EXERCISE AND MICROBIOTA

EXERCISE AND MICROBIOTA

• 1. EGZERSİZ VE MİKROBİYOTA EGZERSİZ VE MİKROBİYOTA Dyt. Damla Zeynep bakmaz İstanbul bilgi üniversitesi, sağlık bilimleri fakültesi, beslenme ve diyetetik yüksek lisans programı 117505004
• 2. Slide2 Egzersiz, Bağırsak Sağlığı ve Mikrobiyal Çeşitliliğin Yeni Bir Geliştiricisidir Exercise and Sport Sciences Reviews, vol. 45, no. 1, 41-47, 2017.
• 3. ABSTRACT ABSTRACT •Bağırsak mikrobiyotasındaki dengesizlikler kronik bağırsak inflamatuar hastalıklarına neden olur. •Egzersiz bağırsak sağlığını geliştirebilir ancak mekanizmalar tam olarak bilinmemekte. •MAKALENİN AMACI: bağırsak ve sistemik sağlığı iyileştirmek için bağırsak mikrobiyotasını çeşitlendirmede egzersizin rolünü belirtmek.
• 4. Anahtar noktalar Anahtar noktalar Egzersiz, diyetten bağımsız olarak mikrobiyal çeşitliliği artırır; sporcuların mikrobiyotaları diyet protein içeriğiyle ilişkili olabilir. Egzersiz sonucunda ortaya çıkan mikrobiyota değişikliği, geç yaşla karşılaştırıldığında daha erken yaşta daha belirgindir. Egzersiz kapasitesi, mikrobiyotanın çeşitliliğinden etkilenebilir. Yüksek yağlı diyetler bağırsak inflamasyonunu arttırır; egzersiz bu inflamasyonu azaltır ve bağırsak epitel bütünlüğünü arttırabilir.
• 5. giriş giriş •İnsanlar cilt, bağırsak, ağız boşluğu, vajina ve çevreye maruz kalan vücudun çeşitli alanlarında mikrop kümeleri ile beraber yaşarlar. •Bu topluluk 2 kg ağırlığında, >1000 farklı tür, >3 milyon gen, 100 trilyon mikroorganizmadan oluşur.
• 6. Slide6 •Mikrobiyotanın çoğunluğu kalın bağırsakta bulunur. •En aktif olduğu dönem bebeklik dönemidir. Bağırsak mikrobiyotamızın 1/3 → ORTAK 2/3 → BİREYE ÖZGÜ Kişisel bir kimlik sağlayabilir ve sağlıklı bir mikrobiyota tanımlaması yapmak zordur. Sağlıklı mikrobiyota; bakteri topluluklarının stabilitesi ve artan tür çeşitliliği.
• 7. Slide7 •Bağırsak, bağışıklığın düzenlenmesinde önemli ! → bağışıklık unsurlarının %70’i burada bulunur. •B hücresi olgunlaşması •Patojen girişinin önlenmesi •Mikrobiyotada herhangi bir dengesizlik bağırsak homeostazını •Disbiyozis → obezite, tip 2 DM, inflamatuar bağırsak hastalığı, kanser gibi kronik hastalıklara katkıda bulunur.. •Toplumun batılılaşması, ↑ hijyen, beslenme değişiklikleri, ↓ fiziksel aktivitede, ↑ antibiyotik kullanımı, bağırsak mikrobiyota değişikliklerine katkıda bulunmakta. •Özellikle ↑Firmicutes:Bakteroidetes = obezite olarak tanımlanmaktadır. •Fekal trasplantasyon Mikrobiyota tarafından etkilenir. İnsülin direncini inceleyen çalışmalar, mikrop içermeyen (germ-free) farelerin insüline duyarlı olduğunu ancak bir obez donörden mikrobiyota transplantasyonu sonrasında insüline direnç gösterebileceğini göstermiştir. Bunun tersi de insüline dirençli bireylerin sağlıklı donörlerden aldığı dışkı ile yapılan fekal transplantasyon ile 6 hafta boyunca insüline duyarlı hale geldikleri görülmüştür.
• 8. Slide8 •Endotoksin ve LPS •Gram-negatif bakterilerin (Bacteroidetes) parçalanması sırasında meydana gelirler, •Obezite ve diyabet gelişiminden önce meydana gelen inflamasyonu indüklediği görülmüştür. Metabolik endotoksemi sonucunda "sızdıran bağırsak" Hem diyetin hem de egzersizin, bağırsağın inflamasyon durumunun yanı sıra sıkı bağlantılar (tight junctions) yoluyla epitel membran bütünlüğünün korunmasında yer alan anahtar proteinlerin ekspresyonunu düzenlediği görülmüştür. Bu nedenle, mikrobiyal değişikliklere katkı sağlayan en temel şeyler; beslenme, egzersiz ve insan davranışlarıdır. Egzersizin, enerji homeostazisi ve düzenlenmesinde yararlı bir rol oynadığı bilinmekte ve yeni kanıtlar bunun artan mikrobiyal çeşitlilik sayesinde olabileceğini düşünmektedir.
• 9. Slide9 •Egzersizin yüksek yağlı diyet (HFD) varlığında mikrobiyal çeşitliliği geliştirebildiğini, kilo alımını engelleyebildiğini ve vücut kompozisyonunu yağ kütlesinin azalmasıyla geliştirdiğini belirtmişlerdir. •Aynı zamanda egzersiz; •Bağırsak lenfositlerinde inflamatuar mediatörleri ↓ •Antioksidan enzimleri ↑ •Tümör nekroz faktörü (TNF) -α ekspresyonunu ↓ •Bağırsak villuslarındaki morfolojik değişiklikleri önleyebilir •Tight junction proteinlerini düzenler •Bütirat üretimini ↑
• 10. Slide10 •Bağırsak mikrobiyotasındaki dengesizlik, metabolik sendrom ve bağırsak inflamasyonuyla ilişkilidir. •Disbiyozis, davranışındaki değişikliklerden (diyet ve egzersiz) kaynaklanmakta ve mikrobiyal kompozisyondaki bu değişikliklerin daha sonra birbirlerini daha da kötüleştirdiği (çift taraflı ok) bu kronik koşulların ilerlemesine katkıda bulunduğu belirtilmektedir. •Fiziksel aktivite eksikliği + yüksek yağlı bir diyet (HFD), lipopolisakkarit (LPS) infiltrasyonu ile metabolik sendrom, disbiyozis ve bağırsak inflamasyonunun başlamasına neden olur. •Kalori kısıtlaması, bu triad ile ilişkili eşzamanlı metabolik düzensizlikleri ve mikrobiyal dengesizlikleri azaltır veya tersine çevirir (T ok). •Alternatif tedaviler benzer destekleyici özelliklere sahiptirler.
• 11. Egzersiz ve mikrobiyota ile etkileşimi Egzersiz ve mikrobiyota ile etkileşimi •Egzersiz son 20 yılda çeşitli kronik hastaların birinci basamak tedavisi olmuştur. •Bugüne kadar çok araştırıldı, çoğunlukla fare modelleri kullanıldı ve bir diyet tedavisi ile uygulandığından egzersizin tam olarak etkisini anlamak zor. •EGZERSİZ MİKROBİYOTA (Egzersiz mi mikrobiyotayı etkiler yoksa mikrobiyota mı egzersizi etkiler?)
• 12. Slide12 Yorucu bir egzersizden sonra bağırsak mikrobiyotası olmayan mikropsuz (GF), Bacteroides fragilis (BF) ve spesifik bir patojen içermeyen (SPF) tam bir mikrobiyotaya sahip farelerde, antioksidan enzim aktivitesi ve dayanıklılık egzersiz süresini incelemeyi amaçlayan bir çalışmada; MİKROPSUZ (GF) BACTEROIDES FRAGILIS (BF) SPESİFİK PATOJEN İÇERMEYEN (SPF) > > BİR BAKTERİ BULUNDURMAK HİÇ BULUNDURMAMAKTAN DAHA İYİ AMA TAM BİR MİKROBİYOTAYA SAHİP OLMAK EN İYİSİ ! •Yorulma zamanları SPF, GF ve BF için sırasıyla 81.6, 39.0 ve 67,2 dakika •Serum ve karaciğer glutatyon peroksidaz ve serum katalaz gibi antioksidan enzimler, GF ve BF'de, SPF farelerine kıyasla azalma göstermiş. SONUÇ: Farklı mikrobiyota, egzersiz performansını etkiler ve glutatyon peroksidaz ve katalaz aktivitesine bağlı olabilir. Mikrobiyota egzersize ne yapar?
• 13. Egzersiz mikrobiyotaya ne yapar? Egzersiz mikrobiyotaya ne yapar? •Daha çeşitli bir mikrobiyota •Patojen bakteri topluluklarını azaltma ve iyileri arttırma •KZYA ↑ (asetat, propiyonat, bütirat) Bağırsaktaki mikrobiyal fermantasyonun başlıca önemli ürünlerinden biri. Sindirim sisteminin bölgesel mukozalarıyla absorbe edilir ve enteroendokrin hücreler arasındaki etkileşimler yoluyla konakçı enerji homeostazını düzenler. Kolonositlerin çoğalması, farklılaşması ve hayatta kalmasını etkiler ve kolon kanseri olanlara kıyasla sağlıklı bireylerde daha yüksek bulunur.
• 14. Slide18 Mikrobiyomun, bileşikleri interstisyel dokuya bırakmasıyla, ana fizyolojiyi bir endokrin organa benzer şekilde etkilediği söylenebilir ve bunlar, daha sonra, hedef dokuları etkilemek için kan veya lenf tarafından toplanabilir. KZYA, bağırsak lümenine ve etkileyen organa taşınabilir. İlk hedef beyin olup, beyin-bağırsak ekseni terimi ortaya çıkar. KZYA nöropeptid YY gibi nörotransmitterlerin sekresyonunu düzenleyebilir ve nöronlar için bir enerji kaynağı görevi görebilir. KZYA
• 15. KZYA-EGZERSİZ KZYA-EGZERSİZ •Yapılan çalışmalarda egzersiz yapan grupta sedanterlere kıyasla daha yüksek bütirat seviyesine sahip olduğu görülmüş. •Buna karşın başka bir çalışmada ise sedanter ve egzersiz grupları karşılaştırıldığında bütirat seviyelerinde hiçbir farklılık görülmemiştir ve •Egzersiz grubunda koşu bandı ile serbest tekerlek deneyi karşılaştırıldığında, koşu bandında koşan farelerin bütirat seviyesi daha yüksekti. •Başka bir çalışmada, kolit oluşturmak için dekstran sodyum sülfat (DSS) verilen, zorla koşu bandında çalıştırılan farelerde morbidite insidansında, diyare ve mortalite oranlarında artış görülmüş. Zorla koşu bandında olan farelerde proinflamatuar sitokin artışı, daha fazla nekroz oluşumu, inflamasyonda artış ve sistemik dolaşımda artmış hepatik akut faz serum amiloid A'ya neden olduğu belirtilmiş. Buna karşılık, serbest tekerlekte koşan hayvanların inflamasyonda bir azalma vardı ve DSS kaynaklı morbiditeden korunmuşlardır.
• 16. Slide15 •Bu alandaki insan çalışmalarının yetersizliğiyle, araştırmacılar insanlardaki cevabın özellikle de egzersiz ve bütirat konsantrasyonları açısından hayvanlara benzer olup olmadığının belirlenmesine odaklanmalıdır.
• 17. Slide16 •Profesyonel ragbi oyuncuları ile sedanter meslektaşları incelenmiş ve dışkı örnekleri analiz edildiğinde profesyonel sporcuların mikrobiyota çeşitliliği sedanterlere göre daha fazlaydı. •Ruminococcaceae, succinivibrionaceae, succinivibrio, prevotellaceae ve akkermansiaceae •Protein alım fazlalığının bir etkisi var mı ? •Mikrobiyal çeşitliliğin protein alımıyla tamamen ilgisiz olabileceğini, birçok metabolik adaptasyonun, egzersiz eğitimi sonucunda artmış kas kütlesi ile ilişkili olduğunu belgelemişler fakat bu bulgunun da mikrobiyotaya etki eden bir faktör olabileceğini söylemişler, çünkü konak bu kasları etkili bir şekilde tutmak için yakıta daha fazla bağımlı hale gelir.
• 18. Slide17 •20 ve 70 günlük fareler üzerinde yapılan bir çalışmada, egzersizin yaşa bağlı olarak mikrobiyotayı nasıl etkilediğini incelemişler. Sonucunda 20 günlük olan farelerde farklı bir mikrobiyal topluluk kümeleşmesi (Euryarchaeota ve Bacteroidetes'in göreceli olarak arttırdığını ve Firmicutes ve Proteobacteria'nın azaldığını) görülmüştür.
• 19. YÜKSEK YAĞLI DİYETLER YÜKSEK YAĞLI DİYETLER •Egzersiz → kilo kaybında •Beslenme danışmanlığı + egzersiz •Yüksek yoğunluktaki fiziksel aktivite > orta seviyedeki fiziksel aktivite •Yapılan çalışmalarda HFD (%45 ve %60) ile egzersizin kilo alımını ve yağlanmayı önlediği gösterilmiş. •Aynı zamanda HFD ile beslenen farelerde glukoz toleransı normale döndü. •F:B oranı ↓ •Clostridiaceae, Lachnospiraceae ve Ruminococcaeae gibi bütirat üreten bakteri türlerinde ↑ •Kas kütlesi kaybını engeller, •Yağ kütlesinde ve abdominal obezitede azalmaya yol açar. •Kilo kaybından sonra kilo alımını önler.
• 20. Slide20 •Genel sonuçlar, egzersizin mikrobiyal çeşitlilik üzerinde güçlü bir etkiye sahip olduğuna işaret etmesine rağmen, tutarsız yöntemler nedeniyle çalışmalar arasında doğrudan karşılaştırma yapmak güçtür. •Dahası, hangi bağırsak mikroplarının bulunduğunu bilmek güzel ancak henüz insan sağlığı üzerindeki rolleri tam olarak anlaşılmadığından etkilerini tam olarak bilmek sınırlıdır.
• 21. Egzersiz ve intestinal tıght junctıon Egzersiz ve intestinal tıght junctıon •Bağırsak besin maddeleri, sıvılar ve elektrolitlerin emilmesi için birincil yerdir. •Özelleştirilmiş proteinler mukozal tabakayı oluşturur ve geçirgen olmayan bir bariyer oluşturan sıkı bağlantılar vasıtasıyla komşu epitel hücrelerine ve enterositlere yapışırlar. •Bu bariyerin bakımı, bağırsak homeostazını korumanın temelidir, ancak bu bütünlük, konak davranışındaki değişikliklere karşı savunmasız kalmaktadır. Bağırsak bütünlüğünün değişmesi, HFD ve sıkı bağlantı proteinlerinin, okludin ve zonaokludin-1'in (ZO-1) parçalanması ile ilişkilendirilmiştir. Egzersiz ve bariyer fonksiyonu üzerine yapılan araştırmalar, egzersizin daha yorucuyken daha fazla bariyer bozulması olduğunu ortaya koymaktadır. Yapılan bir çalışmada sıcakta uzun süreli yapılan egzersizde protein kinaz C (ısı stres yolunda) veya hidrojen peroksit üretimine neden olan bağırsak iskemisi ile geçirgenliği arttıran (iskemik yolağı) bir bozulmaya neden olmaktadır.
• 22. Egzersiz, bağırsak bağışıklığı ve inflamasyon Egzersiz, bağırsak bağışıklığı ve inflamasyon •Biriken kanıtlar, egzersizin bağırsak inflamasyonunu azaltabileceğini düşündürmektedir •Yapılan bir çalışmada, egzersizin bağırsak lenfositlerinde antioksidan enzimleri (glutatyon peroksidaz ve katalaz), antiinflamatuar sitokinleri (interlökin (IL) -10) ve antiapoptotik proteinleri (Bcl-2) arttırabildiği belirtilmiştir. •Bu alandaki insan araştırmaları sınırlıdır ve bu tür çalışmalardan elde edilen sonuçlar, GİS rahatsızlığı olan bireyler için egzersiz reçetelerinin oluşturulmasında yardımcı olacaktır.
• 23. Sonuç Sonuç •Mikrobiyom ve fizyolojik sonuçlardaki değişiklikler arasında güçlü bağlantılar kurmak için birçok mekanizmanın anlaşılması gerekmektedir. •İnsan çalışmaları, hayvan modellerinde görülen sonuçların tekrarlanması için bir zorunluluktur.