Prof. Dr. Meltem Yalınay
Gazi Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı
İnsan mikrobiyotası özellikle bağırsak mikrobiyotasının içerik ve filogenetik dağılımı insan sağlığı üzerindeki etkilerinden dolayı gün geçtikçe daha çok dikkat çekmektedir. Bağırsak mikrobiyotası normal fizyolojiyi veya hastalıklara duyarlılığı, metabolik, immünolojik aktivite ve konak ilişkileri üzerinden oluşturmaktadır.
Bağırsak mikrobiyotası, immün sistem hücreleri, dendritik hücreler ve hepatositler gibi non-enteral hücrelerle kısa zincirli yağ asitleri, indol deriveleri, poliaminler, sekonder safra asitleri gibi moleküller yoluyla etkileşirler. Konak mikrobiyal çapraz konuşmaları homeostatik dengeye katkıda bulunur. Disbiyozis ise mikrobiyal dengesizlik ve bozulan mikrobiyota ile ilişkilidir. Disbiyozis, metabolik, otoimmün, nörolojik, nörodejeneratif birçok hastalıkla ilişkilidir.
Enterik sinir sistemi milyonlarca nöronal bağlantı içermektedir ve bağırsaklar ikinci beyin olarak adlandırılmaktadır. Bağırsak bariyerindeki bozulma ile ilişkili değişen mikrobiyota, mukozal immün sistem aktivasyonu ile inflamatuvar ve nöroaktif mediatörlerin salınımına ve sistemik dolaşımla ulaştığı beyinde kognitif ve davranış değişikliklerine yol açmaktadır. Bağırsak mikroorganizma popülasyonu ile konak arasındaki karmaşık ilişki nedeniyle mikrobiyota bağırsak-beyin ekseni tanımlaması yapılmaktadır.
Beyin ve bağırsak, enterik sinir sistemi, vagus siniri, immün sistem veya bağırsak mikroorganizmalarının metabolik süreçleri de dahil olmak üzere çeşitli yollarla bağlanabilir. Bağırsak ve beyin arasındaki iletişimi doğrudan nöronal iletiler, endokrin sinyaller ve bağışıklık sistemi düzenler.
Bağırsak mikroorganizmaları direkt olarak bağışıklık sistemini etkileyebileceği için, bağışıklık aktivasyonu merkezi sinir sistemine (MSS) mikrobik etkilerin iletilmesi için bir yol olabilir. Mikroglia MSS’deki immün hücrelerdir ve çalışmalar, bağırsak mikroorganizmalarının metabolizmasının, mikroglianın olgunlaşmasını ve işlevini düzenleyebildiğini, dolayısıyla MSS işlevini etkilediğini ortaya koymuştur. Ayrıca mikroorganizmalar, bağırsağın içinde ve dışındaki reseptörlere bağlanan kimyasal maddeler üretmek suretiyle konakta nörofizyolojik değişikliğe neden olabilirler. Bu nörokimyasal değişiklikler nöroinflamasyon, artmış oksidatif stres ve antioksidanların tükenmesini içermekte ve böylece mitokondriyal disfonksiyona neden olmaktadır. Nöroinflamasyonda, proinflamatuvar ve anti inflamatuvar sitokinlerin dengesi önemlidir. Aktive olmuş mikroglia ve astrositlerin ürettiği proinflamatuar sitokinler, kemokinler ve proteazlar inflamatuar cevabı arttırırlar Artan perivasküler inflamasyon kan beyin bariyerini bozarak inflamatuar hücrelerin geçişini arttıran bir döngüye ve parankim hasarına yol açarlar.
Sinirsel aktivasyon molekülleri serotonin, melatonin, histamin ve asetilkolin gibi diğer mikroorganizma türevli moleküllerin de mikrobiyota bağırsak-beyin aksında rolü vardır. Stres gibi merkezi uyarılar mukozal bağışıklığı, bağırsak mikrobiyotasını ve bağırsak bariyer fonksiyonunu bozar. Bu dengesizlik sonucuna, esas etkisi merkezi sinir sisteminde bulunan ancak %95 bağırsaktan sentezlenen serotonin örnek olarak verilebilir. Bu nörotransmitter dengesizliği depresyonla birebir ilişkilidir.
Bağırsak mikrobiyotasının yetişkin hipokampal nörojenezini değiştirerek MSS’ni etkileyebileceği gösterilmiştir. Erişkin hipokampus ve lateral ventrikül, yeni nöronlar üretme işlevine sahiptir. Öğrenmede ve hafızada rol alır ve anksiyete, depresyon epilepsi, otistik spektrum, Alzheimer hastalığı ve Parkinson hastalığı gibi birçok nörolojik hastalık oluşumunda etkilidir. Bağırsak mikrobiyotasının mikroglial aktiviteyi, kan-beyin bariyeri bütünlüğünü, nörogenezisi ve nörotransmitterlerin üretimini etkilediği kabul edilmektedir.
Beyin bağırsak ekseni non-enteral hücreler ve nörotransmitterlerle oldukça hassas bir dengede çalışmaktadır. Bağırsak mikrobiyota değişiklikleri, başta serotonin olmak üzere birçok nörotransmitter salınımını ve nörolojik iletileri etkilemektedir. Nöroinflamasyon sistemik ve lokal inflamasyon süreçleri, proinflamatuvar ve antiinflamatuvar sitokin dengesizlikleri, bağırsak mikrobiyota değişiklikleri ile oldukça sıkı ilişkiler taşımaktadır. Bu ilişkiler ortaya kondukça hastalıkların tanı ve tedavi yaklaşımlarında da yenilikler ve ilerlemeler kaydedilecektir.