| dc.description.abstract | Obesity, a complex global health challenge, demands innovative treatment strategies. Plant-derived bioactive compounds, including flavanones, alkaloids, and anthocyanins, hold promise for combating obesity-related complications. This study explored the effects of delphinidin, naringenin, and berberine – compounds with known anti-obesity potential – on 3T3-L1 preadipocyte cells to unravel their impact on browning of adipose cells. This study investigated the impacts of delphinidin, naringenin, and berberine in both free and liposomal forms on the browning process in 3T3-L1 preadipocyte cells. The expression of key browning markers (PRDM16, PPARγ, PGC1-α, CIDEA, and UCP1) was assessed and triglyceride levels were measured to evaluate lipid metabolism. Quantitative Real Time PCR and Elisa analyses were employed to quantify gene and protein expression levels, respectively, with statistical significance determined by p-values (p<0.05). These findings indicate a complex interaction between the tested phytochemicals and adipocyte browning. Free form of delphinidin showed potential in promoting browning through increased PRDM16 expression (p=0.037) but did not significantly affect beige-specific gene expressions or reduce triglyceride levels except during maturation. High-dose liposomal form of naringenin during maturation increased UCP1 gene expression significantly (p=0.035), indicating potential for browning, but did not impact triglyceride levels. Liposomal form of berberine significantly enhanced UCP1 expression (p=0.002) and reduced triglyceride levels in differentiation (p<0.05), suggesting its efficacy in inducing adipocyte browning. Safety assessments, evaluated with cell viability assays (MTT), indicated that all compounds were safe in free form after 24 hours, with adverse effects noted after 48 hours. This study highlights the differential impacts of delphinidin, naringenin, and berberine on the browning of adipocytes, with berberine showing the most consistent and significant effects in promoting browning and affecting lipid metabolism. These findings lay groundwork for anti-obesity therapeutics, yet comprehensive in vitro and in vivo studies are essential to validate and expand the browning potential of delphinidin, naringenin, and berberine to treat obesity.
Key Words: Naringenin, Berberine, Delphinidin, 3T3-L1 Preadipocyte Cells, Brown Adipose Tissue, Obesity | tr_TR |
| dc.description.ozet | Obezite dünyada ve ülkemizde hızla artan önemli bir halk sağlığı sorunudur. Obezite kompleks bir hastalık olup, bireyin yaşam süresini kısaltmakta ve sosyo-psikolojik ve fiziksel açıdan yaşamı olumsuz etkilemektedir. Son yıllarda obezitenin engellenmesi ve tedavisi için yapılan araştırmalar adipoz doku üzerine yoğunlaşmaktadır. İnsanlarda farklı fonksiyonlara sahip üç adipoz doku vardır: beyaz, kahverengi ve bej adipoz doku. Adipoz dokuların morfolojik yapıları, metabolik fonksiyonları, biyokimyasal özellikleri ve gen ekspresyon yolakları farklıdır. 1) Beyaz adipositler küresel şekilli hücrelerdir ve hacimlerinin %90’ını tek bir sitoplazmik lipit damlacığı oluşturur. Beyaz adipoz deponun temel fonksiyonu vücuda alınan fazla enerjiyi açlık durumunda organizmanın kullanması için trigliserit formunda depolamaktır. 2) Kahverengi adipositlerin hücre yapısı incelendiğinde beyaz adipositlere göre daha küçük çaplı olduğu ve birkaç küçük lipit damlacığı içerdiği gösterilmiştir. Kahverengi yağ dokusunda titremeye bağlı olmayan termojenez gerçekleşir. Titremeye bağlı olan termojenezde soğuğa maruz kalma sonucu kas aktivitesinin artması sonucu ısı oluşumu gerçekleşir. Kahverengi adipositlerin sitoplazmasında daha fazla sayıda mitokondri bulunur. Bunlar eşleşmemiş protein-1 (UCP -1) içerir ve titremeye bağlı olmayan termojeneze aracılık eder. Kahverengi adipoz dokunun en önemli belirteçlerinin arasında PRDM16, PPARγ, PGC1-α, CIDEA ve UCP1 genleri bilinmektedir. 3) Son yıllarda yapılan çalışmalarda “bej adipoz doku” (uyarılabilir kahverengi adipoz doku) olarak adlandırılan üçüncü bir adipoz doku tespit edilmiştir. Bej adipositler beyaz adiposit fenotipindedir, büyük lipid damlacıkları içerir. Bej adipositlerde bazal koşullarda UCP-1 ekspresyonu yoktur. Soğuğa maruziyet veya β3-adrenerjik aktivatörleri ile kahverengi adipoz dokuya benzerler. Bu değişim beyaz adipoz dokunun kahverengileşmesi olarak adlandırılmaktadır ve zayıflama da etkili olup obezite tedavisinde kullanımı araştırılmaktadır. Yapılan hayvan çalışmalarında besinlerin yapısında bulunan besin ögeleri ve biyoaktif bileşenlerin, vücut yağ kompozisyonunun azalmasında, kahverengi adipoz dokunun aktifleştirilmesinde ve beyaz adipoz dokunun kahverengileşmesinde rol oynadığı gösterilmiştir. Vücut yağ kompozisyonuna olan etkisi araştırılmış fakat kahverengileşme üzerine etkisi net olarak bilinmeyen ve son yıllarda öne çıkan fitokimyasallar naringenin, berberin ve delfinidindir. Naringenin (4’,5,7-trihidroksiflavanon) renksiz ve acı bir bileşen olup en fazla greyfurtta olmak üzere portakal, limon ve mandalina gibi turunçgillerde ve düşük miktarda olmak üzere domates ve domates ürünlerinde bulunmaktadır. Naringeninin önemli bir özelliği ise obeziteye karşı etkisidir. Adipoz dokusunun kütlesindeki azalma ve preadiposit proliferasyonunun inhibisyonu sağladığı incelenmektedir. Berberin pek çok bitkisel ilaçta doğal olarak bulunan bitki alkoloididir ve genellikle diyarenin tedavisinde kullanılsa da geçtiğimiz yıllarda pek çok farklı metabolik faydası keşfedilmiştir. In vivo ve in vitro çalışmalar berberinin insülin direnci ve hiperlipidemi gibi bazı önemli metabolik hastalıklarda iyileşme sağlayabileceği gösterilmiştir. Delfinidin pek çok pigmentli meyve ve sebzede bolca bulunan antosiyaninlerin majör bir sınıfıdır. Antosiyaninlerin obesite üzerine pozitif etkileri olduğu gösterilmiş olsa da, delfinidinin adipojenez ve kahverengileşme üzerine etkilerini inceleyen çalışmalar sınırlı sayıdadır. Bu üç fitokimyasalın biyoraralılığı ve stabilitesi düşüktür, bu nedenle nanoenkapsülasyon tekniği ile enkapsüle edilip fitokimyasalların stabilitesini arttırılıp ve yıkımını azaltabilmektedir. Bu taşıyıcıların küçük boyutta olmaları hücre için alımını kolaylaştırmakta ve böyle biyoyararlılığı arttırabilmektedir. Artmış çözünürlük ve stabilite, kontrollü salınım, hedefe yönelik dağıtım gibi özellikler sayesinde nanoenkapsülasyon tekniği ile uygulanan doz miktarı da azaltılabilmektedir. Bu çalışmanın amacı nanoenkapsüle ve serbest halde farklı dozlarda naringenin, berberin ve delfinidin biyoaktif bileşenlerinin 3T3-L1 pre-adiposit hücre kültüründe diferansiyasyon ve maturasyon sürecinde termojenez ve kahverengileşme üzerine etkilerini incelemektir. Çalışma in vivo 3T3-L1 pre-adipoz hücrelerinin üzerinde yapılmıştır. İki farklı aşamada tedavi uygulanmıştır: diferensiyasyon ve maturasyon. Bir sonraki aşamada saf naringenin ve berberin lipozomal formunda enkapsüle edilmiştir. Bu partiküller ayrıca boş olarak hazırlanıp nano taşıyıcılar da test edilmiştir. Naringenin, berberin ve delfinidin ve tüm nanopartiküller spesifik konsantrasyonlarda PBS’de (phosphate buffered saline) çözülecektir ve 4°C’de saklanmıştır. Lipozomal naringenin ve berberin kapsüller fiziksel ve kimyasal konşulları test edilmiştir. Kapsüle edilmemiş naringenin, berberin ve delfinidin, nanoenkapsüle naringenin, berberin ve bunların boş partikülleri farklı konsantrasyonlarda medyuma eklenmiştir. Bir sonraki aşamada hücre canlılığı testi, gen ekspresyon seviyeleri (C/EBPβ, PPARγ, FABP4, UCP-1, PGC1-α, PRDM16, CIDEA) ve hücre içi trigliserit ve protein konsantrasyonu ölçülmüştür. Gen ve protein ekspresyon seviyelerini ölçmek için sırasıyla Kantitatif Gerçek Zamanlı PCR ve Elisa analizleri kullanılmıştır. Araştırma sonucu elde edilecek veriler SPSS 22.0 programıyla değerlendirilmiştir ve istatistiksel anlamlılık p değerleri (p<0.05) ile belirlenmiştir. Bu çalışmadan elde edilen bulgular özetle verilmiştir: 1) Naringenin ve berberinin kapsüllenmiş lipozomal formu başarıyla üretilmiştir. 2) Fiziksel olarak en stabil enkapsüle edilmiş naringenin ve berberin siyah renkli tüplerde +4°C'de muhafaza edilen olarak bulunmuştur. 3) Enkapsüle edilmiş naringenin ve berberin formülasyonunun daha HPLC ölçümü ile fitokimyasalların serbest formundan daha stabildir. 4) Delfinidin adipogenez anahtar düzenleyicilerin ifade seviyelerini değiştirmemiştir (PPARγ, C/EBPβ, FABP4). 5) Delfinidin yağ hücrelerinin kahverengileşmenin üzerinde katkıda bulunabilir (PRDM16'nın artan ifadesi). Bununla birlikte, delfinidin diğer kilit düzenleyicilerin (PGC1-α, CIDEA, UCP1) ifadeleri değişmemiştir. 6) Delfinidin sadece maturasyon sürecinde trigliserit seviyelerini düşürmüştür. 7) Delfinidin kahverengi adipoz dokunun temel proteinlerin, özellikle de UCP-1 seviyeleri üzerinde olumlu bir etkiye sahip olmayabilir. Ancak, PGC1-α protein konsantrasyonu doza bağlı olarak artmıştır. 8) C/EBPβ, serbest ve lipozomal naringenin uygulamasından sonra, gen ekspresyon seviyelerini değişmemiştir. Bununla birlikte, PPARγ gen ekspresyon seviyeleri lipozomal 20 µM, 10 µM ve 5 µM naringenin sonrasında önemli ölçüde düşmüştür. Ayrıca, naringenin maturasyon sürecinde FABP4 seviyelerini azaltmıştır. Bu sonuçlara dayanarak, naringenin'in adipogenez üzerindeki etkisi belirsizdir. 9) Serbest naringenin ile tedaviden sonra PGC1-α gen ekspresyon seviyeleri maturasyonda önemli ölçüde yükselmiştir, ancak diferansiyasyon da değildi. 10) CIDEA gen ekspresyon seviyeleri diferansiasyon serbest 20 µM naringenin uygulandıktan sonra diğer gruplara kıyasla daha yüksek bulunmuştur. 11) UCP1 gen ifade seviyeleri, diferansiyasyon sürecinde kapsüllü 20 µM, 10 µ ve serbest 10 µM naringenin formlarında önemli ölçüde daha yüksek incelenmiştir. Naringenin yağ hücrelerinin kahverengileşmesinin erken evresi üzerinde etkili olabilir. 12) PRDM16, diferansiyasyon da tüm naringenin grupları için benzer gen ekspresyon seviyeleri sergilemiştir, ancak maturasyonda bu gen ekspresyon seviyeleri naringenin uygulamasından sonra yukarı doğru düzenlenmiştir. 13) Hem serbest hem de lipozomal naringenin UCP1 ve PPARγ protein konsantrasyonunu değiştirmemiştir. Ancak, naringenin PGC1-α protein konsantrasyonunu önemli ölçüde arttırdığı gözlenmiştir. 14) Naringenin diferansiyasyon ve maturasyon aşamalarında trigliserit seviyelerini azaltmamıştır. 15) Berberin tedavisinden sonra PPARγ, C/EBPβ ve FABP4 gen ekspresyon seviyeleri diferansiyasyon da tüm gruplarda benzerdi, ancak maturasyonda PPARγ gen ekspresyon seviyeleri berberinin lipozomal 20 µM'ında önemli ölçüde daha düşük bulunmuştur; FABP4 gen ekspresyon seviyeleri maturasyonda serbest 10 µM'da diğer gruplardan önemli ölçüde daha düşük incelenmiştir. Berberin tedavisinin adipositlerin adipogenezini etkileyebileceği düşünülmektedir. 16) CIDEA seviyeleri diferansiyasyon da tüm berberin formlarında benzerdi, ancak berberinde CIDEA ifadesi tüm berberin gruplarına kıyasla serbest 10 µM' da önemli ölçüde daha yüksek incelenmiştir. 17) PGC1-α ekspresyon seviyeleri diferansiyasyon sürecinde serbest 5 µM' da lipozomal 20 µM ve lipozomal 10 µM berberine kıyasla daha yüksek saptanmıştır. Şaşırtıcı bir şekilde, boş berberin maturasyon sürecinde bu geni arttırmıştır. 18) Berberin her iki süreçte de PRDM16 seviyelerini önemli ölçüde değiştirmemiştir. Şaşırtıcı bir şekilde, void B maturasyon sürecinde bu geni arttırmıştır. 19) UCP1 seviyelerin en yüksek seviyesi diferansiyasyon sürecinde serbest 20 µM ve 10 µM ve maturasyon sürecinde serbest 20 µM ve 10 µM berberinde görülmüştür. Bu sonuçlar berberinin 3T3-L1 adipositlerinde kahverengileşmeyi indükleyebileceğini düşündürmektedir. 20) UCP1 protein konsantrasyonu açısından serbest naringenin, serbest berberin, lipozomal naringenin ve lipozomal berberin grupları için anlamlı bir fark bulunmamıştır. 21) PPARγ ve PGC1-α protein konsantrasyonu berberin tedavisinden sonra pozitif olarak etkilenmiştir. 22) Berberinin lipozomal formu sadece diferansiyasyon sürecinde trigliserit seviyesindeki azaltmıştır. 23) Tüm fitokimyasalların 24 saat sonra serbest formda kullanımının güvenli olabileceğini gösterilmiştir. Ancak, berberin ve naringenin'in serbest ve lipozomal formları yan etkiler hücre canlılık testinde 48 saat sonra incelenmiştir.
Bu çalışmanın sınırlılığı, karmaşık transkripsiyonel ve post-transkripsiyonel düzenlemeyi içeren bej adipogenez yollarının analiz edilmemesidir. Bu nedenle, adiposit kahverengileşmesini ve metabolik etkilerini açıklayan moleküler mekanizmaları tam olarak anlamak için daha fazla çalışma yapılması gerekmektedir. Sonuç olarak, bu bulgular obezite ile mücadele için terapötiklerin geliştirilmesi için önemli bir farklı yol sağlayabilir. Bununla birlikte, delfinidin, naringenin ve berberinin kahverengileşme etkisini doğrulamak ve bu fitokimyasalları pratik obezite karşıtı tedavi olarak potansiyel olarak uygulamak için daha fazla in vitro ve in vivo çalışma gereklidir.
Anahtar Kelimeler: Naringenin, Berberin, Delfinidin, 3T3-L1 Preadiposit Hücreleri, Kahverengi Yağ Dokusu | tr_TR |
