Nöron hücrelerinde, uzun süreli açlık modelinin, enerji metabolizması ve  mitokondriyal fonksiyonlar üzerine etkileri /
Yazar: MELTEM PAK
Danışman: PROF. DR. FEHİME AKSUNGAR
Acıbadem Mehmet Ali Aydınlar Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Yapılan hayvan ve insan deneylerinde günlük beslenme sırasında kalori kısıtlamasının metabolik sendrom, diyabet ve prediyabet gibi bir çok kronik hastalığın prognozunu iyi yönde etkilediği gösterilmiştir.  Yine son yıllarda hayvan deneylerinde kalori kısıtlaması olmaksızın uzun süreli aralıklarla (12-24 saat) beslenmenin beyin fonksiyonları ve yaşlanma üzerinde olumlu etkileri olduğu da gösterilmiştir.  İnsanlarda uzamış açlık modeli 12 saatin üzerinde yiyecek alınmaması ile tanımlanmaktadır. Bu modelin enflamasyonu ve kronik nörolojik hastalıkların şiddetini azaltabildiği gösterilmiştir. Altta yatan en önemli mekanizmanın normal beslenme sırasında vücutta çok az miktarda bulunan keton cisimciklerinin uzamış açlık modelinde dolaşımda fazlaca bulunması ve açlık stresi altında bulunan beyin dokusu ve diğer dokuların bu cisimcikleri çok verimli şekilde kullanması olduğu düşünülmektedir. Bu tezde SH-SY5Y (human neuroblastom-ATCC/CRL 2266) hücre hattı kullanılmıştır. Hücreler normal beslenme, kalori kısıtlaması yapılmış (besin değeri azaltılmış) medyumla, açlık modeli uygulanmış (glukoz miktarı düşürülmüş medyum) ve ayrıca glukozu olmayan medyum ile 16 saat inkübe edildiler. Eş zamanlı olarak aynı medyumları içeren diğer flasklere keton eklendi ve tüm hücrelerin enerji metabolizmasındaki değişiklikleri göstermek üzere medyumlarda laktat, laktat dehidrogenaz, keton ve glukoz miktarları ölçülürken hücre içinde de mitokondrial fonksiyonlar değerlendirildi. Mitokondriyal fonksiyonlar, sitrat sentaz aktivitesi ve flowsitometrik ölçümler yapılarak olarak ortaya kondu. Tekrarlayan deneylerden elde edilen sonuçlar bize özellikle keton eklenmiş modellerde glukoz miktarından bağımsız olarak hücrelerin keton kullandığını göstermiştir. Keton eklenen hücrelerin mitokondri fonksiyonlarında pozitif yönde değişiklikler tespit edilmiştir. Özellikle açlık modeli uygulanmış modellere keton eklendiğinde sitrat sentaz aktivitesinde ve flowsitometrik olarak membran potansiyelinde artışlara rastlanmıştır. Bu bulgular ışığında keton varlığının nöron hücre enerji metabolizmasına büyük katkısı olduğu ve nörolojik hastalıkların tedavisinde eksojen keton tedavisinin yararlı olabileceğini düşünmekteyiz.
Bu tez, Tubitak 3001, 117S816 numaralı," Nöron Hücrelerinde, Uzun Süreli Açlık Modelinin, Enerji Metabolizması ve Mitokondrial Fonksiyonlar Üzerine Etkileri" isimli projesi ile destek alınarak yapılmıştır.

Abstract:
Experiments on both humans and animals have shown that calorie limitation in daily nutrition has a positive effect on the prognosis of many chronic diseases such as metabolic syndrome, diabetes, and prediabetes. Additionally, animal experiments in the recent years have shown that nutrition in long intervals (12 to 24 hours) with no calorie limitation has positive effects on brain functions and aging. Prolonged starvation model in humans is defined as no food intake for more than 12 hours. The ability of this model to reduce inflammation and severity of chronic diseases, The most important mechanism underlying this phenomenon is considered to be the very efficient use of ketone bodies, which are rarely found in the body under average nutrition conditions. These ketone bodies significantly increase in the prolonged starvation conditions. These bodies are used effectively by brain tissue and other tissues that are under starvation stress.  In this thesis, SH-SY5Y (human neuroblastoma-ATCC / CRL 2266) cell line was used. Cells were incubated for 16 hours with normal nutrition model, calorie restriction (reduced nutrient) model, fasting model (glucose reduced blood) and also non-glucose model. Ketone was added to the other flasks containing the same nutrient simultaneously. In order to show changes in energy metabolism of all cells, lactate, lactate dehydrogenase, ketone and glucose levels were measured in the nutrients. Additionally, mitochondrial functions were evaluated. Mitochondrial functions were determined by executing citrate synthase activity and flow cytometry measurements. The results obtained from repeating experiments have shown us that the cells use ketones, regardless of the amount of glucose, in the ketone-added models. There were positive changes in mitochondrial functions of ketone added cells. Especially when ketones were added to the models with fasting model, increase in membrane potential and flow cytometry were observed. In the light of these findings, we think that the presence of ketone contributes greatly to neuron cell energy metabolism and that the treatment of neurological diseases may be beneficial in the treatment of neurological diseases. 
This thesis has been supported by Tubitak 3001; 117S816 numbered "The Effects of Prolonged Intermittent Fasting Model on Energy Metabolism and Mitochondrial Functions in Neuron Cells".