Başlıca kan glikoz düzeyinin düzenlenmesinde görev alan, karbonhidrat ve lipit metabolizmasını etkileyen insülin hormonu, pankreasın β-hücrelerinden salgılanmaktadır ^6,8. İnsülin hormonu, etkisini ilgili hücrelerde bulunan insülin reseptörleri (IR) aracılığı ile gerçekleştirmektedir. İnsülin ile reseptör ilişkisi hücresel düzeyde yanıt oluşturarak birçok yolağı uyarabilmektedir ^6,8. İnsülin, glikoz taşıyıcı proteinler (GLUT) aracılığı ile hücrelere enerji kaynağı olan glikozu transfer edebilmektedir. GLUT-2, pankreatik β-hücrelerinde, bağırsak ve böbrek epitel hücreleri ve hepatositlerde yüksek oranlarda eksprese olmaktadır ^9,10. GLUT’lar, tüm fizyolojik veya diyabetle ilişkili glisemik seviyelerde hücre dışı boşluk ve hücre sitozol arasındaki glikozun hızlı dengelenmesini sağlar. Kan glikoz konsantrasyonlarındaki artış pankreatik β-hücrelerinde insülin sekresyonunu tetikler ve hepatositlerde glikoz, glikolitik ve lipojenik genlerin ekspresyonunu uyarır. GLUT-2'nin eksikliği, pankreas β-hücreleri ve hepatositlerde glikoz duyarlı gen ekspresyonunun regülasyonu yoluyla glikoz ile uyarılan insülin sekresyonunu önler ¹⁰.

Hücrelerin insülin cevabının azalması, insülin direnci olarak tanımlanmaktadır ¹¹. İnsülin direnci, serbest yağ asitlerinin (SYA) aşırı düzeyleri, azalmış insülin reseptörü veya insülin reseptörü substratları (IRS) ekspresyonu ile bozulmuş glikoz kullanımı şeklinde oluşurken, hiperglisemi ve hiperinsülinemiye neden olmaktadır ^4,6,12. İnsülin direnci, obezite ve diyabet gibi birçok problem ile karşımıza çıkabilmektedir ^4,11. İnsülin cevabının azalması enerji metabolizmasını bozmakta ve çeşitli komplikasyonlara neden olmaktadır ¹¹.

İnsülin reseptörü, intrinsik tirozin kinaz aktivitesine sahip hücre yüzey reseptör ailesinin bir üyesidir. IR, birbirine disülfit köprüleriyle bağlanmış iki ekstraselüler α-arabirim ve iki transmembran ß-arabirimden oluşmaktadır. İnsülin α-arabirimine bağlanarak β-arabirimindeki tirozin fosforilasyonunu indükler ^8,13. Aktive olmuş IR daha sonra insülin reseptör substrat (IRS) proteinleri fosforile eder. Fosforile olmuş proteinler daha sonradan farklı sinyal yolaklarını aktive edecek olan efektör proteinlerle kenetlenir. Ekstraselüler sinyal ile düzenlenen kinaz (ERK) yolağı esas olarak büyümeyle ilişkilidir. Buna karşın, IRS-1 vasıtasıyla fosfatidilinositol 3-kinaz (PI3K)’ın aktivasyonu tercihen insüline bağlı metabolik olaylarla ilişkilidir ^8,13. IRS-1, IR ve insülin benzeri büyüme faktörü I reseptörü (IGF-IR) sitozolik sinyal transdüksiyonunda görev alır ^6,13. İnsülin, insülin reseptörlerine bağlanarak IRS aracılığıyla insülin sinyalini yaymak ve diğer hücresel sinyal yolaklarını uyarabilmektedir. IRS ile insülin direnci arasında ve dolayısıyla obezite ve diyabet ile bir bağlantı olduğu düşünülmektedir ^4,8.

İnsülin, insülin benzeri büyüme faktörleri (IGF) ve glukagon benzeri protein (GLP-1) gibi birçok sinyal yolağı ile de ilişkilidir ^6,14. GLP-1 besin maddelerinin alınması ile bağırsaklardan salgılanır ve GLP-1 reseptörlerine (GLP-1R) bağlanarak etki göstermektedir ¹⁴. GLP-1R bağlanan GLP-1 glukagon-insülin düzeylerini düzenleme, mide boşalmasını geciktirme ve pankreas hücrelerini apoptozise karşı koruma özellikleri gösterebilmektedir ¹⁴. Dolaşımdaki GLP-1, glukagon salınımını bastırırken, insülin salınımını uyarmak için endokrin pankreastaki Langerhans adacıklarında da bir hormon gibi davranır. Kan glikoz kontrolünün postprandiyal fazı sırasında, GLP-1'in bu ani ve çoklu eylemleri daha düşük kan şekeri seviyelerine uyumlu olarak hareket eder ¹⁵. GLP-1, hem insülin hem de glukagon salgısını düzenleyen endojen bir hormondur. Postprandiyal hipergliseminin varlığında GLP-1, β-hücrelerinden insülin salınımını uyarır ve pankreatik α-hücrelerinden glukagon salınımını bastırır ^15,16.

Krom karbonhidrat, protein ve yağ metabolizması için gerekli olan bir eser elementtir. Krom, insülin hormonunun ko-faktörü olarak görev yapmaktadır ^17,18. Ayrıca Cr, glikoz tolerans faktörü (GTF) yapısında etkin bir rol oynamaktadır. Krom, lipit peroksidasyonunu ve kortikosteron üretimini azaltır, bu nedenle iyi bir antioksidan olarak kabul edilebilir. Stres ve hastalık, kromun atılımını artırır ve krom eksikliği ile sonuçlanabilir. Diyet ile alınan kromun, stresin olumsuz etkilerini hafiflettiği, kortizol seviyelerini düşürdüğü ve hatta bağışıklığı geliştirmede etkili olduğu bulunmuştur ^17,19,20. Krom, tüm sistemlerde, optimum insülin aktivitesi oluşması için insülin reseptörüne bağlanır ve insülin etkinliğini artırır ²¹. Krom, hücresel bazda, düşük molekül ağırlıklı krom bağlı protein (Low-molecular-weight chromium-binding substance LMWCr) veya kromodülin (chromodulin) adı verilen bir yapı oluşturur ve insülin reseptörü ile birleşir. Bu durum insülin reseptör ilişkisini artırarak daha etkin olmasını sağlamakta ve insülin etkinliğini artırmaktadır ^17,18,21,22. Krom, trivalent Cr (III) ve hexavalent Cr (VI) türde iki kararlı formda oluşur. Cr (VI), genellikle kromat (CrO₄²-) veya dikromat (Cr₂O₇²-) oksianyonlar olarak oksijenle ilişkili şekilde ortaya çıkar. Trivalent Cr, enerji üretimini düzenleyen GTF olarak bilinen moleküler kompleksin ayrılmaz bir parçasıdır ^23,24. Cr-asetat, Cr-fenilalanin, Cr-glisinat, Cr-metiyonin, Cr-nikotinat, ve Cr-pikolinat, gibi çeşitli organik krom formları, üç değerlikli bir krom bileşikleridir ve krom emilimine yardımcı olur ^25,26. Krom histidinat (CrHis), krom ve histidin amino asidinden oluşan organik bir krom bileşiğidir ^21,22,27. CrHis, inorganik krom formlarına göre daha etkin, güvenli ve biyoyararlanımı daha yüksek bir bileşiktir ^27,28. İki krom atomu etrafında dört histidinat molekülünden oluşan CrHis, karbon sayıları eşit fakat geometrik (3 boyutlu) yapıları farklı üç ayrı izomerden meydana gelmektedir (Şekil 1). Bu çalışmanın amacı; YYD ile beslenen sıçanlarda, farklı CrHis izomerlerinin pankreas GLUT-2, IRS-1 ve GLP-1R protein düzeyleri üzerine etkinliğinin araştırılması ve insülin metabolizması üzerine bu izomerlerin etkinliğinin karşılaştırılmasıdır.

Büyütmek İçin Tıklayın

Şekil 1: Krom histidinatın (CrHis) üç izomerinin (CrHis1, CrHis2, CrHis3) geometrik yapısı.

Büyütmek İçin Tıklayın

Tablo 1: Sıçanlara verilen bazal (kontrol) ve yüksek yağlı diyetlerin (YYD) bileşimi ve kimyasal analizleri

Hayvanlar üzerinde uygulanan tüm prosedürler, Fırat Üniversitesi Hayvan Deneyleri Etik Kurulu tarafından onaylanmış etik kurul izin belgesi (Onay Numarası 164/2014/17) ile ve ilgili yasalara, hayvan refahına, halk sağlığı, hayvan bakım ve kullanım standartlarınca (2010/63/AT Direktifi) belirlenen kurallara sıkı sıkıya bağlı olarak gerçekleştirilmiştir.

Laboratuvar Analizleri: Deneme sonunda, sıçanlar dekapite edilerek pankreas doku örnekleri alındı. Dokular hızlı bir şekilde çıkarılarak protein analizleri için buz içerisine plastik kilitli poşetlere alındı. Pankreas örnekleri analiz edilinceye kadar derin dondurucuda (Hettich Fereezer, Almanya) -80°C’de muhafaza edildi.

Sıçanların pankreas dokularında insülin, GLUT-2, IRS-1 ve GLP-1R protein düzeyleri Western blot yöntemi ile, sıçan spesifik antikorlar kullanılarak önceki çalışmalarda belirtilen şekilde tespit edildi ³⁰. Pankreas dokuları, 200 mg porsiyonlar halinde 1 mL buz soğukluğunda hipotonik homojenizasyon tampon I (0.1 mM EDTA, 1 mM DTT, 10 mM HEPES (pH 7.8), 10 mM KCl, 2 mM MgCl2, 0.1 mM PMSF) ile cam homojenizatör kullanılarak homojenize edildi. Homojenatlara %10 Nonidet P-40 (NP-40) çözeltisinden 80 μL ilave edilerek +4°C’de 45 dk süreyle (21.000 devir/dk) santrifüjlendi. Homojenatların üst fazı toplanarak, peletler bir kez 500 μl hipotonik tampon ve 40 μL %10’luk Nonidet P–40 ile yıkandı, santrifüjlendi, 200 μL homojenizasyon tampon II (0.1 mM EDTA, 1 mM DTT, %20 gliserol,50 mM HEPES (pH 7.8), 50 mM KCl, 300 mM NaCl, 0.1 mM PMSF) ile süspansiyon haline getirildi ve +4°C’de 45 dk (21.000 devir/dk) santrifüjlendi. Tüm süpernatantlarda, protein yoğunlukları Lowry metodu (Sigma-Aldrich, Missouri, Amerika) ve nano spektrofotometre yardımı ile (MN-913, MaestroGen Inc., Tayvan) belirlendi. Gruplar için aynı miktarda protein içeren çalışma numuneleri SDS-PAGE yöntemi ile %12’lik akrilamid içeren jelde koşturuldu. Jeldeki proteinler, 90 dakika boyunca 250 mA akımda immuno-blotlama yöntemi ile nitroselüloz membrana aktarıldı (Bio-Rad Mini-PROTEAN Tetra Cell, CA, Amerika). Blotlama işleminden sonra membranlar PBS tampon çözeltisi ile 5 kez yıkandı. Nitroselüloz membranlar BSA ile 37 ºC sıcaklıkta 90 dakika boyunca bloklama işlemine tabi tutularak spesifik olmayan proteinlerin kapatılması sağlandı. Primer antikor (Abcam, Cambridge, İngiltere) olarak anti-insulin (ab18157), anti-GLUT-2 (ab54460:), anti-IRS-1 (ab27712) veanti-GLP-1R (ab186051) antikorları ile sekonder (ab6721: Abcam, Cambridge, İngiltere) antikoru %0.05 Tween-20 bulunan tampon çözeltisi kullanılarak uygun oranlarda seyreltilerek inkübe edildi. Membranlar yine tampon çözeltisi ile yıkandı ve görüntüleme aşamasına geçildi. Bantların görüntülenmesi için diaminobenzidin 7.4 pH’ya sahip 1 M Tris tamponunda %0.03-0.05 oranında seyreltilerek kullanıldı. Kuruyan membranların üzerindeki bantların rölatif yoğunlukları Image J analyses system (Image J National Institute of Health Bethesda, Amerika) programı kullanılarak belirlendi. Hesaplanan insülin, GLUT-2, IRS-1 ve GLP-1Riçin bant yoğunlukları kontrolün yüzdesi olarak ifade edildi.

İstatistiksel Analiz: Çalışmada örneklem sayısı, önceki çalışmalardan hesaplanan etki büyüklüğü 0.80 ile alfa hata 0.05 ve %95 güçte G*Power paket programı (Versiyon 3.1.9.2) yardımı ile toplamda 42 sıçan (n=7; 6 grup) olacak şekilde belirlendi ^31,32. Verilerin değerlendirilmesinde SPPS istatistik paket programı (IBM SPSS Versiyon 22.0) kullanılmıştır ³³. Veriler için parametrik testlerin ön şartlarından varyansların homojenliği “Levene” testi ile kontrol edilirken, normallik varsayımına ise “Shapiro Wilk” testi ile bakıldı. Gruplar arası farklılıkları belirlemek için tek yönlü varyans analizi (ANOVA) ve grupların ikili karşılaştırmalarında post-hoc analizi olarak “Tukey” testi kullanıldı. Veriler gruplar için ortalama ve standart hata olarak sunulmuştur. Ayrıca, sıçanlarda pankreas dokusu insülin protein değeri ile GLUT-2, IRS-1 ve GLP-1R protein düzeyleri arasındaki ilgileşim “Pearson” korelasyonu ile incelendi. İstatistiksel anlamlılık P<0.05 olarak kabul edildi.

Sıçanlarda, pankreas GLUT-2 protein düzeyleri, gruplar arasında farklılık göstermektedir (Şekil 2, Panel B; P<0.001). YYD grubu sıçanlarda pankreas GLUT-2 protein düzeyi kontrol grubuna kıyasla 2.3 kat azalırken, bu azalma CrHis izomerleri ve bunların kombinasyonu uygulanan gruplarda daha düşük olarak tespit edilmiştir (P<0.001). CrHis uygulanan gruplar (CrHis1, CrHis2, CrHis3 ve CrHisM), YYD grubu ile kıyaslandığında pankreas GLUT-2 protein düzeylerinde sırasıyla %76.6, %67.2, %52.2 ve %60.9 oranlarında artış göstermiştir (Şekil 2, Panel B; P<0.001). Sıçanlarda pankreas GLUT-2 protein düzeyleri açısından CrHis izomerleri ve kombinasyonu grupları arasında sadece CrHis1 grubu ile CrHis3 grubu arasında istatistiki bir fark tespit edilirken (P<0.05), diğer CrHis grupları arasında fark bulunmamaktadır (Şekil 2, Panel B; P>0.05). Bu gruplar arasında pankreas GLUT-2 protein düzeyi üzerine YYD ile beslenen ve CrHis uygulanan sıçanlarda en yüksek değer CrHis1 grubunda (%78.3) bulunurken, en düşük değer CrHis3 (%66.4) grubunda belirlenmiştir.

Büyütmek İçin Tıklayın

Şekil 2: Yüksek yağlı diyet (YYD) ile beslenen sıçanlarda krom histidinatın (CrHis) üç farklı izomeri (CrHis1, CrHis2, CrHis3) ve bunların kombinasyonunun (CrHisM) pankreas insülin (Panel A), glikoz taşıyıcı protein 2 (GLUT-2; Panel B), insülin reseptör substrat (IRS-1; Panel C) ve glukagon benzeri peptid 1 reseptör (GLP-1R; Panel D) protein düzeyleri üzerine etkisi. Veriler, bantların dansitesine göre kontrolün yüzdesi olarak hesaplanmıştır. Western blot tekniği ile ölçülen parametre için blotlar en az 3 kez tekrarlandı, eşit miktarda protein yüklemesini sağlamak için β-aktin ile analiz yapıldı. Her bir kutu grafiği gruplara ait değerleri göstermektedir. a, b, c: Kutu grafiklerinde farklı harfi taşıyan değerler için fark istatistiki olarak anlamlıdır (Turkey post-hoc test, P<0.05).

IRS-1 protein düzeyi tüm YYD uygulanan sıçanların pankreas dokularında, bazal diyet ile beslenen kontrol grubu sıçanlarına göre azalma göstermiştir (Şekil 2, Panel B; P<0.001). Krom uygulanmayan YYD grubu sıçanlarda pankreas IRS-1 protein düzeyi kontrol grubuna göre yaklaşık 3 kat daha düşük bulunmuştur (P<0.001). CrHis uygulanan tüm gruplar arasında, pankreas IRS-1 protein düzeylerinde anlamlı bir fark bulunmazken (Şekil 2, Panel B; P>0.05), sadece YYD grubu uygulanan sıçanlara kıyasla CrHis1 grubunda %89.5, CrHis2 ile CrHis3 gruplarında yaklaşık %69.2 ve CrHisM grubunda %89.0 oranında bir artış gözlemlenmiştir (Şekil 2, Panel B; P<0.001).

Pankreas GLP-1R protein düzeyi, kontrol grubundaki sıçanlar ile kıyaslandığında diğer gruplarda anlamlı bir azalma göstermiştir (Şekil 2, Panel B; P<0.001). Bu düşüş, YYD grubunda kontrol grubuna göre yaklaşık 2.1 kat olurken, CrHis1, CrHis2, CrHis3 ve CrHis4 gruplarında sırasıyla 1.3, 1.5, 1.6 ve 1.4 olarak tespit edilmiştir (P<0.001). Krom uygulamaları, pankreas GLP-1R protein düzeyini YYD grubuna göre CrHis izomerlerinde (CrHis1, CrHis2 ve CrHis3) sırasıyla %56.3, %43.8 ve %34.4 oranlarında artırırken, bu artış CrHis izomerlerinin kombinasyonu (CrHisM) grubunda %45.9 oranında bulunmuştur (P<0.001). YYD ile beslenen ve krom uygulaması yapılan gruplar arasında CrHis1 ve CrHis3 dışında (P<0.01) pankreas GLP-1R protein düzeyi bakımından bir fark tespit edilmemiştir (Şekil 2, Panel B; P>0.05).

Sıçanların pankreas dokusunda Western blot yöntemi ile tespit edilen rölatif insülin düzeyi ile GLUT-2, IRS-1 ve GLP-1R protein düzeyleri arasında sırasıyla -0.872, -0,892 ve -0.893 düzeylerinde güçlü bir negatif korelasyon tespit edilmiştir (Şekil 3; P<0.001).

Büyütmek İçin Tıklayın

Şekil 3: Sıçanların pankreas dokusunda, insülin ile glikoz taşıyıcı protein 2 (GLUT-2; Panel A), insülin reseptör substrat (IRS-1; Panel B) ve glukagon benzeri peptid 1 reseptör (GLP-1R; Panel C) düzeyi arasındaki korelasyon.

Bu çalışmada, CrHis izomerleri ve kombinasyonları YYD ile beslenen sıçanların pankreas GLUT-2 protein düzeylerini artırmıştır. Artan GLUT-2 düzeyi ile hücre içine glikoz taşınmasının artırılarak hücre proliferasyonu ve insülin sekresyonunun düzenlenmesine yardımcı olduğu düşünülmektedir. Bu bulguları destekler nitelikte olan bir çalışmada, YYD ile beslenen sıçanlarda pankreatik GLUT2 düzeyinin, stres kaynaklı veya östradiol seviyelerine müdahale edilerek düşürüldüğü, GLUT2 protein seviyesinin düşüklüğüne bağlı olarak insülin üretiminde kısmi bir azalma olduğu bildirilmektedir ³⁹. Pankreas β-hücrelerinde, GLUT-2 proteinleri aracılığıyla glikoz hücre içine alınmakta, glikoliz ile ATP/ADP oranı artmakta ve ATP K+ kanalı inhibe edilmektedir. Membran depolarizasyonu nedeniyle voltaj bağımlı Ca2+ kanalları açılarak, hücreye Ca girişi artar ve insülin salınımı düzenlenir ⁴⁰. Organik krom formları olan Cr glisinat ve Cr asetat uygulanan YYD ile beslenen sıçanlarda, beyin dokusunda GLUT protein düzeyleri regüle edilerek ve glikoz homeostazisi düzenlenerek insülin direncinin olumsuz etkilerinin azaltılabileceği bildirilmiştir ²⁶.

Bu çalışmada, YYD ile beslenen sıçanlarda benzer şekilde insülin seviyesi artarken, pankreas IRS-1 protein düzeyi kontrol grubuna göre düşük bulunmuştur. Uygulanan CrHis izomerleri ve kombinasyonu pankreas insülin ve IRS-1 değerlerinde bir iyileşme göstermiştir. Bu parametrelerin regüle edilmesinin insülin salınımı ve sinyalizasyonunda artışa neden olarak, insülin direncine karşı kısmi bir koruma sağlayacağı düşünülmektedir.

Çünkü insülin hormonu, hedef hücrelerde insülin reseptörüne bağlanarak, insülin reseptör tirozin kinaz alanını aktive ederek IRS’nin fosforilasyonunu sağlar ^6,13,41. Fosforlanmış IRS proteinleri ise PI3K ve daha sonra AKT (protein kinaz B) sinyal yolaklarını aktive ederek hücrelerin proliferasyon ve apoptozisinin düzenlenmesinde, ayrıca glikojen sentezinde aktif rol oynamaktadır ^6,42. Ayrıca, YYD uygulamaları, reseptör yetmezliği olmaksızın toplam insülin reseptör sayısının azalmasına, IRS-1, PI3K ve Akt fosforilasyonu ve aktivitesini azalmasına ve hedef dokularda insülin etkinliğinin değiştirilmesi ile insülin direncine neden olarak diyabet oluşumunu indükleyebilirler ^4,5,43. Nitekim, bu çalışmada elde edilen bulguları destekler nitelikte, YYD ile beslenen hayvanlarda hem insülin reseptörünün hem de IRS'larının azaldığı ortaya konmuştur ^4,41. Ayrıca, Liu ve ark. ^3, YYD ile insülin direnci indüklenen sıçanlarda, vaspin uygulaması ile IRS/PI3K/Akt/GLUT sinyal yolaklarının aktivasyonu ve IκBα/NF-κB gibi inflamatuar sinyal yolaklarının inhibisyonunun gerçekleştiğini ve bu etkinin metabolik sendrom, diyabet, hipertansiyon ve ateroskleroz gibi durumların patogenezinde etkili insülin direncinin azaltılması anlamına geldiğini bildirmişlerdir ³.

İnsülin sinyal iletimi, sadece pankreas β-hücrelerindeki sinyalleşmeyi etkilemekle kalmaz, aynı zamanda insülinin, α-hücrelerden gelen glukagon sekresyonunu IRS-1-PI3K yolu ile negatif yönde düzenlediği için insülin direnci artmış glukagon sekresyonuna da yol açabilir. Bu değişiklikler, hem insülin direncinin hem de artmış glukagon sekresyonunun, diyabet gelişimi ile ilişkili olduğunu düşündürmektedir ^4,43.

Sreejayan ve ark. ¹⁷ obez farelerde yaptıkları bir çalışmada, Cr uygulaması ile insülin direncinin ve hücresel stresin azaldığı tespit edilmiştir. Benzer şekilde, obez sıçanlarda krom pikolinat uygulamasının insülin duyarlılığını artırdığı, karbonhidrat ve lipit metabolizmasını düzenlediği bildirilmektedir ³⁵. Sıçanlarda CrHis ve biyotin uygulamasının glikoz ve insülin homeostazı ile lipit profili düzenlediği, IRS-1 ekspresyonunu regüle ettiği bildirilmektedir ⁴⁴. Pankreas hücrelerinde insülin reseptörlerinin uyarılması ile IRS proteinlerinin insülin ve IGF-1 sinyalizasyonunun regülasyonu ile islet hücrelerinin büyümesi ve insülin sekresyonunun düzenlendiği gösterilmiştir ⁴⁵. Bu durumun insülin reseptör sayısının azalması ve insülin direnci oluşması ile ilişkili olduğu bildirilmiştir ^{4,5 45}.

Bağırsak L hücrelerinden salgılanan GLP-1, pankreas β hücrelerinde bulunan GLP-1R ile bağlanarak, pankreasta insülin salınımının düzenlenmesinde, apoptozun inhibe edilmesinde, proliferasyon ve neogenezin teşvik edilmesinde görev almaktadır ^15,16,46. Ayrıca, GLP-1 insülin sekresyonunu arttırarak, glukagon sekresyonunu azaltarak ve gastrik boşalmayı geciktirerek diyabetin olumsuz etkilerinin azaltılmasında etkili bir faktör olarak da görülmektedir. Diyabet tedavisinde, GLP-1 agonistleri GLP-1R’ne bağlanarak aktive eder ve diyabet tedavisinde kullanılabilir ^15,16. Bu çalışmada YYD ile beslenen sıçanların pankreas GLP-1R düzeylerinde kontrol grubuna göre anlamlı bir azalma olmuştur. Sıçanlara CrHis izomerleri ve kombinasyonlarının uygulanması pankreas hücrelerinde GLP-1R düzeyinin artışını sağlamıştır. Bu durum insülin reseptör etkinliğinin artışı, hiperglisemi durumunun azalışı ve insülin direncinin azaltılması ile ilişkili olabilir. Çünkü, krom, hücresel düzeyde kromodulin yapısını tamamlamakta ve optimum insülin etkisinin oluşmasına yardımcı olmakta, ve ayrıca glikoz tolerans faktörü olarak görev yapmaktadır ^17,20,47. Örneğin, Anderson ve ark. ²⁷ organik krom bileşikleri ile yaptıkları bir çalışmada CrHis preparatının diğer organik krom bileşiklerinden daha iyi absorbe edildiğini ve organizmada daha yüksek konsantrasyonda bulunduğunu bildirmişlerdir. Öte yandan, GLP-1R nakavt farelerde yapılan bir çalışmada insülin direnci durumunda pankreas islet hücreleri sayısında ve büyüklüğünde kontrol farelere göre anlamlı bir azalma olduğu bildirilmektedir ⁴⁶. Bu durum insülin sentezi ve sekresyonu ile ilişkilendirilebilmektedir.

Organik krom bileşiği olan CrHis ve izomerleri hücresel düzeyde kromodulin yapısı ile insülin sinyalizasyonunu iyileştirmekte ve YYD ile indüklenen insülin direncini azaltıcı yönde bir etki göstermektedir. İnsülin reseptör etkinliğini artıran CrHis, artan IRS-1 protein düzeyi ve artan GLP-1R etkisi ile pankreas β-hücrelerinin proliferasyonunu stimule ederken, apoptozisini baskılayıcı etki göstermesini sağlayacak ve insülin direncinin diyabet gibi kronik bir probleme dönüşüm riskini azaltabilecektir (Şekil 4). Sonuç olarak, CrHis ve izomerleri YYD ile beslenen sıçanlarda pankreas GLUT-2, IRS-1 ve GLP-1R sinyalizasyonlarını düzenleyebilmektedir. Bu durum obezite, metabolik sendrom ve diyabet gibi durumlarda etkili insülin direncinin kontrol altına alınmasında umut verici olabilir.

Büyütmek İçin Tıklayın

Şekil 4: Yüksek yağlı diyet ile indüklenen insülin direncine karşı pankreas β-hücresinde krom (Cr) bileşiklerinin hücresel düzeyde yanıtı.

Teşekkür
Bu çalışmaya desteklerinden dolayı Nutrition21 (NY, ABD)’e ve Türkiye Bilimler Akademisi’ne (TÜBA, KS) teşekkür ederiz.

1) International Diabetes Federation. “IDF Diabetes Atlas 8th Edition International Diabetes Federation, Brussels, Belgium”. https://www.idf.org/e-library/epidemiology-research/diabetes-atlas/134-idf-diabetes-atlas-8th-edition. html/ 10.05.2017.

2) Nandipati KC, Subramanian S, Agrawal DK. Protein kinases: Mechanisms and downstream targets in inflammation-mediated obesity and insulin resistance. Mol Cell Biochem 2017; 426: 27-45.

3) Liu S, Duan R, Wu Y, et al. Effects of vaspin on insulin resistance in rats and underlying mechanisms. Sci Rep 2018; 8: 13542.

4) Gu JJ, Gao FY, Zhao TY. A preliminary investigation of the mechanisms underlying the effect of berberine in preventing high-fat diet-induced insulin resistance in rats. J Physiol Pharmacol 2012; 63: 505-513.

5) Gheibi S, Kashfi K, Ghasemi A. A practical guide for induction of type-2 diabetes in rat: Incorporating a high-fat diet and streptozotocin. Biomed Pharmacother 2017; 95: 605-613.

6) Linnemann AK, Baan M, Davis DB. Pancreatic β-cell proliferation in obesity. Adv Nutr 2014; 5: 278-288.

7) Sahin K, Orhan C, Akdemir F, et al. Mesozeaxanthin protects the liver and reduces cardio-metabolic risk factors in an insulin resistant rodent model. Food Nutr Res 2017; 61: 1353360.

8) Peng J, He L. IRS posttranslational modifications in regulating insulin signaling. J Mol Endocrinol 2018; 60: R1-R8.

9) Stolarczyk E, Le Gall M, Even P, et al. Loss of sugar detection by GLUT2 affects glucose homeostasis in mice. PLoS One 2007; 2: e1288.

10) Thorens B, Mueckler M. Glucose transporters in the 21st Century. Am J Physiol Endocrinol Metab 2010; 298: E141-145.

11) Chakraborty C, Doss CG, Bandyopadhyay S, Agoramoorthy G. Influence of miRNA in insulin signaling pathway and insulin resistance: Micro-molecules with a major role in type-2 diabetes. Wiley Interdiscip Rev RNA 2014; 5: 697-712.

12) Boden G. Free fatty acids-the link between obesity and insulin resistance. Endocr Pract 2001; 7: 44-51.

13) Saltiel AR, Kahn CR. Insulin signalling and the regulation of glucose and lipid metabolism. Nature 2001; 414: 799-806.

14) Barakat G, Moustafa ME, Khalifeh I, et al. Effects of exendin-4 and selenium on the expression of GLP-1R, IRS-1, and preproinsulin in the pancreas of diabetic rats. J Physiol Biochem 2016; 73: 387-394.

15) Nadkarni P, Chepurny OG, Holz GG. Regulation of glucose homeostasis by GLP-1. Prog Mol Biol Transl Sci 2014; 121: 23-65.

16) Janzen KM, Steuber TD, Nisly SA. GLP-1 agonists in type 1 diabetes mellitus. Ann Pharmacother 2016; 50: 656-665.

17) Sreejayan N, Dong F, Kandadi MR, Yang X, Ren J. Chromium alleviates glucose intolerance, insulin resistance, and hepatic ER stress in obese mice. Obesity (Silver Spring) 2008; 16: 1331-1337.

18) Chen Y, Watson HM, Gao J, et al. Characterization of the organic component of low-molecular-weight chromium-binding substance and its binding of chromium. J Nutr 2011; 141: 1225-1232.

19) Sahin K, Tuzcu M, Orhan C, et al. The effects of chromium picolinate and chromium histidinate administration on NF-κB and Nrf2/HO-1 pathway in the brain of diabetic rats. Biol Trace Elem Res 2012; 150: 291-296.

20) Gitoee A, Sadeghi G, Karimi A. Combination effects of organic and ınorganic chromium on production performance, reproductive response, ımmune status, and maternal antibody transmission in breeder quails under heat stress. Biol Trace Elem Res 2018; 184: 508-516.

21) Vincent JB. New evidence against chromium as an essential trace element. J Nutr. 2017; 147: 2212–2219.

22) Vincent JB. The biochemistry of chromium. J Nutr 2000; 130: 715-718.

23) Sharma I, Pati PK, Bhardwaj R. Effect of 28-homobrassinolide on antioxidant defence system in Raphanus sativus L. under chromium toxicity. Ecotoxicology 2011; 20: 862-874.

24) Tian H, Guo X, Wang X, et al. Chromium picolinate supplementation for overweight or obese adults. Cochrane Database Syst Rev 2013; 11: CD010063.

25) Cathum S, Brown CE, Wong W. Determination of Cr3+, CrO42- and Cr2O72- in environmental matrixes by high-performance liquid chromatography with diode-array detection (HPLC-DAD). Anal Bioanal Chem 2002; 373: 103-110.

26) Sahin K, Tuzcu M, Orhan C, et al. The effects of chromium complex and level on glucose metabolism and memory acquisition in rats fed high-fat diet. Biol Trace Elem Res 2011; 143: 1018-1030.

27) Anderson RA, Polansky MM, Bryden NA. Stability and absorption of chromium and absorption of chromium histidinate complexes by humans. Biol Trace Elem Res 2004; 101: 211-218.

28) Selcuk MY, Aygen B, Dogukan A, et al. Chromium picolinate and chromium histidinate protects against renal dysfunction by modulation of NF-κB pathway in high-fat diet fed and Streptozotocin-induced diabetic rats. Nutr Metab (Lond) 2012; 9: 30.

29) Orhan C, Sahin N, Tuzcu Z, Komorowski JR, Sahin K. Combined oral supplementation of chromium picolinate, docosahexaenoic acid, and boron enhances neuroprotection in rats fed a high-fat diet. Turk J Med Sci 2017; 47: 1616-1625.

30) Gencoglu H, Tuzcu M, Hayirli A, Sahin K. Protective effects of resveratrol against streptozotocin-induced diabetes in rats by modulation of visfatin/sirtuin-1 pathway and glucose transporters. Int J Food Sci Nutr 2015; 66: 314-320.

31) Cohen J. Statistical Power Analysis for the Behavioral Sciences. 2nd Edition, Lawrence Erlbaum Associates Inc.: Hillsdale, NJ, USA: Hillsdale, NJ, USA, 1988.

32) Faul F, Erdfelder E, Lang AG, Buchner A. G*Power 3: A flexible statistical power analysis program for the social, behavioral, and biomedical sciences. Behavior Research Methods 2007; 39: 175-191.

33) IBM SPSS, IBM Corp. Released 2013. IBM SPSS Statistics for Windows, Version 22.0. Armonk, NY: USA.

34) Petersen MC, Shulman GI. Mechanisms of insulin action and ınsulin resistance. Physiol Rev 2018; 98: 2133-2223.

35) Cefalu WT, Wang ZQ, Zhang XH, Baldor LC, Russell JC. Oral chromium picolinate improves carbohydrate and lipid metabolism and enhances skeletal muscle Glut-4 translocation in obese, hyperinsulinemic (JCR-LA corpulent) rats. J Nutr 2002; 132: 1107-1114.

36) Hua Y, Clark S, Ren J, Sreejayan N. Molecular mechanisms of chromium in alleviating insulin resistance. J Nutr Biochem 2012; 23: 313-319.

37) Orhan C, Kucuk O, Tuzcu M, et al. Effect of supplementing chromium histidinate and picolinate complexes along with biotin on insulin sensitivity and related metabolic indices in rats fed a high- fat diet. Food Sci Nutr 2018; 00: 1–12.

38) Auberval N, Dal S, Maillard E, et al. Beneficial effects of a red wine polyphenol extract on high-fat diet-induced metabolic syndrome in rats. Eur J Nutr 2017; 56: 1467-1475.

39) Lan D, Xu N, Sun J, et al. Electroacupuncture mitigates endothelial dysfunction via effects on the PI3K/Akt signalling pathway in high fat diet-induced insulin-resistant rats. Acupunct Med 2018; 36: 162-169.

40) Salimi M, Zardooz H, Khodagholi F, Rostamkhani F, Shaerzadeh F. High-fat diet with stress impaired islets' insulin secretion by reducing plasma estradiol and pancreatic GLUT2 protein levels in rats' proestrus phase. J Physiol Pharmacol 2016; 67: 653-666.

41) Adeghate E, Saeed Z, D'Souza C, et al. Effect of nociceptin on insulin release in normal and diabetic rat pancreas. Cell Tissue Res 2018; 374: 517-529.

42) Wong JC, Vo V, Gorjala P, Fiscus RR. Pancreatic-β-cell survival and proliferation are promoted by protein kinase G type Iα and downstream regulation of AKT/FOXO1. Diab Vasc Dis Res 2017; 14: 434-449.

43) Ercin M, Sancar-Bas S, Bolkent S, Gezginci-Oktayoglu S. Tub and β-catenin play a key role in insulin and leptin resistance-induced pancreatic beta-cell differentiation. Biochim Biophys Acta Mol Cell Res 2018; 1865: 1934-1944.

44) Turgut M, Cinar V, Pala R, et al. Biotin and chromium histidinate improve glucose metabolism and proteins expression levels of IRS-1, PPAR-γ, and NF-κB in exercise-trained rats. J Int Soc Sports Nutr 2018; 15: 45.

45) Araujo EP, Amaral ME, Filiputti E, et al. Restoration of insulin secretion in pancreatic islets of protein-deficient rats by reduced expression of insulin receptor substrate (IRS)-1 and IRS-2. J Endocrinol 2004; 181: 25-38.

46) Vasu S, Moffett RC, Thorens B, Flatt PR. Role of endogenous GLP-1 and GIP in beta cell compensatory responses to insulin resistance and cellular stress. PLoS One 2014; 9: e101005.

47) Machac N, Kaya Karasu G, Sahin N, et al. Effects of supplementation of chromium histidinate on glucose, lipid metabolism and oxidative stress in cats. J Anim Physiol Anim Nutr (Berl) 2018: doi: 10.1111/jpn.13023.