Yüksek fruktozlu mısır şurubu tüketen sıçanlarda olası davranış değişikliklerinin görüntü işleme teknikleriyle analizi
Analysis of possible behavior changes by image processing techniques in high fructose corn syrup consuming rats
Yazar: GÖKHAN ZORLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İHSAN SERHATLIOĞLU
Fırat Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Biyofizik = Biophysics
Dizin: Davranış değişiklikleri = Behavioral changes ; Fruktoz = Fructose ; Görüntü analizi = Image analysis ; Görüntü işleme = Image processing ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Mısır şurubu = Corn syrup ; Stres = Stress ; Sıçanlar = Rats ; İmmünohistokimya = Immunohistochemistry ; İyon kanalları = Ion channels

Özet:
Bu tez calışmasında, Yüksek Fruktozlu Mısır Şurubu (YFMŞ) tüketiminin, strese bağlı olarak meydana gelen davranış değişiklikleri arasındaki olası ilişkinin araştırılması amaçlanmıştır. Ayrıca depresyon ve anksiyete benzeri davranışların tespitinde kullanılan aydınlık karanlık, açık alan ve kuyruktan asma testlerinden elde edilen verileri otomatik olarak değerlendirebilmek için kullanılacak yeni bir yazılım tasarlanmaya çalışılmıştır. Çalışmamızda 32 adet Spraque Dawley cinsi erkek sıçan kullanılmıştır. Hayvanlar kontrol, %20' lik YFMŞ (F20), %40' lık YFMŞ (F40) ve stres uygulanan 4 eşit gruba ayrılmıştır. 14 günlük çalışma periyodunda hayvanlara içme suyuna %20 ve %40' lık YFMŞ karıştırılmış çözelti verilmiş, stres grubundaki hayvanlara ise ilk hafta 3 saat, 2. hafta 6 saat süren kısıtlama stresi uygulanmıştır. Çalışma süresince günlük olarak hayvanların yem, su ve ağırlıkları ölçülerek kaydedilmiştir. Çalışmanın 10., 12. ve 14. günlerinde sırasıyla aydınlık-karanlık, açık alan ve kuyruktan asma testleri uygulanmıştır. Çalışma sonunda sıçanlardan alınan kan örnekleri ile çeşitli biyokimyasal parametrelerin ölçümü yapılmış, beyin dokularında imminohistokimyasal yöntemler kullanılarak TRPM2 kanal aktivitesi belirlenmiştir. LabVIEW Vision geliştirme ortamı kullanılarak anksiyete ve stres testlerinde kaydedilen video verilerinin otomotik olarak değerlendirilmesinde kullanılabilecek bir yazılım tasarlanmıştır.
Çalışma sonucunda F20 grubunda sıvı tüketiminin ve canlı ağırlığının diğer gruplara göre önemli ölçüde arttığı, F40 grubunda ise istatistiksel anlam olmamasına rağmen sıvı tüketimi ve gıda tüketimi kontrole göre azalmışken canlı ağırlığın arttığı belirlenmiştir. Davranış testleri değerlendirildiğinde; kuyruktan asma testinde, stres grubunda hareketsiz kalma süresi kotrole göre anlamlı ölçüde artmıştır. Benzer artış F20 ve F40 gruplarında da görülmesine rağmen istatistiksel olarak anlam bulunamamıştır. Aydınlık karalık testinde, karanlıkta kalma süresi F20, F40 ve stres gruplarında kontrole göre anlamlı olarak artmıştır. Aydınlıktan karanlığa ilk geçiş anı azalmış fakat istatistiksel olarak anlam bulunamamıştır. Açık alan testinde ise geçilen çizgi sayısı F20, F40 ve stres gruplarında azalma görülürken sadece stres grubunda kontrole göre anlam bulunmuştur. Biyokimyasal parametrelere bakıldığında; serum glikoz, insülin, LDL, VLDL, trigliserit, total kolesterol, TOS,  Kortikosteron düzeyleri F20 ve F40 gruplarında artış gösterirken TAS düzeyi değişmemiş, HDL düzeyi ise azalmıştır. Bu sonuçlar genel olarak stres grubu verileri ile benzer bulunmuştur. Yapılan imminohistokimyasal ölçümlerde F20, F40 ve stres gruplarında TRPM2 immünoreaktivitesinin hipokampus, prefontal korteks, nucleus accumbens ve amigdala bölgesinde kontrol grubuna göre anlamlı şekilde arttığı görülmüştür.
Sonuç olarak, bu tez çalışması ile YFMŞ tüketen hayvanların davranış testleri, immünohistokimyasal ve biyokimyasal verileri strese maruz bırakılan hayvanların verileri ile benzer bulunmuştur. Çeşitli beyin bölgelerinde immünohistokimyasal olarak YFMŞ'nin TRPM2 kanal aktivitesini artırdığı ilk defa bu çalışma ile gösterilmiştir. Çalışmada kullanılan davranış testlerinden elde edilen video görüntülerinin değerlendirilmesinde tamamen yenilikçi bir yazılım tasarlanarak bu yazılım verilerin analizinde kullanılmıştır.
            Anahtar Kelimeler: Fruktoz, Stres, Davranış, TRPM2, İmmünohistokimya

Abstract:
In this thesis, investigation between the possible relation between the consumption of High Fructose Corn Syrup (HFCS) and stress-related behavioral changes was aimed. Additionally, designing a software to evaluate the data acquired from the dark-light, open field and tail suspension tests to determine the depression- and anxiety-like tests was intended. In our study, we used 23 male Sprague-Dawley rats. Animals were equally divided into four groups as control, rats were administered with 20 % HFCS (F20) and 40 % HFCS (F40), and exposed stress.  During the study period of 14 days, rats in the groups of F20 and F40 were administered with 20 and 40 % HFCS in drinking water, respectively, and stress group was subjected to restraint stress for 3 h in first week and 6 h in second week. The food and water consumption and weight of the rats were recorded. Rats were subjected to dark-light, open field and tail suspension tests on the study days of 10, 12 and 14, respectively. At the end of the study, blood samples were collected for various biochemical parameters were measured, and TRPM2 channel activity in brain tissues was determined by immunohistochemical methods in the rats. A software was designed evaluating the video recordings from the anxiety and stress tests automatically by using the LabVIEW Vision Development Module.
At the end of the study, F20 group was found to have increased liquid consumption and body weight significantly increased compared to other groups. On the other hand, F40 group had decreased liquid and food intake and increased body weight, but these differences were non-significant compared to other groups. When the behavioral tests were analysed, it was found that stress group had significantly increased immobility time in the stress group during the tail suspension test compared to control group. Similar but non-significant increases in the immobility time were found in F20 and F40 groups. Light-dark test revealed a significant increase in the time spent in the dark compartment in the F20, F40 and stress groups compared to control group. The latency to time for the passage from the light to dark was found decreased but it was found non-significant. The number of crossing the lines in the open field test were found decreased in F20, F40 and stress groups but it was only significant for stress group compared to control. When the biochemical parameters were considered, serum glucose, insulin LDL, VLDL, triglyceride, total cholesterol, TOS and corticosterone levels were increased in F20 and F40 were increased, TAS levels did not change, and HDL levels were decreased. These were similar to the data from the stress group. The immunohistochemical analyses revealed that TRPM2 immunoreactivity in hippocampus, prefrontal cortex, nucleus accumbens and amygdala regions were significantly increased in the F20, F40 and stress groups compared to the control group.
In conclusion, the behavioral tests, immunohistochemical and biochemical parameters of the animals consuming HFCS and the animals exposed to stress were found similar. This study is the first study showing immunohistochemically that HFCS consumption increases the TRPM2 channel activity in different brain regions. A novel software was designed for evaluation of the video recordings acquired in the behavioral tests and it was used in this study.
             Key words: Fructose, Stress, Behavior, TRPM2, Immunohistochemistry