Fruktoz ile beslenen dişi ve erkek sıçanların bağırsak dokusunda enflamasyon ve mikrobiyota ilişkisinin incelenmesi: Metforminin modülatör rolü
Investigation of the relationship of inflammation and microbiota in the intestinal tissue of female and male rats fed withfructose: Modulator role of metformin
Yazar: AZİMET YALÇIN BUĞDAYCI
Danışman: PROF. DR. MECİT ORHAN ULUDAĞ
Gazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Bağırsak geçirgenliği = Intestinal permeability ; Bağırsak hastalıkları =   ; Bağırsaklar = Intestines ; Fruktoz = Fructose ; Gastrointestinal mikrobiyom = Gastrointestinal microbiome ; Metabolik sendrom = Metabolic syndrome ; Metformin = Metformin ; Mikrobiyota = Microbiota ; Sıçanlar = Rats ; İnflamasyon = Inflammation

Özet:
Yapılan çalışmalarda obezite, tip 2 diyabetes mellitus ve metabolik sendrom ile bağırsak mikrobiyota kompozisyonunun önemli ölçüde ilişkili olduğu gösterilmiştir. Hem kemirgenlerde hem de insanlarda bağırsak mikrobiyal değişimlerinin metforminin antidiyabetik etkisine katkıda bulunabileceği de öne sürülmektedir. Oral olarak kullanılan metforminin glukoz düşürücü etkisinin intravenöz kullanımına göre daha belirgin olduğu da bilinmektedir. Ancak metformin tedavisinin bağırsak mikrobiyotasına etkileri, etki mekanizması ve rol oynadığı metabolik yolaklar henüz tam olarak aydınlatılamamıştır. Bu çalışmada fruktoz ile beslenen dişi ve erkek sıçanların bağırsak dokusunda ortaya çıkan enflamasyon ile mikrobiyota değişikliklerinin ilişkisini ve metforminin modülatör rolünü incelemek amacıyla erkek ve dişi sıçanlar Kontrol, Karboksimetil selüloz, Fruktoz, Metformin ve Fruktoz+Metformin olarak beşer gruba ayrılmıştır. Fruktoz ve Fruktoz+Metformin gruplarının içme suyuna %20 oranında fruktoz eklenmiş ve tüm hayvanlar ad libitum olarak 15 hafta beslenmişlerdir. Metformin ve Fruktoz+Metformin gruplarına 7. haftadan sonra 200 mg/kg dozda metformin oral gavaj ile verilmiştir. Çalışma sonunda elde edilen veri analiz edildiğinde; metabolik sendrom oluşturulan sıçanlarda metformin tedavisine bağlı olarak insülin direncinde azalmanın yanı sıra serum lipit profilinde de iyileşme gözlenmiştir. Aynı zamanda metformin tedavisine yanıt olarak bağırsakta enflamasyonun azaldığı ve bariyer bütünlüğünün arttığı gözlenmiştir. Metformin tedavisi ile ileumda Zonulin ve E-Cadherin düzeyleri değişmemiştir; Occludin, Claudin-1 ve Zonula Occludens-1 düzeyleri sadece dişi sıçanlarda artmıştır; Claudin-2 ve F-Actin düzeyleri ise sadece erkek sıçanlarda artmıştır. Metformin tedavisi ile dişi sıçanların bağırsak mikrobiyotasında alfa çeşitlilikte artma eğilimi erkek sıçanlarda ise azalma eğilimi söz konusu iken beta çeşitlilikte hem dişi hem de erkek sıçanlarda değişikliğe neden olmuştur. Sonuç olarak; bu çalışma ile metforminin bağırsak mikrobiyotasının kompozisyonunda ve çeşitliliğinde değişikliğe neden olduğu gösterilmiştir. Ayrıca, metabolik sendromda metformin tedavisi ve mikrobiyota ilişkisi ile ilgili erkek ve dişi sıçanlar arasındaki cinsiyete özgü farklılıklar olduğu ortaya konulmuştur. Tüm sonuçlar birlikte ele alındığında; metformin tedavisinin bağırsakta mikrobiyota kompozisyonun değiştirilmesi, enflamasyonun azaltılması ve bağırsak bariyer bütünlüğünün arttırılması yoluyla metabolik parametrelerin iyileşmesine katkıda bulunduğu söylenebilir.

Abstract:
Studies have shown that obesity, type 2 diabetes mellitus and metabolic syndrome are significantly associated with intestinal microbiota composition. It has also been suggested that gut microbial changes in both rodents and humans may contribute to the antidiabetic effect of metformin. It is also known that the glucose-lowering effect of orally administered metformin is more pronounced than its intravenous use. However, the effects of metformin treatment on the gut microbiota, its mechanism of action and the metabolic pathways it plays a role in have not yet been fully elucidated. In this study, male and female rats were divided into five groups as Control, Carboxymethyl Cellulose, Fructose, Metformin, and Fructose+Metformin in order to examine the relationship between inflammation in the intestinal tissue of male and female fructose fed rats and changes in microbiota and the modulatory role of metformin. Fructose and Fructose+Metformin groups were added to the drinking water at the rate of 20% and all animals were fed ad libitum for 15 weeks. Metformin and Fructose+Metformin groups were given 200 mg/kg metformin by oral gavage after the 7th week. When the data obtained at the end of the study is analyzed; in rats with metabolic syndrome, an improvement in serum lipit profile was observed as well as a decrease in insulin resistance due to metformin treatment. It was also observed that intestinal inflammation decreased and barrier integrity increased in response to metformin treatment. Zonulin and E-Cadherin levels in ileum did not change with metformin treatment; Occludin, Claudin-1 and Zonula Occludens-1levels increased only in female rats; Claudin-2 and F-Actin level was increased only in male rats. While there was a tendency to increase alpha diversity in the intestinal microbiota of female rats and decrease in male rats with metformin treatment, beta diversity caused a change in both female and male rats. As a result; in this study, it has been shown that metformin causes changes in the composition and diversity of the intestinal microbiota. In addition, it has been revealed that there are gender-specific differences between male and female rats regarding metformin treatment and microbiota relationship in metabolic syndrome. When all the results are considered together; it can be said that metformin treatment contributes to the improvement of metabolic parameters by changing the microbiota composition in the intestine, reducing inflammation and increasing intestinal barrier integrity.