İnsanın Mikroekolojisi

İnsanın Mikroekolojisi​

Mikroekolojik açıdan incelendiğinde, insan vücudunda sadece kendi hücreleri bulunmaz. İnsan vücudu kendi hücre sayısından daha fazla tek hücreli mikroorganizmaya (bakteri ve mantar) ev sahipliği yapar. Mikroplar, doğumdan hemen sonra bebeğin ağız ve burun gibi dışa açılan boşluklarına yavaş yavaş yerleşmek suretiyle koloniler teşkil eder. Yetişkin bir insandaki toplam mikroorganizma sayısı 1014-1015’tir (bu sayı insanın kendi hücrelerinin sayısından yaklaşık 10-100 kat daha fazladır), bunların toplam ağırlığı ise 2 kg’dır. Bedende değişik sürelerde yaşadıkları belirlenmiş mikroorganizma çeşidi 500’den fazladır. Mikroorganizmalarda çoğalma hızına bağlı olarak belirlenen nesil değişiminin gerçekleştiği süre 1-7 gün arasında değişmektedir.

Belirli bir ekolojik ortamda yaşayan bitki ve hayvanların teşkil ettiği topluluklara biyosenoz denir. Sağlıklı insanlarda rastlanan mikroorganizmaların (bakterilerin, mikroskobik mantarların) belirli vücut bölgelerinde toplanması ve yaratılışları gereği kendilerine en uygun yeri yaşama alanı olarak seçmeleri (biyosenoz) hâdisesine ise, mikrobiyotik denmektedir. İnsan bedenindeki mikroorganizma toplulukları (mikrobiyotlar) bedende konaklama sürelerine göre üç alt grupta incelenir. Beden sarayında yaşayan mikroorganizmaların yaklaşık % 90’ı vücutta yaşamaya programlanmış olduğundan sürekli bulunan ve yaşamak için insan vücuduna ihtiyaç duyacak şekilde yaratılmış olan alt grubu teşkil eder; yaklaşık % 9’u da çeşitli sebeplerle bir araya gelerek orada bulunur (insan vücudunda yaşamaya mecbur olmayan alt grubu meydana getirirler). Herhangi bir sebeple vücutta geçici olarak konaklayan transit grup ise yaklaşık % 0,01 civarındadır.

Yüksek seviyede girift bir düzenleme ve kontrol mekanizmasıyla yaratılmış bir ekosistem olan insan organizmasının bütünlüğünün devamlılığı, yapı elemanlarının (hücre, doku, organ, sistem) ve bütünleştirici-birleştirici sistemlerin (sinir sistemi, salgı bezleri sistemi, kalb-damar ve bağışıklık sistemleri) faaliyetleri neticesinde gerçekleşmektedir. İnsan-mikrobiyot münasebetleri burada destek sistemleri şeklinde bütünleştirici bir rol oynamaktadır. Vücudumuzda yaşayan mikroorganizmaların bir araya gelip koloni ve birlikler oluşturmasını mümkün kılan faktörler: a) vücut hücre ve dokuları ile mikroorganizmalar arasındaki fizikî temas ve geçirgenlik; b) genetik yatkınlık ile metabolik alışveriş; c) enformasyon-haberleşme olarak özetlenebilir.

a) Vücudumuz ve mikroorganizmalar arasındaki fizikî temas ve geçirgenlik
Günümüzde yapılan araştırmalar, insan organizmasındaki çeşitli biyotopların (mikroorganizmaların yaşama alanları) vücuda belli nispette dağıtıldığını göstermektedir. Mikroorganizmalar, konakladıkları yapılarla geçici ve/veya sürekli fizikî temas kurmaya meyilli yaratılmıştır. Çeşitli boyut, şekil ve iç örgütlenme motifleriyle oluşan kolonilerin meydana gelmesinde bu temaslar önemli rol oynar. Bunların en dikkat çekici olanlarından biri, insan organizmasında çeşitli epitel hücre ve dokuların (mide-bağırsak gibi içi boş organların mukozaları ve deri) yüzeyine yapışmış mikroorganizmalar birliği olan ve vücuttaki çeşitli boşlukları astarlayan biyozarlardır. Biyozarlar, içinden sıvıların geçtiği kanallar sistemine ve hava geçişine imkân veren hususi boşluklara sahiptir. Meselâ ağız ve burnun içini döşeyen sümüksü zarı teşkil eden hücreler (epitelyum doku); mikroorganizmalar, vücudun savunma hücreleri olan lökositler ve makrofajlar (göçebe hücreler) için geçirgen olduğundan, bir mikroorganizmanın kendi biyotopundan diğerine taşınabilmesi mümkündür. Meselâ kişi, ayak parmaklarının aralarını kaşıdıktan sonra elini yıkamadan kulağını kaşırsa veya elini gözüne-ağzına götürürse, mikrobiyotların yaşama alanlarının değişmesine sebep olur ve neticede o kişinin enfeksiyona bağlı hastalıklara yakalanma riski artar. Bu hususla ilgili olarak Hz. Muhammed’in (sas) uykudan uyandığımızda ellerimizi yıkamamız gerektiğine dâir tavsiyesi çok dikkat çekicidir (Bu hadîste Hz. Peygamber (sas), ellerimizin nerede sabahladığını bilemeyeceğimizi de ifade eder). Yaşama alanını sürekli değiştirme davranışı, geçici konaklama yapan gruptaki mikroorganizmalar için sürekli bir özelliktir.

Buna karşılık, hem vücutta mecburen sürekli olan grup, hem de herhangi bir sebebe bağlı olarak konaklayan grup için bu davranış çeşitli faktörlerle tetiklenir (aşırı sıcak ve soğuk, travma, stres, zehirlenme, kan dolaşımındaki bozukluklar vs.).

b) Vücut ve mikroorganizmalar arasındaki genetik ve metabolik alışveriş
Aynı veya farklı ırktan mikroorganizma topluluklarının bedenin belli bölgelerinde yoğunlaşıp koloni ve birlikler oluşturmasında, bunların genetik unsurlarının (bakteriyel DNA parçaları, plazmidler) kendi aralarındaki değiş-tokuşu önemli rol oynar. Son yıllarda yapılan araştırmalar, bu canlıların sadece kendi aralarında değil, insan vücudunun hücreleriyle (epitel dokunun yüzeyindeki hücrelerle) de genetik bilgi alışverişinde bulunduklarını ortaya koymuştur.

Bilhassa insanda ve diğer memelilerde bağışıklık sisteminin birinci vazifesi, vücuda ait olan ve olmayan (gerek vücut içinden, gerek dışarıdan gelen) hücreleri ayırt etmektir. Bunu, vücut hücrelerinin zarlarına yerleştirilmiş olan ve hücrenin kimliği sayılan molekül takımlarıyla (antijen) yapar. Bu yüzden, vücudumuzda sürekli yaşayan mikroorganizmalar, yabancı muamelesi görmemek için kendilerini bu sisteme tanıtmalıdır. Bu tanıtma yollarından biri genetik bilginin değiş-tokuşudur. Bu değiş-tokuşla, vücudun bağışıklık sisteminde rol alan hücrelerin tanıyıcı fonksiyon gören kendi antijen desenlerinde, vücutta sürekli yaşayan bakterilerin bir kısım antijenlerinin de yer alması mümkün olur. Bu genetik alışveriş, hem vücudumuzu koruyan bağışıklık sisteminin mikroorganizmalara karşı güçlenmesine, hem de bu canlıları bağışıklık sistemine karşı nispeten güçlü hâle getirerek, ihtiyaç ve beklentileri farklı iki canlı ekosistem arasında bir istikrarın teşekkülüne katkı yapmaktadır. Bu mekanizmalar, insan organizmasının belli bölgelerine yerleşen mikroorganizmaların genetik yapısının sadece o bölgede yaşayacak şekilde yüksek seviyede özelleşerek uyum sağlamasına yol açmaktadır. Vücudun değişik bölgelerinde yaşamaya ve karşılıklı fayda üretmeye azamî uyum sağlamış mikroorganizma toplulukları, bulundukları bölgeden başka bölgelere taşındıklarında hem uyumlarını hem de istikrarını kaybederek hastalıklara sebep olmakta ve bağışıklık sistemi bunları öldürmek için harekete geçmektedir.

c) Enformasyon-haberleşme
Hücre içi ve hücreler arası haberleşme (enformasyon) mekanizmaları, mikroorganizmalar topluluğunun insan vücuduna uyum sağlayıp yerleşmesi için olmazsa olmaz bir faktördür. Mikroorganizmaların ve çeşitli canlıların aralarındaki kimyevî haberleşmenin önemli bir kısmı feromon denen moleküllerle gerçekleştirilir. Mikroorganizma tarafından üretilen çeşitli yapılardaki (proteinler, modifiye olmuş aminoasitler, lipidler vs.) feromonlar, hem koloni içerisinde haberleşmeye, hem de çeşitli türlerin kendi aralarında haberleşmesine vesile olur. Son yıllarda, koloni oluşturan bakterilerin de feromonlar vasıtasıyla haberleştikleri tespit edildi. Feromonlar, bakteri ve mantarların üremelerinin düzenlenmesinde, spor oluşumunda, tabiî antibiyotiklerin üretiminde ve biyozarların oluşumunda rol alır.

Mikroorganizma topluluklarının insan vücudunun ekosistem şartlarına uyumunda ve katılımında bir başka önemli faktör de, metabolik işbirliği ve yardımlaşmadır. Mikroorganizmaların yaşadığı çevrenin şartları değişmeye başladığında, ortamda mevcut beslenme maddelerinin en verimli şekilde kullanılmasını sağlamak üzere çeşitli ırk ve cinsten mikroorganizmalar arasındaki metabolik münasebetler yeniden düzenlenir. Böyle bir düzenlemeye misâl olarak, insan bağırsağında topluluk hâlinde (konsorsiyum) yaşayan farklı bakteri gruplarının (çeşitli vitaminler üreten eubacteria ve metan gazı üreten archaebacteria) hem kendi aralarındaki hem de vücuda alınan besinlerle olan metabolik münasebetleri verilebilir. Vitamin üreten ve sindirimi kolaylaştıran bakterilerin metabolik faaliyetlerinin yan ürünlerinden biri olan hidrojen, metan gazı üreten bakteriler için çok gerekli bir moleküldür. Normal fizyolojik şartlarda, adı geçen bakteri konsorsiyumunun ortakları arasında dengeli bir münasebet olduğunda bağırsaklarda çok fazla metan (CH4) ve hidrojen sülfür (H2S) gazı birikmez. Bu denge bozulursa (meselâ kuru bakliyat fazla tüketilirse) metan gazının bağırsaktaki üretilme hızı artar ve vücut daha fazla gaz çıkarır.

Bedenin canlılığını sürdürmesinde mikrobiyotların rolü
Hem çeşit hem de biyo-kütle açısından bağırsaklardaki mikroorganizma topluluğu insandaki mikrobiyotun en kalabalık kısmını teşkil eder. Bağırsak mikroorganizmaları mayalanmaya (fermentasyon) bağlı olarak birtakım gıda maddelerinin (selüloz dahil) parçalanmasına yardım eder. Bu arada oluşan kısa zincirli yağ asitleri (asetik, propionik ve butirik asit) bağırsak epitel hücreleri ile organizmanın diğer hücreleri tarafından (kan dolaşım sistemine emildikten sonra) enerji üretiminde kullanılır. Bakterilerce gerçekleştirilen kimyevî reaksiyonlar ısı da üretir. Mikroorganizmaların ağırlıklı olarak bulundukları kalın bağırsak bu yüzden ısı üreten bir organ olarak da bilinir. Bağırsaktaki mikroorganizmalar, vitaminlerin (B grubu, H, K vs. vitaminleri), antibiyotiklerin ve protein sentezi için vazgeçilmez olan aminoasitlerin üreticisidir. Bunun yanında, bağırsak bakterileri, detoksifikasyon (zehirli maddelerin tesirsiz hale getirilmesi) fonksiyonunu da yerine getirir. Vücudumuz için toksik olabilecek mikroorganizmaları (canlı yahut ölü), parçalanmamış gıda liflerini (selüloz vs.), dışarıdan alınan ve içeride üretilen toksik maddeleri (fenoller, merkaptanlar, aminler vs.) zararsız hâle getirme mekanizmasıyla donatılmış, yüksek emilim ve bağlama kapasitesi olan emici-tutucu (sorbent) moleküllerin sentezi bakteriler tarafından gerçekleştirilir. Bakterilere sentezlettirilen bu hususi emiciler, hem toksik molekülleri kendilerine bağlayarak tesirsiz hâle getirir, hem de onların vücut dışına atılmasına öncülük eder.

Hastalık yapıcı (patojen) mikroorganizmalara karşı koruyucu kalkan vazifesi gören mikrobiyotlar, patojenlerin biyozar yüzeyinde çoğalmalarını ve epitel tabakadan geçerek bedenin iç ortamına (doku sıvısına, lenflere, kana) sızmasını engeller. Bedenin değişik noktalarına yerleştirilmiş mikroorganizmalar, bağışıklık sisteminin aynı güçte tutulmasında önemli rol oynar. Mikroorganizmaların öldürülmesi ve sindirilmesi sırasında oluşan makromoleküller metabolize edilirken, açığa çıkan pek çok kimyevî madde (metabolit), bağışıklığın teşekkülünde uyarıcı ve tetikleyici rol alır.

Mikrobiyotların hayatlarını sürdürmesinde dokuların rolü
Beden ile mikroorganizmaların karşılıklı münasebetleri için hem beden hücreleri hem de mikroorganizmalar hususi mekanizmalarla donatılmıştır. Derimizin en üst tabakasında keratinsi ölü epitel hücrelerinin dökülmesi ve sindirim borusu gibi düz kaslı içi boş organlardaki sağılım (peristaltik) hareketi bunlardan bazılarıdır. Hususi olarak sentez edilen kimyevî faktörlere örnek ise, salgıların mineral bileşenleri, pH düzenleyicileri (tuzruhu, biyokarbonat iyonu vs.), hazmettirici fermentler, safra asitleridir. Biyolojik faktörlere örnek olarak, çeşitli salgıların yapısındaki bakteri öldürücü (bakterisit) moleküller (lizozim, immunoglobulinler vs.), sümüksü (mukus) zarların ve derinin lokal bağışıklık sistemi olan immun-kompetan hücreler (öncelikle, T-lenfositler) verilebilir. Mikroorganizmalar ile vücut doku ve hücrelerinin aynı sistem içinde bu ölçüde uyumlu, birbirinin işine yardımcı ve tamamlayıcı olmaları, en önemlisi de, tek bir hedef için hizmete yönelmeleri tesadüfî olabilir mi?

Bedenle misafir ettiği mikroorganizmalar arasındaki karşılıklı faydaya dayalı münasebetin bozulması: Dispioz
Eğer bedenimizde yaşayan mikroorganizmaların (mikrobiyotun) keyfiyet ve miktarlarındaki sapmalar vücudun fizyolojik mekanizmalarıyla telâfi edilemezse, dispioz denen patolojik durum ortaya çıkar. Bu durumu kolaylaştıran faktörlere yoğun strese maruz kalma, antibiyotik ve hormon tedavileri, alerjiler, radyasyona maruz kalma, iklim şartlarının çok sık değişmesi misâl verilebilir. Bağırsaktan atılan dışkının (fekal) bakteriyolojik analizi, simbiyotik (bifidobakteriler, laktobasiller vs.) ve patojen (enterobakterilerin patojenik çeşitleri, basiller, psedomonatlar, mikroskopik mantarlar vs.) mikroorganizma gruplarının ne ölçüde dengede olduğunu gösterir. Bazı durumlarda, ince bağırsak ekosistemi bozulursa, patojenik özellikleri öne çıkan kalın bağırsak mikroorganizmalarıyla kirlenmeye başlar. Daha ağır durumlarda, bu patojen mikroorganizmalar, bağırsak dışına çıkarak iç organlara yerleşebilir. Bağırsaklardaki mikroorganizma profilinin böylesine bozulması, patojenik mikroplara karşı koruyucu kalkan faaliyetini aksatır. Bir sonraki basamakta ise, bedenin hazmetme (polisakaritlerin parçalanması) ve biyosentez fonksiyonu (vitaminler ve aminoasitlerin sentezi vs.) ağır şekilde bozulmaya başlar. Bu şartlar kontrol altına alınıp normale döndürülemezse, mikroorganizmaların bazı çeşitlerinde hızlı artış, bazı çeşitlerinde ise hızlı ölüm gözlenir. Neticede, bedenin sağlıklı şekilde canlılığını devam ettirebilmesi için gerekli faaliyetler bundan zarar görür ve bedende toksik maddelerin oluşması artabilir.

Yukarıdaki menfî tablonun oluşmaması için, antibakteriyal ilâçların gereksiz alınmaması; mikrobiyotanın besin kaynağı olan ve bunların çoğalmasını uyaran yoğurt ve kefir gibi prebiyotiklerin kullanılması; bağışıklık sisteminin ve lokal bağışıklığın uyarılması; fonksiyonel ve dengeli beslenme için fazla miktarda besin lifleri ihtiva eden (kepek, sebze, meyve) ve canlı mikroorganizma kültürleriyle zenginleştirilmiş gıdaların (mayalanmış süt karışımları) alınması; bifidobakterilerin çoğalmasını uyaran maddelerin (patates, pirinç suyu, havuç, tatlı kabağı, soya) yenmesi alınabilecek başlıca tedbirlerdir.
Özetlersek, vücudumuzun çeşitli bölgelerini yurt edinmiş mikroorganizmaların bedenle karşılıklı fayda üretmeye dayalı (simbiyotik) münasebetleri o kadar girifttir ki, bu muhteşem mikroskobik canlıların sırları, ancak ağ tabanlı bir sistem olarak modellenebilirse tam olarak çözümlenebilir.