Balık beyni mikrobiyomu: İnsanlarda da olabilir mi?
(quantamagazine.org)- Sağlıklı omurgalılar olan somon ve alabalıkların beyinlerinde canlı bakteri topluluklarının bulunması, sağlıklı insan beyninde de bir mikrobiyom olabileceği ihtimaline yeni bir dayanak ekledi
- University of New Mexico araştırmacıları beyin dokusu, kan, bağırsak ve tüm vücut mikrobiyomunu birlikte karşılaştırdı; beyin kılcal damarlarındaki kanı uzaklaştırarak kontaminasyon olasılığını azalttıktan sonra deneyleri 5 yıl boyunca tekrarladı
- Bazı bakteriler, kan-beyin bariyeri tam oluşmadan önce erken gelişim aşamasında içeri girmiş olabilir; diğer bakteriler ise poliaminler gibi moleküller sayesinde bariyeri geçme ve bağışıklıktan kaçma açısından avantaj sağlayan özelliklere sahip
- İnsan beyin mikrobiyomu henüz kanıtlanmış değil; sağlıklı insan beyin dokusunu kontaminasyonsuz elde etmek zor olduğu için fare deneyleri bir sonraki doğrulama yolu olarak görülüyor
- Beyindeki bakteriler gerçekten yerleşikse, sayıları az olsa bile beyin metabolizmasını ve bağışıklık sistemini etkileyebilir; bu da sinirsel düzenlemeyi anlama biçimimizi değiştirebilir
Sağlıklı bir beyinde mikroorganizmalar yaşayabilir mi?
- Bakteriler derin deniz hidrotermal bacalarından bulutlara, kulak, ağız, burun ve bağırsağa kadar neredeyse her ortamda bulunur; ancak insan beyninin güçlü kan-beyin bariyeri nedeniyle dış istilacılardan büyük ölçüde korunduğu düşünülüyordu
- Son 10 yılda sağlıklı insan beyninde mikrobiyom olasılığını ele alan ilk çalışmalar birbiriyle çelişen kanıtlar ortaya koydu; sağlıklı ve kontamine olmamış insan beyin dokusu elde etmenin zorluğu ise temel sınırlama olarak kaldı
- Science Advances’ta yayımlanan araştırma, sağlıklı omurgalılar olan balıkların beyinlerinde mikrobiyom bulunabileceğine dair güçlü kanıt sunuyor
- University of New Mexico araştırmacıları somon ve alabalık beyinlerinde bakteri toplulukları buldu; türlerin birçoğunun beyin dokusunda hayatta kalmaya veya kan-beyin bariyerini geçmeye yardımcı olan uyumlara sahip olduğu görüldü
Balık beyninde bakteriler nasıl arandı?
- Irene Salinas, burun ile beyin arasındaki mesafenin çok kısa olduğuna dikkat çekerek burundaki bakterilerin koku bilgisini işleyen koku soğanına girebileceği hipotezini ortaya attı
- Araştırma ekibi, doğadan yakalanan balıkların ve laboratuvarda yetiştirilen alabalık ile somonların koku soğanlarından DNA çıkararak mikrobiyal türleri belirlemeye çalıştı
- Örnekler laboratuvar bakterileriyle veya balığın vücudunun başka bölgelerinden gelen bakterilerle kolayca kontamine olabileceği için, birçok kontrol analizi birlikte yürütüldü
- Beynin geri kalan bölümleri, bağırsak, kan ve tüm vücut mikrobiyomu birlikte örneklendi
- Bulunan bakterilerin beyin dokusunun kendisinde olup olmadığını doğrulamak için beyin kılcal damarlarındaki kan uzaklaştırıldı
- Deneyler birkaç kez yeniden yapıldı ve tüm proje 5 yıl sürdü
- Salinas’ın beklentisinin aksine, yalnızca koku soğanında değil beynin diğer kısımlarında da daha fazla bakteri vardı; mikroskopla birkaç dakika içinde bakteri hücreleri bulunabilecek düzeydeydi
- Araştırma ekibi, bulunan bakterilerin uyku hâlinde veya ölü olmadığını, aktif biçimde canlı olduklarını doğruladı
Kan-beyin bariyerini aşan yollar
- Omurgalıların kan-beyin bariyerinin yalnızca bazı moleküllerin beyne girip çıkmasına izin veren, bakteri gibi büyük istilacıları engelleyen bir bekçi görevi gördüğü düşünülür
- Araştırma ekibi, beyinden elde edilen mikrobiyal DNA’yı diğer organlardan elde edilen DNA ile karşılaştırarak vücudun başka yerlerinde görünmeyen bazı türler saptadı
- Salinas, bu türlerin kan-beyin bariyeri tamamen oluşmadan önce, erken gelişim aşamasında beyne kolonize olmuş olabileceğini öne sürdü
- Mikrobiyal türlerin çoğu vücudun genelinde de bulundu; Salinas, balık beyni mikrobiyomunun büyük bölümünün kandan ve bağırsaktan kaynaklanıp sürekli olarak beyne girebildiğini düşünüyor
- Bazı bakteriler bariyeri geçmeye elverişli özelliklere sahip
- Poliaminler üreterek bariyerde küçük kapılar gibi çalışan bağlantı noktalarını açıp kapatabilirler
- Bağışıklık tepkisinden kaçmaya veya diğer bakterilerle rekabet etmeye yardımcı olan moleküller üretebilirler
- Mikroskop gözlemlerinde, kan-beyin bariyerini geçme sürecindeki ara durumda bakterilerin görüntüleri de yakalandı
Bakterilerin beyinde serbestçe yaşayıp yaşamadığı hâlâ belirsiz
- Matthew Olm, balık beyninde canlı mikroorganizmalar bulunduğuna dair verilerin ikna edici olduğunu değerlendirdi; ancak beyin mikrobiyomu kavramının kendisine başlangıçta şüpheyle yaklaştığını söyledi
- Bir yoruma göre mikroorganizmalar beyin dokusu içinde serbestçe yaşamıyor, bağışıklık hücreleri tarafından yakalanmış durumda olabilir
- Bakteriler serbest yaşayan canlılarsa, bağırsak mikrobiyomunun sindirim sistemi ve bağışıklık sistemini düzenlemesi gibi balığın fizyolojisinin bir bölümünü düzenleme olasılıkları var
- Balık ve insan fizyolojisi birçok açıdan benzer olsa da önemli farklar da bulunduğundan, yalnızca balık sonuçlarıyla insan beyin mikrobiyomu kanıtlanamaz
İnsan beyin mikrobiyomu tartışması
- İnsanlardaki neredeyse tüm organ sistemlerinde bakteriler bulundu, ancak birçok bilim insanı için beyin neredeyse bir istisnaydı
- İnsan beyninde mikroorganizmalar bulunduğunda bu genellikle aktif enfeksiyonla veya Alzheimer’s gibi hastalıkların neden olduğu bariyer bozulmasıyla ilişkilendirildi
- 2013’te HIV/AIDS’in nörolojik etkilerini araştıran bilim insanları, hem hasta hem de sağlıklı insanların beyinlerinde bakterilere ait genetik izler buldu; bu, hastalık olmasa bile insan beyninde mikrobiyom bulunabileceğine dair erken bir kanıt oldu
- Sonrasında çok fazla takip çalışması yapılmadı ve sonuçlar da net değildi
- Olm’a göre mikrobiyal DNA fiilen her yerde bulunduğu için, mikroorganizmaların var olduğu yanılgısına düşmek kolay; insan beyin mikrobiyomunu kabul etmek için çok sayıda kanıt gerekiyor
Sonraki doğrulama yolu ve anlamı
- Sağlıklı insanlara zarar vermeden insan beyin mikrobiyomunu doğrulamak neredeyse imkânsız
- Christopher Link, balık deneylerinin kemirgenlerde tekrarlanmasını önerdi; Salinas’ın ekibi de sağlıklı fareler üzerinde doğrulamaya başladı
- İlk ipuçları, sağlıklı farelerin koku soğanında mikroorganizmalar bulunabileceğini gösteriyor
- Beynin genelinde de daha düşük düzeyde ipuçları görülüyor
- Link, balıklarda mikroorganizmalar varsa insanlarda veya farelerde hiç bulunmadığını düşünmek için bir neden olmadığını söylese de, insanlarda balıklardakiyle aynı düzeyde bulunma olasılığını düşük görüyor
- Beyinde yerleşik mikroorganizmalar gerçekten varsa, az sayıda olsalar bile beyin metabolizmasını ve bağışıklık sistemini etkileyebilirler
- Bağırsak mikroorganizmaları, bağırsak-beyin ekseni üzerinden zaten metabolitler üretir; bağırsak sinir hücreleri bunları algılayarak beyin aktivitesini etkiler
- Beyindeki bakterilerin fizyolojiyi doğrudan etkileyebileceği ihtimali henüz kanıtlanmış değil; ancak araştırmacılar sağlıklı insan beyninde de mikroorganizmalar olabileceği fikrine artık daha açık
1 yorum
Hacker News yorumları
Şimdiye kadar beyin mikrobiyomu fikrinin saçma sayılmış olması ilginç
Mikrobiyom ve mikrobiyoloji hakkında bugün bildiklerimize bakınca, uzman olmayan biri açısından kan-beyin bariyerinin tüm bakterileri %100 engellediğini varsaymak daha uç bir kabul gibi görünüyor
Aksine, bazı bakterilerin içeri girdiği ama çoğunlukla simbiyotik olduğu görüşü daha makul görünüyor
Özellikle beyin gibi önemli organlara bağışıklık sistemimiz bile doğrudan erişemez; bu işi yapan kendi hücreleri vardır
Bakterilerin kan-beyin bariyerini aşması için önce kanda bulunmaları gerekir; normalde kanda bakteri yoktur, varsa da hemen saldırıya uğrar
Bağırsak bakterileri çok daha açık ve mantıklı
Ancak hastalık ya da başka sağlık sorunları bariyerin bütünlüğünü etkilerse durum değişebilir
Zararlı ya da yararlı herhangi bir bakterinin, izin sinyali olarak yorumlanabilecek tam doğru yüzey proteinlerine sahip olabileceğini hayal etmek zor değil
Bu inceleme/yazı, patojenlerin kan-beyin bariyerini aşmasına ilişkin bilinen mekanizmaların çoğunu ele alıyor gibi: https://asm.org/articles/2020/april/how-pathogens-penetrate-...
Görüldüğünde de bakteriyel menenjit biçiminde olur; bu yüzden kuşkucu yaklaşım kaçınılmaz
Biyolojiyi pek bilmem ama vücut içinde bakteri çoğalmasının genel olarak kötü bir şey sayıldığını sanıyordum
Topolojik açıdan bakarsak sindirim sistemi vücudun dışı sayılabilir
Birkaç yıl önce ekibimiz, elektron mikroskobu beyin dokusu hacim verilerinde bunu aramaya yönelik, o dönem için en büyük ölçekli taramayı yaptığını düşünüyorum [1]
Merkezi sinir sistemi mikrobiyomunun epey var olduğuna güçlü biçimde inanıyorum; ama spoiler vereyim, o taramada kanıt bulamadık
Bu çalışma ilginizi çekiyorsa veri kümelerinin tamamı BossDB’de ücretsiz olarak açık [2] ve ölçeği 12’den fazla petavoksele ulaşıyor
Günümüz modellerinin bizim kaçırdığımız bir şeyi bulup bulamayacağını gerçekten merak ediyorum
[1]: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.07.12.499807v1
[2]: https://bossdb.org
Beyin kesitlerine mikroskopla bakıyorsanız biyomun oldukça hızlı görünmesi beklenir gibi; negatif sonuçtan sonra bile iyimserseniz, var olup da saptanmasının zor olmasına yol açan çeşitli nedenler olsa gerek
Ne aradığınızı anlamak bile uzun sürer; kelimenin tam anlamıyla yüzeyi bile kazımış değiliz
O tarama ilginç olmuştur ve sonunda bir şey bulunacağını düşünüyorum
Michelson-Morley eteri aramaya çıkmıştı, Einstein ise görelilik kuramını buldu
Özellikle dış ortamla temas etmeyen tümörlerde
İki ay önce de neredeyse aynı konu HN’de gündeme gelmişti ve yanıt alamadığım bir soru sormuştum
Başka bir bağlamda Adam Savage’ın “Scariest [Podcast] Episode Yet” bölümünden söz etmiştim[0]; orada Joe DeRisi’nin, sağlıklı bireylerin beyni ve omurilik sıvısının mikrobiyom varlığı açısından “tamamen temiz” olduğunu söylediğini hatırlıyorum
Eğer orada bir mikrobiyom varsa bunun gerçekten sorun anlamına geldiği yönündeydi
Uzman olmayan biri olarak, “gri cevher bakteri, virüs ve mantarlarla dolu” gibi bir cümleyle bunu nasıl bağdaştırabileceğime dair bir açıklamaya ihtiyacım var
[0] https://news.ycombinator.com/item?id=41765112
Sonra da gazeteci, söylediği şeyin temel doğrulamadan bile geçmediğini bilmeden “teeming” gibi kışkırtıcı bir kelime kullanıyor
Bu tür makalelerin yıllarca beklemesi ve katı dergilerde hakem değerlendirmesinden geçememesinin nedeni de benzer
2023’e kadar bilmediğimiz, beynin üzerini örten ince bir zarın tamamının keşfedilmiş olması çok şaşırtıcıydı
Geçen yıl keşfedilen bu ince zara Subarachnoid Lymphatic-like Membrane (SLYM) deniyor ve “temiz” beyin omurilik sıvısıyla “kirli” beyin omurilik sıvısını ayıran koruyucu bir bariyer gibi çalışıyor görünüyor
Bilmediğimiz gerçekten çok şey var
https://news.ycombinator.com/item?id=41517059
Beyin anatomisinin önemli bir bölümünün fiilen yıllarca gözümüzün önünde saklı kaldığını düşünmek delilik gibi
Bu insanlar için de doğruysa, antibiyotiklerin davranış üzerinde nasıl bir etkisi olacağını merak ediyorum
İnsanların ruhsal hastalıklara yakalanma biçimi bu mu?
Gerçekten ilginç bir konu; umarım gereken araştırma fonunu alır
Vücudumuzun her yerine virüsler ve mantarlar yayılmış durumda; yeterince ayrıntılı bakarsak bakterilerin de olacağını düşünüyorum
Belki de yoğunlukları düşük olduğu için tespit edilmeleri zor olabilir
Vücudun temizlemekte olduğu tesadüfi bir kontaminasyon da olabilir
Mikrobiyomsa, bir tür ortak yaşam arayan, çeşitli ve iyi uyum sağlamış türlerden oluşan bir yeter sayısı beklerdim
Böyle bir kanıt yoksa biyoloji olasılık meselesidir; tesadüf ve istatistik nedeniyle bir yerlerde her zaman bir şeyler olur, ama bu onun bir işlev olduğu anlamına gelmez
Virüsler genelde daha küçüktür ve konak hücre olmadan tamamen inaktiftir
Bakteriler yalnızca daha büyük olmakla kalmaz; kendi metabolik süreçleri ve ayırt edilebilir yapıları da vardır, ayrıca laboratuvar kültüründe kolonileri büyütülerek çok daha görünür hale getirilebilirler
Virüsleri zaten tanımlayabiliyorsak, bakterileri bulmak daha kolay görünüyor
Elbette Mycoplasma gibi 200 nm’lik en küçük bakterilerden daha büyük virüsler de var, ama genel olarak virüsler daha küçüktür
Kan-beyin bariyerini aşarak beyinde yerleşebilen amip türleri yok mu?
Mantar enfeksiyonları da var; yoksa aklıma bir korku filmi konusu mu geliyor?
Amipler kirli sudan burun yoluyla girebilir
https://en.wikipedia.org/wiki/Naegleriasis
Kelimenin tam anlamıyla beyni yiyip bitirdiği için asla yaşamak istemeyeceğiniz bir şey
Burun ve kalburumsu plaka üzerinden giriyor
https://en.wikipedia.org/wiki/Naegleria_fowleri
Şüpheciyim ama çok sayıda hücre içi bakteriyel patojen var
Belki hücrelerin içinde yaşayan simbiyotik bakteriler ya da simbiyontlar da olabilir
Hücre dışında olsalardı, tıbbi uygulamada oldukça sık alınan beyin-omurilik sıvısında daha sık görülürlerdi; ayrıca rutin histoloji/patoloji kesitleri ve boyamalarıyla da tespit edilmiş olurlardı
Küçük, mitokondri ya da lizozom gibi organellerden neredeyse ayırt edilemeyen hücre içi simbiyotik bakterilerin var olma ihtimali düşünülebilir
Mitokondriler de bir zamanlar bakteriydi; öyleyse başka bir endosimbiyont olamaz mı?
Mitokondrilerde halkasal DNA ve faj benzeri polimeraz bulunduğuna göre, gizli bir simbiyont da DNA araştırmalarıyla bulunabilir belki
Hücre içi bakteriyel patojen örnekleri arasında Brucella abortus, Listeria spp., Chlamydia spp., Rickettsia spp., Ehrlichia spp., Anaplasma spp., Coxiella spp., Mycobacterium tuberculosis, Salmonella spp. vb. bulunur
Bu, antibiyotik kullanımı açısından ne anlama geliyor?
Kan-beyin bariyeri antibiyotikleri engeller mi?
Antibiyotikler moleküldür ve bariyer bu tür moleküllerin geçmesine izin verir
Dr. Salinas harika
“The Children's Hours”da akciğerli balıklar hakkında onunla yapılmış bir röportaj vardı; gerçekten çok ilginçti
Balıklar üzerine yaptığı araştırmalar, insan immünolojisini anlamaya ciddi ölçüde katkı sağlıyor