Mikrobiyota

Son 15 yıl süre zarfında, mikrobiyotanın beyin-bağırsak fonksiyonunun ana düzenleyicilerinden biri olarak ön plana çıktığı görülmekte olup mikrobiyota-bağırsak-beyin ekseni öneminin vurgulanmasına yol açmıştır. Bu eksen, psikiyatrik, nörogelişimsel, yaşa bağlı ve nörodejeneratif bozuklukların biyolojik ve fizyolojik temellerini araştıran alanlarda giderek daha fazla ilgi görmektedir. İnsan mikrobiyotası, insan vücudunun içinde ve üzerinde yaşayan mikroorganizmaların toplamıdır. Bakterileri, virüsleri, mantarları ve protistleri içeren bu mikroorganizmalar deride, bağırsakta (~100 trilyon), ağızda ve solunum yollarında bulunur. Mikrobiyota, bağışıklık sistemini düzenlemeye, yiyecekleri sindirmeye ve vitaminler ile diğer temel besin maddelerini üretmeye yardımcı olur. Ayrıca hastalığa neden olan patojenlere karşı korunmada da rol oynar.

.

Mikrobiyotamızda bulunan bakteri türleri

İnsan mikrobiyotası; Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, Actinobacteria ve Fusobacteria dahil olmak üzere çeşitli bakteri türlerinden oluşur. İnsanlarda yaygın olarak bulunan iki ana bakteri kategorisi Firmicutes ve Bacteroidetes‘tir. Firmicutes (Clostridium, Streptococcus, Enterococcus, Lactobacillus vb.) , sıklıkla metabolik hastalıklarla ilişkilendirilen Gram-pozitif bakterilerdir, Bacteroidetes (Bacteroides, Prevotella, Porphyromonas, Flavobacterium) ise gastrointestinal sistem ve idrar yollarında enfeksiyonlara neden olabilen Gram-negatif bakterilerdir.

Yararlı bakteri türleri

İnsan vücuduna faydalı bakteri örnekleri arasında başlıca Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium bifidum ve Streptococcus thermophilus türleri yer almaktadır. Bu bakteri türleri yiyecekleri parçalamaya, besinlerin emilimine katkıda bulunur ve vücudu zararlı bakterilere karşı korumaya yardımcı olurlar.  Ek olarak, bazı bakteriler vücudun sağlıklı kalması için ihtiyaç duyduğu vitaminleri ve diğer bileşikleri üretebilir, iltihaplanmayı azaltmaya yardımcı olabilir ve hatta kanser önleyici özelliklere sahip olabilir.

Zararlı bakteri türleri

Patojen bakteriler, insanlarda hastalığa neden olabilen zararlı bakterilerdir. İnsana zararlı bakteri örnekleri arasında Salmonella, E. coli ve Staphylococcus aureus bulunur. Bu bakteriler gıda zehirlenmesine, idrar yolu enfeksiyonlarına ve diğer hastalıklara neden olabilir. Kontamine yiyecek veya su yoluyla, enfekte bir kişiyle temas veya kontamine yüzeylerle temas yoluyla yayılabilirler.

Beyin-Bağırsak Ekseni

Bağırsak mikrobiyotası ve merkezi sinir sistemi (CNS) arasındaki çift yönlü iletişime, beyin-bağırsak ekseni arasındaki çeşitli yollar aracılık eder. İletişim yolları, otonom sinir sistemini (örneğin, enterik sinir sistemi (ENS) ve vagus siniri), nöroendokrin sistemi, hipotalamik-hipofiz-adrenal (HPA) ekseni, bağışıklık sistemini ve metabolik yolları içerir.

Bağırsak içinde, mikrobiyota, nörotransmitterler (örneğin, γ-aminobütirik asit (GABA), noradrenalin, dopamin ve serotonin), amino asitler (örneğin, tiramin ve triptofan) ve mikrobiyal metabolitler (örneğin, kısa zincirli yağ asitleri ve 4-etilfenilsülfat) gibi nöroaktif bileşikler üretebilir. Bu metabolitler, konakçı bağışıklık sistemi ile etkileşime girmek, metabolizmayı etkilemek ve doğrudan beyne sinyal gönderen vagus sinirinin afferent yollarını etkilemek için portal dolaşım yoluyla ilerleyebilir. Bağırsak mikrobiyotası, sinyal moleküllerinin bağırsak lümeninden bağışıklık hücrelerini ve ENS nöronlarının terminal uçlarını içeren lamina propriaya veya portal dolaşıma geçişini kontrol eden bağırsak bariyer bütünlüğünü de etkileyebilir. Anksiyete, otizm spektrum bozukluğu ve depresyon gibi bazı nöropsikiyatrik durumlarda bağırsak bariyeri bütünlüğü bozulabilir.

Bağırsak Mikrobiyotasını Etkileyen Etmenler

Doğum şekli: Günümüzde ilk mikrobiyota inokülasyonunun doğumda, fetüsün doğum kanalından geçerek annenin vajinal ve fekal mikrobiyotasına maruz kalmasıyla başladığı anlaşılmaktadır. Doğum şekli, annenin perinatal beslenmesi ile bebek mikrobiyota bileşimi doğum sonrası gelişimi arasındaki ilişkinin güçlü bir değiştiricisidir. Vajinal floradaki yüksek laktobasil yükünün bir yansıması olarak, ilk birkaç gün boyunca yüksek miktarda laktobasil içeren vajinal yolla doğan bebeklerin mikrobiyotası ile doğum şeklinin de mikrobiyota bileşimini etkilediği görülmektedir. Buna karşılık, sezaryen ile doğurtulan bebeklerin mikrobiyotasında, Bacteroides cinsinin kolonizasyonu gecikir, ancak Clostridium türleri gibi fakültatif anaeroblar kolonize olur.

Antibiyotikler: Geniş spektrumlu antibiyotikler, bağırsak mikrobiyotasının bileşimini büyük ölçüde etkileyebilir, biyoçeşitliliğini azaltabilir ve uygulamadan sonra kolonizasyonu uzun bir süre geciktirebilir. Bağırsak sağlığı için antibiyotiklerin kullanım amacı, türü ve kullanım süresi önem arz etmektedir.

Beslenme: Doğumu takiben anne sütü tüketimi, annenin beslenme durumu, bebeğin sütten kesilmesi ve diyet alışkanlıkları mikrobiyota üzerinde belirleyici rol üstlenmekte olup ve bağırsak mikrobiyota varyasyonlarında önem arz etmektedir. Son yıllarda yapılan çalışmalarda yüksek miktarda rafine şeker içeriğine sahip ürünler, kızarmış besin tüketiminin artması, sülfatlanmış bileşiklerin mevcudiyeti, trans yağ, doymuş yağ ve düşük miktarda tüketilen diyet lifinin disbiyozise (bağırsak mikrobiyotasının çeşitliliğini azalmaya) neden olduğu gösterilmektedir. Süt verme yöntemlerine dair çalışmalarda ise mamayla beslenen bebeklerde, emzirilen bebeklere kıyasla Escherichia coli, Bacteroides ve Clostridium difficile ile daha sık kolonize olduğunu göstermiştir.

Hücresel yaşlanma: Bağırsak mikrobiyotası, bağırsak-deri ekseni ve mikrobiyal metabolitlerin salgılanması yoluyla hücresel yaşlanmayı ve cilt sağlığını etkiler. Yaşlanan hücrelerin birikmesi, proinflamatuar sitokinler, kemokinler, büyüme faktörleri, proteazlar, lipitler ve hücre dışı matris bileşenlerinden oluşan yaşlanma ile ilişkili salgı fenotipinin (SASP) aşırı ekspresyonuna bağlı olarak çeşitli kronik patolojilerle ilişkilendirilmektedir. Örneğin Bifidobacterium spp‘nin bağışıklık sistemi ve metabolik süreçlerin uyarılmasındaki rolü göz önüne alındığında, bir Bifidobakteri azalması, yaşlı erişkinlerde düşük sistemik inflamatuar durumu ve yetersiz beslenmeyi kısmen açıklayabilmektedir.

Stres: Stres ve depresyon, stres hormonları, iltihaplanma ve otonomik değişiklikler yoluyla bağırsak bakterilerinin bileşimini yeniden şekillendirebilir. Buna karşılık, bağırsak bakterileri yeme davranışını ve ruh halini değiştirebilen metabolitleri, toksinleri ve nörohormonları serbest bırakmaktadır.

Diğer etmenler:

Coğrafi konum, toksikolojik/kimyasal çevre (pestisitler ve ağır metaller gibi), sosyoekonomik çevre, sigara-alkol kullanımı, uyku kalitesi vb. etmenler bağırsak mikrobiyotasını etkileyen diğer etmenler arasındadır.

Mikrobiyota ile ilişkili hastalıklar

• İnflamatuvar Bağırsak Hastalığı (IBD)
• İrritabl Bağırsak Sendromu (IBS)
• Clostridium difficile Enfeksiyonu (CDI)
• İnce Bağırsakta Bakteriyel Aşırı Büyüme(SIBO)
• Obezite
• Tip 2 Diyabet
• Alerjiler ve Astım
• Otoimmün Hastalıklar
• Kolorektal Kanser
• Kardiyovasküler Hastalık

Mikrobiyota analizi nasıl yapılmaktadır?

Mikrobiyota analizi tipik olarak bağırsaktan dışkı veya mukozal sürüntüler gibi numunelerin toplanmasını ve ardından bunların 16S rRNA dizilimi, metagenomik ve qPCR gibi çeşitli teknikler kullanılarak analiz edilmesini içerir. Bu teknikler, numunede bulunan bakteri türlerinin yanı sıra bunların nispi bolluğunu belirlemek için de kullanılabilir.

Mikrobiyotayı iyileştirmeye yönelik stratejiler

1.Diyet değişikliği:

Diyetten türetilen antijenler ve bileşikler, konak metabolizmasını ve bağışıklık sistemini etkileyerek bağırsak mikrobiyotasını şekillendirebilmektedir. Örneğin, aril hidrokarbon reseptörünün (AhR) aktivitesi, bağırsakta intraepitelyal lenfositlerin korunması için önemlidir ve yokluğunda, Bacteroidetes filumunun üyelerine atfedilen bakteri yükünde bir artış olur. İndol türevi ve triptofan türevi AhR ligandları, diyetten (örneğin, turpgillerden) elde edilebilir. Diyeti daha fazla lif, polifenoller, prebiyotik ve probiyotik içerecek şekilde değiştirmek, bağırsak mikrobiyotasının dengesini düzeltmeye yardımcı olabilmektedir. Ek olarak, Akdeniz diyeti ve eliminasyon diyetleri bağırsak mikrobiyotasını modüle etmede ön plana çıkan diyet türlerindendir. Diyet-mikrobiyota etkileşimleri ve bağırsak mikrobiyota kompozisyonunun bireyselliği göz önünde bulundurularak insan sağlığını iyileştirmek için kişiselleştirilmiş beslenme stratejileri geliştirilmelidir.

 

2.Prebiyotikler:

Prebiyotikler, bağırsakta yararlı bakterilerin büyümesini desteklemeye yardımcı olabilecek sindirilemeyen liflerdir. Prebiyotik türler arasında oligosakkaritler, inülin ve galaktooligosakkaritler (GOS) ve fruktooligosakkaritler (FOS) bulunur. Oligosakkaritler, tahıllarda, meyvelerde, sebzelerde, bitkilerde ve baharatlarda bulunabilen kısa zincirli karbonhidratlardır. İnülin, soğan, sarımsak, enginar ve kuşkonmazda bulunan bir lif türüdür. GOS inek sütünde bulunabilir ve kalsiyum emilimine yardımcı olduğu düşünülmektedir. FOS hindiba kökü, yer elması ve muzda doğal olarak bulunur. Ek olarak, yoğurt, lahana turşusu ve kimchi gibi bazı fermente gıdalar da prebiyotik sağlar.

3.Probiyotikler:

Probiyotikler, bağırsak mikrobiyotasının dengesini yeniden sağlamaya yardımcı olabilecek canlı mikroorganizmalardır. Probiyotik bakteri türleri arasında Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium bifidum, Streptococcus thermophiles ve Saccharomyces boulardii bulunur. Lactobacillus acidophilus, yoğurt, kefir, lahana turşusu ve kimchi gibi fermente gıdalarda bulunan yaygın bir probiyotik suştur. Bifidobacterium bifidum ayrıca bağışıklık sağlığını desteklemeye yardımcı olur. Streptococcus thermophiles, yoğurt ve kefir gibi kültürlü süt ürünlerinde bulunabilir. Son olarak Saccharomyces boulardii, bazı besin takviyelerinde bulunan faydalı bir mayadır.

4.Fekal mikrobiyota transplantasyonu (FMT): FMT, bir donörden alınan sağlıklı bakterilerin bir hastanın bağırsağına nakledildiği bir prosedürdür. Bu, bağırsak mikrobiyotasının dengesinin yeniden sağlanmasına yardımcı olabilir. FMT, bağırsak mikrobiyotasının bir kişiden diğerine transferini içeren bir prosedürdür ve genellikle kemirgenlerde fekal materyalin oral yoldan verilmesi veya insanlarda kolonoskopi yoluyla gerçekleştirilir. Etkili olduğunda, bu teknik başlangıçta alıcının GI kanalında donör benzeri bir mikrobiyom oluşturur ve bağırsak mikrobiyotası ile konakçı sonuçları arasındaki nedensel ilişkilere ilişkin daha güçlü çıkarımların yapılmasına izin verir. Ancak doğru dönorun seçimi FMT uygulamasında kritik bir öneme sahiptir.

5.Egzersiz alışkanlığı: Yapılan çalışmalarda egzersizin mikrobiyota üzerine bağırsak bariyer direncini arttırarak, mukozal geçirgenliği azaltarak ve enflamatuar sitokinleri inhibe ederek etki gösterdiği ve bağırsak mikrobiyal çeşitliliğini arttırdığı gösterilmektedir.

KAYNAKLAR

Ahn, J., & Hayes, R. B. (2021). Environmental Influences on the Human Microbiome and Implications for Noncommunicable Disease. Annual review of public health, 42, 277.

Angelucci, F., Cechova, K., Amlerova, J., & Hort, J. (2019). Antibiotics, gut microbiota, and Alzheimer’s disease. Journal of neuroinflammation, 16(1), 1-10.

Beam, A., Clinger, E., & Hao, L. (2021). Effect of diet and dietary components on the composition of the gut microbiota. Nutrients, 13(8), 2795.

Boyajian, J. L., Ghebretatios, M., Schaly, S., Islam, P., & Prakash, S. (2021). Microbiome and human aging: probiotic and prebiotic potentials in longevity, skin health and cellular senescence. Nutrients, 13(12), 4550.

Bresser, L. R., de Goffau, M. C., Levin, E., & Nieuwdorp, M. (2022). Gut Microbiota in Nutrition and Health with a Special Focus on Specific Bacterial Clusters. Cells, 11(19), 3091.

Cryan, J. F., O’Riordan, K. J., Cowan, C. S., Sandhu, K. V., Bastiaanssen, T. F., Boehme, M., … & Dinan, T. G. (2019). The microbiota-gut-brain axis. Physiological reviews.

Madison, A., & Kiecolt-Glaser, J. K. (2019). Stress, depression, diet, and the gut microbiota: human–bacteria interactions at the core of psychoneuroimmunology and nutrition. Current opinion in behavioral sciences, 28, 105-110.

Morais, L. H., Schreiber, H. L., & Mazmanian, S. K. (2021). The gut microbiota–brain axis in behaviour and brain disorders. Nature Reviews Microbiology, 19(4), 241-255.

Ratsika, A., Codagnone, M. C., O’Mahony, S., Stanton, C., & Cryan, J. F. (2021). Priming for life: early life nutrition and the microbiota-gut-brain axis. Nutrients, 13(2), 423.

Rinninella, E., Raoul, P., Cintoni, M., Franceschi, F., Miggiano, G. A. D., Gasbarrini, A., & Mele, M. C. (2019). What is the healthy gut microbiota composition? A changing ecosystem across age, environment, diet, and diseases. Microorganisms, 7(1), 14.

Thursby, E., & Juge, N. (2017). Introduction to the human gut microbiota. Biochemical journal, 474(11), 1823-1836.

Zmora, N., Suez, J., & Elinav, E. (2019). You are what you eat: diet, health and the gut microbiota. Nature reviews Gastroenterology & hepatology, 16(1), 35-56.