İnsanlarda Beyin Mikrobiyomu Olabilir mi?
Diğer omurgalıların sağlıklı, mikrobik beyinlere sahip olduğunun keşfedilmesi, bizim de bunlara sahip olabileceğimiz yönündeki hala tartışmalı olasılığı güçlendiriyor.
Bakteriler içimizde, etrafımızda ve her yerimizdedir. Derin deniz hidrotermal bacalarından bulutların tepesine, kulaklarınızın, ağzınızın, burnunuzun ve bağırsaklarınızın yarıklarına kadar gezegenin neredeyse her köşesinde gelişirler.
Ancak bilim insanları uzun zamandır bakterilerin insan beyninde hayatta kalamayacağını varsaymaktadır. Güçlü kan-beyin bariyerinin, organı çoğunlukla dış istilacılardan uzak tuttuğu düşünülüyor. Peki sağlıklı bir insan beyninin kendine ait bir mikrobiyomu olmadığından emin miyiz?
Geçtiğimiz on yıl boyunca, ilk çalışmalar çelişkili kanıtlar sunmuştur. Olası mikrobiyal sakinleri incelemek için kullanılabilecek sağlıklı, kontamine olmamış insan beyin dokusu elde etmenin zorluğu göz önüne alındığında, bu fikir tartışmalı kalmıştır.
Geçtiğimiz günlerde yayımlanan bir çalışma, sağlıklı omurgalılarda -özellikle de balıklarda- beyin mikrobiyomunun var olabileceğine ve var olduğuna dair şimdiye kadarki en güçlü kanıtı ortaya koydu.
Araştırmacılar somon ve alabalık beyinlerinde gelişen bakteri toplulukları keşfetti. Mikrobiyal türlerin çoğu, beyin dokusunda hayatta kalmalarını sağlayan özel adaptasyonların yanı sıra koruyucu kan-beyin bariyerini geçme tekniklerine de sahip.
Fizyolog Matthew Olm, mikrop popülasyonlarının beyinde yaşayabileceği fikrine “doğal olarak şüpheyle” yaklaştığını söyledi. Ancak yeni araştırmayı ikna edici buldu.
“Bu, omurgalılarda beyin mikrobiyomlarının var olduğuna dair somut bir kanıt” dedi. “Dolayısıyla insanların da bir beyin mikrobiyomuna sahip olduğu fikri çok da uçuk değil.”
Balık fizyolojisi birçok yönden insanlarınkine benzese de, bazı önemli farklılıklar da var. Yine de, Christopher Link, “bunun memeliler ve bizimle ilgili olup olmadığını düşünmek için kesinlikle teraziye başka bir ağırlık koyuyor” dedi.
İnsan bağırsak mikrobiyomu, beyinle iletişim kurarak ve bağırsak-beyin ekseni aracılığıyla bağışıklık sistemini koruyarak vücutta kritik bir rol oynar. Dolayısıyla mikropların nörobiyolojimizde daha da büyük bir rol oynayabileceğini öne sürmek çok da uzak bir ihtimal değil.
Mikroplar için Balık Avı
Irene Salinas yıllardır basit bir fizyolojik gerçek karşısında büyülenmiş durumda: Burun ile beyin arasındaki mesafe oldukça küçük. New Mexico Üniversitesi’nde çalışan evrimsel immünolog, balıklardaki mukozal bağışıklık sistemlerini inceleyerek bu sistemlerin bağırsak astarımız ve burun boşluğumuz gibi insan versiyonlarının nasıl çalıştığını daha iyi anlamaya çalışıyor.
Burnun bakterilerle dolu olduğunu ve bunların beyne “gerçekten çok yakın” olduğunu biliyor – kokuyu işleyen koku alma ampulünden sadece milimetre uzakta.
Salinas her zaman bakterilerin burundan koku alma ampulüne sızıyor olabileceğine dair bir önseziye sahipti. Yıllar süren merakının ardından, şüphesiyle en sevdiği model organizmalar olan balıklarda yüzleşmeye karar verdi.
Salinas ve ekibi, bazıları vahşi doğada yakalanan, bazıları da laboratuvarında yetiştirilen alabalık ve somonların koku alma ampullerinden DNA elde ederek işe başladı. Herhangi bir mikrobiyal türü tanımlamak için DNA dizilerini bir veri tabanında aramayı planladılar.
Ancak bu tür numuneler, laboratuvardaki bakteriler ya da balığın vücudunun diğer bölgelerinden gelen bakteriler nedeniyle kolayca kirlenebilir; bu nedenle bilim insanları bu konuyu etkili bir şekilde incelemekte zorlanmışlardır.
Eğer koku ampulünde bakteri DNA’sı bulurlarsa, kendilerini ve diğer araştırmacıları bunun gerçekten beyinden kaynaklandığına ikna etmek zorunda kalacaklardı.
Salinas’ın ekibi, temellerini korumak için balıkların tüm vücut mikrobiyomlarını da inceledi. Balıkların beyinlerinin, bağırsaklarının ve kanlarının geri kalanından örnekler aldılar; hatta keşfettikleri herhangi bir bakterinin beyin dokusunun kendisinde bulunduğundan emin olmak için beynin birçok kılcal damarından kan boşalttılar.
Salinas, “Emin olmak için geri dönüp [deneyleri] defalarca yeniden yapmak zorunda kaldık” dedi. Proje beş yıl sürdü ancak ilk günlerde bile balık beyinlerinin kısır olmadığı açıktı.
Salinas’ın beklediği gibi, koku alma soğanı bazı bakterilere ev sahipliği yapıyordu. Ancak beynin geri kalanında daha da fazla bakteri olduğunu görünce şok oldu.
“Beynin diğer kısımlarında bakteri olmayacağını düşünmüştüm” dedi. “Ama hipotezimin yanlış olduğu ortaya çıktı.” Balık beyinleri o kadar çok bakteri barındırıyordu ki mikroskop altında bakteri hücrelerinin yerini tespit etmek sadece birkaç dakika alıyordu. Ek bir adım olarak, ekibi mikropların beyinde aktif olarak yaşadığını doğruladı; uykuda ya da ölü değillerdi.
Olm onların bu titiz yaklaşımından çok etkilendi. Salinas ve ekibi “aynı soruyu tüm bu farklı yollardan, tüm bu farklı yöntemleri kullanarak ele aldılar ve hepsi de somon beyninde gerçekten yaşayan mikroplar olduğuna dair ikna edici veriler üretti” dedi.
Ama eğer varsa, oraya nasıl gittiler?
Kaleyi İstila Etmek
Araştırmacılar uzun zamandır beynin bir mikrobiyomu olabileceğine şüpheyle yaklaşıyorlardı çünkü balıklar da dahil olmak üzere tüm omurgalıların bir kan-beyin bariyeri vardı.
Bu kan damarları ve çevreleyen beyin hücreleri, yalnızca bazı moleküllerin beyne girip çıkmasına izin veren ve istilacıları, özellikle bakteriler gibi daha büyük olanları dışarıda tutan kapıcılar olarak hizmet etmek üzere güçlendirilmiştir. Bu yüzden Salinas doğal olarak çalışmasındaki beyinlerin nasıl kolonize edildiğini merak etti.
Beyindeki mikrobiyal DNA’yı diğer organlardan toplananlarla karşılaştırarak, laboratuvarı vücudun başka yerlerinde görünmeyen bir tür alt kümesi buldu. Salinas, bu türlerin balık beyinlerine gelişimlerinin erken dönemlerinde, kan-beyin bariyerleri tam olarak oluşmadan önce yerleşmiş olabileceğini varsaydı. “Erken dönemde, her şey girebilir; her şey serbesttir,” dedi.
Ancak mikrobiyal türlerin çoğu vücudun her yerinde de bulundu. Balıkların beyin mikrobiyomlarındaki bakterilerin çoğunun kanlarında ve bağırsaklarında ortaya çıktığından ve sürekli olarak beyne sızdığından şüpheleniyor.
“İlk sömürgeleşme dalgasından sonra, içeri girip çıkmak için belirli özelliklere sahip olmanız gerekir.”
Salinas, bakterilerin geçişi yapmasına izin veren özellikleri tanımlayabildi. Bazıları, moleküllerin geçmesine izin veren bariyerdeki küçük kapılar gibi olan bağlantıları açıp kapatabilen poliaminler olarak bilinen moleküller üretebilir. Diğerleri, vücudun bağışıklık tepkisinden kaçmalarına veya diğer bakterilerle rekabet etmelerine yardımcı olan moleküller üretebilir.
Salinas bir bakteriyi bile suçüstü yakaladı. Mikroskop altında baktığında, kan-beyin bariyeri içinde zamanda donmuş bir bakterinin görüntüsünü yakaladı. “Tam geçişin ortasında yakaladık,” dedi.
Mikropların beyin dokusunda serbestçe yaşamaması, ancak bağışıklık hücreleri tarafından yutulmuş olması mümkündür. Olm, bunun “bu makalenin en sıkıcı yorumu” olacağını ve balıkların bakteri sakinlerine onları barındırarak adapte olduğunu öne süreceğini söyledi.
Ancak, bakteriler serbest yaşıyorsa, beynin ötesinde vücudun süreçlerine dahil olabilirler. Salinas, mikropların canlıların fizyolojisinin yönlerini aktif olarak düzenlemesinin mümkün olduğunu, insan bağırsak mikrobiyomlarının sindirim ve bağışıklık sistemlerini düzenlemeye yardımcı olmasının mümkün olduğunu öne sürdü.
Balıklar elbette insan değil, ancak adil bir karşılaştırmaya izin veriyorlar, dedi. Ve çalışması, balıkların beyinlerinde yaşayan mikroplar varsa, bizim de bunlara sahip olmamızın mümkün olduğunu öne sürüyor.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: İnsanlarda Beyin Mikrobiyomu Olabilir mi?
Füzyon Gizemi Çözüldü: Yanan Plazmalar Geleneksel Fiziğe Nasıl Meydan Okuyor?
/İnsanlarda Beyin Mikrobiyomu Olabilir mi?/