Yüksek yağlı beslenen sıçanlarda egzersizin davranış testleri üzerine etkisi

Abstract

Amaç: Yaşam fonksiyonlarının sürdürebilirliği için beslenme temel fizyolojik ihtiyaçtır, ancak besin alımı ve yaşam koşulları arasındaki ilişki, doğası gereği sürekli değişimden geçmiştir. Fiziksel egzersizin, canlıların sağlığı üzerine etkilerini ve ölüm riskini azalttığını gösteren birçok çalışma mevcuttur. Bu çalışmada, sıçanlarda uzun dönem yüksek yağlı beslenme ve egzersizin lipit profilleri, öğrenme testleri, bağırsak-beyin aksı peptitleri ve hipokampal bölgede oluşan etkilerin incelenmesi amaçlanmıştır. Materyal ve Metot: Çalışma Atatürk Üniversitesi Deney Hayvanları Yerel Etik Kurulu'nun onayıyla 4 haftalık Wistar cinsi erkek sıçanlar (N=40) kullanılarak yapılmıştır. Deney grupları rastgele oluşturulmuştur: Sedanter Grup (SED, n=10), Egzersiz Grubu (EGZ, n=10), Yüksek Yağlı Besin Grubu (YYB, n=10), Yüksek Yağlı Besin+Egzersiz Grubu (YYB+EGZ, n=10)SED grubundaki sıçanlar, standart kemirgen yemi ile beslenmiş ve kafeslerinde serbestçe dolaşıma müsaade edilmiştir. Yüksek yağlı besin gruplarındaki sıçanlar 12 hafta boyunca enerji kaynağının %60'ını yağdan karşılayan yüksek yağlı besin ile beslenmiştir. Egzersiz gruplarındaki sıçanlara deney prosedürünün 4. haftasından itibaren 8 hafta boyunca 5 gün/hafta, 0°eğimde, 5 dakika (dk.) 8m/dk, 5 dk 10m/dk ve 20 dk 15m/dk hızla egzersiz protokolleri uygulanmıştır. Sıçanların ağırlık takipleri deney süresi boyunca her hafta başında yapılmıştır. Deney protokolü boyunca, 4., 8. ve 12. haftalarda Morris Su Labirenti testi ile lokomotor aktivite testleri uygulanmıştır. Deneysel prosedürün tamamlanmasıyla sıçanlar genel anestezi altında dekapitasyon ile sakrifiye edilmiş, kanlar abdominal aortadan alınmıştır. Elde edilen serumlar ile toplam kolesterol (TK), trigliserit (TG), düşük yoğunluklu lipoprotein (LDL), yüksek yoğunluklu lipoprotein (HDL), serum grelin, obestatin, oreksin A ve oreksin B seviyeleri Atatürk Üniversitesi Hastanesi Merkezi-Laboratuvarlarında Beckman-AU5800 cihazı ve ELISA yöntemleriyle ölçülmüştür. Elde edilen hipokampal bölgeler, histolpatolojik değerlendirme için hematoksilen eozin ve toluidin mavisi boyası ile boyanmıştır. İstatistiksel analiz One-Way Anova, Kruskall Wallis H ile, post-hoc testleri Tukey-HSD, LSD ve Dunnett's T3 kullanılarak yapılmıştır.Bulgular: Sunduğumuz bu çalışmada, sıçanların ağırlık değişimlerinde 2-6 haftalarda YYB, YYB+EGZ gruplarında SED ve EGZ gruplarına göre azalma (p<0.05), 7-8. haftalarda YYB+EGZ grubunda SED ve EGZ gruplarına kıyasla azalma (p<0.05), 9-12. haftalarda ise anlamlı farklılık bulunmamıştır (p>0.05). TC, TG ve LDL seviyeleri incelendiğinde SED grubuna göre YYB, YYB+EGZ gruplarında anlamlı artış gözlemlenmiş (p<0.05), HDL seviyeleri kıyaslandığında, ise gruplar arasında anlamlı farklılık bulunamamıştır (p>0.05). Serum insülin seviyelerinin kıyaslanmasında SED grubuna göre YYB grubunda anlamlı artış gözlemlenmiştir (p<0.03). Grelin seviyeleri üzerine yapılan değerlendirmede tüm gruplara göre en yüksek grelin seviyesi YYB+EGZ grubunda bulunmuştur (p<0.05). Serum obestatin seviyeleri üzerine yapılan değerlendirmede YYB, YYB+EGZ gruplarında EGZ gruplarına göre anlamlı azalma gözlemlenmiştir (p<0.001). Oreksin A ve Oreksin B seviyelerinin kıyaslanmasında, YYB gruplarında, EGZ gruplarına göre anlamlı farklılık ortaya çıkmıştır (p<0.019). Öğrenme testlerinde ise YYB grubunda platformu bulma sürelerinde SED ve EGZ gruplarına göre anlamlı artış tespit edilmiştir (p<0.001). Lokomotor aktivite testinde ise EGZ grubu diğer tüm gruplara göre daha fazla mesafe kat etmiştir (p<0.001). Histopatolojik değerlendirme sonucu elde edilen bulgulara göre YYB ve YYB+EGZ gruplarında hipokampal bölge nöronlarında dejenerasyon, nekroz ve gliosis görülmüştür (p<0.01).Sonuç: Sunulan bu çalışmada, günümüzde oldukça popüler olan uzun dönem yüksek yağlı beslenme ve egzersizin lipit profilleri, öğrenme ve davranış testleri üzerine etkileri incelenmiştir. Çalışmamız; yüksek yağlı beslenmenin lipit profilleri üzerine olumsuz etkilerinin egzersiz ile birlikte toparlanabileceğini fakat uygun egzersiz protokollerinin seçilmesinin yerinde olacağını ve dengeli beslenmenin, kişinin sağlığında oldukça önemli olduğunu göstermektedir. Yeni ortaya konulan beslenme türevlerinin uygulanmasında, dikkatle yaklaşılmasını önermekteyiz. Bu çalışma Atatürk Üniversitesi/Bilimsel Araştırmalar Koordinasyon Birimi tarafından desteklenmiştir (TDK-2020-8370).Anahtar Kelimeler: Davranış, egzersiz, hipokampus, lipit profilleri, nöropeptitler, öğrenme, yüksek yağlı beslenme

Aim: Nutrition is the basic physiological need for the sustainability of life functions, but the relationship between food intake and living conditions has undergone constant change by nature. Many studies are showing the effects of physical exercise on the health of living things and reducing the risk of death. It was aimed to investigate the effects of exercise on lipid profiles, learning, behavior test, gut-brain peptides, and hippocampal neuronal changes in long-term high-fat-fed rats.Materials and Methods: The study was carried out using 4 weeks old male Wistar rats (N=40) with the approval of the Ataturk University Experimental Animals Local Ethics Committee. Experimental groups were randomly formed: Sedentary Group (SED, n=10), Exercise Group (EX, n=10), High-Fat Fed Group (HFD, n=10), High-Fat Fed+Exercised Group (HFD+EX, n= 10) Rats in the SED group were fed standard rodent chow. Rats in the high-fat groups were fed high-fat food for 12 weeks that provided 60% of their energy supplied from fat. From the 4th week of the experimental procedure, exercise protocols were applied to the rats in the exercise groups at a speed of 5 days/week, 0° incline, 5 minutes (min) 8 m/min, 5 min 10 m/min, and 20 min 15 m/min for 8 weeks. The weights of the rats were monitored at the beginning of each week throughout the experiment. During the experiment, the Morris Water Maze test and locomotor activity tests were applied at the 4th, 8th, and 12th weeks. Upon completion of the experimental procedure, rats were sacrificed by decapitation under general anesthesia and blood samples were taken from the abdominal aorta. Total cholesterol (TC), triglyceride (TG), low-density lipoprotein (LDL), high-density lipoprotein (HDL), and serum ghrelin, obestatin, orexin A and orexin B levels were evaluated with the Beckman-AU5800 device in Ataturk University Hospital Center-Laboratories or the ELISA methods. The hippocampal regions were stained with hematoxylin-eosin and toluidine blue for histological evaluation. The statistical analyses were performed with One-Way Anova, Kruskall Wallis H, posthoc tests using Tukey-HSD, LSD, and Dunnett's T3.Results: In this study, HFD, HFD+EX groups were lighter than the SED and EX groups, between the 2-6th weeks (p<0.05). In the 7-8th weeks, the HFD+EX group was lighter than SED and EX groups (p<0.05). No significant difference was found between the weight changes of rats at the 9-12th week of the experiment (p>0.05). When TC, TG, and LDL levels were examined, a significant increase was observed in the HFD, HFD+EX groups compared to the SED group (p<0.05) but in HDL levels, no significant difference was observed between the groups (p>0.05). When comparing serum insulin levels, a significant increase was observed in the HFD group compared to the SED group (p<0.03). In the evaluation of ghrelin levels, the highest ghrelin level was found in the HFD+EX group compared to all groups (p<0.05). In the serum obestatin levels, a significant decrease was observed in the HFD, HFD+EX groups compared to the EX group (p<0.001). In the comparison of orexin-A and orexin-B levels, a significant difference was found in the HFD group compared to the EX group (p<0.019). In learning tests, the time to find the platform in the HFD group increased significantly compared to the SED and EX groups (p<0.001). In the locomotor activity test, the EX group showed more activity than all the other groups (p<0.001). According to the findings obtained from the histopathological evaluation, degeneration, necrosis, and gliosis were observed in the hippocampal neurons in the HFD and HFD+EX groups (p<0.001).Conclusion: In this present study, the effects of long-term high-fat diet and exercise, which are very popular today, on lipid profiles, learning, and behavior tests were investigated. Our work shows that the negative effects of a high-fat diet on lipid profiles can be recovered with exercise, but it would be appropriate to choose suitable exercise protocols and a balanced diet is more important in one's health. We suggest that the application of newly introduced nutritional derivatives should be actualized with caution. This study was supported by Ataturk University/Scientific Research Coordination Unit (TDK-2020-8370).Keywords: Behavior, exercise, hippocampus, learning, lipid profiles, neuropeptides, high-fat diet.