Yüksek fruktoz diyetinin sıçanların testis dokusunda insülin sinyal yolağı, inflamasyon ve apoptozis üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of effect of dietary high-fructose on insulin signaling pathway, inflammation and apoptosis in testis of rats
Yazar: ONUR GÖKHAN YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. FATMA AKAR
Gazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Apoptozis = Apoptosis ; Diyet = Diet ; Fruktoz = Fructose ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Metabolik sendrom = Metabolic syndrome ; Sinyal nakli = Signal transduction ; Sıçanlar = Rats ; Testis = Testis ; İnflamasyon = Inflammation ; İnsülin = Insulin

Özet:
Fruktoz tüketimi kaynaklı metabolik sendromun çeşitli dokularda insülin direnci oluşturmasının yanı sıra inflamatuvar ve apoptotik yolakları tetikleyerek doku hasarına neden olduğu bilinmektedir. Çalışmalarda, infertil erkeklerde insülin direnci ile testosteron düzeyi düşüklüğü arasında bir ilişki olduğu gösterilmiştir. Ancak, fruktoz tüketiminin erkek reprodüktif sistem üzerine etkilerini gösteren çalışmalar sınırlıdır. Yüksek fruktoz diyeti kaynaklı metabolik sendromda, inflamasyon ve apoptozis ilişkisi yeterince araştırılmamış ve fruktoz tüketiminin Kan-Testis bariyeri ve insülin sinyal yolağı üzerine etkisi bilinmediği saptanmıştır. Bu amaçla, 15 hafta süresince erkek Wistar sıçanlara içme suyu içinde fruktoz (%20) verilerek metabolik sendrom modeli oluşturulmuştur. Bu tez çalışmasında, yüksek fruktoz diyetinin testis dokusunda inflamasyon, apoptozis, Kan-Testis Bariyer proteinleri, insülin sinyal yolağı molekülleri ile histolojik parametreler üzerine etkisi uygun yöntemler kullanılarak incelenmiştir. Fruktoz tüketiminin, sıçan plazma glukoz, trigliserit ve insülin düzeylerini artırdığı, testis dokusunda serbest ve total testosteron düzeylerini azalttığı saptanmıştır. İnflamatuvar moleküllerden olan TNFα ve IL-1β düzeylerinin fruktoz tüketen sıçanların testis dokusunda yükseldiği bulunmuştur. Ayrıca, yüksek fruktoz diyetinin insülin sinyal yolağında yer alan IRS-1, IRS-2, PI3K, mTOR ve eNOS moleküllerinin mRNA ve protein ekspresyonlarını azalttığı saptanmıştır. İlaveten, IR, p-Akt, p-eNOS ve SIRT1 protein düzeyleri ile p-Akt/Akt ve p-eNOS/eNOS oranın da azaldığı bulunmuştur. Kan-Testis Bariyerinde yer alan claudin11 ve N-cadherin protein düzeylerinin de fruktoz diyeti sonucu azaldığı belirlenmiştir. Fruktoz tüketiminin anti-apoptotik Bcl-2 mRNA ve protein düzeyini baskıladığı da saptanmıştır. İmmunohistokimyasal çalışmalarda yüksek fruktoz tüketiminin spermatogonia p53 ve caspase8 düzeylerini azalttığı gösterilmiştir. Ayrıca, Hematoksilen-Eozin boyama ile yüksek fruktozla beslenen hayvanlarda testiküler dejenerasyon oluştuğu gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, yüksek fruktoz tüketimine bağlı olarak testis dokusunda inflamasyonun ve apoptozisin tetiklendiği; Kan-Testis Bariyeri ve insülin sinyal yolağı proteinlerinin baskılandığı görülmektedir. Bulgularımız, yüksek fruktoz tüketiminin testosteron düzeylerinin azalması ve Kan-Testis Bariyer bütünlüğünün bozulmasına bağlı infertiliteye yol açabileceği düşündürmektedir. Bu tez çalışmasında, fruktoz tüketiminin testiküler inflamatuvar, apoptozis ve insülin sinyal yolağı üzerine etkileri ilk kez aydınlatılmıştır.

Abstract:
Fructose consumption-induced metabolic syndrome leads to insulin resistance in various tissues as well as causing tissue damage due to triggering inflammatory and apoptotic pathways. Studies showed that there was a relationship between insulin resistance and low testosterone levels in infertile men. However, effect of high-fructose consumption on the male reproductive system has been insufficiently documented. The relationship between inflammation and apoptosis has not been sufficiently investigated in high fructose diet-induced metabolic syndrome as well as Blood-Testis Barrier proteins and insulin signaling pathway. Therefore, a metabolic syndrome model was produced by giving fructose to the rats as 20% solution in drinking water for 15 weeks. In this thesis, the effects of high-fructose diet on metabolic parameters, testicular inflammatory, apoptotic factors, insulin signaling pathway, Blood-Testis Barrier proteins and histological changes were investigated by using suitable methods. Fructose consumption increased rat plasma glucose, triglyceride and insulin levels, whereas free and total testosterone levels were significantly reduced in testicular tissue of the rats. Inflammatory molecules such as TNFα and IL-1β levels were increased in testicular tissue of fructose-treated rats. This dietary intervention decreased insulin signaling molecules including IRS-1, IRS-2, PI3K, mTOR and eNOS mRNA expressions and protein levels in testicular samples of rats. In addition, IR, p-Akt, p-eNOS and SIRT1 protein levels as well as p-Akt/Akt and p-eNOS/eNOS ratios were decrease in testicular tissue of fructose-treated rats. Also, It was determined that claudin11 and N-cadherin levels of Blood-Testis Barrier proteins were decreased with fructose diet. Moreover, dietary fructose suppressed anti-apoptotic Bcl-2 mRNA and protein expressions. In immunohistochemical staining, high fructose consumption was shown to reduce spermatogonial p53 and caspase8 levels. Hematoxylin-Eosin staining showed that testicular degeneration was occurred in the rats due to intake of high-fructose diet. Consequently, high fructose consumption caused inflammation and apoptosis as well as suppressed Blood-Testis Barrier and insulin signaling pathway proteins in testicular tissue of rat. Thus, for the first time, this study explored the effects of fructose consumption on testicular inflammatory, apoptotic and insulin signaling pathways.