Yapay tatlandırıcıların ratlarda bağırsak mikrobiyotasının modülasyonu ve glisemi düzeyleri ile ilişkisinin ve Kuersetin'in bu parametreler üzerindeki potansiyel etkisinin incelenmesi
Investigation of the relationship of artificial sweeteners with modulation of intestinal microbiota and glycemia levels in rats and the potential effect of Quercetin on these parameters
Yazar: ZAHİDE YILDIZ
Danışman: DOÇ. DR. İPEK DUMAN
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Farmakoloji Ana Bilim Dalı / Tıbbi Farmakoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology

Özet:
İnsan bağırsak mikrobiyotasının çeşitli metabolik, fizyolojik ve immünolojik süreçlerde önemli bir rol oynadığı bilinmektedir. Bağırsakta mikrobiyota dengesinin korunması insan sağlığı için hayati önem taşımaktadır; ancak bu denge, gıda katkı maddeleri de dahil, çeşitli dış etkenler tarafından bozulabilmektedir. Yapay tatlandırıcılardan sukraloz ve asesülfam K, kontrollü kalori tüketimi sağlamak, metabolik sendromun ve eşlik eden hastalıkların komplikasyonlarını azaltmak için sukroza alternatif olarak kullanılan güvenli gıda katkı maddeleridir. Sukraloz ve asesülfam potasyumun bağırsak mikrobiyotası ve glisemi düzeylerine fonksiyonel etkisi tam anlamıyla bilinmemektedir. Kuersetin ise bağırsak mikrobiyotası üzerindeki modülatör etkilerine bağlı bağırsak disbiyozuyla mücadele için kullanılan önemli polifenollerden biridir. Çalışmamızda sukraloz ve asesülfam potasyumun bağırsak mikrobiyotası ve kan glukoz düzeylerine etkisi ile birlikte diyet kaynağı olarak kuersetin alımının bu sonuçlardaki potansiyel etkisi incelenmiştir.
Wistar albino türü ratlar, kontrol grubu ve yalnız kuersetin verilen grup dışında 42 gün boyunca içme suyunda asesülfam potasyum veya sukraloza maruz bırakılmış ve bazı gruplara oral gavaj yoluyla kuersetin verilmiştir. Çalışmada deney başlangıcında ve deney süresinde 6 defa açlık kan glukoz seviyesi ölçülerek, ortalamaların analizleri yapılmış ve deney başında, ortasında ve sonunda 3 defa bütün hayvanların vücut ağırlıkları ölçülmüştür. Deney sonunda alınan gaita örneklerinden 16s rRNA sekanslaması ile mikrobiyota kompozisyonları saptanmıştır.
Çalışma sonunda bütün gruplarda vücut ağırlığındaki değişim ve açlık kan glukozu seviyeleri kontrol grubuna göre anlamlı değişiklik göstermemiştir. Ayrıca kontrol grubuna kıyasla en az artışın Kuersetin (TK) grubunda olmak üzere, bütün gruplarda Firmicutes filumuna ait bakterilerin arttığı görülmüştür. En az OTU (Operational Taxonomic Unit) sayısı Asesülfam K (A) grubunda, en fazla OTU sayısı ise Kuersetin (TK) grubunda tespit edilmiştir. Asesülfam K ve sukraloz verilen gruplarda azalmış olarak gözlenen OTU sayılarında, bu gruplara kuersetin eklenmesiyle artış saptanmıştır. Ayrıca kuersetinin, Asesülfam K+kuersetin (AK) grubunda alfa çeşitliliğini Asesülfam K grubuna göre kontrol grubuna yaklaştırdığı görülmüştür. Alfa çeşitlilik analizlerinde Sukraloz (S), Sukraloz+kuersetin (SK) ve Asesülfam K gruplarında tür zenginliğinin azaldığı görülmüştür. Beta çeşitlilik analizlerinde Sukraloz ve Sukraloz+kuersetin gruplarında anlamlı farklılık oluşmamış; Kontrol grubuna kıyasla Asesülfam K ve Kuersetin gruplarında; Asesülfam K grubuna göre ise Kuersetin ve Asesülfam K+kuersetin gruplarında anlamlı farklılıklar olduğu gözlenmiştir.
Yapay tatlandırıcılara maruziyetin ve kuersetin takviyesinin tek başına veya tatlandırıcılarla kombine kullanımının araştırıldığı bu çalışma sonucunda, glisemi düzeylerinde anlamlı değişim olmamakla birlikte, gruplar arasında mikrobiyal çeşitlilik ve kompozisyonunda farklılıklar tespit edilmiştir. Buna bağlı olarak, daha uzun süreli maruziyetin glukoz metabolizması ve mikrobiyota üzerinde değişiklik oluşturma potansiyeli açısından hayvan çalışmalarının uzun süreli kronik sonuçlarına bakılması; ayrıca ayrıntılı klinik deneylerin yapılarak düşük ve yüksek dozlardaki kullanımlarının sonuçlarının karşılaştırılması bu etkilerin netleşmesini sağlayabilir. Bu amaçla, sukroza alternatif ve güvenli kalorisiz tatlandırıcı önerilerinin ve metabolik sendromlarda rol alabilecek mikrobiyota profilinin belirlenmesini sağlayacak çalışmaların sürdürülmesi hedeflenmelidir.

Abstract:
The human gut microbiota is known to play an important role in various metabolic, physiological and immunological processes. Maintaining microbiota balance in the gut is vital for human health; however, this balance can be disrupted by various external factors, including food additives. The artificial sweeteners sucralose and acesulfame K are safe food additives used as alternatives to sucrose to ensure controlled calorie consumption and reduce the complications of metabolic syndrome and comorbidities. The functional effects of sucralose and acesulfame potassium on gut microbiota and glycemia levels are not fully understood. Quercetin is one of the important polyphenols used to combat intestinal dysbiosis due to its modulatory effects on gut microbiota. In our study, the effects of sucralose and acesulfame potassium on gut microbiota and blood glucose levels and the potential effect of quercetin intake as a dietary source on these results were examined.
Wistar albino rats were exposed to acesulfame potassium or sucralose in drinking water for 42 days, except for the control group and the group given quercetin alone, and some groups were given quercetin by oral gavage. In the study, fasting blood glucose levels were measured at the beginning and 6 times during the experiment and the averages were analyzed and the body weights of all animals were measured 3 times at the beginning, middle and end of the experiment. The microbiota compositions were determined by 16s rRNA sequencing from fecal samples taken at the end of the experiment.
At the end of the study, the change in body weight and fasting blood glucose levels in all groups did not show significant changes compared to the control group. In addition, it was observed that bacteria belonging to the phylum Firmicutes increased in all groups, with the least increase in the Quercetin (TK) group compared to the control group. The lowest number of Operational Taxonomic Unit (OTU) was found in the Acesulfame K (A) group and the highest number of OTU was found in the Quercetin (TK) group. The number of OTU, which decreased in the acesulfame K and sucralose groups, increased with the addition of quercetin to these groups. It was also observed that quercetin increased the alpha diversity in the Acesulfame K+quercetin (AK) group closer to the control group compared to the Acesulfame K group. Alpha diversity analyses showed that species richness decreased in Sucralose (S), Sucralose+quercetin (SK) and Acesulfame K groups. In beta diversity analyses, no significant differences were observed in the Sucralose and Sucralose+quercetin groups; significant differences were observed in the Acesulfame K and Quercetin groups compared to the Control group; and in the Quercetin and Acesulfame K+quercetin groups compared to the Acesulfame K group.
As a result of this study in which exposure to artificial sweeteners and quercetin supplementation alone or in combination with sweeteners were investigated, there was no significant change in glycemia levels, but differences in microbial diversity and composition were detected between the groups. Accordingly, long-term chronic results of animal studies in terms of the potential of longer-term exposure to alter glucose metabolism and microbiota, as well as detailed clinical trials comparing the results of low and high doses may clarify these effects. For this purpose, it should be aimed to continue studies to determine alternative and safe calorie-free sweetener recommendations to sucrose and the microbiota profile that may play a role in metabolic syndromes.