Obez diyabetli sıçanlarda metformin, pioglitazon, exenatid ve egzersizin karaciğer yağlanması üzerine etkisi: IRS-1 ve SOCS3 moleküllerinin rolü
The effects of metformin, pioglitazone, exenatide and exercise on fatty liver in obese diabetic rats; the role of IRS-1 and SOCS3 molecules
Yazar: KEMAL OZAN LÜLE
Danışman: PROF. DR. ERSİN AKARSU
Gaziantep Üniversitesi / Tıp Fakültesi / İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2021
Konu: Endokrinoloji ve Metabolizma Hastalıkları = Endocrinology and Metabolic Diseases ; Gastroenteroloji = Gastroenterology
Dizin: Diabetes mellitus = Diabetes mellitus ; Eksenatid = Exenatide ; Gen ifadesi = Gene expression ; Karaciğer yağlanması = Fatty liver ; Metformin = Metformin ; Obezite = Obesity ; Pioglitazon = Pioglitazone

Özet:
Giriş ve Amaç: Obeziteyle indüklenen inflamasyon mekanizması, insülin direncinin sebebi olabilecek bir mekanizma olarak görülmekte ve non alkolik yağlı karaciğer hastalığında (NAYKH) rolü olduğu düşünülmektedir.  Tip 2 diyabet ve obezitede kas, karaciğer ve yağ dokusunda insülin etkisinin oluşabilmesi, insulin reseptör substrat (IRS) proteinlerinin aktivitesiyle yakın ilişkilidir. IRS gibi insülin sinyal moleküllerinin, özellikle sitokin sinyal baskılayıcıları (SOCS) artışına bağlı olarak patolojik yıkımı deneysel diyabette gösterilmiştir. 
Çalışmamızın amacı, obez diyabetli sıçanlarda tip 2 diyabette kullanılan metformin, pioglitazon, exenatide ve egzersiz tedavilerinin karaciğer yağlanması üzerine etkileri ve bu süreçte Irs-1 ve Socs3 moleküllerinin rolünü belirlemektir.

Materyal ve Metod: Çalışmaya ağırlıkları 180-220 gram arasında değişen ve randomize olarak 6 gruba ayrılan 48 wistar albino erişkin erkek sıçan alınmıştır. Kontrol grubu (K) 8 hafta boyunca standart yem ile beslenmiştir. Yağlı karaciğere sahip obez sıçan modeli 4 hafta süreli %60 yağlı diyetle oluşturulmuştur. Sonrasında STZ ile diyabet indüklenen bu obez gruplara 4 hafta boyunca ilaç tedavisi ((metformin(Ob+D+M), pioglitazon(Ob+D+P), exenatide(Ob+D+Ex)) veya egzersiz(Ob+D+Egz) uygulanmıştır. Tüm sıçan gruplarından karaciğer doku örnekleri alınarak histopatolojik ve genetik analizler yapılmıştır.

Bulgular: Araştırma sonunda Ob+D grubunun ortalama steatoz derecesi K grubuna göre anlamlı olarak yüksekti. Ob+D+Ex ve Ob+D+Egz gruplarının ortalama steatoz dereceleri Ob+D grubuna göre istatistiksel açıdan anlamlı olarak azaldı (p<0.001). Ortalama steatoz derecesi en düşük olan grup Ob+D+Egz grubu idi.
Araştırma sonunda Ob+D grubunun Socs3 ekspresyonuna göre ortalama boyanma yoğunluğu K grubuna göre anlamlı olarak yüksekti. Tüm tedavi gruplarının (Ob+D+M, Ob+D+P, Ob+D+Ex, Ob+D+Egz) Socs3 ekspresyonuna göre ortalama boyanma yoğunlukları diyabetli obez gruba (Ob+D) kıyasla istatistiksel olarak anlamlı ölçüde azaldı. Bu azalma Ob+D+M ve Ob+D+P gruplarında daha belirgin idi (p<0.05).
 
Araştırma sonunda Ob+D grubunun Irs-1 ekspresyonuna göre ortalama boyanma yoğunluğu K grubuna göre anlamlı olarak düşüktü. Ob+D+Ex grubu, Ob+D+Egz grubu ve Ob+D+P grubunun Irs-1 ekspresyonuna göre ortalama boyanma yoğunlukları Ob+D grubuna göre istatistiksel açıdan anlamlı olarak arttı (p<0.05). Ob+D+Ex grubunun Irs-1 ekspresyonuna göre ortalama boyanma yoğunluğu diğer gruplara göre daha belirgin idi.
Genetik analizlerde karaciğer dokularında Socs3 ve Irs-1 genlerine ait kat değişimleri incelendiğinde obez diyabetli grup ile tedavi grupları arasında istatistiksel açıdan anlamlı fark saptanmadı (p>0.05).

Sonuç: Çalışmamızda egzersiz ve exenatide tedavileri; steatoz derecesinin azaltılmasının yanı sıra hem Socs3 ekspresyon düzeyinin azaltılması hem de Irs-1 ekspresyon düzeyinin arttırılmasında öne çıkan tedavi yöntemleri olarak görünüyordu. Öte yandan metformin ve pioglitazon tedavilerinde Socs3 ekspresyon düzeylerinin daha belirgin olarak azalması; bu tedavi yöntemlerinin NAYKH'li hastalarda inflamatuvar süreçlerin önlenmesinde iyi birer seçenek olabileceğini göstermektedir.

Anahtar kelimeler: Karaciğer yağlanması, antidiyabetik ilaçlar, egzersiz, IRS-1, SOCS3

Abstract:
Introduction and Aim: Obesity-induced inflammation mechanism is seen as a mechanism that may be the cause of insulin resistance and it is thought to cause non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). The effect of insulin in muscle, liver and adipose tissue in type 2 diabetes and obesity is closely related to the activity of insulin receptor substrate (IRS) proteins. Pathological destruction of insulin signaling molecules such as IRS, especially due to the increase of cytokine signal suppressors (SOCS), has been demonstrated in experimental diabetes.
The aim of this study was to determine the effects of metformin, pioglitazone, exenatide and exercise treatments used in type 2 diabetes on fatty liver and the role of Irs-1 and Socs3 molecules in this process in obese diabetic rats.

Material and Method: The study was conducted on 48 wistar albino adult male rats weighing 180-220 grams and randomly divided into 6 groups. The control group (K) was fed with standard feed for 8 weeks. The obese rat model with fatty liver was formed with a 60% fat diet for 4 weeks. Afterwards, drug treatment ((metformin (Ob+D+M), pioglitazone (Ob +D+P), exenatide (Ob+D+Ex)) or exercise (Ob+D+Egz) was applied for 4 weeks to these obese groups, in which diabetes was induced by STZ. At the end of the experimental protocol, liver tissue samples were taken from all rat groups and histopathological and genetic analyzes were performed.

Results: At the end of the study, the mean steatosis degree of the Ob+D group was significantly higher than the K group. The mean steatosis degrees of the Ob+D+Ex and        Ob+D+Egz groups were statistically significantly decreased compared to the Ob+D group          (p <0.001). The group with the lowest mean steatosis grade was the Ob+D+Egz.

Mean staining intensity of Ob+D group according to Socs3 expression was significantly higher than the K group. Mean staining intensities according to Socs3 expression of all treatment groups (Ob+D+M, Ob+D+P, Ob+D+Ex, Ob+D+Egz) were statistically significantly decreased compared to the diabetic obese group (Ob+D). Decrease in Socs3 expression was more significant in Ob+D+M and Ob+D+P groups. (p<0.05).
Mean staining intensity of the Ob+D group according to the Irs-1 expression was significantly lower than the K group. Mean staining intensities of Ob+D+Ex group, Ob +D+Egz group and Ob+D+P group according to Irs-1 expression statistically significantly increased compared to Ob+D group (p <0.05). Average staining intensity of Ob+D+Ex group according to Irs-1 expression was more significant than other groups.
When the fold changes of Socs3 and Irs-1 genes in liver tissues were examined in genetic analysis, no statistical significance was found between the obese diabetic group and the treatment groups (p> 0.05).

Conclusion: In our study, exercise and exenatide treatments seemed to be the prominent treatment methods by showing a statistically significant effect in decreasing the degree of steatosis, decreasing the Socs3 expression level and increasing the Irs-1 expression level. On the other hand, more significant decrease in Socs3 expression levels in metformin and pioglitazone treatments shows that these treatment methods can be good options in preventing inflammatory processes in patients with NAFLD.

Keywords: Fatty liver, antidiabetic drugs, exercise, IRS-1, SOCS3