Bağırsak Mikrobiyotası ve Otizm Spektrum Bozukluğu Arasındaki İlişki: Sistematik Bir Derleme ve Meta-Analiz

Otizm spektrum bozukluğu (OSB); kalıplaşmış davranış, iletişim ve sosyal etkileşimlerdeki eksiklikler ile karakterizedir. Gastrointestinal (GI) fonksiyon bozukluğu, OSB ile ilişkili bir eşzamanlı hastalıktır ve OSB GI patofizyolojisinde bağırsak mikrobiyotasının potansiyel bir rolüne işaret eder. Son zamanlarda yapılan birkaç çalışmada, otistik bireylerin değişmiş bir bakteriyel bağırsak mikrobiyotasını barındırdığı bulunmuştur. Bazı durumlarda, antibiyotik uygulaması ve mikrobiyota transfer tedavisi ile bağırsak mikrobiyotasını yeniden şekillendirmenin OSB semptomlarını hafiflettiği bildirilmiştir. Ancak bireysel çalışmalarda benzer şekilde değişmiş belirli bakteri türleri üzerinde çok az fikir birliği bulunmaktadır. Bu çalışmanın amacı, daha önce yayınlanmış verileri özetlemek ve meta-analiz kullanarak kontrol ve OSB’li bireylerde bağırsak mikrobiyotasındaki bakteri cinslerinin nispi bolluğundaki değişikliği analiz etmektir. OSB’li 254 hastayı içeren dokuz çalışmayı analiz ettik. OSB’li çocukların kontrollere kıyasla toplam tespit edilen mikroflorada Akkermansia, Bacteroides, Bifidobacterium ve Parabacteroides yüzdelerinin daha düşük ve Faecalibacterium yüzdesinin ise daha yüksek olduğu bulunmuştur. Buna karşılık, OSB’li çocuklarda Enterococcus, Escherichia coli, Bacteroides ve Bifidobacterium’un daha düşük bolluğu ve Lactobacillus’un daha yüksek bolluğu bulunmaktadır. Bu metaanaliz, OSB ile mikrobiyota bileşiminin değiştirilmesi arasında bir ilişki olduğunu düşündürmektedir ve OSB’nin kesin mikrobiyolojik tedavisi için daha fazla kanıt sağlayacak olan bakteriyel değişikliklerin OSB semptomları ile ilişkisini değerlendirmek için ek ileriye dönük kohort çalışmalarını gerektirmektedir.   

Anahtar Kelimeler: otizm spektrum bozukluğu, çocuklar, GI sorunları, bağırsak mikrobiyotası, mikroflora, meta-analiz

GİRİŞ

Otizm spektrum bozukluğu (OSB), kalıplaşmış davranış ve iletişim ve sosyal etkileşimlerdeki eksiklikler ile karakterize bir nörogelişimsel bozukluktur. OSB oldukça çok unsurludur ve etiyolojisi belirsizdir. Önceki çalışmalar, bu hastalığın genetik anormallikler, bağışıklık sisteminin düzensizliği, iltihaplanma ve çevresel faktörler gibi çeşitli potansiyel nedenlerini ortaya çıkarmıştır (1-5). Kabızlık, karın ağrısı, gazlılık, ishal ve şişkinlik gibi gastrointestinal (GI) sorunlar, %23 ile %70 arasında bir prevalans aralığında OSB ile ilişkili yaygın semptomlardır (4, 6-8). GI semptomları ve OSB arasında neden-sonuç ilişkisi olduğuna dair doğrudan bir kanıt olmamasına rağmen, yapılan araştırmalar OSB etiyolojisinde bağırsağın önemli bir rolü olduğunu öne sürmüştür (9). Son zamanlarda, OSB’de bağırsak ve beyin arasındaki etkileşimler büyük ilgi görmüştür (10-12). Bin yıldan fazla bir süredir seçkin mikrobiyota; bağışıklık sistemi, metabolizma ve sinir sistemi ile bütünleşmiş olan insan sindirim yolunda yerleşik hale gelmiştir (13, 14). Bu bağırsağa adapte olmuş bakteriler ve bunların metabolitleri, OSB’nin patofizyolojisinde kritik bir role sahip olabilir. Kemirgenler üzerinde yapılan araştırmalar, bağırsak mikrobiyotasının duygusal davranışların ve beyin nörotransmitter sistemlerinin gelişimini etkilediğini ve ayrıca bir mikrobiyota bağırsak-beyin ekseninin varlığını göstermiştir (15-18). Bağırsak mikrobiyotası, merkezi sinir sistemi düzeyinde davranış ve ruh hali üzerindeki potansiyel etkisini vurgulayarak, beyin-bağırsak ekseninin kritik bir bileşeni olarak haklı konumunu almıştır (10). Ayrıca bazı durumlarda antibiyotik uygulaması ve mikrobiyota transfer tedavisi ile bağırsak mikrobiyotasının yeniden şekillendirilmesinin OSB semptomlarını hafiflettiği bildirilmiştir (19). Probiyotiklerin uygulanması, mikrobiyota bileşimini ve bağırsak bariyer fonksiyonunu etkileyebilmekte ve mukozal bağışıklık tepkilerini değiştirebilmektedir (20). OSB’de, disbiyozun neden olduğu bağırsak bütünlüğünün bozulması (21, 22), toksinlerin üretimi (23) ve immünolojik (24) ve metabolik (23) anormallikler gibi mikrobiyal ilişkili birkaç olası mekanizma vardır. Farelerin bağırsağında mikrobiyal bir kayma, serum metabolitlerinde değişikliklere neden olur ve otistik bir davranışsal fenotipi indükler (25). Ayrıca çoğu çalışma OSB’li bireylerde bağırsak mikrobiyotasının disbiyozunu bildirmiştir (26-28). Ancak farklı araştırmacılar çeşitli sonuçlar bildirmiştir. Örneğin, Kang vd. OSB’li çocuklarda tespit edilen toplam mikroflorada daha yüksek bir Bacteroides yüzdesi bildirirken, Strati vd. kontrollere kıyasla OSB’li çocuklarda daha düşük bir Bacteroides yüzdesi göstermiştir (29, 30). Halihazırda mevcut olan çelişkili veriler nedeniyle, bağırsak mikrobiyotası ve OSB arasındaki ilişkinin daha fazla araştırılmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Bağırsak mikroplarının OSB üzerindeki etkisini daha iyi anlamak için OSB’li hastalar ile aynı yaştaki kontroller arasındaki mikrobiyal popülasyonlardaki farklılıkları değerlendirmek için bir meta-analiz gerçekleştirdik. Bu tür bilgiler OSB’li hastalarda bağırsak mikrobiyal popülasyonlarını modüle etmek için yeni terapötik stratejiler tasarlamak için faydalıdır.

MATERYAL VE METOT

Arama Stratejisi ve Dahil Etme Kriterleri

Aşağıdaki terimleri kullanarak Temmuz 2017’ye kadar PubMed, Web of Science ve Cochrane veritabanlarında sistematik bir literatür taraması yaptık: Sistematik İncelemeler ve Meta-Analizler için Tercih Edilen Raporlama Öğeleri (PRISMA) kılavuzlarına göre “otizm (otizm spektrum bozukluğu) ve mikrobiyota” veya “mikrobiyom” veya “disbiyoz” (31) terimleri kullanılmıştır.  Bu aramada belirlenen özetler, açıkça alakasız çalışmaları ortadan kaldırmak için taranmıştır. Çalışmaya dahil edilme kriterleri aşağıdaki gibidir: 1) gözlemsel ileriye dönük ve geriye dönük çalışmalar, vaka kontrol çalışmaları veya kohort çalışmaları; 2) otizm veya OSB teşhisi konan çocuklarda bağırsak bakterilerinin araştırılması; 3) değerlendirilen spesifik bakterilerin numune boyutu ve prevalansı hakkında bilgi içeren yazılar ve 4) İngilizce yazılar. İncelemeler, vaka raporları ve tekrar eden yayınların yanı sıra insan dışı deneklerle ilgili çalışmalar hariç tutulmuştur. Bağırsak mikrobiyotası ve OSB arasındaki ilişki hakkında yeterli bilgi sağlayan tüm makaleler dahil edilmiştir.

İlgilenilen sonuç, OSB ile bağırsak mikrobiyotası arasındaki ilişkiydi. OSB tanımı, Hastalıkların ve İlişkili Sağlık Sorunlarının Uluslararası İstatistiksel Sınıflandırması, Onuncu Revizyona göre bir doktorun teşhisine veya çocukların ebeveynleri tarafından bildirilen bir OSB öyküsüne dayandırılmıştır. Biyoçeşitlilik ve mikrobiyota bileşimine ilişkin değerlendirmeler; kültüre bağlı yöntemler (32, 33), gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) (34), floresan in situ hibridizasyon (FISH) (35) ve bakteri 16S ribozomal ribonükleik asit (rRNA) genleri için pirosekanslama kullanılarak dışkı örneği testine dayanmaktadır (23, 29, 30, 36, 37). Meta-analizleri yürütmek için; bakterileri değerlendirmede en az üç çalışma kullanılmıştır. Mevcut meta-analiz içinde tutarlılığı korumak için bakteri taksonomisi, yüzde ve nisbi bolluk dahil olmak üzere tüm bakteri bilgileri son analizlerden önce gözden geçirilmiş ve seçilmiştir. Genel olarak, bağırsak bakterileri filumdan (yüksek taksonomik seviye) cinse (düşük taksonomik seviye) kadar farklı taksonomik seviyelerde sınıflandırılmıştır. Tutarlılık için, dahil edilen çalışmalar cins düzeyinde analiz edilmiştir. Yayınlanan makalelerden bakteri bolluğu hakkında veri çıkaramazsak, uygun çalışmaların araştırmacılarıyla iletişimde bulunduk. 

Kalite değerlendirme

Dört araştırmacı bağımsız olarak aşağıdaki öğelerin veri çıkarımını gerçekleştirmiştir: yazar(lar), yayın yılı, çalışma tasarımı, ülke, çalışma popülasyonunun yaşı, OSB tanısı ve etki büyüklüğü. İki hakem kalite değerlendirmesini bağımsız olarak tamamlamıştır. Yayınların kalite değerlendirmesini tamamlamak için önceki çalışmalardan modifiye edilmiş bir dizi yapılandırılmış kriter kullanılmıştır. Toplam puan 5 ile 9 arasındaydı (en yüksek 9 olmak üzere), daha yüksek puan daha yüksek kaliteyi göstermektedir. Çıkarılan verilerle ilgili anlaşmazlık olması durumunda, uyuşmazlıklar fikir birliği tartışması ile çözülmüştür.

İstatistiksel analiz

En ölçülü sonucu bildirmek için sabit etkiler modeli ve rastgele etkiler modeli kullanılmıştır. İstatistiksel heterojenlik, şanstan ziyade heterojenliğe bağlı olarak farklı çalışmalar arasındaki toplam varyasyon yüzdesini temsil eden I² değeri kullanılarak değerlendirilmiştir.  %25, %50 ve %75’lik I² değerleri düşük, orta ve yüksek heterojenlik ile ilişkilidir (38). Belirgin bir heterojenlik (I² indeksi ≥ %50) olduğunda rastgele etkiler modeli uygulanmış; aksi halde sabit etkiler modeli kullanılmıştır. Standartlaştırılmış ortalama fark (SMD) etki ölçüsü, sürekli değişkenler için kullanılmıştır (39). SMD > 0, OSB’li katılımcıların kontrollerden daha yüksek bakteri bolluğuna sahip olduğunu ve SMD < 0, OSB’li katılımcıların kontrollerden daha düşük bakteri bolluğuna sahip olduğunu göstermektedir. Ayrıca, huni grafikleri ve regresyon analizlerini kullanarak yayın yanlılığı kanıtlarının ve diğer küçük çalışma etkilerinin yanı sıra alt grup analizlerinde yanlılık kontrolünün etkisini analiz etmeyi planladık. Ancak sınırlı sayıda çalışma nedeniyle, yalnızca OSB’li katılımcıları veya tipik olarak gelişen çocukları içeren çalışmaların alt grup analizlerini gerçekleştirdik. Birincil analizimize, yayınlanmış tüm çalışmaları dahil ettik. OSB’li çocuklar ve kontroller arasındaki bakteri yüzdesinin oranı, kontrollere kıyasla OSB’li çocuklarda göreceli bakteri bolluğunu değerlendirmek için hesaplanmıştır. Tüm istatistiksel analizler, Stata sürüm 12.0 (Stata Corp, College Station, TX, ABD) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. 

SONUÇLAR

Dahil Edilen Çalışmaların Özellikleri

Literatür araştırmaları potansiyel olarak 431 nitelikli kaydı ortaya çıkarmıştır (Şekil 1).

ŞEKİL 1. Çalışma seçiminin akış şeması: makale arama stratejisi sonuçları.

Referans listelerinin gözden geçirilmesiyle üç ek kayıt tespit edilmiştir. Başlıkların ve özetlerin gözden geçirilmesi ve 246 kopyanın çıkarılmasından sonra, tam metinlerin daha fazla gözden geçirilmesi için 112 yayın seçilmiştir. Açıkça alakasız olan, insan dışı denekleri içeren veya eksik verileri olan kayıtların hariç tutulmasından sonra, 30 tam metin kayıt ayrı ayrı gözden geçirilmiştir. Bu 30 makaleden 9’u meta analize dahil edilmiştir, geri kalan çalışmalar raporda bakteri bolluğu veya yüzdesi hakkında kantitatif veri sağlamadığından dahil edilmemiştir veya temel ayrıntılar için talebimizden sonra mevcut meta analize dahil edilmiştir. Toplamda yaşları 6 ile 11 arasında değişen 254 OSB’li katılımcı ve yaşları eşleştirilmiş 167 genel anlamda gelişen kontrol vardı (Tablo 1).

Derlenen çalışmalarda OSB ve komorbidite hastalığının tanı yöntemleri Tablo 2’de gösterilmiştir.

Bağırsak mikrobiyolojisi, nicel PCR (QPCR) veya PCR, pirosekanslama, kültür yöntemleri veya FISH kullanılarak değerlendirilmiştir (Tablo 3). Her çalışma, meta-analiz için farklı bakteri türleri sağlamıştır (Tablo 3). 

Dahil edilen yayınlarda mikrobiyotanın farklı tespit yöntemlerinin neden olduğu potansiyel varyasyonu önlemek için mevcut analizde bağırsak mikrobiyotasındaki bakteri türlerinin yüzdesi ve nisbi bolluğu kullanılmıştır. Yalnızca üç çalışmada bildirilen mutlak bakteri popülasyonu sayısı, bir meta-analiz yapmak için yetersizdi. Ortalamanın standart sapması, daha önce yayınlanmış bir yöntem (40) kullanılarak yalnızca ortalama ve aralığı (33) sağlayan bir çalışma için hesaplanmıştır. 

Akkermansia

Beş çalışmadan Akkermansia yüzdesini analiz ettik (Şekil 2A).

ŞEKİL 2. OSB’de Akkermansia, Bacteroides, Bifidobacterium ve Clostridium yüzdelerinin meta-analiz diyagramı. (A–D) Tespit edilen toplam mikroflorada sırasıyla Akkermansia, Bacteroides, Bifidobacterium ve Clostridium yüzdeleri. Akkermansia, Bacteroides ve Clostridium’u değerlendirmek için sabit etki modelleri kullanılmıştır. Bifidobacterium’u analiz etmek için rastgele etkiler modeli kullanılmış, bu da çalışma arası daha yüksek heterojeniteye (I² > %50) neden olmuştur. Dahil edilen çalışmalardan Akkermansia, Bacteroides, Bifidobacterium ve Clostridium’un toplanmış yüzdeleri sırasıyla %0.1, %11.9, %2.8 ve %6.4 idi.

Sabit etkiler meta-analizi, OSB’li katılımcılarda tespit edilen toplam mikrofloradaki Akkermansia yüzdesinin %0.1 olduğunu [%95 güven aralığı (GA):-0.005’den 0.007’ye], tipik olarak gelişen çocuklarda ise bu oranın %0.2 olduğunu göstermiştir [%95 GA: -0.007’den 0.01’e]. Çalışmalar arasında heterojenlik olduğuna dair bir kanıt yoktu (I² = %0; Şekil 2A). Ancak etki büyüklüğü (Z = 0.44, P = 0.658) nispeten küçüktü. OSB grubu (%0.1) ve kontrol grubu (%0.2) arasındaki bakteri yüzdesi oranı 0.5 idi. OSB’li hastalarda Akkermansia yüzdesi, kontrollere kıyasla açıkça daha düşüktü (Şekil 5A).

ŞEKİL 5. Meta analize dahil edilen bakterilerin nispi bolluğu. (A) OSB’li ve tipik gelişen çocuklarda bakteri yüzdelerinin oranı. 1’den büyük bir değer OSB’li çocuklarda (Faecalibacterium, Ruminococcus ve Clostridium) daha yüksek bolluğu gösterirken, 1’den küçük bir değer OSB’li çocuklarda kontrollere kıyasla daha düşük bolluğu gösterir. (B) OSB’li çocuklarda bağırsak mikrobiyotasının nispi bolluğu. Pozitif bir değer OSB’li çocuklarda (Lactobacillus) daha yüksek bolluğu gösterirken, negatif bir değer ise OSB’li çocuklarda daha düşük bolluğu gösterir.

Bacteroides

Bacteroides, Gram negatif bir bakteridir ve bağırsak mikrobiyotasında en erken kolonize olan ve en bol bulunan bileşenlerinden biridir ve bir anti-inflamatuar ortamı indükleyebilir (41). Sabit etkiler meta-analizi, tespit edilen toplam mikrofloradaki Bacteroides yüzdesinin OSB’li çocuklarda %10.2 (%95 GA: 0.041–0.163), ancak tipik olarak gelişen çocuklarda %14.3 (%95 GA: 0.069–0.218) olduğunu göstermiştir. OSB grubu içinde çalışma arası düşük heterojenlik vardı (I² = %43.7; Şekil 2B).  Etki büyüklüğü (Z = 4.92, P = 0.000) anlamlı ve büyüktü. OSB grubu (%10.2) ve kontrol grubu (%14.3) arasındaki bakteri yüzdesinin oranı 0.71 idi (Şekil 5A). Ayrıca, bir rastgele etki modeli kontrollere kıyasla OSB’li katılımcılarda daha düşük Bacteroides bolluğu göstermiştir (SMD -0.35, %95 GA: -1.2’den 0.51’e; Şekil 3D). Ancak etki büyüklüğü (Z = 0.8, P = 0.427) nispeten küçüktü.

ŞEKİL 3. Otizm spektrum bozukluğunda (OSB) Faecalibacterium, Parabacteroides, Ruminococcus ve Bacteroides yüzdelerinin metaanaliz diyagramı. (A–C) Tespit edilen toplam mikroflorada sırasıyla Faecalibacterium, Parabacteroides ve Ruminococcus yüzdeleri. Faecalibacterium, Parabacteroides ve Ruminococcus’u değerlendirmek için sabit etki modelleri kullanılmıştır. Dahil edilen çalışmalardan Faecalibacterium, Parabacteroides ve Ruminococcus’un toplanmış yüzdeleri sırasıyla %8,8, %0,4 ve %3,3 idi. (D) Bacteroides’in nisbi bolluğu. Bacteroides’i analiz etmek için bir rastgele etkiler modeli kullanılmış, bu da daha yüksek çalışma arası heterojenliğe (I² > %50) sebep olmuştur. 

Bifidobacterium

Bifidobacterium, bağırsak mikrobiyota bileşimini değiştirerek çeşitli hastalıkları hafifletmek için uzun süredir bir probiyotik olarak kullanılmaktadır (34, 42). Rastgele etkiler meta-analizi, OSB’li çocukların tespit edilen toplam mikroflorasında Bifidobacterium’un %2.2’sini gösterirken (%95 GA: -0.008’den 0.052’ye), tipik gelişen çocuklardaki yüzdelik ise, çalışma arası orta düzeyde heterojenlik (sırasıyla I² = %78.2 ve %69.7; Şekil 2C) ile %4.2 idi  (%95 GA: -0.00’den 0.084’e). Etki büyüklüğü (Z = 2.27, P = 0.023) anlamlı ve orta düzeydeydi. OSB grubu (%2.2) ve kontrol grubu (%4.2) arasındaki bakteri yüzdesinin oranı 0.52’dir (Şekil 5A). OSB’li hastalarda Bifidobacterium yüzdesi, kontrollere kıyasla açıkça daha düşüktü. Ayrıca, bir rastgele efekt modeli, OSB’li çocuklarda daha düşük bir Bifidobacterium bolluğu göstermiştir (SMD -1.05, %95 GA:-2.27’den 0.18’e; Şekil 4A). 

ŞEKİL 4. OSB’de Bifidobacterium, E. coli, Enterococcus ve Lactobacillus’un göreceli bolluğunun metaanaliz diyagramı. (A–D) Bifidobacterium, E. coli, Enterococcus ve Lactobacillus’un göreceli bolluğu. Bifidobacterium, E. coli ve Lactobacillus’u analiz etmek için rastgele etki modelleri kullanılmış ve Enterococcus dışında daha yüksek çalışma arası heterojeniteye (I² > %50) katkıda bulunmuştur. 

Faecalibacterium

Faecalibacterium yüzdesini değerlendirmek için beş çalışma kullanılmıştır (Şekil 3A). Sabit etkiler meta-analizi, OSB’li çocukların tespit edilen toplam mikroflorasındaki Faecalibacterium yüzdesinin %10.2 (%95 GA: 0.039-0.166) olduğunu, bunun tipik olarak gelişen çocuklarınkinden açıkça daha yüksek olduğunu göstermiştir (%7.7; %95 GA: 0.021-0.133). Etki büyüklüğü (Z = 4.12, P = 0.000) anlamlı ve büyüktü. OSB grubu (%10.2) ve kontrol grubu (%7.7) arasındaki bakteri yüzdesinin oranı 1.32 idi (Şekil 5A). 

Ruminococcus

Ruminococcus, sindirim yolunda bulunabilen anaerobik Gram pozitif bir koktur (43, 44). Tespit edilen toplam mikrofloradaki Ruminococcus yüzdeleri değerlendirilmiştir. Bir sabit etkiler meta-analizi, OSB’li çocuklar  ve tipik olarak gelişen kontroller için sırasıyla %3.4 ve  %3.2 göstermiştir (%95 GA: −0,004’den 0,072’ye ve −0,006’den 0,069’a). Ruminococcus yüzdelerine göre çalışmalar arası heterojenlik (I² = %0; Şekil 3C) olduğuna dair bir kanıt bulunmamaktadır. Etki büyüklüğü (Z = 2.42, P = 0.016) anlamlı ve orta düzeydeydi. OSB grubu (%3.4) ve kontrol grubu (%3.2) arasındaki bakteri yüzdesinin oranı 1.06 idi (Şekil 5A). OSB’li hastalarda Ruminococcus’un yüzdesi kontrollere göre biraz daha yüksekti.

Clostridium, Parabacteroides, Escherichia coli, Enterococcus ve Lactobacillus

Bir sabit etkiler meta-analizi, OSB’li çocukların tespit edilen toplam mikroflorasındaki Clostridium yüzdesinin, tipik olarak gelişen çocuklarınkine benzer şekilde %6.4 (%95 GA: 0.006-0.122) olduğunu göstermiştir (%6.3; %95 GA: 0.004-0.122; Şekil 2D). Ayrıca sabit etkiler meta-analizi, OSB’li çocukların tespit edilen toplam mikroflorasındaki Parabacteroides yüzdesinin, tipik olarak gelişen çocuklarda (%95 GA: -0.01’den 0.02’ye; Şekil 3B) %0.5’e kıyasla %0.3 (%95 GA: -0.008’den 0.014’e) olduğunu göstermiştir. OSB grubu (%0,3) ve kontrol grubu (%0,5) arasındaki bakteri yüzdesinin oranı 0.6 olup bu durum OSB’li çocuklarda yüzde azalmasına işaret etmektedir (Şekil 5A).

Rastgele etkiler ve sabit etkiler modelleri, kontrollere kıyasla OSB’li çocuklarda E. coli ve Enterococcus’un nispi bolluğunun daha düşük olduğunu göstermiştir (SMD -0.33, %95 GA: -1.18’den 0,52’ye ve SMD -0.14, %95 GA: -0.47’den 0.20’ye; sırasıyla Şekil 4B ve 4C). Rastgele etkiler meta-analizi, OSB’li çocuklarda daha yüksek Lactobacillus’un göreceli bolluğunu göstermiştir (SMD 0.53, %95 GA: -0.001’den 1.1’e; Şekil 4D). OSB’li çocuklarda Lactobacillus, Enterococcus, E. coli, Bacteroides ve Bifidobacterium’un toplanmış göreceli bolluğu Şekil 5B’de gösterilmektedir.

TARTIŞMA

OSB’li Hastalarda Bağırsak Mikrobiyotasındaki Değişiklikler

Bağırsak mikrobiyotası insan fizyolojisi ve patolojisinde önemli bir rol oynar (45-47). Hem deneysel hem de klinik enine kesitsel araştırmalar, OSB’li hastaların bağırsak mikrobiyotasında değişiklikler olduğunu göstermiştir (48). Bu değişiklikler potansiyel olarak OSB’nin şiddeti ile ilişkili olan davranışsal ve GI semptomlarıyla ilgiliydi (7, 43, 49-52), bu da bağırsak-beyin ekseninin OSB’nin patogenezinde rol oynadığını gösteriyor (18, 53, 54).

Çeşitli incelemeler OSB’li hastalarda bir mikrobiyota değişikliği göstersede (28, 30, 55-60), bu OSB’li hastalarda yayınlanmış verileri sistematik olarak derleyen ve mikrobiyota değişikliklerini inceleyen ilk meta-analizdir. En doğru değerlendirmeyi sağlamak için standartlaştırılmış veri toplama, sıkı dahil etme kriterleri ve çoklu istatistiksel araçlar kullanılmıştır. Mevcut meta-analiz, ne bağırsak mikrobiyal çeşitliliğinde önemli değişiklikler olduğunu ne de tek mikrobiyal türlerin “OSB-teşvik eden mikroplar” olarak algılanamayacağını bulmuştur. Analizlerimiz OSB’li katılımcıların daha düşük Akkermansia, Bacteroides, Bifidobacterium, E. coli ve Enterococcus bolluğuna; daha yüksek Faecalibacterium ve Lactobacillus bolluğuna ve biraz daha fazla Ruminococcus ve Clostridium bolluğuna sahip olduğunu göstermiştir. Artan zararlı bakteri seviyeleri ile birlikte azalan faydalı bakteri seviyelerinin OSB semptomlarına katkıda bulunması mümkündür. Analizimiz, Clostridium dışında önceki araştırmalarla (61) tutarlıdır. Birkaç çalışma, OSB’li bireylerde kontrollere kıyasla daha yüksek bir Clostridium düzeyi olduğunu göstermiştir ve Clostridium’un nörotoksin üretebileceğini ve OSB’ye katkıda bulunabileceğini varsaymıştır (62, 63). Mevcut analiz, hafifçe artan Clostridium ve Ruminococcus seviyelerini göstermiştir buda bu eğilimleri doğrulamak için daha fazla çalışma yapılması gerektiğini göstermektedir. Buna karşılık, OSB’li hastalarda “yararlı” bakterilerde potansiyel olarak bir azalma vardır (34, 64). Bu görüş, probiyotik içeren Bifidobacterium türlerinin takviyesinin spesifik OSB semptomlarını iyileştirdiğini gösteren yakın tarihli bir çalışma ile daha da desteklenmektedir (65).

OSB’deki Bağırsak Mikrobiyotasının Potansiyel Mekanizmaları

Bağırsak mikrobiyotasının gelişim ve hastalıktaki rolü henüz tam olarak anlaşılamamıştır. Mikrobiyotanın bağırsak-beyin eksenini ve OSB ilerlemesini etkilediği potansiyel mekanizmalar, inflamatuar ve metabolik yolları ve epitelyal bariyer bütünlüğünün değişmesini içermektedir. Birincisi, Faecalibacterium’un bolluğu sistemik bağışıklık fonksiyon bozukluğunda rol oynayabilir. Faecalibacterium bolluğu OSB’li çocuklarda kontrollere kıyasla anlamlı olarak daha yüksekti (30). İnterferon yanıt faktörleri 7 ve 9’un ekspresyon seviyeleri, tip I interferon sinyalini aktive eden maddeler üretebilen fekal mikrobiyotadaki Faecalibacterium bolluğu ile güçlü bir korelasyon göstermiştir (66). Buna karşılık, analiz edilen çalışmalarda OSB’li bireylerde Bifidobacterium gibi koruyucu bakteriler çok miktarda azalmıştır. Bifidobakteriler, epitel boyunca E. coli gibi patojenlerin büyümesini baskılayan, bağırsaktaki iltihabı azaltan ve bağışıklık sistemi ile işbirliği yapan laktik asitin başlıca üreticileridir (67, 68). Bu çalışmada, daha düşük Bifidobacterium seviyeleri ve daha yüksek Lactobacillus seviyeleri, faydalı bakterilerde bir dengesizlik olduğunu göstermiştir. Dışkıda Bifidobacterium’un azalan seviyeleri ve serbest amino asitler ve kısa zincirli yağ asitleri (KZYA) metabolitleri de OSB gelişimine katkıda bulunabilir (23).  Düşük KZYA seviyesi muhtemelen faydalı bakteriler tarafından daha düşük sakarolitik fermentasyonu olan probiyotik kullanımı veya artan bağırsak geçirgenliği ile ilişkiliydi ve ardından otistik semptomları şiddetlendirdi (32). Akkermansia, tipik olarak gelişen yetişkinlerin bağırsağında bulunan müsin parçalayıcı bir bakteridir. OSB’li çocuklarda daha düşük Akkermansia bolluğu, kontrollere kıyasla OSB’li çocuklarda daha ince bir GI mukus bariyerini gösterebilir; sonuç olarak OSB’li çocuklarda bozulmuş bağırsak geçirgenliğinin dolaylı bir kanıtını yansıtabilir (34). İkincisi, hayvan çalışmaları, nörogelişim üzerinde bağırsak mikrobiyotasının etkilerini göstermiştir, bu da bağırsak kaynaklı lipopolisakkaritlerin farelerde kaygı benzeri davranışları artırabileceğini düşündürmektedir (69-71). Ayrıca, OSB’deki bağırsak mikrobiyal popülasyonları, beyin gibi uzak bölgeleri etkileyen ve sistemik etkiler ortaya koyan nörotoksinler dahil olmak üzere toksik ürünler üretebilirler (35). Üçüncüsü, mikrobiyota ve onların metabolitleri, normal beyin gelişimi ve işlevi için önemli olan hem beyin dokusu hem de epitelyal bariyer bütünlüğünün korunmasında esastır (72). Kan-beyin bariyerinin gelişimi, kommensal bağırsak florasının varlığına bağlı olduğu artık iyi bilinmektedir (10, 11). Ayrıca diyete özgü bağırsak mikrobiyota popülasyonları, sıçanlarda beyin doku bütünlüğünü potansiyel olarak etkilemektedir (59). Bu çalışmalar, beyin-bağırsak-enterik mikrobiyota eksenini etkilemede bağırsak mikrobiyotası için potansiyel bir mekanizma ortaya koymaktadır ve OSB patogenezinde beyin-bağırsak ekseninin rolünün anlaşılmasına katkıda bulunmaktadır. 

OSB’li çocuklarda, OSB şiddeti ile korelasyon gösteren (32, 73) ve OSB ile ilgili duygusal ve davranışsal problemlerle ilişkili olan (74,75) GI semptomlarının oranı yüksektir. GI semptomlarının %50’den fazlası, artan Ruminococcaceae (76, 77) dahil olmak üzere disbiyotik bağırsak mikrobiyotasına bağlı olabilir. Meta-analizimiz, GI semptomları bulunmayan OSB’li çocukları sadece iki çalışmaya dahil etmiştir (23, 37) ve bir çalışma GI semptomları hakkında ayrıntı vermemiştir (33). Bununla birlikte toplu olarak mevcut analize dahil edilen çalışmalar, OSB’li çocuklarda GI semptomlarının yüksek bir insidansını göstermektedir. GI semptomları, bu popülasyonda gıda seçiciliğinin yaygınlığı ile ilişkili olabilir, çünkü genellikle OSB ile ilişkilendirilen diyet kalıpları yüksek miktarda işlenmiş gıda alımını içermekte ve lif içeren meyve ve sebzelerden yoksundur. Gastroözofageal reflü, gastroenterit, gıda alerjileri ve inflamatuar bağırsak hastalığı da OSB’li çocuklarda daha sık görülmekte ve muhtemelen GI semptomlarının gelişimine neden olmaktadır (78).  

Çalışmanın Sınırlılıkları

Meta-analiz, doğal olarak dahil edilen çalışmalarla sınırlıdır. İlk olarak, dahil edilen çalışmalarda kullanılan saptama yöntemlerinin çalışma tasarımı, özgüllüğü ve duyarlılığı değişiklik göstermiştir. Analizimize dahil edilen çalışmalar, bağırsak mikrobiyotasının karmaşıklığında önemsiz görülebilecek belirli bakteri gruplarının değişikliklerini analiz etmek için başlıca kültüre dayalı yöntemler, PCR ve pirosekanslama kullanmıştır. Aslında, uygun analitik ve istatistiksel yöntemlerin OSB’li hastalarda bazı bağırsak mikrobiyotasının bolluğundaki değişiklikleri tespit etmek için önemli olduğunu bulduk. İkincisi, birçok rapor nispeten küçük örneklem boyutlarına sahipti, dokuz çalışmadan sadece ikisi OSB’li 50’den fazla katılımcıyı kaydetmiştir. Veriler bir araya getirildiğinde çalışmalar arasında önemli heterojenlik bulunmuştur. Son olarak, çalışmamız, çeşitli bakteri taksonomileri için veri yetersizliğinden dolayı yalnızca cins düzeyinde bakteri yüzdelerini ve bolluğunu analiz etmiştir. OSB’li hastalarda fekal mikrobiyal popülasyonların ve yeni nesil dizileme kullanan yaş uyumlu kontrollerin geniş tabanlı, boylamsal, tarafsız çalışmaları, OSB ile ilişkili disbiyozun açıklığa kavuşturulması için daha bilgilendirici olacaktır.

SONUÇ

Derlememiz OSB ve bağırsak mikrobiyota bileşimi arasındaki ilişkiyi özetlemiştir. OSB’li katılımcılarda Akkermansia, Bacteroides, Bifidobacterium, E. coli ve Enterococcus bolluğu daha düşük, Faecalibacterium ve Lactobacillus bolluğu daha yüksek ve Ruminococcus ve Clostridium’un bolluğu biraz artmıştır. OSB’li ve tipik gelişen çocukların mikrobiyotaları arasında Akkermansia, Bifidobacterium, Bacteroides, E. coli ve Lactobacillus bolluğunda önemli farklılıklar vardı. Analizimiz, OSB ve ilişkili GI semptomlarının patogenezinde mikrobiyotanın etkisini değerlendirmek için ek prospektif kohort çalışmalarını gerektirmektedir. Bu tür çalışmaların gelecekteki bir etkisi, OSB’li hastalarda bağırsak mikrobiyotasını etkileyen diyet/probiyotik müdahalelerin uygulanmasına potansiyel olarak rehberlik edebilir.