Parkinson ve mikrobiyom: Mikrobiyomunuz ne ise siz osunuz!

Son on yılda mikrobiyom üzerine olan çalışmalar hız kazandı ve mikrobiyom hastalık ilişkisine dair bildiklerimiz bir nebze arttı. Eskiden beri yaygın olarak kullanılan İngilizcede yaygın olarak kullanılan bir tabir olan “You are what you eat” (Yedikleriniz ne ise siz osunuz)u günümüze “mikrobiyomunuz ne ise siz osunuz” olarak uyarlamak yanlış olmayacaktır. İnsanın insan olma, dünyada var olma sürecindeki en önemli yol arkadaşları onun değişen ve dinamik mikrobiyomudur diyebiliriz. Bugün mikrobiyomdaki değişimler kanserden, nöropsikiyatrik hastalıklara pek çok hastalıkla ilişkilendirilmektedir. Nedensellik ilişkisini yani mikrobiyomun mu hastalık sonucu değiştiğini, yoksa mikrobiyomdaki değişimin mi hastalığa yol açtığını henüz her durum için tam olarak söyleyemesek de temel bilimler ve sağlık bilimleri araştırmaları bu konularda önemli aşamalar kaydetmekte.

Science dergisinde geçtiğimiz hafta yayımlanan bir araştırma, mikrobiyoma bakışımıza yeni bir pencere açtı. Vayu Maini Rekdal’ın ilk yazarı olduğu araştırma Parkinson hastalığı tedavisinde kullanılan levodopa (L-dopa) isimli ilacın insan mikrobiyomundaki bir mikroorganizma tarafından parçalanarak etkisizleştirildiğini, bu parçalanmanın mekanizmasını ortaya koydu. Parkinson hastalığında beyinde dopamin üreten sinir hücreleri hasar görmektedir ve dopamin eksikliği nedeniyle vücutta Parkinson’un tipik belirtileri (tremor, denge ve koordinasyon bozuklukları vb.) görülmektedir. Beyine L-dopa aracılığı ile ulaştırılan dopamin bu belirtileri azaltmaktadır. Ancak ilacın yalnızca yüzde 1-yüzde 5’lik bir oranı beyine ulaşabilmektedir. Bunun ana müsebbibinin vücuttaki L-dopa parçalayıcı enzimler olduğu düşünülmektedir. ’60’larda bu durum fark edildiğinde ilaç endüstrisi carbidopa isimli bir ilaç geliştirerek L-Dopanın vücutta parçalanmasını engellemeyi başardı. Ancak, Rekdal’e göre, bu parçalanmanın kişiden kişiye değişmesi ve enzim hipotezi de L-dopanın tamamen parçalanmasını tek başına açıklayamamaktadır. Buna ek olarak bazı hastalarda L-Dopanın beyin dışında dopamine dönüştürülmesinin çeşitli yan etkileri de bulunmakta. Bildiğimiz kadarıyla L-Dopanın dopamine dönüştürülmesini doğada pek az bakteri enzimi gerçekleştirebilmekte ve bunlar L-dopa ve tirosin aminoasidine bağlanma yeteneğine sahipler. Rekdal de buradan yola çıktı. İnsan Mikrobiyom Projesini ve biyoenformatik yöntemleri kullanarak bağırsak mikrobiyomundaki hangi organizmaların benzer enzimleri üretebileceğini ortaya çıkardı. Birkaç tane aday olsa da Enterococcus faecalis yapılan deneylerde her seferinde L-Dopanın tümünü parçalayarak bu yarıştan en güçlü aday olarak çıktı. Bundan sorumlu olan enzim ise PLPye bağlı tirosin dekarboksilaz (TyrDC) idi. Rekdal ve ekibi bu enzimin carbidopanın etkisinden kaçabildiğini, carbidopanın bir şekilde bu hücrelere nüfuz edemediğini düşünmekte. Mekanizmayı tam olarak ortaya koyamasalar da ekip, Enterococcus faecalis bakterisini engelleyerek vücutta L-Dopa’nın parçalanmasını geciktirecek bir molekülü de keşfettiler.   

Rekdal, L-Dopanın dopamine dönüşümü sonrasında ikincil bir organism tarafından dopaminin meta-tiramin molekülüne dönüştürüldüğünü ve yan etkilerin bundan kaynaklanıyor olabileceğini ortaya koydu. Bunu ise çeşitli mikroorganizmalara Darwinci bir yarış oyunu oynatarak keşfetti.  Bu mikroorganizmalara dopamin vererek hangisinin dopamini parçaladığını ortaya çıkardı. Bu bakteri ise Eggerthella lenta idi.

Elbette bu alanda daha fazla ve daha derin çalışmaya ihtiyaç var ancak bu çalışma mikrobiyomumuzun sağlığımızı aldığımız ilaçlar üzerinden de etkilemekte olduğunu ortaya koyması bakımından oldukça önemli. Kişisel tıp, kişisel ilaç çağına girdiğimiz günlerde hastalıkların tedavisinde bu bilgiler oldukça önem kazanmakta.

1 Vayu Maini Rekdal, Elizabeth N. Bess, Jordan E. Bisanz, Peter J. Turnbaugh, Emily P. Balskus. Discovery and inhibition of an interspecies gut bacterial pathway for Levodopa metabolism. Science, 2019; 364 (6445): eaau6323 DOI: 10.1126/science.aau6323

 2 Harvard University. "Gut microbes eat our medication." ScienceDaily. ScienceDaily, 13 June 2019. <www.sciencedaily.com/releases/2019/06/190613143629.htm>.