Bağırsak Bakterileri ve Gaz Üretimi
İnsan bağırsağı yaklaşık 38 trilyon mikrobiyal hücre içerir — kabaca vücuttaki insan hücresi sayısı kadar. Bu mikroorganizmalar, bağırsak gazını oluşturan hidrojenin, metanın neredeyse tamamının ve karbondioksitin önemli bir kısmının üretiminden sorumludur. Bağırsak bakterilerini anlamak, en gerçek anlamıyla osurukların nereden geldiğini anlamaktır.
Fermantasyon Fabrikası
Diyet karbonhidratları — özellikle karmaşık polisakkaritler, dirençli nişastalar ve çözünür lifler — sindirilmeden kalın bağırsağa ulaştığında, mikrobiyal fermantasyonun substratı haline gelir. Kalın bağırsak bakterileri bunları anaerobik fermantasyonla parçalar ve kısa zincirli yağ asitleri (SCFA: asetat, propiyonat, bütirat), karbondioksit, hidrojen ve bazı kişilerde metan üretir. SCFA'lar emilir ve günlük kalori alımının yaklaşık %10'unu sağlar; gazlar ya emilir, ya diğer bakteriler tarafından metabolize edilir ya da dışarı atılır. Bu mikrobiyal fermantasyon bir arıza değildir — insan sindiriminin temel bir özelliğidir ve üretilen SCFA'lar, kolonositlerin enerji tedarikinden mukoza bütünlüğüne kadar her şeyi etkileyerek kalın bağırsak sağlığı için kritiktir.
Metanojenler ile Hidrojen Üreticileri
İnsan bağırsak mikrobiyomu, gazla ilgili iki geniş organizma kategorisi içerir: hidrojen üreten fermente ediciler ve metanojen arkeler. Çoğu bağırsak bakterisi (Bacteroidetes, Firmicutes) fermantasyon yan ürünü olarak hidrojen üretir. Metanojenler — özellikle Methanobrevibacter smithii — bu hidrojeni tüketir ve karbondioksitle birleştirerek metan üretir. Tüm insanlarda önemli M. smithii popülasyonları bulunmaz: yetişkinlerin yalnızca yaklaşık %30–40'ı „metan üreticisidir”, yani nefeslerinde saptanabilir metan vardır. Bu kişilerin nefes testlerinde daha az hidrojen (çünkü metanojenler tarafından tüketilir) ama daha fazla metan bulunur. Bu ayrım yalnızca gazın bileşimini değil, sindirim verimliliğini de belirler: metanojenler hidrojenden enerji geri kazanır ve kalori emilimini ince biçimde etkiler.
Mikrobiyom Çeşitliliği ve Bireysel Değişkenlik
Hiçbir iki kişinin bağırsak mikrobiyomu aynı değildir. Kalın bağırsak bakterilerinin bileşimi; genetiğe, doğum yöntemine (normal doğum ya da sezaryen), erken bebek beslenmesine (anne sütü ya da mama), antibiyotik geçmişine, ömür boyu beslenmeye, coğrafi konuma ve yaşa göre değişir. Bu muazzam kişiler arası değişkenlik, aynı öğünlerin farklı kişilerde neden çarpıcı biçimde farklı miktarda gaz ürettiğini açıklar. Sonnenburg ve arkadaşlarının Nature'daki 2015 tarihli çalışması, diyet lifi alımının mikrobiyom bileşimini hızla ve önemli ölçüde yeniden şekillendirdiğini ve düşük lifli Batı diyetlerinin mikrobiyom çeşitliliğini nesiller boyunca azalttığını gösterdi. Belirli bakteri taksonlarının kaybı fermantasyon örüntülerini etkiler; bu da sindirim şikâyetlerinin, genel olarak daha iyi gıda güvenliğine rağmen sanayileşmiş toplumlarda neden daha yaygın olduğunu açıklayabilir.
Probiyotikler, Prebiyotikler ve Gaz
Probiyotik takviyeleri (canlı bakteri içeren) ve prebiyotik gıdalar (yararlı bakterileri besleyen fermente olabilen maddeler içeren), bağırsak sağlığı için yaygın olarak pazarlanır. Bunların gaz üzerindeki etkilerine dair kanıtlar inceliklidir. Lactobacillus ve Bifidobacterium türleri içeren probiyotikler, gaz üreten taksonları geride bırakarak bazı kişilerde — özellikle laktoz intoleransı veya antibiyotik sonrası disbiyoz olanlarda — gaz üretimini azaltabilir. Ancak bazı probiyotikler, mikrobiyom uyum sağladıkça başlangıçta gazı artırır. Prebiyotikler — inülin, fruktooligosakkaritler (FOS) ve dirençli nişasta — kalın bağırsak bakterilerini doğrudan besler ve kısa vadede fermantasyonu ve gaz üretimini güvenilir biçimde artırır. Uzun vadeli probiyotik ve prebiyotik kullanımı, geçici gaz artışına rağmen (bazen de onun sayesinde) genellikle iyileşen bağırsak sağlığıyla ilişkilendirilir.
Biliyor muydunuz?
- İnsan bağırsağı, 1.000'den fazla farklı türü temsil eden kabaca 38 trilyon mikrobiyal hücre içerir.
- Yetişkinlerin yalnızca %30–40'ı, metanojen arkelerin farklı popülasyonları nedeniyle nefesinde saptanabilir metan bulunan „metan üreticisidir”.
- Bağırsak fermantasyonuyla üretilen kısa zincirli yağ asitleri, günlük insan kalori alımının yaklaşık %10'unu sağlar.
- Methanobrevibacter smithii, insan bağırsağındaki baskın metan üreten mikroptur ve diğer bakterilerin ürettiği hidrojenle beslenir.
İlginç Bilgi
NIH tarafından finanse edilen ve 2007'de başlatılan İnsan Mikrobiyomu Projesi, insan vücudundan 10.000'den fazla mikrobiyal suşun genomunu dizdi. Bağırsak mikrobiyal genlerinin insan genlerinden yaklaşık 150 kat fazla olduğunu ortaya koydu — bu da bizi genomik açıdan insandan çok mikrop yapıyor.
Kaynaklar
- Sender, R. et al. (2016). Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body. Cell, 164(3), 337–340.
- Sonnenburg, E.D. et al. (2015). Diet-induced alterations in gut microflora contribute to lethal pulmonary damage in TLR2/TLR4-deficient mice. Cell Host & Microbe, 17(1), 27–38.
- Levitt, M.D. et al. (1987). Relation of passage of gas and abdominal bloating to colonic gas production. Annals of Internal Medicine, 94(4), 444–446.
- Strocchi, A. et al. (1994). Methane production in the human colon and its relationship with breath hydrogen and colonic pH. Journal of Laboratory and Clinical Medicine, 124(5), 695–702.