Yazı Boyutunu Değiştirebilirsiniz

Klinik Mikrobiyoloji laboratuvarlarında mikroorganizmaların tanımlanması, mikroskopik inceleme ve kültür yöntemleri ile gerçekleşmektedir. Kültür yönteminde elde edilen mikroorganizmaların ayrımı ise, mikroorganizmaların metabolik aktivitelerini gösterdikleri fenotipik testlerle yapılmaktadır. Sıklıkla mikroorganizmaların tanısı ve antibiyotik duyarlılık testleri, üreme olduktan 24-48 saat sonra çeşitli otomatize sistemler kullanılarak yapılmaktadır (1).

Mikrobiyolojik Tanımlamada MALDI-TOF MS

MALDI-TOF MS (Matriks assisted lazer desorption ionization time of flight massspectrometry) mikroorganizmaların tanımlanmasında kullanılan hızlı, ucuz, doğru sonuç veren yeni bir sistemdir (2,3). Bu yöntemde mikroorganizmalara ait biyomeküllerin (protein, peptid, şeker) ve büyük organik moleküllerin (polimer, dendrimer, makromolekül) iyonize edildikten sonra elektrik ve/veya manyetik alandan geçirilerek protein profilleri çıkarılmaktadır. Bu profil spektralarına ait grafiksel görüntüler, sistemin veritabanındaki referans mikroorganizmaların uyumuna göre cins ve tür bazında tanımlayabilmektedir (4).

Günümüzde ayrıca klinik örneklerden, acil tanı ve tedavi gerektiren veya zor ve geç üreyen bakterinin saptanması, tanımlanması ve fenotipik direnci kodlayan genlerin belirlenmesi amacıyla polimeraz zincirleme reaksiyon (PCR) temelli testlerde kullanılmaya başlanmıştır.

MALDI-TOF MS

Kütle spektrometrisi uzun yıllardır özellikle kimya alanında kullanılmakla birlikte mikrobiyoloji alanında kullanımı 1970’lerden itibaren başlamıştır. Anhalt ve Fenselau’nun 1975’te yaptıkları analizlerde, bakterilerin tür ve cins bazında kendilerine has bir kütle spektralarının olduğu ortaya koyulmuştur (4). Örneklerin hazırlanmasındaki uzun süreç bu uygulamaların rutin mikrobiyoloji alanında kullanılmasına engel olmuştur.

1980 yılların sonu ve 1990’lı yılların başında gelişen soft iyonizasyon tekniklerinin [MALDI ya da elektrospray iyonizasyon (ESI)] sisteme entegre edilmesi ile beraber protein gibi büyük moleküllerin incelenebilmesine olanak sağlanmıştır (5,6). MALDI-TOF MS, her organizma için özgül olan proteinlerden parmak izi oluşturmakta, bu sayede bakteri ve mantar tanımlaması yapılabilmektedir.

MS Cihaz ve Yönteme Genel Bakış

MALDI-TOF MS cihazı ana hatlarıyla üç bölümden oluşmaktadır. Bunlar;

(i) İyonizasyon kaynağı: MALDI ve ESI soft iyonizasyon kaynaklarıdır.

(ii) Kütle analizörü: Lazer dezorbsiyon sistemleri çeşitli kütle analizörleri ile kombine edilebilir. MALDI ile birlikte genellikle kütle spektrometresi olarak TOF (time of flight) kullanılır.

(iii) Algılama bölümü: İyonların kütlesinin yüküne bağlı olarak bir analiz yapılmakta, biyomoleküler yoğunluklarına ve bu orana göre sınıflandırmaktadır. (2)

MALDI-TOF MS cihazının çalışma prensibi:

Analiz için kristalize hale gelen örnekler lazer bombardımanına maruz kalır ve lazerden alınan bu enerji, karışımdan iyonların buharlaşmasına ve gaz fazına geçilmesini sağlar. Serbestleşen iyonlar elektromanyetik alanda hızlandırıldıktan sonra uçuş tüpüne geçerler ve uçuş tüpünde geçirdikleri zamana göre kütle ağırlıkları tespit edilir. MALDI ile yapılan dezorbsiyon sonucunda açığa çıkan iyonlar tek yüklü iyonlar olduğundan elde edilen pikler esas olarak kütleye bağlıdır (Şekil 1).

Şekil:1 MALDI-TOF cihazında elde edilen protein profili ve cihaz kütüphanesinde o mikroorganizmaya ait olan profilin karşılaştırılarak isminin konması

Şekil:2 MALDI-TOF MS’in numune hazırlığı

Şekil:3 MALDI-TOF MS’in ölçümü

Şekil:4 MALDI-TOF MS’in analiz ve tanımlaması

Her mikroorganizma için özgün bir spektrum elde edilmesinin sebebi, hücre içinde bol miktarda bulunan orta hidrofobik özelliğe sahip temel protein olan ribozomal proteinlerden kaynaklanmaktadır. Ribozomal proteinler mikrobiyal üreme koşullarından, çevresel koşullardan en az etkilenen ve bu yüzden rutin tanımlama için en uygun olan proteinlerdir. (7).

Bakterilerin Tanımlanması

Bakteriyel tanımlama işlemi, örnekten elde edilen bilgilerin veritabanındaki bilgilerle karşılaştırılması sonucu yapılabilmektedir. VITEK MS V3.2 de IVD veri tabanında onaylı 1095 bakteri ve 221 mantar toplam 1316 mikroorganizma türü bulunmaktadır. Ayrıca araştırma amaçlı RUO veribanında ise 1445 mikroorganizma yer almaktadır. MALDI-TOF MS yöntemi daha önceden 16S rRNA gen sekansı ile ayrılabilen yakın türlerin ayrımını bile başarıyla yapabilmektedir (3). Rutin bakteri izolatlarında MALDITOF MS’in tür bazında doğru tanımlama oranı %84,1 ile %95,2 arasında değişmektedir (8,9).

Günümüzde rutin mikrobiyoloji laboratuvarında, kültürde üremiş bakterilerin konvansiyonel biyokimyasal yöntemler ya da otomatize yöntemler kullanıldığında; MALDI-TOF MS’in üstünlükleri: 

• Diğer yöntemlerle tanımlanma, 1-2 gün sürebilmekte iken, MALDI-TOF MS yöntemi ile tanımlama süresi 1 saate kadar inebilmektedir.
• Üreyen tek bir koloni bile olsa, MS yöntemiyle koloniyi kaybetmeden çalışma olanağı bulunmaktadır.
• Analizin basitliği ve çabukluğu yöntemin önemine katkıda bulunmaktadır.
• MALDI-TOF MS ile Enterobacteriaceae’lar, non-fermentatif gram negatif bakteriler, stafilokoklar, streptokoklar, diğer bakteriler ve mantarlar hızlı ve kolay bir şekilde tür düzeyinde güvenilir bir şekilde tanımlanabilmektedir (10).
• Özellikle konvansiyonel yöntemlerin çok da yeterli olmadığı gram pozitif basillerin, anaerop ve bazı non-fermentatif bakterilerin tanımlamasında MALDI-TOF MS’in üstün olduğunu gösteren yayınlar mevcuttur (11,12).

Mantarların Tanımlanması

Normal konvansiyonel yöntemlerle mantarların tanımlanması günler almakta iken, MALDI-TOF MS ile kısa süre içinde tür bazında tanımlama yapmak mümkün olmaktadır. Yapılan çalışmalar mayaların tanımlanmasında MALDI-TOF MS’in başarı oranını %85-%100 arasında göstermektedir. Özellikle Candi da cinsi mantarların tür bazında doğru olarak tanımlayabilme oranı yüksektir ve yeni versiyonda 55 yeni maya türü ilave olmuştur.(13)

Son yapılan çalışmalarda filamentöz mantarlar ve dermatofitlerde de yüz güldürücü sonuçlar alınmış olup, yeni örnek hazırlama protokolleri oluşturulmaktadır (2).

Ayrıca Mikobakteri türlerinin MALDI-TOF MS yöntemi ile tanımlanabileceği gösterilmiştir.

MALDI-TOF MS’in Gelecekteki Uygulamaları

Son yıllarda MALDI-TOF MS kullanarak;

• Kan ve idrar gibi örneklerden direkt olarak bakterinin saptanması
• Tanımlanması
• Antibiyotiklere karşı direncin hızlı saptanması ile ilgili bir çok çalışma yapılmaktadır. (14, 15).

Bu çalışmalar yakın bir gelecekte standardizasyon sonrası mikrobiyoloji laboratuvarlarında rutin uygulamaya geçecektir.

Sonuç

MALDI-TOF MS mikrobiyolojide rutinde sık olarak karşılaştığımız mikroorganizmaların hızlı ve kolay bir şekilde tanımlanmasını sağlayan yeni bir yöntem olup, mikrobiyoloji laboratuvarlarında kullanılan konvansiyonel yöntemlere alternatif olarak karşımıza çıkmaktadır.

MALDI-TOF basit, otomatize, kütle spektrofotometresinde özel deneyim gerektirmeyen, hızlı sonuç veren, yüksek işlem hacimli bir sistemdir. Çalışma için tek koloni yeterli olmaktadır. Sistem alındıktan sonra maliyet etkin ve laboratuvarlar arası tekrarlanılabilirliği yüksektir. Bu sistemin Gram pozitif ve Gram negatif bakterilerin, mayaların cins ve tür düzeyinde tanımlanmasında duyarlılık ve özgüllüğü yüksektir. Analizin basitliği ve çabukluğu yöntemin önemine katkıda bulunmaktadır.

Moleküler yöntemlerle MALDI-TOF yöntemi kıyaslandığında , MALDI-TOF kısa sürede tanımlama yapmakla birlikte kültürde üreme gerekmektedir. PCR gibi moleküler tanı yöntemlerinde ise doğrudan örnekten çalışabilmekte ve aynı gün sonuç alınabilmektedir. Ancak pahalı oluşu, tek bir teste bakılabilmesi ,sınırlı sayıda mikroorganizma çalışılabilmesi rutin laboratuvar için uygun değildir. Moleküler tanı teknikleri in-vitro olarak üretilemeyen organizmaları belirlemede, mevcut kültür tekniklerinin çok pahalı olduğu veya çok karmaşık veya uzun inkübasyon sürelerini gerektiği durumlarda endikedir.

MALDI-TOF MS; besiyerine ekilmiş kültürlerden hızlı tanımlama yapılmasına imkân veren, yeni gelişmekte olan ve yakın bir gelecekte cihazın yaygınlaşması ile konvansiyonel ve otomatize bakteri tanımlama yöntemlerinin yerini alabilecek bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır.

Kaynaklar:

1. Beekman SE, Diekema DJ, Chapin KC, Doern Effects of rapid detection of bloodstream infecti¬ons on length of hospitalization and hospital charges, J Clin Microbiol 2003;41(7):3119-25
2. Croxatto A, Prod’hom G, Greub Applications of MALDI-TOF mass spectrometry in clinical diagnostic microbiology. FEMS Microbiol Rev. 2012;36(2): 380-407.
3. Wieser A, Schneider L, Jung J, Schubert MALDI-TOF MS in microbiological diagnostics identification of microorganisms and beyond. Appl Microbiol Biotechnol. 2012;93(3):965-74.
4. Anhalt JP, Fenselau Identification of bacteria using mass spectrometry. Anal Chem. 1975;47: 219-25.
5. Claydon MA, Davey SN, Edwards-Jones, Gordon The rapid identification of intact microorganisms using mass spectrometry. Nat Biotechnol. 1996;14: 1584–86.
6. Holland RD, Wilkes JG, Rafii F, et Rapid identification of intact whole bacteria based on spectral patterns using matrixassisted laser desorption/ionization with time-of-flight mass spectrometry. Rapid Commun Mass Spectrom. 1996;10: 1227–32.
7. Suh MJ & Limbach Investigation of methods suitable for the matrix-assisted laser desorption/ ionization mass spectrometric analysis of proteins from ribonucleoprotein complexes. Eur J MassSpectrom (Chichester, Eng). 2004;10: 89–99
8. Eigner U, Holfelder M, Oberdorfer K, Betz-Wild U, Bertsch D, Fahr Performance of a matrixassisted laser desorption ionizationtimeof-flight mass spectrometry system for the identification of bacterial isolates in the clinical routine laboratory. Clin Lab. 2009; 55: 289–96.
9. Seng P, Drancourt M, Gouriet F, et al. Ongoing revolution in bacteriology: routine identification of bacteria by matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass Clin Infect Dis. 2009; 49: 543–51.
10. Holler JG, Pedersen LK, Calum H, et Using MALDI-TOF mass spectrometry as a rapid and accurate diagnostic tool in infective endocarditis: a case report of a patient with mitral valve infective endocarditis caused by Abiotrophia defectiva. Scand J Infect Dis. 2011;43(3):234–37
11. Barbuddhe SB, Maier T, Schwarz G, et al. Rapid identification and typing of listeria species by matrixassisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry. Appl Environ 2008;74: 5402– 07

• Mellmann A, Cloud J, Maier T, et Evaluation of matrix-assisted laser desorption ionization-time-offlight mass spectrometry in comparison to 16S rRNA gene sequencing for species identification of nonfermenting bacteria. J Clin Microbiol. 2008;46:1946–54.

13. van Veen SQ, Claas EC, Kuijper EJ. Highthroughput identification of bacteria and yeast by matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry in conventional medical microbiology J Clin Microbiol.2010;48(3):900– 07.
14. Ferreira L, Sanchez-Juanes F, Munoz-Bellido JL, Gonzalez-Buitrago Rapid method for direct identification of bacteria in urine and blood culture samples by matrixassisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry: intact cell vs. extraction method. Clin Microbiol Infect. 2010;17: 1007–12.
15. Lasserre C, De Saint Martin L, Cuzon G, Bogaerts P, Lamar E, et.al Efficient Detection of Carbapenemase Activity in Enterobacteriaceae by Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight Mass Spectrometry in Less Than 30 J Clin Microbiol. 2015;53(7): 2163-71.

Yazı Boyutunu Değiştirebilirsiniz

Doğduğumuz andan itibaren vücudumuzda bize eşlik eden çok sayıda mikroorganizma mevcuttur. İnsan vücudu, çoğunluğunu bakterilerin oluşturduğu mantar, virüs ve protozoaları içeren mikrobiyal populasyon barındırmaktadır. Bakteriler genellikle hastalık yapıcı patojenler olarak bilinmektedir. Oysa ki insanlar bakterilerle simbiyotik bir denge içinde yaşamaktadır. Sağlıklı kalmamız için bakterilere ve onların faydalı etkilerine gereksinimimiz olduğu unutulmamalıdır.

İnsan vücudunda çoğunluğunu bakterilerin oluşturduğu mantar, virus ve protozoonları içeren farklı birçok mikrobiyal populasyon konaklamaktadır. Bu populasyon insan hücrelerinden 10 kat fazla mikrobiyal hücre ve insan genomundan 150 kat fazla gen içerir. Bedenimizi paylaşan kommensal, simbiyotik ve patojenik mikroorganizmaların oluşturduğu bu ekolojik topluluğa “mikrobiyota” denmektedir. “Mikrobiyom” ise bu çevrede yaşayan mikroorganizmaların toplam genomu olarak tanımlanmaktadır. (1)

İnsan mikrobiyotası deri, genitoüriner sistem, solunum sistemi ve en çok da gastrointestinal sistemde kolonize olmuştur. Gastrointestinal sistem yaklaşık 200m² yüzey alanı ve mikroorganizmalar için zengin besin öğeleri içermesi sebebi ile vücudumuzdaki en zengin mikroorganizma topluluğunu barındırmaktadır. Sağlıklı bireylerde mikrobiyota çok sayıda ve çeşitli mikroorganizmaları içerir. Doğumdan hemen sonra oluşmaya başlar. Beslenme, genetik, yaş ve yaşanılan coğrafi bölgeye göre değişiklik gösterir. Bakteri sayısı ağızda 10⁹ ml/tükrük, midede 102-4g/materyal iken, kolonda 10¹¹ g/materyal, dışkıda ise 10¹² g/materyaldir. Bebeklerde doğum şekli, beslenme şekli, genetik faktörler mikrobiyotayı etkiler. Enfeksiyonlar, antibiyotik kullanımı gibi tedavi uygulamaları sonrası bağırsak mikrobiyotası değişebilir (2).

Diyet içeriği intestinal floranın değişiminde önemli rol oynamaktadır. Lifli gıdalardan zengin beslenme, Eubacterium rectale, Eubacterium halli, Rumicoccus bromii gibi Firmicutes cinsi bakterilerin çoğalmasını kolaylaştırmaktadır (Resim 1).

Resim 1: Beslenmenin intestinal mikrobiyota üzerine etkisi (Flint ve ark .) WK : Buğday içeren gıda BS : Lif içeren gıda EW: Protein içeren gıda

İntestinal mikrobiyota; vücudumuzda fizyolojik, metabolik ve immun sistem üzerinde oldukça kompleks ve aktif görevler üstlenmektedir. Bağırsak bakterileri enerji taşıyıcı rolü üstlenerek veya immun modüle edici maddeleri serbest bırakarak gerekli metabolik süreçleri kontrol eder. Bu nedenle intestinal mikrobiyota günümüzde yeni bir “metabolik organ” olarak tanımlanmaktadır (3).

Kommensal Bağırsak Bakterileri;

• Sindirilemeyen besinleri parçalayarak vücuda yararlı hale getirir.

• Kompleks karbonhidrat ve liflerin sindirimini destekler.

• Patojenik bakterilerin çoğalmasını engeller.

• B1, B2, B6, B12 ve K vitaminlerinin üretimine katkıda bulunur.

• Toksin ve atıkların detoksifikasyonuna katkıda bulunur.

• Gıdalarla alınan karbonhidrat ve proteinleri fermente ederek laktik asit, butirik asit, asetik asit gibi kısa zincirli yağ asitlerine ve hidrojen, karbondioksit gibi gazlara dönüştürürler.

• Kısa zincirli yağ asitleri barsak mukoza hücreleri için enerji kaynağıdır.

• Kısa zincirli yağ asitleri intestinal peristaltizmin uygun gerçekleşmesine katkıda bulunur.

• Butirat, Nükleer Faktör Kappa (Faktör NF-kB) transkripsiyonunu ve IL-8 üretimini inaktive ederek güçlü bir anti-inflamatuar etkinlik sağlar. Firmicutes cinsi bakterilerin, özellikle Faecalibacterium prausnitzii ‘nin butirat üretiminde en etkin rolü oynadığı kabul edilmektedir. Bu bakteriler , bağırsak florasının % 5-15’ini oluşturur. Alfa 1 antitripsin, kalprotektin gibi akut faz reaktanı proteinler intestinal mukozada inflamatuar iritasyondan sorumludur.

F. prausnitzii azalması inflamasyon derecesinde artışla korelasyon gösterir.

• Sağlıklı kişilerde kolon epitel hücreleri koruyucu mukoza tabakasıyla örtülüdür. Verrucomicrobia cinsi bakteriler , özellikle Akkermansia muciniphila goblet hücrelerinden mukoza üretimini destekleyerek immun modulasyona katkıda bulunur. Mukoza tabakası hasara uğradığında ya da musin üretimi yetersiz kaldığında patojen, kirletici ve alerjen maddeler doğrudan mukozal hücrelerle temas eder ve inflamasyona neden olur. (4,5)

Disbiyozis

Kronik gastrointestinal hastalıklar, antibiyotik kullanımı gibi nedenlerle bağırsak mikrobiyotası değişebilir. İntestinal mikrobiyota dengesinde bozukluk “disbiyozis” olarak tanımlanmaktadır. Mikrobiyota dengesinde bozulma olduğunda bağırsak geçirgenliğinde artma, kısa zincirli yağ asitleri üretiminde değişme, kolon rezistansında azalma olduğu gösterilmiştir. Firmicutes suşlarında azalma ve Salmonella, Shigella, Klebsiella, Proteus, Escherichia coli gibi Proteobacteria türlerinin artışı, çeşitli hastalıklarla ilişkilendirilmektedir.

Sülfat tüketen bakteriler, hidrojen sülfit (H2S) üretimine yol açarak bağırsak hastalıklarının gelişimine zemin hazırlarlar. H2S intestinal epitelde hasar yapan, buna bağlı olarak hücresel atipiye yol açan toksik bir metabolik üründür. Bilophilia wadworthii, Desulfomonas pigra ve Desulfovibrio piger türleri H2S üretiminde önemli rol oynayan bakterilerdir. Zorunlu anaerob olan Clostridium türleri, immun modulatif etkileri ve IL-10 üretimini arttırmaları sebebiyle patojenik etkileri olan bakterilerdir. Özellikle Clostridium cinsi bakterilerin toksin üreten kökenleri otistik spektrumlu hastalarda saptanmakta, sıklıkla intestinal ve ekstra­ intestinal otistik yakınmalara yol açmaktadır.

Solunum yolu mukozasında bulunan vepatojen olarak bilinen Haemophilus ve Fusobacteria türleri de bağırsaklarda saptanabilmektedir. Araştırmalar bu patojenik türlerin kronik inflamatuar bağırsak hastalıkları, kolorektal karsinomlar ve apandisit ile ilişkili olduğunu göstermektedir. Dışkıda yapılan moleküler-genetik araştırmalar arttıkça, bu ilişki daha iyi tanımlanacaktır (6,7).

Disbiyozisin Klinik Semptomlarla İlişkisi

İntestinal mikrobiyotanın ayrıntılı analizleriyle oldukça değerli sonuçlar elde edilmiştir. Bağırsak flora populasyonunun ideal organizasyonu, sağlıklı fizyolojik yaşamın ana unsurlarındandır. İntestinal mikrobiyota kişisel olarak tanımlandığında, artmış ya da azalmış kökenlerin varlığına göre diyet düzenlenmes, uygun prebiyotik probiyotiklerin kullanımı gibi çözümler uygulanabilir.

1. Obezite ve Metabolik Sendrom

Sağlıklı kişilerde genellikle Firmicutes/Bacteroidetes oranı 1:1 ile 1:3 oranında değişir. Kilolu kişilerde ise bu oran 3:1 den 25:1 e kadar değişir. Bazı yüksek kilolu kişilerde 200:1 oranına ulaştığı gösterilmiştir (8 ,9).

Obezitenin bir diğer sonucu da firmicute genusuna ait olan Faecalibacterium prausnitzii miktarındaki belirgin azalmadır. F.prausnitzii barsak florasında en sık rastlanan 3 bakteriden biridir. Butirat üretir. Butirat barsak mukozasının gelişimini destekler. Butirik asit tuzları Faktör NF-kB’ nin transkripsiyonunu inhibe eder ek  kemokin ve lnterlökin 8 salınımını engeller.  Obezlerde,  hsCRP ve lnterlökin 6 seviyeleri belirgin artmış , aynı zamanda F.prausnitzii miktarı azalmıştır. Bu hastalarda F.prausnitzii miktarı arttırıldığında mukoza korunabilir ve inflamatuar reaksiyonlar azaltılabilir (4).

Goblet hücrelerinden üretilen mukus yapımına katkıda bulunan A.muciniphila türleri de fazla kilolu kişilerde sıklıkla azalmıştır. Mukus, intestinal epitel hücrelerinin üzerini örterek kimyasal ve mekanik etkilerden koruyan bir bariyer oluşturur. Yüksek yağlı diyetle beslenen kişilerde Akkermansia muciniphila miktarının belirgin olarak azaldığı gösterilmiştir. Bu kişilerin diyetine olligosakkaritler içeren prebiyotikler eklenerek bakteri sayısı kısmen arttırılabilir. Hayvan deneylerinde A. muchiniphila desteğinin kilo vermeye, mukoza tabakası gelişimine, açlık kan glukozu ve insülin direncini azaltmaya olumlu etkileri gösterilmiştir. İnsanlar üzerinde de benzer sonuçlar elde edildiği bildirilmektedir (10).

2. İntestinal İnflamasyon

İrritabl bağırsak sendromu, pek çok kişide rastlanan, yaygın, uzun süreli ve ataklarla kendini gösteren bir klinik tablodur. Son çalışmalarda irritabl kolon yakınmaları ve Crohn hastalığı olan kişilerde F. prausnitzii miktarının yaklaşık %30 oranında azaldığı gösterilmiştir. F. prausnitzii türlerinin anti inflamatuar etkisi olan butirat üretiminde en önemli rolü oynadığı ve butiratın Faktör NF-kB ve IL-8 üzerindeki inhibitör etkisi düşünüldüğünde, bu azalma mukoza üzerindeki anti inflamatuar etkiyi olumsuz yönde etkilemektedir (4,6)

Crohn hastalığı tanısı yeni konulmuş çocukların yaklaşık %70’inde Campylobacter türleri izole edilmektedir. Bu sebeple dışkıda Campylobacter türleri izole edildiğinde probiyotik verilmesinin patojenik bakterileri azaltacağı yönünde tartışmalar giderek artmaktadır (11).

“Aşırı geçirgen bağırsak sendromu (leaky gut syndrome)” intestinal mikrobiyota ile yakından ilişkili olduğu öne sürülen bir klinik paterndir. Bu kişilerde A. muchinophilia ve F. prausnitzii miktarları azalmıştrı. Bağırsak hücreleri yan yana dizilmiş tuğlalar gibidir. Aralarında da tuğlalar arasındaki çimento diyebileceğimiz “sıkı bağlantılar” vardır. Böylelikle istenmeyen maddeler buradan bağırsağın dışına (yani vücudun içine) geçemezler, bağırsak içinde kalarak kalınbağırsaktan atılırlar. Bağırsak hücrelerinin şeklinin ve hücreler arasındaki bağlantının sağlıklı olması için hücrelerin gergin durması gerekir, bu da bağırsakların gergin durmak için yeterli enerjisi olduğunda gerçekleşir. F. prausnitzii türleri besinlerle alınan polisakkaritleri kullanarak kısa zincirli yağ asidi oluştururlar. Kısa zincirli yağ asitlerinden de enerji üretilir. Bağırsağın hemen dış yüzeyinde, bağırsaktan geçen maddeleri inceleyen bağışıklık sistemi hücreleri vardır. Bağırsaktan aşırı bir geçiş olduğu zaman bu bağışıklık sistemi hücreleri aktifleşirler ve bir reaksiyon başlatırlar ama bu reaksiyon hastalık oluşturmayacak kadar azdır.

Buna düşük düzeyli inflamasyon denir. Düşük düzeyli inflamasyon, bağırsak geçirgenliği devam ettiği sürece bitmez, bu da uzun zamanda vücudun bütün enerjisinin bağışıklık sistemi hücreleri tarafından kullanılmasına sebep olur. Dolayısıyla ihtiyacı olan diğer organlara yeterli enerji gidemez ve bu organlarda bazı problemler oluşmaya başlar. Aşırı geçirgen bağırsak sendromunun bir diğer kötü yanı da içeri giren istenmeyen maddelerin vücudun zayıf olan dokularına giderek orada birikmesi ve uzun süreçte bağışıklık sisteminin bu dokulara saldırması ile otoimmün hastalıklara sebep olmasıdır (12,13).

3. İntestinal Tümörler ve İntestinal Kanserler

Diğer bilinen kanserojen etkilerin yanı sıra asitler, özellikle hidrojen sülfat atipik hücre gelişimini arttırır, mukoza iritasyonu yaparak kolorektal kanser yatkınlığına neden olur. Sülfat üreten bakteriler Desulfomonas piger, Desulfovibrio piger ve H2S üreten Clostridium türleridir. Dışkı mikrobiyom analizinde sülfat üreten bakterilerde sayıca artış görüldüğünde pro-prebiyotik terapileri uygulanabilir.

İntestinal tümörlerde de intestinal mikrobiyotanın değiştiği gösterilmiştir. Bu kişilerde sıklıkla F. prausnitzii miktarı saptanamayacak kadar azalmıştır (13).

4. Artrit

Romatoid artritli hastaların intestinal mikrobiyomlarında hastalığın gelişimi ve progresyonuna paralel olacak şekilde bakteriyel dengesizlikler saptanmaktadır . Örneğin Prevotella copri bağırsak mikroflorasında fizyolojik sınırlarda yer aldığında bağışıklık ve sindirim sistemi için yararlıdır. Ancak romatoid artritli hastalarda Prevotella copri ve diğer prevotella türlerinin miktarının çok arttığı saptandığı bildirilmektedir. Bu durumun diğer yararlı bakterilerin üremelerini ve fonksiyonlarını gerçekleştirmelerini engellediği öne sürülmektedir (14).

5. Otizm

Otizmde genetik faktörler büyük rol oynar. Bununla beraber başka pek çok faktör de hastalık gelişimine sebep olabilmektedir. Otistik spektrumu içeren klinik yakınmalara pek çok bağırsak hastalığı da eşlik etmektedir. Çalışmalar antibiyotik kullanımının sadece bağırsak şikayetlerini kolaylaştırmakla kalmadığını, otizmin diğer semptomlarında da artışa yol açtığını göstermektedir. İntestinal mikrofloranın beyin- barsak ekseni üzerinden, beyin gelişimine de katkıda bulunduğu öne sürülmektedir. Bağırsak biyoçeşitliliğinin bozulmasının otizm gelişimine yol açmasının yanı sıra, semptomların şiddetini de arttırdığı bildirilmektedir. Otizmli çocuklarda toksin üreten Clostridium türlerinin arttığı saptanmaktadır. Otizmli çocuklarda , normal nörolojik gelişimi olan kontrol grubuna göre daha fazla miktarda Clostridium türleri izole edilmektedir. Ancak Clostridium türlerinin fazlalığının otizm başlangıcı ve gelişiminde nasıl rol aldığı henüz tam anlaşılamamıştır. Otizmli çocukların dışkılarında Clostridium türlerinin toksin üreten türleri saptandığında uygun probiyotik kullanılması önerilmektedir (7,15).

6. Alzheimer Hastalığı

Yeni bir çalışmada Alzheimer hastalarının intestinal mikrofloralarında F. prausnitzii miktarının %100 oranında azaldığı gösterilmiştir (n=52). Ayrıca bu hastaların dışkılarının %87.5’inde kalprotektin, antitripsin gibi inflamasyon indikatörlerinin arttığı saptanmıştır. hsCRP değerleri bu hastaların %91′ inde yüksektir. Bu veriler vücutta sistemik bir inflamasyon varlığını göstermekte, F. prausnitzii miktarındaki azalmanın, bu inflamasyonun nedeni olabileceği öne sürülmektedir (16). Sonuç olarak, kişisel bağırsak mikrobiyotasının belirlenmesi ile kişiye özel tavsiye ve tedavi yaklaşımları mümkün olmaktadır.

Kaynaklar:

1. Turnbaugh, P.J.; Ley, R.E.; Hamady, M.;Fraser-Liggett,C.M.; Knight, R.; Gordon,J.I. (2007). “The Human Microbiome Project”. Nature 449: 804-81O.
2. Bull M.J., Plummer N.T.. Part 1: The Human Gut Microbiome in Health and Disease. in: lntegrative Medicine: A Clinician’s Journal 13(6), S. 17-22, 2014
3. Jandhyala, S. M. et al: Role of the normal gut microbiota. in: World J Gastroenterol 21(29), S.8787-8803,2015
4. Miquel, S. et al.: Faecalibacterium prausnitzii and human intestinal health. in: Curr Opin Microbiol. 16(3), S. 255-261, 2013
5. Everard A., et al.: Cross-talk between Akkermansia muciniphila and intestinal epithelium controls diet-induced obesity. in: PNAS 110(22), S. 9066-9071, 2013
6. Ramezani, A. et al.: The Gut Microbiome, Kidney Disease, and Targeted lnterventions. in: JASN 25(4), S. 657-670, 2014
7. Song, Y. et al.: Real-Time PCR Quantitation of Clostridia in Feces of Autistic Children . in: AEM 70, S.6459-6465,2004
8. The NIH HMP Working Group et al.: The NIH Human Microbiome Project. in: Genome Res. 19, S. 2317-2323, 2009.
9. Kasai et al. Comparison ofthe gut microbiota composition between obese and non-obese individuals in a Japanese population, as analyzed by terminal restriction fragment length polymorphism and next-generation sequencing BMC Gastroenterology (2015) 15:100 DOI10.1186/sl 2876-015-0330-2
10. Everard, A. et al.: Cross-Talk between Akkermansia muciniphila and lntestinal Epithelium Controls Diet-lnduced Obesity. in: PNAS 110(22), S. 9066-9071, 2013
11. Deshpande, N. P. et al.: Comparative genomics of Campylobacter concisus isolates reveals genetic diversity and provides insights into disease association. in: BMC Genomics 14, 585, 2013
12. Michielan, A. et al.: lntestinal Permeability in lnflammatory Bowel Disease: Pathogenesis, Clinical Evaluation, and Therapy of Leaky Gut. in: Mediators of lnflammation, 2015, 628157
13. Nava G.M. et al.: Abundance and diversity of mucosa-associated hydrogenotrophic microbes in the healthy human colon. in: The iSME Journal 6(1), S. 57-70, 2012
14. Seher, J. U. et al.: Expansion of intestinal Prevotella copri correlates with enhanced susceptibility to arthritis. in: elife, 2, e0l 202, 2013
15. Smith, P.A.: Brain, meet gut. in: Nature 526, S. 312-314, 2015
16. Leblhuber, F. et al.: Elevated fecal calprotectin in patients with Alzheimer’s dementia indicates leaky gut. J Neural Transm (Vienna) 122(9) S. 1319-1322, 2015
17. Mandal, S. et al.: Analysis of composition of microbiomes: a novel method for studying microbial composition. in: MEHD 26, S. 27663-27670, 2015