Yüksek fruktoz diyetinin SARS-CoV-2 intestinal girişini belirleyen moleküllerin ekspresyonu ve inflamasyon üzerine etkilerinin dişi ve erkek sıçanlarda incelenmesi
Investigation of the effects of dietary high-fructose on the expression of key molecules for intestinal entry of SARS-CoV-2 and inflammation in female and male rats
Yazar: ASLINUR DOĞAN
Danışman: PROF. DR. FATMA AKAR
Gazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology

Özet:
Metabolik sendrom, obezite ve diyabet gibi çeşitli hastalık durumlarının varlığında ve erkek bireylerde daha ciddi enfeksiyon seyrine neden olan SARS-CoV-2 viral etkeninin intestinal sistemde hücre içine giriş proteinlerinin ekspresyonlarının incelendiği sınırlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında, Wistar erkek ve dişi sıçanlara 15 hafta boyunca %20 fruktoz içeren içme suyu verilerek metabolik sendrom modeli oluşturulmuştur. Plazma ve intestinal doku örneklerinde, metabolik ve inflamatuvar parametreler ile RAS komponentleri ve SARS-CoV-2 viral etkeninin konak hücre içerisine giriş proteinlerinin ekspresyonları incelenmiştir. Yüksek fruktoz diyetinin hem erkek hem de dişi sıçanların plazma glukoz, insulin, trigliserit, TNFα, IL-1β ve NFкB düzeyleri ile ileum ve jejunum dokularında TNFα, IL-1β, NFкB, NLRP3, caspase-1 ve CD68 protein ekspresyonlarını artırdığı saptanmıştır. Histopatolojik analizlerde fruktoz tüketiminin erkek ve dişi sıçanların ileum ve jejunum dokularında epitel hücre kaybı, bez yapılarında dejenerasyon, villus füzyonu ve polimorfonükleer hücre infiltrasyonunu artırdığı tespit edilmiştir. Fruktoz tüketiminin erkek ve dişi sıçanların ileum ve jejunumunda ACE2 ve B0AT1 protein ekspresyonlarını azalttığı saptanırken; ACE, TMPRSS2, ADAM17 ve GLUT2 protein ekspresyonlarını artırdığı tespit edilmiştir. Fruktozla beslenen sıçanların metabolik, histopatolojik ve inflamatuvar parametrelerinde cinsiyetler arasında anlamlı bir farklılık oluşmadığı saptanmıştır. Fruktozla beslenen erkek sıçanların ileum ve jejunum dokularındaki ACE protein ekspresyonlarının dişi sıçanlara kıyasla daha yüksek olduğu gözlenirken; ACE2 ve TMPRSS2 protein ekspresyonlarının daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Fruktoz tüketiminin erkek ve dişi sıçanların ileum ve jejunum dokularındaki ADAM17, B0AT1 ve GLUT2 protein ekspresyonları açısından cinsiyetler arasında anlamlı bir farklılık oluşturmadığı saptanmıştır. Çalışmamızın sonuçları, bu diyetin intestinal dokuda erkeklerde dişilere kıyasla ACE ekspresyonunu daha fazla artırdığını, ACE2 ekspresyonunu ise azalttığını ve böylece fizyolojik dengenin olumsuz yönde etkilenmesine yol açabileceğini göstermektedir. Bununla birlikte, yüksek fruktoz diyetiyle beslenen erkeklerde dişilere kıyasla SARS-CoV-2 virüsünün hücre içine giriş proteinlerinden ACE2 ve TMPRSS2 ekspresyonlarının daha düşük olması, fruktoz tüketiminin viral etkeninin yayılımı açısından önemli olabileceğini ortaya koymaktadır. Sonuç olarak, çalışmamız yüksek fruktoz tüketiminin intestinal dokuda inflamatuvar bir durum oluşturduğunu; ACE/ACE2 oranı ve SARS-CoV-2 virüsünün konak hücre içine giriş proteinlerinden ACE2 ve TMPRSS2 ekspresyonunu ise cinsiyete bağımlı olarak değiştirdiğini göstermektedir.
Anahtar Kelimeler : Fruktoz diyeti, ACE, ACE2, TMPRSS2, ADAM17, B0AT1, İnflamasyon, İnce bağırsak

Abstract:
There are limited studies demonstrating the intestinal expression levels of entry proteins of the viral agent SARS-CoV-2, which causes a more serious course of infection in men and certain disease such as metabolic syndrome, obesity and diabetes. In this thesis, a metabolic syndrome model was induced by giving 20% fructose solution in drinking water to male and female Wistar rats for 15 weeks. Metabolic, inflammatory parameters, the expression of RAS components and entry proteins of the SARS-CoV-2 viral agent into the host cell were measured in plasma and intestinal tissue samples. The high-fructose diet increased glucose, insulin, triglyceride, TNFα, IL-1β, and NFкB levels in plasma, as well as TNFα, IL-1β, NFкB, NLRP3, caspase-1 and CD68 protein expressions in the ileum and jejunum of male and female rats. Histopathological analysis showed that fructose consumption increased the epithelial cell loss, gland degeneration, villus fusion, and polymorphonuclear cell infiltration in the ileum and jejunum male and female rats. Fructose consumption was determined to reduce the expression of ACE2, and B0AT1 but increase the ACE, TMPRSS2, ADAM17, and GLUT2 expressions in ileum and jejunum of male and female rats. There were no significant gender-dependent changes in metabolic, histopathological, and inflammatory parameters of fructose-fed rats. However, fructose-fed male rats had high ACE expression but low ACE2, and TMPRSS2 protein expressions compared to the female in the ileum and jejunum tissues. Fructose consumption did not induce any gender-dependent changes in the expression of ADAM17, B0AT1 and GLUT2 proteins in the ileum and jejunum in male and female rats. Our results showed that high-fructose diet causes more increases in the expression of ACE, and decreases in ACE2 of males compared to females in the intestinal tissue, thus causing the severe deterioration of ACE/ACE2 balance in males and negatively affecting the physiological balance. However, the low expression of ACE2, and TMPRSS2 which are SARS-CoV-2 virus entry proteins ACE2 and TMPRSS2 in fructose-fed male compared to female, suggested a gender-dependent different in terms of the spreading of the viral agent. In conclusion, our study showed that high-fructose consumption causes inflammatory status, and gender-dependent changes in ACE/ACE2 ratio, as well as SARS-CoV-2 virus entry proteins ACE2 and TMPRSS2 in the intestinal tissue.
Key Words : Dietary fructose, ACE, ACE2, TMPRSS2, ADAM17, B0AT1, Inflammation, Small intestine