Endotoksinlerin hem hayvanlarımızın hem de insanların sağlık durumları üzerindeki etkisi bugünlerde çok konuşulan bir konu. Peki, her zaman mevcut olan bu riskle nasıl başarılı bir şekilde yüzleşebiliriz? Öncelikle endotoksinlerin doğasını araştırmamız gerekiyor. Ardından buna göre potansiyel zararlı etkilerini azaltacak bir strateji oluşturabilir ve uygulayabiliriz.
R&D Application Manager
Biochem
Endotoksin nedir?
Endotoksinler, gram-negatif bakterilerin hücre duvarının yapı parçalarıdır. Buna karşılık, gram-negatif bakteriler her mikrobiyomun ortak katılımcılarıdır. Kimyasal açıdan bakıldığında endotoksinler termostabil glikolipidlerdir, bu nedenle lipopolisakkaritler (LPS) olarak da adlandırılırlar. Burada molekülün lipit kısmı gerçek endotoksini oluşturmaktadır. LPS, hücre duvarının dengesizleşmesi sırasında, dolayısıyla bakteriyel lizis ya da çoğalma nedeniyle salınır. Bakteriyel ekzotoksinlerin aksine bunlar herhangi bir silah değillerdir, sadece toksik etkilerini serbest formda gösteren yapı bileşenleridir. Dahası, bu etkiler endotoksinlerin bulunduğu yere ve etkilenen hayvan türüne bağlıdır.
Sonuç olarak, endotoksinler çevremizin doğal bir parçasıdır, peki ama hangi koşullar altında bir risk haline gelirler?
Endotoksinler gram-negatif bakterilerin saldırısı için bir işarettir. Bu nedenle, bağışıklık sistemini eğitmek için bağırsak epiteli tarafından düzenli olarak kontrollü bir endotoksin alımı söz konusudur. Bununla birlikte, karaciğerin hemen nötralize edebileceğinden daha yüksek miktarlar organizmanın içine girerse, ciddi sonuçlara yol açacak şekilde daha da yayılacaklardır. Ancak öncelikle, alımın artmasına yol açan koşullara bakmak önemlidir. Endotoksinler bağırsak lümeninde kaldığı sürece, hayvan sağlığı için katı bir risk oluşturmazlar. Bu durum, gastrointestinal bariyerin koruyucu işlevini yerine getirememesi durumunda değişir. Aşağıdaki faktörler bağırsak bütünlüğünü bozarak bağırsak geçirgenliğinin artmasına yol açabilir:
X Patojenler, disbiyoz veya mikotoksinlerin neden olduğu enflamatuar süreçler
X İskemi (kan akışının azalması), örneğin ısı stresi nedeniyle
X Mikotoksinlerin sitotoksik etkileri
Mikotoksinler, düşük konsantrasyonlarda bile bağırsak bütünlüğü için özel bir tehdit oluşturur. Protein biyosentezini engeller, oksidatif strese neden olur ve deoksinivalenol (DON) gibi bazıları epitel hücrelerinin gen ifadesini bile manipüle eder. Bu nedenle, bilimsel çalışmalarda DON’un sıkı bağlantıların belirli yapı proteinlerinin oluşumunu azalttığı görülmüştür1.
Bağırsak geçirgenliğinin artmasından kaynaklanan endotoksinlerin kontrolsüz alımının sonuçları nelerdir?
Endotoksin alımının artmasının etkileri, emilen miktara ve etkilenen hayvan türüne bağlıdır. Örneğin ruminant hayvanlar, domuzlar ve atlar; köpekler, sıçanlar veya kümes hayvanlarına kıyasla çok daha hassastır. Etkilenen tür başına tolere edilen maksimum doz aşılırsa, vücutta organizmanın karmaşık bir inflamatuar tepkisi meydana gelir. Sonuç olarak, zararlı olan endotoksinin kendisi değil, bağışıklık sisteminin buna verdiği şiddetli tepkidir. Endotoksinler ne kadar çok istila ederse, bu reaksiyonun boyutu da o kadar yıkıcı olur.
Yüksek miktarda endotoksin bir anda kan dolaşımına karışırsa, bu durum tüm organizmayı etkileyen sonuçlara yol açacaktır. Vasküler hasarlar, koagülopatiler, hemorajiler ve nekroz gibi lezyonlar, nihayetinde endotoksin şokuna yol açarak, potansiyel olarak ölümcül sonla biten organ yetmezliğine neden olabilir. Ancak, tampon sistemlerini kalıcı olarak düşük ila orta derecede aşırı yükleyen, gizli olarak gelen endotoksin miktarları varsa, bu endotoksinle ilişkili hastalıklara yol açacaktır. Bunlar daha hafif sistemik reaksiyonlar ve daha lokal olarak sınırlandırılmış inflamatuar lezyonlarla kendini gösterir. Klinik tablo farklı hayvan türlerine göre değişebilir.
Örneğin sığırlar, artan endotoksin miktarlarına karşı oldukça hassas bir şekilde tepki verirler. Artan endotoksin, bu hayvanlarda laminitis, süt humması veya ruminal asidoz gibi çeşitli metabolik hastalıkların gelişimini önemli ölçüde teşvik edilebilir.
Bir karşı strateji nasıl olmalıdır?
Endotoksinler doğal ortama ait olduğundan, onları tamamen ortadan kaldırmak imkansızdır ve aynı zamanda akıllıca da değildir. Mesele daha ziyade endotoksin miktarlarının alımına ilişkin sağlıklı bir dengenin sağlanmasıdır. Bu denge birden fazla faktör tarafından bozulabileceğinden, başarılı bir karşı konsept de bir o kadar karmaşık olmalıdır. Bu amaçla, aşağıdaki hususlar, yem katkı maddeleri ile yönetilebilir:
1. Gastrointestinal bariyerin bütünlüğü
Akıllı bir endotoksin yönetimi konseptinin merkezinde bağırsak bütünlüğünün korunması yer almalıdır. Mikotoksinler gastrointestinal bariyeri bozar, oksidatif strese neden olur ve karaciğer metabolizmasını zorlar. Sonuç olarak, etkili bir mikotoksin yönetimi endotoksinle ilişkili hastalık riskini azaltır.
Ek olarak, diğer katkı grupları gastrointestinal bariyeri her iki taraftan da stabilize edebilmektedir. Örneğin betain, bağırsak epitel hücrelerini zorlu koşullarda bile hücre içi ozmotik basınçlarını korumaları için destekler. Bunun yanı sıra betain, karaciğerdeki önemli metabolizasyon süreçleri üzerinde çok sayıda faydalı etki sağlar.
Çinko, bakır ve manganez gibi iz elementler de bağırsak bütünlüğüne katkıda bulunabilir. Önemli enzimler de önemli merkezler oluşturarak detoksifikasyon, immünolojik ve metabolik süreçlerde büyük rol oynarlar. Organik olarak bağlanmış iz elementler, geliştirilmiş biyoyararlanımları sayesinde bu temel mikro besinlerin daha verimli bir şekilde kullanılmasını sağlar.
2. Mikrobiyomun kalitesi
Bağırsakta gram-negatif bakterilerin aşırı çoğalması endotoksin salınımının artmasına ve enflamatuar süreçlerin tetiklenmesine yol açabilir. Yüksek kaliteli pre ve probiyotikler, bu hassas sisteme daha fazla stabilite kazandırabilir. Ayrıca, besinlerin biyoyararlanımının artması veya bağışıklık sisteminin desteklenmesi gibi ek değerler de sağlarlar.
3. Karaciğer fonksiyonu
Enteral yolla emilen endotoksinler, portal kan akımı ile doğrudan karaciğere taşınır. Karaciğer ilk etapta bunların hızlı ve etkili bir şekilde nötralize edilmesinden sorumludur. Sonuç olarak, detoksifikasyon süreçlerini ve karaciğer metabolizmasını teşvik eden katkı maddeleri, endotoksin stresine karşı etkili bir destek aracı olabilir.
Sonuç
Endotoksinler çiftlik hayvanlarımızın ve insanların olağan ortamına aittir. Hayvan beslemesi genel olarak herhangi bir gram-negatif bakteriyemi savunamaz. Benzer şekilde, sağlıklı bir denge tek bir sihirli çare ile gerçekleştirilemez. Ancak, bir yandan endotoksinlerin alımını azaltan ve diğer yandan da temizlenmelerini teşvik eden akıllı bir yem katkı maddesi konsepti, organizma içindeki bu yüksek reaktif bakteri hücre duvarı bileşenlerinin patolojik bir artış riskini oldukça azaltabilir.
Bağırsak bütünlüğünün korunması, böyle bir konseptin merkezinde yer almaktadır. Mikotoksinler, sitotoksik etkileriyle bağırsak bütünlüğünün bozulmasında belirleyici bir rol oynar. Ayrıca, karaciğer metabolizmasını ciddi şekilde zorlarlar. Dolayısıyla, onların etkin nötralizasyonları, başarılı bir endotoksin yönetiminde belirleyici bir bileşeni oluşturmaktadır.
1Arch Toxicol (2017) 91:1007–1029DOI 10.1007/s00204-016-1794-8
