Popular Science, Part 2: Microbiota (Turkish/ English)

Bağırsak Mikrobiyotası ve Beyin

İnsan gastrointestinal (GI) sistemi, konak, çevresel faktörler ve insan vücudundaki antijenler arasında en geniş yüzey alanını (250-400 m2) temsil eder.

Bu genlerin çoğu, memeli hücrelerinin işleyişini etkileyen enzimler ve yapısal proteinleri kodladığından, bağırsak mikrobiyomu, memeli bağışıklık sistemini yönlendiren, memeli epigenomunu modifiye eden ve konakçı metabolizmasını düzenleyen molekülleri sentezleyecek şekilde programlanmış bir anaerobik biyoreaktör olarak görülebilir.

Son çalışmalar, bağırsak mikrobiyotasının MSS (Merkezi sinir sistemi) işlevine olan önemini ortaya koymaktadır. Beyin ve bağırsak arasındaki iki yönlü iletişim uzun zamandır bilinmektedir. Kurulan iletişim yolları, otonom sinir sistemi (ANS), enterik sinir sistemi (ENS), nöroendokrin sistemi ve bağışıklık sistemini içerir.

Son bulgulara dayanarak, bağırsak mikrobiyotasının beyni etkilediği, homeostaziye katkıda bulunduğu, kaygı ve duygudurum bozuklukları dahil olmak üzere hastalık riskini etkileyebileceği konusunda önemli bir oyuncu olduğuna inanıyoruz.

İlgili makale;

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4662178/

1.Mikrobiyoma genel bakış

Kalıcı veya kommensal mikrobiyota, doğumdan kısa süre sonra memeli bağırsağını kolonize eder ve hayat boyunca orada kalır. İnsanlarda alt bağırsak 10 üzeri 14-10 üzeri 15 bakteri içerir, yani insan vücudundaki ökaryotik hücrelere göre bağırsakta 10-100 kat daha fazla bakteri bulunur (10 üzeri 13).

Kommensal mikrobiyotanın bulunması, bağışıklık fonksiyonları, besin maddesi işleme ve konakçı fizyolojinin diğer yönleri için kritik önem taşır.

Bağırsakta çeşitli bakteri filumları bulunur ve kommensal bakteriler çeşitlilik gösterirler, yaklaşık 1000 tür.

En dikkat çeken iki filum, Mikrobiyomun en az % 70-75'ini oluşturan Firmicutes ve Bacteroides'tir.

Proteobakteriler, Aktinobakteriler, Fusobakteriler ve Verrucomicrobia da bulunur, ancak az sayıdadır.

Bugüne kadar belirlenen mikrobiyotanın dinamik doğası ve çeşitliliği, araştırmacıların beklediğinin çok ötesine geçmektedir.

Mikrobiyom, genetik, beslenme, metabolizma, yaş, coğrafya, antibiyotik tedavisi ve stres gibi faktörlerden etkilenen dinamik bir varlıktır.

Bu nedenle, mikrobiyota profili, bireyin çevresel geçmişinin iyi bir gösterimi olabilir ve hastalık riski, hastalık seyri ve tedavi yanıtı arasındaki bireysel farklılıklara katkıda bulunabilir.

Bu araçlar artık hem insan hem de hayvan çalışmalarında kullanılmaktadır ve insanlardaki mikrobiyomun farelerde farklı ve / veya benzer şekilde belirlenmesi önemlidir.

Bağırsak mikrobiyotası sağlıklı beyin gelişiminde önemlidir. Özellikle, mikrobiyota strese yanıtımızda yer alan beyin bölgelerinin gelişimini etkileyebilir ve stresle ilişkili durumlara (kaygı ve depresyon gibi) karşı kontrol edebilir.

Kuşkusuz, klasik düşünce, vücudumuzdan periferik sinirler yoluyla ve özellikle bağırsaktan beyne bilgi sağlayan vagus siniri yoluyla sinirsel bağlantılar olduğunu söyler.

GI (Gastro intestinal) yolundaki bakterilerin beyindeki vagus bağlantısını harekete geçirebileceğine dair kanıtlar, Citrobacter rodentium ve Campylobacter jejuni gibi gıda kaynaklı patojenlerinin vagal yolakları ve ilgili beyin bölgelerini aktive ettiği farelere uygulanan çalışmalara dayanmaktadır.

Bu sinirsel aktivasyon, bağırsaktaki bakteriler ile sinir sistemi arasında doğrudan bağlantı olduğunu düşündüren, periferik bir bağışıklık tepkisinin yokluğunda gerçekleşti.

Yakın geçmişte yapılan bir araştırmada, sağlıklı farelerde probiyotiklerin veya "iyi bakterilerin" beslenmesi, anksiyete ve depresif benzeri davranışları kontrol farelerine kıyasla azaltırken, ilgili bir araştırmada farelerde probiyotik beslemenin, hipotalamustaki nöronları aktive ettiğini gösterdi. (Stres reaksiyonunda rol oynar.)

İkinci çalışmada, hipotalamustaki nöronların aktivasyonu, fareler patojen bakterilerle beslendiğinde, güçlü bir periferik bağışıklık tepkisine yol açtığında daha fazladır. Bu, hem periferik sinirlerin hem de kan yoluyla verilen bağışıklık sinyali moleküllerinin bağırsak-beyin iletişimine katkıda bulunabileceğini ortaya koymaktadır.

Hipotalamus seviyesinde, yani beynin otonom sinir sistemi kontrol merkezi, psikolojik, fizyolojik ve patolojik zorlukların hipotalamusu harekete geçirip vücudun stres tepkisine neden olabileceğine dair önemli kanıtlar vardır.

Bilim insanları tarafından yapılan son çalışmalar, Eggerthella, Holdemania, Gelria, Turicibacter, Paraprevotella ve Anaerofilm genuslarında önemli artışlarla birlikte majör depresyonu olan hastaların mikrobiyota değişikliğe uğradığını, buna karşın Prevotella ve Dialister cinsindeki azalmaların gözlendiğini gösterdi.

İlginç bir şekilde, majör depresyonu olan hastalardaki mikrobiyotikler germ-free sıçanlara nakledildiğinde, karşılık gelen davranışsal ve fizyolojik fenotip de aktarıldı ve bu da düzensiz bir mikrobiyota ile depresyon arasındaki bağlantıyı doğruladı.

Üstelik, transplant alan sıçanlarda, kinurenin ve kinurenin / triptofan dönüşümü gibi triptofandaki depresyon benzeri değişiklikler de değişti.

Kinürenin yolağının aktivasyonu majör depresyonlu hastalarda incelendi ve kanıtlar, mikrobiyotanın, kinurenin üretimini düzenleyen kritik olan triptofan katabolizması ve depresyon hastalarında etkilenen bağışıklık sisteminde önemli bir rol oynadığını düşündürmektedir.

Neler öğrendik:

1. bağırsak mikrobiyotası, sağlıklı metabolizma ve beyin fonksiyonu için önemli olan geniş bir popülasyondur,

2. bağırsak-beyin iletişim yolakları arasında sinirsel bağlantılar bulunmaktadır,

3. bağırsak mikrobiyotası, erken gelişme sırasında önemlidir ve beyindeki stres devresini etkiler,

4. probiyotikler veya "iyi bakteri", hayvan ve insan çalışmalarında ruh hali semptomlarını olumlu etkiledikleri gösterilmiştir.

Bu bulgular hem heyecan verici hem de umut verici olmasına rağmen, ruhsal durumla ilgili tüm klinik durumların cevaplarını bulduğumuzu düşünmemiz yanlış olur.

Kesinlikle önemli bir sağlık modülatörü olan mikrobiyota, beyin gelişimi ve fonksiyonu için sağlıklı bir denge kurmak için ihtiyaç duyulan, çok yönlü, kompleks bir iletişim sisteminin bir bileşeni olarak düşünülmelidir.

Gut and Brain Axis- Microbiota

The human gastrointestinal (GI) system represents the largest surface area (250-400 m2) between host, environmental factors and antigens in the human body.

Most of these genes encode enzymes and structural proteins that affect the functioning of mammalian cells and can be viewed as an anaerobic bioreactor that is programmed to modulate the intestinal microbiology, the mammalian immune system, the mammalian epigenome, and the host metabolic regulation molecules.

Recent studies demonstrate the importance of intestinal microbiota to CNS (central nervous system) function. Two-way communication between the brain and the intestine is known for a long time. The established communication pathways include autonomic nervous system (ANS), enteric nervous system (ENS), neuroendocrine system and immune system.

Based on recent findings, we believe that intestinal microbiota is an important player in influencing the brain, including homeostasis, anxiety, and mood disorders, which can affect disease risk.

Related article;

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4662178/

1. An Overview- Microbioma

Permanent or commensal microbiota colonizes the mammalian gut shortly after birth and remains there for life. In humans, the lower intestine contains 10 top 14 10 top 15 bacteria, ie 10 to 100 times more bacteria in the intestine than the eukaryotic cells in the human body (10 top 13).

The presence of commensal microbiota is critical for immune functions, nutrient processing, and other aspects of host physiology.

There are various bacterial phyla in the intestine, and the commensal bacteria vary in number, about 1000 species.

The two most notable phyla are Firmicutes and Bacteroides, which make up at least 70-75% of the microbial.

Proteobacteria, Actinobacteria, Fusobacterium and Verrucomicrobia are also present, but few.

The dynamic nature and diversity of the microbiota determined up to now goes way beyond the expectations of researchers.

Microbiota is a dynamic entity influenced by factors such as genetics, nutrition, metabolism, age, geography, antibiotic therapy and stress.

For this reason, the microbiota profile can be a good indication of an individual's environmental history and can contribute to individual differences in disease risk, disease course, and response to treatment.

These tools are now used for both human and animal studies and it is important that the microbial population in humans be identified differently and / or in a similar way.

Intestinal microbiota is important in healthy brain development. In particular, microbial stress can affect the development of brain regions involved in our response and control stress-related conditions (such as anxiety and depression).

Undoubtedly, classical thought tells us that our bodies are neural connections through the peripheral nerves and vagus nerve, which provides information to the brain, especially from the vagus.

Evidence that bacteria on the GI (Gastro intestinal) pathway can mobilize the vagus junction in the brain is based on studies of mouse-induced vagal pathways and related brain regions of foodborne pathogens such as Citrobacter rodentium and Campylobacter jejuni.

This neural activation took place in the absence of a peripheral immune response, suggesting a direct connection between the intestinal bacteria and the nervous system.

A recent study showed that feeding probiotics or "good bacteria" in healthy mice reduced anxiety and depressive-like behaviors compared to control mice, while a related research showed that the probiotic feed in mice activated the hypothalamic neurons. (It plays a role in the stress reaction.)

In the second study, the activation of neurons in the hypothalamus is greater when the mice are fed with pathogenic bacteria, leading to a strong peripheral immune response. This suggests that both peripheral nerves and blood-borne immune signaling molecules may contribute to intestinal-brain communication.

At the level of the hypothalamus, ie the brain's autonomic nervous system control center, there is considerable evidence that psychological, physiological and pathological difficulties can cause the hypothalamus to act and cause the body's stress response.

Recent studies by scientists have shown that patients with major depression, with significant increases in Eggerthella, Holdemania, Gelria, Turicibacter, Paraprevotella and Anaerophilus, underwent microbiota alterations, whereas reductions in Prevotella and Dialister type were observed.

Interestingly, when microbiotics in patients with major depression were transferred to germ-free rats, the corresponding behavioral and physiological phenotype was also transmitted, confirming the link between an irregular microbiota and depression.

Moreover, in transplanted rats, changes in tryptophan-like depression, such as quinurenine and quinurenin / tryptophan conversion, also changed.

Activation of the kinurenin pathway has been studied in patients with major depression, and evidence suggests that microbiota plays an important role in the affected immune system in patients with depression and tryptophan catabolism, which is critical in regulating kinurenin production.

What we learned:

1. intestinal microbiota is a large population that is important for healthy metabolism and brain function,

2. there are neural connections between the intestinal-cerebral communication pathways,

3. intestinal microbiota is important during early development and affects the stress cycle in the brain,

4. probiotics or "good bacteria" have been shown to positively affect mood symptoms in animal and human studies.

Although these findings are both exciting and promising, it is wrong to consider that we have found answers to all clinical situations related to the mental state.

Microbiota, an important health modulator, should be considered as a component of a versatile, complex communication system needed to establish a healthy balance for brain development and function.

Please listen to science!