Dr. Emeran Mayer Beyin-Bağırsak
Yüklə 5,78 Mb. Pdf görüntüsü
|
| archaea)
adı ve rilen tek hücreli mikroorganizmalar şeklinde ortaya çıktı. Var oldukları ilk üç milyar yıl boyunca, mikroplar gezegenin yaşayan tek sakinleri idi. Sayıları trilyonları buluyordu; galaksimizdeki yıldızlardan bile çoktu lar. Farklı şekil, renk vedavranışlara sahip olan bir milyara yakın farklı türdeki bu gözle görünmeyen canlılar, sessiz fakat devasa bir denizi hın cahınç doldurarak oradan oraya salınıp yüzmekteydi. Çok geniş bir zaman içinde, bu mikroplar, doğal seçilimin deneme yanılma yoluyla, yavaş yavaş birbirleriyle iletişim yeteneği geliştirdiler. Bunu başarmak için, birbirlerine ileti gönderen sinyal moleküllerinin yanında, bu sinyaller için özel kod çözme mekanizması görevini yerine getirecek reseptör molekülleri ürettiler. Bu şekilde, bir mikrop tarafından salınan sinyal moleküllerinin taşıdığı kod, yakınlardaki bir başka mik rop tarafından çözülebilmekteydi. Bu sinyalleşme aslında alıcı mikrobun 96 BEYIN-BAĞIRSAK BAĞLANTISI davranışında geçici veya kalıcı bir değişikliği başlatıyordu. Jesse Roth ve Derek LeRoith'in keşfettiği gibi, bu sinyal moleküllerinin birçoğu, ba ğırsaklarınızın enterik sinirsistemi ve beyninizle iletişim kurmak için bugün kullandıkları hormonlara ve nörotransmitterlere çok benzer. Bu molekülleri birlikte kadim ve nispeten basit bir dil olarak düşünebilir siniz, tıpkı vücudunuzdaki farklı organ sistemlerinin bugün kullandığı çeşitli biyolojik işaret dilleri gibi. Yaklaşık 500 milyon yıl önce, ilkel çok hücreli deniz hayvanları okya nusta evrilmeye başladılar ve bazı deniz mikroplan bu hayvanların sin dirim sistemlerine yerleştiler. O küçük minik deniz hayvanlarından biri olan hidra, bugün tatlı sularda hâlâ görülmektedir. Bu yaratık, aslında suda yüzen bir sindirim sisteminden başka bir şey değildir. Bir ucunda ağız bu lunan birkaç milimetre uzunluğunda bir tüpten oluşur, sindirim sistemi boylu boyunca mikroplarla doludur ve diğer ucunda hayvanın bir kayaya veya su altındaki bir bitkiye tutunmasını sağlayan yapışkan bir disk vardır. Yavaş yavaş, hayvanlar ve mikroplar kendi aralarında simbiyotik bir ilişki geliştirdiler ve mikroplar yaşamsal genetik bilgiyi konakladıkları hayvanlara aktarmanın yollarını buldular. Bu bilgi ev sahibi hayvanlara kendilerinde bulunmayan, ancak mikropların milyarlarca yıllık deneme yanılma sürecinde yapmayı öğrendikleri bir dizi molekül sağladı. Bu mo leküllerin bir kısmı, nörotransmitterler, hormonlar, bağırsak peptidleri, sitokinler ve vücudumuzun bugün kullandığı diğer sinyal molekülleri olarak işlev kazandı. Milyonlarca yıl boyunca, ilkel deniz canlıları daha karmaşık yara tıklara dönüştükçe, ilkel bağırsaklarını çevreleyen sinir ağları şeklinde basit sinir sistemleri geliştirdiler, bu yapılar günümüzde bağırsaklarımızı çevreleyen enterik sinir sisteminden çok farklı değildi. Bu canlılarda ki sinir ağları, nöronların birbirlerine mesajlar göndermelerine ve kas hücrelerine kasılmaları için emir iletmelerine izin veren sinyal taşıyıcı kimyasalları üretmek için mikroplardan aldıkları genetik talimatlardan MİKROP SOHBETİ: BAĞIRSAK BEYİN DİYALOGUNUN TEMEL BİLEŞENİ 97 bazılarını kullandılar. Bunlar biz insanlarda da bulunan nörotransmit- terlerin öncüleriydi. Şaşırtıcı bir şekilde, bu basit sinir ağları ve sinyal molekülleri, milyon larca yıl önceki ilkel hayvanların yediklerine bugün bağırsaklarımızın yaptığı gibi programlı bir şekilde tepki vermelerini sağlıyordu. Yiyecek yediklerinde insan sindirim kanalında görülenlere benzer stereotipik hareketler yapıyorlardı: yutulan gıdaları yemek borusundan mide ve ince bağırsaklara doğru iten ve istenmeyen bağırsak içeriğini dışarı atmaya yardımcı olan bir dizi refleks. Bu hayvanlar zehirli bir şeyler yediklerinde onları sindirim kanalının bir ya da her iki ucundan dışarı atabiliyorlardı, yani gıda zehirlenmesi sırasında insanlardaki kusma ve ishale eşdeğer tepkiler verebiliyorlardı. Bu ilk deniz hayvanları, sindirim refleksini tetiklemeye yardımcı olmak için bazı kimyasallar salgılayan hücrelere sahiptiler. Bu salgı yapıcı hücreler, vücuttaki serotoninin ve aç ya da tok hissetmenizi sağlayan bağırsak hormonlarının çoğunu üreten, bağırsak taki özelleşmiş hücreler olan enteroendokrin hücrelerin ataları olabilir. Küçük deniz canlılarıyla bunların ev sahipliği yaptığı mikroplar ara sındaki yeni ortaklık, ikisi için de birçok yarar sağlamaktaydı. Hayvanlar, belirli gıdaları sindirebilme, kendilerinin sentezleyemediği vitaminleri elde edebilme ve çevrelerindeki toksinleri ve diğer tehlikeleri bertaraf etme kabiliyeti kazanmıştı. Sindirim sistemlerine yerleşmiş olan mikroplar da büyüyüp çoğalabilecekleri, kullanışlı ve rahat bir ortam bulmuş oldular ve bir yerden diğerine kolayca ulaşabilme imkânı elde ettiler. Bu mikroplar bağırsaklarınızdaki mikrobiyotanın en eski sürümü olarak düşünülebilir. Bağırsak mikropları ve ev sahipleri arasındaki bu simbiyotik ilişki her iki ortak için de öylesine yararlı olmuştu ki bu ortak yaşam karın calar, termitler ve arılardan ineklere, fillere ve insanlara kadar dünyada yaşayan hemen hemen bütün çok hücreli hayvanlarda korunmuştur. Bu temel sindirim faaliyetlerinin yüz milyonlarca yıl boyunca kesinti siz olarak devam etmesi, bağırsaklarınızda veenterik sinir sisteminde 98 BEYİN BAĞIRSAK BAĞLANTISI programlanmışolan fevkalade evrimsel zekâyı kanıtlamaktadır. Ayrıca mikroplarımız, bağırsaklarımız ve beynimiz arasında neden böylesine karmaşık bir ilişki olduğunu da anlaşılabilir kılmaktadır. Daha karmaşık yapıdaki hayvanlar evrimleştikçe, ilkel sinir sistemleri, sindirim sistemi dışında, daha ayrıntılı bir sinir ağına dönüştü. Bu ağ, enterik sinir sisteminden ayrı ama yine de onunla yakından bağlantı lıydı ve sinyal mekanizmalarının çoğunu kendi yapısında da korudu. Karmaşık yapıdaki bu yeni sinir ağı sonunda genel yönetim yeri kafatası içinde yerleşik olan merkezî sinir sistemine dönüştü. Daha sonraları, merkezî sinir sistemi yavaş yavaş, önceleri sadece en- teriksinirsisteminin sorumluluğunda olan, diğer hayvanlara yaklaşma veya onlardan kaçma yeteneği gibi dış dünyayla ilgili davranışların yö netimini devraldı. En sonunda bu işlevler, beyindeki duygu-düzenleyici bölgelere aktarılırken, enterik sinir sistemi bağırsak-beyin eksenimizde süregelen bir iş bölümünün parçası olarak sadece temel sindirim işlev lerinden sorumlu olmayı sürdürdü. Bir avuç mikrop, basit bir deniz hayvanının ilkel bağırsağıyla ilk kez temas kurduğundan beri yüz milyonlarca yıl geçti. Ancak o zamandan bu yana süregelen uzun evrimsel yolculuk, enterik sinir sistemi ve onun mikrobiyomu da dâhil olmak üzere bugün kendi bağırsaklarımızın duy gularımız ve genel sağlığımız üzerinde neden böylesine güçlü bir etki bırakmaya devam ettiğini açıklamaya yardımcı olur. Çok Eski Bir Bağlayıcı Sözleşme Bağırsaklarınızın mikrobiyotasına ait şaşırtıcı şeyleri şöyle bir düşünmek için şimdi bir dakikanızı ayırın. Bine yakın çeşit mikroptan oluşan bu koleksiyon, beyin ve omurilikte bulunan hücrelerin sayısından 1.000 kat, MİKROP SOHBETİ: BAĞIRSAK BEYİN DIYALOĞUNUN TEMEL BİLEŞENİ 99 bütün vücudunuzdaki hücrelerin sayısından ise on kat fazladır. Bağırsak mikrobiyotanızın ağırlığı yaklaşık olarak karaciğerinizinkiyle aynı, bey ninizin veya kalbinizin ağırlığından daha fazladır. Bu devasa büyüklük, bazı kişilerin bağırsak mikrobiyotasını yeni keşfedilen, beyninizin kar maşıklığına rakip bir organ olarak görmesine yol açmıştır. Bağırsaklarda yaşayan mikropların büyük çoğunluğu zararsızdır, hatta genel sağlığımız açısından pek çok yararları da vardır: Bilim insan ları bunlardan simbiyontlar, veya ortak yaşayanlar olarak bahsederler. Simbiyontlar besinlerini ev sahiplerinden alırlar ve bunun karşılığında bağırsakların dengede tutulmasına ve davetsiz misafirlere karşı kendi lerini savunmalarına yardımcı olurlar. Ancak bağırsaklarımızda pato- biyont adı verilen, sayıca az ama potansiyel olarak zararlı mikroplar da bulunur. Belirli koşullar altında, bu güvenilmez mikroplar silahlarını bize yöneltebilirler. Patobiyontlar, bağırsak mukozasına saldırmak için topçu birliği olarak hizmet eden ve mukoza inflamasyonuna ya da ülser lere neden olan moleküleraraçlara sahiptirler. Beslenme tarzındaki deği şiklikler, antibiyotik tedavisi ya da ağır bir stres nedeniyle bu mikroplar taraf değiştirebilirler ve bu da belirli bakteri popülasyonlarının anormal şekilde birikimi ya da hastalık yapma güçlerinde artışla sonuçlanabilir ve böylece eski simbiyontlar patobiyontlara dönüştürülür. Yine de, insan bağırsak mikropları nadiren böyle saldırgan taktiklere başvurur. Bunun yerine, genellikle bizimle uyum içinde yaşayarak sindi rim, büyüme ve çoğalma gibi kendi işlerine bakarlar. Bağışıklık sistemimiz de, acımasız silahlarını bağırsak mikrobiyotasına yöneltmez. Bunun basit nedeni, her iki taraf için de savaşın maliyetinin faydalarından daha fazla olmasıdır. Bunun yerine, her iki taraf karşılıklı olarak birbirine hizmet eder. Hem barış, hem de ticaret anlaşması olarak işlev gören bu kadim bağlayıcı sözleşme, tü m taraflara çok önemli faydalar sağlar. Milyonlarca yıl önce mikroplar ve ev sahipleri arasında en basit hâliyle gelişen ortak yaşam (simbiyoz) bugün de vücutlarımızda devam ediyor. 100 BEYİN BAĞIRSAK BAĞLANTISI Mikroplar, bağırsaklarımızda sürekli yiyecek kaynağı, ideal sıcaklıklar ve sınırsız serbest seyahat hakkı elde ettikleri ayrıcalıklı bir hayat ya şayarak kendilerine çıkar sağlarlar. Aynı zamanda içimizde süregiden internet trafiğine de (hormonlar, bağırsak peptidleri, sinir uyarıları ve diğer kimyasal sinyaller ile iletilen bilgi akışına) özgürce erişim sağlaya bilirler. Bu bilgiler, duygusal durumlarımızı, stres düzeyimizi, uykuda olup olmadığımızı ve hangi çevre koşullarına maruz kaldığımızı takip etmelerini sağlar. Bu özel bilgilere erişebilmeleri, mikropların metabolit üretimini yalnızca kendilerine en iyi yaşam koşullarını sağlamak için değil, aynı zamanda bağırsak ortamıyla uyumlu olmak için de ayarla malarına yardımcı olur. Buna karşılık olarak, mikroplar bize gerekli vitaminleri sağlarlar, karaciğer tarafından üretilen ve safra asidi adı verilen sindirim sıvıla rını metabolize ederler ve vücutlarımızın daha önce hiç karşılaşmadığı (ksenobiyotik olarak adlandırılan) yabancı k imyasalları zehirsiz hâle ge tirirler. En önemlisi, besinlerle aldığımız lifleri ve sindirim sistemimizin parçalayıp kan dolaşımına aktaramadığı kompleks şeker moleküllerini de sindirerek, dışkımızda kaybedeceğimiz önemli miktarda ek kalori yi sağlamış olurlar. Tarih öncesi çağlarda, insanlar kot pantolonlarına sığmaktan ziyade avlanmak ve yiyecek toplamak için endişelendikle rinden dolayı, bağırsak mikrobiyotasının yiyeceklerden elde ettiği bu ek kaloriler, hayatta kalmalarına yardımcı oluyordu. Fakatgünümüzde aşırı miktarda yiyeceğe sahip olan toplumlarda obezite bir salgına dö nüştüğünden, bağırsak mikroplarının bizlere sağladıkları bu fazladan kaloriler bir yük hâline geldi. Bu kadim bağlayıcı sözleşmenin önemli noktalarına saygı göster mek, milyonlarca yıldır süregelen ve mikroplar ile ev sahipleri arasında karşılıklı yarar sağlayan, dikkat çekici bir barışçıl birliktelik oluşturdu. Bu şaşırtıcı bir başarıdır; insanlar olarak bizler, birbirimizle böylesine kusursuz bir uyum içinde yaşamaya çok ama çok uzağız. MİKROP SOHBETİ: BAĞIRSAK-BEYIN DİYALOGUNUN TEMEL BİLEŞENİ 101 Mikrop Sohbeti ve içinizdeki internet Bağırsaklarınızdaki mikroplar, sindirim kanalınız, bağışıklık sistemi niz, enterik sinir sisteminiz ve beyninizle sürekli görüşme hâlindedir ve işbirliği gerektiren tüm ilişkilerde olduğu gibi burada da sağlıklı bir iletişim şarttır. Son araştırmalardan elde edilen bulgular, bu sohbetlerin bozulmasının inflamatuar bağırsak hastalığı, antibiyotiklerle bağlantı lı ishal veobezitegibi mide-bağırsak hastalıklarına yol açabileceğini ve bunun çok tehlikeli sonuçlar doğurabileceğini; depresyon, Alzheimer hastalığıveotizmgibi birçok ciddi beyin hastalığının gelişiminde de rol oynayabileceğini göstermektedir. Beyin ile iletişim, farklı iletim biçimleri kullanan birkaç paralel “kanal”da gerçekleşir. Bu kanallara, beyin ile inflamasyon sinyalleri aracılığıyla iletişim kurabilen, kan yoluyla hormonlar gibi dolaşabilen ya da beyne sinir sinyalleri şeklinde ulaşabilen moleküller de dâhildir. Bu kanallar vasıtasıyla iletişim izole bir şekilde gerçekleşmez; daha son ra göreceğimiz gibi, aralarında çok kanallı bir konuşma olur. Bağırsak mikroplarınız beyninizin sürdürdüğü sohbetleri dinleyebilir ve bunun tersi de olur vebağırsak mikroplarınızın beyninizle iletişim kurm ak için kullandıkları biyolojik kanallardaki bilgi akışı oldukça dinamiktir. Bu sistem içinde dolaşmasına izin verilen bilgi miktarı büyük oran da bağırsak yüzeyini kaplayan ince mukus tabakasının kalınlığına, bü tünlüğüne ve bağırsak duvarı ile kan-beyin bariyerinin geçirgenliğine (sızdırmasına) bağlıdır. Normalde, bu bariyerlerin geçirgenliği nispeten azdır ve bağırsaklardaki mikroplardan beyne giden bilgi akışı kısıtlıdır. Ancak stres, inflamasyon, yüksek yağlı bir diyet ve bazı gıda katkı mad deleri bu doğal engellerin geçirgenliğini artırarak sızıntıya neden olabilir. Bağırsaklarınızda yaşayan mikropların içinizde ne yaptıklarını tam olarak kavramak için çeşitli mikrobik iletişim kanallarını, evinize inter net hizmeti sağlayan fiber optik hat veya kabloyla benzer bir bilgi yolu 102 BEYIN-BAGIRSAK BAĞLANTISI olarak düşünün. Bu kanal üzerinden iletilen bilginin miktarı her an d e ğişir. Bazen mikroplar nispeten küçük “metin belgeleri” yükleyecek ve iletilen bilgi miktarı az olacaktır; ancak bazen de video klipler içeren bir dizi büyük hacimli dosya yükleyeceklerdir. Bununla birlikte, bu iletişim sisteminin evinizdeki genişbantlı internet hizmetinden farklı şekilde çalışma yöntemleri vardır. İnternet sağlayıcınız la yaptığınız hizmet sözleşmesi, saniyede yükleyip indirebileceğiniz bilgi miktarını sınırlar. Bir başka deyişle, aboneliğinizin daha ucuz olan ekonomi paketi veya daha pahalı olan mega paketi içermesine bağlı olarak, sabit bir bant genişliğiniz olur. Buna karşın, bağırsak mikropları ile beyniniz arasın daki internet bağlantısı oldukça dinamiktir, çoğu zaman ekonomi paketine sahipmişsiniz gibi çalışsa da stres altındayken çabucak daha üst paket olan mega pakete geçer. Örneğin bir Fransız lokantasında meze olarak kaz ciğeri ve tereyağında sotelenmiş dil balığı f iletosu içeren bir akşam yemeğinden sonra iletilen bilgiler artacağı için iletim çok daha hızlı gerçekleşecektir. Mikrop sohbetinde kullanılan iletişim kanalları konusuna dönerken, bağışıklık sisteminin bağırsaklardan beyne gönderilen mikrobiyal sin yaller üzerindeki rolüne bakalım. Mikrop-bağışıklık sistemi-beyin d i yalogunun gerçekleşebileceği çeşitli yollar mevcut olup, bu karmaşık diyalogdaki bozulmaların pek çok beyin hastalığı ile ilintili bulunması nedeniyle son zamanlarda bağırsaklardaki mikroplar ile bağışıklık sis temi arasındaki etkileşimlere olan ilgi artmıştır. İletişimde kullanılan yöntemlerden biri, bağırsakların iç yüzeyinin hemen altında bulunan ve dendritik hücre adı verilen özel bağışıklık hüc relerini içerir. Dendritik hücrelerin, bağırsak duvarının yakınında yaşayan bağırsak mikroplarıyla doğrudan iletişim kurabilmelerini sağlayan ve bağırsağın iç kısmına uzanan “dokunaçları” vardır. Bu bağışıklık hücresi algılayıcıları, ilk savunma hattıdır. Normal koşullar altında, hücrenin bu kısımlarında yer alan ve kalıp tanıma ya da toll benzeri reseptörler (toll- |