T.C HACETTEPE ÜNİVERSİTESİ SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ PREBİYOTİK, PROBİYOTİK VE SİNBİYOTİKLERİN, KISA VE UZUN DÖNEMDE TOKLUK VE BESİN TÜKETİM ÜZERİNE ETKİSİ Uzm. Dyt. Laleh NABİZADEHASL Beslenme ve Diyetetik Programı DOKTORA TEZİ ANKARA 2018 T.C HACETTEPE ÜNİVERSİTESİ SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ PREBİYOTİK, PROBİYOTİK VE SİNBİYOTİKLERİN, KISA VE UZUN DÖNEMDE TOKLUK VE BESİN TÜKETİM ÜZERİNE ETKİSİ Uzm. Dyt. Laleh NABİZADEHASL Beslenme ve Diyetetik Programı DOKTORA TEZİ TEZ DANIŞMANI Doç. Dr. Zehra BÜYÜKTUNCER DEMİREL ANKARA 2018 iii ONAY SAYFASI iv YAYIMLAMA VE FİKRİ MÜLKİYET HAKLARI BEYANI v ETİK BEYAN SAYFASI vi TEŞEKKÜR Doktora eğitimim süresince bana emek veren, bilgi ve tecrübeleriyle yol gösteren, manevi olarak beni destekleyen ve cesaretlendiren sevgili danışman hocam Doç. Dr. Zehra BÜYÜKTUNCER DEMİREL’e, Tez çalışmamda test içeceklerin üretiminde destek olan ve laboratuvarlarının kapılarını bana sonuna kadar açan başta saygıdeğer hocam Prof. Dr. H. Barbaros ÖZER olmak üzere Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Süt Teknolojisi Bölümü’nün tüm akademik ve idari çalışanlarına, Bu çalışmanın yürütülmesi sırasında desteğini esirgemeyen ve değerli bilgilerini bizlerle paylaşan sayın hocam Prof. Dr. A. Tomris ERBAŞ’a ve Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi İç Hastalıkları Anabilim Dalı Endokrinoloji ve Metabolizma Polikliniğinde araştırma günlerinde katılımcıların kanlarının alınmasında yardımcı olan Dr. Süleyman Nahit ŞENDUR ve Metin ÖDEVCİ’ye, Tez çalışmam süresince bana yardımcı olan arkadaşlarım Uzm. Dyt. Aslıhan ÖZDEMİR, Dyt. Büşra TURAN DEMİRCİ, Gizem KURT, Kübra YILMAZ ve Tuğba YILMAZ’a, Bu çalışmaya katılan tüm gönüllü katılımcılara, Gösterdikleri sabır ve verdikleri her türlü destek için aileme, Teşekkürü bir borç bilirim. vii ÖZET NabizadehAsl, L., Prebiyotik, Probiyotik ve Sinbiyotiklerin, Kısa ve Uzun Dönemde Tokluk ve Besin Tüketimi Üzerine Etkisi, Hacettepe Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü Beslenme ve Diyetetik Programı Doktora Tezi, Ankara, 2018. Prebiyotik ve probiyotiklerin iştah kontrolünde ve vücut ağırlığı regülasyonunda rol oynayabileceği düşünülmektedir; ancak bu konuda bilinenler çok sınırlıdır. Bu çalışma, prebiyotik ve probiyotiklerin kısa ve uzun dönemde açlık-tokluk hissi, besin tüketimi ile serum açlık-tokluk hormon düzeylerine etkisini değerlendirmek amacıyla planlanmıştır. Çalışma 2 aşamadan oluşmuştur. Birinci aşamada çift kör, randomize, çapraz çalışma dizaynı kullanılmış ve 19-30 yaşlarında sağlıklı 16 erkek katılımcı ile gerçekleştirilmiştir. Bu aşamada, bir hafta aralıklarla oluşturulan dört ayrı test gününde standart kahvaltı ile birlikte tüketilen prebiyotik (200mL süt + 16g inülin), probiyotik (200mL süt + Lactobacillus casei 431 [>106kob/mL] + 16g maltodekstrin), sinbiyotik (200mL süt+16g inülin + Lactobacillus casei 431 [>106kob/mL]) ve kontrol (200mL süt + 16g maltodekstrin) test içeceklerinin kısa dönemde açlık-tokluk durumu ve besin tüketimi üzerine etkisi incelenmiştir. İkinci aşama ise, plasebo kontrollü çift kör, randomize çalışma dizaynı kullanılarak, 19-30 yaşlarında sağlıklı 21 erkek katılımcı ile gerçekleştirilmiştir. Kontrol (200mL süt+16g maltodekstrin) ve sinbiyotik (200mL süt+16g inülin+Lactobacillus casei 431 [>106kob/mL]) içecekler 21 gün süresince normal diyete ek olarak tüketilmiş, müdahalenin başında ve sonunda test günlerinde 0., 30., 60. ve 120. dakikalarda alınan kan örneklerinde serum glukoz, insülin, ghrelin, obestatin ve PYY düzeyleri ile besin tüketim durumu karşılaştırılmış; ayrıca, açlık-tokluk skoru değerlendirilmiştir. Kısa dönem etkide, tek doz tüketilen kontrol, prebiyotik, probiyotik ve sinbiyotik test içecekleri sonrası öğle yemeğinde ad libitum enerji alımları sırasıyla 1394,3±331,4; 1128,5±165,5; 1273,3±264,3 ve 1256,4±328,4 kkal bulunmuştur (p=0,017). Test içeceğinin tüketimini izleyen 24 saat içinde diyetle toplam enerji alımı en düşük prebiyotik içecek ile sağlanmış; bunu sırasıyla probiyotik, sinbiyotik ve kontrol içecekler izlemiştir (p=0,002). Prebiyotik, probiyotik ve sinbiyotik test içeceklerinin açlık-tokluk skorları üzerine etkileri kontrol grubuna benzer bulunmuştur (her biri için p>0,05). Uzun dönem etkide, kontrol içeceği tüketenlerde enerji alımı artma eğilimi (%8,4) gösterirken, sinbiyotik içecek tüketenlerin enerji alımlarında azalma (-%4,8) saptanmıştır; ancak fark istatistiksel olarak önemli bulunmamıştır (p= 0,054). Serum glukoz, insülin, PYY, ghrelin ve obestatin eğri altı alanları kontrol grubundan farklı bulunmamıştır (her biri için p>0,05). Antropometrik ölçümler ve açlık-tokluk skorları açısından da gruplar arasındaki fark istatistiksel olarak önemli bulunmamıştır (her biri için p>0,05). Prebiyotik ve probiyotikler diyetle enerji alımının azaltılmasında potansiyel yararlı etkiler oluşturabilirler; ancak açlık- tokluk ve iştah üzerindeki etkinliklerinin anlaşılabilmesi için yeni ürünlerle yapılacak yeni çalışmalara gereksinim vardır. Anahtar Kelimeler: Prebiyotik, probiyotik, sinbiyotik, açlık-tokluk hormonları, besin tüketimi Bu çalışma, Hacettepe Üniversitesi Bilim Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından desteklenmiştir. viii ABSTRACT NabizadehAsl, L., Short and Long-Term Effects of Prebiotics, Probiotics and Synbiotics on Appetite and Dietary Intake, Hacettepe University Institute of Health Sciences Nutrition and Dietetics Program Doctor of Philosophy Thesis, Ankara, 2018. Prebiotics and probiotics are thought to play a role in appetite control and body weight regulation; but little is known about this topic. This study was planned to examine the effects of prebiotic and probiotics on short and long term fasting, satiety, dietary intake, and serum hunger and satiety hormone levels. The study consisted of 2 phases. In the first phase, a double-blind, randomized, crossover study design was used, and it was performed with 16 healthy male participants aged 19-30 years. In this phase, the prebiotic (200mL milk+16g inulin), probiotic (200mL milk + Lactobacillus casei 431 [>106 cfu/mL]+16g maltodextrin), synbiotic (200mL milk+16g inulin + Lactobacillus casei 431 [>106 cfu/mL]) and control (200mL milk+16g maltodextrin) test drinks were consumed with a standard breakfast on four separate test days by one week intervals, and their effects on dietary intake, hunger, satiety and appetite were assessed. The second phase was performed with 21 healthy male participants aged 19-30 years, using a placebo-controlled double-blind, randomized study design. Participants consumed the control (200mL milk+16g maltodextrin) or synbiotics (200mL milk+16g inulin+ Lactobacillus casei [>106 cfu/mL]) test drinks for 21 days with their habitual diet. At the beginning and end of the intervention, blood samples were collected at 0., 30., 60. and 120. minutes following the test day protocol to analyse serum glucose, insulin, ghrelin, obestatin and PYY levels. In addition, dietary intake, hunger, satiety and appetite of participants were compared. For a short-term effects, it was showed that energy intakes during ad libitum lunch were 1394.3±331.4; 1128.5±165.5; 1273.3±264.3 and 1256.4±328.4 kcal respectively after a single-dose of control, prebiotic, probiotic and synbiotic drinks (p=0.017). Within 24 hours of consuming the test drinks, the total dietary energy intake was lowest with the prebiotics; followed by probiotics, synbiotics and control drinks, respectively (p=0.002). The effects of prebiotic, probiotic and synbiotic test drinks on hunger and satiety scores were similar to the control test drink (p>0.05, for each). For long-term effects, it was showed that dietary energy intake was decreased (-4.8%) by synbiotics whereas it was increased (8.4%) by control drink; however, the difference was not statistically significant (p=0.054). Serum glucose, insulin, PYY, ghrelin and obestatin, and their areas under the curves did not differ between the groups (p>0.05 for each). In terms of anthropometric measurements and hunger-satiety scores, the difference between the groups was not statistically significant (p>0.05 for each). Prebiotics and probiotics may have potentially beneficial effects on dietary energy intake reduction; but further studies with new products are required to understand their effects on hunger, satiety and appetite. Key Words: Prebiotics, probiotics, sinbiotics, hunger and satiety hormones, dietary intake This study was finacially supported by Hacettepe University Scientific Research Projects Coordination Unit. ix İÇİNDEKİLER ONAY SAYFASI iii YAYIMLAMA VE FİKRİ MÜLKİYET HAKLARI BEYANI iv ETİK BEYAN SAYFASI iv TEŞEKKÜR vi ÖZET vii ABSTRACT viii İÇİNDEKİLER ix SİMGELER ve KISALTMALAR xiii ŞEKİLLER xvi TABLOLAR xvii 1. GİRİŞ 1 1.1. Kuramsal Yaklaşımlar ve Kapsam 1 1.2. Amaç ve Varsayım 2 1.3. Hipotezler 3 2. GENEL BİLGİLER 5 2.1. Enerji Homeostazı İle İlgili Hipotezler 5 2.2. İştah, Açlık, Tokluk ve Doygunluk 6 2.3. Beyinde Bulunan Açlık ve Tokluk Merkezleri 8 2.4. İştahı ve Besin Alımını Düzenleyen Mekanizmalar 9 2.5. Besin Alımını Düzenleyen Periferik Sistem 11 2.5.1. Tokluk Sinyalleri 12 2.5.2. Adipozite Sinyalleri 16 2.5.3. Besin Ögesi Algılayıcı Sinyaller 18 2.6. Besin Alımını Düzenleyen Merkezi Sistemler 18 2.6.1. Nöropeptiderjik Sistem 18 2.6.2. Monoaminerjik Sistem 21 2.6.3. Endocannobinoid Sistem 22 2.7. Besin Alımında Hedonik Düzenleme 23 2.8. Besinler/Besin Ögeleri ve İştah Regülasyonu 24 2.9. Prebiyotikler 26 2.9.1. Prebiyotiklerin Tanımı, Kullanım Alanları 26 x 2.9.2. Prebiyotiklerin Sağlık Üzerine Etkisi 33 2.9.3. Prebiyotiklerin Besin Alımı ve İştah Üzerine Etkisi 34 2.10. Probiyotikler 41 2.10.1. Probiyotiklerin Tanımı, Kullanım Alanları 41 2.10.2. Probiyotiklerin Sağlık Üzerine Etkisi 44 2.10.3. Probiyotiklerin Besin Alımı ve İştah Üzerine Etkisi 45 2.11. Sinbiyotikler 49 2.11.1. Sinbiyotiklerin Tanımı, Kullanım Alanları 49 2.11.2. Sinbiyotiklerin Sağlık Üzerine Etkisi 50 2.11.3. Sinbiyotiklerin Besin Alımı ve İştah Üzerine Etkisi 52 3. BİREYLER VE YÖNTEM 54 3.1. Araştırma Yeri, Zamanı ve Örneklem Seçimi 54 3.2. Birinci Aşamanın Planı 55 3.3. Araştırma Test İçeceklerine İlişkin Bilgiler 60 3.3.1. İçeceklerin Yapılmasında Kullanılan Malzemeler 61 3.3.2. Test İçeceklerin Üretimi 61 3.3.3. Mikroorganizma Analiz Yöntemleri 63 3.4. Birinci Aşamada Verilerin Toplanması ve Değerlendirilmesi 65 3.4.1. Antropometrik Ölçümler 65 3.4.2. Açlık ve Tokluk Skorları 65 3.4.3. Enerji ve Besin Ögesi Alımları 66 3.4.4. Subjektif Gastrointestinal Tolerans Testi 66 3.5. İkinci Aşamanın Çalışma Planı 67 3.6. İkinci Aşamada Verilerin Toplanması ve Değerlendirilmesi 70 3.6.1. Enerji ve Besin Ögesi Alımları 70 3.6.2. Antropometrik Ölçümler 71 3.6.3. Fiziksel Aktivite Düzeyi 71 3.6.4. Açlık ve Tokluk Skorları 71 3.6.5. Serum Glukoz ve İnsülin Düzeyi 72 3.6.6. Serum Açlık ve Tokluk Hormon Düzeyleri 72 3.6.7. Subjektif Gastrointestinal Tolerans Testi 73 3.7. Verilerin İstatistiksel Değerlendirilmesi 73 xi 4. BULGULAR 75 4.1. Test İçeceklerine İlişkin Bulgular 75 4.1.1. Test İçeceklerin Enerji ve Makro Besin Ögesi Bileşimine İlişkin Bulgular 75 4.1.2. Test İçeceklerinin Duyusal Özelliklerine İlişkin Bulgular 76 4.2. Birinci Aşamaya İlişkin Bulgular 78 4.2.1. Katılımcıların Genel Özellikleri ve Antropometrik Ölçümlerine İlişkin Bulgular 78 4.2.2. Katılımcıların Çalışma Sırasında Antropometrik Ölçümlerine İlişkin Bulgular 78 4.2.3. Öğle Yemeğinde Ad Libitum Besin Tüketimine İlişkin Bulgular 80 4.2.4. Test Günü Enerji ve Makro Besin Ögesi Alımlarına İlişkin Bulgular 86 4.2.5. Açlık ve Tokluk Skorlarına İlişkin Bulgular 91 4.2.6. Subjektif Gastrointestinal Tolerans Testine İlişkin Bulgular 100 4.3. İkinci Aşamaya İlişkin Bulgular 102 4.3.1. Katılımcıların Genel Özellikleri ve Başlangıç Antropometrik Ölçümlerine İlişkin Bulgular 102 4.3.2. Katılımcıların Çalışma Süresince Antropometrik Ölçümlerindeki Değişimlere İlişkin Bulgular 103 4.3.3. Katılımcıların Fiziksel Aktivite Düzeylerine İlişkin Bulgular 106 4.3.4. Çalışma Süresince Enerji ve Besin Ögesi Alımlarına İlişkin Bulgular 106 4.3.5. Kahvaltıda Ad libitum Enerji ve Besin Ögesi Alımlarına İlişkin Bulgular 110 4.3.6. Açlık ve Tokluk Skorlarına İlişkin Bulgular 113 4.3.7. Biyokimyasal Parametrelere İlişkin Bulgular 127 4.3.8. Subjektif Gastrointestinal Tolerans Testine İlişkin Bulgular 141 5. TARTIŞMA 142 5.1. Antropometrik Ölçümlere İlişkin Bulguların Değerlendirilmesi 143 5.1.1. Kısa Dönem Etki 143 5.1.2. Uzun Dönem Etki 143 5.2. Enerji ve Besin Ögesi Alımları ile Açlık-Tokluk Skorlarına İlişkin Bulguların Değerlendirilmesi 147 xii 5.2.1. Kısa Dönem Etki 148 5.2.2. Uzun Dönem Etki 155 5.3. Biyokimyasal Parametrelere İlişkin Bulguların Değerlendirilmesi 159 5.3.1. Serum Glukoz ve İnsülin Düzeylerindeki Değişimlerin Değerlendirilmesi 159 5.3.2. Serum Peptit YY Düzeyindeki Değişimin Değerlendirilmesi 160 5.3.3. Serum Ghrelin Düzeyindeki Değişimin Değerlendirilmesi 163 5.3.4. Serum Obestatin Düzeyindeki Değişimin Değerlendirilmesi 163 5.4. Subjektif Gastrointestinal Tolerans Testi 164 5.4.1. Kısa Dönem Etki 164 5.4.2. Uzun Dönem Etki 165 6. SONUÇ ve ÖNERİLER 167 6.1. Sonuçlar 167 6.2. Öneriler 171 7. KAYNAKLAR 173 8. EKLER EK-1. Hacettepe Üniversitesi Klinik Araştırmalar Etik Kurulu Onayı EK-2. T.C. Sağlık Bakanlığı Türkiye İlaç ve Tıbbi Cihaz Kurumu Başkanlığından Alınan Etik Kurul Onayı EK-3. Test İçeceklerine İlişkin Bilgiler Ek-4. Subjektif Gastrointestinal Tolerans Anketi (İkinci Aşama) 9. ÖZGEÇMİŞ xiii SİMGELER ve KISALTMALAR Agrp Agouti gen-ilişkili protein ANOVA Varyans Analizi Apo A-IV Apolipoprotein A-IV ARC Hipotalamik Arkuat Nükleus AUC Eğri Altı Alanı BDNF Beyin Kaynaklı Nörotrofik Faktör BEBİS Beslenme Bilgi Sistemi BIA Bioelektrik İmpedans Analizi BKİ Beden Kütle İndeksi CART Kokain-Amfetamin İlişkili Transkript CCK Kolesistokinin cfu Koloni Oluşturan Ünite (Colony Forming Unit) CLA Konjuge Linoleik Asit cm Santimetre CNS Santral Sinir Sistemi CRF Kortikotropin Salgılatıcı Faktör CRH Kortikotropin Salgılatıcı Hormon DMH Dorsomedial Hipotalamus DMV Vagusun Dorsal Motor Nükleusu ECS Endocannobinoid Sistemi FAO Gıda ve Tarım Örgütü FOS Frukto-oligosakkaritler GALT Gastrointestinal İlişkili Lenfoid Doku GCG Glukagon Kodlayıcı Gen GHS Büyüme Hormonu Salgılatıcı GOS Galakto-oligosakkaritler GLP-1 Glukagon-Benzer Peptit 1 GLP-2 Glukagon-Benzer Peptit 2 GSRS Gastrointestinal Semptom Derecelendirme Ölçeği HRP Avidin-Horseradish Peroksidaz http://tureng.com/tr/turkce-ingilizce/kortikotropin%20salg%C4%B1lat%C4%B1c%C4%B1%20hormon%20analo%C4%9Fu xiv IBD İnflamatuvar Bağırsak Hastalığı IBS İrritabl Bağırsak Sendromu IgA İmmünoglobulin A IPAQ Uluslararası Fiziksel Aktivite Değerlendirme Anketi ISAPP Uluslararası Bilimsel Probiyotik ve Prebiyotikler Derneği kg Kilogram kkal Kilokalori kob Koloni Oluşturan Ünite LC Lokus Koeruleus LH Lateral Hipotalamus MC4-R Melanokortin 4 Reseptörü MCH Melanin Konsantre Edici Hormon Mchr Melanin Konsantre Edici Reseptör mM Millimolar NPY Nöropeptit Y NTS Nükleus Traktus Solitarius OXM Oksintomodülin PAL Fiziksel Aktivite Düzeyi POMC Proopiomelanokortin PP Pankreatik Polipeptit PVN Paraventriküler Nükleus PYY Peptit Tirosin Tirozin SH Standart Hata SS Standart Sapma SCFA Kısa Zincirli Yağ Asitleri SPSS Sosyal Bilimler İçin İstatistiksel Paket TGF-β Dönüştürücü Büyüme Faktörü-Beta TRH Tirotropin Salgılatıcı Hormon UP Ultra Polidekstroz VAS Visual Analog Skala VMH Ventromedial Hipotalamus xv VTA Ventral Tegmental Alan WHO Dünya Sağlık Örgütü α -MSH α -Melatonin Uyarıcı Hormon xvi ŞEKİLLER Şekil Sayfa 2.1. Besin tüketimi kontrolünde önemli belirleyiciler 7 2.2. Besin alımının düzenlenmesinde yer alan temel beyin yolakları. reseptör 9 2.3. Yemek yeme davranışının düzenlenmesinde yer alan tokluk sinyalleri 10 2.4. ISAPP’nin önerilen tanımı ile prebiyotiklerin sınıflanması 27 2.5. İnsan bağırsak mikrobiyota bileşimini belirleyen etmenler 32 2.6. Probiyotik, prebiyotik ve sinbiyotiklerin sağlık üzerine etkileri 51 3.1. Araştırmanın birinci aşamasının genel planı 56 3.2. Araştırmanın birinci aşamasında test günlerinin planı 57 3.3. Araştırmanın ikinci aşamasının genel planı 69 3.4. Araştırmanın ikinci aşamasında 0. ve 21. gün planı 70 3.5. Eğri altı alan hesaplaması 74 4.1. Öğle yemeğinde ad libitum enerji alımı 82 4.2. Katılımcıların test içeceğine göre açlık skoru eğrileri 97 4.3. Katılımcıların test içeceğine göre tokluk skoru eğrileri) 97 4.4. Katılımcıların test içeceğine göre yeme isteği skoru eğrileri 98 4.5. Katılımcıların test içeceğine göre yiyebileceği miktar skoru eğrileri 98 4.6. Katılımcıların test içeceğine göre şekerli yiyecek tüketme isteği skoru eğrileri 99 4.7. Çalışma süresince katılımcıların ortalama günlük enerji alımları 107 4.8. Sinbiyotik ve kontrol gruplarında kahvaltıda ad libitum enerji alımları 113 4.9. Katılımcıların test içeceğine göre açlık skoru eğrileri 120 4.10. Katılımcıların test içeceğine göre tokluk skoru eğrileri 121 4.11. Katılımcıların test içeceğine göre yeme isteği skoru eğrileri 122 4.12. Katılımcıların test içeceğine göre yiyebileceği miktar skoru eğrileri 123 4.13. Katılımcıların test içeceğine göre şekerli yiyecek isteği skoru eğrileri 124 4.14. Katılımcıların test içeceğine göre serum glukoz eğrileri 129 4.15. Katılımcıların test içeceğine göre serum insülin eğrileri 131 4.16. Katılımcıların test içeceğine göre serum ghrelin eğrileri 133 4.17. Katılımcıların test içeceğine göre serum obestatin eğrileri 135 4.18. Katılımcıların test içeceğine göre serum PYY eğrileri 137 xvii TABLOLAR Tablo Sayfa 2.1. İştah regülasyonunda yer alan en önemli periferik peptitler 12 2.2. İştah regülasyonunda yer alan en önemli merkezi peptitler 21 2.3. Bazı peptitlerin besin alımını düzenlediği yolaklar 24 2.4. Prebiyotiklerin moleküler yapısı, önerilen alım miktarları ve diğer özellikleri 29 2.5. Prebiyotiklerin insan sağlığı üzerine faydaları 34 2.6. Diyete prebiyotik eklenmesinin iştah üzerine etkilerini araştıran kısa süreli klinik çalışmaların özeti 36 2.7. Diyete prebiyotik eklenmesinin iştah üzerine etkilerini araştıran uzun süreli klinik çalışmaların özeti. 38 2.8. Farmasötik ürünlerde ve besinlerde kullanılan probiyotik mikroorganizmalar 42 2.9. Probiyotiklerin etkileri 45 2.10. Probiyotik desteğinin iştah ve enerji alımı üzerine etkilerini araştıran (tek doz) çalışmaların özeti 47 2.11. Probiyotik desteğinin iştah ve enerji alımı üzerine etkilerini uzun zamanda araştıran çalışmaların özeti 48 2.12. Sinbiyotik desteğinin besin alımı ve tokluk hormonları üzerine etkilerini araştıran çalışmaların özeti 53 3.1. Çalışmaya dahil edilme ve hariç tutma kriterleri 55 3.2. Standart kahvaltının enerji ve besin ögesi bileşimi 58 3.3. Öğle yemeklerinde ad libitum servis edilen yiyecek ve içeceklerin enerji ve besin ögesi bileşimi 59 4.1. Test içeceklerinin 100 gramında enerji ve makro besin ögesi bileşimi. 75 4.2. Test içeceklerinin duyusal özellikleri 76 4.3. İçecekler arasında duyusal özelliklerin farkı 77 4.4. Katılımcıların yaşları ile başlangıç antropometrik ölçümleri 78 4.5. Araştırma süresince katılımcıların antropometrik ölçümlerinin değerlendirilmesi 79 4.6. Test içeceklerine göre öğle yemeğinde ad libitum tüketilen besin miktarları 81 4.7. Test içeceklerine göre öğle yemeğinde ad libitum enerji alımları arasındaki farklar 83 xviii 4.8. Test içeceklerine göre öğle yemeğinde ad libitum makro besin ögesi alımları 84 4.9. Test içeceklerine göre öğle yemeğinde ad libitum makro besin ögesi (g) alımları arasındaki farklar. 85 4.10. Test günlerinde öğle yemeğinden sonraki zamanda enerji ve makro besin ögesi alımları 87 4.11. Test içeceklerine göre test günlerinde öğle yemeğinden sonraki zamanda (20 saat) alınan enerji miktarındaki farklar 88 4.12. Test günlerinde toplam enerji ve makro besin ögesi alımları (24 saat) 89 4.13. Test içeceklerine göre test günü alınan toplam enerji ve protein miktarındaki farklar 90 4.14. Katılımcıların test içeceklerine göre açlık skorları 92 4.15. Katılımcıların test içeceklerine göre tokluk skorları 93 4.16. Katılımcıların test içeceklerine göre yeme isteği skorları 94 4.17. Katılımcıların test içecekler0ine göre yiyebileceği miktar skorları 95 4.18. Katılımcıların test içeceklerine göre şekerli yiyecek isteği skorları 96 4.19. Test içeceklerine göre VAS skorlarının eğri altı alan değerleri 99 4.20. Test içeceklerine göre subjektif gastrointestinal tolerans test skorları 100 4.21. Test içeceklerine göre subjektif gastrointestinal tolerans test toplam skorundaki farklar 101 4.22. Katılımcıların başlangıç antropometrik ölçümleri 102 4.23. Katılımcıların çalışmanın başlangıcı ve sonunda antropometrik ölçümleri 104 4.24. Çalışma süresince antropometrik ölçümlerde oluşan değişikliklerin değerlendirilmesi 105 4.25. Çalışma süresince katılımcıların fiziksel aktivite düzeyleri (MET dk/hafta) 106 4.26. Çalışma süresince katılımcıların günlük enerji ve makro besin ögesi alımları 108 4.27. Çalışma süresince günlük enerji ve makro besin ögesi alımlarındaki değişimler 109 4.28. Katılımcıların kahvaltıda ad libitum enerji ve makro besin ögesi alımları 111 4.29. Çalışma süresince kahvaltıda ad libitum enerji ve makro besin ögesi alımlarındaki değişimler 112 4.30. Katılımcıların test içeceklerine göre açlık skorları 115 xix 4.31. Katılımcıların test içeceklerine göre tokluk skorları 116 4.32. Katılımcıların test içeceklerine göre yeme isteği skorları 117 4.33. Katılımcıların test içeceklerine göre yiyebileceği miktar skorları 118 4.34. Katılımcıların test içeceklerine göre şekerli yiyecek isteği skorları 119 4.35. VAS skorların üç saatlik eğri altı alan değerleri 125 4.36. VAS skorlarının üç saatlik eğri altı alan değerlerindeki değişimler 126 4.37. Katılımcıların serum glukoz düzeyleri 128 4.38. Katılımcıların serum insülin düzeyleri 130 4.39. Katılımcıların serum ghrelin düzeyleri 132 4.40. Katılımcıların serum obestatin düzeyleri 134 4.41. Katılımcıların serum PYY düzeyleri 136 4.42. Biyokimyasal parametrelerin eğri altı alan değerleri 139 4.43. Biyokimyasal parametrelerin eğri altı alan değerlerindeki değişimler 140 4.44. Test içeceklerine göre subjektif gastrointestinal tolerans test skorları 141 1 1. GİRİŞ 1.1. Kuramsal Yaklaşımlar ve Kapsam Obezite tüm dünyada hızla artmakta olan önemli bir halk sağlığı sorunudur. Dünya Sağlık Örgütü, 2016 yılında obezite prevalansını %13; hafif şişmanlık prevalansını %39 olarak kaydetmiştir (1). Türkiye’de ise Türkiye Diyabet, Hipertansiyon, Obezite ve Endokrinolojik Hastalıklar (TURDEP-II) çalışmasının verilerine göre, obezite prevalansı 2010 yılında %36 olarak kaydedilmiştir (2). Çalışmalar bir kg ağırlık kazanımının kardiyovasküler hastalık riskini %3.1, diyabet riskini %4.5-9 arttırdığını, buna karşın, %10 ağırlık kaybının kardiyovasküler hastalıklar ve diyabet risklerini %25 oranında azalttığını göstermektedir (3, 4). Bu nedenle, obezite ile mücadele tüm dünyada sağlık alanındaki öncelikli hedeflerden birisidir (1). Vücut ağırlığı regülasyonunda önerilen öncelikli yaklaşım, yaşam tarzı alışkanlıklarının modifikasyonudur. Diyetin düzenlenmesi bu modifikasyonun en önemli kısmını oluşturmaktadır. Diyetin düzenlenmesi sırasında, besin tüketiminin kontrolünü sağlayan stratejilerin geliştirilmesi önem taşımaktadır (5). Açlığı önleyebilen veya iştahı kontrol edebilen besinlerin tüketimi bu yaklaşımın önemli bir parçası olabilir. Bu besinlerin açlık hissini veya yemek yeme motivasyonunu azaltarak, besin alımının kontrolünü teşvik ederek, sağlıklı beslenme ve vücut ağırlığı yönetimi stratejilerine yardımcı olabileceği önerilmiştir (6). Gastrointestinal sistemden salınan hormonların, periferik organlardan salınan hormonlar ve sinir sisteminin nöropeptitleri ile işbirliği yaparak enerji dengesinin düzenlenmesinde kritik rol oynadığı düşünülmektedir (7). Gastrointestinal sistemden salınan kolesistokinin (CCK), peptit YY (PYY), pankreatik polipeptit (PP), oksintomodülin (OXM), gastrik inhibitör polipeptit (GIP) ve glukagon benzer peptit 1 (GLP-1) hormonları anoreksijenik etki gösterip besin tüketimini azaltmaktadırlar. Buna karşın, mideden salgılanan ghrelin oreksijenik etki gösterip besin tüketimini arttırmaktadır (8). Gastrointestinal sistemden salınan bu hormonlar kısa süreli düzenleyici olarak bilinmektedir. Diğer taraftan, enerji dengesinin uzun süreli düzenleyicileri olarak kabul edilen insülin ve leptin, sempatik sinir sistemini aktive ederek besin tüketimini azaltmaktadırlar. Kısa ve uzun süreli düzenleyiciler, besin 2 tüketimini ve enerji dengesini düzenlemek için birbirleri ile etkileşim içindedirler (9, 10). Makro ve mikro besin ögeleri ile biyoaktif besin bileşenleri yemek süresince ve yemek sonrasında doygunluk ve tokluk hislerini güçlendirerek, besin tüketiminin kontrol edilmesinde rol oynamaktadırlar (11). Bazı besin ögeleri/bileşenleri bağırsak mikrobiyotasının bileşimini ve fonksiyonunu değiştirerek bu etkileri oluşturmaktadır (12). Son zamanlarda, prebiyotik ve probiyotiklerin kısa dönem iştah kontrolünde, akut ve kronik besin tüketiminde ve vücut ağırlığı regülasyonunda rol oynayabilecekleri önerilmektedir (11, 13). Prebiyotik ve probiyotiklerin bağırsak mikrobiyotasında yararlı mikroorganizmaların kolonizasyonunu ve bağırsakta fermantasyonu arttırarak, gastrointestinal sistemden salgılanan tokluk hormonlarının plazma düzeylerini değiştirebildikleri ve böylece, iştah ve kısa süreli besin tüketim kontrolünde rol alabilecekleri düşünülmektedir (11). Prebiyotiklerin vücut ağırlığı üzerine etkilerini araştıran çalışmalar, olumlu sonuçlar göstermiştir; ancak olası mekanizmalar ile kısa süreli besin tüketimi kontrolü ve akut enerji alımı üzerinde yapılan çalışmaların sayısı halen sınırlıdır ve elde edilen sonuçlar çelişkilidir (14-16). Probiyotiklerin kısa süreli besin tüketimi üzerine etkileri ve bağırsak hormonlarının salınımındaki rolleri ile ilgili bilinenler çok sınırlıdır ve araştırmaya açık bir alandır (17). Bu doğrultuda, bu çalışmada prebiyotik, probiyotik ve ikisinin birlikte kullanıldığı sinbiyotiklerin, hem kısa hem de uzun süreli olarak besin tüketimi ve açlık-tokluk durumuna etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Birinci aşamada, yemekten önce (tek dozda) tüketilen prebiyotik, probiyotik ve sinbiyotik içeceklerin kısa dönemde açlık-tokluk durumu ve besin tüketimi üzerine etkileri incelenmiştir. İkinci aşamada ise, sinbiyotik içeceğin uzun dönemde (3 hafta) besin tüketimi, açlık- tokluk durumu ile serum açlık-tokluk hormon düzeylerine etkisi araştırılmıştır. 1.2. Amaç ve Varsayım Bu çalışma, prebiyotik, probiyotik ve sinbiyotiklerin kısa ve uzun dönemde açlık-tokluk durumu ve besin tüketimi üzerine etkisini değerlendirmek amacıyla planlanmıştır. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar ile, 3 a. Yemekten önce tüketilen prebiyotik, probiyotik ve sinbiyotiklerin kısa süreli açlık-tokluk üzerine etkileri değerlendirilmiş ve karşılaştırma yapılmıştır. b. Yemekten önce tüketilen prebiyotik, probiyotik ve sinbiyotiklerin besin tüketimi üzerine etkileri değerlendirilmiş ve karşılaştırma yapılmıştır. c. Yemekten önce tüketilen prebiyotik, probiyotik ve sinbiyotiklerin gastrointestinal tolerans üzerine etkileri değerlendirilmiş ve karşılaştırma yapılmıştır. d. Uzun dönem tüketilen sinbiyotik ve kontrol ürününün besin tüketimi üzerine etkileri değerlendirilmiş ve karşılaştırma yapılmıştır. e. Uzun dönem tüketilen sinbiyotik ve kontrol ürününün serum glukoz ve insülin düzeylerine etkisi değerlendirilmiş ve karşılaştırma yapılmıştır. f. Uzun dönem tüketilen sinbiyotik ve kontrol ürününün tokluk üzerine etkileri değerlendirilmiş ve karşılaştırma yapılmıştır. g. Uzun dönem tüketilen sinbiyotik ve kontrol ürününün serum açlık-tokluk hormon düzeylerine (obestatin, PYY ve ghrelin) etkileri değerlendirilmiş ve karşılaştırma yapılmıştır. h. Uzun dönem tüketilen sinbiyotik ve kontrol ürününün gastrointestinal toleransı üzerine etkileri değerlendirilmiş ve karşılaştırma yapılmıştır. 1.3. Hipotezler H1: Yemekten önce tüketilen sinbiyotik, prebiyotik ve probiyotiklerin kısa dönem tokluk üzerine etkisi vardır. H0: Yemekten önce tüketilen sinbiyotik, prebiyotik ve probiyotiklerin kısa dönem tokluk üzerine etkisi yoktur. H1: Yemekten önce tüketilen sinbiyotik, prebiyotik ve probiyotiklerin besin tüketimi üzerine etkisi vardır. H0: Yemekten önce tüketilen sinbiyotik, prebiyotik ve probiyotiklerin besin tüketimi üzerine etkisi yoktur. 4 H1: Yemekten önce tüketilen sinbiyotik, prebiyotik ve probiyotiklerin gastrointestinal semptomları üzerine etkisi vardır. H0: Yemekten önce tüketilen sinbiyotik, prebiyotik ve probiyotiklerin gastrointestinal semptomları üzerine etkisi yoktur. H1: Uzun dönem tüketilen sinbiyotik ürünün kısa süreli tokluk üzerine etkisi vardır. H0: Uzun dönem tüketilen sinbiyotik ürünün kısa süreli tokluk üzerine etkisi yoktur. H1: Uzun dönem tüketilen sinbiyotik ürünün besin tüketimi üzerine etkisi vardır. H0: Uzun dönem tüketilen sinbiyotik ürünün besin tüketimi üzerine etkisi yoktur. H1: Uzun dönem tüketilen sinbiyotik ürünün açlık- tokluk hormonları üzerine etkisi vardır. H0: Uzun dönem tüketilen sinbiyotik ürünün açlık-tokluk hormonları üzerine etkisi yoktur. H1: Uzun dönem tüketilen sinbiyotik ürünün serum glukoz ve insülin düzeylerine etkisi vardır. H0: Uzun dönem tüketilen sinbiyotik ürünün serum glukoz ve insülin düzeylerine etkisi yoktur. 5 2. GENEL BİLGİLER 2.1. Enerji Homeostazı İle İlgili Hipotezler Besin tüketimi ve iştah kontrolünde ilk ortaya çıkan teoriler homeostaz kavramı ilişkilidir. Homeostatik mekanizmalar, vücudun ihtiyaçlarına göre besin alımını uyarır veya baskılar. Bu düzenlemede, bir sinyal mekanizması beyni vücudun mevcut durumu hakkında bilgilendirir ve beyin bir geribildirim yoluyla, besin tüketimini tetikleyen veya engelleyen açlık veya tokluk hislerini oluşturarak, vücudun enerji depolarının dengede kalmasını sağlar. Klasik iştah kontrol hipotezlerinin çoğu, tek bir makro besin ögesinin etkisi üzerinde odaklanmışlardır (18). Bu hipotezlerden biri olan glukostatik hipotez 1953 yılında öne sürülmüştür ve bu hipoteze göre beslenme başlangıcı, glukozun dokulara ulaşabilirliğinin azalmasıyla tetiklenmektedir. Beyindeki glukoza hassas nöronların kanda glukoz düzeylerini izleyerek, besin tüketimini uyaran veya inhibe eden sinyaller ürettiği ileri sürülmüştür (19). Ancak hipergliseminin tokluğu indüklediği fikrinin tersine, çalışmalarda düşük glisemik indeksi olan ve glisemiyi az miktarlarda arttıran besinlerin ardından doygunluk hissinin artması veya yemeklerde ad libitum tüketimlerde enerji alımının azalması görülmüştür; bu nedenle, kan glukoz düzeylerinin tokluk etkileri için tek başına güvenilir bir belirleyici olmadığı düşünülmektedir (20). Aminostatik hipotez, aminoasitlerin tokluğu belirleyen önemli etkenler olduğunu ve protein alımından sonra serum aminoasit konsantrasyonlarının yükseldiği, açlık hissi ve besin tüketiminin azaldığını savunmaktadır (21). İştah kontrolünde diğer hipotezlerden biri olan lipostatik hipotez, vücut yağ kütlesinin düzenleyici faktör olduğunu öne sürmektedir. Bu hipoteze göre vücut yağ depoları ile orantılı olarak üretilen düzenleyici faktörler, enerji alımının kontrolünü sağlamaktadır (22). Bu hipotez, vücut yağ dokusu tarafından salgılanan leptin hormonu ve reseptörlerinin keşfiyle güçlenmiştir (23). Bütün bu teorileri destekleyen deneysel ve klinik kanıtlar, besin tüketim kontrolü konusunda birbirlerini reddetmeden iştah yönetiminde tamamlayıcı perspektifler sunmaktadırlar (18). 6 2.2. İştah, Açlık, Tokluk ve Doygunluk İştah ile açlık ve tokluk hisleri gün içinde öğünlerin sıklığını ve miktarını belirleyerek, besin tüketimini kontrol etmektedir (24). Yemek yeme isteği olarak tanımlanan iştah, psikolojik bir olgu olarak besin tüketimi, besin seçimi, yeme motivasyonu ve tercihi ile ilgili tüm alanları kapsamaktadır (24, 25). Açlık, yemek yeme için bir dürtü oluşturan bilinçli bir his olarak tanımlanmaktadır. Tokluk daha fazla yemeyi engelleyen bir histir ve besin alımının kesilmesinden, bir sonra açlık hissi oluşumuna kadar geçen süreyi tanımlamaktadır. Doygunluk ise yemek yemenin sona ermesine yol açan süreçtir ve besin alımının kesilmesini tanımlamaktadır; böylece, bir öğünde tüketilen yemek miktarının kontrol edilmesini sağlar (25). Verimli iştah kontrolünde, açlık, doygunluk ve tokluk ardı ardına oluşur ve vücudun ihtiyaçlarına göre enerji alımının ayarlanmasına izin verir (25, 26). Besin alımının düzenlenmesi karmaşık bir süreçtir ve nöral, hormonal ve metabolik sinyaller gibi homeostatik olan (vücut içi sinyaller); ve fiziksel aktivite, biliş, ödül, stres, ruh hali, çevre ve yaşam tarzı gibi homeostatik olmayan (vücut dışında) etmenlerden etkilenmektedirler (25, 27). Tüketilen besin miktarını ve öğünler arasındaki aralıkları kontrol eden mekanizmalar farklıdırlar (25). Doygunluk mide, proksimal ince bağırsak, distal ince bağırsak ve kalın bağırsak gibi gastrointestinal sistem bölgelerinden gelen fizyolojik ve psikolojik mekanizmalarla belirlenirken; tokluk gastrointestinal sistemden ve vücut enerji deposundan gelen sinyallerle belirlenmektedir (28, 29). Besin alımı kontrolünde önemli belirleyiciler Şekil 2.1’de gösterilmiştir (26). Öğrenilmiş davranışlar, psikolojik etkenler, sosyal ortam ve çevre değişiklikleri, yemeğin görüntüsü, kokusu ve lezzeti gibi duyusal ve bilişsel etmenler, yemekten önce veya hemen sonra doygunluğu etkiyen güçlü etmenlerdir ve yemeye başlama aşamasında önemli role sahiptirler. Metabolik faktörler sindirim sisteminden beyne giden tüm nöral ve hormonal sinyallere değinmektedir. Mide dolgunluğu, mide boşalması ve gastrointestinal sisteminden salınan peptit düzeylerindeki değişimler gibi metabolik faktörler, yemekten kısa süre sonra tokluğu etkilemektedirler (29, 30). Emilim sonrası glukoz ve aminoasitler gibi besin ögelerinin kandaki düzeyleri ve insülinin artması bir sonraki öğün başlayana kadar tokluğu desteklemektedir. Vücudun yağ kütlesi leptin hormonunun salınmasını ve yağsız kütle ise dinlenme metabolizma 7 hızını belirleyerek, uzun sürede tokluğun düzenlenmesinde önemli rol oynamaktadırlar (25). Kısacası, duyusal ve bilişsel faktörler ile metabolik faktörler vücuttan beyne giden uyarılar yoluyla besin alımının başlamasını, devam etmesini ve sonlandırılmasını belirlemektedirler (25, 26). Şekil 2.1. Besin tüketimi kontrolünde önemli belirleyiciler. AgRP, Agouti gen-ilişkili protein; NPY, nöropeptid Y; CART, kokain-amfetamin ilişkili transkript; POMC, proopiomelanokortin; MC-4, Melanocortin 4 receptor; CRF, kortikotropin salgılatıcı faktör; NST, Nükleus Traktus Solitarius; CCK, kolesistokinin; GLP-1, glukagon-benzer peptit-1 (26). 8 2.3. Beyinde Bulunan Açlık ve Tokluk Merkezleri Besin alımı, yemek yeme davranışının koordinatörü olan beynin çeşitli bölgelerinde düzenlenmektedir (31). Hipotamalusta bulunan, besin tüketimini ve iştahı kontrol eden tokluk merkezi (ventromedial hipotalamus) ve açlık merkezi (lateral hipotalamus) en önemli iki nöral merkez olarak bilinmektedirler. Açlık, tokluk ve besin alımının düzenlemesinden sorumlu olan diğer hipotalamik bölgeler ise arkuat nükleus (ARC), paraventriküler nükleus (PVN) ve dorsomedial hipotalamus (DMH) olarak sayılmaktadır (32, 33). Arkuat nükleus karşılıklı fonksiyonlara sahip iki grup nöron popülasyonundan oluşur. Birinci grupta Nöropeptit Y (NPY) ve Agouti-ilişkili protein (AgRP) gibi oreksijenik nöronlar yer almaktadır. Bu nöronlar uyarıldığında besin alımı uyarılır ve enerji harcaması azalır (33). İkinci grup nöronlar ise, Proopiomelanokortin (POMC), ve kokain-amfetamin ilişkili transkripti (CART) eksprese eden anoreksijenik nöronlardır. Bu nöronların aktive edilmesi, besin alımını baskılar ve enerji harcamasını arttırır(33-35). Şekil 2.2’de besin alımının düzenlenmesinde yer alan temel beyin yolakları gösterilmiştir (34). Şekilde görüldüğü gibi periferik sinyaller (insülin, leptin, ghrelin, PYY vb.) kan-beyin bariyerini aşarak hipotalamus ve beyin sapına ulaşırlar ve hipotalamusun arkuat nükleus bölgesinde POMC/CART veya NPY/AGRP nöropeptitlerin ekspresyonunu etkilerler. Bu nöropeptitler PVN ve LHA gibi aşağı nükleuslara yansıtılır ve diğer anoreksijenik (tirotropin salgılatıcı hormon ve kortikotropin salgılatıcı hormon gibi) veya oreksijenik peptitlerin (MCH ve oreksin gibi) ekspresyonunu değiştirirler. Bu peptitlerin besin tüketiminde uyarıcı veya engelleyici etkilerinin etkileşimleri sonucu, iştah, beslenme ve vücut ağırlığı düzenlenir (35, 36). 9 Şekil 2.2. Besin alımının düzenlenmesinde yer alan temel beyin yolakları. ARC, Arkuat nükleus; PVN, paraventriküler nükleus; VMH, ventromedial hipotalamus; LHA, lateral hipotalamik; AgRP, Agouti gen-ilişkili protein; NPY, nöropeptid Y; CART, kokain-amfetamin ilişkili transkript; POMC, proopiomelanokortin; α-MSH, α-melatonin uyarıcı hormon; BDNF, beyin kaynaklı nörotrofik faktör; MCH, melanin konsantre edici hormon; CRH, Kortikotropin salgılatıcı hormon; DMV, vagusun dorsal motor nükleusu; LC, lokus koeruleus; MC3R/MC4R, melanokortin 3/4 reseptör (34). 2.4. İştahı ve Besin Alımını Düzenleyen Mekanizmalar Yeme davranışının düzenlenmesinde yer alan merkezi ve periferik yolaklar obezitenin patofizyolojisinde önemli rol oynamaktadır (33). Besin alımı genel olarak periferik ve merkezi yolaklarla kontrol edilmektedir. Periferik kontrol, gastrointestinal sistemden salınan tokluk sinyallerinden, pankreas ve yağ dokusundan salınan adipozite (leptin) sinyallerinden ve besin ögesi algılayıcı sinyallerden oluşurken; merkezi kontrol nöropeptiderjik sistem (NPY, AgRP, CART, POMC), monoaminerjik sistem (dopamin ve norepinefrin) ve endokannabinoid sistemden oluşmaktadır (Şekil 2.3.) (33, 35). 1 0 Şekil 2.3. Yemek yeme davranışının düzenlenmesinde yer alan tokluk sinyalleri (33-35). 11 2.5. Besin Alımını Düzenleyen Periferik Sistem Besin alımının periferik kontrolü, öğün başlangıcını (açlık), bitimini (doyma) ve öğünlerin aralıklarını (tokluk) belirleyen kısa süreli sinyaller ve vücut enerji depolarını düzenlemeye yardımcı olan uzun süreli adipozite sinyallerinden oluşmaktadır (10). Besin alımının periferik kontrolü gastrointestinal sistemden salınan kolesistokinin (CCK), peptit YY (PYY), glukagon-benzer peptit 1 ve 2 (GLP-1 ve GLP-2), amilin, oksintomodülin (OXM), enterostatin, bombesin ailesi (Bombesin, gastrin salıverici peptit, neuromedin B), apolipoprotein A-IV (Apo A-IV) ve ghrelin gibi hormonlar ile gerçekleştirilir. Bu hormonlar arasında ghrelin, bilinen tek oreksijenik veya iştah uyarıcı peptittir; diğer hormonlar anoreksijenik peptitler olarak doygunluk hissinin oluşturulmasıyla besin alımını durduran peptitlerdir. Besin alımı açısından bu peptitlerin oluşturduğu etki önemli bir etkidir; ancak kısa sürelidir (30, 33). Besin alımına başladıktan yaklaşık 20-40 dakika sonra doygunluk oluşturan bu periferik sinyaller öğünler arası tokluk hissini uyarmaktadırlar (37). İştah kontrolünde uzun süreli etkileri olan adipozite sinyalleri de mevcuttur. Bu sinyaller vücut yağ depolarına ters orantılı olarak kan dolaşımına geçerler; median eminens yoluyla veya kan-beyin bariyerini geçerek arkuat nükleuse (ARC) erişirler ve beyinde yaptıkları eylemlerle beslenme ve enerji harcamasını etkileyerek vücut ağırlığını kontrol ederler. Bu hormonların düzeylerindeki azalmalar, besin alımının ve vücut ağırlığının artmasıyla sonuçlanmaktadır (38). Adipozite sinyalleri arasında en çok çalışılanlar leptin ve insülindir. Bunların yanında, resistin ile IL-6 ve TNF-α gibi pro-inflamatuar adipokinler de adipozite sinyalleri arasında ele alınmaktadır (37). Uzun süre ve kısa süre sinyaller enerji dengesini düzenlemek için birbirleri ile etkileşim halindedirler. İnsülin ve leptin, kısa süreli sinyallere karşı beynin duyarlılığını arttırmakta ve gastrointestinal hormonların salgılanma miktarında etkili olabilmektedirler (10, 39). Tablo 2.1’de iştah regülasyonunda yer alan en önemli periferik peptitler verilmiştir (30). 12 Tablo 2.1. İştah regülasyonunda yer alan en önemli periferik peptitler (30) Peptit Üretim yeri Reseptörler Etki Ghrelin Mide GHS-R1a NPY/AgRP aktivitesini artırarak ve leptin etkilerini antagonize ederek yemek yemeyi uyarır CCK Duodenum, jejunum CCK-A, CCK-B Pankreas salgısı, safra kesesi kasılması ve bağırsak motilitesini uyarır, gastrik motiliteyi önler, yemek yemeyi önler PYY İleum, kolon, rektum Y2 NPY önlemesi ve POMC uyarması ile yemek yemeyi önler GLP-1 İleum, kolon GLP-1 reseptörü Mide boşalmasını geciktirir, yemek yemeyi önler GIP Mide, duodenum GIP reseptörü Glukoza bağımlı insülin salınmasını uyarır, enerji depolama etkisi gösterir. Obestatin Mide ve ince bağırsak GPR39 ve GLP-1R Yemek yemeyi önler İnsülin Pankreas β hücreleri Insülin reseptörü Yemek yemeyi önler Amilin Pankreas β hücreleri AMY1–3 Yemek yemeyi önler Leptin Adipoz doku Leptin reseptörü, Ob-Rb NPY ve AgRP'nı engeller, yemek yemeyi önler 2.5.1. Tokluk Sinyalleri Ghrelin Ghrelin mide hücrelerinde ve bağırsakta üretilir; besin alımı, yağ birikimi ve büyüme hormonu salınımı üzerindeki uyarıcı etkileri ile bilinmektedir. Ghrelin besin alımı kontrolünde rol oynayan tek oreksijenik peptittir. Serum ghrelin düzeyleri, beslenme durumunu ve vücut yağ depolarının durumunu yansıtmaktadır. Ghrelin düzeyleri yemekten önce kan dolaşımında artış ve yemekten sonra düşüş gösterir. https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/gpr39 13 Ayrıca, yaş, cinsiyet, beden kütle indeksi, büyüme hormonu, kan glukoz ve insülin konsantrasyonları serum ghrelin düzeylerini etkilemektedirler (40, 41). Örneğin, serum ghrelin düzeyleri kadınlarda erkeklerle karşılaştırıldığında daha yüksektir ve yaş arttıkça azalır. İnsanlarda ghrelin düzeyleri yağ dokusu ile ters orantılıdır ve obez bireylerde düşük ve obez olmayan bireylerde yüksek düzeyde bulunmaktadır (41). Ghrelin, bilinen herhangi bir peptide kıyasla (nöropeptit Y haricinde) kısa süreli beslenmede en güçlü iştah uyarıcıdır (42). Ghrelinin oreksijenik etkisi, diğer beslenmeyi teşvik eden nöropeptitlerin mRNA ekspersiyonunu değiştirmeden, ARC'de NPY ve AgRP üretimini uyararak ortaya çıkmaktadır (43). Ghrelinin intraserebroventriküler enjeksiyonları hayvanlarda besin alımını arttırmıştır, aynı şekilde periferik olarak enjekte edilen ghrelin hipotalamik nöronları ve besin alımını uyarmıştır (37). Ghrelin oreksijenik fonksiyonundan bağımsız olarak, vücutta adipogenezi ve lipogenezi arttırmakta ve lipolizi azaltmaktadır; böylelikle adipoz doku metabolizmasında yaptığı işlevlerle de uzun süreli etkilerle vücut ağırlığını düzenleyebilmektedir (37). Obestatin Obestatin insanlar dahil olmak üzere birçok memelinin mide ve ince bağırsak epitel hücrelerinde üretilen bir hormondur (44). Bu gastrik peptit susuzluk, kaygı ve endişenin önlenmesi ile, hafıza ve uykunun düzenlenmesinde rol oynamaktadır. Aynı zamanda, insan retina hücre çoğalmasını uyardığı ve pankreatik β-hücrelerinin hayatta kalmasını sağladığı gösterilmiştir. Obestatin ghrelinin gen öncüsü (Preproghrelin) tarafından kodlanır ve ghrelinin etkilerinin tam tersi olarak gastrik boşalmayı geciktirir, besin alımını ve vücut ağırlığını azaltır. Her iki peptit birlikte verildiğinde obestatin, ghrelinin endojen rakibi olarak onun biyolojik etkilerini antagonize etmektedir (45, 46). Kolesistokinin (CCK) Kolesistokinin (CCK), duodenumun I hücrelerinden salınan bir polipeptittir. Kolesistokinin salgılanması, uzun zincirli yağ asitleri, aminoasitler, kalsiyum ve mide asidi ile artarken; somatostatin ile azalmaktadır. Kolesistokinin safra kesesi kasılmasını, safra kesesi bikarbonat ve pankreatik enzim sekresyonunu uyarmakta ve midenin boşalmasını ve besin tüketimini baskılamaktadır (47). İnsanlarda CCK’nin 14 fizyolojik dozlarının intravenöz infüzyonu önemli ölçüde tüketilen besin miktarını ve post-prandiyal açlığı azaltılmıştır (48). Kolesistokinin yemek başlangıcından 10-30 dakika sonra besinlerin bağırsaklarda bulunmasına yanıt olarak (özellikle yağ ve protein) kademeli bir artış ile duodenumdan salınır ve 3-5 saat süresince yüksek düzeyde kalır (30, 49). Kolesistokinin hormonu için CCK1 ve CCK2 olarak iki reseptör tanımlanmıştır. Kolesistokininin anoreksijenik etkisi çoğunlukla CCK1 reseptörleri ile vagal iletileri tetiklemekle ilgilidir. Bu reseptörler, pankreas, safra kesesi ve bağırsak gibi perifer dokularda ve nükleus traktus solitarius (NTS) ve dorsomedial hipotalamus gibi besin alımının düzenlenmesinde yer alan CNS bölgelerinde görülmektedir (38). Glukagon Benzeri Peptit-1 (GLP-1) En iyi bilinen bağırsak kaynaklı inkretin hormon olan glukagon benzeri peptit -1, besin tüketiminden sonra yemeğin enerjisi ile orantılı olarak intestinal L hücrelerinden salınır. Glukagon Benzeri Peptit-1 aynı zamanda beyin sapında NTS’de küçük bir nöron topluluğu tarafından sentezlenen bir nörotransmitterdir (37). Glukagon benzeri peptit-1 mide boşalmasını geciktirir, glukoza yanıt olarak insülin ve somatostatin salınmasını uyarır ve glukagon salgılanmasını inhibe eder. Glukagon benzeri peptit-1, besin alımı sonrası hızlı bir şekilde erken faz (10-15 dakika içinde) ve onu takip eden daha uzun faz (30-60 dakika) olmak üzere iki fazda kan dolaşımına boşaltılır (50). Glukagon benzeri peptit-1 sekresyonunun ikinci pikinin bağırsak lümeninde serbest yağ asitleri tarafından tetiklendiği düşünülmektedir (51, 52). Glukagon benzeri peptit-1 beyinde, gastrointestinal kanalda ve pankreasta yaygın olarak bulunan GLP-1 reseptörü (GLP-1R) aracılığıyla, ARC’de POMC/CART aktivitesini azaltarak ve NPY/AgRP aktivitesini arttırarak anoreksijenik etkiler göstermektedir (53). Glukagon benzeri peptit-1'in intravenöz infüzyonu, obez ve obez olmayan insanlarda besin alımında azalmaya neden olmuştur ancak obez kişilerde daha düşük bir etki göstermiştir (54). Glukagon benzeri peptit-1 müdahalesi tokluk hissini arttırmış ve besin tüketimini azaltmıştır; ayrıca glukoz homeostazı üzerine de yararlı etkiler göstermiştir (30). 15 Glukagon Benzeri Peptit-2 (GLP-2) Yemekten sonra, GLP-1 ile birlikte intestinal L hücrelerinden, GLP-2 hormonu da dolaşıma salınır. Glukagon Benzeri Peptit-2’nin başlıca biyolojik etkileri mukozal morfolojinin korunması ile bağırsağın işlevi ve bütünlüğünün sağlanmasıdır. Glukagon Benzeri Peptit-2, gastrointestinal sistemde besin ögesi taşıyıcılarının aktivitesini ve ekspresyonunu arttırarak besin ögelerinin alımını arttırmaktadır. İştah regülasyonu üzerindeki etkisi belirsizdir; ancak farelerde GLP-2'nin intraperitoneal enjeksiyonu sonucunda besin alımının azaldığı görülmüştür (10). Peptit YY (PYY) Pankreatik polipeptit ailesinin bir üyesi olan PYY ileum, kolon ve rektum L- hücreleri tarafından üretilir ve iki endojen formu (PYY1-36 ve PYY3-36), dolaşıma salınır. PYY mide boşalmasını geciktirir, pankreas ve mide salgılarını inhibe eder, safra kesesi kasılmasını engeller ve ileumdan sıvı ve elektrolit emilimini artırır. Plazma PYY konsantrasyonları yemeklerin enerji içeriği ile orantılıdır ve özellikle diyette yağ alımı sonrası daha yüksek plazma PYY konsantrasyonu oluşmaktadır (47). Açlık durumunda PYY1-36, yemek sonrası ise PYY3-36 dolaşımdaki başlıca formudur. Besin alımı sonrası dolaşımdaki PYY3-36 düzeyleri ilk 15 dakika içinde yükselir, yaklaşık olarak 90 dakikada en yüksek noktaya ulaşır ve en fazla 6 saat süre ile yüksek kalır. Besin alımından 15 dakika sonra PYY3-36'nın salındığı göz önüne alındığında, bu serbest bırakılma, sindirilmiş besinlerin distal bağırsağa ve kolona ulaşmadan gerçekleşmektedir. Bu nedenle, PYY3-36'nın ilk postprandiyal salgılanmasının nöral kontrol altında olması muhtemeldir. Peptit YY3-36'nın daha sonra salınması, besinlerin distal bağırsağa ulaşması ile görülür, özellikle de PYY3-36'nın salınmasının yüksek yağlı diyet ile uyarıldığı gösterilmiştir. Peptit YY1–36, en az üç Y reseptör alt tipine (Y1, Y2 ve Y5) bağlanır ve aktive olurken, PYY3–36, Y2 reseptörü (Y2R) için daha seçicidir (43, 55). Peptit YY3-36 bağırsak hareketliliği üzerindeki etkileri ile; ayrıca merkezi sinir sisteminde NPY/AgRP'i inhibe etme ve POMC/CART’ uyarma özelliği ile doygunluk ve tokluğa neden olmaktadır (51). Kemirgenlerde PYY uygulaması, besin alımını ve ağırlık kazanımını azaltmış ve aynı zamanda glisemik kontrolü geliştirmiştir (30). Pankreatik Polipeptit (PP) 16 Pankreatik polipeptit (PP) yemekten sonra yiyeceklerin sindirilmesine yanıt olarak pankreasın PP hücreleri tarafından salgılanır. Bu peptit, kolesistokininin antagonistidir; kolesistokinin tarafından uyarılan pankreatik sekresyonu inhibe eder ve mide boşalmasını geciktirir (51). Pankreatik polipeptit besin alımının artmasıyla azalır ve açlıkta yükselir. Pankreatik polipeptit hipotalamik Y4 ve Y5 reseptörleri ile ARC’de NPY/AgRP'nin aktivitesini azaltarak ve POMC/CART’ın aktivitesini arttırarak besin alımını azaltmaktadır. PP'nin periferik uygulamasının kemirgenlerde besin alımını azalttığı gösterilmiştir (56). 2.5.2. Adipozite Sinyalleri İnsülin İnsülin, yemek yeme ve besinlerin absorbsiyonu sırasında, pankreasın beta hücrelerinden, glukoz ve inkretin hormonların (GIP ve GLP-1) kanda dolaşması sonucu salgılanır. Plazma insülin konsantrasyonları toplam vücut yağ depoları ve yağ dağılımı ile ilişkilidir. Vücut yağ kütlesine bağlı olduğu gibi, 24 saatlik bir süre zarfında, sistemik dolaşımda karbonhidrat ve protein alımıyla da orantılıdır (8, 39). Vücut ağırlığı arttığı zaman, insülin direnci ve insülin salgılanması artmaktadır (57). İnsülin, uzun vadeli enerji dengesi ile ilişkilidir. Akut besin alımına karşı nispeten duyarsız olan leptinin aksine insülin salgılanması yemekten sonra hızla artmaktadır. İnsülin, anorektik bir sinyal olarak bilinmektedir; ARC’de POMC nöronlarını aktive etmekte ve NPY nöronlarının aktivitesini önlemektedir. Merkezi sinir sistemine (CNS) intraserebroventriküler infüzyonunun, NPY genlerinin ekspresyonunu inhibe ederek, besin alımını ve vücut ağırlığını azalttığı gösterilmiştir (58). Ayrıca insülin leptin yapımında da rol oynamaktadır. Besin alımını inhibe etmesinin yanı sıra, insülin enerji harcanmasını ve termogenezi arttırarak da enerji dengesinde görev alır (39). İnsülinin kısa süreli tokluk sinyalleri (CCK gibi) ile sinerjik etkileri enerji dengesi için önemlidir. Örneğin, babunlara tek tek verildiğinde besin alımı üzerinde etkili olmayan insülin veya CCK dozlarının birlikte verildiğinde besin alımında önemli azalma sağladığı görülmüştür (59). 17 Leptin Besin alımının periferik kontrolünde diğer önemli adipozite sinyallerinden biri leptindir. Ob geninin ürünü olan leptin, adipoz dokudan salgılanır ve enerji homeostazı ile besin alımının periferik kontrolünde rol oynayan önemli bir uzun süreli adipoz sinyalidir. Leptin salgılanması vücut yağ miktarı (özellikle subkutan olarak) ile doğrudan ilişkilidir. Kadınlarda plazma leptin konsantrasyonları erkeklere göre 3-4 kat daha yüksek olduğu bilinmektedir. Leptinin salgılanması açlık dönemlerinde azalırken, besin tüketiminden sonra artmaktadır (60, 61). Pozitif enerji dengesine cevap olarak adipositler tarafından salgılandıktan sonra, hipotalamus gibi beyin bölgelerine ulaşmakta ve negatif geribildirim tepkilerini indüklemektedir. Leptin, ARC bölgesinde POMC/CART nöronları uyararak ve NPY/AgRP'ı eksprese eden nöronları bastırarak besin alımının azalmasına ve enerji harcamanın artmasına neden olmaktadır (34). Diyetle indüklenen vücut ağırlık kaybı sırasında azalan leptin, gastrointestinal tokluk sinyallerine karşı beyin sapı tepkilerini azaltarak; tüketilen yemek miktarını arttırmaktadır (62). Leptin eksikliğine neden olan mutasyonlar veya leptin reseptörlerinde bozukluk insanlarda hiperfaji ve morbid obeziteye neden olmaktadır (8). Leptin eksikliği olan hastalara küçük dozlarda leptin verilmesi hiperfajiyi azaltmış ve yağ dokusundan ağırlık kaybına neden olmuştur; leptin eksikliği olmayan insanlarda ise sadece çok az bir ağırlık kaybı oluşturmuştur (8). Obezitede, leptine karşı duyarlılığın azalması, yüksek enerji depolarına ve yüksek düzeylerde leptine rağmen tokluğun tespit edilememesi ile sonuçlanmaktadır (8). Leptin ve gastrointestinal sistemden salgılanan kısa süreli sinyaller arasında önemli bir etkileşim bulunmaktadır. Leptin bağırsakta doygunluk peptitlerinin sekresyonunu artırarak (örneğin, distal-intestinal L hücrelerinden GLP-1 salınımı) ve bağırsak peptitlerine karşı vagal iletilerin duyarlılığını arttırarak (örneğin, proksimal intestinal I hücrelerden CCK'ya) kısa süreli sinyaller ile etkileşim göstermektedir (39, 63). Leptin gibi adipozite sinyallerinin vücutta azalması besin ödül yolağını uyararak enerji yetersizliği ile tehdit edilen hayvanları lezzetli yiyecekler bulmak ve elde etmek için teşvik etmektedir. Maymunların üçüncü ventriküllerine leptin uygulanması, norepinefrinin dolaşım düzeylerini 30 dakika içinde arttırmış ve besin alımında 24 saat boyunca süren bir azalma meydana getirmiştir (8). 18 Resistin Resistin adipoz doku tarafından üretilmekte ve insülin direncini arttırmaktadır. Bu peptidin dolaşımdaki düzeyleri obezitede artmakta ve ağırlık kaybı ile düşmektedir. Resistinin insülin direncine ve diyabet gelişimine katkıda bulunabileceği düşünülmektedir; fakat obezite patogenezindeki rolü henüz tam olarak açıklanamamıştır (64, 65). 2.5.3. Besin Ögesi Algılayıcı Sinyaller Spesifik hipotalamik nöronlar, ekstrasellüler besin ögesi düzeylerindeki değişikliklere duyarlıdır. Emilimden sonra kan dolaşımında açığa çıkan glukoz, aminoasitler (löyzin, izolöyzin, valin) ve yağ asitleri (oleik asit, uzun zincirli yağ asitleri) lateral hipotalamus, ventromedial nükleus ve arkuat nükleuste sinyal molekülleri olarak işlev görmekte ve besine duyarlı nöronları uyararak, özel nöro- biyolojik yanıtlar oluşturabilmektedirler (18). 2.6. Besin Alımını Düzenleyen Merkezi Sistemler 2.6.1. Nöropeptiderjik Sistem Nöropeptit Y (NPY) Nöropeptit Y, hem merkezi hem de periferik sinir sistemlerinde çeşitli fizyolojik ve homeostatik süreçlere katılan 36 aminoasitli bir nöropeptittir. En güçlü merkezi iştah arttırıcı olarak bilinen NPY, merkezi sinir sistemi boyunca dağılmasına karşın, ekspresyonu ARC bölgesinde daha baskındır. Bu peptid ARC'de NPY nöronlarından eksprese edilir; PVN ve LHA bölgelerinde ikinci dereceden nöronlara aktarılır ve anabolik yolakları harekete geçirir (33). Bugüne kadar, G-protein kenetli altı adet NPY reseptörü (G protein coupled receptor) tanımlanmıştır ve bunlardan ikisinin (Y1 ve Y5) NPY’ın anabolik etkilerine aracılık ettiği gösterilmiştir. Düşük serum leptin düzeyi, hipoglisemi, hipoinsülinemi ve negatif enerji dengesi, ARC'de NPY ekspresyonunu arttırmaktadır (33). Nöropeptit Y, direkt POMC nöronlarını engelleyerek akut beslenme davranışını yönetmektedir. Sıçanlara NPY’nin merkezi uygulaması, termogenezin baskılanmasına, besin alımının ve adipogenezin artmasına neden olmaktadır (66). Nöropeptit Y aktivitesinin bloke edilmesi, arteriyel 19 hipertansiyon, analjezi, hipoglisemi ve hipofiz hormonu salgılanmasının bozulması gibi yan etkiler göstermesine karşın, NPY reseptörlerinin (Y1 ve Y5) antagonistleri antiobezite ajanları olarak kullanılmıştır (67). Agouti-İlişkili Protein (AgRP) Agouti-ilişkili protein (AgRP), güçlü bir oreksijenik merkezi peptittir. Agouti- ilişkili protein hipotalamusta ARC’de NPY ile birlikte sentez edilmektedir. AgRP'nin beslenmeyi uyardığı mekanizmalar tam olarak anlaşılmamıştır. Bu nöropeptidin melanokortin reseptörlerinin (MC3-R ve MC4-R) bir endojen antagonisti olarak, - melanosit uyarıcı hormonun sinyalini baskılayarak, besin alımını arttırmasına neden olduğu düşünülmektedir. AgRP, POMC/CART yolunu inhibe ederek de besin alımının artmasına neden olmaktadır. Agouti-ilişkili protein'nin iştah uyandırıcı etkileri, leptin tarafından inhibe edilirken, ghrelin tarafından aktive edilmektedir (66). Leptin eksikliğinde AgRP sentezi artmaktadır. Leptin infüzyonu bu peptitin ARC’de ekspresyonunu engelleyerek salınmasını azaltmaktadır. Obezlerde yüksek plazma AgRP düzeyleri belgelenmiştir. Diğer taraftan, AgRP’ye uzun süreli maruziyet, hiperfajiye ve obeziteye neden olmaktadır (33, 68). Agouti-ilişkili protein sadece enerji alımını değil aynı zamanda besin seçimini de etkilemektedir. AgRP'nin bu etkilerinin opioid reseptörleri ile etkileşime bağlı olduğu düşünülmektedir (69). Proopiomelanocortin (POMC) Proopiomelanocortin (POMC), -melanosit uyarıcı hormon gibi enerji dengesini düzenleyen melanokortin peptitlerin öncüsüdür. Proopiomelanocortin, PVN'de yüksek oranda bulunan MC4R reseptörünü aktive ederek besin tüketimini azaltmakta; vücut bazal metabolik hızı ve enerji harcamasını arttırmaktadır. Bu reseptörlerin işlevlerinde bir bozukluk hiperfaji, enerji alımında artış ve ağırlık kazanımı ile sonuçlanmaktadır. İnsanlarda, morbid obezite vakalarının %5'inden fazlası MC4-R geninin mutasyonları ile ilişkilidir (33, 70). Cocaine-Amphetamine Regulate Transcript (CART) Cocaine-amphetamine regulate transcript insanlarda CARTPT geni tarafından kodlanan bir nöropeptittir. Cocaine-amphetamine regulate transcript stres, ödül, bağımlılık ve besin tüketimi üzerinde etki göstermektedir (60). Cocaine-amphetamine 20 regulate transcript nöronlarının %90'nı POMC nöronlar ile birlikte ARC’de bulunmaktadır. CART'ın intraserebroventriküler uygulaması iştahı azaltırken, enerji harcamasını arttırmaktadır. CART'ın anoreksijenik etkilerinin melanokortin sisteminden bağımsız olduğu düşünülmektedir. Cocaine-amphetamine regulate transcript, enerji homeostazını düzenlenmek için birkaç hipotalamik iştah devresi (hypothalamic circuit) ile etkileşime girmektedir. Cocaine-amphetamine regulate transcript ekspresyonu, leptin, GLP-1, kolesistokinin ve ghrelin gibi iştah regülasyonunda yer alan periferik hormonlar tarafından düzenlenmektedir (71-73). Hipotalamik nükleuslerde CART enjeksiyonu, besin alımını arttırmasına karşın, bazı spesifik koşullar altında, CART oreksijenik etki gösterebilmektedir (72). İnsanlarda CART genindeki mutasyonların, dinlenme metabolizma hızında azalmaya neden olduğu ve şiddetli obezite ile sonuçlanabildiği gösterilmiştir (74). Melanin-Konsantre Edici Hormon (MCH) Bu peptit memelilerde beslenme davranışı, ruh hali, uyku-uyanıklık döngüsü ve enerji dengesinin düzenlenmesinde rol oynar. Melanin-konsantre edici hormon, LHA'da bulunan nöronların alt popülasyonunda eksprese edilir (75). Bu nöropeptit Mchr1 ve 2 reseptörlerine (melanin konsantre edici hormon reseptör 1 ve 2) bağlanarak oreksijenik etki göstermektedir. Ob/ob leptin eksikliği olan farelerde, MCH’nun mRNA düzeyleri artarmaktadır. Bu farelerde leptin infüzyonu MCH ekspresyonunu azaltır. Sıçanlarda MCH infüzyonu, hiperfajiye ve vücut ağırlığında artışa neden olur. Mchr1 reseptörlerinin antagonistleri anti-obezite ilaçları olarak araştırılmaktadırlar (66). Oreksin Oreksinler (hipokretin), hipotalamusun lateral (LH) ve perifornikal (PFA) bölgelerindeki nöronlarda üretilen nörotransmitterdir. Ortak bir öncüsü (prepro- oreksin) olan iki oreksin (oreksin A ve oreksin B), 1998'de tanımlanmıştır (76). Oreksinin uyanıklığı, dikkati, besin tüketimini ve ödülle ilgili davranışları düzenlediği bilinmektedir. Oreksin A’nın daha belirgin bir oreksijenik etki gösterdiği kaydedilmiştir (71). Obezitede iştahı azaltmak için oreksin A (OXA) antagonistlerinin potansiyel kullanımı üzerine çalışmalar yapılmıştır. Sıçanlara oreksinin antagonisti verildiğinde, besin tüketiminin azaldığı ve tokluk hissinin arttığı gösterilmiştir (77). 21 İnsanlarda OXA'nın periferik enjeksiyonun, serum leptin düzeylerini düşürdüğü ve gastrik boşalmayı yavaşlattığı; ancak yeme davranışında önemli bir değişiklik oluşturmadığı gösterilmiştir (71, 77). Tablo 2.2’de iştah regülasyonunda yer alan en önemli merkezi peptitler gösterilmiştir (72). Tablo 2.2. İştah regülasyonunda yer alan en önemli merkezi peptitler (72). Peptit Üretim Yeri Yanıt oluşturulan hormon Etki AgRP/NPY Medial arkuat nükleus ↓ leptin ↓ PYY3−36 ↓ insülin ↑ ghrelin Yemek yemeyi uyarır POMC/CART Medial arkuat nükleus ↑ leptin ↑ PYY3−36 ↑ serotonin ↑ insülin, glukoz ↓ ghrelin Yemek yemeyi önler MCH Lateral hipotalamus ↓ leptin Yemek yemeyi uyarır Oreksin Lateral hipotalamus ↓ leptin Yemek yemeyi uyarır 2.6.2. Monoaminerjik Sistem Monoamin nörotransmitterler, karbon-karbon zinciriyle bir amino grubunun bir aromatik halkaya bağlandığı nörotransmitterlerdir. En yaygın monoamin nörotransmitterler dopamin, norepinefrin, serotonin ve histamindir. Bu monoaminerjik nörotransmitterlerin ödül yolağı ve besin tüketimini düzenleyebilme potansiyeli olduğu gösterilmiştir (78). Monoaminerjik nörotransmitterler, tokluk mekanizmalarını ve yeme davranışlarını kontrol etmek için diğer tokluk hormonları ve nöropeptitler ile etkileşime girmektedirler (33). Dorsal raphe nükleusta üretilen serotoninin iştah ve besin alımını azaltarak; enerji harcamasını artırarak vücut ağırlığının regülasyonunda 22 yer aldığı bilinmektedir. Bu özelliklere dayanarak fenfluramin ve dexfenfluramin gibi serotonin agonistleri antiobezite ajanları olarak geliştirilmiştir. Serotonin ve norepinefrin kombinasyonu olan sibutraminin insanlarda obezitenin tedavisinde etkili olabildiği önerilmiş; insanlarda bir yıl sibutramin tedavisi ile vücut ağırlığında % 15 oranında azalmanın sağlandığı gösterilmiştir (33). Norepinefrin dorsal vagal komplekste sentezlenmektedir. Ekzojen norepinefrin, infüzyon bölgesine ve reseptörlerine bağlı olarak besin alımını arttırabilir veya azaltabilir (α2- adrenoseptörler: besin alımını teşvik etmektelerdir ve α1-adrenoseptörleri besin alımını önlemektelerdir) (79). Ob/ob leptin eksikliği olan farelerinin PVN'larında norepinefrin düzeylerinin yüksek bulunması, leptinin norepinefrin salınımını baskılayabileceğini göstermektedir (39, 80). Dopamin besin alımını farklı beyin bölgelerinde farklı reseptörler ile etkilemektedir. Dopamin sinyalleri, ARC’de ve LHA'da besin alımını bastırmakta ve VMH'de uyarmaktadır. Ayrıca mezolimbik yolaklarda, D5 reseptörlerine bağlanarak lezzetli yiyecekler tüketmenin “ödüllendirici” yönlerini güçlendirmektedir (81, 82). 2.6.3. Endocannobinoid Sistem Endocannobinoid sistemi (ECS) cannabinoid reseptörlerine bağlanan endojen lipit bazlı nörotransmitterlerden oluşan bir biyolojik sistemdir. Endocannobinoid sistem, besin tüketimi ve iştah dahil olmak üzere, doğurganlık, ağrı, ruh hali, hafıza ve bağımlılık gibi çeşitli fizyolojik ve bilişsel süreçlerin düzenlenmesinde rol oynamaktadır (83). Bu nörotransmitterler merkezi sinir sistemi ve perifer dokular arasında metabolik bilgilerin taşıyıcısı olarak bilinmektedirler ve çeşitli oreksijenik ve anoreksijenik medyatörlerin ekspresyonunu ve/veya etkisini düzenleyerek beslenme davranışının düzenlenmesinde önemli rol oynamaktadırlar (84). Beyinde anandamid ve 2-araşidonil gliserol isimli iki ana endocannobinoid bulunmaktadır. Bu endocannabinoidler santral ve periferik sinir sistemindeki iki cannabinoid reseptörüne (CB1 ve CB2) bağlanarak fizyolojik etkilerini göstermektedirler (85). Endocannobinoidler, beyaz adipoz dokuda, hipotalamusta ve beyin sapında CB1 reseptörlerine bağlanarak lipogenezi, iştahı ve vücut ağırlık kazanımını arttırırken, insülin direncini azaltmaktadırlar. CB reseptörlerinin bloke edilmesi ise besin alımını azaltmaktadır. Endocannobinoid sistemin hiperaktivitesi, obezite ve metabolik 23 sendromun gelişmesine neden olmaktadır. Ayrıca, mezolimbik sistemin ödül merkezinde (nucleus accumbens), endocannobinoidler opioid sistemi ve dopaminerjik sinyalleri güçlendirerek lezzetli besin tüketimine yönelik motivasyonu arttırmaktadırlar (84). 2.7. Besin Alımında Hedonik Düzenleme Besin alımının homeostatik yolakların yanında hedonik yolaklarla da düzenlendiği bilinmektedir. Homeostatik yolaklar, daha önce ifade edildiği gibi, vücut enerji dengesini sağlayan fizyolojik süreçler üzerinden gerçekleşmektedir. Besin ödül yolağı olarak da bilinen hedonik yolaklar ise, fizyolojik gereksinimlerden bağımsız olarak, besinin sadece lezzet verici ve ödüllendirici özellikleri nedeniyle tüketilmesidir (86). Lezzetli besinler, özellikle tatlı ve tuzlu yiyecekler, yemek yemeyi acı veya ekşi olan yiyeceklerden daha çok teşvik etmektedir. Besinlerin hoş ve cazip görüntüsü, kokusu, tadı ve rengi gibi organoleptik özellikleri vücudun tokluk sinyallerini göz ardı ederek yemek yemeyi tokluk zamanlarında bile teşvik etmektedirler (87). Endocannobinoid sistem, mezolimbik (dopamin) ve endojen opioid sistemlerin etkileşimi, besin-ödül yolağının kontrolünde önemli rol oynamaktadır (88). Besin alımının homeostatik yolakları genel olarak arka beyinde ve hipotalamusta kontrol edilirken; hedonik yolaklar CNS ödül bölgelerinde kontrol edilmektedir. Tablo 2.3‘de bazı peptitlerin besin alımını düzenlediği yolaklar, etki bölgeleri ve besin alımına etkileri özetlenmiştir (86). Yapılan teorik sınıflandırmaya karşın, çeşitli tokluk peptitlerinin reseptörleri ve periferik sinyaller (örn. leptin) beyin ödül merkezlerinde bulunduğundan, bu iki sistem arasındaki anatomik ve fonksiyonel ayrım oldukça belirsizdir ve bu düzenleyici mekanizmalar arasındaki etkileşimin besin tüketim kontrolüne etkisi tam olarak anlaşılamamıştır (87). 24 Tablo 2.3. Bazı peptitlerin besin alımını düzenlediği yolaklar (86). Peptitler Düzenlediği yolaklar Etki bölgeleri Besin alımına etkileri Leptin Homeostatik-Hedonik ARC,VTA Baskılayıcı Ghrelin Homeostatik-Hedonik ARC,VTA Uyarıcı α-MSH Homeostatik PVN Baskılayıcı AgRP Homeostatik PVN Uyarıcı NPY Homeostatik Birden çok bölge Uyarıcı Oreksin Hedonik VTA Uyarıcı Arkuat nükleus (ARC), Paraventriküler nükleus (PVN), Ventral tegmental alan (VTA) 2.8. Besinler/Besin Ögeleri ve İştah Regülasyonu Diyetin besin çeşitliliği ile tüketilen besinlerin enerji yoğunluğu, makro/mikro besin ögesi ve diğer bileşen kompozisyonu, hacimleri ve fiziksel özellikleri (tat, koku, doku ve görünüşe) besin alımını etkilemektedir. Özellikle, makro ve mikro besin ögeleri ile bazı biyoaktif besin bileşenlerinin (polifenoller, kapsaisin vb. gibi) iştah ve besin alımının kontrolünde önemli etkiler oluşturabildiği bilinmektedir. En güçlü tokluk hissi oluşturan makro besin ögesinin proteinler olduğu, bunu sırasıyla karbonhidrat ve yağların izlediği iyi bilinmektedir (18). Proteinden zengin diyetlerin tokluk hissini oluşturmanın yanında, kısa sürede vücut ağırlığı kaybında ve vücut bileşiminin geliştirilmesinde etkili olduğu da gösterilmiştir. Bu noktada, proteinlerin sindirilebilirliği, aminoasit kompozisyonu, biyoaktif peptit içerme durumu/oranı veya protein-olmayan biyoaktif bileşiklerle konjugasyonu gibi özelliklerine bağlı olarak tokluk hissi oluşturma, besin alımı, vücut ağırlığı ve vücut bileşimi üzerindeki etkileri değişiklik gösterebilmektedir (89). Farklı protein kaynaklarının farklı şekilde tokluk etkileri oluşturduğu da gösterilmiştir (18). Diyet proteinlerine karşı oluşturulan gastrointestinal yanıtlar, indirekt olarak nöral yoldan (esas olarak vagus siniri yoluyla) ve direkt olarak da hormonal yoldan beyne ulaşmakta ve kısa süreli tokluk sağlanmaktadır. Periferik düzeyde, diyet proteinleri kolesistokinin, glukagon benzeri peptit-1 ve peptit YY gibi anoreksijenik 25 bağırsak hormonlarının salınımını indüklemektedirler (90). Whey proteini kazeine göre, kolesistokinin ve glukagon benzeri peptit-1 gibi hormonların daha fazla salgılanmasına neden olmaktadır (91, 92). Ayrıca, kan dolaşımındaki lösin düzeyinin besin alımını etkileyebileceğine dair bazı kanıtlar da bulunmaktadır. Bazı nöropeptitlerin öncüsü olan lösin, merkezi mekanizmalar yolu ile proteinin neden olduğu tokluğu düzenlemektedir. Yüksek proteinli diyetler, soliter sistemin nükleuslarında ve ARC’de melanokortin nöronlarında noradrenerjik/adrenerjik nöronal yolun aktivasyonuna da yol açmaktadır (90). Diyet karbonhidratları serum glukoz düzeylerini belirleyerek, açlık-tokluk hissi üzerinde etkili olmaktadırlar. Diyet karbonhidratlarından elde edilen glukozun tokluk ve besin alımını düzenlemesindeki önemi glukostatik teoriye dayanmaktadır (93). Hızlı sindirilebilir ve yüksek glisemik indeksli karbonhidratların alımından sonra kan glukoz düzeyindeki hızlı artış, kısa süreli tokluk hissi sağlayabilmektedir; ancak yavaş sindirilen ve düşük glisemik indeksli karbonhidratların tüketimi, uzun vadede doygunluğu sürdürmede daha etkili olmaktadır (94). Karbonhidratların GLP-1 ve ghrelin gibi gastrointestinal hormonlarının düzeylerini etkileyerek de açlık ve tokluk üzerinde etkili olabileceği gösterilmiştir. Yağ içeriği zengin besinlerle karşılaştırıldığında, karbonhidrattan zengin besinlerin tüketiminden sonra serum ghrelin düzeyinde daha büyük bir düşüş görülmektedir (95). Diyet yağlarının doygunluk özellikleri yağ asitlerinin zincir uzunluklarına ve doymamışlık derecelerine bağlı olarak değişebilmektedir. Diyetle yüksek PUFA alımının, doymuş yağ asitleri (SFA) ve tekli doymamış yağ asitleri (MUFA) ile karşılaştırıldığında, enerji ve toplam yağ alımını baskıladığı gösterilmiştir (96, 97). Hayvan ve insan çalışmalarında, uzun zincirli trigliseritlere (LCT) kıyasla, orta zincirli trigliseritlerin (MCT) doygunluk üzerinde daha etkili olduğu gösterilmiştir. Bununla birlikte, sadece zincir uzunluğu 10'dan daha büyük olan yağ asitlerinin CCK'yı serbest bırakmada daha etkili olduğuna dair kanıtlar da bulunmaktadır (98, 99). Vitamin ve/veya mineral desteğinin de iştah kontrolünde önemli olabileceği önerilmiştir (18). Bir çalışmada, ağırlık kaybı programıyla birlikte multivitamin desteği alan obez kadınlarda plasebo ile karşılaştırıldığında, iştah parametreleri olumlu şekilde değişmiştir (100). Mineraller arasında kalsiyum iştah kontrolünde en etkili olabilen mineral olarak bilinmektedir. Obez kişilerde, on iki hafta süreyle hipokalorik 26 bir diyet programıyla birlikte 1400 mg/gün kalsiyum alanlarda, 700 mg/g kalsiyum alanlara göre, plazma PYY konsantrasyonunda önemli artış gösterilmiştir (101) Bazı besin ögesi olmayan besin bileşenleri (posalar, kapsaisin, kafein, prebiyotikler ve polifenoller gibi) de bağırsak hormonlarını düzenleyerek, karaciğer ve yağ dokusunda gen ekspresyonunu değiştirerek, iştah kontrolünde rol oynamaktadırlar (11, 18). Bazı besin bileşenlerinin gastrointestinal mikrobiyotayı etkileyerek, iştah ve besin alımı üzerinde etkili olabileceği önerilmiştir (12, 102). Bağırsak mikroorganizmaları fermantasyon yoluyla besin ögelerini kısa zincirli yağ asitleri, γ- aminobütirik asit (GABA), serotonin ve diğer nörotransmitterler gibi metabolitlere dönüştürebilmektedirler. Bu metabolitler enteroendokrin hücrelerin reseptörlerini uyararak, peptit YY, kolesistokinin ve glukagon benzeri peptit-1 gibi bağırsak hormonların üretimini artırabilmektedirler. Bu bağırsak hormonları, vagus siniri veya doğrudan kan dolaşımı yoluyla, beyinde iştah ve enerji dengesini düzenleyen merkezleri uyarmaktadırlar. Bağırsak mikroorganizmaları ayrıca safra asitleri ve konjugatlarını kullanarak da bazı reseptörleri (farnesoid X reseptörü ve Takeda G- protein-coupled reseptör 5) uyarmakta ve enteroendokrin hücrelerden GLP-1 sekresyonunu arttırmaktadırlar. Ayrıca bu metabolitler (kısa zincirli yağ asitleri ve diğer nörotransmitterler) yağ dokusundan leptin üretimini arttırmakta ve midede ghrelin üretimini azaltmaktadırlar (103). Bu nedenle, son zamanlarda prebiyotikler ve probiyotiklerin bağırsak mikrobiyotasında yaptıkları değişikliklere bağlı olarak, açlık- tokluk hissi ile iştah kontrolünde ve vücut ağırlığının düzenlemesindeki olası rolleri ile dikkat çekmektedir (11, 103). 2.9. Prebiyotikler 2.9.1. Prebiyotiklerin Tanımı, Kullanım Alanları Prebiyotik tanımı ilk kez 1995 yılında Gibson ve Roberfroid tarafından yapılmış; temel olarak sindirilmeyen bileşikler olduğu ve yararlı mikroorganizmaları etkileyerek yararlı etkiler oluşturduğu vurgulanmıştır (104) . Zaman içinde bu tanım farklı kurumlar tarafından güncellenmiştir. En son 2017 yılında, Uluslararası Probiyotik ve Prebiyotik Bilimsel Derneği (ISAPP- International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics) tarafından prebiyotikler, konağın bağırsak 27 mikrobiyotasındaki mikroorganizmalar tarafından seçici olarak kullanılan ve sağlık üzerine yararlı etkileri olan substratlar olarak tanımlanmıştır (106). Prebiyotiklerin yeni tanımına göre sindirilmeyen karbonhidratlar ile birlikte polifenoller, çoklu doymamış yağ asitleri ve konjuge yağ asitleri gibi bazı besin ögesi bileşenleri de konağın mikrobiyotası tarafından seçici olarak kullanıldıkları ve sağlığı etkiledikleri için güncellenmiş tanıma uyabilirler (Şekil 2.4.) (105). Ancak, ortaya çıkan bu yeni adayların prebiyotik sınıflamasında yerini koruyabilmesi için sağlık yararlarını gösteren daha fazla çalışmaya gereksinim vardır (105). Prebiyotikler ve diyet lifleri birçok özelliği paylaşsa da aynı değillerdir. Her ikisi gastrointestinal sistemde sindirilemez ancak prebiyotikler kolonda seçici olarak fermente edilirken, diyet lifleri çeşitli kolon bakteriler tarafından fermente edilir veya hiç fermente edilmeyebilir (106). Şekil 2.4. ISAPP’nin önerilen tanımı ile prebiyotiklerin sınıflanması (105). 28 Bir besin bileşenin prebiyotik olarak sınıflandırılabilmesi için bazı kriterlere sahip olması gerekmektedir. Bunlar;  Mide asidine, bağırsaktaki diğer hidroliz enzimlerine ve safra tuzlarına karşı dirençli olmalıdır,  Üst gastrointestinal sistemde hidroliz ve absorbe olmamalıdır,  Kolonda bulunan bazı bakteriler tarafından fermente edilebilmelidir,  Yararlı mikroorganizmaların metabolizmasını arttırabilmelidir (104). Bu kriterleri karşılayan karbonhidrat yapılar; galaktooligosakkaritler, polidekstroz, laktuloz, inülin, oligosakkaritler, fruktooligosakkaritler, soya- oligosakkaritleri, laktitol, maltitol, sorbitol, mannitol ve ksilitol gibi şeker alkolleri ile dirençli nişastadır. Bazı prebiyotikler ve özellikleri Tablo 2.4.’te verilmiştir. 2 9 Tablo 2.4. Prebiyotiklerin moleküler yapısı, önerilen alım miktarları ve diğer özellikleri *(107-111). Prebiyotikler Moleküler Yapısı Bazı Özellikleri Önerilen Alım Miktarları (g/gün) Frukto- oligosakkaritler (FOS) (Fr)n-Gu  Glu[β Fru (2-1)] n, Fru[β Fru (2-1)] n  Polimerizasyon derecesi (n) 2-8 ve ve ortalama 4’tür.  Buğday, soğan, muz, hindiba ve sarımsak gibi bitki türünde bulunur.  Inülinin endoinülinaz enzimi tarafından hidrolizi ile elde edilir.  Bisküvi, içecek, yoğurt kahvaltılık gevrek ve tatlandırıcı olarak birçok besine eklenirler. 2-12 Galakto- oligosakkaritler (GOS) (Ga)n-Gu  α-D-Glu (1-4 ) [β-D-Gal (1-6)] n  Polimerizasyon derecesi (n) 2-8 ve ortalama 4’tür.  İnsan sütünde, inek sütünde ve yoğurtta bulunur.  Hidrolitik enzim aktivitesine sahip olan β-galaktosidaz enziminin aktivitesiyle laktozdan üretilir.  Süt ürünlerinin tatlılığını artırır ve laktoz intoleranslı olan bireyler için laktoz konsantrasyonunu düşürür.  Kolonda seçici olarak Bifidobacteria ve Lactobacillus’lerin sayısını arttırır. 2-3 İzomalto- oligosakkaritler (Gu)n  α (1-4) ve α (1-6) glukozidik bağlarla bağlı glukoz monomerlerinden oluşur.  Polimerizasyon derecesi 2-6 arasındadır.  Sukroz, maltoz, nisasta ve dekstran gibi karbohidratlar kullanılarak farklı metotlarla üretilmektedir.  Nişasta, buğday, arpa, mısır, pirinç, patates vb. bitkilerde bulunur. 10-20 *:Ga=Galaktoz; Gu=Glukoz; Fr=Fruktoz; Xy=Ksilo 3 0 Tablo 2.4. (Devam) Prebiyotiklerin moleküler yapısı, önerilen alım miktarları ve diğer özellikleri.* Prebiyotikler Moleküler Yapısı Bazı Özellikleri Önerilen Alım Miktarları (g/gün) İnülin (Fr)n-Gu  Glu-[β-Fru (2-1)] n  Polimerizasyon derecesi 3-60; ve ortalama 10-12’dir.  Meyveler ve sebzelerde doğal olarak bulunur (soğan, muz, sarımsak, pırasada vb.).  Hindiba kökü ve Agave tequilana’dan ekstrakte edilir.  Orta asitlikte stabildir, ürüne kalıcı bir tat vermediğinden ve renginde bir değisime neden olmadığından fermente süt ürünlerinin üretiminde kullanılır.  Spesifik ayırma teknolojileri uygulayarak uzun zincirli bir inülin üretilir (inülin HP: polimerizasyon derecesi 10-60; ve ortalama 25’dir).  İnülinin inülinaz enzimi ile hidroliz edilerek oligofruktoz üretilir (oligofruktoz: polimerizasyon derecesi 2-8 ve ortalama 4’tür). Avrupa diyeti: 2-12 Belçika: 5–8 İspanya:7–12 Ksilo- oligosakkaritler (Xy)n  β (1-4) bağlı ksiloz moleküllerinin zincirleridir ve özellikle ksilobioz, ksilotrioz ve ksilotetraozdan oluşur.  Bambu filizleri, meyveler, sebzeler, süt ve balda bulunur.  Ksilanın enzimatik hidrolizi, doğal lignoselülozik materyallerden enzimatik uygulamalarla, mineral asitlerin seyreltilmiş çözeltileri, su veya buharla ksilanın hidrolitik bozunmasıyla oluşur. 0.7 Laktuloz Ga-Fr  4-O-β-D-Gal-D-Fru formunda bulunan sentetik bir disakkarittir.  Laktuloz, ince bağırsaklarda emilmediğinden ya da sindirilmediğinden laksatif olarak kullanılır.  Çok fazla kullanım alanına sahip değildir 8-20, Bebek mamalarında:% 0.5 *:Ga=Galaktoz; Gu=Glukoz; Fr=Fruktoz; Xy=Ksiloz 3 1 Tablo 2.4. (Devam) Prebiyotiklerin moleküler yapısı, önerilen alım miktarları ve diğer özellikleri.* Prebiyotikler Moleküler Yapısı Bazı Özellikleri Önerilen Alım Miktarları (g/gün) Polidekstroz (Gu)n  (α ve β) bağlı (1-2), (1-3), (1-4) ve (1-6) glukozidik bağların tüm olası kombinasyonlarını içerir, ancak 1-6 (hem α hem de β) baskındır.  Polimerizasyon derecesi 2 ila 120 arasında değişir ve ortalama 12 olan yüksek ölçüde dallanmış, rastgele bağlı bir glukoz polimeridir. 4-12 Soya-oligosakkaritleri (Ga)n-Gu-Fr  Rafinoz ve stakiyozdan oluşan soyada bulunan oligosakkaritlerdir. 2-4 Dirençli nişasta (Gu)n  α -(1-4) D-Glukan birimlerinin doğrusal parçalarından oluşmaktadır.  Amilaz ve pullulanaz enzimleri ile hidrolize direnç gösteren nişastadır.  Tohumlarda, tahıl tanelerinde ve pişirilip soğutulmuş nişastalı besinlerde doğal olarak oluşmaktadır. *:Ga=Galaktoz; Gu=Glukoz; Fr=Fruktoz; Xy=Ksiloz 32 Bağırsaklar, özellikle de kolon, büyük bir mikrobiyal topluluğu içermektedir. Bir yetişkinin kolon mikrobiyotasında yüzlerce çeşit türden, 40 trilyondan fazla bakterinin bulunduğu tahmin edilmektedir. Bu bakteriler filum bazında ele alındığında, kolonda bulunanların Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, Verrucomicrobia, Actinobacteria ve Fusobacteria olduğu; bu filumlar arasında mikrobiyotada en baskın olanların mikrobiyotanın yaklaşık %90’nını oluşturan Firmicutes ve Bacteroidetes olduğu bilinmektedir (104). İnsan bağırsak ekosisteminin bileşimi, bazı fizyolojik (örn. yaş, genetik ve köken, çevre, beslenme durumu, diyet alışkınlıkları) faktörlerden veya antibiyotik ve probiyotik kullanımı gibi fizyolojik olmayan etmenlerden etkilenmektedir. Bu faktörler ve yarattıkları bazı değişiklikler Şekil 2.5.’de gösterilmiştir (112). Şekil 2.5. İnsan bağırsak mikrobiyota bileşimini belirleyen etmenler (112). Sindirilmeden kolona ulaşan prebiyotikler, kolonda bulunan bakteriler tarafından fermantasyona uğrayarak hidrojen, metan, karbon dioksit, kısa zincirli yağ asitleri (asetat, propiyonat ve bütirat) ve laktat üretmektedir; bu yüzden bağırsağın pH’sını düşürerek ve bağırsakta Bifidobakterium ve Laktobacillus gibi yararlı İnsan Bağırsak Bileşimi 33 bakterilerin sayısını ve/veya aktivitesini arttırarak konağın sağlığı üzerine yararlı etkiler gösterebilmektedirler (113). Günde 20-30 g üzeri prebiyotik alımlarda abdominal distansiyon, kramp, gaz ve şişkinlik gibi gastrointestinal semptomları görülebilmektedir (114). Prebiyotiklerin önerilen günlük kullanım miktarları prebiyotiğin türü ile tüketicinin yaşı ve fizyolojik durumlarına göre değişebilmektedir (112). Bazı prebiyotiklerin önerilen alım miktarları daha önce verilmiştir (Bkz Tablo 2.4.). Gastrointestinal rahatsızlıkları fermente olabilen karbonhidratların polimerizasyon derecesi ile orantılıdır. Daha uzun zincirli inülin tipi fruktanlar genellikle daha az fermantasyon nedeniyle daha iyi tolere edilmektedirler (115). 2.9.2. Prebiyotiklerin Sağlık Üzerine Etkisi Prebiyotiklerin sağlık üzerine etkileri farklı mekanizmalarla gerçekleşmektedir. Prebiyotiklerin fermantasyon sürecinde kısa zincirli yağ asitleri (asetat, propiyonat ve bütirat) üretilir. Asetat vücudun enerji kaynaklarından sayılır, iskelet kası, kalp ve beyin tarafından kullanılır ve karaciğerde yağ asidi sentezini baskılamaktadır (116). Probiyonat, normal kript hücrelerinin çoğalmasını uyarır, HT- 29 adenokarsinom hücre kültüründe antiproliferatif etkide bulunur ve kolestrol sentezini azaltır (116). Bütirat ise kolonositlerin enerji kaynağı sayılır, kolonositlerin proliferasyonunu ve farklılaşmasını düzenler, histon asetilasyonu ve DNA metilasyonu ile gen ekspresyonu değiştirerek özellikle epitel proliferasyon ve farklılaşması ve apoptotik süreç üzerinde etkili olur. Bu nedenle, kolit ve kolon kanseri ile ilişkili bulunmaktadır (117). Bütirat kolon hüclerinde glutatyon-S-transferazı ve katalazı upregüle eder, hücresel detoksifikasyonu güçlendirir, kanserli hücrelerde DNA onarım mekanizmalarını baskılar. Bütirat ayrıca kolesterol sentezini azaltır (107). Kısa zincirli yağ asitlerin bağırsak ilişkili lenfoid dokularda (GALT) ve periferal kanda lenfosit ve/veya lökosit sayısının arttırabilmesi ve bağırsak ile ilişkili lenfoid dokudan IgA'nın sekresyonunu arttırarak intrainflamatuar makrofajların fagositik fonksiyonunu uyarabilmesi ile immünolojik fonksiyonlar üzerindeki yararlı etkileri de kanıtlanmıştır (118). Ayrıca kısa zincirli yağ asitleri kalsiyum, magnezyum ve demir iyonları gibi minerallerin çözünürlüğünü ve emilimini arttırabilmektedir. Bu kısa zincirli yağ asitlerin gastrointestinal sistemde PPY, OXM, CCK ve GLP-1 gibi bazı 34 tokluk hormonların salınımını düzenleyerek iştah üzerinde de etkili olabileceği önerilmiştir (105, 118, 119). Klinik çalışmalarda prebiyotiklerin obezite, tip 2 diyabet, metabolik sendrom, dislipidemi, inflamasyon, enfeksiyonlar, alerji, inflamatuvar bağırsak hastalığı (IBD), irritabl bağırsak sendromu (IBS), seyahat ishali, konstipasyon, kemik, cilt ve ürogenital sağlığında yararlı etkileri gösterilmiştir (107-109, 118). Bazı prebiyotik türlerinin insan sağlığı üzerine faydaları Tablo 2.5.’de özetlenmiştir (105). Tablo 2.5. Prebiyotiklerin insan sağlığı üzerine faydaları (105). Sağlık üzerine faydaları Prebiyotikler Metabolik sağlık: obezite; 2 tip diyabet; metabolik sendrom; dislipidemi; inflamasyon İnülin, GOS, FOS Tokluk FOS Bağırsakta nörokimyasal üreten bakterilerin uyarılması GOS Kalsiyum ve diğer minerallerin daha iyi emilimi, kemik sağlığı İnülin, FOS Alerji FOS, GOS IBD İnülin, Lactulose Ürogenital sağlık; GOS Bebeklerde bağırsak alışkanlığı ve genel bağırsak sağlığı GOS, FOS, Enfeksiyonlar ve aşı tepkisi FOS, GOS, PDX IBS GOS Seyahat ishali GOS Konstipasyon İnülin Yaşlı bireylerde immün fonksiyon GOS Cilt sağlığı GOS 2.9.3. Prebiyotiklerin Besin Alımı ve İştah Üzerine Etkisi Prebiyotiklerin kolonda fermantasyonu sonucu açığa çıkan kısa zincirli yağ asitleri, kolonositlerde serbest yağ asit reseptörlerine (FFAR3 ve FFAR2 veya diğer isimleri ile GPR41 ve GPR43) ligand olarak, enerji alımı ve harcamasını etkileyen gastrointestinal hormonların (PPY, OXM, CCK ve GLP-1) yapımına neden olmaktadırlar (15). Bu bağırsak hormonları, NPY gibi nöropeptitlerin sekresyonunu, 35 gastrik motiliteyi ve insülin duyarlılığını değiştirerek doygunluğu artırabilmekte ve besin tüketimini azaltabilmektedirler (120, 121). Kısa zincirli yağ asitleri ayrıca bağırsaktaki L-hücrelerinin farklılaşmasını arttırarak endojen GLP-1 üretiminin artmasına ve serum ghrelin konsantrasyonun azalmasına neden olabilirler (15). Prebiyotik tüketiminin serumda kısa zincirli yağ asitlerinin artmasına neden olduğu birçok çalışmada gösterilmiştir (122-125). Tarini ve arkadaşlarının (126) çalışmasında 24 g inülin eklenmiş mısır şurubunun tüketiminden 30 dakika sonra plazma GLP-1 konsantrasyonu ile 4 ve 6 saat sonra asetat, propiyonat ve bütirat miktarının arttığı; 4,5 ve 6 saatten sonra ghrelin düzeylerinin azaldığı görülmüştür. Tokluk ve besin alımı üzerine prebiyotiklerin etkisi, kısa süreli (1-2 gün) ve uzun süreli (7 günden fazla süren) çalışmalarda yemekte ad libitum tüketilen besin miktarı ve alınan enerji miktarı, gün boyu alınan enerji miktarı ve/veya subjektif açlık- tokluk hislerinin ölçümü ile değerlendirilmiştir. Araştırmalarda kullanılan prebiyotiklerin türüne ve çalışma süresine bağlı olarak farklı sonuçlar elde edilmiştir (14-16, 127). Tablo 2.6. ve 2.7.’de prebiyotiklerin iştah ve vücut ağırlığı üzerine etkilerini araştıran bazı kısa süreli ve uzun süreli çalışmaların özeti verilmiştir. Kısa süreli çalışmaların bir kısmında prebiyotiklerin ad libitum yemeğinden enerji alımını azalttığı gösterilirken (128-130); bir kısmında bu etki gösterilmemiştir (Tablo 2.6.) (131-133). Aynı şekilde kısa dönemde bazı çalışmalarda prebiyotiklerin iştah parametreleri üzerinde olumlu etkileri (129, 134) rapor edilmiştir ancak prebiyotiklerin açlık-tokluk hisleri üzerine etkisi saptanmayan çalışmaların sayısı daha fazladır (128, 131-133) (Tablo 2.6.). Müdahale süresi 2 haftadan fazla olan çalışmalarda prebiyotik tüketimi günlük enerji alımını ve açlık skorlarını azaltmış; tokluk skorlarını arttırmıştır (122, 135, 136) (Tablo 2.7.). Bu etkiler serumda postprandiyal kısa zincirli yağ asitleri, PYY ve GLP- 1 konsantrasyonlarının artması ve postprandiyal plazma glukoz düzeyini azalması ile ilişkilendirilmiştir (122, 137, 138). Bir meta-analizin sonuçlarına göre en az 2 hafta prebiyotik kullanan sağlıklı bireylerde kontrol grubuna kıyasla subjektif tokluk skorlarının daha yüksek olduğu görülmüştür (14). 3 6 Tablo 2.6. Diyete prebiyotik eklenmesinin iştah üzerine etkilerini araştıran kısa süreli klinik çalışmaların özeti. Çalışma Katılımcılar Test edilen maddeler İştah üzerine etkileri Archer ve ark. (128) 33 sağlıklı yetişkin erkek -Tam yağlı börek (kontrol), -İnulin HP içeren börek (24 g), -Lupin çekirdek lifi içeren börek (24 g) -İnülin grubunda 24 saatlik enerji alımı azalmıştır. - İştah skorları üzerinde önemli bir etki görülmemiştir. Perrigue ve ark. (129) Sağlıklı, yetişkin 18 erkek ve 20 kadın -Düşük enerji içeren yoğurt (kontrol 1), -Yüksek enerji içeren yoğurt (kontrol 2), -Portakal suyu (kontrol 3), -Hiç bir müdahale yok (kontrol 4) -Düşük enerji içeren yoğurt + 6 g inülin tipi fruktan -Yüksek enerji içeren yoğurt+ 6 g inülin tipi fruktan -Düşük enerji içeren yoğurt+inülin grubunun daha fazla doyurucu etkisi görülmüştür. 3 7 Tablo 2.6. (Devam) Diyete prebiyotik eklenmesinin iştah üzerine etkilerini araştıran kısa süreli klinik çalışmaların özeti. Çalışma Katılımcılar Test edilen maddeler İştah üzerine etkileri Rocha ve ark. (131) 15 sağlıklı yetişkin -7.4 g frukto-oligosakkaritler -0 g frukto-oligosakkaritler (kontrol) -Prebiyotikler glisemik cevabı, tokluk skorları ve enerji alımı üzerinde herhangi bir etki göstermemiştir. Peters ve ark. (132) 21 sağlıklı yetişkin birey -2×(0.3 g β-glukan, kontrol), -2×(8 g oligo- fruktoz), -2×(8 g β-glukan), -2×(8 g β-glukan + 8 g oligo- fruktoz) -İştah skorlarının eğri altı alanı ve ad libitum enerji alımı gruplar arasında farklılık göstermemiştir. Hess ve ark. (133) 20 sağlıklı yetişkin -0 g frukto-oligosakkaritler -2× 5 g frukto-oligosakkaritler -2× 8 g frukto-oligosakkaritler -Prebiyotik tüketiminden 240 dakika sonra solunum testinde hidrojen miktarı artmıştır. -VAS iştah parametrelerinde herhangi bir değişiklik olmamıştır. -Öğle yemeğinde enerji alımında herhangi bir değişiklik olmamıştır. -Test günün geri kalanında yüksek doz prebiyotik alan kadınlarda enerji alımı azalmıştır. 3 8 Tablo 2.7. Diyete prebiyotik eklenmesinin iştah üzerine etkilerini araştıran uzun süreli klinik çalışmaların özeti. Çalışma Tüketilen prebiyotikler ve çalışma süresi Protokol tasarımı Katılımcılar Etkiler Hume ve ark. (13) -8 g/g oligofruktoz+inülin -8 g/g plasebo (maltodekstrin) -16 hafta -kontrollü paralel çalışma 44 hafif şişman ve obez çocuk Prebiyotik tüketimi: -tokluk hissini arttırmıştır ve yemek isteğini bastırmıştır, -11 ve 12 yaşlarındaki çocuklarda açık büfe kahvaltıda enerji alımını azaltmıştır, -açlık adiponektin ve ghrelin konsantrasyonlarını arttırmıştır, serum GLP-1 ve PYY düzeylerinde değişiklik göstermemiştir. Cani ve ark. (122) -2×(8 g/g oligofruktoz + inülin) -2 × (8 g/g maltodekstrin) -2 hafta -Çift yönlü çapraz çalışma 10 sağlıklı yetişkin -Prebiyotik alımı solunumda hidrojen miktarını 3 kat artmıştır. -Test günlerinde prebiyotik tüketiminden 10 dakika sonra serumda PYY ve GLP-1 miktarları yükselmiştir ve 180. dakikada tokluk hissi beyanı artmıştır. Verhoef ve ark. (123) -10 g/g oligofruktoz -16 g/g oligofruktoz -16 g/g plasebo (maltodekstrin) -13 gün - Randomize çift- kör çapraz- çalışma 31 sağlıklı birey -16 g oligofruktoz postprandiyal serum GLP-1 ve PYY eğri altı alanları arttırmıştır. İştah üzerine bir etkisi olmamıştır. 3 9 Tablo 2.7. (Devam) Diyete prebiyotik eklenmesinin iştah üzerine etkilerini araştıran uzun süreli klinik çalışmaların özeti. Tüketilen prebiyotikler ve çalışma süresi Protokol tasarımı Katılımcılar Etkiler Parnel ve ark. (124) -21 g/g oligofruktoz veya -21 g/g maltodekstrin -12 hafta, - kontrollü paralel çalışma 48 hafif şişman ve obez birey Oligofruktoz grubunda: - 24 saatlik enerji alımı, vücut ağırlığı, yağ kütlesi ve postprandiyal plazma leptin ve ghrelin düzeyleri azalmıştır ve postprandiyal plazma PYY düzeyleri anlamlı olarak artmıştır. - Plazma glukoz ve insülin düzeyleri başlangıca göre son test gününde azalmıştır. Piche ve ark. (125) -3×(6.6g/g oligofruktoz) -3×(6.6 g/g sakkaroz) -7 gün - Çift yönlü çapraz çalışma 9 gastroözofageal reflü hastası - Oligofruktoz desteğinin ardından postprandiyal plazma GLP-1 eğri altı alanı artmıştır, plazma PYY ve CCK düzeylerinde önemli değişiklikler görülmüştür. Pol ve ark. (136) -16 g/g oligofruktoz içeren granola barı - granola barı -12 hafta -Paralel, üçlü-kör plasebo kontrollü çalışma 55 hafif şişman veya obez birey -Enerji alımı, vücut ağırlığı ve vücut bileşiminde iki grup arası bir fark bulunmamıştır. -Oligofruktoz tüketen grupta müdahalenin son haftalarında iştahın daha düşük olduğu görülmüştür. 4 0 Tablo 2.7. (Devam) Diyete prebiyotik eklenmesinin iştah üzerine etkilerini araştıran uzun süreli klinik çalışmaların özeti. Tüketilen prebiyotikler ve çalışma süresi Protokol tasarımı Katılımcılar Etkiler Morel ve ark. (139) -6 g/g α-galakto-oligosakkarit -12 g/g α-galakto-oligosakkarit -18 g/g α-galakto-oligosakkarit -plasebo (glukoz şurubu) -14 gün -Çift kör randomize kontrollü çalışma 88 hafif şişman yetişkin - α-galakto-oligosakkarit alımı iştah parametreleri üzerine etkili görülmüştür. -Yüksek doz prebiyotik tüketenlerde iştah ve besin tüketiminin daha çok azaldığı görülmüştür. Heap ve ark. (140) -6 g inülin içeren yoğurt -yoğurt - 8 gün - Randomize çift kör kontrollü çapraz çalışma 19 sağlıklı kadın İnülin alımı iştah parametrelerinden yiyecek isteği ve yiyebileceği miktar skorlarını azaltmıştır. Ad libitum besin tüketimi ve toplam günlük enerji alımı üzerine bir etki göstermemiştir. 41 2.10. Probiyotikler 2.10.1. Probiyotiklerin Tanımı, Kullanım Alanları Uluslararası Probiyotik ve Prebiyotik Bilimsel Derneği 2014 yılında Gıda ve Tarım Örgütünün (FAO)/Dünya Sağlık Örgütünün (WHO) probiyotik tanımını gözden geçirerek ve küçük bir değişiklik yapılarak revize etmiştir. Bu tanıma göre probiyotikler, yeterli miktarda verildiğinde konağa sağlık yönünden yarar sağlayan canlı mikroorganizmalardır (141). Başlıca probiyotik mikroorganizmaları Lactobacillus (L. acidophilus acidophilus, L. casei, L. fermantum, L. gasseri, L. johnsonii, L.lactis, L.paracasei, L. plantarum, Lactobacillus reuteri, L. rhamnosus ve L.salivarius), Bifidobacterium (B. bifidum, B. breve, B.lactis ve B. longum), Streptococcus (S. thermophilus) bakterileri ve probiyotik özelliği olan tek maya olarak bilinen Sacchoromyces boulardii’dir. Tablo 2.8.’de, farmasötik ürünlerde ve besinlerde kullanılan başlıca probiyotik mikroorganizmalar verilmiştir (142). Probiyotikler sırayla cins, tür, alt tür ve suş alfanumerik gösterimi ile gösterilirler. Örneğin: Bifidobacterium animalis lactis DN-173 010: Bifidobacterium (cins), animalis (tür), lactis (alt tür), DN-173 010 (suş) veya Lactobacillus casei DN-114 001: Lactobacillus (cins), casei (tür), DN-114 001 (suş) (104). Amerika Birleşik Devletleri’nde, tüketim amaçlı kullanılan mikroorganizmalar, Besin ve İlaç Dairesi (FDA, Food and Drug Administration) tarafından verilen “genel olarak güvenli kabul edilir” GRAS (Generally Regarded As Safe) beyanına sahip olmalıdırlar (143). Bu terime benzer olarak Avrupa'da, Avrupa Besin Güvenliği Otoritesi (EFSA, European Food Safety Authority), “güvenli varsayımı” (QPS: Qualified Presumption of Safety) terimini tanıtmıştır. QPS beyanı, güvenli kullanım öyküsü ve antibiyotiklere karşı kazanılmış direnç riskinin yokluğu dahil, bakteri desteklerinin güvenilirlik değerlendirmesinin bazı ek kriterlerini içerir (142). 42 Tablo 2.8. Farmasötik ürünlerde ve besinlerde kullanılan probiyotik mikroorganizmalar (118, 142). Lactobacillus Bifidobacterium Diğer Lactic Acid Bacterileri Diğer Mikroorganizmalar L. acidophilus (f)* L. amylovorus (b)* L. casei (f)(b)* L. gasseri (f)* L. helveticus (f)* L. johnsonii (b)* L. pentosus (b)* L. plantarum (b)* L. reuteri (f)* L.rhamnosus (f)(b)* B. adolescentis (f) B. animalis (f)* B. bifidum (f) B. breve (b) B. infantis (f) B. longum (f)* Enterococcus faecium (f) Lactococcus lactis (b)* Streptococcus thermophilus (f)* Bacillus clausii (f)* Escherichia coli Nissle 1917 (f) Saccharomyces cerevisiae (boulardi) (f)* (f): Çoğunlukla farmasötik ürünlerde kullanılır (b): Çoğunlukla besinlere eklenir * : QPS (güvenlilik varsayımı) Bir bakteri suşunun probiyotik olarak kabul edilmesi için güvenli olması, insan sağlığı üzerine olumlu etkiler göstermesi, midede düşük pH'ya, safra tuzlarına ve sindirim enzimlerine karşı dirençli olması, genetik olarak stabil olması ve raf ömrü sonuna kadar ürün içerisinde canlı kalabilmesi gerekmektedir (144). Dünya Gastroenterology Örgütü’nün (WGO, World Gastroenterology Organisation) Probiyotik ve Prebiyotikler rehberine göre bir probiyotik ürünün etiketinde gerekli açıklamalar bunlardır:  Bilimsel nomenklatüre göre cins ve türün tanımlanması  Suçun tayini  Raf ömrü sonunda her suştan mevcut olan canlı bakteri sayısı  Tavsiye edilen depolama koşulları  Tavsiye edilen kullanım koşullardaki güvenlik durumu 43  Görülmesi beklenen fizyolojik etkilerin net olarak açıklaması  Beyan edilen fizyolojik etkinin görülmesi için tavsiye edilen doz  Satış sonrası izlem için, iletişim bilgileri (105). Probiyotik mikroorganizmaları geleneksel fermente bitkisel ürünleri, fermente süt ürünleri ve işlem görmüş bazı et ürünlerinde (yoğurt, kefir, ayran, turşu, tarhana, şalgam, şarap, bira, soya, zeytin, sucuk, pastırma, tütsülenmiş et, kurutulmuş/tütsülenmiş) bulunabilmekteler (145). Probiyotikler konak lümeninde, mukus tabakası, epitel tabakası ve gastrointestinal ilişkili lenfoid doku (GALT) düzeylerinde dört ana mekanizma ile vücut sağlığında etkilerini göstermektedirler. Bu canlı mikroorganizmalar potansiyel patojenlerle rekabete girerek, bariyer fonksiyonunu iyileştirerek, immün sistemin modülasyonunu geliştirerek ve bazı nörotransmitterlerin üretimini arttırarak sağlık üzerine etkilerini göstermektedirler (146). Probiyotiklerde genetik ve fizyolojik farklılıklar bulunduğundan dolayı aynı tür mikroorganizmanın spesifik bir suşunun gösterdiği sağlık etkileri diğer suşlarına genellenemez (104). Bazı suşlar, belirli nörolojik, immünolojik ve antimikrobiyal aktivitelerinden dolayı benzersiz özelliklere sahip olmaktadırlar. Ancak, bazı probiyotik aktivite mekanizmaları farklı suşlar, türler ve hatta cinsler arasında benzer olduğundan dolayı benzer şekilde işlev görebilirler. Örneğin, kı