Streptozotosin ile diyabet oluşturulan ratlarda probiyotik pediococcus acidilactici MA 18/5M ile fermente edilen inek sütünün antidiyabetik, antiinflamatuar, antioksidatif ve antilipidemik etkilerinin incelenmesi
İnvestigation of the antidiabetic, antiinflammatory, antioxidative and antilipidemic effects of cow's milk fermented with probiotic pediococcus acidilactici MA 18/5M in streptozotocin-induced diabetic rats
Yazar: ENES TERCANLI
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ATASEVER
Atatürk Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Gıda Hijyeni ve Teknolojisi (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Besin Hijyeni ve Teknolojisi = Food Hygiene and Technology ; Beslenme ve Diyetetik = Nutrition and Dietetics ; Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Bağırsak mikrobiyotası =   ; Diabetes mellitus = Diabetes mellitus ; Diyet-diabetik = Diet-diabetic ; Hepatopankreas = Hepatopancreas ; Pediococcus acidilactici = Pediococcus acidilactici ; Probiyotikler = Probiotics ; İnek sütü = Cow milk

Özet:
Amaç: Bu çalışma, Pediococcus acidilactici MA 18/5 probiyotik mikroorganizması kullanılarak üretilen fermente sütün, streptozotosin ile diyabet oluşturulmuş ratlarda diyabet ve diyabetle ilişkili inflamasyon, oksidatif stres ve dislipidemi; pankreas histopatolojisi ve pankreas dokusunda MAPK3 ekspresyon düzeyleri üzerindeki etkilerini araştırmayı amaçlamaktadır.

Materyal ve Metot: Ratlar; kontrol (K), fermente süt verilen (PA), diyabet (DM), diyabet oluşturulan ve fermente süt verilen (DM+PA), diyabet oluşturulan ve metmorfin verilen (DM+MET) grup olmak üzere 5'e ayrıldı. Pediococcus acidilactici MA 18/5 ile fermente edilen yağsız süt ve metmorfin 21 gün boyunca ratlara verildi. Deney sonunda ratların boy ve kiloları ölçülüp Lee indeks ve BKİ'leri hesaplandıktan sonra anestezi altında ratların kan ve pankreas dokuları alındı. Kan serumunda; açlık kan glukoz düzeyleri, total gliserid, total kolestrol, HDL, LDL ve VLDL düzeyleri, sitokin (TNF- α, IL-1 β ve IL-6) düzeyleri, oksidatif stres parametreleri (SOD, CAT, GPx ve MDA), pankreas dokusunda western blot ile ölçülen MAPK-3 ekspresyon düzeyleri, pankreas dokusunun histopatolojisi ve rat gaitasında TMAB, Lactobacillus spp., Lactococcus spp., Enterobacteriaceae ve Enterococcus spp. sayıları incelendi.

Bulgular: Lee indeksi, BKİ, serum açlık kan glukoz düzeyi, trigiserid düzeyi, kolestrol düzeyi, LDL düzeyi, VLDL düzeyi; fermente süt (DM+PA) ve metmorfin (DM+MET) verilen diyabet gruplarında DM grubuna göre önemli oranda azaldığı, serum HDL düzeyinin ise önemli oranda arttığı tespit edilmiştir (p<0.01).  Fermente süt (DM+PA) ve metmorfin (DM+MET) verilen diyabet gruplarında serum IL-1 β ve IL-6 düzeyinin önemli oranda azaldığı saptanmıştır (p<0.01). Fermente süt (DM+PA) ve metmorfin (DM+MET) verilen diyabet gruplarında serum SOD aktivite düzeyi; DM grubuna göre önemli düzeyde artarken, serum MDA düzeyinin ise önemli oranda azaldığı bulunmuştur (p<0.01).  Fermente süt (DM+PA) verilen diyabet grubunda serum CAT ve GPx aktivite düzeyi; DM, kontrol (K) ve metmorfin (DM+MET) gruplarına göre önemli bir farklılığa neden olmamaştır. Pankreas dokusunda MAPK-3 proteininin ekspresyon düzeyleri fermente süt (DM+PA) ve metmorfin (DM+MET) verilen diyabet gruplarında; DM grubuna göre önemli oranda azaldığı belirlenmiştir (p<0.01). Fermente süt verilen (DM+PA) (PA) gruplarda gaita Lactococcus spp. sayısının; DM grubuna göre önemli düzeyde yüksek olduğu saptanmıştır (p<0.01). Metmorfin (DM+MET) ve fermente süt (DM+PA) verilen diyabet gruplarında pankreas doku dejenerasyonu ve nekrozunun, yangı şidddetinin ve pankreas langerhans adacık atrofisinin; DM grubuna göre önemli oranda azaldığı belirlenmiştir (p<0.01).

Sonuç: Fermente süt sütün diyabetik ratlarda; açlık kan glukozu, kan yağları, Lee indeksi, BKİ, oksidatif stres, inflamasyon faktörleri, pankreas dokusunda MAPK-3 proteinin ekspresyonu ve pankreas histopatolojisini önemli ölçüde düzenlediği ettiği ortaya çıkmıştır. Fermente sütün bağırsak mikrobiyotası üzerinde de olumlu yönde etkilerinin olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak, yapılan bu çalışma literatüre öncü bir çalışma olarak sunulmuştur. STZ ile oluşturulan diyabete karşı kullanılan bu fermente sütün terapötik faydalarının ve moleküler süreçlerinin belirlenmesinin ardından terapötik bir ajan olarak kullanılabileceği kanaatine varılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Diyabet, fermente süt, inflamasyon, MAPK, mikrobiyota, oksidatif stres, pankreas, Pediococcus acidilactici, probiyotik

Abstract:
Investigation of the Antidiabetic, Antiinflammatory, Antioxidative and Antilipidemic Effects of Cow's Milk Fermented with Probiotic Pediococcus acidilactici MA 18/5M in Streptozotocin-Induced Diabetic rats

Aim: This study aimed to investigate the effects of fermented milk, produced using the probiotic microorganism Pediococcus acidilactici MA 18/5, on diabetes and related conditions, including inflammation, oxidative stress, and dyslipidemia; pancreatic histopathology and pancreatic tissue MAPK3 expression levels in rats with streptozotocin-induced diabetes.

Material and method: Rats were divided into five groups: control (C), fermented milk (PA), diabetes (DM), diabetes induced and fermented milk (DM+PA), and diabetes induced and metformin (DM+MET). The rats were given skim milk fermented with Pediococcus acidilactici MA 18/5 or metformin for 21 days. At the end of the experiment, the rats' height and weight were measured, and the Lee index and BMI were calculated. Blood and pancreatic tissues were collected under anesthesia. Various parameters were analyzed, including fasting blood glucose levels, total triglycerides, total cholesterol, HDL, LDL, and VLDL levels, cytokine levels (TNF-α, IL-1β, and IL-6), oxidative stress markers (SOD, CAT, GPx, and MDA) in blood serum, MAPK-3 expression levels in pancreatic tissue (measured by western blot), pancreatic tissue histopathology, and the presence of TMAB, Lactobacillus spp., Lactococcus spp., Enterobacteriaceae, and Enterococcus spp. in rat feces.

Results: The Lee index, BMI, serum fasting blood glucose levels, triglyceride levels, cholesterol levels, LDL levels, and VLDL levels were significantly decreased in both the fermented milk (DM+PA) and metformin (DM+MET) treated diabetic groups compared to the DM group (p<0.01). Conversely, serum HDL levels were significantly increased in these treatment groups (p<0.01). Serum IL-1β and IL-6 levels were also significantly reduced in the fermented milk (DM+PA) and metformin (DM+MET) groups compared to the DM group (p<0.01). Additionally, serum SOD activity levels increased significantly, while serum MDA levels decreased significantly in the treated diabetic groups (DM+PA and DM+MET) compared to the DM group (p<0.01). However, serum CAT and GPx activity levels in the fermented milk (DM+PA) group did not show significant differences when compared to the DM, control (C), and metformin (DM+MET) groups. The expression levels of MAPK-3 protein in pancreatic tissue were significantly decreased in both the fermented milk (DM+PA) and metformin (DM+MET) treated diabetic groups compared to the DM group (p<0.01). The number of Lactococcus spp. in stool samples was significantly higher in the fermented milk (DM+PA) and PA groups compared to the DM group (p<0.01). Furthermore, pancreatic tissue degeneration and necrosis, inflammation severity, and atrophy of the islets of Langerhans were significantly reduced in the metformin (DM+MET) and fermented milk (DM+PA) groups compared to the DM group (p<0.01).

Conclusion: Fermented milk supplementation significantly regulated fasting blood glucose, blood lipid profiles, Lee index, BMI, oxidative stress markers, inflammatory factors, and MAPK-3 protein expression in pancreatic tissue, as well as improved pancreatic histopathology in diabetic rats. Additionally, fermented milk demonstrated positive effects on intestinal microbiota. As a result, this study was presented as a pioneering study in the literature.  It was found that this fermented milk, when taken against STZ-induced diabetes, might be used as a therapeutic agent after analyzing its molecular mechanisms and therapeutic effects.

Key Words: Diabetes, fermented milk, inflammation, MAPK, microbiota, oxidative stress, pancreas, Pediococcus acidilactici, probiotics