İnsan mikrobiyomu, insan dokularında ve biyosıvılarında yaşayan mikroorganizmaların tamamını ve bunların mide-bağırsak yolu, deri, meme bezleri, seminal sıvı, rahim, yumurtalık folikülleri, akciğerler, tükürük, ağız mukozası, oküler yüzey ve safra yolları gibi ilişkili anatomik konumlarını kapsar. Bu çeşitli mikrobiyal topluluk bakterileri, arkeleri, mantarları, protistleri ve virüsleri içerir. Mikro hayvanlar insan vücudunda da yaşayabilse de genellikle bu tanıma dahil edilmezler. Genomik alanında, insan mikrobiyomu terimi zaman zaman bu yerleşik mikroorganizmaların kolektif genomlarını ifade eder; yine de insan metagenomu aynı anlamı taşır.
İnsan mikrobiyomu, mide-bağırsak yolu, deri, meme bezleri, seminal sıvı, rahim, yumurtalık folikülleri, akciğer, tükürük, ağız mukozası, oküler yüzey ve safra yolları dahil olmak üzere, bulundukları ilgili anatomik bölgelerle birlikte insan dokuları ve biyosıvılarının üzerinde veya içinde bulunan tüm mikrobiyotanın toplamıdır. İnsan mikrobiyotasının türleri arasında bakteriler, arkeler, mantarlar, protistler ve virüsler bulunur. Mikro hayvanlar insan vücudunda da yaşayabilseler de genellikle bu tanımın dışında tutulurlar. Genomik bağlamında, insan mikrobiyomu terimi bazen yerleşik mikroorganizmaların kolektif genomlarına atıfta bulunmak için kullanılır; ancak insan metagenomu terimi de aynı anlama gelir.
İnsan vücudu çok çeşitli mikroorganizmaları barındırır; insan dışı hücrelerin sayısı kabaca insan hücrelerinin büyüklüğüne eşdeğerdir. Bu mikroorganizmalardan bazıları insanlarla ortak bir ilişki sergileyerek zarar vermeden bir arada yaşarken, diğerleri konakçılarıyla karşılıklı etkileşim içindedir. Tersine, bazı patojenik olmayan mikroorganizmalar, insan vücudunun FMO3 aracılı oksidasyon yoluyla trimetilamin N-oksite dönüştürdüğü trimetilamin gibi metabolitlerin üretimi yoluyla insan konakçılarını olumsuz yönde etkileyebilir. Her ne kadar bazı mikroorganizmaların insan konakçı için yararlı işlevler yerine getirdiği kabul edilse de, çoğunluğun kesin rolleri büyük ölçüde tanımlanmamıştır. Normal koşullar altında mevcut olması beklenen ve genellikle hastalıkla ilişkili olmayan mikroorganizmalara bazen normal flora veya normal mikrobiyota adı verilir.
İnsan Mikrobiyomu Projesi (HMP), tipik olarak deri, ağız, burun, sindirim sistemi ve vajinada bulunan mikrobiyal topluluklara özel bir vurgu yaparak insan mikrobiyotasının genomlarını sıralama girişimini üstlendi. Bu proje, 2012 yılında ilk bulgularının yayınlanmasıyla önemli bir dönüm noktasına ulaştı.
Terminoloji
Her ne kadar yaygın olarak flora veya mikroflora olarak anılsa da, flora etimolojik kökeninin bitkilerle ilgili olduğu ve biyota'nın belirli bir ekosistem içindeki organizmaların tam topluluğunu ifade ettiği göz önüne alındığında, bu terimler teknik açıdan kesin değildir. Son zamanlarda mikrobiyota terimi daha uygun olarak benimsenmiştir; ancak yaygınlığı, bakteriler ve diğer mikroorganizmalardan bahsederken floranın yerleşik kullanımının ve tanınmasının yerini henüz alamamıştır. Her iki isim de çeşitli akademik yayınlarda yer almaya devam ediyor.
Göreli Sayılar
Tahminler, insan vücudunun yaklaşık 38 trilyon bakteri hücresi içerdiğini gösteriyor; bu rakam, 30 ila 40 trilyon insan hücresine eşdeğerdir. Ayrıca bakteri genomunun 2 milyon gen içerdiği tahmin edilmektedir; bu, insan genomunda bulunan yaklaşık 20.000 genin 100 katıdır.
Çalışma
İnsan mikrobiyomunun aydınlatılması temel olarak bakterileri, ökaryotları ve virüsleri kapsayan mikrobiyal topluluğunun kurucu üyelerinin tanımlanmasını içerir. Bu çaba öncelikle deoksiribonükleik asit (DNA) bazlı araştırmalara dayanıyor, ancak ribonükleik asit (RNA), proteinler ve metabolitlerin kullanıldığı çalışmalar da yürütülüyor. DNA bazlı mikrobiyom araştırması genellikle hedeflenen amplikon çalışmaları veya daha yakın zamanda av tüfeği metagenomik çalışmaları olarak sınıflandırılır. Hedefli amplikon yaklaşımları, öncelikle taksonomik bilgi sağlayan spesifik, yerleşik işaretleyici genlere odaklanırken, av tüfeği metagenomik, topluluğun işlevsel potansiyelinin değerlendirilmesine de olanak tanıyan kapsamlı bir yaklaşım kullanır. İnsan mikrobiyomu çalışmalarında, diğer metagenomik analizlerde tipik olarak karşılaşılmayan belirgin bir zorluk, konakçı DNA'nın araştırmanın dışında tutulması zorunluluğudur.
Yalnızca insan mikrobiyomunun bileşimini karakterize etmenin ötesinde, önemli bir araştırma sorusu, insanların çoğunluğunda mevcut mikrobiyal topluluğun ortak bir alt kümesi olan "çekirdek" bir mikrobiyomun varlığıyla ilgilidir. Böyle bir çekirdeğin tanımlanması, HMP'nin temel hedeflerinden biri olan spesifik topluluk bileşimlerinin hastalık durumlarıyla korelasyonunu kolaylaştıracaktır. İnsan mikrobiyomunun, özellikle de bağırsak mikrobiyotasının, hem birey içinde zaman içinde hem de farklı bireyler arasında önemli değişkenlik gösterdiği, fare modellerinde de gözlemlenen bir olgu olduğu iyi bilinmektedir.
İnsan Mikrobiyomu Projesi (HMP) için önemli bir kilometre taşı, 13 Haziran 2012'de Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH) direktörü Francis Collins tarafından duyuruldu. Bu duyuru, *Nature*'da ve Bilim Halk Kütüphanesi'ndeki (PLoS) çeşitli dergilerde koordineli bir dizi makalenin yayınlanmasıyla aynı zamana denk geldi. HMP araştırmacıları bir referans veri tabanı oluşturdu ve genom dizilimi yoluyla sağlıklı bireylerin tipik mikrobiyal kompozisyonunu haritalandırarak insanlardaki normal mikrobiyal varyasyonun parametrelerini tanımladı. 242 sağlıklı ABD'li gönüllüden ağız, burun, deri, alt bağırsak (dışkı) ve vajina dahil olmak üzere 15 (erkek) ila 18 (kadın) farklı vücut bölgesinden 5.000'den fazla örnek toplandı. Bu numunelerden alınan hem insan hem de mikrobiyal DNA, DNA sıralama teknolojileri kullanılarak analize tabi tutuldu. Mikrobiyal genomik veriler, bakteriyel 16S ribozomal RNA'nın (rRNA) tanımlanmasıyla spesifik olarak ekstre edildi. Araştırmacılar, insan ekosisteminde 10.000'den fazla mikrobiyal türün yaşadığını ve cinslerin %81-99'unun başarıyla tanımlandığını tahmin ediyor.
İşleme Sonrası Analizi
Gruplar arası farklılıkları ölçmek için kullanılan ANOVA gibi tekniklerle, araştırma bulgularını doğrulamak için istatistiksel analiz önemlidir. Grafiksel araçlarla entegre edildiğinde sonuçlar kolayca görselleştirilebilir ve anlaşılır hale gelir.
Bir kez metagenom bir araya getirildiğinde, mikrobiyomun işlevsel potansiyelini çıkarmak mümkün hale gelir. Bununla birlikte, bu analizle ilgili hesaplama zorlukları, tek genomlara göre daha ciddidir, çünkü metagenom birleştiriciler genellikle daha düşük kalitede sonuçlar verir ve bu da çok sayıda tamamlanmamış veya parçalanmış kurtarılmış genlere yol açar. Gen tanımlamasının ardından veriler, hedef genlerin ortolog veritabanlarına göre çoklu hizalanması yoluyla işlevsel açıklamalar için kullanılabilir.
İşaretleyici Gen Analizi
İşaretleyici gen analizi, belirli genetik bölgeleri hedeflemek için primerleri kullanan ve böylece mikrobiyal filogenilerin belirlenmesini sağlayan bir tekniktir. Bu genetik bölgeler, ayrıntılı tanımlamayı kolaylaştıran oldukça değişken bir segment ile karakterize edilir ve PCR primerleri için bağlanma bölgeleri olarak hizmet veren korunmuş bölgeler tarafından kuşatılır. 16S rRNA geni ağırlıklı olarak bakteri ve arkeleri karakterize etmek için kullanılırken, mantar tanımlaması Dahili Kopyalanmış Aralayıcıya (ITS) dayanır. Bu yöntem, mikrobiyal numunelerin düşük çözünürlüklü sınıflandırmasını elde etmek için hızlı ve uygun maliyetli bir yaklaşım sunarak, potansiyel olarak konakçı DNA ile kontamine olmuş numuneler için özellikle avantajlı olduğunu kanıtlar. Bununla birlikte, farklı DNA dizileri arasındaki primer afinitesindeki farklılıklar, amplifikasyon reaksiyonu sırasında sapmalara neden olabilir. Spesifik olarak, diğer kirletici mikroorganizmalar artan PCR döngüleri ile aşırı temsil edilebileceğinden, düşük miktardaki numuneler aşırı amplifikasyon hatalarına eğilimlidir. Sonuç olarak, primer seçiminin optimize edilmesi bu hataları azaltabilir; ancak bu, numunede bulunan mikroorganizmalar ve bunların göreceli bollukları hakkında kapsamlı bilgi gerektirmesine rağmen.
Primer seçimi, marker gen analizini önemli ölçüde etkiler; bu nedenle, Dünya Mikrobiyom Projesinde kullanılanlar gibi iyi doğrulanmış bir protokolün kullanılması tavsiye edilir. İşaretleyici gen amplikon analizindeki birincil adım, sıralama hatalarının ortadan kaldırılmasını içerir. Birçok dizileme platformunun yüksek güvenilirliğine rağmen, gözlemlenen dizi çeşitliliğinin önemli bir kısmı genellikle dizileme işlemi sırasında ortaya çıkan hatalardan kaynaklanmaktadır. Bu sorunu hafifletmenin bir yöntemi, dizileri Operasyonel Taksonomik Birimler (OTU'lar) halinde kümelemektir. Bu süreç, tipik olarak %97'lik bir benzerlik eşiği kullanarak benzer dizileri sonraki analiz için tek bir özellik halinde birleştirir. Ancak bu yaklaşım, tek bir OTU içinde kümelenerek tek nükleotid polimorfizmlerini (SNP'ler) yanlışlıkla göz ardı edebilir. Alternatif bir yöntem olan Oligotipleme, ince nükleotid varyasyonlarını tespit etmek ve yakından ilişkili taksonlar arasında ayrım yapmak için 16S rRNA diziliminden pozisyona özgü bilgileri içerir. Bu gelişmiş yöntemler, yalnızca OTU'lara dayanmak yerine, DNA dizilerinin bir tablosunu ve bunların örnek başına ilgili sayımlarını içeren bir çıktı üretir.
Önemli bir analitik aşama, veri kümesi içindeki mikrobiyal dizilere taksonomik adların atanmasını içerir. Makine öğrenimi metodolojileri bu görev için tür düzeyinde yaklaşık %80 doğruluk elde edebilir. Alternatif olarak, yaygın olarak kullanılan analiz yazılımı, referans veritabanlarıyla tam eşleşme yoluyla taksonomik sınıflandırmayı kolaylaştırır, gelişmiş özgüllük sunar, ancak çoğu zaman sınırlı hassasiyet sergiler. Sınıflandırılmamış mikroorganizmalar, organel dizilerinin varlığı açısından daha fazla inceleme gerektirir.
Filogenetik Analiz
Çok sayıda filogenetik çıkarım tekniği, Archaea ve Bakteriler için 16S rRNA genini ve Ökaryotlar için 18S rRNA genini kullanır. Filogenetik karşılaştırmalı yöntemler (PCM'ler), mikroorganizmalar arasındaki birden fazla özelliğin karşılaştırılması temelinde çalışır ve daha fazla sayıda ortak özelliğin daha yakın evrimsel ilişkiye işaret ettiğini ileri sürer. PCM'ler, daha sağlam bulgular elde etmek için sıklıkla filogenetik genelleştirilmiş en küçük kareler (PGLS) veya diğer istatistiksel analizlerle entegre edilir. Mikrobiyom araştırmalarında, bilinen özelliklere sahip olmayan taksonlar için özellik değerlerini çıkarmak için atalara ait devlet yeniden yapılandırması kullanılır ve genellikle mevcut veritabanlarından yararlanan PICRUST gibi araçlar kullanılır. Araştırmacılar, spesifik çalışma tasarımına dayalı olarak filogenetik değişkenleri dikkatli bir şekilde seçerek biyolojik açıdan önemli değişkenlere odaklanarak veri boyutunun azaltılmasına olanak tanır.
UniFrac, Sørensen indeksi veya Rao's D gibi filogenetik duyarlı mesafe ölçümleri, farklı mikrobiyal topluluklar arasındaki farklılıkları ölçmek için yaygın olarak uygulanır. Bununla birlikte, tüm bu metodolojiler, yanlışlıklara yol açabilen ve evrimsel olarak uzak türler arasında sahte korelasyonlara yol açabilen yatay gen transferinden (HGT) olumsuz yönde etkilenmektedir. HGT'nin zararlı etkilerini hafifletmeye yönelik stratejiler arasında birden fazla genin kullanılması veya olası HGT olaylarının olasılığını değerlendirmek için hesaplamalı araçların kullanılması yer alır.
Ekolojik Ağ Analizi
Mikrobiyal topluluklar, karmaşık ekosistemler olarak analize uygun, son derece karmaşık dinamikler sergiler. Mikroplar arasındaki ekolojik etkileşimler onların evrimini, dengesini ve istikrarını belirler ve popülasyon dinamiği modelleri aracılığıyla etkili bir şekilde temsil edilebilir. Mikrobiyomun ekolojik özelliklerine yönelik araştırmalar hızla genişliyor ve temel özelliklerinin daha derinlemesine anlaşılmasını kolaylaştırıyor. Mikrobiyal toplulukları yöneten temel ilkelerin aydınlatılması, disbiyotik mikrobiyal durumlarla ilişkili durumlar için terapötik yaklaşımlar konusunda bilgi sağlayabilir. Temel bir araştırma, farklı mikrobiyal topluluklara sahip olmalarına rağmen, farklı insan konakçılarının ortak temel mikrobiyal dinamikleri paylaşıp paylaşmadığıyla ilgilidir. Giderek artan kanıtlar bu dinamiklerin gerçekten de evrensel olduğunu gösteriyor. Bu temel anlayış, bilim adamlarının insan mikrobiyal topluluklarının karmaşık dinamiklerini temel alan tedavi stratejilerini formüle etmeleri için çok önemlidir. Ayrıca, insan mikrobiyal dinamiklerini düzenlemeyi amaçlayan müdahale stratejileri tasarlarken bazı kritik özelliklerin dikkate alınması gerekir. Mikrobiyal topluluklar üzerinde etkili kontrol, ciddi ve zararlı hastalıkların çözümü için potansiyel barındırır.
Türler
Bakteri
Bakteri ve mayalar da dahil olmak üzere mikrobiyal popülasyonlar, vücudun çeşitli bölgelerinde cilt ve mukozal yüzeylerde kolonize olur. Bu mikroorganizmalar normal, sağlıklı insan fizyolojisinin korunmasında önemli bir rol oynar. Bununla birlikte, mikrobiyal popülasyonlar tipik aralıklarının ötesinde çoğalırsa (çoğunlukla bağışıklık sisteminin bozulması nedeniyle) veya mikroplar kan dolaşımı, alt solunum yolu veya karın boşluğu gibi vücudun normalde steril veya kolonize olmayan bölgelerine (örneğin yetersiz hijyen veya yaralanma nedeniyle) kolonize olursa patolojik durumlar ortaya çıkabilir. Bu tür kolonizasyon sırasıyla bakteriyemi/sepsis, zatürre ve peritonit gibi hastalıklara yol açabilir.
İnsan Mikrobiyomu Projesi (HMP), bireylerin binlerce bakteri türünü barındırdığını ve her farklı vücut bölgesinin kendine özgü mikrobiyal topluluğa ev sahipliği yaptığını ortaya çıkardı. Deri ve vajinal mikrobiyomlar, en yüksek zenginliği gösteren ağız boşluğu ve bağırsakla karşılaştırıldığında daha düşük çeşitlilik sergiledi. Belirli bir vücut bölgesindeki bakteri bileşimi, yalnızca mevcut türler açısından değil, aynı zamanda bunların göreceli bolluğu açısından da bireyler arasında önemli ölçüde farklılık gösterir. Ayrıca, ağız boşluğunda aynı türe ait olan bakteriler sıklıkla birden fazla alt tip içerir ve her biri farklı mikrohabitatları tercih eder. Bir zamanlar iyi tanımlandığı düşünülen insan bağırsağı enterotiplerinin bile artık belirsiz taksonomik sınırlara sahip geniş bir topluluklar bütününü temsil ettiği anlaşılmaktadır.
İnsan bağırsağı mikrobiyomunun, başta sınırlı sayıda filuma ait olmak üzere 500 ila 1.000 arasında bakteri türüne ev sahipliği yaptığı tahmin edilmektedir. Pseudomonadota, Verrucomicrobiota, Actinobacteriota, Fusobacteriota ve "Cyanobacteria"nın yanı sıra Bacillota ve Bacteroidota da baskın filumlardır.
Actinomyces viscosus ve A. naeslundii, ağız boşluğunda yaşar ve inatçı bir biyofilm olan plak oluşumuna katkıda bulunur. Plakların ağız hijyeni uygulamalarıyla giderilmemesi, plakların genellikle tartar olarak bilinen diş taşına dönüşmesine neden olur. Ayrıca bu bakteriler, diş minesini aşındırarak diş çürüklerine yol açan asitler üretir.
Vajina mikroflorası ağırlıklı olarak çeşitli *Lactobacillus* türlerinden oluşur. Tarihsel olarak Lactobacillus acidophilus en yaygın tür olarak kabul ediliyordu; ancak sonraki araştırmalar L'yi ortaya çıkardı. L ile en yaygın olanı'dır. Crisstatus en bol bulunan ikinci türdür. Vajinada tanımlanan ek *Lactobacillus* türleri arasında L. jensenii, L. delbruekii ve L. gasseri. Bu hassas vajinal floranın bozulması, bakteriyel vajinoz ve kandidiyaz gibi enfeksiyonları hızlandırabilir.
Archaea
Archaea insan bağırsağında yaşar; ancak tür çeşitliliği, bu organdaki geniş bakteri popülasyonlarıyla karşılaştırıldığında çok daha sınırlıdır. Metanojenler, özellikle Methanobrevibacter smithii ve Methanosphaera stadtmanae dahil olmak üzere, baskın arkal grubu oluşturur. Bununla birlikte, metanojen kolonizasyonu değişkenlik göstermektedir; bireylerin yalnızca yaklaşık %50'si bu mikroorganizmaların kolayca tespit edilebilen popülasyonlarına sahiptir.
2007'den önce, belirli metanojenler ile insan periodontal hastalığı arasında bir korelasyon öne sürülmesine rağmen, arkal patojenlerin kesin örnekleri tanımlanamamıştı. Metanın baskın olduğu ince bağırsak bakteriyel aşırı çoğalması (SIBO) da esas olarak metanojenlere atfedilir; Methanobrevibacter smithii özellikle önemli bir katkıda bulunur.
Mantarlar
Mantarlar, özellikle de mayalar, insan bağırsak mikrobiyomunun bileşenleridir. Candida türleri, hem bağışıklık sistemi baskılanmış hem de sağlıklı bireylerde patojeniteyi tetikleme potansiyelleri nedeniyle bunlar arasında en kapsamlı şekilde araştırılan türdür. Malassezia türleri gibi mayalar da ciltte kolonileşerek yağ bezlerinin salgıladığı lipitleri metabolize ederler.
Virüsler
Virüsler, özellikle de bakteriyofajlar (bakterileri enfekte eden virüsler), deri, bağırsak, akciğerler ve ağız boşluğu da dahil olmak üzere insan vücudunda çeşitli anatomik bölgelerde yaşar. Viral topluluklar belirli hastalık durumlarıyla ilişkilendirilmiştir ve yalnızca bakteri popülasyonlarını yansıtmakla kalmayıp, farklı ekolojik varlıkları da temsil etmektedir.
Ocak 2024'te biyologlar, insan mikrobiyomunda viroid benzeri elementlerin yeni bir sınıfı olan "dikilitaşlar" ve bunlarla ilişkili protein grubu olan "oblinler"in tanımlandığını duyurdu.
Amoebalar
Patojenik olmayan birçok amip türü, insan gastrointestinal sisteminin ortak sakinleri olarak kabul edilmektedir. Bunlar arasında Endolimax nana, Entamoeba cinsinden çeşitli türler (özellikle Entamoeba coli, E. hartmanni ve E. polecki) ve Iodamoeba buetschlii türü yer alır.
Anatomik Bölgeler
Cilt
On sağlıklı insan deneğin 20 farklı cilt bölgesini kapsayan bir araştırma, 19 filumu kapsayan 205 bakteri cinsini tanımladı. Dizilerin çoğunluğu dört birincil filuma atfedilmiştir: Actinomycetota (%51,8), Bacillota (%24,4), Pseudomonadota (%16,5) ve Bacteroidota (%6,3). Sağlıklı insan derisi aynı zamanda bölgesel farklılıklar gösteren çok sayıda mantar cinsini de barındırır. Bununla birlikte, patolojik koşullar altında, etkilenen bölgelerde belirli cinsler sıklıkla baskın hale gelir. Örneğin, Malassezia atopik dermatitte yaygındır, Acremonium ise kepekten muzdarip saç derisinde hakimdir.
Dökülme sistemi koruyucu bir bariyer görevi görerek patojenik mikroorganizmaların girişini engeller. İnsan derisi, hem yüzeyde hem de daha derin katmanlarda yaşayan, hem yerleşik hem de geçici mikroorganizmalardan oluşan çeşitli bir mikrobiyal topluluğa ev sahipliği yapar. Yerleşik mikroorganizmaların bileşimi, insan vücudundaki spesifik cilt tipine göre değişir. Çoğu mikrop yüzeysel epidermal hücrelere kolonize olur veya bezlerle ilişkiler kurar. Yağ ve ter bezleri de dahil olmak üzere bezler bu mikroplara su, amino asitler ve yağ asitleri gibi temel kaynakları sağlar. Ayrıca yağ bezleri ile ilişkili yerleşik bakteriler sıklıkla Gram pozitiftir ve patojenik potansiyele sahiptir.
Konjonktiva
Konjonktiva tipik olarak sınırlı sayıda bakteri ve mantar popülasyonuna ev sahipliği yapar. Bakteriyel sınıflandırmalar, Staphylococcus ve Streptococcus gibi Gram-pozitif kokların yanı sıra Haemophilus ve Neisseria dahil olmak üzere Gram-negatif çubuklar ve kokları kapsar. Tanımlanan yaygın mantar türleri Candida, Aspergillus ve Penicillium'dur. Gözyaşı bezlerinden sürekli salgı konjonktival nemi korurken, aralıklı göz kırpma kayganlığı sağlar ve yabancı parçacıkların uzaklaştırılmasını kolaylaştırır. Gözyaşları, mikrobiyal hayatta kalmayı ve epitel yüzeylerinde kolonizasyonunu engelleyen lizozim gibi bakteri öldürücü maddeler içerir.
Gastrointestinal Sistem
İnsan gastrointestinal mikrobiyomunun bileşimi doğumda başlar. Doğum şekli, ister sezaryen ister vajinal olsun, bağırsağın mikrobiyal profilini önemli ölçüde etkiler. Vajinal yolla doğan bebekler tipik olarak annelerininkine benzeyen faydalı, patojenik olmayan bağırsak mikrobiyotasına sahip olurlar. Bunun tersine, sezaryenle doğan yenidoğanlarda genellikle Escherichia coli ve Staphylococcus dahil olmak üzere patojenik bakterilerin prevalansı daha yüksek olur ve sonuç olarak faydalı, patojenik olmayan bir bağırsak mikrobiyotası oluşturmak için uzun bir süreye ihtiyaç duyulur.
Belirli bağırsak mikrobiyotası ile insanlar arasındaki etkileşim, salt kommensalizmin (zararsız bir birlikte varoluş) ötesine geçerek karşılıklı bir ilişkiye kadar uzanır. Spesifik insan bağırsağı mikroorganizmaları, diyet lifini daha sonra emilen asetik asit ve bütirik asit gibi kısa zincirli yağ asitlerine (SCFA'lar) fermente ederek konakçıya avantajlar sağlar. Ayrıca bağırsak bakterileri safra asitlerini, sterolleri ve ksenobiyotikleri metabolize etmenin yanı sıra B ve K vitaminlerinin sentezine de katkıda bulunur. SCFA'ların ve diğer mikrobiyal metabolitlerin sistemik önemi hormonlarınkine benzer; bu da bağırsak florasının kendisinin bir endokrin organ olarak çalıştığını düşündürür; aslında bu floranın düzensizliği çok sayıda inflamatuar ve otoimmün bozuklukla ilişkilendirilmiştir.
İnsan bağırsağı mikrobiyotasının bileşimi dinamiktir ve beslenme değişiklikleri ve genel sağlık durumundaki değişikliklerle birlikte gelişir. Temmuz 2016'da yayınlanan 15 randomize kontrollü insan çalışmasının sistematik incelemesi, Bifidobacterium ve Lactobacillus cinslerinden (B. longum, B. breve, B. infantis, L. helveticus, L. rhamnosus, L. plantarum ve L. casei), bir ila iki ay boyunca 10§1819§–10§2021§ koloni oluşturan ünite (CFU) günlük dozlarda uygulandığında terapötik etkinlik göstermiştir. Bu etkililik, anksiyete, depresyon, otizm spektrum bozukluğu ve obsesif-kompulsif bozukluk gibi belirli merkezi sinir sistemi bozukluklarına yönelik davranışsal sonuçlarda iyileşmelerin yanı sıra belirli hafıza işlevlerindeki iyileşmeleri de içeriyordu.
Yemek Borusu
Tarihsel olarak yemek borusu, mikrobiyomdan yoksun, steril bir ortam olarak kabul ediliyordu. Ancak 1980'lerden bu yana yapılan araştırmalar yemek borusunun steril olmadığını, bunun yerine çeşitli mikrobiyal toplulukları barındırdığını ortaya çıkardı. Bu keşfe rağmen, hastalığın patogenezindeki ve genel özofagus sağlığındaki rolü büyük ölçüde yeterince araştırılmamış ve yeterince anlaşılmamıştır. Bu sınırlı anlayış kısmen yemek borusu mikroplarının örneklenmesiyle ilgili zorluklara atfedilebilir. Firmicutes (Streptococcus, Veillonella, Megaspheaera, Granulicatella, Gemella, Clostridium ve Bulleidia), Bacteroidetes (Prevotella ve Bacteroides), Fusobacteria, Actinobacteria (Rotia ve Actinomyces) ve Saccharibacteria. Streptococcus mitis en yaygın tür olarak tespit edilmiştir. Sağlıklı bir yemek borusu mikrobiyomu ağırlıklı olarak Streptococcus gibi Gram-pozitif bakterilerden oluşur.
Üretra ve Mesane
Genitoüriner sistemin bir mikrobiyotaya sahip olduğu keşfedildi; bu, standart klinik mikrobiyolojik kültür yöntemlerine dayanan uzun süredir kabul edilen varsayıma meydan okuyan bir bulgudur. İdrar yolu enfeksiyonlarından şüphelenildiğinde idrardaki bakterileri tespit etmek için sıklıkla kullanılan bu geleneksel yöntemler, sıklıkla olumsuz sonuçlar verir; bu da normal olarak mevcut birçok bakteri türünü ve diğer mikroorganizmaları tanımlamada yetersiz kaldıklarını gösterir. 2017 yılına gelindiğinde, bu mikroorganizmaları karakterize etmek için sıralama teknikleri kullanılıyordu ve idrar yolu sorunları olan bireyler ile sağlıklı bireyler arasındaki mikrobiyota kompozisyonu farklılıklarını ayırt etmek amaçlanıyordu. Tüm genitoüriner sistemden farklı olarak mesanenin mikrobiyomunu doğru bir şekilde değerlendirmek için idrar örneklerinin genellikle kateterizasyon yoluyla doğrudan mesaneden toplanması idealdir.
Vajina
Vajinal mikrobiyota, vajinayı kolonize eden çeşitli türleri ve cinsleri kapsar ve enfeksiyondan korunmada ve genel vajinal sağlıkta önemli bir rol oynar. Menopoz öncesi kadınlarda baskın vajinal mikroorganizmalar, hidrojen peroksit ve laktik asit üretimi yoluyla patojenleri engelleyen Lactobacillus cinsine aittir. Vajinal floradaki bakteri türlerinin spesifik bileşimi ve göreceli bolluğu adet döngüsü aşamasına göre dalgalanır. Etnik kökenin de etkisi vardır; örneğin Afrikalı Amerikalı kadınlarda hidrojen peroksit üreten laktobasillerin görülme sıklığı daha düşük ve vajinal pH daha yüksek. Cinsel ilişki ve antibiyotik kullanımı dahil olmak üzere ek faktörler, laktobasil popülasyonlarındaki azalmayla ilişkilendirilmiştir. Araştırmalar, prezervatifle korunan cinsel ilişkinin bile laktobasil düzeylerini değiştirebileceğini ve vajinal floradaki Escherichia coli varlığını artırabileceğini gösteriyor. Sağlıklı, dengeli bir vajinal mikrobiyotadaki değişiklikler kandidiyaz veya bakteriyel vajinoz gibi enfeksiyonların göstergesidir. Spesifik olarak, Candida albicans'ın Lactobacillus türlerinin çoğalmasını engellediği, hidrojen peroksit üreten Lactobacillus türlerinin ise hem vajinal hem de bağırsak ortamlarında Candida albicans'ın büyümesini ve virülansını baskıladığı gösterilmiştir.
Vajinada tanımlanan mantar cinsleri arasında bunlarla sınırlı olmamak üzere aşağıdakiler yer alır: Candida, Pichia, Eurotium, Alternaria, Rhodotorula ve Cladosporium.
Plasenta
Tarihsel olarak plasenta steril bir organ olarak kabul ediliyordu; ancak son araştırmalar plasenta dokusunda ortak, patojenik olmayan bakteri türlerini ve cinslerini tanımlamıştır. Bu bulgulara rağmen, farklı bir plasental mikrobiyomun varlığı ciddi bir tartışma konusu olmayı sürdürüyor ve çeşitli araştırma çalışmaları eleştirilere yol açıyor. Gözlemlenen "plasental mikrobiyomun", özellikle düşük biyokütleli numunelerin bu tür sorunlara duyarlılığı göz önüne alındığında, büyük ölçüde reaktif kontaminasyonundan kaynaklanabileceği öne sürüldü.
Rahim
Önceden kadınlarda üst üreme sisteminin steril bir ortam olduğu varsayılırdı. Bununla birlikte, üreme çağındaki sağlıklı, asemptomatik kadınların rahminin çok çeşitli mikroorganizmaları barındırdığı artık tespit edilmiştir. Rahim mikrobiyomu, hem vajinal hem de gastrointestinal mikrobiyomlarla karşılaştırıldığında önemli bileşimsel farklılıklar sergiler.
Ağız Boşluğu
İnsanın ağız boşluğu, karakteristik mikroorganizmaların çoğalmasına elverişli bir ortam sağlar. Bu ortam, ılımlı bir sıcaklığın yanı sıra su ve besin maddeleri gibi temel kaynakları sunar. Ağızda yaşayan mikroplar, dişlere ve diş etlerine tutunma gösterirler; bu mekanizma, mekanik olarak çıkarılmalarına ve daha sonra asit duyarlı mikroorganizmaların hidroklorik asit tarafından yok edileceği mideye taşınmalarına direnç göstermelerini sağlar.
Ağız boşluğunda yaygın olarak bulunan anaerobik bakteri türleri şunları içerir: Actinomyces, Arachnia, Bacteroides, Bifidobacterium, Eubacterium, Fusobacterium, Lactobacillus, Leptotrichia, Peptococcus, Peptostreptococcus, Propionibacterium, Selenomonas, Treponema ve Veillonella. Ağızda sıklıkla tespit edilen mantar türleri arasında Candida, Cladosporium, Aspergillus, Fusarium, Glomus, Alternaria, Penicillium ve Cryptococcus yer alır.
Bakteriler biyofilmler içerisinde hem sert hem de yumuşak ağız dokularında birikerek ağız ortamında tutunmalarını ve çoğalmalarını sağlarken onları çevresel stres etkenlerinden ve antimikrobiyal ajanlardan korur. Tükürük, biyofilm dinamiklerinde önemli bir homeostatik rol oynar, biyofilm oluşumu için bakteriyel yeniden kolonizasyonu kolaylaştırır ve birikmiş biyofilmin ayrılması yoluyla büyümeyi düzenler. Aynı zamanda besin tedarikine ve sıcaklık düzenlemesine de katkıda bulunur. Biyofilmin spesifik konumu, mevcut besin profilini belirler.
Ağız bakterileri, çevrelerini algılamak ve konakçı tepkilerinden kaçınmak veya bunları modüle etmek için karmaşık mekanizmalar geliştirmiştir. Bununla birlikte, güçlü bir doğuştan gelen konakçı savunma sistemi, bakteriyel kolonizasyonu sürekli olarak denetler ve böylece yerel dokuların mikrobiyal istilasını önler. Sonuç olarak, diş plağını oluşturan bakteriler ile konağın doğuştan gelen bağışıklık savunması arasında dinamik bir denge korunur.
Vücuda giriş kapısı olarak oynadığı rol göz önüne alındığında, konağın ağız boşluğu ile yerleşik mikrobiyal topluluklar arasındaki karmaşık etkileşim, hem sağlık hem de hastalık açısından çok önemlidir. Sağlıklı koşullar altında bu denge, ağızdaki mikropların patojenlerin çoğalmasını ve yapışmasını kısıtladığı, konakçının ise bunların büyümesi için elverişli bir ortam sunduğu simbiyotik bir ilişki olarak ortaya çıkar. Bununla birlikte, bağışıklık durumundaki değişiklikler, yerleşik mikrobiyal popülasyonlardaki değişiklikler veya besin bulunabilirliğindeki değişiklikler dahil olmak üzere ekolojik bozulmalar, bu karşılıklı ilişkiyi parazitik bir ilişkiye dönüştürebilir ve konakçıyı oral ve sistemik patolojilere yatkın hale getirebilir. Özellikle diyabet ve kardiyovasküler hastalıklar gibi sistemik durumlar, optimal olmayan ağız sağlığıyla ilişkilendirilmiştir. Oral mikroorganizmaların iki önemli diş hastalığına (diş çürüğü ve periodontal hastalık) dahil olması özel dikkat gerektirir. Periodonsiyumun patojenik kolonizasyonu abartılı bir bağışıklık tepkisini tetikleyerek periodontal cep oluşumuna (diş ile diş eti arasında derinleşmiş bir boşluk) yol açar. Bu cep, anaerobik patojenler için gerekli besinleri sağlayan, korumalı, kan açısından zengin bir rezervuar görevi görür. Ayrıca, ağız mikropları periodontal cepleri ve ağız zarlarını atlayarak kan dolaşımına girebilir ve bu da potansiyel olarak vücudun çeşitli yerlerinde sistemik hastalıklara yol açabilir.
Tutarlı ve uygun ağız hijyeni uygulamaları, hem ağız hem de sistemik hastalıkların önlenmesinde temel stratejiyi oluşturur. Bu tür uygulamalar biyofilm yoğunluğunu azaltır ve potansiyel olarak patojenik bakterilerin aşırı çoğalmasını engelleyerek hastalıkları önler. Bununla birlikte, oral mikrobiyom bileşimi, konakçı genetiği ve bağışıklık tepkisindeki değişiklikler gibi faktörler de kronik enfeksiyonların gelişimine katkıda bulunduğundan, yeterli ağız hijyeni tek başına yetersiz olabilir. Antibiyotikler yerleşik enfeksiyonlara karşı etkili olsa da çoğu zaman biyofilmlerde tutulan bakterilere karşı etkisiz kalıyor.
Burun Boşluğu
Staphylococcus aureus burun boşluğunda sıklıkla bulunan önemli bir patojenik türü temsil eder.
Akciğer
Ağız boşluğuna benzer şekilde, hem üst hem de alt solunum sistemleri, mikroorganizmaları ortadan kaldırmak için tasarlanmış mekanik savunmalarla donatılmıştır. Goblet hücreleri, mikropları tuzağa düşüren ve siliyer epitel hücrelerinin sürekli etkisi yoluyla solunum yolundan atılmalarını kolaylaştıran mukus salgılar. Ayrıca nazal mukus, lizozim içeriğine atfedilen bakterisidal bir etki sergiler. Farklı mikrobiyal topluluklar hem üst hem de alt solunum yollarını karakterize eder. Akciğerlerin bakteriyel mikrobiyotası dokuz ana cinsi kapsar: Prevotella, Sphingomonas, Pseudomonas, Acinetobacter, Fusobacterium, Megasphaera, Veillonella, Staphylococcus ve Streptokok. Tipik olarak normal solunum yolu biyotası olarak kabul edilen bazı bakteriler, özellikle bağışıklık sistemi baskılanmış bireylerde ciddi hastalıklara neden olabilir; bunlar arasında Streptococcus pyogenes, Haemophilus influenzae, Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitidis ve Staphylococcus aureus yer alır. Pulmoner mikobiyom, diğerlerinin yanı sıra Candida, Malassezia, Neosartorya, Saccharomyces ve Aspergillus gibi mantar türlerini içerir.
Kistik fibrozlu bireyler, solunum yollarında bakteri ve mantar türlerinin atipik dağılımlarını sergiler. Bakteriyel floraları sıklıkla antibiyotiğe dirençli ve yavaş büyüyen türleri içerir ve bu patojenlerin prevalansı yaşla birlikte değişir.
Safra Yolu
Geleneksel olarak safra yollarının steril olduğu varsayılır ve safradaki mikroorganizmaların varlığı patolojik süreçlerin bir göstergesi olarak hizmet eder. Bu varsayım, bakteri suşlarının sağlıklı safra kanallarından izolasyonunun başarısız olmasıyla desteklendi. Ancak 2013'ten bu yana ortaya çıkan araştırmalar, normal safra mikrobiyotasının, safra yolları içindeki ekzojen mikroorganizmaların kolonizasyonuna karşı koruma sağlayan ayrı bir işlevsel katman oluşturduğunu göstermektedir.
Kan
Kan dolaşımında canlı bakterilerin varlığı, güçlü bir bağışıklık tepkisi ortaya çıkarabilir ve bu da bakteriyeminin nispeten hafif formlarından potansiyel olarak ölümcül sepsis durumuna kadar uzanan klinik belirtilere yol açabilir. Bakteriyemi kendiliğinden veya ortotopik karaciğer nakli de dahil olmak üzere tıbbi müdahalelerin bir sonucu olarak ortaya çıkabilir.
Canlı mikroorganizmaların yokluğunda bile bakteriyel katabolitler, özellikle mikrobiyal DNA parçaları dolaşım sistemine erişebilir ve glomerüler filtrasyon veya enzimatik katabolizma yoluyla elimine edilene kadar geçici olarak kalabilir. Bu fenomen, ağırlıklı olarak canlı, sağlam bakteri hücrelerinden ziyade dolaşımdaki mikrobiyal DNA'yı ifade eden kan mikrobiyomu kavramının ortaya çıkmasına neden olmuştur.
Mikrobiyal DNA'nın kan dolaşımına girdiği kesin mekanizmalar henüz tam olarak açıklanmamıştır, ancak gastrointestinal lümenden translokasyonun, özellikle çok sayıda kronik inflamatuar hastalıkta belirgin olan, bozulmuş bağırsak bariyeri bütünlüğü bağlamlarında birincil bir köken olduğu varsayılmaktadır.
Kanda tespit edilen mikrobiyal DNA imzaları, diyabet, kardiyovasküler patolojiler ve onkolojik durumlar gibi çeşitli patolojik durumlar için prospektif, invaziv olmayan biyobelirteçler olarak araştırılmıştır. Ayrıca bazı araştırmalar, bu imzaların çeşitli kanser alt tiplerinin farklılaşmasını kolaylaştırabileceğini öne sürüyor.
Artan bilimsel ilgiye rağmen, ayrı bir kan mikrobiyomunun varlığı ve fizyolojik önemi tartışma konusu olmaya devam ediyor. Birincil çekinceler, dizileme metodolojileri ve biyoenformatik işlemenin doğasında olan teknik kısıtlamaların yanı sıra, kontaminasyona ve analitik eserlerin üretilmesine yönelik önemli bir eğilimi kapsar.
Bu belirsizlikleri çözmek amacıyla, kapsamlı insan mikrobiyomu ile ilgili olarak dolaşımdaki mikrobiyal DNA'nın temsil edilebilirliğini tespit etmek için sıkı bir şekilde kontrol edilen, ileriye yönelik ve çok uluslu kavram kanıtlama araştırmaları savunuldu.
Hastalık ve Ölüm
İnsan organizması, temel besin maddelerinin sağlanması için çok çeşitli bakteri genlerine bağımlıdır. Hem metagenomik hem de epidemiyolojik araştırmalar, insan mikrobiyomunun, tip 2 diyabet ve obeziteden inflamatuar barsak hastalığına, Parkinson hastalığına ve hatta depresyon gibi nöropsikiyatrik bozukluklara kadar geniş bir yelpazedeki patolojileri hafifletmedeki kritik işlevlerinin altını çizmektedir. Bağırsak mikrobiyotası ile çeşitli bakteri türleri arasındaki simbiyotik etkileşim, bireyin immünolojik reaktivitesini modüle edebilir. Bağırsak mikroorganizmaları tarafından üretilen metabolitlerin tip 2 diyabette etiyolojik ajanlar olduğu düşünülmektedir. Yeni ortaya çıkan aşamasına rağmen, mikrobiyom merkezli terapötik yaklaşımlar, özellikle ilaca dirençli C'yi ele almada önemli bir potansiyel göstermektedir. difficile enfeksiyonu ve diyabet tedavisinde.
Clostridioides difficile Enfeksiyon
C'nin çoğalması. Gastrointestinal sistemde C. difficile enfeksiyonu tipik olarak mikrobiyal disbiyoz ile bağlantılı olan ve genellikle antibiyotik tedavisine atfedilen bir enfeksiyonla sonuçlanır. Antibiyotik uygulaması yararlı bağırsak florasını yok edebilir, böylece patojenik bakterilerin kolonizasyonuna karşı doğal direnci tehlikeye atabilir. C için geleneksel tedavi stratejileri. difficile enfeksiyonlarında ilave antibiyotik rejimleri gerekir; ancak etkinlik oranları tipik olarak %20 ile %30 arasında değişir. Sağlıklı bir bağırsak mikrobiyomunun kritik rolünü kabul eden araştırmacılar, dışkı mikrobiyota naklini (FMT) terapötik bir müdahale olarak benimsediler. Bu prosedürde, C. difficile enfeksiyonu (CDI) geçiren hastalar, fonksiyonel bir bağırsak mikrobiyotasını yeniden oluşturmak amacıyla sağlıklı bir donörden dışkı materyali alırlar. FMT, antibiyotik tedavisine yanıt vermeyen veya antibiyotik tedavisi sonrası tekrarlayan hastalık yaşayan CDI'lı bireylerde yaklaşık %85-90'lık bir etkinlik göstermektedir. CDI hastalarının çoğunluğu, tek bir FMT müdahalesinin ardından iyileşme elde ediyor.
Kanser
Kanser genellikle konakçının genetiğine ve çevresel faktörlere atfedilirken, insandaki malignitelerin yaklaşık %20'sinde mikroorganizmalar rol oynar. Özellikle kolorektal karsinomla ilgili olarak, kolondaki bakteri popülasyonu yoğunluğu, ince bağırsağınkini bir milyon kat aşar ve kolorektal kanser insidansı, ince bağırsaktan yaklaşık on iki kat daha yüksektir; bu, mikrobiyotanın kolorektal tümör oluşumuna potansiyel patojenik katkısını düşündürür. Ayrıca mikrobiyal yoğunluk, kolorektal kanserlerin değerlendirilmesinde prognostik bir gösterge olarak hizmet edebilir.
Mikrobiyota, üç temel mekanizma yoluyla karsinogenezi etkileyebilir: (i) tümör hücresi proliferasyonu ve apoptoz arasındaki dengeyi modüle etmek, (ii) bağışıklık sistemi fonksiyonunu etkilemek ve (iii) endojen konakçı faktörlerin, diyet bileşenlerinin ve farmasötik ajanların metabolizmasını etkilemek. Deri, orofarinks ve solunum, sindirim ve ürogenital sistemler de dahil olmak üzere bariyer yüzeylerinde gelişen maligniteler sıklıkla yerleşik bir mikrobiyota ile ilişkilidir. Bununla birlikte, bir tümör bölgesinde önemli bir mikrobiyal popülasyonun yalnızca varlığı, kesin olarak ilişkisel veya nedensel bir ilişki kurmaz. Tersine, mikroorganizmalar, tümörün sağladığı spesifik oksijen gerilimi veya besin ortamında kolayca gelişebilir. Ayrıca, belirli mikrobiyal popülasyonlardaki azalmalar veya oksidatif stresin tetiklenmesi de kanserojen riskleri artırabilir. Dünya çapında tahmin edilen 1030 mikrobiyal türden on tanesi, Uluslararası Kanser Araştırma Ajansı tarafından insanlar için kanserojen olarak sınıflandırılmıştır. Mikroorganizmalar, konakçı hücre proliferasyonunu doğrudan uyaran proteinleri veya diğer efektör molekülleri salgılama kapasitesine sahiptirler veya konakçının bağışıklık sistemini modüle ederek potansiyel olarak akut veya kronik enflamasyonu tetikleyebilir ve böylece kanserojen sürece katkıda bulunabilirler.
Bağışıklık fonksiyonu ile inflamatuar süreçler arasındaki etkileşimle ilgili olarak, mukozal bariyerler sürekli olarak çevresel stres faktörlerine maruz kalır ve fizyolojik homeostazı korumak için hızlı onarım mekanizmaları gerektirir. Konakçıda veya mikrobiyotada azalan bir esneklik, benzer şekilde maligniteye karşı direnci bozabilir, potansiyel olarak inflamasyonu ve ardından karsinogenezi teşvik edebilir. Bariyerin bozulması üzerine mikroorganizmalar, çeşitli moleküler yollar yoluyla proinflamatuar veya immünosupresif yanıtları başlatma yeteneğine sahiptir. Örneğin, kanserle ilişkili bazı mikropların, tümör mikroçevresindeki NF-κΒ sinyal yollarını aktive ettiği gözlemlenmiştir. Ayrıca, NOD-2, NLRP3, NLRP6 ve NLRP12 gibi nükleotid bağlayıcı oligomerizasyon alanı benzeri reseptör (NLR) ailesi üyeleri de dahil olmak üzere diğer örüntü tanıma reseptörlerinin kolorektal kansere aracılık etmede rol oynadığı düşünülmektedir. Benzer şekilde, Helicobacter pylori'nin, özellikle midede kalıcı bir inflamatuar tepkiyi tetiklemesi yoluyla, mide kanseri riskini arttırdığı bilinmektedir.
İnflamatuar Bağırsak Hastalığı
İnflamatuar bağırsak hastalığı (İBH) iki farklı durumu kapsar: ülseratif kolit ve Crohn hastalığı. Her iki durum da disbiyoz adı verilen bir olgu olan bağırsak mikrobiyotasındaki önemli değişikliklerle karakterize edilir. Bu disbiyotik durum, gastrointestinal sistemdeki mikrobiyal çeşitliliğin azalması olarak kendini gösterir ve etkilenen bireylerde doğuştan gelen bağışıklık tepkisini değiştiren konakçı genetik kusurlarıyla ilişkilidir.
Bağırsak-Beyin Etkileşimi Bozuklukları
Araştırmalar, İrritabl Bağırsak Sendromu (IBS) ve karın şişkinliği gibi diğer fonksiyonel mide-bağırsak bozuklukları tanısı alan kişiler arasında belirli bakteri türlerinin göreceli bolluğunda önemli değişiklikler tespit etti. Spesifik olarak gözlemler, Bacteroides ve Proteobakteriler dahil olmak üzere potansiyel olarak zararlı bakterilerin yüksek seviyelerinin yanı sıra Bifidobacterium ve Lactobacillus gibi faydalı bakteri popülasyonlarının azaldığını da içeriyor. Bu tür mikrobiyal düzensizlik, artan bağırsak geçirgenliği (halk dilinde 'sızdıran bağırsak' olarak adlandırılır), iç organlarda aşırı duyarlılık (gastrointestinal sistemin çeşitli uyaranlara karşı artan hassasiyeti), düzensiz bağırsak hareketliliği ve sistemik bağışıklık sistemi aktivasyonu dahil olmak üzere çeşitli patofizyolojik sonuçlara katkıda bulunabilir.
Bağırsak-Cilt Etkileşimi Bozuklukları
Gastrointestinal mikrobiyota ile dermatolojik sağlık arasındaki karmaşık bağlantı, uzun süredir bilimsel bir araştırma konusu olmuştur. Aslında, 20. yüzyılın başlarında, fırıncılık mayasının (Saccharomyces cerevisiae) ağızdan uygulanması, akne vulgaris için terapötik bir müdahale olarak ticari olarak pazarlanıyordu.
Daha yeni bilimsel araştırmalar, bağırsak mikrobiyomu-cilt ekseninin varlığını doğrulayan ampirik kanıtlar sağladı. Örneğin, sedef hastalığından mustarip bireylerde, Saccharomyces cerevisiae popülasyonunda bir azalma belgelenmiştir; bu durum, dimetil fumarat tedavisi sonrasında geri döndürülebilir olduğu kanıtlanmıştır, dolayısıyla bu hastalığın patogenezinde bağırsakla ilişkili mantarların önemli bir modülatör rolü olduğu ima edilmektedir.
Bağırsak mikrobiyomunda bozulmalar diğer inflamatuar dermatolojik durumlarda da belgelenmiştir. Örneğin, bağırsak mikrobiyal bileşimindeki farklılıklar, hidradenitis suppurativa'daki hastalık aktivitesi ile bir korelasyon sergiliyor ve bu da mikrobiyomun yönlendirdiği bağırsak-deri ekseni kavramını güçlendiriyor.
Bağırsak ve cilt arasındaki karmaşık bağlantı, ülseratif kolit ve Crohn hastalığı dahil kronik inflamatuar bağırsak hastalıklarında gözlenen ekstra bağırsak belirtileriyle daha da iyi örnekleniyor. Bu koşullar altında, bağırsak mikrobiyomunda meydana gelen değişikliklerin, özellikle antiinflamatuar bakteri Faecalibacterium prausnitzii'nin azalmasının, sedef hastalığı gibi inflamatuar cilt bozukluklarıyla örtüştüğü gösterilmiştir.
Toplu olarak, bu bulgular, çift yönlü, mikrobiyota aracılı bağırsak-deri ekseni hipotezini doğrulamaktadır. Bu kavramsal çerçeve, bağırsakları ve cildi özerk organ sistemleri olarak gören geleneksel bakış açısına meydan okuyor; bunun yerine, hastalık mekanizmalarını aydınlatmak ve hem gastrointestinal hem de dermatolojik sağlığı iyileştirmek için mikrobiyal ekosistemleri hedef alan terapötik müdahaleleri formüle etmek için yeni yollar öneriyor.
İnsan Bağışıklık Yetmezliği Virüsü
İnsan İmmün Yetmezlik Virüsü (HIV) hastalığının ilerlemesi, bağırsak mikrobiyotasının kompozisyonunu ve fonksiyonel özelliklerini önemli ölçüde etkileyerek HIV negatif, HIV pozitif ve antiretroviral tedavi (ART) sonrası HIV pozitif kohortlar arasında belirgin farklılıklar ortaya koymaktadır. HIV, sıkı bağlantı noktaları üzerindeki etkileri nedeniyle bağırsak epitel bariyer fonksiyonunun bütünlüğünü tehlikeye atar. Bu bozulma, HIV'li bireylerde gözlemlenen yüksek inflamatuar tepkilere katkıda bulunduğu varsayılan bir süreç olan bağırsak epiteli boyunca translokasyonu kolaylaştırır.
Vajinal mikrobiyota, dengesiz bir vajinal bakteri topluluğu tarafından tanımlanan bir durum olan bakteriyel vajinoz tanısı alan kadınlarda gözlenen yüksek enfeksiyon ve bulaşma riskiyle birlikte HIV enfektivitesini etkiler. Bu artan enfektivite, vajinadaki proinflamatuar sitokinlerin ve CCR5 + CD4+ hücrelerinin artan seviyeleri ile ilişkilidir. Tersine, vajinal Lactobacillus seviyelerindeki artış, bu türün anti-inflamatuar bir ortam oluşturması nedeniyle enfektivitenin azalmasıyla ilişkilidir.
Asırlık İnsanların Bağırsak Mikrobiyomu
Asırlık olarak tanımlanan 100 yaş ve üzeri bireyler benzersiz bir bağırsak mikrobiyomuna sahiptir. Bu mikrobiyal topluluk, yeni ikincil safra asitlerini sentezleyebilen mikroorganizmalarla belirgin şekilde zenginleştirilmiştir. Bu ikincil safra asitleri, sağlıklı yaşlanmayı desteklemede rol oynayabilecek litokolik asitin çeşitli izoformlarını kapsar.
Ölüm
Ölümün ardından, canlı organizmanın mikrobiyomu çöker ve bu da nekrobiyom adı verilen ayrı bir mikrobiyal topluluğun oluşmasına yol açar. Bu nekrobiyom, karmaşık fiziksel ayrışma sürecinin önemli bir aktif bileşeni olarak ortaya çıkıyor. Zamansal ve öngörülebilir değişikliklerin, ölüm sonrası aralığın tahmin edilmesi açısından değerli olduğu düşünülmektedir.
Çevre Sağlığı
2009 yılında yapılan araştırmada, mikrofaunayı da kapsayan biyotadaki antropojenik faaliyetlerle ilişkilendirilebilen azalmanın insan sağlığını, hastane güvenlik protokollerini, gıda ürünü geliştirmeyi ve hastalık tedavilerini olumsuz etkileyip etkilemediği araştırıldı.
Değişiklikler, Modülasyon ve İletim
Hijyen uygulamaları, probiyotikler, prebiyotikler, sinbiyotikler, ışık tedavisi, mikrobiyota nakilleri (hem dışkı hem de deri), antibiyotikler, fiziksel egzersiz, beslenme kalıpları, emzirme ve yaşlanma gibi çok sayıda faktör, cilt ve bağırsak gibi çeşitli anatomik sistemler ve bölgelerde insan mikrobiyomunu değiştirme kapasitesine sahiptir.
Kişiden Kişiye Aktarım
İnsan mikrobiyomu, aynı evde yaşayan bireyler arasında paylaşılmasının yanı sıra anneler ve yavruları arasında da aktarılır.
Araştırma
Taşıma
İlk araştırmalar, mikrobiyotadaki hızlı değişikliklerin, bireyler uluslararası olarak yer değiştirdiğinde ortaya çıkabileceğini gösteriyor; bunun örnekleri, Amerika Birleşik Devletleri'ne yerleşen Taylandlı göçmenler veya Amerika Birleşik Devletleri'ne göç eden Latin Amerikalılar olabilir. Obez bireylerde ve göçmen çocuklarında mikrobiyota çeşitliliğindeki azalma daha belirgindi.
Selüloz Sindirimi
2024'te yapılan bir araştırma, insan mikrobiyomu içinde selüloz sindirimi yapabilen bağırsak mikrobiyotasının varlığını gösteriyor ve sanayileşmiş toplumlarda yaşayan popülasyonlarda bunların miktarının azaldığına dikkat çekiyor.
Seksim
'Sexome' terimi, nüfuz edici cinsel aktivitenin ardından cinsel organlarda biriken mikrobiyal toplulukları ifade eder. Adli bilim alanında cinsiyetom, özellikle insan erkek DNA'sının mevcut olmadığı durumlarda, cinsel saldırı soruşturmalarında failin tespitinde potansiyel faydaya sahiptir.
Kaynakça
Kaynakça
- Yong, Ed. Çokluk İçeriyorum: İçimizdeki Mikroplar ve Daha Büyük Bir Hayat Görüşü. Ecco, 2016. 368 sayfa. ISBN 0062368591.
Referanslar
- İçinizdeki Gizli Dünya Sergisi 2015–2016, Amerikan Doğa Tarihi Müzesi
- SSS: İnsan Mikrobiyomu, Ocak 2014 Amerikan Mikrobiyoloji Derneği