Bağırsak Mikroorganizmaları ve Nörolojik Hastalık Perspektifleri Bölüm 1

Her sağlıklı insanın gastrointestinal sistemi, bakteriler, virüsler, arkeler, protozoalar ve mantarlar da dahil olmak üzere 100 trilyondan fazla mikroorganizmadan oluşan çeşitli ve karmaşık bir topluluğu toplu olarak barındıran benzersiz bir bağırsak mikrobiyotası setinden oluşur.

Archaea, coğrafi tarihte milyarlarca yıldır var olan bir prokaryot sınıfıdır. Son yıllarda bilim insanları arkeleri daha derinlemesine inceliyor ve onların büyüsünü keşfediyorlar. Bunlar arasında en şaşırtıcı olanı arkeler ile hafıza arasındaki ilişkidir.

Hepimizin bildiği gibi hafıza, insan beyninin önemli bir fonksiyonudur. Hafızamızı kaybedersek işimiz çok zorlaşır. Ama biliyor muydun? Archaea insan hafızasını geliştirebilir.

Çalışmalar, arkelerin, beyin nöronlarının aktivitesini uyarabilen ve insan hafızasını geliştirebilen "liserjik asit" adı verilen bir madde üretebildiğini göstermiştir. Liserjik asit aynı zamanda beyin dalgalarının sıklığını da etkileyebilir ve beynin ritmini değiştirerek hafızayı ve öğrenme yeteneğini geliştirebilir.

Ayrıca arkeler ruh halimizi ve uyku kalitemizi de iyileştirebilir. Sağlıklı bir vücut ve duygusal durum, hafızayı korumanın önemli ön koşullarıdır.

Bu nedenle sağlıklı bir beyin ve güçlü bir hafızaya sahip olmak için arkeler açısından zengin besinler tüketerek hastalığı önleyebilir ve tedavi edebiliriz. Yoğurt ve fermente soya ürünleri gibi yiyecekler arkeler açısından zengindir. Ayrıca bazen arkea bileşenlerini sağlık ürünlerinde de bulabiliriz.

Özetle arkeler ile hafıza arasında yakın bir ilişki vardır. Archaea bakımından zengin gıdaları doğru şekilde tüketerek sağlıklı bir beyni ve güçlü bir hafızayı koruyabilir, yaşamlarımızı daha iyi hale getirebiliriz. Belleğimizi geliştirmemiz gerektiği görülebilir ve Cistanche hafızayı önemli ölçüde geliştirebilir çünkü Cistanche birçok benzersiz etkiye sahip geleneksel bir Çin tıbbi malzemesidir ve bunlardan biri hafızayı geliştirmektir. Cistanche'nin etkinliği, tanik asit, polisakkaritler, flavonoid glikozitler vb. dahil olmak üzere içerdiği çeşitli aktif bileşenlerden gelir. Bu bileşenler, beyin sağlığını birçok yönden geliştirebilir.

Belleği geliştirmenin 10 yolunu bilin'e tıklayın

Bağırsak mikroplarının vücudumuzla simbiyotik bir ilişkisi vardır. Mikrobiyotanın bileşimi yaşamın erken dönemlerinde çeşitli faktörlerden etkilenen bağırsak olgunlaşmasıyla şekillenir.

Bağırsak bakterileri, bağışıklık ve metabolik homeostazın sürdürülmesinde ve patojenlere karşı korunmada çok önemlidir. Bağırsak mikrobiyotasındaki disbiyoz sadece bağırsak bozukluklarıyla değil aynı zamanda metabolik ve nörolojik bozukluklar gibi bağırsak dışı hastalıklarla da ilişkilidir.

Bu derlemede yazarlar, bağırsak mikrobiyomu ile ilişkili nörolojik bozuklukların gelişimindeki olası hipotezleri ve bağlantıları ortaya çıkaran farklı çalışmaları incelemişlerdir.

İlk taslağın sunulması: 30 Kasım 2020; Yayına kabul tarihi: 20 Mayıs 2021; Çevrimiçi yayınlandı: 14 Temmuz 2021.

Anahtar Kelimeler: Alzheimer hastalığı • anksiyete • otizm spektrum bozukluğu • bağırsak-beyin ekseni • bağırsak mikroorganizmaları • mikrobiyom • multipl skleroz • nörolojik hastalık • Parkinson hastalığı • şizofreni.

İnsan gastrointestinal (GI) kanalında bulunan bağırsak mikroorganizmaları, insan vücudundaki konakçı, çevresel faktörler ve antijenler arasındaki en büyük arayüz görevi gördüklerinden insan gelişiminin önemli bir parçasıdır.

Bağırsaklarımızdaki bağırsak mikroplarının sayısı 1014'ü geçmektedir ve bunların hepsi vücutla karşılıklı yarara dayalı bir ilişki (simbiyoz) kurmaya adanmıştır. GI kanalında yaşayan bakteriler, arkeler ve ökaryotlar, bağırsak bütünlüğünü güçlendirmek veya bağırsak epitelini şekillendirmek, konakçı bağışıklığını düzenlemek, patojenlere karşı koruma sağlamak, enerji toplamak ve vitaminler gibi besin maddeleri sağlamak gibi bir dizi fizyolojik fonksiyon aracılığıyla insanlara çeşitli şekillerde fayda sağlar. .

Bu simbiyotik ilişki, doğum sırasında fetüs ile vajinal mikrobiyota arasındaki temas sırasında başlatılan çeşitli çevresel faktörlerin bir sonucudur (2). Bağırsak mikroorganizmaları insan vücudunda uygun büyüme ve gelişmeye yardımcı olan önemli roller oynar.

Tarihsel olarak bağırsak mikroorganizmaları, sağlık üzerindeki bu yararlı etkilerinin bir sonucu olarak insanlar için birer nimet olarak görülüyordu.

Bununla birlikte, şaşırtıcı bir şekilde, son araştırmalar bağırsak mikroplarının, bağırsak mikrobiyomu ile mikrobiyota-bağırsak-beyin ekseni olarak bilinen CNS arasındaki çift yönlü iletişim nedeniyle merkezi sinir sistemi (CNS) hastalıkları üzerinde etkili olduğunu göstermiştir. Beynin genel gelişimi ve işlevi.

Nörogelişimsel, nörodejeneratif ve psikiyatrik bozukluklar bağırsak florasının miktarındaki değişikliklerle ilişkilidir. Sonuç olarak, çeşitli bağırsak mikroorganizmaları ile nörolojik hastalıkların en yaygın biçimleri (örn. Alzheimer hastalığı [AD], multipl skleroz [MS], şizofreni) arasında bir ilişki yakın zamanda tespit edilmiştir.

Bağırsak mikroorganizmalarının bu hastalıkların gelişimindeki mekanizmaları ve rolleri tam olarak anlaşılmamasına rağmen, son zamanlarda yapılan birçok çalışma, bağırsak mikroorganizmalarının bunların gelişimini nasıl etkileyebileceğini açıklayan farklı olası hipotezler önermiştir [3,4].

Bu derleme, nörolojik hastalıklarda mikrobiyal patogenezin güncellenmiş hipotezleri de dahil olmak üzere, bağırsak mikroorganizmaları ve bunların gelişiminin yanı sıra insan vücudundaki rolleri ve nörolojik hastalıklardaki rolleri hakkında kapsamlı bir araştırma sunmaktadır.

Bağırsak mikroorganizmalarının bileşimi ve çeşitliliği

Bağırsak mikrobiyotası bakteri, maya ve virüsler de dahil olmak üzere çeşitli mikroorganizma türlerinden oluşur.

Bağırsak mikroplarının bileşimi yaşamlarımız boyunca anatomik, diyetsel ve beslenme durumu değişikliklerine (örn. zayıf, obez, anoreksik) ve ayrıca patolojik (sistemik ve gastrointestinal enfeksiyonlar), çevresel (örn. iklim, işyeri, yaşam tarzı, ailesel kompozisyon) göre değişir. ve farmakolojik (örn. antibiyotik, probiyotik, laksatif, prokinetik kullanımı) faktörler [5].

İnsan mikrobiyotası, araştırmalarda ihmal edilen arkeler, virüsler, mantarlar, mayalar ve diğer ökaryotlar (örn. Blastocystis ve Amoebozoa) gibi bileşenleri içerir ve komensal mantarlar, arkeler ve protozoalar hakkındaki bilgiler de sınırlıdır [5,6] .

Taksonomiye göre, bakteriler filumlar (biyolojide filum [çoğul filum] krallığın altında ve sınıfın üstünde bir sınıflandırma düzeyi veya taksonomik sıralamadır), sınıflar, takımlar, aileler, cinsler ve türler halinde sınıflandırılabilir [7].

Baskın bağırsak mikrobiyal filumu Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria ve Verrucomicrobia'dan oluşur ve bağırsak mikrobiyotasının %90'ı Firmicutes ve Bacteroidetes olmak üzere iki filumdan oluşur.

Thephylum Firmicutes, Lactobacillus, Bacillus, Clostridium, Enterococcus ve Ruminococcus dahil olmak üzere 200'den fazla farklı türden oluşur ve filumun %95'i Clostridium cinsinden oluşur.

Bacteroidetes'i oluşturan baskın cinsler Bacteroides ve Prevotella'yı içerirken, Actinobacteria phylum orantısal olarak daha az boldur ve esas olarak Bifidobacterium cinsi tarafından temsil edilir.

Bağırsak mikrobiyotası, enterotip adı verilen bakteri kümeleriyle karakterize edilir ve üç enterotip, üç baskın bakteri kümesiyle karakterize edilir: Bacteroides (enterotip I), Prevotella (enterotip II) ve Ruminococcus (enterotip III).

Enterotip I, enerjiyi öncelikle glikoliz ve pentoz fosfat yollarını kullanarak karbonhidratlardan elde ederken enterotip II ve III, bağırsak mukozal tabakasındaki müsin glikoproteinlerini parçalayabilir [8,9].

Gastrointestinal kanalın her bölümünde, insan bağırsak mikrobiyotası taksonomik ve fonksiyonel olarak farklılık gösterir ve aynı bireyde bebek geçişlerine, yaşa ve antibiyotik kullanımı gibi çevresel faktörlere göre değişiklik gösterir. Bağırsak bakteriyofajlarının bağırsak viromunun ana bileşeni olduğu keşfedilmiştir. - bileşiminin yaklaşık %90'ını oluşturur, bebeklerde bakteriyel mikrobiyotanın büyümesini taklit eder ve yetişkin yaşamında stabil kaldığı düşünülmektedir [10].

Bağırsak viral evrimi sırasında korunan genlerin bir kısmı, karbonhidrat taşınması ve parçalanması gibi aktiviteler için enerji toplar [11-13].

Bu özellikler genellikle protein sentezi ve karbonhidrat sentezi ve bozunması da dahil olmak üzere insan bakteriyel mikrobiyotasını veya konakçı metabolizmasını kontrol etme yeteneğine sahip olan diyet kaynaklı bitki virüsleri tarafından gösterilmektedir [14].

İlginç bir şekilde, yeni metagenomik yöntemler bağırsak viromunun bileşimini tanımlamamıza olanak tanıdı ve bize bağırsakta bir dizi patojenin bulunduğunu gösterdi. Norwalk, Rotavirüs ve Enterovirüs gibi patojenler, doğrudan enterositlere zarar verdikleri veya kolondaki iyon ve su salgısını değiştirdikleri için gastroenteritten sorumludurlar.

Ek olarak, tespit edilemeyen dev virüslerin (protozoa ve parazitlerden kaynaklanan) ve bitki kaynaklı virüslerin ve bakteriyofajların geniş bir listesi de bulunmuştur [15,16].

Bağırsak mikrobiyomu topluluğuna esas olarak bakteriler hakimdir ve sonuç olarak bağırsak mikroplarının bileşimi üzerine yapılan araştırmalar geleneksel olarak bakterilere odaklanmıştır. Ancak son zamanlarda yapılan yeni çalışmalar, hem sağlığın teşviki hem de konakçılarda hastalık tetiklenmesi üzerinde büyük etkisi olabilecek diğer mikropların varlığını ortaya çıkarmıştır.

Bu nedenle, nörolojik ve diğer hastalıklardaki patojenikroller hakkında daha fazla bilgi edinmek için ihmal edilen mikroplar üzerinde çalışmalar yapmak da önemlidir.

Bağırsak mikroorganizmalarının insan vücudundaki rolü

Bağırsak mikroorganizmaları vücudun büyümesi ve gelişmesi için gerekli olan farklı işlevleri yerine getirerek sağlıkta çok önemli bir rol oynar. Tersine, bu mikropların dengesizliği sağlıkla ilgili birçok hastalığa veya bozukluğa yol açabilir.

Mikroorganizmalar ve metabolitleri

Bağırsakta yaşayan milyonlarca bakteri, konakçının homeostazisini etkiler. Mikrobiyota, konakçı ile simbiyotik ve karşılıklı bir ilişki kurar; bu, hem konakçının hem de bakterilerin hayatta kalmak için birbirine bağımlı olduğu anlamına gelir.

Mikrobiyom temel besin maddelerinin sağlanmasından sorumludur; vitaminlerin, enzimlerin ve amino asitlerin sentezlenmesi; ksenobiyotiklerin ve ilaçların metabolize edilmesi; selülozun sindirilmesi; anjiyogenezin gerçekleştirilmesi; enterik sinir fonksiyonunun arttırılması (Tablo 1) [17-20]; ve bütirat, propiyonat ve asetat gibi metabolitleri içeren kısa zincirli yağ asitlerinin (SCFA'lar) sentezlenmesi [21].

Bacteroides, Roseburia, Bifidobacterium ve Enterobacteriaceae gibi kolonik organizmalar, karbonhidratların ve sindirilmeyen oligosakaritlerin fermantasyonunda rol oynar ve bu da SCFA'ların senteziyle sonuçlanır ve bağırsak sağlığını iyileştirir [22,23].

Bacteroides cinsinin bir üyesi olan Bacteroides thetaiotaomicron da karbonhidrat fermantasyonunda rol oynar [24]. B tetaiotaomikron'un, pankreas lipazının lipit sindirimi için ihtiyaç duyduğu bir enzim olan kolipazın daha fazla ekspresyonunu sergilediği gösterilmiştir [25].

Bacteroidetes ve Firmicutes, sindirilmemiş yiyecek kalıntılarının metabolizmasına yardımcı olur. Lactobacillus plantarum bağırsak bariyerinin bütünlüğünü korur ve bağırsak bakterilerinin, bakteriyel toksinlerin, kısmen sindirilmiş yağların ve proteinlerin kan dolaşımına girişini engeller, böylece sızdıran bağırsağın karakteristik semptomlarının ortaya çıkmasını engeller [26].

Sızdıran bir bağırsak veya hasarlı bağırsak astarı, aksi takdirde sindirilmemiş gıda parçacıklarının, toksik atık maddelerin ve bakterilerin bağırsaklardan sızmasına ve kan dolaşımına girmesine izin verir, böylece bir bağışıklık tepkisi tetiklenir, sistem çapında iltihaplanmaya neden olur ve bireyi birçok sağlık durumuna duyarlı hale getirir. bozukluklar.

Farelerde yapılan son çalışmalar, SCFA'ların - özellikle bütiratın - bağırsak bariyeri bütünlüğünü arttırdığını göstermiştir [21]. Mikrobiyota, patojenlerin oluşumunu ve büyümesini önleyerek konakçıyı korur.

Koruma etkisi farklı mekanizmalar aracılığıyla uygulanır. Örneğin bağırsak bakterileri, bağırsak epitel hücrelerinin fırçamsı kenarlarına bağlanmak için rekabet eder, böylece morbifik bakterilerin epitelyal hücrelere tutunmasını ve girişini engeller [31].

Dahası, bağırsak mikropları, konakçı tarafından sağlanan besinler için rekabet ederek patojenik rakiplerin büyümesini engeller. Ek olarak bağırsak mikrobiyotası tarafından üretilen bakteriyosinler patojenik bakterilerin büyümesini engeller [32,33].

Mikrobiyota ayrıca nörotransmitterlerin ve nöromodülatörlerin üretimi yoluyla CNS'nin gelişimini de etkiler ve bunun yokluğu, CNS gelişimi ile ilgili birçok sorunla ilişkilidir [34].

Lactobacillus ve Bifidobacterium cinsinin üyeleri gama-aminobütirik asidi (GABA) sentezler; Escherichia, Bacillus ve Saccharomyces norepinefrini sentezler; Candida, Streptococcus, Escherichia ve Enterococcus serotonini sentezler; Bacillus ve Serratia dopamini sentezler; ve Lactobacillus asetilkolini sentezler [27].

Bacteroides cinsinin üyeleri, antidiyabetik, antiaterojenik, antiobezojenik, hipolipidemik ve immünomodülatör özelliklere sahip olan konjuge linoleik asidi sentezler [28,29].

Çeşitli diyet proteinlerinin metabolizması, her biri ilgili metabolik işlevleri yerine getiren konakçı ve bağırsak mikrobiyotası arasındaki etkileşimden kaynaklanmaktadır; örneğin bakteriyel enzim histamin dekarboksilaz, L-histidini histamine dönüştürür [35]. Bakteriler ayrıca konakçı tarafından kullanılacak amino asitleri de sentezleyebilir; ancak bu işlev büyük ölçüde mikrobiyotanın amino asit kullanım rolüne bağlıdır.

Bağırsak mikrobiyotası aynı zamanda yutulduğunda aktif olmayan diyetteki polifenollerin (örneğin flavanoller, flavanonlar, flavan{0}}oller) bozunmasında da rol alır. Bacteroides distasonis, Bacteroides üniformas, Enterococcus casseliflavus ve Eubacterium ramulus sindirim flavanolleri; Butyrivibrio spp.

tanenleri, özellikle kızılcık ve ahududu polifenollerini sindirir; Clostridium orbiscindens ve Enterococcus avium flavonları sindirir; ve L plantarum, Lactobacillus casei, Lactobacillus acidophilus ve Bifidobacterium longum antosiyanidinleri sindirir [30].

Protein fermantasyonunun çeşitli yararlarının yanı sıra, konakçıda çeşitli fizyolojik kusurlara yol açabilen bazı metabolitlerin üretimini de içerdiği unutulmamalıdır. Bağırsak mikrobiyotası ksenobiyotik metabolizmasına da katkıda bulunur.

Ksenobiyotikler, konakçının kendisi tarafından üretilmeyen ancak farmasötik maddeler, çevresel toksik maddeler ve toksinler olarak adlandırılan yabancı bileşiklerdir. Bağırsak mikropları, diyet ve yaşam tarzı faktörlerine bağlı olarak doğrudan ve dolaylı olmak üzere iki farklı mekanizma yoluyla ksenobiyotik metabolizmasını yönlendirmektedir [36].

Bağırsak mikropları, ksenobiyotik metabolitlerin inaktivasyonu, ksenobiyotik öncüllerinin biyoaktivasyonu, konakçının detoksifiye edilmiş ksenobiyotik metabolizmasının yeniden aktivasyonu veya konakçının bağırsak geçirgenliğinin değiştirilmiş ifadesi yoluyla ksenobiyotik metabolizmasını indükler.

Bağırsak-beyin ekseni

Bağırsak ve beyin arasındaki etkileşim, aralarında gastrointestinal homeostazın sağlanmasının yanı sıra bilişsel ve limbik fonksiyonların sürdürülmesini sağlayan fizyolojik bir bağlantıyı ortaya koymaktadır.

Vücudun CNS, otonom sinir sistemi (ANS), enterik sinir sistemi (ENS) ve hipotalamik-hipofiz-adrenal (HPA) ekseni arasındaki işbirlikçi ilişkiye 'bağırsak-beyin ekseni' denir.

Etkileşim, beynin bilişsel ve duygusal merkezleri ile periferik bağırsak fonksiyonları arasındaki doğrudan ve dolaylı yolları içerir.

Bağırsak-beyin ekseni, bağırsak-beyin eksenini birbirine bağlayan, sırasıyla afferent ve eferentnöral sinyallere güç sağlayan ANS'nin sempatik ve parasempatik kollarının bir kombinasyonudur.

Deneysel kanıtlar bağırsak mikrobiyotasının bağırsak-beyin ekseni üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu ve bağırsak mikrobiyomunun düzensizliğinin immünolojik, nörolojik ve psikiyatrik bozuklukların gelişmesine yol açabileceğini göstermektedir [37-40].

Bağırsak mikrobiyotasının bileşimindeki dengesizlik de gastrointestinal bozukluklarla bağlantılıdır.

For more information:1950477648nn@gmail.com