Sıçanlarda aterojenik diyete bağlı serum ve beyin lipid değişikliklerinin beyin ATPaz aktiviteleri ile ilişkisi

Abstract

Kolesterolle beslenmeye karşı oldukça dirençli olarak bilinen sıçanlarda yapılan araştırmalar, çoğunluk la diete bağlı serum lipid değişiklikleri aorta ve koro- ner arterlerle, karaciğer dokusundaki biokimyasal ve mor folojik bozukluklar etrafında yoğunlaştırılmıştır. Buna karşılık lipldlerin türce ve miktarca en çok bulunduğu ve sinir iletiminde önemli fonksiyonu olan beyin dokusun da, diete bağlı biyokimyasal değişiklikler yeterince araş tırılmamıştır. Aterojen dietle beslenmenin, beyin lipid- leri ve fosfolipide bağımlı Na+-K+ATPaz ve Ca+ -ATPaz aktiviteleri üzerine etkisiyle ilgili literatür bilgileri yoksunluğu bizi, diete bağlı olabilecek beyin lipid değişimlerinden bu transport enzimlerinin ne yönde etki lenebileceklerini araştırmaya yöneltti. Bu amaçla, 30 adet genç erişkin Wistar türü inbred albino erkek sıçan kullanıldı ve 16'sı deney, 14'ü kontrol grubu olarak ay rıldı. Deney grubu, D vit., kolesterol, kolik asid kat kılı aterojenik dietle 3-5 ay süre ile beslendi. Aterojenik dietin etkileri serum ve beyinde bio kimyasal, aortada histopatolo jik yönlerden incelendi. Se rumun biokimyasal incelenmesi; bazı ana lipid bileşikle ri, lipoprotein ve Ca düzeylerinin ölçülmesiyle yapıl dı. Beyinde ise; ana lipid bileşikleri ile birlikte, serebrozid ve sülfatid düzeyleri, spontan lipid peroksi- daayonu ve ATPaz aktiviteleri ölçüldü. Aterojenik diet etkisiyle sıçanlarda belirgin bir ağırlık azalması gözlendi.60 Serum ve beyin lipid bileşiklerinde, serumda daha çarpıcı fakat aynı paralellikte değişiklikler görüldü. Buna göre, serum total kolesterol, TG ve Ca düzeylerin de artma, total FL'de azalma saptandı. Aterojenik diet, serum ADL'de ileri derecede artmaya, YDL'de azalmaya neden oldu. Beyin dokusu total kolesterol, TG'lerinde diete bağlı artma, total FL'lerinde azalma bulundu. Ayrı ca beyin serebrozid düzeyinin dietle etkilenmediği, buna karşılık sülfatid düzeyinin azaldığı saptandı. Beyin spontan lipid peroksidasyonunda da aterojenik diete bağlı artma oldu. Diet uygulaması beyinde membrana bağlı Na -K ATPaz ve Ca ATPaz aktivitelerinde kontrollere göre hemen hemen yarı yarıya azalmaya yol açtı. Çalışmamızın bulgu larına göre aterojenik diet etkisiyle beyin transport ATPaz * larındaki inhibisyonun aşağıdaki faktörlere bağlı olabileceği düşünüldü: a) Beyin kolesterolündeki artış ve f osf olipidinde- ki azalışa bağlı kolesterol/f osifolipid oranı artışının, membran akışkanlığını azaltması, b) Beyinde artmış olan lipid peroksidasyonunun, enzimlerin katalitik olarak etkin SH gruplarının oksidas- yonuna yol açması, c) Beyinde artmış kolesterol ve TG'lerin hidroliz ürünleri olan EYA'nin deterjan görevi yaparak hücre membranlarının yapısını bozması. d) D vitamini katılmış aterojen diete bağlı yük sek doku Ca unun f osf orillenmiş ATPaz enzimine bağlan mada Na la yarışması.61 Sonuç olarak, aterojen diete bağlı bazı ana lipid bileşiklerinde ve sülfatid gibi sekonder lipid bileşimin deki değişikliklerin, lipid - ATPaz etkileşimini değişti rerek enzim aktivitesini bozabileceği düşünüldü. Böylece, büyük ölçüde ATP.az ' ları.n sorumlu olduğu sinir dokusu membran potansiyelinin korunması ve nöro- transmitter salimini gibi olayların da olumsuz yönde et kilenerek, zamanla birçok metabolik ve fonksiyonel bozuk lukların oluşabileceği ve dengesiz alınan besin lipidle- rinin, hassas kişilerde ateroskleroza zemin oluşturabi leceği kanısına varıldı.

62 SUMMARY Atherogenic diet-induced lipid changes in rats, which are known rather resistant to cholesterol- feeding, have generally been examined in serum, liver, aorta and coronary arteries. Although lipids are most abundant and have many important functions in brain tissue, the effects of atherogenic diet in brain have not been satisfactorily investigated. Since the lack of correlation between the effects of atherogenic diet on brain lipids and the + + 2 + phospholipid-dependent Na K -ATPase and Ca ATPase, the present study has been undertaken in order to determine to which extent diet-induced possible lipid alterations might effect the transport enzymes in brain tissue. For this purpose, thirty male Wistar inbred rats aged 4-5 months, were used. The.experimental group of 16 rats fed pellets supplemented with cholesterol, Cholic acid and vitamin D for three and a half months. The remaining rats served as controls. At the end of experimental period, serum and brain were assayed for biochemical analysis, aorta was examined for histopatological investigation. Serum was assayed for some major lipid and lipo protein components and for Ca analysis. Cerebrosida sulphatide, spontaneous lipid peroxidation and ATPase activities were determined in brain tissue. In the experimental group, there was a significant loss of weight after three and a half months. There was63 a parallel change in major lipid components of brain, but the changes in serum lipid components were more striking. Total cholesterol and TG contents were found to be increased both in serum and brain while the total PL level was found to be decreased in serum and brain. The serum LDL levels markedly increased, while the HDL levels decreased. Serum Ca levels also increased. Additionally the cerebroside level of the brain was not influenced by the atherogenic diet, but a reduction in sulphatide level was observed. It was also observed that atherogenic diet, induced the increase in spontaneous lipid peroxidation in brain tissue. The activities in membrane-bound Na -K ATPase and 2+, Ca ATPase were depressed by about 50 % in the brains of rats fed atherogenic diet compared to controls. According to the results of our study, we have suggested that the inhibition of membrane-bound enzymes. may be resulted from the following mechanisms: a) Membrane-bound enzymes are sensitive to alterations in membrane fluidity, therefore, the increased cholesterol/PL ratio in the brain with the subsequent decrease in membrane fluidity, may depress ATPase activities. b) Diet-induced lipid peroxidation may lead to oxidation of -SH groups which are essential for the catalytic action of the phospholipid dependent ATPase, with the resultant impairment of enzymes. c) The EFA, released from the hydrolysis of cholesterol and TG's in brain, may serve as a detergent to disrupt cell membranes with the resultant decrease in enzyme activities.64 d) Atherogenic diet- induced high intracellular + 2 + + Ca, may inhibit the Na -K ATPase activity by possibly competing with Na for binding to the phosphorylated enzyme compound. In conclusion, we have suggested that changes in major lipid components and minor components as sulphatide could distrupt enzyme activity by altering lipid - ATPase interactions. Thus, it was considered that the dysfunction in membrane potential and neurotransmitter release which are fundamental processes of membrane-bound ATPase system could produce many metabolic and functional abnormalities and the uncontrolled dietary lipid ingestion could be a predisposing factor for athero - sclerosis.