>0,05); GSH.Px aktivitesinin, Nrf2, HO-1 ve Bcl-2 protein eksprasyon düzeylerinin arttığı (p<0,001); MDA düzeylerinin, NfkB, COX-2, Bax eksprasyon düzeylerinin ve Bax/Bcl-2 oranın azaldığı (p<0,001)  görüldü. 
Dördüncü haftada DM+Karvakrol Grubu DM Grubu ile kıyaslandığında; spermatozoon motilitesinde ve üreme organ ağırlıklarında bir fark bulunmazken (p>0,05); sekizinci haftada DM+Karvakrol Grubu DM Grubu ile kıyaslandığında;  spermatozoon motilitesinin (p<0,001) ve üreme organ ağırlıklarının arttığı belirlendi. Dördüncü ve Sekizinci haftalarda DM Grubu ile kıyaslandığında, DM+Karvakrol Grubunda epididimal spermatozoon yoğunluğunun arttığı (dördüncü hafta: p<0,05; sekizinci hafta: p<0,001), anormal spermatozoon oranın azaldığı (p<0,001) belirlendi. 
Bu çalışmada; diyabetli ratlara karvakrolün 75 mg/kg/gün/gavaj verilmesiyle, diyabetin testis dokusunda oluşturduğu oksidatif stresin, apoptozisin, inflamasyonun ve spermatolojik parametreler üzerindeki olumsuz etkilerin azaldığı belirlenmiştir. Bu çalışma sonucunda; hipergliseminin erkek üreme sistemindeki bu olumsuz etkilerinin, karvakrol verilmesi ile önlenebileceği ve/veya azaltılabileceği kanısına varılmıştır.

Abstract:
Diabetes mellitus, which is common worldwide and causes many complications, also adversely affects the reproductive system in men. In order to reduce negative effects caused by diabetes in male reproductive system, the use of antioxidants is one of the most researched topics recently. In this study, it was aimed to investigate the effects of carvacrol on male reproductive system at fourth and eighth weeks of the experimental process in streptozotocin-induced diabetic male rats.
For this purpose, 74 Wistar albino male rats were used. Rats were divided into 4 groups, 14 rats in the Control and Carvacrol Groups, 23 rats in the DM and DM + Carvacrol Groups. Groups; Group 1 (Control Group); (corn oil, gavage), Group 2 (DM Group); (STZ 55 mg/kg/single dose/i.p), Group 3 (Carvacrol Group); (Carvacrol 75 mg/kg/day/gavage), Group 4 (DM + Carvacrol Group); (STZ 55 mg/kg/single dose/i.p + Carvacrol 75 mg/kg/day/gavage).
At the end of fourth week, 7 rats from the Control and Carvacrol groups and 10 rats from the DM and DM+Carvacrol groups were decapitated 24 hours after the last gavage application. The remaning rats were continued to be given carvacrol at the dose indicated by the administration of gavage. At the end of eighth week, the rats were decapitated 24 hours after the last gavage application. From the blood samples serum testosteron and glucose levels and testicular Malondialdehyde (MDA) levels, Glutathione (GSH) levels, Glutathione Peroxidase (GSH.Px), Catalase (CAT) enzyme activities; Nuclear Factor-Erythroid 2-Related Factor 2 (Nrf2), Heme Oxygenase-1 (HO-1), Nuclear Factor kappa B (NfkB), Cyclooxygenase-2 (COX-2), Bax and Bcl-2 protein expression levels; spermatological parameters (motility, epididimal spermatozoon density, abnormal spermatozoon ratio); reproductive organ weights (testis, epididymis, right cauda epididymis, vesicula seminalis, prostate) were evaluated. 
It was found that the body weight and serum testosterone level decreased (p<0,001) and serum glucose level increased (p<0,001) in the DM Groups at fourth and eighth weeks. It was found that in testicular tissue GSH (fourth week: p<0,001; eighth week: p<0,01) levels, Catalase (fourth week: p<0,01; eighth week: p<0,001) and GSH.Px activities, Nrf2, HO-1 and Bcl-2 protein expression levels decreased (p<0,001); MDA levels, NfkB, COX-2, Bax protein expression levels and Bax / Bcl-2 ratio increased (p<0,001) in the DM Groups at fourth and eighth weeks. It was found that motility (p<0,001), epididimal spermatozoon density (fourth week: p<0,05; eighth week: p<0,001) and reproductive organ weights (testis, epididymis, right cauda epididymis, vesicula seminalis, ventral prostate) reduced, abnormal spermatozoon rate (head, tail, total) increased (p<0,001) in the DM Groups. 
There was no difference in body weight, serum glucose and testosterone levels (p>0,05) in the DM+Carvacrol Group compared to the DM Group at fourth week. However it was determined that the body weight and serum testosterone level increased (p<0,001) and the glucose level decreased (p<0,001) in the DM+Carvacrol Group at eighth week. There was no difference in Catalase activities (p>0,05) in the DM+Carvacrol Groups compared to the DM Groups at fourth week; howewer it was determined to increase Catalase activities (p<0,001) in the DM+Carvacrol Group compared to the DM Group at eighth week. There was no difference in GSH levels (p>0,05) in the DM+Carvacrol Groups compared to the DM groups at fourth and eighth weeks. Howewer it was found that GSH.Px activities, Nrf2, HO-1 and Bcl-2 protein expression levels (p<0,001) increased in the DM+Carvacrol Groups compared to the DM groups at fourth and eighth weeks. Also it was found that MDA levels, NfkB, COX-2, Bax expression levels and Bax / Bcl-2 ratio (p<0,001) decreased in the DM+Carvacrol Groups compared to the DM groups at fourth and eighth weeks.
There was no difference in spermatozoon motility and reproductive organ weight in the DM+Carvacrol Group compared to the DM Group at fourth week (p>0,05); however it was determined that spermatozoon motility (p<0,001) and reproductive organ weight were increased in the DM+Carvacrol Group compared to the DM Group at eighth week. It was determined that the density increased (fourth week: p<0,05; eighth week: p<0,001) and abnormal spermatozoon rate decreased (p<0,001) in the DM+Carvacrol Groups compared to the DM Groups at fourth and eighth week. 
In this study it was determined that decreased negative effects of diabetes on oxidative stress, apoptosis, inflammation and spermatological parameters in the diabetic rats by giving carvacrol of 75 mg/kg/day/gavage. As a result of this study; it was concluded that the negative effects of hyperglycemia in the male reproductive system can be prevented and/or reduced by giving carvacrol.