Kronik böbrek hastalığı oluşturulan ratlarda prebiyotik tüketiminin bağırsak kaynaklı üremik toksinler ve hastalığın progresyonuna etkisi
The effect of prebiotic consumption on gut derived uremic toxins and disease progression in rats with chronic kidney disease
Yazar: EBRU MELEKOĞLU
Danışman: PROF. DR. FATMA GÜLHAN SAMUR
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Beslenme ve Diyetetik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Beslenme ve Diyetetik = Nutrition and Dietetics
Dizin: Böbrek hastalıkları = Kidney diseases ; Kronik hastalık = Chronic disease ; Prebiyotikler = Prebiotics ; Toksin üretimi = Toxin production ; İnflamasyon = Inflammation

Özet:
Bu çalışmada kronik böbrek hastalığı (KBH) oluşturulmuş sıçanlarda prebiyotik tüketiminin bağırsak kaynaklı üremik toksin düzeylerine, inflamatuar ve antioksidan göstergelere, renal hasar, bağırsak geçirgenliği ve hastalık progresyonu üzerine etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Çalışmada erkek Spraque-Dawley sıçanlara oral gavajla 3 hafta boyunca adenin (200 mg/kg/gün) verilerek KBH oluşturulmuştur. Sıçanlar randomize iki gruba ayrılarak bir gruba (HP; n=9) prebiyotik kaynağı olarak oligofruktozla zenginleştirilmiş inülin (5g/kg/gün) ilave edilirken diğer gruba (HN; n=8) prebiyotik ilavesi yapılmamıştır. Ayrıca sağlıklı sıçanlardan da iki grup oluşturularak bir gruba (SP; n=8) prebiyotik (inülin, 5g/kg/gün) ilave edilirken diğer gruba (SN; n=8) prebiyotik ilavesi yapılmamıştır. Diyet müdahalesinin (4 hafta) sonunda tüm sıçanlar ötenazi edilerek böbrek ve kolon histolojik analizler için çıkarılmıştır. Serum örneklerinde; üremik toksinlerden p-cresol sülfat (PCS) ve indoksil sülfat (IS) düzeyleri, inflamasyon (IL-6, IL-10, TNF-α) ve böbrek fonksiyon göstergeleri (üre, kreatinin) düzeyleri incelenmiştir. Böbrek hasarı histopatolojik yönden incelenmiş, ayrıca böbrek dokularında antioksidan parametrelerden süperoksit dismutaz (SOD), glutatyon peroksidaz (GPx) ölçümü yapılmıştır. Ayrıca kolonda sıkı bağlantı proteinleri (claudin-1 ve occludin) analiz edilerek intestinal bariyer hasar incelenmiştir. Deney sonunda hasta grupta 4 haftalık prebiyotik tüketimi üre (HN: 127,4 ± 45,77; HP: 71,7 ± 7,73 mg/dl; p<0,001), PCS (HN: 1771,1 ± 762,74; HP: 632,7 ± 356,57 ng/ml; p=0,002) ve IL-6 düzeylerinde (HN: 205,8 ± 76,80; HP: 57,6 ± 46,80 pg/ml; p=0,001) önemli bir azalma sağlamıştır. Hasta grupta prebiyotik tüketiminin serum kreatinin, IS, IL-10 ve TNF-α düzeylerine önemli bir etkisi bulunmamıştır (p>0,05). Hasta sıçanlara ait böbrek dokularında oluşan histopatolojik değişikliklerin semikantitatif incelemesinde; prebiyotik verilen grupta kristal birikimi, tübüler ve glomerüler hasar, tübülointerstisyel fibrozis ve glomerüler inflamasyon şiddeti ve toplam hasar skoru daha az bulunmuştur (p<0,001). Prebiyotik verilen hasta gruba ait böbrek dokularında GPx aktivitesi prebiyotik verilmeyen hasta gruba göre daha yüksektir (p=0,007); ancak SOD aktivitesi üzerinde önemli bir etkisi bulunmamıştır (p>0,05). Sağlıklı ve hasta sıçanlarda prebiyotik müdahalesi sonucunda inen ve çıkan kolon dokularında claudin-1 protein seviyelerinde anlamlı artış gözlenmiştir (p<0,05). Sonuç olarak bu çalışmada, KBH'lı sıçanlarda dört haftalık prebiyotik desteğinin serum üre, PCS ve IL-6 düzeylerinde azalma sağladığı, böbrek dokularında antioksidan enzim aktivitesini ve intestinal bariyer fonksiyonu artırdığı ve hastalık progresyonunu yavaşlattığı bulunmuştur. KBH'da bağırsak kaynaklı üremik toksin üretiminin, inflamasyon ve intestinal bariyer hasarın azaltılmasında ve hastalığın progresyonunun kontrol edilmesinde prebiyotik olarak oligofruktozla zenginleştirilmiş inülin desteği alternatif bir diyet yaklaşımı olabilir.
Anahtar Kelimeler: prebiyotik, kronik böbrek hastalığı, üremik toksin, inflamasyon, intestinal bariyer fonksiyon.

Abstract:
This study aimed to investigate the effect of prebiotic consumption on gut derived uremic toxin levels, inflammatory and antioxidant parameters, renal damage, intestinal permeability and disease progression in rats with chronic kidney disease (CKD). Male Sprague-Dawley rats were given adenine (200 mg/kg/day) by oral gavage for 3-weeks to induce CKD. CKD rats were randomized to the prebiotic supplemented group (HP; n=9) (5g/kg/day) and non-supplemented group (HN; n=8). Also, healthy rats were randomized to the prebiotic-supplemented group (SP; n=8) (inulin, 5g/kg/day) and non-supplemented group (SN; n=8). At the end of the dietary intervention (4-weeks), all rats were euthanized and kidneys and colon were removed for histological evaluation. Serum uremic toxins- p-cresol sulphate (PCS) and indoxyl sulphate (IS), inflammation (IL-6, IL-10, TNF-α) and renal function markers (urea and creatinine) levels were evaluated. Kidney tissues were evaluated histopathologically and antioxidant markers (superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx)). Also, expression level of tight-junction protein (claudin-1, occludin) were analysed in colon tissues and evaluated the intestinal barrier damage. At the end of this study, serum urea (HN: 127,4 ± 45,77; HP: 71,7 ± 17,73 mg/dl; p<0,001), PCS (HN: 1771,1 ± 762,74; HP: 632,7 ± 356,57 ng/ml; p=0,002) and IL-6 levels (HN: 205,8 ± 76,80; HP: 57,6 ± 46,80 pg/ml; p=0,001) were significantly decreased in CKD rats consuming prebiotic for 4-week. There was no significant effect of prebiotic consumption on serum creatinine, IS, IL-10 and TNF-α levels in CKD rats (p>0,05). When the histopathological changes in renal tissues were examined semi-quantitatively, it is found that the crystal accumulation, tubular and glomerular damage, tubulointerstitial fibrosis, glomerular inflammation, and total renal injury scores were less severe in the CKD group consuming prebiotic (p<0,001). GPx-activity in renal tissues was higher in the CKD-prebiotic group than in the non-supplemented group (p=0,007). However, in CKD, prebiotic consumption did not have a significant effect on SOD-activity in renal tissues(p>0,05). Significantly increased expression of the claudin-1 was observed in the descending and ascending colon tissue in both healthy and CKD groups (p>0,05). In conclusion, it is found that prebiotic supplementation for 4-weeks appeared to be associated with a reduction of serum urea, PCS, and IL-6 levels, ameliorated oxidative stress in kidney tissue, enhanced antioxidant enzyme activities in renal tissues and intestinal barrier function, and retarded CKD progression in CKD rats. Prebiotic oligofructose-enriched inulin supplementation may be an alternative dietary approach for reducing gut-derived uremic toxin formation, inflammation and intestinal barrier damage and controlling disease progression in CKD.
Keywords: prebiotic, chronic kidney disease, uremic toxin, inflammation, intestinal barrier function.