Ketojenik diyet ürünü beta hidroksibütiratın deneysel peritoneal karsinomatoz modelinde tedavi üzerine etkisinin değerlendirilmesi
Evaluation of the Effect of Beta Hydroxybutyrate, a Ketogenic Dietary Product, on Treatment of an Experimental Peritoneal Carcinomatosis Model
Yazar: BAŞAK KIYICI
Danışman: PROF. DR. ZEKİYE SULTAN ALTUN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ BERKE MANOĞLU
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Onkoloji Ana Bilim Dalı / Temel Onkoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Beslenme ve Diyetetik = Nutrition and Dietetics ; Onkoloji = Oncology

Özet:
Kolorektal kanserde yapılan çalışmalar, ketojenik diyet ve ürünlerinin önemli bir anti-kanser potansiyeline sahip olduğunu bildirmektedir. Ketojenik diyetin son ürünü olan beta-hidroksibütirat (BHB), keton cisimlerinden biri olarak, metabolik süreçler üzerinde etkili bir moleküldür.  Kanser metabolizmasında değişiklik yaparak anti-tümöral bir etki gösterebilmektedir. Bu çalışmada BHB'nin, klinikte en yaygın kullanılan ajan olan Mitomisin-C (MMC) ile in-vitro hücre canlılığına etkileri ve nude farelerde kolorektal kanserin ileri seviyelerini temsil eden peritoneal karsinomatoz (PK) modeli oluşturularak, BHB'nin önleyici ve tedavi edici olası etkisinin MMC ile birlikte araştırılması planlanmıştır. Bununla birlikte BHB'nin hücre döngüsü, tümör baskılayıcı, apoptoz indükleyici moleküller üzerindeki etkileri ve HCAR2-HOPX sinyal bileşenleri üzerindeki etkinliğinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır.
CC531 rat kökenli kolon adenokarsinom hücrelerinde hücre canlılığı analizleri MTT ile değerlendirilmiştir. Nude farelerde PK modeli, CC531 kullanılarak oluşturulmuştur. PK oluşumu gözlenen fareler, her biri yedi hayvandan oluşan dört gruba randomize edilmiş ve 15 gün boyunca BHB (500mg/kg) İP olarak uygulanmıştır. Ayrıca, BHB'nin MMC ile birlikte intraperitoneal sıcak kemoterapi (HİPEK) tedavisinde sinerjik bir etki oluşturup oluşturmadığı ve potansiyel anti-tümöral etkilerinin değerlendirilmesi amacıyla, deney hayvanlarının karın içinden alınan tümör dokularından HCAR2, HOPX, p21, PKM2 ve kaspaz 3 gen düzeyinde RT-PCR ile, bağırsak ve peritondan alınan dokulardan ise HOPX, PKM2 ve kaspaz 3'ün protein düzeyinde ekspresyonları immünohistokimya yöntemiyle incelenmiştir.
Elde edilen bulgular, BHB'nin yükselen doz ve sürelerde hücre canlılığına etkisinin giderek arttığını göstermiştir. İn-vivo çalışmalarda ise peritoneal karsinomatoz indeks (PKI) değerlerinin gruplar arasında istatistiksel olarak anlamlı farklılık gösterdiğini ortaya koymuştur (p=0.001). Ayrıca BHB'nin KRK-PK modelinde de KRK'de olduğu gibi HCAR2-HOPX sinyal yolunu aktive ederek benzer anti-tümöral bir etki edebileceğini ve BHB'ın PKM2, p21 ve caspase-3 gibi önemli hücre döngüsü, tümör baskılayıcı ve apoptoz indükleyici moleküller üzerindeki etkileri gözlemlenmiştir. Bununla birlikte, BHB'nin oluşturulan in-vivo modelde tek başına tümör baskılayıcı etkiler gösterdiği ortaya konsada, MMC ve BHB kombinasyonu beklenen sinerjik etkiyi göstermemiştir; bu durum, tedavi stratejilerinin gelecek çalışmalarda daha detaylı şekilde ele alınması gerektiğini vurgulamaktadır. BHB'nin etki mekanizmaları ve hücrelerin BHB'yi metabolik yakıt olarak kullanma potansiyelinin tümör büyümesi üzerindeki etkileri henüz tam olarak aydınlatılamamış olup, bu konuların daha derinlemesine araştırılması gerekmektedir.

Abstract:
Studies in colorectal cancer report that the ketogenic diet and its products have a significant anti-cancer potential. Beta-hydroxybutyrate (BHB), the end product of the ketogenic diet, is a molecule that has an effect on metabolic processes as one of the ketone bodies.  It can show an anti-tumoural effect by making changes in cancer metabolism. In this study, it was planned to investigate the effects of BHB on in-vitro cell viability with Mitomycin-C (MMC), the most widely used agent in the clinic, and the possible preventive and therapeutic effect of BHB together with MMC by creating a peritoneal carcinomatosis (PC) model representing advanced stages of colorectal cancer in nude mice. In addition, it was aimed to evaluate the effects of BHB on cell cycle, tumour suppressor, apoptosis-inducing molecules and its activity on HCAR2-HOPX signalling components.
Cell viability analyses in CC531 rat-derived colon adenocarcinoma cells were evaluated by MTT. PK model in nude mice was established using CC531. Mice with PC formation were randomised into four groups of seven animals each and administered BHB (500mg/kg) IP for 15 days. In addition, in order to evaluate whether BHB produces a synergistic effect in intraperitoneal hot chemotherapy (HIPEC) treatment with MMC and its potential anti-tumoural effects, the expression of HCAR2, HOPX, p21, PKM2 and caspase 3 at gene level by RT-PCR in tumour tissues obtained from the abdominal cavity of experimental animals, and the expression of HOPX, PKM2 and caspase 3 at protein level in tissues obtained from the intestine and peritoneum were examined by immunohistochemistry.
The findings showed that the effect of BHB on cell viability gradually increased at increasing doses and durations. In-vivo studies revealed that peritoneal carcinomatosis index (PCI) values showed a statistically significant difference between the groups (p=0.001). In addition, it was observed that BHB may have a similar anti-tumoural effect in the CRC-PC model by activating the HCAR2-HOPX signalling pathway as in CRC and the effects of BHB on important cell cycle, tumour suppressor and apoptosis-inducing molecules such as PKM2, p21 and caspase-3. However, while BHB alone showed tumour suppressive effects in the in-vivo model, the combination of MMC and BHB did not show the expected synergistic effect; this emphasises the need for more detailed consideration of treatment strategies in future studies. The mechanisms of action of BHB and the effects of the potential of cells to use BHB as a metabolic fuel on tumour growth have not yet been fully elucidated, and these issues need to be investigated in more depth.