Mikrobiyal İmza

Giriş

Yeni bir çalışma, üç yağ dokusu depolarındaki ve morbid obez kişilerin karaciğer ve plazmalarındaki mikrobiyal profilleri analiz ederek, diyabetli obez kişilerde organa özgü benzersiz bir mikrobiyal imza veya potansiyel iç ‘doku mikrobiyotası’nı ortaya çıkarmıştır.

Visseral yağ birikimi, tip 2 diyabetin gelişmesinde en önemli faktörlerden biri olarak kabul edilir. Visseral yağ birikimini bozulmuş glikoz metabolizmasına bağlayan moleküler mekanizmalar henüz tam olarak açıklanmamış olsa da diyabetli ve obez kişilerde visseral yağ ve karaciğer ve kaslar gibi metabolik organlardaki kronik düşük dereceli inflamasyon yaygın olarak kabul edilen bir tetikleyicidir.

Bağırsak mikrobiyotası, bağırsaktan kan dolaşımına lipopolisakkaritler gibi farklı bakteriyel bileşenlerin translokasyonu nedeniyle kronik inflamasyonun ana itici gücü olarak bilinir ve bu durum metabolik endotoksemi olarak tanımlanır. Çok sayıda çalışma bağırsak mikrobiyotasının bileşimini ve aktivitesini metabolik hastalıklarla ilişkilendirmektedir. Buna rağmen bağırsak mikrobiyotasının obezite ve tip 2 diyabetle ilişkili olup olmadığı tartışma konusudur.

Çoğu çalışmanın öncelikle fekal mikrobiyota analizine dayanması bu konudaki önemli bir sınırlamadır. Birkaç raporda, obez ve diyabetli insanların kanında veya yağ dokusunda potansiyel mikrobiyal imzalar tanımlanmıştır. Bununla birlikte, örneklerin potansiyel mikrobiyal kontaminasyonu ve yanlış pozitif sonuçları hakkındaki endişeler, bu bulguların geçerliliği üzerinde şüphe uyandırmıştır.

Anhê ve ekibi tarafından Nature Metabolism dergisinde yayınlanan yeni bir çalışmada, örnekleme ve analiz sırasında her adımda kontaminasyon için çok dikkatli kontroller yapılarak ve farklı mikrobiyal profillerin karşılaştırmalı ve kontaminasyona duyarlı bir analizini sağlayarak bu engelin başarılı bir şekilde üstesinden gelindiği gösterilmiştir. Yetkililer yapılan çok sayıda araştırmalar sayesinde yanlış pozitif sonuçları minimum düzeye indirerek net ve ikna edici veriler toplamayı başardılar. Örneğin, doku örnekleri ve negatif kontroller arasındaki 1,000 kat sinyal farkı, verinin güvenilir olduğunu ve kontaminasyon yerine dokuların gerçek mikrobiyal yükü yansıttığını güçlü bir şekilde göstermektedir.

Bilim camiasında son derece ilgi gören bu öncü çalışma aslında 16S ribozomal RNA (rRNA) gen bazlı bakteriyel kantifikasyon kullanılarak plazma ve özellikle karaciğer ve viseral ve omental yağ depoları dahil olmak üzere erişilmesi zor olan metabolik organlar gibi farklı vücut bölgelerindeki mikrobiyal imzaları araştıran ilk çalışmadır. Yetkililerin analizlerini, diyabet ve glisemi ile ilişkisinin yanı sıra vücut kütle indeksinden bağımsız potansiyel bir spesifik iç organ mikrobiyal imzaya odaklamaları da bu çalışmanın bir başka orijinal yönüdür.

İlginçtir ki araştırmacılar mezenterik, deri altı ve plazma bölümlerindekine kıyasla omental yağ dokularında ve karaciğerde 16S rRNA geninin daha yüksek kopya sayılarını buldular. Her ne kadar veriler ayrıca dokuya özgü bakteriyel bölümlendirme sağlasa da Proteobakteriler incelenen beş dokunun hepsinde baskın filumdu.

Bakteriyel imzalar arasında Pseudomonas, tüm dokularda baskın bir cinsti, ancak organlarda plazmada olduğundan daha fazla 16S rRNA gen kopyası gözlendi. Buna karşılık Arthrobacter ve Ruminoccocus cinsleri tercihen karaciğerde bulundu. Diğer sekiz bakteri cinsi üç yağ dokusunda daha yaygındı. Bacteroides, Faecalibacterium ve Enterobacter yağ dokularında bulunurken ve bağırsak mikrobiyotasının klasik temsilcileriyken, tespit edilen diğer cinsler genellikle toprakta veya suda yaygın olarak bulunan çevresel bakteriler olarak kabul edildi.

Ek olarak, çoğu bakterinin sadece gastrointestinal sistemden değil, aynı zamanda gıda, su veya toprak gibi diğer kaynaklardan da geldiğini gösteren bu bulgu, iç organlarımızın sürekli olarak potansiyel yabancı genetik imzalara maruz kaldığını güçlü bir şekilde göstermektedir.

Bozulmuş bir bağırsak bariyeri fonksiyonu diyabet ve obezite ile ilişkilendirilmiştir. Bununla birlikte, mevcut çalışmada, 16S rRNA gen imzalarının çeşitli iç dokulara gerçek bakteriyel translokasyonu yansıtıp yansıtmadığı ya da genetik materyalin birikiminin dentritik hücreler ve M hücreleri dahil olmak üzere immün sistemin hücreleri tarafından bağırsak veya lümen içeriğinin aktif olarak örneklenmesinin bir sonucu olup olmadığı belirsizliğini korumaktadır. Bu çalışmada yer alan kişilerin bağırsak mikrobiyotasının değerlendirilmesi bu konuya ışık tutabileceği düşünülmüştür.

Bununla birlikte, bağırsak mikrobiyomu hakkında bilgi eksikliği, kaçırılmış bir fırsat olarak düşünülse de genel bulguların ilgisini azaltmamaktadır. Bu çalışma, farklı organların mikrobiyal imzalarını bağırsak ve mukozal mikrobiyota ile ilişkilendirmeye çalışan gelecekteki çalışmaların yolunu açan öncü bir çalışmadır. Ayrıca, iç dokularda çevresel mikrobiyal imzaların varlığı göz önüne alındığında, bu sinyallerin potansiyel kökenini ve kaynağını araştırmak ilgi çekici olacaktır.

Diğer ilgi çekici bulgu, her dokuda 16S rRNA gen kopyalarının aynı sayısına ve aynı vücut kütle indeksine sahip olsa da tip 2 diyabetli katılımcılar, obez diyabetik olmayan gruptaki katılımcılar ile karşılaştırıldığında, plazma ve mezenterik yağ dokusunda daha yüksek Enterobacteriaceae (yani, Escherichia ve Shigella) ile farklı mikrobiyal imzalar göstermiştir. Bu gözlem, sadece diyabetin başlangıcında metabolik endotokseminin potansiyel rolünü düşündüren önceki bulguları desteklemekle kalmayıp, aynı zamanda normiglisemik bireylere kıyasla disglisemik bireylerin fekal örneklerinde Escherichia ve Shigella‘nın daha yüksek miktarlarda bulunduğunu gösteren verileri doğrulamaktadır.

Yetkililer tarafından, tip 2 diyabetli katılımcılarda diyabetik olmayan katılımcılara göre Firmicutes, Bacteroidetes ve Deltaproteobacteria gibi filumlardan çeşitli bakterilerin daha düşük miktarlarda olduğu ve ayrıca mezenterik yağ dokularında daha düşük mikrobiyal çeşitlilik gözlemlenmiştir. Bu bulgu ayrıca bağırsak dışı mikrobiyal imzanın obeziteden bağımsız olduğu görülen bir mekanizma ile tip 2 diyabet durumunun belirlenebileceğini düşündürmektedir. Bu mikrobik imzanın metabolik duruma veya potansiyel antidiyabetik ilaç tedavilerine ne ölçüde bağlı olduğu daha fazla araştırma yapılmasını gerektirmektedir.

Sonuç olarak, Anhê ve ark. beş bağırsak dışı biyolojik bölümlerde bakteriyel genetik imzaların ilgi çekici bulgularını göstermişlerdir. Bu öncü ve övgüye değer başarı, mikrobiyom araştırma alanları için gerçek bir dalgalanma etkisi yaratan ve tam olarak alanın ihtiyaç duyduğu paradigma kayması türünü temsil etmektedir. Bu nedenle, bu çalışma bilgiyi aşamalı olarak artıracaktır. Aynı zamanda ‘doku mikrobiyotasının’ rolünü, konakçı ile etkileşimlerini ve metabolik ve potansiyel olarak diğer hastalıklarla ilişkisini çözmeye yardımcı olacak yeni bir araştırma çizgisinde ilk olabileceği düşünülmektedir.

Kaynak: https://www.nature.com/articles/s42255-020-0182-0

Görsel Kaynak: https://blog.biologicus.com.br/microbiota-intestinal-fatores-que-influenciam/

Editör: Elif Berfin KORGAN