Farklı kimyasal otizm etkenlerinin farelerin sosyal davranışlarına in-vivo etkisi ve olası otizm patojenlerine karşı bazı bitkilerin in-vitro antimikrobiyal aktivitelerinin belirlenmesi
The in-vivo effect of different chemical autism agents on the social behavior of mice and determination of the in-vitro antimicrobial activities of some plants against possible autism pathogens
Yazar: KUTBETTİN ARSLAN
Danışman: PROF. DR. GÜLTEN ÖKMEN
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Otizm Spektrum Bozukluğu (OSB), etiyoloji kesin olarak bilinmeyen sosyal iletişim eksikliği ve tekrarlayıcı davranışlarla karakterize nörogelişimsel bir bozukluktur. Son birkaç yılda, artan bilimsel kanıtlar valproik asit (VPA), p-kresol ve propiyonik asit (PPA) maruziyetinin bu bozukluğun gelişiminde etkili olduğunu göstermiştir. Ayrıca γ-aminobütirik asit (GABA)'in bu hastalığın seyrinde oynadığı rol ve mekanizmasına ilişkin çalışmalar spekülatif kalmıştır. Bununla beraber, mikrobiyotada meydana gelen dengesizlik (disbiyozis) de otizmin seyrinde önemli bir yer tutmaktadır. 
Bu çalışmada oral yolla VPA, GABA, p-kresol ve PPA uygulamasının farelerde davranış değişimine sebep olarak otizm ile ilişkisinin belirlenmesi, fitoterapötik bitkilerin (Anthemis chia L., Vitis vinifera L., Datura stramonium L., Urginea maritima L. ve Nerium oleander L., Inula viscosa L.) farklı ekstrelerinin standart suşlara (Escherichia coli ATCC1122 ve Candida albicans RSKK02029) karşı antimikrobiyal aktivitelerinin tespit edilmesi ve kimyasal uygulamalar sonucu gaita örneklerinden izole edilen E. coli  suşlarına karşı en etkili bitki ekstresinin antibakteriyel aktivitesinin belirlenmesini amaçlamıştır.
Çalışmada 21 günlük 15 adet Balb/c erkek fare, her grupta 3 yavru olacak şekilde, 5 gruba rastgele olacak şekilde ayrılmıştır. Kontrol grubu farelere sadece fizyolojik tuzlu su (FTS) verilirken, diğer gruplara otizm indüksiyonu olarak 400 mg/kg VPA, GABA, p-kresol ve PPA uygulanmıştır. Uygulama yapılan tüm gruplar 1 hafta sonunda üç odalı sosyallik testi aparatına tabi tutulmuş ve otizm ile ilişkili davranışların tespiti sağlanmıştır. Davranış değişimlerinin belirlenmesinin akabinde gaita örneklerinde meydana gelen disbiyozis toplam bakteri sayıları ölçülerek belirlenmiştir. Elde edilen verilere bakıldığında farelere VPA, GABA, p-kresol ve 

PPA uygulaması sonucu kontrolle kıyaslandığında otistik benzeri davranışların ortaya çıktığı görülmektedir. 
Ayrıca fitoterapötik bitkilerin otizmle ilişkili Candida albicans'a karşı antimikrobiyal aktivite sonuçları değerlendirildiğinde, en yüksek aktivite zon çapı 14 mm olan A. chia metanol ekstraktından, diğer yüksek aktivite ise Nerium oleander ekstresinden Escherichia coli' ye karşı belirlenmiştir. İnhibisyon zon çapı 13 mm idi. Dahası, kontrol grubundan izole edilen E. coli suşlarına karşı en yüksek aktivite 11,6 mm zon çapı ile Inula viscosa metanol özütünden saptanmıştır. Benzer şekilde uygulamalar sonucu izole edilen bakterilere karşı en yüksek aktivite 12,3 mm zon çapıyla I. viscosa metanol özütünden saptanmıştır.
Sonuç olarak, VPA, GABA, p-kresol ve PPA uygulamasının farelerde davranış değişikliği yaparak otizmi tetiklediği ve mikrobiyotada disbiyozise neden olduğu düşünülebilir. Bununla birlikte bitkilerin gösterdiği antimikrobiyal aktiviteler de bunların otizm ile ilişkili bakterilerin engellenmesi veya azaltılması için bir ajan olarak kullanılabileceğini göstermektedir.
Anahtar Kelimeler: Otizm spektrum bozukluğu, valproik asit, γ-aminobütirik asit, p-kresol, propiyonik asit, Üç odalı sosyallik aparatı, Antimikrobiyal aktivite

Abstract:
Autism Spectrum Disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder of unknown etiology characterized by a deficit of social communication and repetitive behaviors. In recent years, increasing scientific evidence has shown that exposure to valproic acid (VPA), p-cresol, and propionic acid (PPA) is effective in developing this disorder. Besides, studies on the role and mechanism of γ-aminobutyric acid (GABA) in the course of this disorder remained speculative. However, the imbalance (dysbiosis) in the microbiota also plays a significant role in the emergence of ASD.
This study aimed to determine the relationship between oral administration of VPA, GABA, p-cresol, and PPA with autism by causing behavioral changes in mice, and to investigate the antimicrobial activities of different extracts of phytotherapeutic plants (Anthemis chia L., Vitis vinifera L. Datura stramonium L., Urginea maritima L., Nerium oleander L., Inula viscosa L.) against standard strains (Escherichia coli ATCC1122 and C. albicans RSKK02029), besides, the determination of the in-vitro antimicrobial activity of the most effective plant extract against different strains of E. coli isolated from stool samples as a result of chemical applications.
In the study, 15 Balb/c male mice, 21 days old, were randomly divided into five groups containing three pups in each group. While only physiological saline (PBS) was given to the control group mice, 400 mg/kg VPA, GABA, p-cresol, and PPA were administered to the other groups as autism induction. All groups were subjected to a three-chamber sociability test apparatus one week after the exposure, and autism-related behaviors were detected. After determining behavioral changes, dysbiosis in stool samples was determined by measuring the total number of bacteria. Based on the data obtained, it is seen that autistic-like behaviors occur as a result of the administration of VPA, GABA, p-cresol, and PPA to the mice when compared to the control. 
In addition, considering the antimicrobial activities results of phytotherapeutic plants against autism-related Candida albicans, the highest activity was obtained from A. chia methanol extract with a zone diameter of 14 mm, and other high activity was determined against Escherichia coli from Nerium oleander extract. The inhibition zone diameter was 13 mm. Moreover, the highest activity against E. coli strains isolated from the control group was determined from Inula viscosa methanol extract of with a diameter of 11.6 mm zone diameter. Similarly, the highest activity against bacteria isolated from the chemical applications was obtained from I. viscosa methanol extract with a diameter of 12.3 mm zone diameter.
Consequently, it can be thought that the application of VPA, GABA, p-cresol, and PPA triggered autism by inducing behavioral changes in mice and causing dysbiosis in the microbiota. At the same time, the antimicrobial activities exhibited by the plants also show that they can be used as an agent for inhibiting or decreasing the activity of autism-related bacteria.
Keywords: Autism spectrum disorder, Valproic Acid, γ-aminobutyric acid, p-cresol, Propionic Acid, Three-chamber social apparatus, Antimicrobial activity