Brain-gut-microbiota network for ınferring the mechanisms behind autism spectrum disorder
Otizm spektrum bozukluğunun mekanizmalarını anlamaya yönelik beyin-bağırsak-mikrobiyota ağı
- Tez No: 981245
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞEFİKA KUTLU ÜLGEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Kimya Mühendisliği, Biotechnology, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Otizm spektrum bozukluğu (OSB), gastrointestinal sorunlar ve beyin–bağırsak ekseni bozukluklarıyla ilişkili karmaşık bir nörogelişimsel bozukluktur. OSB'ye özgü metabolik değişiklikleri incelemek ve kişiselleştirilmiş yaklaşımları değerlendirmek için, insan ve mikrobiyal metabolizmayı birleştiren sistem düzeyinde bir modelleme geliştirilmiştir. Yürütücü işlevlerden sorumlu prefrontal kortekse (PFC) özgü metabolik modeller oluşturulmuş, akı örneklemesi inflamatuar ve oksidatif yolların artışı ve enerji metabolizmasında bozulmaları göstermiştir. Sfingolipid metabolizmasındaki değişiklikler araştırılmaya değerdir. Nöroaktif ve mikrobiyal metabolitlerin işlenmesini incelemek için kolon modelleri kurulmuştur. Mikrobiyota düzeyinde, OSB, nörotipik ve mikrobiyota transfer tedavisi uygulanmış çocukların tür düzeyindeki metagenomik profilleri ve çıkarımsal diyetler ile kişiselleştirilmiş bağırsak mikrobiyal modelleri kurulmuştur. OSB modelleri, redoks dengesizliği, nörotransmitter üretiminde bozulma ve kısa zincirli yağ asidi salgısında azalma göstermiştir. Kişiselleştirilmiş tam-vücut modelleri, yaşa özgü fizyoloji, bireysel mikrobiyota ve diyet dikkate alınarak bebek ve yetişkin modelleri ile oluşturulmuştur. Modellerin PFC ve mikrobiyal modellerle birleşimi, PFC'ye özgü ve mikrobiyotanın etkilediği metabolik profillerin modellemesini sağlamıştır. Yaklaşımlar arasında, bitkisel ve lifli diyetler nörotipik PFC akı profillerinden sapmaları en tutarlı biçimde azaltmış, koenzim Q10, demir ve kalsiyum gibi takviyeler bireysel iyileşmeler sağlamıştır. Bu sistem düzeyindeki yaklaşım, OSB'ye özgü metabolik bozulmaları ortaya koymakta ve kişiselleştirilmiş beslenme ile mikrobiyota temelli stratejilerin incelenmesi için bir çerçeve sunmaktadır. Bireyler arası değişkenlik, özgün metabolik profilleri temsil eden modellerin gerekliliğini gösterir, bu da daha hassas ve etkili çözümler sunar.
Özet (Çeviri)
ASD is a complex neurodevelopmental disorder associated with gastrointestinal issues and gut–brain axis disruptions. To examine ASD-related metabolic alterations and assess personalized interventions, a systems-level modeling approach was developed connecting host and microbial metabolism. Prefrontal cortex (PFC)-specific metabolic models were reconstructed to capture ASD-related alterations in a key executive region. Flux sampling revealed disrupted energy metabolism and elevated inflammatory and oxidative pathways. Sphingolipid metabolism was also affected, suggesting a promising direction for investigation. Colon models were also reconstructed to assess their capacity to handle neuroactive and microbially derived metabolites. At the microbiome level, personalized gut microbiota models were built using species-level metagenomic profiles and inferred diets from ASD, neurotypical, and microbiota transfer therapy treated children. ASD models showed reduced short-chain fatty acid secretion, redox imbalance, and impaired neurotransmitter production. Personalized whole-body models were created by adapting infant and adult models with individual microbiome, diet data, and age-specific physiology. Integration with PFC and microbial models enabled simulation of PFC-targeted, microbiota-modulated metabolic profiles. Among interventions, plant-based and fiber-rich diets most consistently reduced deviations from neurotypical PFC fluxes, while supplements like coenzyme Q10, iron, and calcium improved individual profiles. This systems approach reveals ASD-related metabolic disruptions and offers a framework for evaluating personalized nutritional and microbiome interventions. Interindividual variability emphasizes the need for personalized models that capture unique metabolic profiles for more precise and effective interventions.
Benzer Tezler
- Sıçanlarda lacticaseibacillus casei kullanımının yeme davranışı, anksiyete ve öğrenme üzerine etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of lacticaseibacillus casei use on eating behavior, anxiety and learning in rats
BUSE NUR SÜLÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
FizyolojiSüleyman Demirel ÜniversitesiFizyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURHAN GÜMRAL
PROF. DR. TUĞBA KÖK TAŞ
- Understanding the attention deficit hyperactivity disorder-gut axis by metabolic network analysis
Dikkat eksikliği hiperaktivite bozukluğu-bağırsak ekseni arasındaki ilişkinin metabolik ağ analizi ile incelenmesi
EZGİ TAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEFİKA KUTLU ÜLGEN
- İnsan mikrobiyota verisi üzerinde makine öğrenmesi ve derin öğrenme yöntemlerini kullanarak otizm spektrum bozukluğu tespiti
Detection of autism spectrum disorder using machine learning and deep learning methods on human microbiota data
SERHAT AGİT SATICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolGebze Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HABİL KALKAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ FÜSUN ER
- Atopik dermatitli köpeklerde bağırsak mikrobiyotası analizleri ile 'beyin-bağırsak-deri ekseni odaklı' klinik perspektiften yaklaşım
A 'brain-gut-skin axis focused' clinical perspective approach with intestinal microbiota analyzes in dogs with atopic dermatitis
CANSU BAKIRDAĞ
Doktora
Türkçe
2024
Veteriner HekimliğiAydın Adnan Menderes ÜniversitesiVeterinerlik İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEREM URAL
- Opioid kullanımının mikrobiyom-bağırsak-beyin aksı üzerine etkileri
Effects of opioids on microbiome-gut-brain axis
EDA KÖŞELİ
Doktora
Türkçe
2022
Veteriner HekimliğiBursa Uludağ ÜniversitesiFizyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENK AYDIN