Nikotin bağımlı sıçan soylarında TCF7L2'nin nikotin bağımlılığı ve glukoz metabolizması üzerine etkileri
The effects of TCF7L2 on nicotine addiction and glucose metabolism in nicotine dependent rat breed
Yazar: İBRAHİM HALİL ÇİTÇİ
Danışman: PROF. DR. BUKET KOSOVA ; PROF. DR. OĞUZ GÖZEN
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizyoloji = Physiology ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology

Özet:
Günümüzde sigara kullanımı önlenebilir ölüm nedenleri arasında birinci sırada bulunmaktadır. Dünyada her yıl yaklaşık 5 milyon kişi sigara-ilişkili hastalıklardan kaybedilmektedir. Sigarayı bırakmaya çalışan kişilerin %10'undan daha azı bunu başarabilmektedir. Sigara dumanındaki temel bağımlılık yapıcı ajan nikotindir. Nikotin beyinde psikostimülan etkili bir maddedir, aynı zamanda ödül duygusunu uyarmaktadır, stresi ve anksiyeteyi ise azaltmaktadır. Sigaraya başlama, bağımlı hale gelme ve sigarayı bırakabilme açısından herediter özelliklerin önemli olduğu pek çok yayında ileri sürülmektedir.
Son çalışmalar, nikotin bağımlılığının glikoz metabolizması ile ilişkili olduğunu göstermiştir. Tcf7l2'nin (The transcription factor 7-like 2) pankreastaki rolü birkaç yıldır araştırma konusu olmuştur. Bununla birlikte, bu transkripsiyon faktörünün beyin bölgelerindeki kesin işlevi belirsizliğini korumaktadır. Bu çalışmada, tcf7l2 sinyal yolunu analiz ederek nikotin bağımlılığından başlıca sorumlu moleküler mekanizmaları aydınlatmayı amaçladık.
Sıçanlara altı hafta boyunca içme sularına nikotin (başlangıç dozu: 10 µg/ml, bakım dozu: 20 µg/ml) eklenerek verildi. Kontrol grubuna sadece musluk suyu verildi. Nikotin uygulamasının ardından tüm hayvanlar dekapite edildi. Nukleus akkumbens (NAc), Ventral Tegmentel Area (VTA), medial habenula (mHb) ve pankreas sisteminde Tcf7l2, Brain-Derived Neurotrophic Factor (Bdnf), Glycogen synthase kinase-3 beta (Gsk3β), glucagon like peptide 1 receptor (Glp1r) ve cholinergic receptor nicotinic alpha 7 subunit (Chrna7) genlerinin mRNA seviyeleri qRT-PCR ile ölçüldü. Açlık kan şekeri seviyeleri stripler kullanılarak belirlenirken, insülin ve glukagon gibi hormon seviyeleri ELISA yöntemi ile belirlendi.
Gerçek Zamanlı Polimeraz Zincir Reaksiyonu (qRT-PCR) analizi, kronik nikotin tedavisinin NAc, VTA, mHb ve pankreasta tcf7l2 ve glp1r mRNA seviyelerinde azalmaya yol açtığını ortaya koydu. Buna karşılık, kronik nikotin tedavisi, NAc, VTA, mHb ve pankreasta gsk3β, bdnf ve chrna7 mRNA seviyelerinin artmasına neden oldu. Bu değişikliklerin tamamı istatistiksel olarak anlamlı bulundu (p<0,05). Ayrıca, nikotin uygulamasının açlık kan şekeri ve insülin seviyelerinde artışa yol açtığı gözlendi (p<0,05). Ayrıca, dolaşımdaki glukagon seviyelerinde azalma meydana geldi.
Bu çalışmanın sonuçları, nikotinin NAc, VTA, mHb ve pankreasta TCF7L2 sinyalini artırma etkisine sahip olduğunu göstermektedir. Bu, beyin ve pankreas arasındaki glikoz metabolizmasını düzenlemede önemli bir mekanizma olabilir. Bu çalışma, Ege Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu tarafından desteklenmiştir (Proje numarası: 28522, EÜHADYEK 2022-072R1).

Abstract:
Today, smoking is taking the first place amongst the causes of preventable death. 5 million deaths occur in the world each year, because of smoking-related diseases. Less than 10% of people who try to quit smoking succeed. The main addictive agent in smoking is nicotine. Nicotine is a psychostimulant effected substance at the brain, it also stimulates the reward emotion and reduces stress and anxiety. lt is asserted in so many publishing that the hereditary features are playing an important role at starting smoking, becoming addicted and quitting smoking.
Recent studies have demonstrated that nicotine addiction is associated with glucose metabolism. The role of TCF7L2 in the pancreas has been the subject of investigation for several years. Nevertheless, the precise function of this transcription factor in brain regions remains uncertain. In this study, we aimed to elucidate the molecular mechanisms primarily responsible for nicotine addiction by analyzing the TCF7L2 signalling pathway.
The rats were administered nicotine (initial dose: 10 µg/ml, maintenance dose: 20 µg/ml) in their drinking water for a period of six weeks. The control group was provided only with tap water. Following the administration of nicotine, all animals were decapitated. mRNA levels of the Tcf7l2, Bdnf, Gsk3β, Glp1-r, and Chrna7 genes in the NAc, VTA, mHb, and pancreas system were quantified by qRT-PCR. Fasting blood glucose levels were determined using strips, while hormone levels such as insulin and glucagon were determined using the ELISA method.
qRT-PCR analysis revealed that chronic nicotine treatment resulted in a decrease in TCF7L2 and GLP1R mRNA levels in the NAc, VTA, mHb and pancreas. Conversely, chronic nicotine treatment resulted in increased mRNA levels of GSK3B, BDNF, and CHRNA7 in the NAc, VTA, mHb, and pancreas. All of these changes were found to be statistically significant (p<0,05). Furthermore, it was observed that nicotine administration resulted in elevated fasting blood glucose and insulin levels (p<0,05).  Furthermore, it resulted in a reduction in circulating glucagon levels.
The results of this study indicate that nicotine has the effect of enhancing TCF7L2 signaling in the NAc, VTA, mHb, and pancreas. This could be a crucial mechanism involved in regulating the glucose metabolism between the brain and pancreas. This study is supported by Ege University Scientific Research Projects Commission (Project number: 28522, EÜHADYEK 2022-072R1).