İstanbul Gedik Üniversitesi Sağlık Bilimleri Fakültesi Öğretim Üyesi Dr. Hasan Uğur Öncel, barsak mikrobiyotası yapısı ve nörolojik hastalıklarla ilişkisini anlattı.
İnsan yaşamında alınan gıdaların, bağırsakta yerleşik olarak bulunan ve insanla simbiyotik bir yaşam evresi geçiren kommensal bakterilerin katkıları ile sindirilebilir yapılara dönüşmesi, mikrobiyota kompozisyonunun yaşamımızda ne kadar etkili olduğunun açık bir göstergesi.
Beslenme çok önemli
İnsan mikrobiyatasının, sağlık ve hastalığı, insan organizması içinde düzenleyen ana yapılardan biri olduğunu söyleyebiliriz. Barsak mikrobiyotasını şekillendiren faktörler arasında beslenmenin önemi tartışılamayacak bir gerçektir.
İnsan yaşamının ilk üç yılında beyin hacmi yetişkin beyin hacminin yüzde 85’ine ulaşıyor. Bu nedenle bağırsak mikrobiyotasının ve sinir sisteminin gelişimi için bu süre kritik bir dönemi oluşturmaktadır. Yaşamın başlangıcının bu ilk üç yıllık döneminde, anne sütü beslenmesi, geçirilen enfeksiyonlar, prenatal stres ve kompozisyonu bakımından gelişime uğrayan insan mikrobiyatasının sinir sistemi yapısının gelişimine etkisi olduğu gerçekleştirilen bilimsel çalışmalarda görülmüştür.
Tüm vücuttaki bakterilerin yüzde 70’i bağırsakta
Doğumdan önce steril olan insan fetüsü, normal doğum sırasında vajinal kanaldan geçerken, burada yerleşik olan bakteriler ile kolonize olmaya başlar. Erişkin bir insan bağırsağı bütün vücutta bulunan bakterilerin yüzde 70 kadarını bünyesinde barındırır. Bu sayının 100 trilyon gibi bir büyüklüğe sahip olduğunu düşünebiliriz.
Sağlıklı bir bağırsak yapısı, geniş bir Firmicutes ve Bacteroidetes kolonilerine sahiptir. Bağırsaklarımızın içinde yaşayan canlılar, –Mikrobiyomuz – bakteriler, virüsler, arkealar (Archaea)ve protozoalardan oluşur. Bu canlılar bağışıklık sistemi, metabolik denge, yağ dokusu üzerine çok yönlü etkileri ile birlikte beyin bağırsak ekseninin çok önemli bir parçası olarak beyin, merkezi sinir sitemi bağışıklığı, stres yolakları ve nöroendokrin yollarını çok yönlü olarak etkiler.
Bu etkileşim nedeniyle bu canlıların dengesinin bozulması pek çok hastalığı tetikleyebilir, hastalık bulgularını şiddetlendirebilir.
Bağırsak mükozal bariyerinin anatomisine daha yakından bakarsak: bağırsak epitel hücreleri ile çevrili direkt mükoza ile bağırsak lümenine bakan bir yüzey ve onun altında farklı işlevleri olan hücreler ile dolu, Lamina propria katmanının olduğunu görürüz.
Stromal hücreler, B hücreleri (özellikle Ig A üreten plazma hücreleri), T hücreleri, makrofajlar ve Lamina Proprianın dendritik hücreleri, bağırsak epitelinin hemen altında yer alırlar. Ek olarak, T hücrelerinin özel alt kümeleri (intraepitelyal lenfositler) ve bazı dendritik hücreler, barsak epitel hücreleri (IEC) arasında lokalize olurlar.
Bağırsak mükozal yapısı boydan boya epitel hücreleri ile çevrelenmiştir. Bu yapı aynı zamanda bağırsak lümeni ile kan dolaşımı arasında koruyucu ve seçici bir görev üstlenmiştir. Sindirilmiş gıda maddelerinin emilimi bu bariyerden seçimli olarak yapılmaktadır.
Mükozal epitel tabakası, mükozal immün sistem ve barsak lümeni içeriği, özellikle gıda antijenik yapıları ve mikrobial ürünler arasında merkezi bir rol üstlenir.
Son yapılan bilimsel çalışmalar sonucunda, bağırsak mükozal bariyerinin geçirgenlik fonksiyonunun, fizyolojik ve immünolojik uyaranlarca organize edildiği ortaya çıkarılmıştır. Bağırsağa ulaşan antijenik yapılar ince barsak tarafından farklı mekanizmalar ile emilirler. Antijenler; Virüs ve Bakteriler, bağırsak ve ona bağlı lenfoid doku tarafından alınırlar. Peyer’s patches ve izole lenfoid folliküller bu işlemin yapıldığı alt bağırsak katmanlarıdır.
Epitel kök hücreleri
Tek bir bağırsak epitel hücresi tabakası (IEC’ler), bağırsak lümenindeki trilyonlarca kommensal bakteriyi alttaki lamina propriadan ayıran fiziksel bir bariyer sağlar. Lümeni kaplayan IEC’ler besinler, ortak bakteriler, IgA ve goblet hücresi tarafından üretilen mukusla yıkanır. Epitelyal kök hücreler çoğalır ve çoğalma potansiyeli olan yavru hücrelere yol açar.
Başlangıçta, bağırsağı kaplayan hücrelerin yalnızca bakterilerin vücudu istila etmesini önlemek için işlev gördüğü düşünülüyordu. Bununla birlikte, IEC’lerin bağırsak florası ile karmaşık ve karşılıklı olarak faydalı bir ilişkisi olduğu artık açıktır. Bakteriler, memelilerde tam olarak sindirilemeyen yiyecekleri (özellikle karbonhidratları) metabolize ederler; buna karşılık, IEC’ler sindirilmemiş karbonhidratların bakteriyel fermantasyonu ile üretilen kısa zincirli yağ asitlerini metabolize eder ve bunları bir enerji kaynağı olarak kullanırlar.
Bağırsakların iç yüzeyini kaplayan epitel hücreleri ve bu hücreleri kaplayan müsin tabakası normal koşullarda ihtiyacımız olan mikromolekülerin geçişine (emilimine) izin verirken, bileşenlerine ayrılmamış, sindirilmemiş makromoleküllerin ve zararlı maddelerin geçişine izin vermezler.
Mikrobiyotanın nörodejeneratif hastalıklara etkisi
Mikrobiyotanın nörodejeneratif hastalıkların duyarlılık ve ilerlemesi üzerine etkileri günden güne daha çok fark edilmektedir. Genetik yatkınlık nörodejeneratif hastalıkların gelişimi için başlıca risk faktörlerini oluştururken, yaşam boyunca yaşanan çevresel faktörlerin de nörodejeneratif hastalıkların başlangıcını, ilerlemesini ve şiddetini tetiklediğini söyleyebiliriz.
Disbiyozun sürekli olarak kısa zincirli yağ asidi (SCFA) üreten bakterilerde bir azalma ile sonuçlandığı ve hastalık evresinden bağımsız olarak ve farklı coğrafyalarda MS hastaları için dışkı ve plazma propiyonat seviyelerinde bir azalma olduğu gösterilmiştir.
Propiyonatın T hücresi aktivitesi üzerindeki etkisini destekleyen çok sayıda kanıt bulunmuştur. Kısa zincirli yağ asitleri, kalın bağırsaktaki bakterilerin karbonhidrat ve lifleri fermente ederek ürettikleri biyoaktif moleküllerdir.
Sentezlendikten sonra önce kalın bağırsak hücreleri tarafından emilirler, ardından dolaşıma girip, karaciğere ve diğer organlara ulaşırlar.
Bağırsaktaki bakterilerin, vagus siniri, bağışıklık sistemi ve kimyasalları, Hypothalamic–pituitary–adrenal axis(HPA) ekseni üzerinden, triptofan metabolizması,nörotransmitter üretimi ve ürettikleri kısa zincirli yağ asitleri (SCFA) yoluyla beyin ve bağırsakların iletişimini etkilediği gösterilmiştir.
Kısa zincirli yağ asitlerinin, beyin ve merkezi sinir sisteminde etkili olan pek çok fonksiyonu vardır:
Artmış kan-beyin geçirgenliğini azaltır, kan beyin bariyeri yapısal proteinlerini güçlendirir.Olumlu epigenetik değişikliklere (nörotransmitter genleri, nöronal adezyon molekülleri, enflamasyon, oksidatif stres, lipid metabolizması ve mitokondriyal fonksiyonlar üzerine) neden olur.
Kısa zincirli yağ asitlerindeki değişiklikler pek çok hastalığın oluşumuna katkıda bulunabilir.
- Otizm spektrumu bozuklukları
- Parkinson Hastalığı
- İrritabl bağırsak sendromu
- Depresyon
- Alzheimer hastalığı
- Multipl skleroz
- Metabolik hastalıklar
Otizm spektrumu bozukluğu olan çocuklarda nöropsikolojik bulgular ile birlikte sıklıkla mide bağırsak sistemi yakınmaları görülür. Bu çocuklarda patojen özellikte, özellikle Clostridia ailesinden bakteri sayısında artış, yararlı bakterilerden olan; Bifidobakter, ve Laktobasil sayısında azalma görülür.
- Azalmış bakteriler arasında önemli bütirat sentezleyicilerinden Faecalibacterium, Butyricicoccus ve Eubacterium sayısında belirgin azalma söz konusudur.
- Dolayısı ile üretilen kısa zincirli yağ asitlerinin yakınması olmayan çocuklara göre farklı olduğu;
- Bütirik asit ve Asetik asit düzeyleri beklenenden düşük,
- Valerik ve Propiyonik asit düzeyleri normalden yüksek olduğu saptanmıştır.
Nörolojik hastalıkların en sık rastlanılanlarına baktığımızda, hastalıkların oluşma ve gelişme evrelerinde Mikrobiyotanın ne kadar önemli bir rol oynadığını görebiliriz:
Parkinson hastalığında bağırsak bakterileri normal kontrollere göre değişik olduğu görülmüştür;
Bu hastalarda, bakteri çeşitliliği azaldığı ve yararlı bakteri (Bakteriodetes ve Prevotella) sayısının azalması ile birlikte zararlı ve hastalık nedeni olan bakterilerin (enterobakterler) sayısının arttığı belirlenmiştir.
- Depresyonu olan hastalarda kronik enflamasyon ve nöroenflamasyon varlığı uzun süreden beri bilinmektedir. Bu kronik enflamasyon hali ile birlikte pek çok hastanın Kısa zincirli yağ asidi düzeyleri düşük bulunmaktadır. Hayvan deneylerinde bütirik asit takviyesi yapılan hayvanlarda depresif davranışların azaldığı, daha enerjik, daha istekli oldukları ve bilişsel fonksiyonlarının düzelmiş olduğu görülmüştür.
- Alzheimer hastalarının pek çoğunda bağırsak bakterilerinin dengesinin bozulduğu görülmektedir. Alzheimer hastalığı bulguları gösteren hayvanların Kısa zincirli yağ asitleri düzeyleri düşük bulunmuştur. Kısa zincirli yağ asitleri düzeylerindeki düşüklüğün, beyindeki amiloid plakların oluşumuna neden olabildiği veya katkıda bulunduğu düşünülmektedir.http://www.gedik.edu.tr
Bütirat sentezleyen bakterilerle desteklemek, bilişsel fonksiyonlardaki gerilemeyi duraklatabileceği düşünülmektedir.
- Multiple skleroz, MS hastalarındaki problemin büyük oranda bağışıklık sisteminin T hücreleri kaynaklı olduğu düşünülmektedir. Bütiratın bağırsak ve beyinde sakinleştirici (düzenleyici)etkisi, T hücre sayılarını artırması ve buna bağlı olarak bağışıklık yanıtını da sakinleştirmesidir.
- Multiple Skleroz (MS)’de anormal immün aracılı cevap ile, vücudun immün sistemi tarafından santral sinir sistemi yapılarına karşı (beyin, medulla spinalis ve optik sinirler…) normal olmayan bir cevap oluşturur. İmmün sistem elemanları miyelin kılıfa, hatta sinir liflerinin kendisine saldırır. Hasarlı miyelin, zamanla skar dokusuna (skleroz) dönüşür.
