Geri Dön

Environmental and genetic factors that promote neuroinflammation and their effects on cellular brain processes during aging in the zebrafish model organism

Yaşlanma sürecinde nöroenflamasyonu tetikleyen çevresel ve genetik faktörler ile bunların beyindeki hücresel süreçler üzerine etkileri: Zebrabalığı modelinden bulgular

PDF İndir

  1. Tez No: 982365
  2. Yazar: NARİN ILGIM ARDIÇ AVCI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MICHELLE MARIE ADAMS
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Nöroloji, Neurology
  6. Anahtar Kelimeler: Diyet, Nöroanatomi, Sağlıklı yaşlanma, Zebra balığı, Diet, Neuroanatomy, Healthy aging, Zebrafish
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Nörobilim Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Beyin yaşlanması; nörogenez, sinaptik bütünlük, inflamasyon, otofaji ve hücresel metabolizma süreçlerinin kesişiminde, çevresel ve genetik faktörlerden etkilenen çok boyutlu bir süreçtir. Bu tez çalışması, zebrafışı beyninde bu süreçlerin diyet müdahaleleri, farmakolojik maruziyetler ve genetik yatkınlık tarafından nasıl şekillendiğini incelemekte ve gelecek çalışmalarda bölgeye özgü değişimlerin değerlendirilmesini kolaylaştıracak yeni bir sayım yöntemi önermektedir. İlk deneylerde aralıklı oruç (IF), aşırı beslenme (OF) ve ad libitum (AL) beslenme olmak üzere üç farklı diyet rejiminin, nörojenik ve glial belirteçler üzerindeki etkisi incelenmiştir. Gruplar arasında istatistiksel olarak anlamlı farklılıklar gözlenmemekle birlikte, Proliferatif Hücre Nükleer Antijeni (PCNA), Doublecortin-benzeri Kinaz 1 (DCAMKL1) ve Glial Fibriler Asidik Protein (GFAP) düzeylerinin özellikle genç bireylerde IF koşullarında daha yüksek eğilim göstermesi, diyet kısıtlamasının yaşa bağlı olarak nörojenik aktiviteyi koruyabileceğini veya artırabileceğini düşündürmüştür. Bu deneylerden yola çıkarak, diyet makrosu yüksek yağ içeği (HFD) olacak şekilde düzenlenerek aynı diyet rejimlerinin yaşla olan değişimler üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu aşamada incelenenn moleküler değişim belirteçleri gelnişletilerek, Mekanik Hedefli Rapamisin (mTOR) sinyal yoluna ait belirteçler (total mTOR, fosforile mTOR (p-mTOR), Ökaryotik Çeviri Başlatıcı Faktör 4E-Bağlayıcı Protein 1 (4EBP1) ve fosforile formu, Ribozomal Protein S6 ve fosforile S6 (p-S6)), otofaji belirteci olarak Mikrotübül ile İlişkili Protein 1A/1B Hafif Zincir 3B (LC3), inflamasyon ve oksidatif stres belirteçleri olarak Tümör Nekroz Faktörü alfa (TNF-α) ve Lipid Peroksidasyon (MDA), ayrıca sinaptik belirteçler olarak Postsinaptik Yoğunluk Proteini 95 (PSD95), Sinaptofizin ve Gefirin düzeyleri analiz edilmiştir. IF uygulanan bireylerde yaşlılık ve yüksek yağ içeriğine rağmen TNF-α ve p-S6 düzeyleri OF grubuna kıyasla anlamlı şekilde daha düşük bulunmuş, bu da IF'nin yaşa bağlı inflamasyon ve mTORC1 aşırı aktivasyonunu engelleyebileceğini göstermiştir.Diyetin etkilerini farmakolojik olarak tersine çevirebilirliğini test etmek amacıyla, IF ve OF gruplarına sırasıyla pro-inflamatuvar bakır sülfat ve anti-inflamatuvar rapamisin uygulanmıştır. OF grubunda yaşla birlikte artan p-S6 düzeyleri mTORC1 aşırı aktivasyonunu işaret ederken, rapamisin tedavisi TNF-α düzeylerini düşürmede etkisiz kalmıştır. IF grubu ise bakır sülfat uygulamasına rağmen inflamasyonu bastırabilmiş ve bu grupta p-mTOR seviyelerinde düşüş gözlenmiştir. Bu bulgular, mTOR'un inflamatuvar stres altında çift yönlü düzenleyici rolünü ve diyetin bağlama özgü etkilerini ortaya koymaktadır. Genetik yatkınlığın etkisini araştırmak amacıyla yaşlanması yavaşlatılmış ztorxu015/+ ve hızlandırılmış tsc2vu242/+ mutantları incelenmiş, her biri uygun şekilde rapamisin ya da bakır sülfatla tedavi edilip genetik yatkınlığın tersine çevirilebilirliği incelenmiştir. Sonuçlar, genetik olarak savunmasız beyinlerde mTOR-bağlantılı bağışıklık tepkilerinin karmaşıklığını ortaya koymuştur. Tüm beyin homogenatlarıyla yapılan analizlerin bölgesel değişimleri gözden kaçırabileceği sınırlamasını aşmak için, progenitör nöron belirteci olarak DCAMKL1 ve olgun nöron belirteci olarak Nöron-Spesifik Nükleer Antijen (NeuN) kullanılarak memeli beyninde ki hipokampüsün zebrabalığında homologu olan pallium bölgesinde yeni bir otomatik hücre sayımı yaklaşımı geliştirilmiş ve manuel sayımlarla karşılaştırılarak doğrulanmıştır. Bu yöntem, beyin değişikliklerinin gelecekte bölgeye özgü analizleri için güvenilir ve verimli bir alternatif sunmaktadır. Bu bulgular, diyet ve farmakolojik müdahalelerin yaşlanma süreci üzerindeki rolünü vurgulamakta ve zebrabalığını model olarak kullanan bölgeye özgü gelecek çalışmalar için bir temel sunmaktadır.

Özet (Çeviri)

Brain aging is a multifaceted process influenced by environmental and genetic factors that intersect across neurogenesis, synaptic integrity, inflammation, autophagy, and cellular metabolism. This thesis investigates how these processes are shaped by dietary interventions, pharmacological exposures, and genetic susceptibility in the zebrafish brain and provides a novel approach to measure region-specific alterations in future studies. First experiments focused on the effects of three dietary regimens, intermittent fasting (IF), overfeeding (OF), and ad libitum (AL) feeding, on neurogenic and glial markers. Although statistically significant differences were not observed between groups, intermittent fasting consistently showed higher expression trends in Proliferating Cell Nuclear Antigen (PCNA), Doublecortin-like kinase 1 (DCAMKL1), and Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP), particularly in younger animals. These patterns suggested that dietary restriction may preserve or enhance neurogenic activity in an age-dependent manner. Building on this, dietary groups were further analyzed under high-fat diet (HFD) compositions. The molecular scope was expanded to include components of the mechanistic target of rapamycin (mTOR) signaling pathway, total mTOR, phosphorylated mTOR (p-mTOR), eukaryotic translation initiation factor 4E-binding protein 1 (4EBP1) and its phosphorylated form, as well as ribosomal protein S6 and phosphorylated S6 (p-S6) and additionally, Microtubule-associated protein 1A/1B light chain 3B (LC3) was assessed for autophagy, Tumor Necrosis Factor alpha (TNF-α), and lipid peroxidation assay (MDA) for inflammation and oxidative stress, and synaptic markers including Postsynaptic Density Protein 95 (PSD95), Synaptophysin, and Gephyrin. The results indicated that IF animals showed significantly lower TNF-α and p-S6 levels compared to OF counterparts, even with HFD composition with aging, which means that IF may buffer against the age-related increase in inflammation and overactivation of mTORC1 signaling. To evaluate the potential of pharmacological interventions to reverse diet-induced alterations, OF and IF groups were treated with either rapamycin, an mTORC1 inhibitor, or copper sulfate, a pro-inflammatory agent, respectively. Aging led to increased p-S6 levels specifically in OF animals, indicating mTORC1 hyperactivation. TNF-α remained significantly elevated in aged OF groups, even with rapamycin treatment, indicating persistent neuroinflammatory vulnerability. In contrast, IF mitigated inflammatory responses. Copper sulfate reduced p-mTOR in IF animals, underscoring the dual regulatory role of mTOR under inflammatory stress. These findings emphasize the complex, context-specific interplay between diet, pharmacological interventions, aging, inflammation, and cellular signaling in brain aging. To investigate genetic susceptibility, ztorxu015/+ (decelerated aging model) and tsc2vu242/+ (accelerated aging model) animals were used, and the possible reversibility of genetic vulnerability was examined by exposing either copper sulfate or rapamycin, respectively. The results indicate the complexity of mTOR-immune interactions in genetically vulnerable brains. To overcome the limitations of whole-brain homogenate analyses and enable region-specific investigations, a novel ensemble-based automated cell counting method was developed and validated against manual quantification using (DCAMKL1) as a progenitor neuron marker and Neuron-Specific Nuclear Antigen (NeuN) as a mature neuronal marker expression in the telencephalon, a known neurogenic zone and homolog of the mammalian hippocampus. This method offers a reliable and efficient alternative for future region-specific analyses of changes in the brain. Collectively, these findings highlight the critical role of dietary and pharmacological interventions in shaping aging and provide a foundation for future region-specific studies using the zebrafish model.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    813446

    Bitki atıklarından hazırlanan ekstraktın kitosan nanopartikülleriyle enkapsülasyonu ve in vitro incelenmesi

    Encapsulation of extract prepared from plant wastes with chitosan nanoparticles and in vitro investigation

    HATİCE SERİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Mühendislik BilimleriSakarya Üniversitesi

    Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜLNUR ARABACI

  2. Tez No

    958546

    Investigation of RIG-I responses under hypoxic conditions in microglia

    Mikroglialarda hipoksik koşullar altında RIG-I yanıtlarının araştırılması

    YAĞMUR ÖZÇELEBİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Allerji ve İmmünolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)

    PROF. DR. CEREN ÇIRACI MUĞAN

  3. Tez No

    914100

    Malign melanom hastalarında tiroid nodül-kanser sıklığı ve nodül-kanser gelişimine etki eden risk faktörlerinin değerlendirilmesi

    Assessment of thyroid nodule-cancer frequency and risk factors affecting the development of nodule-cancer in malign melanoma patients

    DURSUN GÖKTÜRK TAŞKIN

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    İç HastalıklarıAnkara Üniversitesi

    İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA ŞAHİN

  4. Tez No

    937027

    Siting and sizing of renewable energy supported electric vehicle charging stations along highways with a novel interoperable smart energy management system

    Yenilenebilir enerji destekli elektrikli araç şarj istasyonlarının otoyollar boyunca konumlandırılması ve boyutlandırılmasına yönelik yeni birlikte çalışabilir akıllı enerji yönetim sistemi

    ÖMER GÖNÜL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖNDER GÜLER

  5. Tez No

    924419

    Tip 2 diyabetli bireylerde diyet inflamatuar indeksi, diyabet farkındalığı, duygu durumu ve beslenme durumunun değerlendirilmesi

    Evaluation of dietary inflammatory index, diabetes awareness, mood and nutritional status in individuals with type 2 diabetes

    MERVE ŞATAY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Beslenme ve DiyetetikAnkara Medipol Üniversitesi

    Beslenme ve Diyetetik Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKNUR GÖKÇE YILDIRIM

Geri Dön