Yüksek şeker ve yüksek kafeinin Drosophila melanogaster'de dna hasarı ve oksidatif hasar yaratma potansiyelinin araştırılması
Investigation of the potential of high sugar and high caffeine to induce dna damage and oxidative stress in Drosophila melanogaster
- Tez No: 969822
- Danışmanlar: PROF. DR. BÜLENT KAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda Dünya genelinde ve özellikle Türkiye'de diyabet prevalansında önemli bir artış gözlemlenmektedir (WHO 2021). Bu artış, bireylerde hayati tehlikelere neden olurken, ekonomik açıdan da ülkelere büyük zarar vermektedir. Diyabet, bireylerde kalp hastalıkları, böbrek yetmezliği, körlük ve uzuv kaybı gibi ciddi sağlık sorunlarına neden olarak yaşam kalitesini düşürür ve ölüm riskini artırır (Global Burden of Disease 2021; Diabetes Collaborators 2023). Sürekli ilaç kullanımı, glukoz takibi ve komplikasyonlarla uğraşmak, bireyde hem psikolojik hem de ekonomik yük oluşturur (Seuring vd. 2015). Diyabetli bireylerde depresyon ve anksiyete sık görülen eşlik eden durumlardır (de Groot 2023). Toplumsal düzeyde diyabet, sağlık sistemleri üzerinde büyük bir mali yük yaratır; küresel sağlık harcamalarının yaklaşık %10'u diyabet ve komplikasyonlarına ayrılmaktadır (Uluslararası Diyabet Federasyonu 2024) Ayrıca iş gücü kaybı, erken emeklilik ve üretkenlik düşüşü ekonomik zararları büyütmektedir (Kurkela vd. 2021). Düşük ve orta gelirli ülkelerde sağlık hizmetlerine erişimde eşitsizlikleri artırarak yoksulluk döngüsünü besler (Parker vd. 2024). Yüksek şeker ile beslenme sonucunda meydana gelen oksidatif stresin insan sağlığı üzerinde nörotoksik etkilerinin olduğu bilinmektedir (Krawczyk 2023). Yaygın olarak kullanılan kafeinin Tip 2 diyabetli bireyler üzerindeki potansiyel toksisitesi hakkında bu çalışma ile birlikte literatüre yeni bilgiler ekleyerek konu kapsamında literatürdeki bilgilerin ileri taşınması hedeflenmiştir. Çalışma kapsamında kullanılan normal şeker Lewis besin ortamında bulunan şeker dozunu ifade etmektedir (Normal şeker; 11,7/128ml) Katları olan şeker miktarı bu miktarın katlarıdır. Kafein dozları mg/ml olarak verilmiştir ve K ile ifade edilmektedir (K: Kafein). Bu amaç doğrultusunda çalışmada, şeker ve kafeinin birlikte ve yalnız kafein kullanımının nörotoksik etkisi in vivo ortamda Drosophila melanogaster bireylerinin beyin hücrelerinde alkali tek hücre jel elektroforezi (KOMET) deneyi ile araştırılmıştır. Şeker ve kafein ile beslenme tercihi için D. melanogaster erginlerinde iki yönlü besine yönelim analizi gerçekleştirilmiştir. Hücresel oksidatif stres seviyesini değerlendirmek için toplam antioksidan ve oksidan seviyesinin (TAS/TOS) ölçümü gerçekleştirilmiştir. Ergin beyinlerindeki sitotoksik miktarı, membran hasarından yola çıkarak hücre canlılık testi akridin Oranj değerlendirilmiştir. Ek olarak serbest radikallerin neden olduğu oksidatif stres ile lipidlerin bozunma durumunu ortaya koymak amacıyla lipid peroksidasyonu (LPO) araştırılmıştır. Drosophila beyin hücrelerinde gerçekleştirilen KOMET sonuçlarına göre NŞ 0,5K– 2XŞ 0,1K – 2XŞ 0,5K konsantrasyonlarında DNA hasarının anlamlı bir şekilde artış gösterdiği belirlenmiştir. Besine yönelim değerlendirme sonucuna göre bireyler larval evreden ergin hale kadar yüksek şekerle beslenmelerine rağmen deney düzeneğinde yine yüksek şekeri tercih ederken yüksek kafein dozlarından kaçınmışlardır. TAS/TOS analizinde Kontrol grubuna kıyasla NŞ 0,1K ve NŞ 0,5K konsantrasyonlarda antioksidan miktarı azalma göstermiştir. Oksidan seviyesinde ise anlamlı bir değişiklik gözlemlenmemiştir. Akridin oranj testine göre hücre ölümü kontrol grubuna oranla yüksek şeker uygulamalarında istatistiksel önemde arttığı gözlemlenmiştir. Konsantrasyonlar arası lipid peroksidasyonu için anlamlı bir fark gözlemlenmemekle beraber NŞ 0,5K konsantrasyonu kontrole kıyasla az miktarda farklılık göstermiştir. Yüksek şeker ve yüksek kafein geniş doz aralıkları (NŞ 0,1K - NŞ 0,5K – NŞ 1K – NŞ 2K – 2XŞ 0,1K - 2XŞ 0,5K - 2XŞ 1K - 2XŞ 2K - 4XŞ 0,1K - 4XŞ 0,5K - 4XŞ 1K - 4XŞ 2K - 8XŞ 0,1K - 8XŞ 0,5K - 8XŞ 1K - 8XŞ 2K) kullanılarak D.melanogaster'de larval ağırlık, larval sürünme, pupa pozisyon, ergin ağırlık, negatif jeotaksis, ömür uzunluğu ve iki yönlü besin analizi olmak üzere yedi davranış parametrelerinde değerlendirilmiştir. İki yönlü besin analizi hariç diğer davranış deneyleri için 1. 3. ve 5. nesillerde ölçüm gerçekleştirilmiş ve sonuçlar kontrole göre kıyaslanmıştır. İki yönlü besin analizi için dört doz (NŞ 0,1K – NŞ 0,5K – 2XŞ 0,1K – 2XŞ 0,5K) çalışılarak sonuçlar elde edilmiştir. Larval sürünme deneyinde nesiller ilerledikçe sürünme mesafesinin dozların artışına bağlı olarak azaldığı gözlemlenmiştir. Larval ağırlık deneyinde ileri nesillere gidildikçe doz ilişkili olarak ağırlık kaybı gözlemlenmiştir. Pupa pozisyon deneyinde doz maruziyeti ile nesiller ilerledikçe hem pupa oluşma sayısı azalırken hem de larvalar alt bölgelerde (D – E – BY) daha çok pupa oluşturmuştur. Negatif jeotaksis deneyi sonucunda ileri nesillerde doza bağlı uçan/tırmanan birey sayısı azaldığı belirlenmiştir. Ergin ağırlık deneyinde dişi ve erkek bireylerde ayrı ayrı ağırlık ölçümü gerçekleştirilmiştir. Deney sonucunda 5. nesil hariç diğer nesillerde dozla ilişkili olarak hem erkek hem dişi bireylerde ağırlık kaybı görülmüştür. 5. nesilde kontrol kıyasla yine azalmıştır fakat önceki nesillere oranla artış gözlemlenmiştir. Ömür uzunluğu deneyinde ise bireyler nesiller ilerledikçe 0,1K'nın şeker birlikteliklerinde ömür uzunluğunda artış gözlemlenirken diğer dozlar için yaşam sürelerinin kısaldığı gözlemlenmiştir. İki yönlü besin analizinde 3. larval evre bireyler ergin olana kadar 2 kat şekere maruz kalmalarına rağmen besin tercihleri yine yüksek şekerli besinler olmuştur. Kafein yer alan besinleri tercih etmemişlerdir. İki kafein dozuna maruz kaldıklarında ise düşük doz kafeini tercih etmişlerdir.
Özet (Çeviri)
In recent years, a significant increase in the global and especially national prevalence of diabetes has been observed (WHO 2021). This rise poses life-threatening risks to individuals while also imposing a considerable economic burden on countries. Diabetes leads to severe health complications such as cardiovascular diseases, kidney failure, blindness, and limb loss, thereby reducing quality of life and increasing mortality risk (Global Burden of Disease 2021; Diabetes Collaborators 2023). Continuous medication use, glucose monitoring, and management of complications impose both psychological and economic burdens on individuals (Seuring et al. 2015). Depression and anxiety are frequently observed comorbid conditions in individuals with diabetes (de Groot 2023). At the societal level, diabetes imposes a substantial economic burden on healthcare systems; approximately 10% of global healthcare expenditures are allocated to diabetes and its complications (International Diabetes Federation 2024). Furthermore, loss of workforce, early retirement, and decreased productivity amplify the economic damages (Kurkela et al. 2021). In low- and middle-income countries, diabetes exacerbates inequities in access to healthcare, thereby perpetuating the cycle of poverty (Parker et al., 2024). It is known that oxidative stress resulting from high sugar intake exerts neurotoxic effects on human health (Krawczyk 2023). This study aims to contribute novel insights to the literature regarding the potential toxicity of widely consumed caffeine in individuals with type 2 diabetes, thereby advancing the current state of knowledge on this topic. Within the scope of this research,“normal sugar”refers to the sugar dose present in the Lewis medium (Normal sugar; 11.7/128 ml), and the multiples of sugar correspond to multiples of this amount. Caffeine doses are expressed in mg/ml and denoted as K (K: Caffeine). Accordingly, the study investigated the neurotoxic effects of combined sugar and caffeine intake, as well as caffeine alone, in vivo on the brain cells of Drosophila melanogaster using alkaline single-cell gel electrophoresis (COMET assay). To assess feeding preferences, a two-choice feeding orientation analysis was conducted on adult D. melanogaster following larval exposure. Cellular oxidative stress levels were evaluated by measuring total antioxidant and oxidant status (TAS/TOS). The cytotoxic effects on adult brains were assessed via acridine orange staining based on membrane integrity. Additionally, lipid peroxidation (LPO) was examined to determine lipid degradation caused by oxidative stress induced by free radicals. According to the COMET assay results conducted on Drosophila brain cells, significant increases in DNA damage were observed at NŞ 0,5K - 2XŞ 0,1K, and 2XŞ 0,5K concentrations. The feeding orientation analysis revealed that, although individuals were raised on high-sugar diets from larval to adult stages, they continued to prefer high- sugar diets in the experimental setup while avoiding high caffeine doses. TAS/TOS analysis showed a decrease in antioxidant levels at NŞ 0,1K and NŞ 0,5K concentrations compared to the control group, while no significant change was observed in oxidant levels. Acridine orange testing indicated a statistically significant increase in cell death under high-sugar treatments compared to the control group. Although no significant differences in lipid peroxidation were detected between concentrations, the NŞ 0,5K concentration showed a slight difference compared to the control. Using a wide dose range of high sugar and high caffeine combinations (NŞ 0.1K, NŞ 0.5K, NŞ 1K, NŞ 2K, 2XŞ 0.1K, 2XŞ 0.5K, 2XŞ 1K, 2XŞ 2K, 4XŞ 0.1K, 4XŞ 0.5K, 4XŞ 1K, 4XŞ 2K, 8XŞ 0.1K, 8XŞ 0.5K, 8XŞ 1K, 8XŞ 2K), seven behavioral parameters were evaluated in Drosophila melanogaster, including larval weight, larval crawling, pupation site selection, adult weight, negative geotaxis, lifespan, and two-choice feeding preference, except for the two-choice feeding assay, all other behavioral experiments were performed in the 1st, 3rd, and 5th generations, and the results were compared to the control group, for the two-choice feeding assay, four doses (NŞ 0.1K, NŞ 0.5K, 2XŞ 0.1K, 2XŞ 0.5K) were tested and the results were obtained accordingly, in the larval crawling assay, a dose-dependent decrease in crawling distance was observed as generations progressed, in the larval weight assay, a generation-related weight loss associated with dose was observed, in the pupation site selection assay, as dose exposure continued over generations, the number of pupae decreased, and larvae pupated more frequently in the lower zones (D, E, BY), in the negative geotaxis assay, a generational and dose-related decrease in the number of climbing/flying individuals was identified, in the adult weight assay, weights were measured separately for female and male individuals, results showed a dose-related decrease in weight in both sexes in all generations except the 5th, in the 5th generation, although weights remained lower compared to the control, an increase was observed compared to earlier generations, in the lifespan assay, while increased lifespan was observed in sugar-associated 0.1K groups over generations, other dose groups exhibited a reduction in survival, in the two-choice feeding assay, although the individuals were exposed to triple sugar concentrations, their preference remained for sugar-rich diets, and they avoided caffeine-containing foods, when exposed to two different caffeine doses, individuals preferred the lower caffeine dose.
Benzer Tezler
- Çeşitli polimerik temelli atıklardan yüksek yüzey alanlı aktif karbon eldesi, karakterizasyonu ve uygulama alanları
Preparation, characterization and utilization of high surface area activated carbon from various polymeric based wastes
ÇİĞDEM SARICI ÖZDEMİR
Doktora
Türkçe
2008
Kimyaİnönü ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. ENGİN ŞENER
YRD. DOÇ. DR. YUNUS ÖNAL
- Kafein ve glikoz tüketiminin prefrontal korteks aktivitesi ve bilişsel performans üzerine etkisi
Effects of caffeine and glucose consumption on prefrontal cortex activity and cognitive performance
KARDELEN PEKASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
FizyolojiHacettepe ÜniversitesiFizyoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERKAN KARAİSMAİLOĞLU
- Standart 5-hidroksimetilfurfural (5-HMF) tayin yönteminde kullanılan ısıl işlem ve asit uygulamasının etkisinin belirlenmesi
Determination the effect of heat treatment and acid application on the standard 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF) method
MUSTAFA MORTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Gıda MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUT DOĞAN
PROF. DR. FEHMİ YAZICI
- Transcriptomic and physiological meta-analysis of multiple stress-resistant Saccharomyces cerevisiae strains
Çoklu streslere dayanıklı Saccharomyces cerevisiae suşlarının transkriptomik ve fizyolojik meta-analizi
ABDULKADİR ÖZEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. ZEYNEP PETEK ÇAKAR
DOÇ. DR. MEHMET BAYSAN
- Karbon nanotüp ve nanomateryal-temelli modifiye elektrotlarla enerjetik maddelerin voltametrik tayini
Voltammetric determination of energetic materials with carbon nanotube and nanomaterial-based modified electrodes
AYSU ARMAN