Yaşlı sıçanlarda yüksek polifenollü zeytinyağının beyin dokusunda nörojeneze etkisinin moleküler ve davranışsal olarak incelenmesi
The effects of olive oil with high polyphenol content on neurogenesis and investigation of the effects on molecular mechanism and behaviour in brain tisue of old rats
Yazar: ÖZGÜN KIMIZOĞLU
Danışman: PROF. DR. AYŞE SEMRA KOÇTÜRK
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sinir Bilimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Fizyoloji = Physiology
Dizin: Bellek = Memory ; Beyin = Brain ; Hipokampus = Hippocampus ; Nörogenez = Neurogenesis ; Polifenol = Polyphenol ; Sıçanlar = Rats ; Yaşlanma = Aging ; Yaşlılık = Old age ; Zeytinyağı = Olive oil ; Öğrenme = Learning

Özet:
Nörojenez, nörojenik beyin bölgelerindeki kök hücrelerin yeni nöronlara ve diğer sinir sistemi hücrelerine çoğaldığı ve farklılaştığı karmaşık bir süreçtir. Nörojenez diyet gibi birçok dış ve iç faktörlerden de etkilenmektedir. Nörojenezin  nöral plastisitede, beyin homeostazında ve merkezi sinir sistemin korunmasında kritik bir rol oynadığı ileri sürülmekte; yaşlanma ve beyin rahatsızlıklarından etkilenen hasarlı beyin hücrelerinin onarımında ve bilişsel fonksiyonların korunmasında önemli bir faktör olduğu savunulmaktadır. Beyin yaşlanması diğer özelliklerinin yanı sıra  ilerleyici metabolik dengesizlik, beyin vaskülerite değişiklikleri ve yetişkin nörojenezindeki nöral kök hücrelerin ve nöral progenitor hücrelerin sayı ve fonksiyonlarındaki azalma ile karakterizedir. Bütün bu değişiklikler normal yaşlanma sürecinde bilişsel fonksiyonlarda düşüşe, çalışma ve epizodik hafıza kaybına, bozulmuş öğrenme kapasitesi ve motor koordinasyona yol açmaktadır. Beyin yaşlanmasının altında yatan tüm moleküler mekanizmalar iyi bilinmemekle birlikte, oksidatif stres  ve nöroflamasyon önde gelen nedenler olarak tanımlanmıştır. Bu nedenle, yaşlanma süreçlerine karşı olan tedavilerin, biyolojik dengesizlikleri önleyerek beynin doğru işlevselliğini destekleyebileceği ileri sürülmektedir. Bu bağlamda polifenoller, bitkilerde bulunan doğal moleküller ve Akdeniz diyeti gibi sağlıklı diyetler, beyin yaşlanmasının önlenmesi için kilit araçlar haline gelmektedirler. Polifenollerin hipokampüs üzerindeki etkisine ilişkin yapılmış çalışmaların çoğu bu moleküllerin antioksidan özelliklerine dayanmaktadır  ve çoğu araştıma yetişkin nörojenezini ele almamaktadır. Bununla birlikte polifenolik diyet gibi beslenme yaklaşımları ile yetişkin nörojenezini uyarmak, nörodejeneratif hastalıklar ve bilişsel gerileme ile mücadele etmede umut verici yaklaşımlar sunmaktadır. Zeytinyağı polifenollerinin nöroprotektif etkileri daha önceki çalışmalarda araştırılmış olmasına karşın nörojenez üzerindeki etkileri henüz bilinmemektedir.
Bu çalışmada, yüksek polifenol içerikli zeytinyağı ile beslenecek yaşlı ve genç sıçanlarda yüksek polifenol içeriğinin hipokampal nörojeneze etkisi moleküler ve davranışsal olarak incelenecektir. Bu amaçla yüksek polifenollü zeytin yağının hipokampal bağımlı mekansal öğrenme ve bellek üzerindeki etkisi ve ayrıca anksiyete üzerindeki etkisi davranış testleri ile değerlendirilecektir.
Nörojenezin izlenmesi için moleküler değerlendirmede ise; hücre çoğalmasını ifade eden ve nörojenezin 1. basamağını değerlendirmek için kullanılan BrdU analizi ve nörojenezin 1. basamağında yeni çoğalmış hücreler tarafından sentezlenen Nestin protein miktarı değerlendirmesi yapılacaktır. Yeni sentezlenen olgunlaşmış nöronal hücreleri ifade eden ve 4/5. basamak belirteci olan NeuN proteini  immunohistokimyasal yöntem ile incelenecek olup, nörojenezin 4/5. Basamağında olgun hücreler tarafından sentezlenen Calbindin-1 protein miktarı değerlendirilecektir.
Sinaptik iletim için gerekli presinaptik bir protein olan Sinaptofizin miktar tayini, sinaptik plastisite ile ilişkili olarak değerlendirilecektir.

Abstract:
Neurogenesis is a complex process in which stem cells in neurogenic brain regions proliferate and differentiate into new neurons and other nervous system cells. Neurogenesis is also affected by many external and internal factors such as diet. Neurogenesis has been suggested to play a critical role in neural plasticity, brain homeostasis, and maintenance of the central nervous system; It is argued that it is an important factor in the repair of damaged brain cells affected by aging and brain disorders and in the preservation of cognitive functions. Brain aging is characterized by, among other things, progressive metabolic imbalance, changes in brain vascularity, and a reduction in the number and function of neural stem cells and neural progenitor cells in adult neurogenesis. All these changes lead to a decrease in cognitive functions, loss of working and episodic memory, impaired learning capacity and motor coordination during normal aging process. Although not all molecular mechanisms underlying brain aging are well known, oxidative stress and neuroflamation have been identified as the leading causes. Therefore, it is proposed that treatments against aging processes can support the correct functioning of the brain by preventing biological imbalances. In this context, polyphenols, natural molecules found in plants and healthy diets such as the Mediterranean diet are becoming key tools for preventing brain aging. Most studies about the effect of polyphenols on the hippocampus are based on the antioxidant properties of these molecules and most studies do not address adult neurogenesis. However, stimulating adult neurogenesis with nutritional approaches such as polyphenolic diet offers promising approaches to combating neurodegenerative diseases and cognitive decline. Although the neuroprotective effects of olive oil polyphenols have been investigated in previous studies, their effects on neurogenesis are not yet known. In this study, the effects of high polyphenol content on hippocampal neurogenesis in old and young rats that will be fed with olive oil with high polyphenol content will be examined molecularly and behaviorally. For this purpose, the effect of olive oil with high polyphenol on hippocampal dependent spatial learning and memory and also on anxiety will be evaluated by behavioral tests.
In molecular evaluation for tracing neurogenesis; to evaluate step 1 of neurogenesis, BrdU, expressed in cell proliferation will be analyzed by immunohistochemical method and amount of Nestin protein, synthesized by newly proliferated cells in step 1 of neurogenesis will be determined. Neurogenesis 4/5. step marker NeuN protein which is expressing by newly synthesized mature neuronal cells will be examined by immunohistochemical method and. The amount of Calbindin-1 protein synthesized by mature cells in step 4/5. of neurogenesis will be evaluated.
The quantification of synaptophysin, a presynaptic protein required for synaptic transmission, will be evaluated in relation to synaptic plasticity.