Kafeterya diyeti ile beslenen sıçanlarda akrilamid alımının obezojenik etkilerinin incelenmesi
Examination of the obesogenic effects of acrylamide intake in rats fed with the cafeteria diet
Yazar: YÜCEL BÜYÜKDERE
Danışman: PROF. DR. ASLI AKYOL MUTLU
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Diyetetik Ana Bilim Dalı / Beslenme ve Diyetetik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Beslenme ve Diyetetik = Nutrition and Dietetics
Dizin: Akrilamid = Acrylamide ; Endokrin bozucu kimyasallar = Endocrine disrupting chemicals ; Obezite = Obesity

Özet:
Bu çalışmanın amacı, sıçanlarda kafeterya diyeti (KAF) modeliyle oluşturulan obezite üzerinde, günlük hayatta çevresel olarak sıklıkla maruz kalınan akrilamid bileşiğinin metabolik ve genetik açıdan obezojenik etkilerini incelemek ve akrilamidin obezite gelişimi üzerindeki olası etkilerini araştırmaktır. Bu araştırma 24.11.2021-24.11.2022 tarihleri arasında, Hacettepe Üniversitesi Deney Hayvanları Uygulama ve Araştırma Merkezi, Hacettepe Üniversitesi Beslenme ve Diyetetik Bölümü araştırma laboratuvarları ve ilgili firma (Diagen Biyoteknolojik Sistemler A.Ş., Ankara) laboratuvarlarında gerçekleştirilmiştir. Çalışmaya 24 adet 3 haftalık Wistar ırkı erkek sıçan dâhil edilmiştir. Bir haftalık alışma sürecinden sonra sıçanlar randomize olarak 4 gruba ayrılmıştır. Bu gruplar; AIN-93G uyumlu diyetle beslenen kontrol diyeti grubu (KON, n=6), kafeterya diyetiyle beslenen KAF grubu (n=6), kafeterya diyeti ile birlikte oral gavajla haftada 2 kez her seferinde 50 μg/kg vücut ağırlığı akrilamid verilen Akrilamid-1 (AA1) (n=6) grubu ve kafeterya diyeti ile birlikte oral gavajla haftada 2 kez her seferinde 170 μg/kg vücut ağırlığı akrilamid verilen Akrilamid-2 (AA2) (n=6) grubu şeklindedir. Her grup, 12 hafta süresince ad libitum olarak farklı diyetlerle ve içme suyu ile beslenmiştir. Sıçanlar, haftada 2 gün (akrilamid verildiği günler) tartılmış, besin ve su tüketim miktarları günlük olarak kaydedilmiştir. Çalışma sonunda sıçanlara ötenazi uygulanarak kan, doku ve organ örnekleri alınıp kalan karkaslarla, doku ve organların ağırlıkları kaydedilmiştir. Vücut kompozisyonları (vücut yağ, protein ve su yüzdeleri) belirlenmiştir. Alınan kanlardan plazma elde edilerek açlık plazma glikoz, insülin, leptin, total kolesterol, trigliserit, TNF-α ve IL-6 düzeyleri ile karaciğer trigliserit düzeyleri analiz edilmiş, HOMA-IR indeksi hesaplanmıştır. Perirenal adipoz dokulardan alınan örneklerde c/EBPα, PPAR-γ ve IL-6 genlerinin ekspresyon düzeyleri analiz edilmiştir. Sıçanların besin ve yem tüketimleri ve yağ alım miktarları AA1, AA2 ve KAF grubunda KON grubuna kıyasla yüksek bulunmuştur (p<0,001). Besin ve yem tüketimi (KON: 24,45±1,02 g/gün, KAF: 44,79±1,02 g/gün, AA1: 49,24±1,02 g/gün ve AA2: 54,83±1,02 g/gün) ile yağ alımı (KON: 1,71±0,20 g/gün, KAF: 7,56±0,20 g/gün, AA1: 8,95±0,20 g/gün ve AA2: 9,90±0,20 g/gün) AA2 grubunda AA1 ve KAF gruplarına göre ve AA1 grubunda da KAF grubuna göre daha yüksektir. Enerji alımları AA1, AA2 ve KAF grubunda KON grubuna kıyasla yüksek bulunmuştur (p<0,001). Enerji alımı AA2 grubunda AA1 ve KAF gruplarına göre daha yüksektir (KON: 97,82±4,28 kkal/gün, KAF: 163,46±4,28 kkal/gün, AA1: 176,48±4,28 kkal/gün ve AA2: 199,62±4,28 kkal/gün). Karbonhidrat alımı AA2 grubunda diğer tüm gruplara kıyasla daha yüksektir (KON: 15,65±0,60 g/gün, KAF: 16,86±0,60 g/gün, AA1: 16,57±0,60 g/gün ve AA2: 19,37±0,60 g/gün) (p=0,002). Sıçanların toplam ağırlık artışları AA2, AA1 ve KAF grubunda KON grubuna kıyasla daha yüksektir (KON: 373,92±21,10 g, KAF: 458,90±14,86 g, AA1: 478,98±20,85 g ve AA2: 552,13±24,37 g) (p<0,001). Kuru ağırlık yağ oranı AA2 grubunda KAF ve KON gruplarına kıyasla (KON: %31,83±2,83, KAF: %35,00±2,22, AA1: %41,45±1,82 ve AA2: %45,28±3,22) daha yüksektir (p=0,006). Rölatif toplam perirenal yağ doku ağırlığı AA2 grubunda, KAF ve KON gruplarına kıyasla (KON: %2,49±0,33, KAF: %2,53±0,27, AA1: %3,29±0,21 ve AA2: %3,75±0,50) daha yüksektir (p<0,05). Sadece açlık plazma total kolesterol düzeyleri AA2 ve AA1 gruplarında, KON grubuna kıyasla daha düşük bulunmuştur (KON: 79,50±7,21 mg/dL, KAF: 66,00±16,43 mg/dL, AA1: 47,67±2,09 mg/dL ve AA2: 47,83±1,78 mg/dL) (p=0,014). Sıçanların c/EBPα genlerinin (KON: 1,07±0,18, KAF: 0,65±0,11, AA1: 1,28±0,17 ve AA2: 0,73±0,22) ve IL-6 genlerinin (KON: 1,18±0,20, KAF: 1,73±0,44, AA1: 1,89±0,46, AA2: 2,86±0,47) rölatif gen ekspresyon düzeylerinde gruplar arasında anlamlı bir farklılık bulunmasa da istatistiksel anlamlılık yönünde eğilimler tespit edilmiştir (sırasıyla p=0,065 ve p=0,056). Sonuç olarak bu çalışmada akrilamid maruziyeti kafeterya diyeti ile indüklenen hiperfajik yeme davranışını, vücut ağırlık artışını, beden kütle indeksini, kuru ağırlık yağ oranını ve rölatif toplam perirenal yağ doku ağırlığını artırmıştır. Gözlenen olumsuz etkiler daha yüksek doz akrilamid uygulamasıyla daha da belirginleşmiştir. Bu veriler göz önüne alındığında akrilamid maruziyetinin azaltılması ile besin sanayisinde ve bireysel olarak besinlerde akrilamid oluşumunun önüne geçilmesi, obezitenin önlenmesi açısından oldukça önemlidir.

Abstract:
2024. The aim of this study is to examine the metabolic and genetic obesogenic effects of the acrylamide compound, which is frequently exposed environmentally in daily life, on obesity induced by the cafeteria diet (KAF) model in rats, and to investigate the possible effects of acrylamide on the development of obesity. This research was carried out between 11.24.2021 and 11.24.2022 in Hacettepe University Experimental Animals Application and Research Center, Hacettepe University Department of Nutrition and Dietetics research laboratories, and the laboratories of the relevant company (Diagen Biotechnological Systems Inc., Ankara). Twenty four 3-week-old male Wistar rats were included in the study. After a one-week acclimatization period, the rats were randomly divided into 4 groups. These groups were as follows: control diet group fed with AIN-93G compatible diet (KON, n = 6), KAF group fed with cafeteria diet (n = 6), Acrylamide-1 (AA1) (n = 6) group which was given 50 μg/kg body weight of acrylamide each time by oral gavage twice a week along with cafeteria diet, and Acrylamide-2 (AA2) (n = 6) group, which was given 170 μg/kg body weight of acrylamide each time twice a week by oral gavage along with cafeteria diet. Each group was fed ad libitum with different diets and drinking water for 12 weeks. The rats were weighed 2 days a week (days on which acrylamide was administered), and food and water consumption amounts were recorded daily. At the end of the study, the rats were euthanized and blood, tissue and organ samples were taken and the weights of the remaining carcasses, tissues and organs were recorded. Body compositions (body fat, protein and water percentages) were determined. Plasma was obtained from the blood taken and fasting plasma glucose, insulin, leptin, total cholesterol, triglyceride, TNF-α and IL-6 levels and liver triglyceride levels were analyzed, and the HOMA-IR index was calculated. Gene expression levels of c/EBPα, PPAR-γ and IL-6 genes were analyzed in samples taken from perirenal adipose tissues. Food consumption and fat intake of rats were found to be higher in the AA1, AA2, and KAF groups compared to the KON group (p<0.001). Food consumption (KON: 24.45±1.02 g/day, KAF: 44.79±1.02 g/day, AA1: 49.24±1.02 g/day and AA2: 54.83±1, 02 g/day), and fat intake (KON: 1.71±0.20 g/day, KAF: 7.56±0.20 g/day, AA1: 8.95±0.20 g/day and AA2: 9.90±0.20 g/day) was higher in the AA2 group than the AA1 and KAF groups, and was higher in the AA1 group than the KAF group. Energy intake was found to be higher in the AA1, AA2 and KAF groups compared to the KON group (p<0.001). Energy intake was higher in the AA2 group than in the AA1 and KAF groups (KON: 97.82±4.28 kcal/day, KAF: 163.46±4.28 kcal/day, AA1: 176.48±4.28 kcal/day and AA2: 199.62±4.28 kcal/day). Carbohydrate intake was higher in the AA2 group compared to all other groups (KON: 15.65±0.60 g/day, KAF: 16.86±0.60 g/day, AA1: 16.57±0, 60 g/day and AA2: 19.37±0.60 g/day) (p=0.002). The total weight gain of the rats was higher in the AA2, AA1 and KAF groups compared to the KON group (KON: 373.92±21.10 g, KAF: 458.90±14.86 g, AA1: 478.98±20.85 g and AA2: 552.13±24.37 g) (p<0.001). Percentage dry weight of body fat in AA2 group compared to KAF and KON groups (KON: 31.83±2.83%, KAF: 35.00±2.22%, AA1: 41.45±1.82% and AA2: 45%, 28±3.22) was higher (p=0.006). Relative total perirenal adipose tissue weight in the AA2 group compared to the KAF and KON groups (KON: 2.49±0.33%, KAF: 2.53±0.27%, AA1: 3.29±0.21% and AA2: 3.75±0.50%) was higher (p<0.05). Only fasting plasma total cholesterol levels were found to be lower in the AA2 and AA1 groups compared to the KON group (KON: 79.50±7.21 mg/dL, KAF: 66.00±16.43 mg/dL, AA1: 47.67±2.09 mg/dL and AA2: 47.83±1.78 mg/dL) (p = 0.014). Although there was no significant difference between the groups in the relative gene expression levels of c/EBPα genes (KON: 1,07±0,18, KAF: 0,65±0,11, AA1: 1,28±0,17 ve AA2: 0,73±0,22), and IL-6 genes (KON: 1,18±0,20, KAF: 1,73±0,44, AA1: 1,89±0,46, AA2: 2,86±0,47) of rats, tendency towards statistical significance were detected (p=0.065, and p=0.056, respectively). As a result, in this study, acrylamide exposure increased cafeteria diet-induced hyperphagic eating behavior, body weight gain, body mass index, percentage dry weight of body fat, and relative total perirenal adipose tissue weight. The observed adverse effects became more pronounced with higher doses of acrylamide. Considering these data, reducing acrylamide exposure and preventing acrylamide formation in foods in the food industry and individually is very important in terms of preventing obesity.