Prof. Dr. Mustafa ALTINDİŞ MİKROBİYOTA VE SAĞLIKLI GELECEĞİMİZ
İnsan mikrobiyomu kavramı ilk kez Joshua Lederberg tarafından kullanılmış olup; mikrobiyota insanlarla birlikte yaşayan özel türlerin tamamı; mikrobiyom ise insanlarla kommensal olarak yaşayan mikroorganizmaların genleri olarak ifade edilmektedir. Büyük kısmı, başta sindirim sistemi olmak üzere deri, genitoüriner sistem ve solunum sisteminde kolonize olan insan mikrobiyotası, başta bakteriler olmak üzere, virüsler, mantarlar ve birçok ökaryotik mikroorganizmalardan oluşmaktadır. Oldukça geniş yüzey alanına sahip olan ve mikroorganizmalar için zengin besin öğeleri içeren sindirim sistemi, kolonizasyonda en uygun ortama sahiptir. Bu nedenle, vücudumuzdaki mikroorganizmaların %70’inden fazlası kalın bağırsakta bulunmaktadır. İnsan mikrobiyomu, gelişim, fizyoloji ve sağlığımızla yakından ilişkili olan, son derece karmaşık bir ekosistemden meydana gelmektedir. Doğumda oluşmaya başlayan mikrobiyom, konakçısı ile birlikte gelişir ve doğum şekli, beslenme ve çevresel faktörlerden büyük ölçüde etkilenir.
Geçmişten günümüze kadar, mikrobiyoloji alanındaki insan çalışmalarının çoğu, insanlarda bulunan hastalık etkeni organizmalar üzerinde odaklanmış, flora bakterilerinin önemini inceleyen daha az sayıda çalışma yapılmıştır. İnsan mikrobiyomu hakkındaki bilgilerin büyük kısmı, 16S rRNA teknolojisi kullanılarak elde edilmiştir. Bununla birlikte insan mikrobiyomunun %20 ile %60 kadarının, vücut bölgesine bağlı olarak, mevcut kültür yöntemleri ile kültürlenemez olması, çeşitliliğin tahmin edilenden daha fazla olduğunu düşündürmektedir.
İnsan genom sekansının 2001 yılında yayınlanmasından sonra, insan genom diziliminin tamamlanmasının biyolojide “parlak bir başarı” olmasına rağmen insanlar ile içlerinde ve üstlerinde yaşayan mikroorganizmalar arasındaki sinerji anlaşılmadıkça eksik kalacağı savunulmuştur. Böylece “insan vücudunun 4 temel mikrobiyal kolonizasyon bölgesindeki (ağız, bağırsak, vajina, deri) mikrobiyal genler ve genomların kapsamlı bir envanterini gerektirecek” bir “ikinci insan genom projesi” çağrısı gündeme gelmiştir.
Şu anki tahminlere göre insan vücuduyla ilişkili olan mikroplar binlerce suş ve türleri içermektedir ve bunlar kendi (konakçı) genomumuzdan çok daha fazla gene sahiptir. Şimdiye kadar insanlarda, 10.000’in üzerinde bakteri ve mantar, 3.000’den fazla virüs türü belirlenmiştir. Yeni nesil dizilemenin (NGS) geliştirilmesi ve yeni biyoinformatik yaklaşımların gelişmesiyle mikrobiyom ve bunun hem sağlık hem de cilt, bağırsak, vajina ve oral kavite hastalıkları üzerindeki etkileri hakkında daha fazla bilgiye ulaşılmıştır.
İntestinal bakterilerin bazı hastalıkların patogenezinde ve tedavisinde rol aldığı geçtiğimiz 10 yılda ortaya çıkmış ve büyük ilgi görmüştür. Kısaca, yararlı bakterilerin azalması, zararlı bakterilerin artışı ile tanımlanan mikrobiyal disbiyozis alerji, diyabet, enflamatuvar bağırsak hastalığı, kanser, obezite, lupus, astım, metabolik sendrom, multiple skleroz, parkinson hastalığı, çölyak hastalığı ve ateroskleroz ile ilişkili olarak bulunmuştur. Sağlıklı kişilerde, bağırsak florasının %90’ını gram pozitif Firmicutes (Clostridium, Eubacterium, Ruminococcus, Butyrivibrio, Roseburia, Anaerostipes, Faecalibacterium), gram negatif Bacteroidetes, Proteobacteria ve gram pozitif Actinobacteria (Bifidobacterium cinsleri) oluşturur. Obezitesi olan kişilerde, yaşlanmaya ve kolorektal kansere benzer olarak, genellikle Firmicutes oranında artış görülürken, Bacteroidetes oranı azalmaktadır. Diyabetik hasta mikrobiyotasında da obezitedekine benzerlik görülmekle birlikte bilindiği gibi, obezite diyabet riskini artırmaktadır. Tip 2 diyabeti olan hastalarda yapılan çalışmalarda, butirat üreten Klostridiales bakterilerde (Roseburia intestinalis ve Faecalibacterium praustnitzii) azalma, Proteobakteriler, Lactobacillus gasseri, Streptococcus mutans’ta artış belirlenmiştir. Ağız hijyenindeki bozukluklar, kardiyovasküler hastalıklarla ilişkilendirilmiş olup oral patojen Porphymonas gingivalisin aterom plaklarında bulunduğu belirlenmiştir.
Gelecekte, insan mikrobiyota çalışmalarının sayısı, sağlayacağı fırsatlar ve tedavi imkânları giderek artacaktır. Son birkaç yılda mikrobiyotanın insanlardaki rolünü açıklayan anlamlı çalışmalar olmakla birlikte bugün ihtiyaç duyduğumuz şey, bu rolü yürüten molekülleri ve mekanizmaları doğru şekilde anlayabilmek ve bu bilgileri sağlığı iyileştirmek ve hastalıkları azaltmakta kullanmaktır. Bu konuda bilimsel, sosyal, kültürel, etik, yasal ve eğitimsel zorlukların şimdiden ele alınması, özellikle hastalık yükünün büyük olduğu ve insan bağırsak mikrobiyomu ile ilişkili keşiflerin uygulanmasının büyük etkiye sahip olacağı düşük gelirli ülkeler göz önünde bulundurulduğunda kritik öneme sahiptir. Yüksek çıktılı DNA dizileme yöntemleri, anaerop kültür kullanım sistemleri, viral hücre izolasyonu gibi yöntemlerin kullanılacağı bu çalışmalar; alanında uzman, klinisyen, tıbbi mikrobiyolog ve genetik-biyoinformatik bölümü araştırmacılarından oluşan, multidisipliner bir ekiple yapılmalıdır.
KAYNAKLAR
Altındiş S, Pilavcı Adıgül M. Mikrobiyota Çalışmalarında Etik. SDÜ Sağlık Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 2017, 8(3): 62-68.
Altuntaş Y, Batman A. Mikrobiyota ve Metabolik Sendrom. Turk Kardiyol Dern Ars., 2017, 45(3): 286-296.
Aslan, F, Altındiş, M. İnsan Mikrobiyom Projesi, Mikrobiyotanın Geleceği ve Kişiye Özel Tıp Uygulamaları. Journal of Biotech and Strategic Health Research, 2017, 1: 1-6.
Bermudez-Brito M, Plaza-Díaz J, Muñoz-Quezada S, Gómez-Llorente C, Gil A. Probiotic Mechanisms of Action. Ann Nutr Metab. 2012, 61(2): 160-74.
Bozok T, Şimşek T, Kömür S, Ulu A., Normal Mikrobiyal Floranın İnsan Sağlığı Üzerine Etkisi ve İnsan Mikrobiyom Projesi. Arşiv Kaynak Tarama Dergisi, 2014,. 23(3): 420-426.
Davies J In A Map For Human Life, Count The Microbes, Too. Science, 2001, 291: 2316.
Evrensel A, Ceylan ME. Bağırsak Beyin Ekseni: Psikiyatrik Bozukluklarda Bağırsak Mikrobiyotasının Rolü. Psikiyatride Güncel Yaklaşımlar, 2015, 7(4): 461-472.
Gao Z, Tseng CH, Pei Z, Blaser MJ Molecular Analysis of Human Forearm Superficial Skin Bacterial Biota. Proc Natl Acad Sci, 2007, 104: 2927– 2932.
Haiser HJ, Gootenberg DB, Chatman K et al Predicting and Manipulating Cardiac Drug Inactivation by the Human Gut Bacterium Eggerthella Lenta. Science, 2013, 341: 295–98.
Imelfort M, Parks D, Woodcroft BJ, Dennis P, Hugenholtz P, et al. GroopM: An Automated Tool for The Recovery of Population Genomes from Related Metagenomes. PeerJ PrePrints 2014, 2:e409v1. Doi: 10. 7717/peerj.603 PMID: 25289188
Lederberg J, McCray AT. ’Ome Sweet ’Omics-A Genealogical Treasury of Words. Scientist, 2001, 15: 8.
Li H, Jia W Cometabolism of Microbes and Host: Implications for Drug Me-tabolism and Drug-induced Toxicity. Clin Pharmacol Ther, 2013, 94: 574–81.
Rondanelli M, Faliva MA, Perna S, Giacosa A, Peroni G, Castellazzi AM. Using Probiotics in Clinical Practice: Where Are We Now? A Review of Existing Meta-analyses. Gut Microbes. 2017, 8(6): 521-543.
The NIH Human Microbiome Project, The NIH HMP Working Group, Peterson J, Garges S, et al. Genome, 2009, Res.19: 2317-2323.
Waldor MK, Tyson G, Borenstein E, Ochman H, Moeller A, Finlay BB, et al. Where Next for Microbiome Research?. 2015, PLoS Biol.13 (1): e1002050.
