Sodyum nitrite maruz kalan wistar ratlarında lactobacillus plantarum desteğinin bağırsak mikrobiyotası üzerine etkisi
The effect of lactobacillus plantarum supplementation on gut microbiota in wistar rats exposed to sodium nitrite
Yazar: EMRE DUMAN
Danışman: PROF. DR. ALEV KESER
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Beslenme ve Diyetetik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Beslenme ve Diyetetik = Nutrition and Dietetics
Dizin: Gıda katkı maddeleri = Food additives ; Lactobacillus plantarum = Lactobacillus plantarum ; Sodyum nitrit = Sodium nitrite

Özet:
Sodyum nitrit (E250) özellikle pastırma, jambon ve sosis gibi işlenmiş et ürünlerinde bulunan, sıklıkla koruyucu, renk sabitleyici ve lezzetlendirici olarak kullanılan bir gıda katkı maddesi olup ette bulunan sekonder aminlerle reaksiyona girerek karsinojenik, teratojenik ve mutajenik özelliklere sahip N-nitrozo bileşiklerini oluşturmaktadır. Bağırsak mikrobiyotasının yapısını düzenleyerek bağırsak endotoksemisini iyileştirdiği ve bağırsak florasının dengesini yeniden kurarak bağırsak sağlığı üzerinde olumlu bir etki yapabileceği ifade edilen Lactobacillus plantarum, probiyotikler arasında önemli bir yere sahiptir. Bu nedenle bu tez çalışması, L. plantarum'un sodyum nitritin bağırsak mikrobiyotası üzerindeki olumsuz etkisini azaltacağı hipotezini test etmek amacıyla planlanıp yürütülmüştür. Çalışmada adolesan dönemdeki (6 haftalık) 32 erkek, 32 dişi toplamda 64 adet Wistar türü albino rat, kontrol grubu, sodyum nitrit grubu, L. plantarum grubu ve sodyum nitrit + L. plantarum grubu olmak üzere dört gruba ayrılmıştır. Tüm gruplar 12 haftalık çalışma süresi boyunca standart pellet ad libitum beslenmiştir. Sodyum nitrit grubunun içme suyuna, kabul edilebilir alım düzeyi (ADI) değeri olarak kabul edilen 0,07 mg/kg vücut ağırlığı/gün oranında sodyum nitrit eklenmiştir. L. plantarum grubunun içme suyu 24 saatte bir yenilenerek tüketilen bakteri dozu en az 1,0 x 108 kob/mL olacak şekilde L. plantarum 299v suşu eklenmiştir. Sodyum nitrit + L. plantarum grubuna ise belirtilen dozlarda hem sodyum nitrit hem de L. plantarum 299v eklenmiştir. Ratlardan çalışmanın başında ve 12 hafta boyunca haftada bir kez olacak şekilde gaita örnekleri toplanmış ve ratların vücut ağırlıkları kaydedilmiştir. Her gruptan 1 erkek 1 dişi ratın gaita örnekleri seçilerek, ratların bağırsak mikrobiyotasında meydana gelen değişimler analiz edilmiştir. Analizler Illumina iSeq 100 cihazı aracılığıyla yeni nesil dizileme teknolojisi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda, erkek ratlarda, L. plantarum ve sodyum nitrit + L. plantarum tüketimi, kontrol grubuna kıyasla vücut ağırlığı kazanımını azaltmıştır (p<0,05). Bağırsak mikrobiyotasında, gruplar arasında ve cinsiyetlere göre filum, sınıf, takım, familya ve cins düzeylerinde zamanla değişiklikler gözlenmiştir. Özellikle erkek ratlarda, sodyum nitrit ve L. plantarum tüketimi, Proteobacteria'nın baskınlığını artırırken, Firmicutes ve Bacteroidetes'te azalma gözlenmiştir. Dişi ratlarda ise kontrol grubunda Proteobacteria'da artış, Firmicutes ve Bacteroidetes'te azalma saptanmıştır. Erkek ve dişi ratların bağırsak mikrobiyotasının alfa çeşitliliği, tüm gruplarda çalışma sonunda azalmış olsa da istatistiksel olarak önemli bir farklılık gözlenmemiştir (p>0,05), beta çeşitliliği ise gruplar arasında farklılık göstererek mikrobiyotal kompozisyonunun değiştiğini ortaya koymuştur. Bu sonuçlar, sodyum nitrit ve L. plantarum'un bağırsak mikrobiyotası üzerindeki etkilerini aydınlatarak, gıda katkı maddelerinin ve probiyotiklerin sağlık üzerindeki potansiyel etkilerin daha iyi anlaşılmasına olanak tanımaktadır. Elde edilen bulgular, işlenmiş besin endüstrisinde bu bileşenlerin kullanımına ilişkin stratejilerin geliştirilmesine katkıda bulunabilir.

Abstract:
Sodium nitrite (E250), commonly used as a preservative, color fixative, and flavor enhancer in processed meat products such as cured meat, ham, and sausage, reacts with secondary amines found in meat to form N-nitroso compounds, which possess carcinogenic, teratogenic, and mutagenic properties. Lactobacillus plantarum, which is said to regulate the structure of the gut microbiota, improve intestinal endotoxemia, and restore the balance of the intestinal flora, thereby having a positive effect on intestinal health, holds an important place among probiotics. Therefore, this thesis study was planned and conducted to test the hypothesis that L. plantarum would mitigate the adverse effects of sodium nitrite on the gut microbiota. In the study, a total of 64 Wistar albino rats, comprising 32 males and 32 females in the adolescent period (6 weeks old), were divided into four groups: the control group, the sodium nitrite group, the L. plantarum group, and the sodium nitrite + L. plantarum group. All groups were fed standard pellets ad libitum for a period of 12 weeks. The drinking water of the sodium nitrite group was supplemented with sodium nitrite at a rate of 0.07 mg/kg body weight/day, which is considered the acceptable intake level (ADI). The drinking water of the L. plantarum group was refreshed every 24 hours, and the L. plantarum 299v strain was added to ensure a consumed bacterial dose of at least 1.0 x 108 CFU/mL. The sodium nitrite + L. plantarum group received both sodium nitrite and L. plantarum 299v in the specified doses. Fecal samples were collected from the rats at the beginning of the study and once a week for 12 weeks, and the body weights of the rats were recorded. Fecal samples from one male and one female rat from each group were selected for analysis of changes in the gut microbiota of the rats. The analyses were performed using next-generation sequencing technology through the Illumina iSeq 100 device. The results of the study showed that, in male rats, the consumption of L. plantarum and sodium nitrite + L. plantarum reduced body weight gain compared to the control group (p<0.05). Changes over time were observed in the gut microbiota at the phylum, class, order, family, and genus levels between groups and according to gender. In particular, in male rats, the consumption of sodium nitrite and L. plantarum increased the dominance of Proteobacteria while decreasing Firmicutes and Bacteroidetes. In female rats, an increase in Proteobacteria and a decrease in Firmicutes and Bacteroidetes were observed in the control group. Although the alpha diversity of the gut microbiota of male and female rats decreased in all groups at the end of the study, no statistically significant difference was observed (p>0.05); however, beta diversity varied between groups, indicating changes in the microbiotal composition. These results shed light on the effects of sodium nitrite and L. plantarum on the gut microbiota, allowing for a better understanding of the potential effects of food additives and probiotics on health. The findings may contribute to the development of strategies for the use of these components in the processed food industry.