Yüksek fruktoz diyetinin oluşturduğu metabolik sendromda insülin sinyal yolağı, inflamasyon ve intestinal mikrobiyotanın incelenmesi: Kefirin tedavi potansiyelinin belirlenmesi
Investigation of insulin signaling pathway, inflammation and intestinal microbiota in dietary HİGH-fructose-induced metabolic syndrome: Assessment of therapeutic potential of kefir
Yazar: ESRA ŞUMLU
Danışman: PROF. DR. FATMA AKAR
Gazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmakoloji Ana Bilim Dalı / Farmakoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Diyet = Diet ; Fruktoz = Fructose ; Gastrointestinal mikrobiyom = Gastrointestinal microbiome ; Karaciğer = Liver ; Kefir = Kefir ; Metabolik sendrom = Metabolic syndrome ; Mikrobiyota = Microbiota ; Sinyal nakli = Signal transduction ; İnflamasyon = Inflammation ; İnsülin = Insulin

Özet:
Yüksek fruktoz diyetinin oluşturduğu metabolik sendromda, hepatik insulin sinyal yolağı, inflamasyon ve bağırsak mikrobiyota ilişkisinin yeterince araştırılmadığı ve özellikle bir probiyotik kombinasyonu olan kefirin bu sistemler üzerine etkisinin bilinmediği saptanmıştır. Bu amaçla, erkek Wistar sıçanlara 15 hafta boyunca içme suyu içerisinde fruktoz (%20) verilerek metabolik sendrom modeli oluşturulmuştır. Ayrıca, fruktoz verilen bir grup hayvana son 6 hafta intragastrik sonda ile kefir (1ml/100 g vücut ağırlığı) verilmiştir. Yüksek fruktoz diyeti verilen sıçanların plazma ve karaciğer örneklerinde metabolik ve inflamatuvar parametreler, karaciğer dokusunda insulin sinyal yolağı ve lipojenik yolak elemanlarının mRNA ve/veya protein ekspresyonları ile kefirin bu parametreler üzerine etkisi uygun yöntemler kullanılarak belirlenmiştir. Karaciğer histopatolojik olarak incelenmiş, CD68 antikoru ile makrofaj infiltrasyonu araştırılmıştır. Kefirin bakteriyel içeriği ve fekal mikrobiyota 16S rRNA sekanslama ile saptanmıştır. Yüksek fruktoz diyeti ile artan karaciğer ağırlığı, plazma insülin, trigliserit, VLDL ve hepatik trigliserit düzeylerinin, kefir uygulaması ile anlamlı olarak azaldığı tespit edilmiştir. Fruktoz verilen sıçanlarda plazma ve hepatik TNFα ve IL-1β düzeylerinin arttığı, hepatik IL-10 düzeyinin ise azaldığı belirlenmiştir. Fruktozdan zengin diyetle beslenen sıçanların karaciğer dokusunda artan TNF-α ve NFκB protein ekspresyonunun, kefir ile azaldığı saptanmıştır. Yüksek fruktoz diyeti ile ekspresyonları azalan insülin sinyal yolağı elemanları IRS-1, IRS-2, p-AKT, p-eNOS ve PPARγ'dan; IRS-1, p-eNOS ve PPARγ'nın kefir uygulaması ile ekspresyonunun arttığı belirlenmiştir. Ayrıca fruktozla artan GLUT2 ve GLUT5 gen ekspresyonun kefir ile azaldığı saptanmıştır. Fruktoz verilen grupta lipojenik yolak elemanlarından FASN'nin arttığı, SREBP1c'nin ise değişmediği belirlenirken; kefir grubunda her iki parametrenin de azaldığı saptanmıştır. Fruktoz gubunda karaciğerde nekrotik değişikliklerin ve CD68 ekpresyonunun arttığı belirlenirken kefirin bu parametreleri azalttığı gözlenmiştir. Tüm deney gruplarında fekal mikrobiyotaya Firmicutes şubesinin baskın olduğu belirlenirken; fruktoz ve kefir uygulamalarının fekal mikrobiyota profilini değiştirdiği de saptanmıştır. Verilerimiz, yüksek fruktoz diyeti ile karaciğerde oluşan inflamasyon, insülin direnci ve lipit akümülasyonunda kefirin etkili olabileceğini göstermektedir. Ayrıca, çalışmamızda yüksek fruktoz ile değişen bağırsak mikrobiyotasının düzenlenmesinde kefir takviyesinin önemli olabileceği de saptanmıştır.

Abstract:
The relationship between hepatic insulin signaling pathway, lipogenesis, inflammation and intestinal microbiota has not been sufficiently studied in high fructose-induced metabolic syndrome, in addition the effectiveness of kefir on these systems is not known yet. For these purpose, fructose was given to the male Wistar rats as a 20% solution in drinking water for 15 weeks. Kefir supplementation (1ml/100 g body weight) was performed by gastric gavage once a day during final 6 weeks. Metabolic and inflammatory parameters in plasma and liver, insulin signal pathway and lipogenic pathway elements mRNA and/or protein expressions in liver were measured in high fructose and kefir groups with appropriate methods. Histopathological examination and macrophage infiltration was determined in the liver. Bacterial content of kefir and fecal microbiota was determined with 16S rRNA sequencing. High-fructose induced elevations in liver weight, plasma insulin, triglyceride, VLDL plasma and hepatic triglyceride levels were decreased with kefir supplementation. Dietary high-fructose increased plasma and hepatic TNFα and IL-1β levels as well as reduced hepatic IL-10 levels. Increased hepatic TNF-α and NFκB protein expressions with fructose–rich diet significantly were reduced by kefir administration. Hepatic insulin signal pathway elements IRS-1, IRS-2, p-AKT, p-eNOS and PPARγ was significantly decreased in fructose-treated rats but the expressions of IRS-1, p-eNOS and PPARγ were increased with kefir supplementation. In addition, fructose-induced elevation in GLUT2 and GLUT5 gene expression was decreased with kefir supplementation. The increased expression level of FASN gene expression was due to high-fructose diet was significantly downregulated with kefir. Another lipogenic pathway element SREBP1c did not show marked change in the fructose group, but decreased by kefir supplementation. Histological examination of the liver exhibited that dietary fructose increased necrotic changes and CD68 expression in liver, whereas kefir significantly decreased these parameters. The most dominant phylla was Firmicutes in all experimental groups in fecal microbiota. Furthermore, fecal microbiota profile was altered by high fructose and kefir supplements. Our data show that kefir can be effective in high fructose diet-induced inflammation, insulin resistance and lipid accumulation in liver. In addition, kefir supplementation may be important in regulation of the altered gut microbiota with high fructose.