Farklı diyetlerin karaciğer dokusu üzerindeki etkisi: Bir ATR-FTIR çalışması
Effect of different diets on liver tissue: An ATR-FTIR study
Yazar: NAZLI EZER ÖZER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYÇA DOĞAN MOLLAOĞLU ; PROF. DR. FERİDE SEVERCAN
Altınbaş Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyofizik = Biophysics
Dizin: Diyet = Diet ; Diyet yağları = Dietary fats ; FTIR = FTIR ; Karaciğer = Liver ; Kızılötesi spektroskopi = Infrared spectroscopy ; Obezite = Obesity

Özet:
Biyolojik sistemlerde bulunan moleküllerin karmaşık işlevlerini yerine getirebilmeleri yapılarına ve dinamik özelliklerine bağlıdır. Bu nedenle, yapı ve fonksiyon analizi ve biyomoleküllerin aralarındaki ilişkilerin incelenmesi araştırılması gereken en temel konulardan biridir. Pek çok hücre fonksiyonunun gerçekleşebilmesini sağlayan moleküller arası etkileşmelerin ve hücrelerdeki biyomoleküler yapı ve dinamik gibi fonksiyonel ilişkilerin incelenmesi hastalık oluşum mekanizmalarının açıklanabilmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Özellikle yüksek enerji içerikli diyetlerin tüketiminin artması, obezite gelişiminde önemli rol almakta, tip II diyabet, dislipidemi, kardiyovasküler hastalıklar ve hipertansiyon gibi metabolik bozukluklara sebep olmaktadır. Genellikle bu klinik bozukluklar birbirini tetiklemektedirler. Obezitenin bu hastalıklarla paylaştığı ortak özelliği, vücutta insülin üretilmesine rağmen üretilen insülinin dokularda etkisini gösterememesidir. Karaciğer, enerji metabolizması ile ilgili tüm reaksiyonların kontrol edildiği organ olması nedeniyle insülin direnci oluşumunda önemli bir rol oynamaktadır. Bu tez çalışmasında obeziteye yatkın ve insan obezite modellerine en yakın model olan inbred erkek C57BL/6J fare modellerinde yüksek yağ ve karbonhidrat içeriğine sahip diyetlerin uygulanması ile obezite gelişmesi sağlanmış ve diyete bağlı olarak karaciğer dokusunda oluşan moleküler farklılıklar, biyomoleküler yapı ve fonksiyon değişimleri Zayıflatılmış Toplam Yansıma-Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) spektroskopi tekniği ile incelenmiştir. Çalışmamızın sonuçlarına göre, yüksek yağlı diyetle beslenmiş (YYD) erkek C57BL/6J fare grubunda, doymuş lipit, lipit/protein, glikojen/protein ve kolajen miktarı anlamlı olarak artmıştır. Yüksek karbonhidratlı diyetle beslenmiş (YKD) erkek C57BL/6J fare grubunda da benzer olarak doymuş lipit, lipit/protein, glikojen/protein ve kolajen miktarı anlamlı olarak artmıştır. Kolajen integritide anlamlı azalma sadece YKD gruplarında gözlenmiştir. Ayrıca yüksek kalorili diyetlerle beslenmiş fare gruplarının karaciğer dokularında membran lipitlerinin düzeninde artış ve dinamiğinde azalma meydana gelmiştir. Sonuç olarak yüksek yağ ve yüksek karbonhidrat içerikli diyetlerin karaciğer dokusunda moleküler olarak karaciğer fonksiyonlarını etkileyebilecek global değişikliklere sebep olduğu görülmüştür. Bu tez çalışması sayesinde elde edilen sonuçlar, obezite gibi metabolik bozuklukların oluşum mekanizmalarının açıklanabilmesine, erken teşhis ve yeni tedavi yöntemlerinin geliştirilebilmesine katkıda bulunacaktır. 

Anahtar Kelimeler: Obezite, Yüksek Yağlı Diyet, Yüksek Karbonhidratlı Diyet, Karaciğer, ATR-FTIR

Abstract:
The ability of the biomolecules to perform complex biological tasks depends on their three-dimensional shapes and their dynamic properties. Therefore, the relationship of structure to function and examining the relationships between biomolecules is one of the most fundamental issues to be investigated. In order to identify the underlying mechanisms of disease, it is important to investigate the biomolecular interactions and structure-dynamics relationship since all of these are important factors affecting a number of cellular functions Especially, the increase in the consumption of high energy diets is one of the main factors that take a role in the generation of obesity. Clinical disorders, such as type 2 diabetes, dyslipidemia, cardiovascular diseases, and hypertension, are all basic metabolic diseases in close relation to obesity. These metabolic disorders generally trigger each other's prevalence. The common property shared by obesity and these metabolic disorders is the inability of insulin to exert its action on tissues, even though insulin is produced by the body. The liver plays a major role in the generation of insulin resistance since it is the sole organ where all reactions related to energy metabolism are controlled. In this thesis, high fat and carbohydrate diet-induced molecular alterations and differences in biomolecular structure and function are investigated in liver tissues of male inbreed C57BL/6J mice models with Attenuated Total Reflectance-Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) spectroscopy technique. These mice are susceptible to obesity and generate a model that is very similar to obesity in humans. According to the results of our study, the amount of saturated lipid, lipid/protein, glycogen/protein, and collagen increased significantly in the high-fat diet fed (YYD) male C57BL/6J mouse group. Similarly, in the high-carbohydrate diet fed (YKD) male C57BL/6J mouse group, the amount of saturated lipid, lipid/protein, glycogen/protein, and collagen increased significantly. Significant decrease of collagen integrity was observed only in YKD groups. In addition, an increase in the order of the membrane lipids and a decrease in their dynamics occurred as an indicator of lipid peroxidation that may have occurred in the liver tissues of mouse models fed with high-calorie diets. As a result, it has been observed that diets with high fat and high carbohydrate content cause molecular changes in liver tissue that may affect liver functions. The results obtained through this thesis will contribute to the explanation of the formation mechanisms of metabolic disorders such as obesity, to the development of early diagnosis, and new treatment methods.

Keywords: Obesity, High Fat Diet, High Carbohydrate Diet, Liver, ATR-FTIR