Egzersizin ve kreatin monohidratın mitokondriyal biyogenez ve NRF2 sinyal yolağı üzerine etkileri
Effects of exercise and creatine monohydrate on mitochondrial biogenesis and NRF2 signal pathway
Yazar: SEYHAN TAŞKIN
Danışman: PROF. DR. ŞENİZ DEMİRYÜREK ; DOÇ. DR. HAKİM ÇELİK
Gaziantep Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı / Fizyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Antioksidanlar = Antioxidants ; Egzersiz = Exercise ; Kreatin = Creatine ; Mitokondriler = Mitochondria ; Mitokondriyal proteinler = Mitochondrial proteins ; NRF2 = NRF2 ; Oksidatif stres = Oxidative stress

Özet:
Egzersiz, türüne, yoğunluğuna ve süresine bağlı olarak farklı metabolik etkilere sebep olur. Bu çalışmada, farklı yoğunluklardaki egzersizle birlikte kreatin monohidrat (KM) takviyesinin mitokondriyal biyogenez, tiyol-disülfit dengesi ve Nrf2 sinyal yolağı üzerine etkileri araştırıldı. Çalışmada 42 adet BALB/c soyu fareler 6 gruba ayrıldı. Gruplar; kontrol, düşük yoğunluklu egzersiz+normal beslenme, yüksek yoğunluklu egzersiz+normal beslenme, kontrol+KM, düşük yoğunluklu egzersiz+KM ve yüksek yoğunluklu egzersiz+KM olarak belirlendi. KM günlük diyete %4 oranında eklendi. Egzersiz gruplarına, 8 hafta boyunca haftada 5 gün fare koşu bandında düşük yoğunluklu (8m/dk-30dk/gün) ve yüksek yoğunluklu (24m/dk-30dk/gün) egzersiz yaptırıldı. Kontrol grubuna egzersiz yaptırılmadı. Egzersiz protokolünün tamamlanmasının ardından farelerin iskelet kas dokuları (M.soleus+M.gastrocnemius) ve kan örnekleri alındı. Kas dokusunda mitokondriyal biyogenez belirteçlerinden PGC-1α, NFR-1, NRF-2 ve TFAM düzeyleri ELISA yöntemi ile, Nrf2 ve HO-1 protein
düzeyleri Western blot metoduyla, serum tiyol-disülfit parametreleri, CK, LDH ve kreatinin düzeyleri ise spektrofotometrik yöntemle analiz edildi. PGC-1α, NFR-1 ve TFAM düzeyleri KM takviyeli egzersiz gruplarında diğer gruplara kıyasla daha yüksek ve istatistiksel olarak anlamlı olduğu bulundu (p˂0,05). Tiyol disülfit parametrelerinden natif tiyol ve toplam tiyol düzeylerinde gruplar arasında anlamlı fark bulundu (p˂0,05). En düşük disülfit düzeyi, düşük yoğunluklu egzersiz+KM grubunda bulundu. Nrf2 ve HO-1 düzeyleri egzersiz yoğunluğu ile ilişkili olarak kreatin takviyesi alan egzersiz gruplarında diğer gruplara kıyasla daha yüksek bulundu. Egzersizle birlikte KM takviyesi mitokondriyal biyogenezi geliştirmiştir. Gelişmiş mitokondriyal biyogenezin doğrudan oksidan-antioksidan homeostazisin devamlılığını sağlayarak antioksidan savunma sistemini güçlendirdiğini göstermektedir. Bu sinerjik etki, özellikle miyopatiler ve mitokondriyal disfonksiyonun neden olduğu hastalıklar olmak üzere birçok hastalığın tedavisinde destekleyici ve tedaviyi hızlandırıcı role sahip olabilir.

Abstract:
Exercise causes different metabolic effects depending on its type, intensity and duration. In this study, the effects of creatine monohydrate (CM) supplementation with exercise at different intensities on mitochondrial biogenesis, thiol-disulfide homeostasis and Nrf2 signaling pathway were investigated. 42 BALB/c mice were divided into 6 groups. Groups were determined as control, low-intensity exercise+normal diet, high-intensity exercise+normal diet, control+CM, low-intensity exercise+CM and high-intensity exercise+CM. Creatine monohydrate was added to the daily diet at a rate of 4%. The exercise groups were performed low-intensity (8m/min-30min/day) and high-intensity
(24m/min-30min/day) exercise on a treadmill 5 days a week for 8 weeks. No exercise was applied to the control group. After the completion of the exercise protocol, skeletal muscle tissues (M.soleus+M.gastrocnemius) and blood samples were taken from the mice. In muscle tissue, PGC-1α, NFR-1, NRF-2 and TFAM levels of mitochondrial biogenesis markers were analyzed by ELISA method, Nrf2 and HO-1 protein levels were analyzed by Western blot method, serum thiol-disulfide parameters, CK, LDH and creatinine levels were analyzed by spectrophotometric method. PGC-1α, NFR-1 and TFAM levels were found to be higher and statistically significant in CM supplemented exercise groups compared to other groups (p˂0.05). There was a significant difference between the groups in the levels of native thiol and total thiol, which is one of the thiol disulfide parameters (p˂0.05). The lowest disulfide level was found in the low-intensity exercise+CM group. Nrf2 and HO-1 levels were found to be higher in exercise groups receiving creatine supplementation compared to other groups, in relation to exercise intensity. CM supplementation with exercise improved mitochondrial biogenesis. It shows that enhanced mitochondrial biogenesis directly strengthens the antioxidant defense system by ensuring the continuity of oxidant-antioxidant homeostasis. This synergistic effect may have a supportive and accelerating role in the treatment of many diseases, especially myopathies and diseases caused by mitochondrial dysfunction.