Hiperkolesterolemik farelere probiyotik ve D-tagatozun sinbiyotik olarak verilmesinin metabolik parametreler ve bağırsak mikrobiyotası üzerine etkisi
Effect of synbiotic administration of probiotic and D-tagatose in hypercholesterolemic mice on metabolic parameters and gut microbiota
Yazar: MEHMET ÇAVDAR
Danışman: PROF. DR. NALAN HAKİME NOĞAY ; DR. ÖĞR. ÜYESİ EMİNE DİNÇER
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Beslenme ve Diyetetik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Beslenme ve Diyetetik = Nutrition and Dietetics

Özet:
HİPERKOLESTEROLEMİK FARELERE PROBİYOTİK VE 
D-TAGATOZUN SİNBİYOTİK OLARAK VERİLMESİNİN METABOLİK PARAMETRELER VE BAĞIRSAK MİKROBİYOTASI ÜZERİNE ETKİSİ
Mehmet ÇAVDAR
Erciyes Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitisü
Beslenme ve Diyetetik Anabilim Dalı Doktora Tezi, Mayıs 2023
Birinci Danışman: Prof. Dr. Nalan Hakime NOĞAY 
İkinci Danışman: Dr. Öğr. Üyesi Emine DİNÇER
ÖZET
Hiperkolesterolemi tedavisinde farmakolojik ajanlara kıyasla yan etki içermeyen ve daha düşük maliyetli alternatif terapötik ajan arayışları yoğun bir şekilde devam etmektedir. Son yıllarda probiyotik bakterilerin ve prebiyotiklerin birlikte kullanıldığı sinbiyotik uygulamalar ise kolesterol düşürücü etkiye sahip potansiyel biyoterapötikler olarak ön plana çıkmıştır. Mevcut çalışmanın amacı hiperkolesterolemi tablosu oluşturulmuş farelerde ilk defa sinbiyotik olarak kullanılan Lacticaseibacillus casei ATCC 393 suşu ile d-tagatozun serum lipit ve kolesterol parametreleri ile bağırsak mikrobiyota örüntüsü üzerine etkilerini araştırmaktır. Farelerde hiperkolesterolemi tablosu yüksek yağlı ve yüksek kolesterollü (YYYK) yemle beslenme sonucu indüklenmiştir. Fareler herhangi bir uygulamanın bulunmadığı negatif ve pozitif kontrol (hiperkolesterolemik kontrol) grupları ile probiyotik, prebiyotik ve sinbiyotik uygulamalarının olduğu toplamda beş gruba ayrılmıştır. Toplamda on iki hafta süren çalışma periyodunun son dört haftasında; probiyotik, prebiyotik ve sinbiyotik uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Karaciğer doku kesitlerinin histolojik analizi sonucu mikroveziküler steatozis skorunun ve IL-6 immünoreaktive sonucunun yalnızca sinbiyotik grubunda anlamlı düşüş sergilediği görülmüştür (p<0.05). Serum ALB, ALT, AST ve VLDL-K düzeylerinin probiyotik, prebiyotik ve sinbiyotik uygulamalarında değişmediği (p>0.05); serum TK düzeyinin ise yalnızca sinbiyotik grubunda önemli miktarda azaldığı saptanmıştır (p<0.05). Ayrıca serum HDL-K düzeyinin prebiyotik ve sinbiyotik gruplarında, serum TG düzeyinin ise yalnızca prebiyotik grubunda anlamlı şekilde azaldığı belirlenmiştir (p<0.05). Feçes örneklerinin analizi sonucu; uygulamaların bakteriyel türlerin toplam çeşitlilik ve zenginliğinde anlamlı bir artışa yol açmadığı (p>0.05) fakat bazı taksonomik öğelerin düzeylerini değiştirerek bağırsak mikrobiyota örüntüsünü düzenlediği bulunmuştur. Sinbiyotik grubunda endotoksin salgılayan bakterileri içeren Pseudomonadota filumu ve Desulfovibrionaceae ailesi miktarının önemli oranda düştüğü gösterilmiştir (p<0.05). Bununla birlikte sinbiyotik grubunda hiperkolesterolemi tablosunda bağırsak mikrobiyotasında artış gösterdiği bilinen Oscillospira ile patojenik karakterdeki Clostridium cinsinin azaldığı da belirlenmiştir (p<0.05). Öte yandan kısa zincirli yağ asitleri (KZYA) fermantasyonunda önemli rol oynayan Coprococcus cinsi miktarının ise sinbiyotik tüketimi sonucu önemli düzeyde yükseldiği bulunmuştur (p<0.05). Serum TK düzeyleriyle Streptococcus cinsi bakteriler arasında orta düzeyde ve pozitif yönde korelasyon; Lactobacillus cinsi arasında ise orta düzeyde ve negatif yönlü korelasyon olduğu belirlenmiştir (p<0.05). Bu çalışmayla ilk defa birlikte kullanılan Lacticaseibacillus casei ATCC 393 suşu ve d-tagatozun kolesterol düşürücü etkiye sahip olduğu gösterilmiştir. Sinbiyotik uygulamasının hepatositlerde lipit birikimiyle inflamasyonu azalttığı ve buna ek olarak bağırsak mikrobiyota örüntüsündeki disbiyozis tablosunu düzelttiği görülmüştür. Tüm bu sonuçlar hiperkolesterolemi tedavisinde değerlendirildiğinde; Lacticaseibacillus casei ATCC 393 suşu ile d-tagatozun sinbiyotik olarak kullanımının alternatif terapötik ajan potansiyeli taşıdığı ortaya çıkmıştır. 

Anahtar Kelimeler: Bağırsak Mikrobiyotası; D-tagatoz;  Hiperkolesterolemi;
Probiyotik; Sinbiyotik.

Abstract:
EFFECT OF SYNBIOTIC ADMINISTRATION OF PROBIOTIC AND 
D-TAGATOSE IN HYPERCHOLESTEROLEMIC MICE ON METABOLIC PARAMETERS AND GUT MICROBIOTA 
Mehmet CAVDAR
Erciyes University Institute of Health Sciences
Department of Nutrition and Dietetics Ph.D. Thesis, May 2023
First Supervisor: Prof. Dr. Nalan Hakime NOGAY 
Second Supervisor: Asst. Prof. Emine DİNÇER
ABSTRACT
In the treatment of hypercholesterolemia, the search for alternative therapeutic agents that do not have side effects and cost less compared to pharmacological agents continues intensively. In recent years, synbiotic administrations, in which probiotic bacteria and prebiotics are used together, have come to the fore as potential biotherapeutics with cholesterol-lowering effects. The current study aims to investigate the effects of Lacticaseibacillus casei ATCC 393 and d-tagatose on serum lipid and cholesterol parameters and gut microbiota pattern, which was used as a synbiotic for the first time in mice with hypercholesterolemia. Hypercholesterolemia in mice was induced by feeding a high-fat and high-cholesterol (HFHC) diet. Mice were divided into negative and positive control (hypercholesterolemic control) groups without any administration, and five groups in total with probiotic, prebiotic, and synbiotic administrations. In the last four weeks of the twelve-week working period; probiotic, prebiotic, and synbiotic administrations were carried out. As a result of histological analysis of liver tissue sections, it was observed that microvesicular steatosis and IL-6 immunoreactivation scores showed a significant decrease only in the synbiotic group (p<0.05). Serum ALB, ALT, AST, and VLDL-C levels did not change in probiotic, prebiotic, and synbiotic administrations (p>0.05); it was determined that serum TC level decreased significantly only in the synbiotic administration group (p<0.05). In addition, it was determined that serum HDL-C levels decreased significantly in prebiotic and synbiotic-administered groups, and serum TG levels decreased significantly in only the prebiotic-administered group (p<0.05). As a result of the analysis of feces samples, it was found that the administration did not cause a significant increase in the total diversity and richness of bacterial species (p>0.05), but it regulated the gut microbiota pattern by changing the levels of some taxonomic components. It was shown that the amount of Pseudomonadota phylum and Desulfovibrionaceae family containing endotoxin-secreting bacteria in the synbiotic group decreased significantly (p<0.05). In addition to this, it was determined that Oscillospira, which is known to increase in the gut microbiota in the hypercholesterolemia table in the synbiotic group, and the pathogenic Clostridium genus decreased (p<0.05). On the other hand, it was found that the amount of Coprococcus genus, which plays an important role in the fermentation of short chain fatty acids (SCFA), increased significantly as a result of synbiotic consumption (p<0.05). It was determined that there was a moderate and positive correlation between serum TC levels and the Streptococcus genus and a moderate and negative correlation between the Lactobacillus genus (p<0.05). In this study, Lacticaseibacillus casei ATCC 393 strain and d-tagatose, which were used together for the first time, were shown to have cholesterol-lowering effects. It has been observed that the administration of synbiotics reduces lipid accumulation and inflammation in hepatocytes and improves the dysbiosis in the gut microbiota pattern. When all these results were evaluated, it was revealed that the use of Lacticaseibacillus casei ATCC 393 strain and d-tagatose as a synbiotic in the treatment of hypercholesterolemia has the potential to be an alternative therapeutic agent.
Keywords: Gut Microbiota; D-tagatose; Hypercholesterolemia; Probiotic;  Synbiotic.