Bilirubin redüktazın anlaşılmasıyla safrakesesi taşı, sarılık ve iltihabi bağırsak hastalığı gibi rahatsızlarda daha iyi tedaviler bulunabilir.
Her hayvanın vücudundaki atıktan kurtulması için idrarını atması gerekir. Sağlıklı bir insanın idrarı belirgin şekilde sarı renkte olsa da, bilim insanları idrarımıza bu rengi neyin verdiğini yüzlerce yıldır çözememişti. Şimdiyse Maryland Üniversitesi ve ABD Ulusal Sağlık Enstitülerinde çalışan bir araştırma takımı, idrarımızı sarı yapan mikrobiyal bir enzim belirleyerek bu gizemi çözmüş olduklarını düşünüyor. Bulgular, geçtiğimiz hafta Nature Microbiology bülteninde yayımlanan bir çalışmada detaylıca aktarılıyor.
Maryland Üniversitesinde çalışan makale eş yazarı ve mikrobiyolog Brantley Hall’e göre 1960’lara kadar uzanan çalışmalardan ve üç buçuk yıl süren zorlu bir laboratuvar deneyinden yararlanan araştırmacılar, idrarın renginden bağırsak mikrobiyomunda bulunan ve bilirubin redüktaz adı verilen bir enzimin sorumlu olduğunu keşfetmişler.
Popular Science’a konuşan Hall, “Bağırsak mikrobiyomu, inanılmaz kimyagerler ile dolu” diyor. “Bağırsak mikroplarının yaptığı tüm bu moleküller insan fizyolojisi için çok önemli. Bağırsağımızdaki mikrobiyal kimyayı daha çok anladıkça, önemli şeyleri de anlamış olacağız. Fakat ilk olarak hangi enzimlerin nelerden sorumlu olduğunu çözmemiz gerekiyor. Neler gerçekleştiğini bilmezseniz, araştırmaya başlayamazsınız bile.”
Mikrobiyal bir gizemin çözülmesi
Bilim insanları bu sarı rengin, vücudun eski kan hücrelerinden kurtulma biçiminden geldiğini önceden biliyordu. Kırmızı kan hücreleri genelde 120 gün kadar sonra yaşam döngülerinin sonuna geliyor ve karaciğerde ayrışıyorlar. Bu sürecin bilirubin isimli bir yan ürünü de, karaciğerden bağırsağa salgılanan parlak turuncu renkli bir bileşen. Bağırsakta yaşayan bakteriler, sonrasında bilirubini ürobilinojen adı verilen renksiz bir bileşene dönüştürüyor. Ürobilinojen ise en sonunda parçalanarak, ürobilin adı verilen ve bu renklendirmede rol oynayan sarı pigment molekülüne dönüşüyor. Bilim insanlarının bilmediği şey, bu konuda hangi bakteriyel enzimin sorumlu olduğuydu.
Bu enzimin belirlenmesi, iki temel sebep dolayısıyla uzun süredir mikrobiyal bir gizem olarak kalmış. Brantley’e göre bu konuda karşılaşılan ilk güçlük, laboratuvarda anaerobik mikrop üretmenin geçmişten beri çok zor ve pahalı olması.
“Bu işlevi yerine getiren mikroplar atmosferik oksijenle yaşayamıyor” diyor Hall. “Dakikalar veya saniyeler içerisinde ölüyorlar. Bunlar da asla büyümüyor.”
Brantley ve araştırma takımı, son 15 yılda oksijen olmadan hayatta kalıp çoğalan bu mikropların laboratuvarda yetiştirilmesinde kaydedilen bilimsel ilerlemelerden yararlanmayı başarmış.
İkinci engel ise bağırsaktaki mikrobiyomların genom dizilimlerinin olmamasıymış. Genetik dizilemede meydana gelen son ilerlemeler, araştırma takımının bağırsaktaki mikropların nasıl çalıştığını görmek için üzerinde çalışabileceği daha fazla dizilim bulunması anlamına geliyor.
“Kendi vakamızda ise bilirubini ayrıştıran mikroplar ile ayrıştırmayan mikropları belirledik” diyor Hall. “Daha sonra bu ikisi arasında kapsamlı bir genom analizi yürütüp aday genleri belirledik.”
Bağırsak mikrobiyomuna doğru
Araştırma takımı çalışmada, insan bağırsağında yaşayan ve bilirubini ürobilinojene dönüştüren türlerin genomlarını, yine bağırsakta yaşayan ve bu dönüştürmeyi yapamayan türler ile karşılaştırmış. Böylelikle bilirubin redüktazı kodlayan geni belirlemişler. Sonrasında ise Escherichia coli (E. coli) bakterisini kullanarak, söz konusu enzimin bakterideki bilirubini ürobilinojene diğer bağırsak bakterilerindeki kadar iyi dönüştürüp dönüştürmeyeceğini test etmişler.
Bu geni bilinen bütün bakteri türlerinde aradıktan sonra, araştırmacılar enzimin öncelikli olarak Firmicutes adı verilen ve bağırsak mikrobiyomunda egemen olan geniş bir bakteri grubuna ait bir bakteri türü tarafından üretildiğini keşfetmişler. Çiş renklendirici geni bulmak için 1.000’i aşkın yetişkinin bağırsak mikrobiyomunu genetik taramadan geçiren bilim insanları, bu kişilerin %99,9’unun bilirubin redüktaz genini taşıyan bağırsak bakterisini barındırdığını keşfetmiş.
“Bana göre en şaşırtıcı şey, bu işlevin yetişkin insanlarda ne kadar yaygın olduğunu görmekti” diyor Hall. “Esasında herkesin idrarı sarı ve herkesin dışkısı kahverengidir, dolayısıyla bunu yapan mikropların olması gerektiğini biliyorduk. Aslında bunu yapan mikroplar o kadar fazla değil ve özünde her insanda yaygınlar.”
Tıp dalında olası uygulamalar
Çalışmada ayrıca bu genin, iltihabi bağırsak sendorum (IBD) olan yetişkinler ve sarılıklı bebeklerde de bulunup bulunmadığı incelenmiş. IBD’li kişilerin yalnızca %68 kadarlık kısmı ve sarılık tehlikesi yüksek olan üç aylıktan küçük bebeklerin yaklaşık %40’ında bu gen bulunmuş. Daha fazla araştırması yapılması gerekse de, bu enzim ve genlerin neler olduğunun belirlenmesi IBD, sarılık ve hatta safra taşları için daha iyi tedavilerin geliştirilmesine yardımcı olabilir.
“İnsanlar bağırsak sağlığı konusunda çok heyecanlılar ve ben de insanlarla bu konuda konuşmayı seviyorum” diyor Hall. “Herkesin ya bağırsak sorunu var ya da bağırsak sorunu olan bir tanıdığı. Bence insanların bağırsak mikrobiyomunu ve bağırsak sağlığını olumlu şekilde düzenleme bakımından muazzam bir fırsat var.”
Yazar: Laura Baisas/Popular Science. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
