Mikrobioma adalah sejenis "organ" yang telah dilupakan selama bertahun-tahun oleh pengobatan modern. Namun, selama belasan tahun lebih, berkat perkembangan ilmu biomedis, banyak penelitian telah dilakukan, yang hasilnya membuktikan bahwa mikrobioma lebih dari sekedar sekelompok mikroorganisme yang menghuni tubuh kita. Apa itu mikrobioma? Mengapa sangat penting bagi kesehatan kita? Bagaimana cara merawatnya?
Daftar Isi
- Mikrobioma, mikrobiota atau mikroflora?
- Mikrobioma - Terdiri dari apa?
- Mikrobioma - Apa fungsinya?
- Microbiome - Apa yang Mempengaruhinya?
- Penyakit mikrobioma dan peradaban
- Mikrobioma dan obesitas
- Mikrobioma dan sistem saraf
- Microbiome - Bagaimana Cara Merawatnya?
Mikrobioma (mikrobiota, mikroflora) adalah pengelompokan karakteristik mikroorganisme untuk habitat alami tertentu. Sebagai habitat, kita harus memahami tidak hanya laut atau tanah, tetapi juga organisme manusia dan hewan lainnya. Oleh karena itu, selain mikrobioma laut dan tanah, kita membedakan mikrobioma usus, kulit, saluran genital, telinga dan mikrobioma mulut.
Komposisi mikrobioma bervariasi tergantung pada habitat yang ditempatinya. Saat ini, sebagian besar penelitian dilakukan pada mikrobioma paling banyak di tubuh kita, yaitu saluran pencernaan.
Mikrobioma, mikrobiota atau mikroflora?
Istilah "mikrobioma" pertama kali digunakan pada tahun 2001 oleh peraih Nobel Joshua Lederberg, yang menggunakannya untuk mendeskripsikan kumpulan genom semua mikroba yang menghuni tubuh manusia. Oleh karena itu, istilah ini lebih sering digunakan dalam pengertian ini.
Ketika kita berbicara tentang kumpulan semua mikroorganisme sebagai sel, istilah "mikrobiota" harus digunakan.
Sebaliknya, istilah "mikroflora" adalah istilah lama yang lebih jarang digunakan, dan istilah ini berasal dari masa ketika sebagian besar mikroorganisme diklasifikasikan ke dalam kerajaan tumbuhan (istilah "flora" menjelaskan totalitas spesies tumbuhan yang ditemukan di suatu area tertentu).
Mikrobioma - Terdiri dari apa?
Mikrobioma termasuk bakteri, ragi, jamur, protozoa, virus dan archaea. Ingatlah bahwa mereka tidak selalu harus "ramah" dengan tuan rumah. Mikrobiota mungkin juga termasuk mikroorganisme yang berpotensi patogen bagi manusia, misalnya. Escherichia coli.
Karena besarnya mikroorganisme, mikrobioma gastrointestinal memerlukan perhatian khusus, yang sebagian besar terdiri dari bakteri dari 4 subkelompok:
- Firmicutes (64%)
- Bacteroides (23%)
- Proteobakteri (8%)
- Actinobacteria (3%)
Pada orang sehat, masing-masing bagian saluran pencernaan dicirikan oleh keragaman mikroorganisme yang bervariasi. Lambung dan usus dua belas jari praktis steril, karena pH asam dari sari lambung menciptakan lingkungan yang tidak menguntungkan bagi kebanyakan mikroorganisme. Di usus halus jumlahnya lebih banyak, berkisar antara 10.000 hingga 100.000 dalam 1 gram kandungan makanan.
Bakteri asidofilik dari genus mendominasi di sini Lactobacillus dan Streptococcus. Jumlah mikroorganisme terbesar ada di usus besar dan bahkan ada satu triliun sel dalam 1 gram kandungan makanan! Sebagian besar adalah mikroorganisme intoleran oksigen (anaerob) seperti bakteri dari genus Bifidobacterium apakah Clostridium.
Diperkirakan terdapat 10 kali lebih banyak mikroorganisme di saluran pencernaan daripada sel dalam tubuh manusia (sekitar 100 triliun sel dengan berat sekitar 2 kg), dan jumlah gen di dalamnya adalah 3,3 juta. Sebagai perbandingan, genom manusia hanya terdiri dari 21.000 gen.
Bakteri yang menghuni saluran pencernaan dapat dibagi sesuai dengan fungsinya di dalam tubuh:
- bakteri proteolitik (juga dikenal sebagai pembusukan) adalah bakteri yang berpotensi patogen yang pertumbuhan berlebih di usus dapat berdampak buruk bagi tubuh; mereka termasuk, antara lain bakteri dari genus Klebsiella, Enterobacter, Serratia, Citrobacter, Pseudomonas
- bakteri pelindung (probiotik) adalah bakteri yang menghambat pertumbuhan mikroorganisme patogen, menutup epitel usus dan menghasilkan nutrisi untuk lapisan usus; mereka termasuk, antara lain bakteri dari genus Lactobacillus dan Bifidobacterium
- bakteri imunostimulasi merangsang sel-sel sistem kekebalan, mengurangi respons peradangan dan merangsang produksi antibodi IgA melalui mukosa; mereka termasuk, antara lain bakteri dari genus Enterococcus dan Escherichia coli. Yang terakhir juga berpotensi menjadi patogen dalam kondisi yang tidak menguntungkan
Mikrobioma - Apa fungsinya?
Mikroorganisme usus dapat memetabolisme zat makanan - karbohidrat, protein, lemak dan yang langsung berasal dari manusia seperti sel mati dan lendir. Mikrobioma menggunakannya untuk mendukung aktivitas kehidupan dasar.
Oleh karena itu, fungsi mikrobiota dapat dibandingkan dengan jenis bioreaktor yang menghasilkan zat bioaktif yang tak terhitung jumlahnya selama proses fermentasi. Jumlah dan sifat zat ini akan sangat bergantung pada makanan kita.
Selain mendukung proses pencernaan, mikrobioma usus:
- menghasilkan vitamin B dan vitamin K.
- meningkatkan penyerapan mineral seperti magnesium dan kalsium
- mencegah kolonisasi usus oleh bakteri patogen
- merangsang pematangan sel-sel sistem kekebalan dan mendukung kerjanya
- menenangkan proses inflamasi
- mempengaruhi pematangan dan diferensiasi sel epitel usus
- menonaktifkan racun dan karsinogen
- berpartisipasi dalam metabolisme kolesterol dan bilirubin
Mikrobioma - apa yang mempengaruhinya?
- gen
Sementara komposisi mikrobioma usus terutama dipengaruhi oleh faktor lingkungan, genotipe inang juga mempengaruhi mikrobioma pada tingkat yang lebih rendah. Contoh dari hubungan tersebut adalah varian dari gen FUT2 yang mengkode enzim fucosyltransferase 2, bertanggung jawab, antara lain, untuk pembentukan antigen yang berhubungan dengan golongan darah.
Orang dengan varian yang tidak menguntungkan dari gen FUT2 tidak menghasilkan oligosakarida tertentu, kekurangan oligosakarida tertentu yang menyebabkan mereka kekurangan bakteri pelindung dari genus. Bifidobacterium. Sekitar 20% orang Eropa memiliki varian gen yang tidak menguntungkan.
- usia dan metode pengiriman
Sebelum melahirkan dalam kandungan, saluran pencernaan kita steril. Selama persalinan alami, saluran gastrointestinal diisi oleh mikrobioma vagina ibu. Kemudian, selama menyusui dengan susu, zat prebiotik (oligosakarida manusia) diteruskan ke bayi, yang merangsang pertumbuhan bakteri menguntungkan seperti Bifidobacterium.
Bayi yang diberi makan secara artifisial mungkin memiliki lebih sedikit bakteri ini. Telah terbukti bahwa persalinan dan cara menyusui dapat menjadi sangat penting dalam perkembangan mikrobioma yang tepat dan perkembangan misalnya alergi. Perbedaan signifikan dalam komposisi mikrobioma telah diamati pada bayi yang lahir secara alami dibandingkan dengan bayi yang dilahirkan melalui operasi caesar.
Setelah akhir menyusui dan pengenalan makanan padat, komposisi mikrobioma usus secara bertahap menyerupai orang dewasa. Pada usia sekitar 15 tahun, ia menjadi relatif stabil (jika orang tersebut sehat dan menjalani gaya hidup yang benar).
Tahap selanjutnya dalam kehidupan manusia, di mana perubahan komposisi mikrobioma usus diamati, adalah periode setelah usia sekitar 65 tahun. Pada lansia terjadi penurunan jumlah bakteri pelindung dari genus Bifidobacterium dan peningkatan jumlah bakteri yang berpotensi patogen, seperti Clostridium.
Mengurangi Bifidobacterium, yang mengurangi peradangan pada mukosa usus, mungkin menjadi salah satu faktor yang memperburuk proses penyakit terkait usia. Mengapa ini terjadi? Sebagian besar, ini adalah konsekuensi dari fakta bahwa tubuh kita menjadi kurang efisien seiring bertambahnya usia, yaitu kondisi gigi yang memburuk, jumlah air liur yang dikeluarkan dan efisiensi organ, misalnya pankreas, menurun.
- Diet
Diet adalah salah satu faktor yang paling mempengaruhi komposisi mikrobioma usus. Jika kita memberi mikrobioma karbohidrat kompleks dalam jumlah yang tepat, mikroorganisme akan menghasilkan zat seperti asam lemak rantai pendek (SCFA), misalnya butirat atau asam laktat, yang memiliki efek menguntungkan bagi tubuh, termasuk dengan membungkam respons inflamasi.
Diperkirakan 10-20% karbohidrat yang dikonsumsi resisten terhadap pencernaan oleh enzim usus manusia. Ini adalah karbohidrat yang tidak dapat dicerna, seperti pati resisten dan polisakarida non-pati (misalnya pektin dan selulosa), yang merupakan "nutrisi" ideal untuk mikrobioma.
Di sisi lain, jika makanan kita mengandung makanan olahan, gula sederhana, lemak jenuh dan protein hewani yang berlebihan, mikroorganisme akan mulai menghasilkan zat berbahaya seperti biogenic amine (misalnya tyramine), skatole, indole atau ammonia. Zat ini dapat merusak sel epitel usus, menyebabkan peradangan dan menyebabkan gangguan pada permeabilitas penghalang usus.
Sebuah penelitian dilakukan di mana komposisi mikrobioma usus anak-anak yang tinggal di Italia dan makan sesuai dengan model diet Barat (kaya protein hewani, lemak dan gula sederhana) dibandingkan dengan diet anak-anak yang tinggal di pedesaan Burkina Faso (kaya karbohidrat kompleks dan rendah protein hewani) . Mereka menunjukkan bahwa komposisi mikrobioma pada kedua kelompok berbeda secara radikal.
Pada anak-anak dari Italia, karakteristik kelompok bakteri pada orang gemuk (Firmicutes), terjadi pertumbuhan berlebih dari bakteri pembusuk, dan penurunan kandungan butirat dan SCFA lain ditemukan di dalam tinja. Ini belum ditemukan pada anak-anak dari Burkina Faso. Ini menunjukkan bagaimana kebiasaan makan yang tidak tepat mempengaruhi gangguan mikrobioma usus.
Diet rendah karbohidrat kompleks (mis., Serat larut) mengurangi keanekaragaman mikrobioma usus, terutama bakteri pelindung dari genus. Bifidobacterium. Contoh diet semacam itu adalah diet FODMAP dan diet bebas gluten yang tidak seimbang.
Diet mediterania adalah yang paling disukai dalam penelitian ini, karena selain serat makanan dalam jumlah besar, juga mengandung polifenol. Studi terbaru menunjukkan, 90-95% polifenol terakumulasi di usus besar, di mana polifenol mengalami berbagai perubahan biokimia oleh mikrobioma usus.
- Stres psikologis
Telah ditunjukkan pada tikus dan penelitian pada manusia bahwa stres psikologis mengurangi jumlah bakteri pelindung dari genera Lactobacillus dan Bifidobacterium. Selain itu, stres merangsang pertumbuhan bakteri yang berpotensi patogen Escherichia coli. Ini mungkin karena sekresi hormon stres kortisol.
Polifenol, seperti resveratrol dalam anggur atau katekin dalam teh, memiliki efek positif pada komposisi mikrobiota usus, yang bertindak sebagai prebiotik.
BACA JUGA:
- PROBIOTIK - sifat penyembuhan, jenis dan sumber
- Bakteri baik dalam tubuh: mikroba yang melindungi dari penyakit
- Sering mencuci memperpendek umur? Ya, dan ada buktinya!
Penyakit mikrobioma dan peradaban
Mikrobioma sering dibandingkan dengan "organ" yang telah dilupakan oleh pengobatan modern. Penelitian dengan jelas menunjukkan bahwa mikrobioma, seperti organ lainnya, dapat menerima dan menanggapi informasi dari lingkungan - seperti perubahan pH, keberadaan nutrisi, sel kekebalan, dan hormon. Sistem ini disebut quorum sensing dan memungkinkan dialog molekuler antara mikrobioma dan sel serta organ manusia.
Karena pengaruh multilevel dari mikrobioma pada tubuh kita, tidak mengherankan jika kelainan kualitatif dan kuantitatif dari mikroboma, yang disebut disbiosis usus, dapat memengaruhi munculnya banyak penyakit peradaban, seperti:
- kegemukan
- diabetes
- penyakit autoimun
- alergi
- gangguan depresi
- autisme
- Penyakit Alzheimer
Sebuah terobosan dalam penelitian tentang hubungan antara mikrobioma dan kesehatan manusia adalah proyek "Proyek Mikrobioma Manusia" yang diprakarsai pada tahun 2007 oleh Institut Kesehatan Nasional Amerika. Ini menggunakan metode biologi molekuler paling modern, yang memungkinkan untuk menentukan perbedaan komposisi mikrobioma manusia tergantung pada garis lintang, genotipe, usia dan makanan.
Mikrobioma dan obesitas
Studi pertama yang menunjukkan hubungan mikrobioma usus dengan obesitas dilakukan pada tikus. Dicatat bahwa tikus gemuk - dibandingkan dengan tikus kurus - mengganggu proporsi antara bakteri dari kelompok tersebut Firmicutes (terlalu banyak) i Bacteroides (tidak cukup).
Saat ini diyakini bahwa mikrobioma usus dapat mempengaruhi perkembangan obesitas melalui setidaknya tiga mekanisme:
- dengan memproduksi kilokalori tambahan (4-10% energi yang diperoleh dari makanan dihasilkan oleh mikrobioma, sekitar 80-200 kkal / hari)
- menginduksi peradangan tingkat rendah (disebut endotoksikemia metabolik, yang dapat menyebabkan resistensi insulin)
- pengaturan pusat rasa lapar dan kenyang (mikrobioma mempengaruhi, antara lain, sekresi glukagon-like peptide-1 dan peptide YY, dan waktu transit usus)
Mikrobioma dan sistem saraf
Studi eksperimental pada tikus menunjukkan bahwa mikrobioma usus mempengaruhi perkembangan sistem saraf, respons stres, dan perilaku. Semakin banyak penelitian juga menunjukkan hubungan langsung antara mikrobioma usus dan gangguan depresi.
Dalam konteks ini, yang disebut poros usus-otak dan saraf vagus, yang bertanggung jawab untuk mengirimkan sinyal dari usus ke otak.
Mekanisme lain di mana mikroorganisme dapat mempengaruhi perilaku kita adalah partisipasi mereka dalam metabolisme triptofan (ini adalah prekursor sintesis "hormon kebahagiaan" - serotonin) atau secara langsung melalui sintesis neurotransmiter, misalnya bakteri dari genus Escherichia dan Enterococcus dapat menghasilkan serotonin, dan dari genus Lactobacillus GABA (neurotransmitter yang bertanggung jawab untuk menenangkan dan merilekskan).
Selain itu, penelitian menunjukkan partisipasi mikrobioma usus dalam perkembangan gangguan seperti:
- autisme
- skizofrenia
- ADHD
- gangguan bipolar
SIBO, atau pertumbuhan berlebih bakteri di usus kecil, adalah jenis disbiosis usus yang melibatkan pertumbuhan bakteri yang berlebihan di usus kecil yang merupakan karakteristik dari usus besar.
SIBO merupakan penyebab gangguan pencernaan dan penyerapan. Ini berdampingan dengan banyak penyakit, seperti:
- sindrom iritasi usus besar (84%)
- penyakit celiac (66%)
- penyakit refluks gastroesofagus (50%)
- hipotiroidisme (54%)
- pankreatitis (35%)
Penyebab SIBO mungkin:
- gangguan motilitas usus
- antasida
- penyakit perut
- defisiensi enzim pencernaan
- usia tua
- terapi antibiotik
Microbiome - Bagaimana Cara Merawatnya?
- makan sayur dan buah yang kaya polifenol (blueberry, blueberry, raspberry) dan zat prebiotik yang merupakan "makanan" untuk mikroorganisme usus (kacang-kacangan, buah jeruk, artichoke Jerusalem, daun bawang, bawang bombay, asparagus, pisang)
- makan karbohidrat kompleks seperti beras merah, dedak oat, dan dedak oat, yang mengandung serat larut yang merangsang produksi butirat
- makan lemak berkualitas baik, misalnya dalam minyak zaitun
- minum teh hijau karena mengandung polifenol seperti katekin
- meningkatkan konsumsi acar sayuran, misalnya kubis, ketimun, bit dan produk susu, misalnya yoghurt, kefir, karena merupakan sumber mikroorganisme probiotik
- hindari alkohol dalam jumlah besar, dan jika sudah terlanjur mengkonsumsinya, pilih anggur merah yang mengandung polifenol seperti resveratrol
- Singkirkan junk food olahan, minuman manis, kue, dan batangan dari makanan Anda karena mereka adalah sumber gula sederhana dan lemak trans
- hindari stres psikologis dan, jika tidak mungkin, gunakan teknik relaksasi
- jaga jumlah tidur yang cukup
- berolahraga secara teratur
literatur
- Gałęcka M. dan Szachta P. Kyberkompakt - pentingnya diagnosa mikrobiologi modern pada saluran pencernaan. Infeksi 5/2013.
- De Filippo C. dkk.Dampak diet dalam membentuk mikrobiota usus diungkapkan melalui studi banding pada anak-anak dari Eropa dan pedesaan Afrika. Proc Natl Acad Sci AS. 2010, 17, 107 (33), 14691-6. akses on-line
- Tomás-Barberán F.A. dkk. Interaksi mikrobiota usus dengan polifenol makanan dan konsekuensi terhadap kesehatan manusia. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2016, 19 (6), 471-476. akses on-line
- Wacklin P. et al. Genotipe sekretor (gen FUT2) sangat terkait dengan komposisi Bifidobacteria di usus manusia. PLoS One 2011, 6, e20113. akses on-line
- De Filippis F. dkk. Kepatuhan tingkat tinggi pada diet Mediterania secara menguntungkan berdampak pada mikrobiota usus dan metabolom terkait. Usus. 2016, 65 (11), 1812-1821. akses on-line
- Reddel S. et al.Dampak Diet Rendah FODMAP, Bebas Gluten, dan Ketogenik pada Modulasi Mikrobiota Usus dalam Kondisi Patologis. Nutrisi. 2019, 12, 11 (2), E373. akses on-line
- Wołkowicz T. dkk.Mikrobioma saluran cerna dan disbiosisnya sebagai faktor penting yang mempengaruhi kondisi kesehatan tubuh manusia. Med. Exp. Mikrobiol., 2014, 66: 223-235. akses on-line
- Ostrowska L. Pengaruh mikrobiota usus pada gangguan metabolisme dan obesitas - sudut pandang ahli penyakit dalam dan ahli gizi Gastroenterologia Kliniczna 2016, 8, 2, 62-73. akses on-line
- Gulas E. dkk. Bagaimana mikrobiologi mempengaruhi psikiatri? Hubungan antara flora usus dan gangguan mental. Psikiater. Setengah. 2018, 9, 1-17. akses on-line
Baca lebih banyak artikel dari penulis ini
