Interaction of intestinal microbiota and intestinal epithelial health in high carbohydrate diet
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyoteknoloji Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: MEHMET SEFA ULUTAŞ
Danışman: GÜZİN CANDAN GÜLTEKİN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:İnflamatuvar bağırsak hastalıkları (İBH) sindirim sistemi yolağında uzun sureli inflamasyonlara neden olan kronik inflamatuvar bağırsak bozukluklarıdır. Gelişmiş ülkelerde yüksek yağ ve protein tüketiminin inflamasyonun ana nedeni olduğu gösterilmiştir. Bununla birlikte, Türkiye'de bu kadar yüksek seviyede protein veya yağ tüketimi olmamasına rağmen, inflamatuvar hastalıkların görülme sıklığı artmaktadır. Bu fark ülkemizdeki yüksek karbonhidrat tüketiminden kaynaklanıyor olabilir. Çalışmanın ilk kısmında, Türkiye'de ana besin kaynağı olan karbonhidrat ile beslenen farelerde bağırsak mikrobiyotası ve bağırsak hücreleri arasındaki etkileşim araştırıldı. Mikrobiyota kompozisyonu ve değişimleri analiz edebilmek için farklı diyetler ile beslenen farelerden alınan dışkı örnekleri denaturant gradient jel elektroforezi (DGGE) metodu ile incelendi. Farklı beslenme tiplerinin inflamatuvar belirteçler üzerindeki etkisini araştırmak amacıyla; farelerin ince bağırsak ve kolon dokularındaki sitokin ekspresyon seviyeleri qRT-PCR yöntemi ile belirlendi. Ayrıca, bağırsak epitel hücreleri arasında bariyer işlevi gören tight junction (TJ) proteinlerinin nasıl değiştiğini araştırmak için TJ mRNA ve protein seviyeleri sırasıyla qRT-PCR ve western blot yöntemleri kullanılarak belirlendi. Çalışmanın ikinci bölümünde, bağırsak kök hücresinde Hmgcs2 ekspresyonunu artıran iki farklı diyet müdahalesi olan, ketojenik diyetle beslenen veya 24 saat aç bırakılan farelerin mikrobiyota bileşimi yeni nesil dizileme yöntemi ile analiz edildi. Ayrıca mikrobiyal türetilmiş kısa zincirli yağ asidi (SCFA) olan, bütiratın bağırsak epitel kök hücre fonksiyonu ve metabolizması üzerindeki etkisini görmek için in vivo ve in vitro çalışmalar yapıldı. Ayrıca mikrobiyotanın proksımal ve dıstal kolonda bağırsak kök hücresi ve Hmgcs2 expresyonu üzerine olan etkisini araştırmak için farelerde abtibiyotik muamelesi yapılarak incelendi. Fareler farklı diyetlerle 4 ay beslendikten sonra, yapılan mikrobiyota analizi çalışmaları, yüksek karbonhidratlı diyet grubundan (HC), düşük yağlı diyet grubundan (LF) ve batı tarzı diyet grubundan (WD) alınan dışkı örneklerinin DGGE profillerinde, standart diyet grubuna (S) kıyasla bakteri çeşitliliğinde önemli azalma olduğu gösterilmiştir. İmmünoblot ve qRT-PCR yöntemleri ile ince bağırsak ve kolon dokularında sitokinler ve sıkı bağlantı (tıght junctıons) proteinlerinin analizi, yüksek karbonhidratlı diyet (HC) ve düşük yağlı diyette (LF) standart diyete (S) veya düşük karbonhidrat diyetine (LC) göre bağırsak dokusunda artan bir inflamasyon olduğu gösterilmiştir. Sonuçlarımızda ayrıca bakteri zenginliği ile bağırsak inflamasyonu arasında negatif bir bağlantı gözlemlendi. Diyetle beslenme sonrası HC ve LF fare gruplarında diğer gruplara göre bakteri çeşitliliği daha az olurken, bağırsak inflamasyonunun arttığı gözlendi. 24 saat aç tutulan farelerin ince bağırsak ve kolondan alınan örnekleri ile yapılan yeni nesil dizilemesi, kolon ve ince bağırsak içeriğinin mikrobiyotasında önemli değişiklikler olduğunu gösterdi. Mikrobiyal kaynaklı bütirat, optimum 0.5 mM konsantrasyonda proksimal ve distal kolonun organoid oluşum kapasitesini ve Hmgcs2, Cpt1a ve PPAR-γ ekspresyonunu arttırdığı gözlemlendi. Antibiyotikle tedavi edilen farelerde ise, kolon dokusunda bağırsak kök hücre proriferasyonunun ve Hmgcs2 ekspresyonu azaldığı gözlemlendi.