Endoktoksemik sıçanlarda prebiyotik ve probiyotiklerin bağırsak geçirgenliği üzerine etkileri
Effects of prebiotic and probiotics on intestinal permeability in endotoxemic rats
Yazar: TARIK TALHA GÖZDEN
Danışman: PROF. DR. CİHAN DEMİRCİ TANSEL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Zooloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Fizyoloji = Physiology

Özet:
Mikrobiyota, yaşamsal fonksiyonların devamında, hastalıkların başlaması ve gelişmesinde önemli bir etkendir. Vücudun en büyük mikrobiyotası da bağırsak kolonunda bulunmaktadır. Son zamanlarda, mikrobiyota kompozisyonundaki kritik değişimlerin endotoksemi, diyabet, obezite, nörodejenaratif ve kardiyovaskülar hastalıklar gibi birçok hastalıklar ile ilişkili olduğu gösterilmiştir. Endotoksemi; tüm hayvanlarda ve insanlarda görülen, immün sistemin lipopolisakkarit (LPS) gibi endotoksinlere karşı ürettiği güçlü uyarının, sistemik inflamasyona sebebiyet vermesi ve bunun sonucunda ölümle dahi sonuçlanabilen patofizyolojik bir durumdur. Endotoksemi esnasında bağırsak geçirgenliğinin artışı ile hücre duvarlarında LPS bulunan gram-negatif bakteriler sistemik dolaşıma geçerek tabloyu daha ileri noktaya taşırlar. Mikrobiyota kompozisyonundaki değişiklikler, bağırsak geçirgenliğinde, endotoksin üretimi ve transportununda da değişikliklere neden olabilmektedir. Bu nedenle, birçok çalışmada mikrobiyota kompozisyonunda etkili olan prebiyotik ve probiyotikler kullanılmaktadır. Bu çalışmada kullandığımız inülin, prebiyotik olarak etki eden bir diyet lifidir. İnsanlar inülini sindiremezler, fakat inülin bağırsak mikrobiyotası tarafından fermente edilir. Son zamanlarda inülinin, LPS artışı ile oluşan bağırsak geçirgenliğini azalttığı, mikrobiyota kompozisyonunu seçici olarak değiştirdiği ve anti-inflamatuvar özellikleri bulunduğu tespit edilmiştir. Probiyotik bakteri türlerinden olan Bacillus clausii'nin antimikrobiyal ve immün düzenleyici etkileri, hücre-hücre sinyalizasyonu, hücre adezyonu ve vitamin üretimi gibi çok yönlü bağırsak düzenleyici özelliklerinin keşfedilmesi bu probiyotik türüne olan ilgiyi artırmıştır. Bu nedenle, bağırsağın yapısındaki değişimlerin tayin edilmesi, endotokseminin bağırsaktaki yıkıcı etkilerini veya bağırsakta gerçekleşen olayların endotoksemiyi tetikleyici etkilerini anlayabilmek ve aynı zamanda inülin ile Bacillus clausii'nin patolojik vakalarda kullanım alanlarını gösterebilmek amacıyla bu çalışma gerçekleştirilmiştir. Çalışmamızda, 3 aylık 39 adet erkek Wistar Albino sıçan kullanıldı. Yirmi bir gün prebiyotik ve probiyotik uygulamasından sonra dokuların alınmasından 24 saat önce intraperitonal olarak LPS uygulaması yapıldı ve deney hayvanlarının ince ve kalın bağırsak dokuları histolojik ve immünohistokimyasal yöntemler için hazırlandı. Dokular hazırlandıktan sonra bağırsak yapısının tayini için histolojik yöntemler, bağırsak geçirgenliğinin belirlenmesi amacıyla okludin antikoru ve lökosit infiltrasyonunu gösterebilmek için miyeloperoksidaz (MPO) antikoru uygulaması yapıldı. Sonuç olarak çalışmamızda, prebiyotik ve probiyotiklerin ince bağırsakta bağlantı komplekslerini koruyarak, bağırsağın patojenlere karşı geçirgenliğinin önlenebileceği gösterilmiştir. Sağlıklı bireylerin prebiyotik ve probiyotik ile beslenmesinin, endotoksemi gibi pek çok patolojik durumda ortaya çıkabilecek bağırsak geçirgenliğinin artışını kısmen düşürebileceği, ancak bağırsak yapısını tamamen koruyamadığı görülmüştür.

Abstract:
Microbiota is an important factor in the continuation of vital functions, also initiation and development of diseases. The body's largest microbiota located in the intestinal colon. Recently, it has been shown that critical changes in microbiota composition are associated with many diseases such as endotoxemia, diabetes, obesity, neurodegenerative and cardiovascular diseases. Endotoxemia is a pathophysiological condition that strong stimulation of the immune system against endotoxins such as lipopolysaccharide (LPS) causes systemic inflammation and can result in death. With the increase of intestinal permeability during endotoxemia, gram-negative bacteria with LPS found on their cell walls move to the systemic circulation and move forward this condition. Changes in microbiota composition can cause changes in intestinal permeability, endotoxin production and transport. Therefore, prebiotics and probiotics that are effective in microbiota composition are used in many studies. Inulin is a dietary fiber that acts as a prebiotic. Humans cannot digest inulin, but inulin is fermented by the gut microbiota. Recently, it has been shown that inulin reduces intestinal permeability caused by the increase of LPS, selectively changes the microbiota composition and has anti-inflammatory properties. The discovery of the antimicrobial and immunomodulatory effects of Bacillus clausii, one of the probiotic bacteria species, and its versatile intestinal regulatory properties such as cell adhesion and vitamin production has increased the interest in this probiotic strain. Therefore, this study was carried out in order to determine the changes in the structure of the intestine, to understand the destructive effects of endotoxemia in the intestine or the endotoxemia triggering effects of intestinal changes. Also, we want to show the usage areas of inulin and Bacillus clausii in pathological cases. In our study, 3 months old 39 male Wistar Albino rats were used. After twenty-one days of prebiotic and probiotic application, LPS was applied intraperitoneally 24 hours before the taking of the tissues. Subsequently, small and large intestine tissues of the experimental animals were prepared for histological and immunohistochemical methods. After tissue preparation, histological methods were used to determine the intestinal structure. As an immunohistochemical methods, occludin antibody to show intestinal permeability and myeloperoxidase (MPO) antibody to show leukocyte infiltration were applied. As a result, our study showed that prebiotics and probiotics can protect the tight junctions in the small intestine and prevent the intestinal permeability to pathogens. It has been observed that prebiotic and probiotic feeding of healthy individuals may partially reduce the intestinal permeability but not fully protect the intestinal structure against endotoxemia that may occur in many pathological conditions.