The impact of dietary intake on sox2 protein levels and adult neurogenesis in the aging zebrafish brain

İnsanlarda yaşlanma, karmaşık biyolojik süreçlerdeki değişikliklere bağlı olarak fizyolojik işlevlerde kademeli bir azalma olarak tanımlanmaktadır. Yaşam süresinin uzaması ve nüfusun ileri yaşlara doğru kaymasıyla birlikte yaşa bağlı sağlık problemleri dünya çapında bir sorun haline gelmektedir. Bu nedenle yaşlanma sürecine sebebiyet veren moleküler ve hücresel değişikliklerin anlaşılması, sağlıklı yaşlanmanın sağlanması açısından önemlidir. Yaşlanma sürecinde gözlenen dokuz ayırt edici özellik belirlenmiş ve bu özellikler beyin yaşlanmasında da gözlenmiş olup yapısal ve bilişsel bozukluklara yol açmaktadır. Kök hücre tükenmesi, beyin yaşlanmasına bağlı olarak kök hücre fonksiyonundaki kaybı açıklayan bu ayırt edici özelliklerden biridir. Bir transkripsiyon faktörü olan cinsiyet belirleyici bölge Y-box 2 (Sox2), kendini yenileme ve farklılaşmayı düzenleyerek kök hücrenin devamlılığını sağlayan ana proteinlerden biridir. Sox2'nin aracılık ettiği nöral kök hücrelerde yaşa bağlı değişiklikler, yeni nöron oluşumunda bir düşüşe yol açabilir. Nörogenezin, memeli beynindeki tanımlanmış nörojenik nişlerde yetişkinlik boyunca devam ettiği kanıtlanmıştır ve yaşlanma sırasında beynin sağlıklı işleyişinde çok önemli bir role sahip olduğu düşünülmektedir. NSC'lerin nörojenik nişlerdeki düzenlenmesi, yaşa bağlı değişikliklerden etkilenen çeşitli içsel ve dışsal faktörler aracılığıyla sağlanır. Diyet müdahalelerinin bu faktörleri modüle ettiği ve yaşa bağlı düşüşü iyileştirdiği düşünülmektedir. Önceki çalışmalar, kalori alımını azaltarak diyet kısıtlamasının, nörojenez üzerinde yaşa bağlı bozulmayı iyileştirdiğini, yüksek kalorili alımın ise olumsuz bir etkiye sahip olduğunu gösteriyor. Küçük bir teleost balığı olan zebra balığı, insanlara benzer şekilde yaşla birlikte kademeli bir düşüş sergilemesi ve geniş bir alanda yüksek nörojenez kapasitesine sahip olması nedeniyle yaşlanma açısından nörogenez araştırmaları için oldukça uygun bir model organizmadır. Bu nedenle, çalışmanın ilk bölümünde, iki kısa süreli birbirine zıt diyet müdahalesi izlenerek diyetin beyinde yaşa bağlı değişiklikler üzerindeki etkisi gözlemlendi. Zebra balığı model organizma olarak kullanılarak, diyet kısıtlaması (DR), aşırı besleme (OF) ve isteğe bağlı (AL) diyet çeşitleri deneye dahil edildi. Bu müdahaleler, AL ile karşılaştırıldığında kısa süreli DR'nin, western blot analiziyle kanıtlandığı üzere Sox2 ekspresyonunun azalmasına yol açtığını gösterdi. Bu durum, kök hücrelerin kendini yenileme özelliklerinin azaldığına ve farklılaşmanın aktive olduğuna işaret etti. Kısa süreli OF için ise Sox2 protein düzeylerinde bir değişiklik gözlenmedi. Ek olarak yaşlanma, Sox2 ekspresyon düzeylerini değiştirmedi. Daha sonrasında, bir proliferasyon belirteci olan proliferatif hücre nükleer antijeni (PCNA) ile nöronal soy belirteçleri olan doublecortin benzeri kinaz 1a (DCAMKL1) ve ELAV benzeri nöron-spesifik RNA bağlayıcı protein 3 (HuC) de dahil edilerek korelasyonel ve çok değişkenli analizler yapıldı. Analiz, Sox2 ve PCNA arasında yaşlanma sürecinde birbirlerine benzer bir yol aldıklarına işaret eden pozitif bir ilişki olduğunu gösterdi. Ayrıca DCAMKL1'in PCNA ile pozitif, HuC ile ise negatif bir ilişkiye sahip olduğunu gösterdi. Tüm veri setlerinin çok değişkenli analizleri, OF ve DR'nin yaşa bağlı etkilerinin olduğunu, yaşlı hayvanlarda yeni nöronların hayatta kalma oranını azaltmaları ile gözlendi. Ayrıca OF, yaşlılıkla birlikte nöronal kadere bağlılığı güçlendirdi. Çalışmanın ikinci bölümünde, His etiketli Sox2 proteinini saflaştırmak için immobilize metal afinite kromatografisi kullanan bir rekombinant protein saflaştırma metodu sundu. Rekombinant Sox2 proteini başarıyla saflaştırıldı ve konsantrasyon değerleri ölçüldü. Birlikte ele alındığında, bu bulgular, ilerleyen yaşın zebra balığı beynindeki nöron soyunda değişen dinamiklere yol açmasına rağmen Sox2'nin ekspresyonunun sabit olarak süregelmeyi başardığını gösteriyor. Buna ek olarak, kısa süreli DR'nin Sox2 ekspresyon seviyelerini değiştirdiği gösterildi; bu da kalori alımının nöral kök hücrelerin özelliklerinin üzerindeki değişmelerde önemli rolü olduğunu gösteriyor. Sonuç olarak, bu çalışma, yaşlanan beynin nörojenik nişlerinde meydana gelen hücresel ve biyokimyasal değişikliklerin ve diyet müdahaleleri nedeniyle değişen nörojenik kapasitenin anlaşılması konusunda katkı sağlamıştır.