Glutamin taşınması ve metabolizmasının insülin direnci ve endoplazmik retikulum stresi  üzerindeki rolü
The role of glutamine transport and metabolism in the insulin resistance and endoplasmic reticulum stress
Yazar: GÜLİZAR AYDOĞDU
Danışman: PROF. DR. EMİNE SÜMER ARAS ; PROF. DR. ERKAN YILMAZ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Glutamin = Glutamine ; İnsülin direnci = Insulin resistance

Özet:
Obezite, son zamanlardaki önemli sağlık problemlemlerinden biridir. Obezitenin tip-2 diyabet riskini arttırdığı ve tip-2 diyabetteki insülin direncinin ortaya çıkışında da endoplazmik retikulum (ER) stresinin katkısının olduğu bilinmektedir. Obez bireylerde yüksek miktarlarda bulunan glutaminin insülin direncindeki rolü ile ilgili mekanizmalar yeterince anlaşılabilmiş değildir. Tez kapsamında, insülin direnci durumunda hücre içine glikoz alınamamasının getirdiği enerji ve hammadde eksikliğini gidermede glutamin kullanılıyor olabilir mi sorusuna yanıt aranmaktadır. Glutaminin ve glutaminin taşınmasının, insülin direnci ve ER stresi ile ilişkisini belirlemek amacıyla bu yolaklarda yer alan belirteç proteinlerin seviyeleri ve fosforilasyon düzeyleri western blot yöntemi ile incelenmiştir. Farklılaşmış 3T3-L1 adipositleriyle yapılan deneylerde, artan glutamin uygulamasının insülin hassasiyetini arttırdığı ve ER stresi azalttığı gösterilmiştir. Adipositlerde tunikamisin aracılığıyla ER stres ve insülin direnci uyarıldığında glutamin taşıyıcılarının seviyeleri azalırken, palmitat ile uyarılan ER stres ve insülin direnci durumunda ise glutamin taşıyıcılarınının seviyelerinde artış görülmüştür. Glutamin taşıyıcısı ASCT2'nin ifadesinin azaltıldığı 3T3-L1 fibroblastları adipositlere farklılaştırıldığında, hücre içi yağ birikimi ciddi oranda azalırken beraberinde insülin direnci ve ER stres de azalmaktadır. Ayrıca, hücre içi glutamin, malat ve fumarat düzeyleri kolorimetrik olarak ölçüldüğünde, adiposite farklılaşmanın etkisiyle glutamin ve malat miktarı artmaktadır. ASCT2'nin ifadesinin azaldığı adipositlerde ise glutamin düzeyi düşer iken fumarat ve malat düzeyleri değişmemektedir. Sonuç olarak, adipositlerdeki insülin direnci ile hücre için gerekli enerji ve hammaddelerin glikozdan sağlanamaması durumunda mitokondride glutaminin kullanıldığı bulunmuştur. Önemli bir enerji ve karbon kaynağı olan glutamin insülin direncine etkisini ER stres üzerinden gösterdiği ortaya çıkarılmıştır. Glutamin ve ASCT2'nin obezite ve tip 2 diayabet için geliştirilebilecek tedavi yaklaşımlarında önemli hedefler olduğu gösterilmiştir.

Abstract:
Obesity has been one of the important health problems recently. It is known that obesity increases the risk of type-2 diabetes and endoplasmic reticulum (ER) stress contributes to the development of insulin resistance in type-2 diabetes. The mechanisms related to the role of high levels of glutamine in insulin resistance in obese individuals are not sufficiently understood. In this thesis, it is sought to answer the question of whether glutamine can be used to eliminate the lack of energy and metabolic intermediates caused by the inability of glucose uptake associated with insulin resistance. to determine the relationship between glutamine and transport of glutamine with insulin resistance and ER stress, the levels and the phosphorylation levels of marker proteins in these pathways were detected by western blot method. The assays with differentiated 3T3-L1 adipocytes have shown that increased glutamine treatment increases insulin sensitivity and reduces ER stress. The levels of glutamine transporters decreased when adipocytes were stimulated with tunicamycin to induce ER stress and insulin resistance. In the case of increased ER stress and insulin resistance by palmitate, glutamine transporters levels decreased. An ASCT2 (SLC1A5) knock-down model was created which is an important glutamine transporter in 3T3-L1 fibroblasts, and these cells were differentiated into adipocytes. In this model, intracellular fat accumulation decreased significantly as well as insulin resistance and ER stress decreased. Intracellular glutamine, malate,  and fumarate levels were measured by colorimetry. The amount of glutamine and malate increases with the effect of adipocyte differentiation. In adipocytes with decreased expression of ASCT2, glutamine levels decrease while fumarate and malate levels do not change. In conclusion, it was found that glutamine usage increased in mitochondria,  in case of insulin resistance in adipocytes when required energy and metabolic intermediates that cannot obtain from glucose. Glutamine, important energy, and carbon source have been shown its effect on insulin resistance through ER stress. Glutamine and ASCT2 are important targets for treatment approaches for obesity and type 2 diabetes.