Alzheimer Hastalığı'nda GLUT12 ekspresyonunun değişimi ve ketojenik diyetle ilişkisi
Change in GLUT12 expression in Alzheimer's Disease and its relationship with ketogenic diet
Yazar: FATMA NUR ÇİÇEKLİ
Danışman: DOÇ. DR. BİRSEN ELİBOL
İstanbul Medeniyet Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Moleküler Tıp Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Nöroloji = Neurology

Özet:
Hafıza kaybı ve demans gibi önemli bilişsel fonksiyonlara sebep olan en yaygın nörodejeneratif bozukluk Alzheimer hastalığı olarak belirlenmiştir. Alzheimer hastalığında beynin enerji kaynağı olan glikoz kullanım kapasitesinde bozukluk meydana geldiği de bilinmektedir. Bu nedenle, Alzheimer hastalığında bir glikoz taşıyıcısı olan GLUT ifadesi hakkında birçok araştırma yapılmış, ancak GLUT ailesi üyesi olan GLUT12 üzerine yapılan çalışmaların oldukça kısıtlı sayıda olduğu görülmüştür. Bu nedenle bu çalışmada, GLUT12 ve GLUT12 ilişkili P13K-AKT sinyal yolağında bulunan proteinler ile insülin reseptörünün Alzheimer hastalığı ile birlikte prefrontal korteks ve hipokampüsteki değişimini ve bu değişim üzerinde ketojenik beslenmenin önemini araştırmak amaçlanmıştır. Bu amaca ulaşmak için GLUT12 lokalizasyonu ve ekspresyonel değişiminin yanı sıra GLUT12 ilişkili proteinlerdeki ekspresyonel değişimler immuno histokimyasal ve western blot tekniği ile belirlenmiştir. Bu çalışmada, sıçanlar 4 gruba ayrılmıştır. Sham kontrol grubuna sadece intraserebroventriküler (i.c.v) olarak yapay BOS uygulanırken diğer 3 gruba i.c.v. olarak streptozotosin (STZ) uygulanarak sporadik Alzheimer hastalığı modeli oluşturulmuştur. Model oluşturulan hayvanlardan bir grubu normal diyetle beslenirken (Alzheimer hastalığı grubu), bir grubuna 2 ay boyunca ketojenik diyet (Terapötik grup) uygulanmıştır. Son hastalık modeli geliştirilen grup (Proflaktik grup) ise model geliştirilmeden iki ay önce ketojenik diyetle beslenmeye başlamış ve model geliştirilmesinden sonra da 2 ay boyunca ketojenik diyet almaya devam etmiştir. Davranış testleri ile fonksiyonel değişimler belirlendikten sonra sıçanlar sakrifiye edilerek hipokampus ve prefrontal korteks dokuları disekte edilmiştir.Sonuç olarak, STZ ile indüklenen Alzheimer hastalığında bozulan bellek fonksiyonlarına karşı
profilaktik olarak tüketilen ketojenik diyetin koruyucu etkisi olduğu tespit edilmiştir. Tedavi amacıyla kullanılan terapötik ketojenik diyetin ise bellek fonksiyonları üzerinde düzelme sağlamadığı gözlemlenmiştir. Moleküler
incelemelerde bellekte oluşan düzelmelerin profilaktik diyette görülen DG bölgesindeki hücre artışı ile ilişkili olabileceği ve böylelikle ketojenik diyetin nörogenez ve nöroplastisiteyi arttırabileceği belirlenmiştir. GLUT12
ekspresyonunun özellikle prefrontal kortekste literatürle paralel olarak STZ verilen grupta hem immunofloresan işaretlemede hem de western blot yönteminde ekspresyonunda artışların olduğu gözlemlenmiştir. Bu artışın yine
profilaktik ketojenik diyet kullanımı ile azaldığı tespit edilmiştir. GLUT12 ile
ilişkili proteinlerin analizlerine bakıldığında IR'nin paralel bir etki gösterdiği
PI3K ekspresyonunda değişimin görülmediği gözlenmiştir. Ayrıca, AKT
proteinin aktif formunun Alzheimer hastalığı ile arttığını hem profilaktik hem de
terapötik ketojenik diyet kullanımın prefrontal kortekste AKT aktifleştirmesini
azalttığı hipokampüste tersine arttırdığı tespit edilmiştir. Bu sonuçlar Alzheimer
hastalığı riski taşıyan kişilerde uzun süreli ketojenik beslenmenin hastalık
belirtilerini geciktirebileceği ve nöroprotektif bir etki gösterebileceğine işaret
etmektedir.
Anahtar kelimeler: Alzheimer Hastalığı, Hipokampus, GLUT12, Ketojenik diyet,
Sıçan.

Abstract:
The most common neurodegenerative disorder that causes important cognitive functions such as memory loss and dementia has been determined as Alzheimer's disease. It is also known that the brain's ability to use glucose as the energy source is impaired in Alzheimer's disease. In addition, several studies have been conducted on the expressions of GLUT, a glucose carrier, in Alzheimer's disease. However, there are limited studies on GLUT12 which is a member of GLUT family. Therefore, the aim of this study is to investigate the changes in GLUT12 expression in addition to the proteins in GLUT12-related P13K-AKT signaling pathway and insulin receptor in the prefrontal cortex and hippocampus of rats with Alzheimer's disease. In addition, the role of ketogenic diet on these parameters was also evaluated. For that reason, the expression of GLUT12 and related proteins were determined by western blotting and the localization of GLUT12 was evaluated by immunohistochemical techniques. The rats were divided into 4 groups. While the sham control group was administered artificial cerebrospinal fluid (CSF) by intracerebroventricularly (i.c.v), the three sporadic Alzheimer'disease model groups were administered i.c.v injections of streptozotocin (STZ). While one group of disease group was fed with a normal diet (Alzheimer's disease group) , the rats in the therapeutic group had a ketogenic diet for 2 months. The last disease (Prophylactic group) was fed a ketogenic diet for two months before the model was developed and continued ketogenic diet for 2 months after the model was developed. After functional changes were determined by behavioral tests, the rats were sacrificed and the hippocampus and prefrontal cortex tissues were dissected. In results,it has been determined that
the ketogenic diet consumed prophylactically has a protective effect against
impaired memory functions in STZ-induced Alzheimer's disease. It has been
observed that the therapeutic ketogenic diet used for treatment purposes is not
effective enough to improve memory functions. Molecular studies have
determined that the improvements in memory may be related to the increase in
DG granular cell seen in the prophylactic group suggesting that ketogenic diet
can increase neurogenesis and neuroplasticity. It was observed that GLUT12
expression increased, especially in the prefrontal cortex, in both
immunofluorescence labeling and western blotting in the STZ group, in line with
the literature. It has been determined that the use of prophylactic ketogenic diet
decreased the GLUT12 expression. In addition, it has been determined that IR has
a parallel effect with GLUT12 expression while there is no change in PI3K
expression. The active form of the AKT protein increased in the Alzheimer's
disease, and both prophylactic and therapeutic ketogenic diet reduced the AKT
activation in the prefrontal cortex and, on the contrary, increases it in the
hippocampus. These results indicate that long-term ketogenic diet consumption
may delay disease symptoms and have a neuroprotective effect in people who
have a risk of Alzheimer's disease.
Keywords: Alzheimer's disease, Hippocampus, GLUT12, Ketogenic diet, Rat