Hastalıkta sağlıkta bir ömür mikrobiyota

Mikrobiyom, dünyaya geldiğimiz andan itibaren vücudumuzda simbiyotik kommensal ve patojenik olarak yaşayan görünmeyen mikrobiyal alemdir. Vücudumuzda, normal flora bölgeleri denilen deri, göz, ağız, solunum, sindirim, genital bölge mukoza hücrelerimize tutunmuş şekilde yaşayan, sağlığımıza büyük ölçüde olumlu katkıda bulunan mikrobiyal hücrelere sahibiz. Aslında hepimiz, %10 kendi hücrelerimiz (yaklaşık 250 farklı tür 10²⁰ hücre) ve %90 mikroorganizma (yaklaşık 100 trilyon) hücrelerinden oluşan bir biyokitleyiz. Vücut ağırlığımızın yaklaşık 1-2 kg’lık kısmını mikrobiyom oluşturur. Sahip olduğumuz bu mikroorganizmalar, bizi patojen mikroorganizmalara karşı korur. Özellikle bağırsaklarımızda bulunanlar, sindirime yardımcı olarak K ve B vitamin sentezi, safra metabolizasyonu, yararlı bazı metabolitlerin üretimini sağlar. Zaman içinde bir kısmı yaş, cinsiyet, hormonal ve immün sistemin etkisiyle, kullanılan antibiyotiklerle ve ilaçlarla, beslenme tarzıyla, stres faktörleri, hijyenik alışkanlık vb. etkenlerle nitelik ve nicelik olarak değişikliğe uğrasa da, kısa sürede yeniden kendi dinamik dengesini bularak vücudumuzda yaşar. Vücut direncinin kırılması ile mikrobiyom içindeki oportunist patojenler, metabolik faaliyetlerinin etkisiyle enfeksiyon hastalıkları ve farklı hastalıklara sebep olabilirler.

1990-2003 yılları arasında yapılan İnsan Genom Projesi ile elde edilen bilgilerin ışığında, sahip olduğumuz genlerin fonksiyonları, çeşitli kalıtsal hastalıkların sebebi olarak genlerin rolü, kalıtsal hastalıkların tanısının erken dönemde konulabilmesi, ilaç duyarlılıklarının anlaşılması, kişiye özgü ilaç, aşı ve tedavi stratejilerinin geliştirilebilmesi açısından son derece önemli adımlar atılmıştır. Eritrositler dışındaki tüm çekirdekli hücrelerimizde bulunan DNA, bireysel tüm genetik özelliklerimizin temel yapı taşıdır. Tek yumurta ikizleri hariç, her insanın DNA’sı birbirinden farklıdır. Sahip olduğumuz genomik yapı, yaklaşık 3.2 milyar nukleobaz çifti ve 20-25.000 gen içerir. Genomun %2’si protein kodu taşır. İki insan arasındaki gen benzerliği %99.92-99.98 arasıdır. Aslında, farklı bireyler arasında DNA düzeyinde %0.1 farklılığa sahibiz. İnsan Genom Projesi’nin devamı olarak 2007 yılında başlayan İnsan Mikrobiyom Projesi kapsamında, sahip olduğumuz mikrobiyomun yaklaşık 150.000 gen kapasitesine sahip olduğu anlaşılmıştır. Yani mikrobiyom hem sayıca hem de gen kapasitesi olarak insan genomundan daha büyüktür, farklı protein kodlama ve metabolit üretme potansiyeline sahiptir. Bu projelerle metagenom, yani hem insan hem de mikrobiyoma ait potansiyel genom ile gen potansiyelinin oluşturduğu metabolitlerin, çeşitli hastalıklarda risk veya avantaj sağlayıp sağlamayacağı, genetik hastalıkların teşhisinde ve tedavisinde teknolojik, alternatif yolların geliştirilmesi konusunda yeni bilgiler kaydedilmiştir.

Metagenom potansiyelinin yararlı mikrobiyomla inşası sağlıklı yaşama üstün katkılarda bulunurken, sahip olunan mikrobiyomun doğal dengesinin çeşitli faktörlerle bozulması ve vücutta patojenik mikroorganizma kolonizasyonunun artmasıyla (disbiyozis) olumsuz yönde bozulan denge, farklı hastalıkların ortaya çıkmasına sebep olabilmektedir. Mikrobiyomun enfeksiyon hastalıkları dışında obezite, kanser, kalp ve damar hastalıkları, psikolojik rahatsızlıklar gibi pek çok hastalıkla olan ilişkisi, yapılan araştırmalarla ortaya konmuş ve konmaktadır. Vücudumuzda, mikrobiyomun en yoğun olarak bulunduğu sağlık-hastalık dengesini oluşturan en önemli flora, ikinci beyin olarak ifade edilen bağırsak florasıdır. Probiyotikler, mikrobiyom içinde özellikle bağırsak florasında bulunan ve insan sağlığı üzerinde olumlu etkiler yapan mikroorganizmalardır. Probiyotik bakteriler, enterosit hücre gen ekspresyonunu da yönetirler. Bağırsaklarımızda yaşayan trilyonlarca bakterilerin mümkün olduğunca farklı cins ve türlerde olması, (yaklaşık 500-1000 tür ve 7000 suş) yani biyoçeşitlilik göstermesi sağlık açısından olumlu bir göstergedir. Tür çeşitliliğinin azalması, özellikle patojenik türlerin baskın hale geçmesi sağlığın bozulmasına sebep olur. Önemli probiyotiklerden olan Bifidobacterium, Lactobacillus ve Saccharomyces türlerinin azalması; Candida, Clostridium, Streptococcus, Klebsiella, Spirochaetaceae, Human Herpes Virus, Varicella, Rubella, Epstein Barr Virus, Giardia gibi etkenlerin artışı, farklı hastalıkların ortaya çıkması anlamını taşır. Solunum yolu enfeksiyonlarında alerjik astımlı, KOAH’lı kişilerde Proteobacteria, Haemophilus, Bacteroidetes, Prevotella suşları daha sık görülmüştür.

Probiyotiklerden Laktobasillusların üretiği asetik asit ve laktik asit gibi maddelerin ortam pH’ını düşürmeleri, patojen mikrorganizmaların çoğalmasını engeller. Probiyotikler, epitel hücrelerdeki sınırlı sayıdaki reseptörler için patojen bakterilerle yarışır. Patojen bakterilerin üremeleri için gereksinim duydukları besin maddelerini tüketerek üremelerini inhibe ederler. Özellikle Lactobacilluslar, mukus üretimini arttırarak intestinal epitel hücrelerinin apoptozisine engel olarak bağırsak bariyeri fonksiyonlarını geliştirir.

Probiyotiklerin vücudumuza yararları nelerdir?

Probiyotiklerin bağırsaklardaki en önemli fonksiyonları; sahip oldukları enzimlerle sindirime yardımcı olmak, K ve B vitaminlerinin sentezini ve vücut tarafından emilimini sağlamak, safra tuzlarının metabolizasyonu ve vücuttan atılımını sağlamak, organik asit metabolitleriyle kolesterolün presipite edilmesini sağlayarak serum kolestrol seviyesini düşürmek, bağırsak mukoza hücrelerinin gelişimini teşvik etmek, mukoza hücrelerine yapışarak patojen mikroorganizmaların tutunacağı reseptörleri kapatmak, patojen mikroorganizmaların sayıca artışını engellemek, immün sistemi uyarıcı (doğal antikor, sitokin üretimi) maddeler sentezleyerek inflamasyon, gıda alerjileri gibi immün sistemin tepkilerini azaltmak, laktoz intoleransına, bakteriyel ve viral (Rotavirus) enfeksiyonlara bağlı diyareyi, radyoterapi ve antibiyotik uygulamalarına (klindamisin, sefalosporinler ve florokinolonlar) bağlı diyareyi kontrol altına almak, toksin reseptörlerinin yıkımı ile toksin emilimini engellemek, enterik flora bakterilerince üretilen antimutajenik ve antitümorajenik bileşikleri yıkarak kanser riskini düşürmektir. Probiyotikler sahip oldukları enzimlerle (hidrojen peroksit, organik asit, diasetil, biyosürfaktan maddeler, bakteriyosin vb.) antimikrobiyal, antikanserojenik ve antioksidatif, antibiyofilm aktivite gibi terapötik etkilerle immün sistemi güçlendirerek insan sağlığına çok önemli katkılar sağlarlar. Enfeksiyon hastalıklarına karşı antibiyotiklere, sentetik ilaç ve kimyasallara alternatif şekilde koruyucu ve tedavi edicidirler.  Antibiyotikler, dirençli bakteriler arasında direnç faktörlerinin artışını ve yayılımını kontrol altıda tutarlar. Probiyotikler; atopik dermatit, allerjik rinit, astım vb. alerjik hastalıklara karşı da teropatik etkilidir. Probiyotikler kolon, mide kanseri (Helicobacter pylori’ye bağlı), irritabl bağırsak sendromu, inflamatuar bağırsak enfeksiyonu, ülseratif kolit gibi yaygın hastalıkların tedavisi için veya bu gibi hastalıklara karşı koruyucu olarak kullanılırlar. Probiyotikler, bağırsaklar dışında vajinal florada ürettikleri laktik asitle patojen mantar kolonizasyonunu (Candidiyazis) engeller; hatta HIV’e karşı koruyucudur.

Probiyotikler, bebeklerde bağırsak dengesi ile alerji, astım, otizim ve gastrointestinal hastalıkların kontrolünde değerlidir. Normal doğumla dünyaya gelen ve anne sütüyle beslenen bebeklerin bağırsaklarında probiyotik mikroorganizmalar yoğun olarak bulunur.  Probiyotik mikroorganizmaların tüketiminin çocuklarda diyare, solunum ve diş çürümesi enfeksiyonlarını, atopik dermatit ve nekrotizan enterekolit oranını düşürdüğü, sütteki kalsiyum emilimini arttırdığı bilinmektedir. Gebelerde güvenli şekilde sağlığı desteklemektedirler. Erken doğum ve gebelik zehirlenmelerine karşı olumlu yönde koruyucu bulunmuşlardır. Özellikle 55-60 yaş üstü bireylerde vücutta metabolik, hormonal ve immün sistemdeki değişikliklerle daha sıklıkla kanser, artrit, alerjik hastalıklar ortaya çıkar. Probiyotikler, bu hastalıklara karşı koruyucudur.

Probiyotikler immün sistemi nasıl destekler?

Probiyotik bakteriler ile savunma sistemi hücreleri arasında immün regülasyonu sağlayıcı bir denge vardır. Savunma sistemi hücrelerimiz, farklı mikrobiyal suşlar arasında ayırım yapabilme yeteneğine sahiptir. İmmün sistem hücreleri, probiyotiklere karşı proenflamatuvar sitokin üretimi gibi bir tepki göstermez. Bazı probiyotik metabolit ajanlar antikor üretimini ve NK hücrelerinin aktivitesini arttırır, intestinal antienflamatuvar sitokin üretimini arttırır, T hücre apoptozunu indükler, probiyotik bakteriler savunma sistemi hücrelerinin olgunlaşmasını ve patojenlere karşı fagositer hücre, T ve B hücreleri fonksiyonlarını olumlu yönde destekler.

Mikrobiyomun farklı hastalıklarla ilişkisi nedir?

Obezite, başta insülin direncine bağlı diyabet olmak üzere kardiyovasküler hastalıklar, kanser, astım, uyku apne sendromu, safra kesesi hastalıkları ve yağlı karaciğer hastalıkları, psikiyatrik rahatsızlıklar ile yakından ilişkili metabolik bir hastalıktır. Hareketsiz yaşam tarzı, diyette lifli gıda tüketimindeki yetersizlik, hazır gıdalarla dengesiz ve kötü beslenme, su tüketiminin az olması, bağırsak hareketlerinin yavaşlaması ve bağırsak ödemi, obezite ile yakın ilişkili durumlardır. Obez kişilerde bağırsaklarda disbiyozis belirgindir. Probiyotik bağırsak mikrobiyatası, enerji üretimini artırıp immün sistem modülasyonunu ve lipid metabolizmasını regüle ederek konak metabolizmasını doğru yönde etkiler.

Yapılan çalışmalarla, bağırsak mikrobiyotasının bozulması durumunda çeşitli psikolojik bozuklukların (anksiyete, depresyon, stres, kronik yorgunluk vb.) ortaya çıktığı, hafıza ve bilişsel faaliyetlerde zayıflama olduğu gözlenmiştir. Probiyotik bakteriler tarafından üretilen beyin kimyasalları, nörotransmitter maddeler ve vücudun ürettiği hormonlar enterik sinir hücreleri aracılığıyla merkezi sinir sistemini uyarır. Önemli nörotransmitter maddeler; serotonin, dopamin, histamin ve asetilkolindir. Depresyon oluşumunda enflamatuar sitokinler, oksidan maddeler ve bağırsak florasının bozulması önemli etkendir. Anormal spesifik bağırsak bakterileri düzeyleri, kronik yorgunluk sendromu ile de ilişkilidir. Probiyotik kullanımı, doğal antidepresan etki sağlayarak kaygı seviyesinde düşüş etkisi yaratır.  Bifidobacterium longum, Bifidobacterium breve ve Lactobacillus helveticus türleri hafıza güçlendirmede, Lactobacillus fermentum ve Clostridium butyricum suşları bellek yeteneğini geliştirmede etkili bulunmuştur.  Bağırsak florası bozulduğunda en çok üremesi artan patojenler Candidalardır. Candida oranının artması ve probiyotik bakterilerin azalması beyin fonksiyon özelliklerini bozarak baş ağrısı, unutkanlık, depresyon, kas ve eklem ağrıları, astım ve alerjik şikayetlere neden olabilir. Yapılan çalışmalarla, psikolojik bozukluklarda Bifidobacterium longum, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium infantis, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus plantarum ve Lactobacillus casei probiyotiklerinin olumlu etkili olduğunu göstermiştir.

Karaciğer, anatomik yapı itibarıyla bağırsak kaynaklı bakteriyel ürünlere sürekli olarak maruz kalan bir organdır. Mikrobiyota; kolin metabolizmasına, safra sentezine, diyetten sağlanan enerji miktarına, bağırsak geçirgenliğine etkisi ve farklı mekanizmalar üzerinden karaciğer hastalıklarının oluşumu ve gelişimi üzerinde etkili olabilir. Bağırsak mikrobiyotası tarafından üretilen etanol, asetaldehit ve amonyak gibi maddeler karaciğer tarafından metabolize edilmektedir. Asetaldehit ve metabolitleri reaktif oksijen metabolitlerinin oluşumu, bağırsak bariyer hasarına ve karaciğer yağlanmasına neden olur. Bağırsak bariyeri yapı ve fonksiyon olarak bozulduğunda, endotoksinler ve diğer toksik maddeler kana yoğun olarak geçer. Bağırsak bariyer fonksiyonunun bozulması, mikrobiyota ile ilişkili birçok hastalığın etiyolojisinden sorumludur. Bağırsaklarda Gram-negatif bakterilerin aşırı çoğalması bağırsak bariyeri, lipopolisakkarit ve mikroorganizmaların portal sisteme geçişine, inflamatuar sitokin üretimiyle karaciğerde hasara ve fibroz gelişmesine sebep olabilir. Disbiyozisle bağırsaklarda aşırı miktarda üremik toksin (inoksil sülfat, p-kresil sülfat ve trimetilamin-N-oksit) üretilir. Bu toksinler, böbrek hastalıkları ve ilişkili komplikasyonlara sebep olabilir. Üre barsak mikrobiyotası tarafından üreaz ile amonyağa dönüşür ve amonyak kommensal bakterileri inhibe eder.

Disbiyozis; inflamasyon, hücre proliferasyonunu arttıran ve apoptozu baskılayan birçok sitokin ve kemokinleri uyararak çeşitli kanserlere yol açabilir. Mikroorganizma kökenli bazı moleküler tümör hücreleri üzerinde uyarı yaratabilir. Kolibaktin gibi bakteriyel genotoksinler, bağırsak hücrelerinde DNA hasarı meydana getirir. Mikrobiyotanın ürettiği hidrojen sülfid ve inflamatuvar hücrelerden salınan reaktif oksijen ve reaktif nitrojen bileşikleri genotoksinleri uyarır. Asetaldehid, nitrozamin ve diğer karsinojenler aktive olurken östrojen, testosteron gibi hormonların ve safra asitlerinin metabolizması, enerji sağlama mekanizmasını (obezitede) bozar. Bağırsak mikrobiyomunda disbiyozis, çocukluk lösemi riskini artıran kronik enflamasyonla ilişkili bulunmuştur. Probiyotikler, kısa zincirli yağ asidi yapımı yoluyla (bütirat) ve kanseri önleyici fitokimyasalları uyararak anti-kanserojenik etkide bulunur.

Prebiyotik nedir?

Prebiyotikler, sindirim sistemi boyunca vücutta sindirilmeden ve emilmeden kalın bağırsağa gelen, buradaki probiyotik mikroorganizmaların gelişimini ve tüm metabolik aktivitelerini olumlu yönde etkileyen, intestinal mikroflora üzerinde yararlı etkileri olan karbonhidrat türevli (laktosukroz, frukto ve galakto oligosakkaritler, inülin vb.) posalı kabızlık önleyici besin kaynaklarıdır. Özellikle çoğu sebze ve meyve, tahıllar prebiyotik karakterlidir. Prebiyotik gıda ve probiyotik bakteriler bir arada sinbiyotik gıda olarak ifade edilir. İlave tamamlayıcı yiyecekler olarak tüketilirler.

Probiyotik takviyeli gıdaların kullanımının getirisi ne olur?

Doğal probiyotik mikroorganizmalar doğal tedavi edici canlı kaynaklardır. İntestinal mikrobiyal dengeyi iyileştiren, immün sistemi düzenleyici, mikrobiyal tedavi edici probiyotiklerle takviye edilen süt ve süt ürünleri günümüzde oldukça popüler gıda ürünlerindendir. Kapsüle edilmiş şekilde, ampüle edilmiş şekilde de kullanılabilen probiyotikler, bağırsak florasının bozulması durumunda yeniden ve kısa sürede dengenin sağlanması için elverişlidir. Besicilikte gıda katkı ürünleri olarak kullanılan probiyotikler, hayvanların beslenmesi ve mikrobiyal enfeksiyonlardan korunmada ucuz ve güvenli bir yoldur. İnsan ve hayvan bağırsak sisteminden izole edilen Lactobacillus Bifidobacterium, Enterobacterium türleri endüstriyel gıda üretim süreçlerinde yaygın şekilde kullanılırlar. Ayrıca bazı Pediococcus, Streptococcus, Bacteriodes, Propionibacterium, Leuconostoc gibi bakterilerin yanı sıra; bazı Saccharomyces, Aspergillus ve Candida türleri önemli probiyotikler arasındadır.  Doğal olarak insan orijinli nonpatojen ve nontoksijenik probiyotik türler lizozim, mide asidi, safra tuzu ve pankreatik enzimlere dirençlidir. Gıda ürünleriyle veya farmasötik preparat şeklinde kullanıldıklarında, bağırsak mukoza yüzeyindeki reseptörlere tutunarak kısa sürede kolonizasyonda başarılıdır. Patojenlerin reseptörlere tutunmasına engel olması, immün modülasyon sağlaması, hasar görmüş mukozanın iyileştirilmesine katkıda bulunması büyük avantajdır.

Süt, peynir, yoğurt, kefir, turşu gibi gıdalar önemli probiyotik mikroorganizma içerir. Endüstriyel olarak dondurulmuş sütlü tatlılar, meyveli veya sade yoğurtlar bisküvi, kek, puding gibi ürünlere eklenerek besinlerin zenginleştirilmesinde kullanılırlar. Probiyotikler, ürettikleri antimikrobiyal metabolitlerle gıda ürünlerinin bozulmasına karşı da koruyucu etki sağlamaktadır. Günümüzde probiyotik ürünler, başta Japonya, Avrupa, Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada olmak üzere, tüm dünyada bebek mamaları ve fermente süt ürünlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Almanya’da Lactobacillus türleri tablet olarak da satılır. Türkiye’de probiyotik ürünler adını son zamanlarda duyurmaya başlamıştır, faydalarının iyi bilinmesi ve tüketiminin yaygınlaşması sağlığın korunması ve geliştirilmesinde üstün faydalar getirecektir.

Uzun sözün özü: Sağlıklı yaşam için iyi bir genetik mirasla güçlü hormonal, nörolojik sistem ve bağışıklık sisteminin önemi tartışılmaz. Sağlığı taçlandırmanın sırrı da prebiyotik ve probiyotiklerden geçer. Sağlıkla kalınız.

KAYNAKLAR

1. Amerikan Kanser Derneği. 2019. Çocuklarda gelişen kanserler. https://www.cancer.org/cancer/cancer-in-children/types-of-childhood-cancers.html
2. Aslan, F. G.,  Altındiş, M. 2017. İnsan Mikrobiyom Projesi, Mikrobiyotanın Geleceği Ve Kişiye Özel Tıp Uygulamaları. Journal of Biotechnology and Strategic Health Research, 1, 1-6.
3. Du Preez, S., Corbitt, M., Cabanas, H., Eaton, N., Staines, D., & Marshall-Gradisnik, S. 2018. A Systematic Review Of Enteric Dysbiosis İn Chronic Fatigue Syndrome/Myalgic Encephalomyelitis. Systematic reviews, 7(1), 241.
4. Emiroğlu E., Güneş F.E., 2018. Nonalkolik Yağlı Karaciğer Hastalığı ve Mikrobiyota Turkiye Klinikleri, J. Health Sci., 3(3):254-62.
5. Forssten S. D., Sindelar C. W., Ouwehand A. C. 2011. Probiotics From An İndustrial Perspective. Anaerobe, 17(6), 410-413.
6. Graves M. 2018. A Causal Mechanism For Childhood Acute Lymphoblastic Leukaemia, Nat. Rev. Cancer, 18(8):471-484.
7. Klassen, J. L. 2018. Defining Microbiome Function. Nat. Microbiol., 3; 864–869.
8. Kothari D., Patel S., Kim S. K. 2019. Probiotic supplements might not be universally-effective and safe: A review. Biomedicine & Pharmacotherapy, 111, 537-547.
9. Leem C., Martirosyan M. 2019. The Bioactive Compounds Of Probiotic Foods/Supplements And Their Application İn Managing Mental Disorders, Bioactive Compounds in Health and Disease, 2(10): 206-220.
10. Madsen K. 2006. Probiotics And The İmmune Response. J. Clin. Gastroenterol., 40(3):232-4.
11. Makinen K., Berger B., Bel-Rhlid R., Ananta E. 2012. Science and technology for the mastership of probiotic applications in food products. Journal of Biotechnology, 162(4), 356-365.
12. Ottman N., Smidt H., De Vos W. M., Belzer C. 2012. The Function Of Our Microbiota: Who İs Out There And What Do They Do?. Frontiers in cellular and infection microbiology, 2, 104.
13. Özer M., Özyurt G., Harsa Ş.T. 2019. Probiyotik ve Prebiyotiklerin Bağırsak-Beyin Aksına Etkisi. 17(2);269-280.
14. Proal, A., Marshall, T. 2018. Myalgic Encephalomyelitis/Chronic Fatigue Syndrome İn The Era Of The Human Microbiome: Persistent Pathogens Drive Chronic Symptoms By İnterfering With Host Metabolism, Gene Expression, And İmmunity. Frontiers in pediatrics, 6, 373.
15. Schwabe, R. F., Jobin, C. 2013. The Microbiome And Cancer. Nature Reviews Cancer, 13(11), 800-812.
16. Wang H., Lee I., Braun C., Enck P. 2016. Effect of Probiotics on Central Nervous System Functions in Animals and Humans: A Systematic Review.J Neurogastroenterol Motil, Vol. 22. 589-605.
17. Yazıyla ilgili kullanılabilecek resimlerin linkleri:
18. https://hipokampusakademi.com/beyin-bagirsak-ve-mikrobiyota-ucgeni/
19. https://www.rafinera.com/blog/diyetisyen-kosesi/probiyotik-prebiyotik-ve-sinbiyotik-gidalar