Yüksek şeker ve yüksek kafeinin Drosophila melanogaster'de dna hasarı ve oksidatif hasar yaratma potansiyelinin araştırılması

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.