Obezite ile indüklenen kronik inflamasyonun Drosophila model organizması kullanılarak analiz edilmesi
Analysis of obesity induced chronic inflammation using Drosophila model organism
Yazar: MEHTAP ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. ÖZLEM YILDIRIM
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Endokrinoloji ve Metabolizma Hastalıkları = Endocrinology and Metabolic Diseases ; Moleküler Tıp = Molecular Medicine ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Drosophila melanogaster = Drosophila melanogaster

Özet:
Obezite kronik bir hastalık olup, 21. yüzyılın en büyük küresel sağlık sorunu olarak salgın haline gelmiştir. Obezite, birbiriyle bağlantılı çok sayıda değişken içeren karmaşık bir sorun olduğu için basit yaklaşımları ele alan sağlık uygulamaları ile bu hastalığa yönelik net ve iyi bir çözüm sunulması oldukça zordur. Bu karmaşık ağın incelenerek bütünsel yaklaşımların geliştirilmesinde uygun deney sistemi oluşturabilmek obezite araştırmalarının en önemli ve zorlayıcı konularından biridir. Bu tez kapsamında, metaflamasyon, insülin direnci ve adiposit fonksiyon bozukluğunun temel nedeni olan adipoz doku makrofaj (ATM) infiltrasyonunun altında yatan moleküler mekanizmaları aydınlatabilmek için yeni bir Drosophila modeli (P0206>CG7839RNAi) kullanılmıştır. Bu Drosophila modelinde, GAL4/UAS genetik sisteminin ve evrimsel olarak korunmuş metabolik yolakların avantajlarından faydalanılarak protorasik dokuya özgü olarak ekdison sentezi baskılanmıştır ve larval dönemden pupa dönemine geçiş için gerekli olan yeterli ekdison hormonunun sentezlenmemesi sonucunda beslenmeye bağlı olan larval dönem uzatılmıştır. Böylece ad libitum beslenen larvalarda hiperfaji modeli oluşturularak memelilerdeki obeziteye benzer özelliklere sahip oldukları ortaya koyulmuştur. Ayrıca, memeli adipoz doku ve karaciğerinin fonksiyonel homoloğu olan fat body dokusunda bağışıklık hücre (hemositler) infiltrasyonu gerçekleştiği gösterilmiştir ve memeli ATM infiltrasyonunun Drosophila versiyonu P0206>CG7839RNAi modelinde tanımlanmıştır. Bu tez çalışması, egr1 ve egr1AG mutant sinek soyları aracılığı ile Eiger/TNFα sinyal yolağının inhibisyonu sonucunda ATM infiltrasyonunda dramatik bir azalma olduğunu ve metabolik hasar ile ilişkili olan Eiger/TNFα sinyal yolağının grindelwald reseptörü aracılığı ile ATM infiltrasyonunu engellediği gösterlmiştir. Böylece, D. melanogaster'da obezite ile ilişkili makrofaj infiltrasyonunun mekanizması ilk kez ve geçerli olarak P0206>CG7839RNAi modeli aracılığıyla gösterilmiştir. Verilerimiz, ATM infiltrasyonunu tetikleyen anahtar mekanizmaların evrimsel olarak korunduğunu ve obezite ile indüklenen kronik inflamasyonun en erken moleküler etiyolojisini oluşturan ATM infiltrasyonundaki kritik yolakları daha iyi anlamak için geliştirilecek Drosophila modellerine öncülük edebileceğini göstermektedir. Modelimizin aynı zamanda genetik taramalar gerçekleştirmek veya metabolik hastalıklara yönelik yeni terapötik müdahalelerin etkinliğini ve güvenliğini test etmek için de değerli bir araç olarak umut vadetmektedir. Ayrıca bu modelin, steroid hormonları, metabolizma ve obezite arasındaki henüz aydınlatılamayan karmaşık ilişkileri düzenleyen mekanizmaların araştırılması için faydalı bilgiler sağlayacağı da düşünülmektedir.

Abstract:
Obesity is a chronic disease and has become the biggest global health problem in the 21st century. Since obesity has complex ethiology with numerous interconnected variables, it is significant challenge to provide a clear, well-defined solution to this disease with simple weight loss centered approaches. Finding the appropriate experimental system for the development of holistic approaches by examining this complex network is one of the most important and challenging issues of obesity research. Within the scope of this thesis, a novel Drosophila model (P0206>CG7839RNAi) was used to elucidate the molecular mechanisms underlying adipose tissue macrophage (ATM) infiltration that root cause of metaflammation, insulin resistance and impairment of adipocyte function. In this Drosophila model, we took advantage of the GAL4/UAS genetic system and evolutionary conserved metabolic pathways to reduce ecdysone levels specific to prothoracic gland to prolong the nutritial larval stage so these animals exhibit hyperphagia behavior with ad libitum feeding and as a consequence features resembling obesity in mammals. Moreover, we observed a significant infiltration of immune cells (hemocytes) in the fat bodies which is functionally analogous to the mammalian liver and adipose tissue so Drosophila version of ATM infiltration course was characterized in the P0206>CG7839RNAi model. In this thesis, it has been demonstrated that there is a dramatic decrease in ATM infiltration as a result of inhibition of the Eiger/TNFα signaling pathway by used egr1 and egr1AG mutant fly strains and that the Eiger/TNFα signaling pathway, which is associated with metabolic damage, inhibits ATM infiltration via the grindelwald receptor. Thus, the mechanism of obesity-associated macrophage infiltration in D. melanogaster was first and validly demonstrated through the P0206>CG7839RNAi model. Our data suggest that the key mechanisms triggering ATM infiltration are evolutionarily conserved in Drosophila and can lead to development of Drosophila models to better understand the critical pathways in ATM infiltration that constitute the earliest molecular etiology of obesity-induced chronic inflammation. Our model is promosing valuable tool either to perform genetic screens or to test the efficacy and safety of novel therapeutic interventions for metabolic diseases. In addition, it is thought that this model will provide a convenient platform and useful information to investigate the mechanisms regulating the complex relationships between steroid hormones, metabolism and obesity, which have not yet been clarified.