Bağırsak Mikrobiyotası ve Obezite İlişkisi

Abstract

Bu derlemede, obezite etiyolojisinde bağırsak mikrobiyotasının rolüne dikkat çekmek amacı ile bağırsak mikrobiyotası ile obezite ilişkisi güncel bilgiler doğrultusunda mikrobiyotası profilinin değiştiği, Firmicutes filumu bakterilerinin miktarında Bacteroides’lere göre rölatif artış olduğu kabul edilmektedir. Sindirilemeyen polisakkaritleri hidroliz edebilen Firmicutes’ler daha fazla enerji kazanımını sağlayarak yağ birikimine neden olmaktadır. Firmicutes filumu içinde farklı cins ve türdeki bakteri profilleri ile obezite ilişkisini gösteren çalışmalar olmasına rağmen obezitede henüz hangi profil kilit rolü oynamaktadır sorusunun cevabı tam olarak bilinmemektedir. Önceki çalışmalarda obezlerin bağırsağında mikrobiyal çeşitliliğin zayıflarınkine göre daha az olduğu bildirmişken, son yıllarda tam tersi sonuçlar da rapor edilmektedir. Günümüzde, mikrobiyotadaki bakterilerin çeşitliliği veya miktarındaki değişimden ziyade bağırsaktaki fonksiyonel disbiyoz daha önemli görülmektedir. Farklı mikrobiyota metabolitleri lipid ve glukoz homeostazının bozulmasına sebep olmakta ve tokluk duygusunun regülasyonunu değiştirmektedir. Bağırsak mikrobiyotası, ince bağırsak villuslarında kapiller damarların yoğunluğunu arttırarak ve oluşturdukları kısa zincirli yağ asitleri KZYA ’nin, G protein reseptörlerini aktive etmesi ile besin absorpsiyonunu kolaylaştırmaktadır. Böylece kalori alınımı artmaktadır. Ayrıca bu reseptörlerle etkileşim yağ doku ve periferal organlarda insülin duyarlılığını etkileyerek, açlık glisemisini düzenleyerek enerji metabolizmasında rol almaktadır. Diğer taraftan KZYA glukagon benzeri peptid-1 salgılanmasını uyararak iştahı azaltır ve glukagon benzeri peptid-2’nin salgılanmasını uyararak bağırsak epitel hücrelerinin çoğalmasını ve bariyer bütünlüğünün korunmasını sağlar. Böylece metabolik endotoksemiyi düşürür. KZYA, lipoprotein lipaz aktivitesinin antagonisti olan açlıkla indüklenen adipoz faktör oluşumunu inhibe ederek yağ hücrelerinde trigliserid birikimine neden olur. Bağırsak bakterileri safra asidi sentezinde rol oynar. Böylece safra asitlerinin Fornesoid X reseptörlerine bağlanmasına bağlı reseptör artışına sebep olarak ve kolin biyoyararlanımını etkileyerek, iki ayrı yoldan karaciğerde trigliserid depolanmasına sebep olurlar. Bifidobacterium ve Lactobacillus’ların bazı türleri tarafından üretilen konjuge linoleik asidin anti-obezite etkisi olduğu, özellikle yaşlanmaya bağlı obezitenin, bu bakterileri içeren probiyotik besinlerin tüketilmesi ile azaldığı belirtilmektedir. Sonuç olarak; bağırsakta mikrobiyal dengenin bozulması bağırsak geçirgenliği, kalori alınımı ve proinflamatuvar sitokinlerin seviyelerinde artışa ve endotoksemiye sebep olur. Disbiyoz insülin direnci gelişimi, aşırı yağ birikimi, obezite ve metabolik sendrom oluşma riskini artırır. Proteomik ve metabolomik çalışmalar, mikrobiyotanın obezitedeki rolünü netleştirmek için faydalı olacaktır

Keywords

• Bağırsak mikrobiyotası, obezite, firmicutes, bacteroides

Relationship Between Obesity and Gut Microbiota

Abstract

In this review, the relationship between obesity and gut microbiota was discussed in the terms of current literatures in order to draw attention to the role of gut microbiota in the etiology of obesity. In obesity, it is accepted that the intestinal microbota profile has changed, and the amount of bacteria in the Firmicutes phylum increased compared to Bacteroides. Firmicutes hydrolyze dietary polysaccharides that cannot be digested by the host and they cause more energy harvest and fat accumulation. Although there are many studies showing the relationship between obesity and bacterial profiles of different genus and species in Firmicutes phylum, the answer to the question of which profile is playing a key role in obesity has not been fully obtained. Previous studies indicated the less microbial diversity in gut microbiota of obese than that of lean individuals, however the current knowledge indicates contrast results. Functional dysbiosis is now more important than the diversity or abundance of gut microbiota. Different microbial metabolites cause disrupting lipid and glucose homeostasis and affecting the regulation of satiety. Gut microbiota facilitates nutrient absorption by increasing the density of capillary vessels in small Böylece kalori alınımı artmaktadır. Ayrıca bu reseptörlerle etkileşim yağ doku ve periferal organlarda insülin duyarlılığını etkileyerek, açlık glisemisini düzenleyerek enerji metabolizmasında rol almaktadır. Diğer taraftan KZYA glukagon benzeri peptid-1 salgılanmasını uyararak iştahı azaltır ve glukagon benzeri peptid-2’nin salgılanmasını uyararak bağırsak epitel hücrelerinin çoğalmasını ve bariyer bütünlüğünün korunmasını sağlar. Böylece metabolik endotoksemiyi düşürür. KZYA, lipoprotein lipaz aktivitesinin antagonisti olan açlıkla indüklenen adipoz faktör oluşumunu inhibe ederek yağ hücrelerinde trigliserid birikimine neden olur. Bağırsak bakterileri safra asidi sentezinde rol oynar. Böylece safra asitlerinin Fornesoid X reseptörlerine bağlanmasına bağlı reseptör artışına sebep olarak ve kolin biyoyararlanımını etkileyerek, iki ayrı yoldan karaciğerde trigliserid depolanmasına sebep olurlar. Bifidobacterium ve Lactobacillus’ların bazı türleri tarafından üretilen konjuge linoleik asidin anti-obezite etkisi olduğu, özellikle yaşlanmaya bağlı obezitenin, bu bakterileri içeren probiyotik besinlerin tüketilmesi ile azaldığı belirtilmektedir. Sonuç olarak; bağırsakta mikrobiyal dengenin bozulması bağırsak geçirgenliği, kalori alınımı ve proinflamatuvar sitokinlerin seviyelerinde artışa ve endotoksemiye sebep olur. Disbiyoz insülin direnci gelişimi, aşırı yağ birikimi, obezite ve metabolik sendrom oluşma riskini artırır. Proteomik ve metabolomik çalışmalar, mikrobiyotanın obezitedeki rolünü netleştirmek için faydalı olacaktır

Keywords

• Gut microbiota, obesity, firmicutes, bacteroides

References

1. Stefanaki C, Peppa M, Mastorakos G, Chrousos GP. Examining the gut bacteriome, virome, and mycobiome in glucose metabolism disorders: Are we on the right track? Metabolism, 2017; 73: 52-6.
2. Qin J, Li R, Raes J, Arumugam M, Burgdorf KS, Manichanh C, et al. A human gut microbial gene catalog established by metagenomic sequencing. Nature, 2010;464:59-65.
3. Carvahlo R, Carmo F, Heloisa S, Cordeiro B,Vaz A, Gimenez E. et al. Metagenomic approaches for investigating the role of the microbiome in gut health and inflammatory diseases. Intech intechopen.72031. doi.org/10.5772/
4. Boulangé CL, Neves AL, Chilloux J, Nicholson JK and Dumas M-E. Impact of the gut microbiota on inflammation, obesity, and metabolic disease. Genome Med, 2016; 8 (1): 42 doi :10.1186/ s13073-016-0303-2.
5. Yıldız SS, Öztaş D. Antibiyotik kullanımı ve obezite arasındaki köprü: Mikrobiyota mı? Türk Hij Den Biyol Derg, 2019; 76(1): 99-108.
6. Shreiner AB, Kao JY and Young VB. The gut microbiome in health and in disease. Curr Opin Gastroenterol, 2015, 31(1): 69-5.
7. Bull MJ, Plummer NT. The human gut microbiome in health and disease.Integr Med (Encinitas), 2014; 13(6): 17-22.
8. Samuel BS, Shaito A, Motoike T, Rey FE, Backhed F, Manchester JK, et al. Effects of the gut microbiota on host adiposity are modulated by the short-chain fatty-acid binding G protein- coupled receptor, Gpr41. Proc Natl Acad Sci USA, 2008; 105 (43): 16767-72.

9. Tolhurst G, Heffron H, Lam YS, Parker HE,Habib AM, Diakogiannaki E, et al. Short-chain fatty acids stimulate glucagon-like peptide-1 secretion via the G-protein–coupled receptor FFAR2. Diabetes, 2012; 61(2): 364-71.
10. Karabudak S, Arı O, Durmaz B, Dal T, Başyiyiğ T, Kalcioglu MT, Durmaz R. Analysis of the effect of smoking on the buccal microbiome using next generation sequencing technology. J Med Microbiol. 2019. doi: 10.1099/jmm.0.001003. [Epub ahead of print].
11. Tseng C-H., Wu CY. The gut microbiome in obesity. J Formos Med Assoc, 2018. doi. org/10.1016/j.jfma.2018.07.009.
12. Collaborators GO. Health effects of overweight and obesity in 195 countries over 25 years. N Engl J Med, 2017; 377(1): 13-27.
13. Finkelstein EA, Khavjou OA, Thompson H, Trogdon JG, Pan L, Sherry B, Dietz W. Obesity and severe obesity forecasts through 2030. Am J Prev Med, 2012;42(6):563-70. doi: 10.1016/j.amepre.2011.10.026.
14. Walters WA, Xu Z.,Knight R. Meta-analyses of human gut microbes associated with obesity and IBD. FEBS Letters, 2014; 588(22): 4223-33.
15. Khanna S, Tosh PK. A clinician’s primer on the role of the microbiome in human health and disease. Mayo Clin Proc. Elsevier, 2014; 89(1):107-14.
16. Castaner O, Goday A, Park YM, Lee SH, Magkos F, Shiow STE, et al .The Gut Microbiome Profile in Obesity: A Systematic Review. Inter J Of Endocrinology, 2018. doi. org/10.1155/2018/4095789.
17. Sun J,Chang EB. Exploring gut microbes in human health and disease: pushing the envelope. Genes & Diseases, 2014; 1(2): 132-9.
18. Cani PD. Crosstalk between the gut microbiota and the endocannabinoid system: impact on the gut barrier function and the adipose tissue. Clin Microbiol Infec, 2012; suppl 4: 50-3.
19. Drapkina O, Korneeva O. Gut microbiota and obesity: Pathogenetic relationships and ways to normalize the gut microflora. Terapevt Arkh, 2016; 88 (9): 135-42.
20. Sun L, Ma L, Ma Y, Zhang F, Zhao C, Nie Y. Insights into the role of gut microbiota in obesity: pathogenesis, mechanisms, and therapeuticperspectives. Protein Cell, 2018;9(5):397-403. doi: 10.1007/ s13238-018-0546-3.
21. Rastelli M , Knauf C, Cani PD. Gut microbes and health: A focus on the mechanisms linking microbes, obesity, and related disorders. Obesity (Silver Spring), 2018;26(5):792-800. doi: 10.1002/oby.22175.
22. Qian LL, Li HT, Zhang L, Fang QC, Jia WP. Effect of the Gut microbiota on obesity and its underlying mechanisms: an update. Biomed Environ Sci., 2015;28(11):839-47. doi: 10.3967/ bes2015.117.
23. Tilg H, Kaser A. Gut microbiome, obesity, and metabolic dysfunction. J Clin Invest, 2011; 121(6): 2126-32.
24. Jumpertz R, Le DS, Turnbaugh PJ, Trinidad C, Bogardus C, Gordon JI, et al. Energy-balance studies reveal associations between gut microbes, caloric load, and nutrient absorption in humans. Am J Clin Nutr, 2011; 94(1): 58-65.
25. Zhang Y-J, Li S, Gan R-Y, Zhou T, Xu D-P, Li H-B. Impacts of gut bacteria on human health and diseases. Int J Mol. Sci, 2015; 16 (4): 7493-519.
26. Hernández E, Bargiela R, Diez MS, Friedrich A, Pérez-Cobas AE, Gosalbes MJ, et al. Functional consequences of microbial shifts in the human gastrogut tract linked to antibiotic treatment and obesity. Gut Microbes, 2013; 4 (4): 306-15.
27. Davis CD. The gut microbiome and its role in obesity. Nutr Today, 2016; 51 (4): 167-174.
28. Turnbaugh PJ, Gordon JI. The core gut microbiome, energy balance and obesity. J Appl Physiol, 2009; 587(pt17): 4153-8.
29. Zhang H, DiBaise JK, Zuccolo A Kudrna D, Braidotti M, Yu Y, et al. Human gut microbiota in obesity and after gastric bypass. Proc Natl Acad Sci, 2009; 106(7): 2365-70.
30. Parekh PJ, Balart LA, Johnson DA. The influence of the gut microbiome on obesity, metabolic syndrome and gastrointestinal disease. Clin Transl Gastroenterol, 2015; 6(6) doi: 10.1038/ ctg.2015.16.
31. Kakiyama G, Pandak WM, Gillevet PM, Hylemon PB, Heuman DM, Daita K, et al. Modulation of the fecal bile acid profile by gut microbiota in cirrhosis. J Hepatol, 2013;58(5):949-55. doi: 10.1016/j.jhep.2013.01.003. Epub 2013 Jan 16.
32. Üçok K, Mollaoğlu H, Genç A, Akkaya M, Şener Ü. Biliary system physiology. J Surgical Arts, 2010; 3(1): 1-8.
33. Krishnan S, Ding Y, Saedi N, Choı M, Sridharan GV,Sherr DH, et al. Gut microbiota-derived tryptophan metabolites modulate inflammatory response in hepatocytes and macrophages. Cell reports, 2018; 23(4): 1099-111.