Barsak Mikrobiyotası

İnsan  Mikrobiyom  Projesi  (Human  Microbiome Project, HMP)  insan mikrobiyomu  ve mikrobiyotayı  oluşturan  mikroorganizmaların dağılımını ve  evrimini  etkileyen  faktörlerin  özelliklerini  belirlemek için 2008  yılında başlatılan bir projedir. Bu proje sayesinde günümüze dek,  insanlarda  10.000’den  fazla bakteri ve mantar, 3000’i aşkın virüs türü saptanmış, mikrobiyotanın insan hayatındaki önemi anlaşılmıştır. Barsak mikrobiyotası, sindirim sisteminde çeşitli yararlı işlevler gören mikroorganizmalardan oluşur. Ortalama bir insan vücudunda 1013 hücre vardır. Barsak mikrobiyotasındaki hücre sayısı ise bunun on katı kadardır. İnsanın, kabaca %10’u insan hücresinden; %90’ı mikrobiyotada yer alan hücrelerden oluşur.
Mikrobiyotanın  insanlarda,  hastalık  ve  sağlık  durumlarında önemli rolü mevcuttur. Sindirim sistemi, çok geniş yüzey alanı ve mikroorganizmalar için  zengin besin öğeleri içermesi nedeniyle mikrobiyotanın büyük kısmını  içerir. Mikrobiyotayı oluşturan bu bakterilerin çoğu kalın barsakta bulunur ve dışkının kuru ağırlığının %60'ını mikrobiyotayı oluşturan bakteriler kapsar. Sindirim kanalında yaşayan tür sayısı 300 ila 1000 arasındadır. Çoğu kaynakta, türlerin sayısının 500 dolayında olduğu ifade edilmektedir. Ancak bakterilerin %99'una yakın bir kısmının sadece 30-40 türe ait olduğu düşünülmektedir. Başka bir deyişle, barsak mirobiyotasında çok sayıda tür olduğu halde, bu bakteri topluluğunda belirli türler baskındır. 
Barsak mikrobiyotası ile insanlar arasındaki ilişki simbiyotiktir, yani her iki taraf da bu birliktelikten yarar sağlar. Ancak bazı barsak mikroorganizmalar fırsat bulduklarında hastalık da yapabilir. İnsanlar barsak mikrobiyotası olmadan yaşayabilseler de barsak mikrobiyotasının bazı yaşamsal fonksiyonları vardır. Bu fonksiyonlar özetle, şöyle sıralanabilir: 
•    Kullanılmayan maddeleri fermentasyon ile kullanılır maddelere dönüştürmek 
•    Bağışıklık sistemini eğitmek
•    Zararlı organizmaların gelişmesini engellemek 
Üst gastrointestinal sistem (yemek borusu, mide) ve ince barsakta mikroorganizmalar daha az sayıdadır. Kalın barsak en çok bakteriyi içerir ve bu bakterilerin etkinlikleri kalın barsağı vücutta metabolik olarak en aktif organ yapar. Kalın barsağın ilk kısmında karbonhidratlar fermente olur, sonrasında ise protein ve amino asitler parçalanır. Barsak içi pH, bağışıklık sistemi ve barsak hareketlerinin etkisiyle barsağın farklı bölgelerinde farklı bakteri türleri bulunur. 
Barsaklardaki tüm bakteri türleri tanımlanamamıştır. Çünkü bazı türlerin kültürü (laboratuvar ortamında çoğaltılması) günümüz için mümkün değildir. Barsak mikrobiyotasındaki türlerin sayıları kişiden kişiye çok fark etse de, belli bir kişi için geniş zaman içinde değerlendirildiğinde, oldukça sabit kalır. Barsak mikrobiyotası, hayatın ilk 3 yılında erişkin mikrobiyotasına dönüşür ve sabit kalmaya meyillidir.
 

Barsak mikrobiyotasının insanlar için yararlı çok sayıda işlevi vardır. Bunlar arasında öncelikli olanlar; gıdaların parçalanıp emilmelerine yani sindirime yardımcı olmak, bağışıklık sisteminin dengeli cevap vermesini sağlamak sayılabilir. 
 

Karbonhidrat fermentasyonu ve emilimi 
Barsak mikrobiyotası olmazsa insan vücudu karbonhidratların bir kısmını sindirip kullanamaz, çünkü polisakkaritlerin sindirimi için gerekli enzimler ancak bazı barsak bakterileri tarafından üretilmektedir. Steril bir ortamda büyüyen ve barsak mikrobiyotası olmayan kemirgenlerin, normal hayvanlara kıyasla aynı kiloda kalabilmek için %30 daha fazla yemek zorunda oldukları gösterilmiştir. Bakterilerin yardımı olmadan tamamen sindirilemeyen bileşikler arasında bazı karbondidratlar (nişasta gibi), oligosakkaritler, laktoz çeşitleri yer alır. Bunların yanı sıra barsak mukozası ve dökülen barsak epitel hücrelerinin proteinleri de bakterilerin yardımı olmadan tamamen sindirilemez. 
Bakteriler fermente ettikleri karbonhidratları Kısa Zincirli Yağ Asitleri’ne (KZYA) dönüştürürler. Bunlar konak hücreleri tarafından kullanılarak insanlarda önemli bir enerji kaynağı oluştururlar. Ayrıca bu yağ asitleri barsağın su emme kapasitesini artırır ve bazı zararlı bakterilerin sayısını azaltır. KZYA, hem barsak hücrelerinin hem de yararlı bakterilerin çoğalmasını sağlar. Önemli KZYA arasında asetik asit, propionik asit ve butirik asit bulunur. Fermentasyon sonucu laktik asit gibi organik asitler ve gazlar da oluşur. Bu organik asitler vücut tarafından kullanılıp enerji üretiminde ve bazı önemli fonksiyonlarda kullanılır.
Başka bir tip fermentasyon proteolitik fermentasyon, yani proteinlerin fermentasyonudur. Proteolitik fermentasyon ile ölü konak ve bakteri hücrelerinde bulunan kolajen ve elastin gibi proteinlerin parçalanması sağlanır. Bu fermentasyon sonucunda da, bazı KZYA oluşur. 
Bakteriler, K2 vitamini üretip bunun vücut tarafından emilimini de sağlar. Ayrıca bakteriler tarafından üretilen KZYA barsaklardan kalsiyum, magnezyum ve demirin emilmesine yardım eder. 
 

Barsak mikrobiyotası konağın barsak ve sistemik bağışıklık sistemine sürekli etki ederler. Barsak mukozasındaki bağışıklık sisteminin hem erken gelişiminde hem de hayat boyunca işleyişinde mikrobiyotanın anahtar bir rolü vardır. 
Bir bebek doğar doğmaz sindirim sistemine bakteriler yerleşmeye başlar. İlk yerleşen bakteriler bağışıklık sistemine etki edip kendilerinin konağa ait olarak tanımlanmalarını sağlarlar. Dolayısıyla ilk bakteriler kişinin mikrobiyotasının içeriğini hayatı boyunca belirler. Bu nedenle, normal doğum ve anne sütünün bebekler üzerine olumlu etkileri oldukça önemlidir.
 

Geniş spektrumlu antibiyotik kullanımı ile bakterilerin sayısının azaltılması, konağın sağlığına ve onun gıdaları sindirme yeteneğine etki etmektedir. Antibiyotikler, bakteriyel hastalıkları iyileştirmek amacıyla alınınca veya farkında olmadan antibiyotikle beslenmiş hayvanların eti tüketilince, barsak mikrobiyotası zarar görebilir. Bu durum, barsak mikrobiyotasına doğrudan etki ederek veya patojen bakterilerin çoğalmasına fırsat vererek ortaya çıkabilir. Geniş spektrumlu antibiyotiklerin bir diğer olumsuz etkisi, antibiyotiğe dirençli bakterilerin sayılarının artmasıdır. 
Barsak mikrobiyotasındaki bakterilerin sayı ve türlerini değiştirmek, sindirim siteminin dengesinde bozulmaya yol açabilir. Yerli iyi bakterilerin azalmasının bir diğer etkisi, zararlı bakterilerin çoğalmasıdır.
 

Mikrobiyota üzerine diyetin de önemli rolü vardır. Diyet ile alınan besinler enzimlerce  parçalanır ve  barsaktan  emilir. Ancak barsak  mikrobiyotasının,  diyet  içeriğindeki  enzimlerce  parçalanamayan  liflerin  metabolizmasında önemli rolü vardır. Birçok araştırmada kırmızı et ağırlıklı beslenenler ile sebze ağırlıklı  beslenenlerde yapılan sınıflama analizleri ile mikrobiyota farklılıkları gösterilmiştir. Dolayısıyla, dengeli bir barsak mikrobiyotası için, dengeli ve iyi beslenmenin önemi büyüktür.
 

Probiyotikler, tüketildiğinde sağlığa yarar sağlayan, genellikle barsak mikrobiyotasının çeşitliliğine katkıda bulunabilen canlı mikroorganizmalardır. Bu modern tanım, genellikle yoğurt tüketen insanların daha uzun yaşadıklarını yüzyıl kadar önce öne süren, Nobel ödüllü Élie Metchnikoff'a atfedilir. Probiyotiklerin tüketilmesinin genellikle güvenli olduğu kabul edilir. Barsak mikrobiyotasının yokluğunun ya da dengesinin bozulmasının olumsuz etkilerine karşın, besin yoluyla yararlı bakterilerin yani probiyotiklerin tüketilmesi barsaktaki normal dengeyi sağlamada rol oynayabilmektedir. Ayrıca, prebiyotik olarak adlandırılan, yararlı bakterilerin çoğalmasına yardımcı olan besinlerin de faydalı olabileceği bilinmektedir.