Gut Microbiota dan Iritable Bowel Disease

Gut Microbiota dan Iritable Bowel Disease

Sigit Triyus Priyantoro PPDS Ilmu Penyakit Dalam

FK Universitas Brawijaya Malang - RS Dr. Saiful Anwar Malang medical review

ABSTRAK

Mikrobiota merupakan sekumpulan mikroorganisme termasuk (bakteri, archae, eukaryote dan virus) yang hidup pada host atau tempat khusus dari host seperti saluran cerna pada manusia. Pada he- wan dan manusia mikroorganisme atau mikrobiota sangat penting untuk melindungi permukaan mukosa terutama pada saluran pencernaan atau gastrointestinal tract. Normal mikrobiota di dalam saluran pencernaan didominasi oleh bakteri anaerobic.¹ Di dalam saluran cerna terdapat kurang lebih 500-1000 spesies mikrobiota.^2,3 Berbagai patofisiologi penyakit dikaitkan dengan kondisi dys- biosis dari mikrobiota yang ada didalam saluran cerna antara lain pada penyakit inflammatory bowel disease (IBD) dan penyakit alergi atau atopik. Konsep inilah yang menjadikan pandangan tentang penggunaan probiotik dalam penatalaksanaan penyakit-penyakit tersebut.

Kata kunci: Mikrobiota, dysbiosis, inflamatorory bowel disease (IBD)

PENDAHULUAN Mikrobiota

Mikrobiota merupakan sekumpulan mikroorganisme termasuk (bakteri, archae, eukaryote dan virus) yang hidup pada host atau tempat khusus dari host seperti saluran cerna pada manusia. Pada hewan dan manusia mikroorganisme atau mikrobiota sangat penting untuk melindungi permukaan mu- kosa terutama pada saluran pencernaan atau gastrointestinal tract. Normal mikrobiota didalam salu- ran pencernaan didominasi oleh bakteri anaerobik.¹ Di dalam saluran cerna terdapat kurang lebih 500-1000 spesies mikrobiota, akan tetapi hanya terdiri dari beberapa phyla bakteri.^2,3 Di dalam salu- ran pencernaan terjadi peningkatan jumlah mikrobiota dari proksimal ke distal dari saluran pencer- naan, di dalam lambung dikatakan terdapat kurang lebih 101 sel mikroba per gram jaringan, pada duodenum 103 , jejunum 104, ileum 107 dan pada kolon mencapai jumlah 1012, distribusi mikroba ini sebagian kecil menempel di jaringan dan mukosa, tetapi terbanyak terdapat di dalam lumen.⁴ Proteobacteria dan Akkermansia muciniphila menempel dan hidup didalam lapisan mukosa saluran pencernaan yang dekat dengan jaringan.^5,6 Kolonisasi mikrobiota pada host berawal sejak proses kelahiran berlanjut seiring perkembangan dari host.

Di dalam saluran cerna, mikrobiota terdiri dari 1013-14 mikroorganisme, dengan komposisi yang ber- beda secara spesifik antar individu. Selama kehidupan individu tersebut, banyak faktor yang ber- peran dalam komposisi mikrobiota di dalam saluran pencernaan, antara lain diet, usia, obat-obatan, penyakit penyerta, stres dan gaya hidup.

Gambar 1. Faktor yang mempengaruhi komposisi dan efek dysbiosis pada host. (Felix Sommer,2013)

Gambar 2. Komposisi dan distribusi mikrobiota saluran pencernaan. (Purchiaroni F., Tortora A., et al, 2013) Di dalam saluran pencernaan, terdapat dua kelompok besar mikroorganisme yaitu mikroorganisme yang menguntungkan (friendly bugs), seperti: gram positif Lactobacili dan Bifidobacteria (>85% dari total bakteri di saluran pencernaan)] dan kelompok bakteri atau mikroorganisme yang potensial pa- togen yang berada di dalam komplek simbiosis. Dari beberapa data penelitian menunjukkan mik- robiota intestinal memberikan energi untuk metabolisme immunitas dari sel host. Dalam konsep ini mikrobiota berada dalam kondisi keseimbangan, yang apabila terjadi disequilibrium dapat mengaki- batkan penyakit, baik gastrointestinal ataupun manifestasi ekstra intestinal.

Peranan mikrobiota

Mikrobiota berperan dalam banyak kondisi fisiologis yang terjadi pada host, antara lain: Peranan mikrobiota terhadap perkembangan mukosa saluran pencernaan, Peranan mikrobiota saluran pencernaan terhadap innate immune system, Peranan mikrobiota saluran pencernaan terhadap adaptive immune system, Peranan

TechnologyMEDICAL REVIEW

mikrobiota saluran pencernaan dan penyakit atopi, Peranan mikrobiota terhadap inflammatory bowel disease.

Mikrobiota Saluran cerna dan Inflammatory bowel disease

Inflammatory bowel disease (IBD) terbagi menjadi dua kelainan intestinalkronis yaitu: Crohn's disease (CD) dan ulserative colitis (UC). Pada crohn's disease ditandai dengan inflamasi dalam dengan gambaran granuloma dan bisa terjadi pada semua saluran pencernaan. Namun, crohn disease ini paling sering terjadi pada ileum dan caecum. Sedangkan pada ulserative colitis, sebagian besar hanya terjadi di ko- lon, terutama pada kolon distal dan rektum dengan ulserasi yang lebih superfisial.⁷ Secara pasti, pence- tus kejadian IBD belum diketahui dengan jelas. Ada yang mengatakan bahwa IBD melibatkan banyak faktor dan komplek antara lain sistem imunitas, fak- tor lingkungan seperti stress, diit, infeksi saluran cerna oleh patogen seperti (Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis, Clostridium difficile, Enterotoksigenic bacteriodes fragilis, invasive E.coli, Campylobacter spp, Salmonela spp) dan genotip dari host. Dari berbagai data tentang inflammatory bo- wel disease menunjukkan kejadian IBD disebabkan oleh respon inflamasi yang tidak tepat terhadap mikroba di intestinal pada host yang sesuai. Ber- bagai studi mencoba untuk menerangkan tentang peran mikrobiota terhadap kejadian IBD dan meng- hasilkan data simpulan bahwa IBD merupakan mik- robial dan host specificity. Terdapat interaksi antara mikroba saluran pencernaan dan sel host. Molekul mikroba seperti lipopolisacharide, peptidoglycan, flagellins dan DNA bakteri dikenali oleh reseptor spesifik pada intestinal yang disebut sebagai TLRs dan Nucleotide oligomerisation binding domains (NOD)-like receptor. Polymorfisme yang terjadi pada beberapa reseptor (NOD2, TLR4, CARD15) dikata- kan berhubungan peningkatan risiko kejadian IBD pada hewan coba ataupun pada manusia.⁸ Selain itu juga adanya normal peptide yang disekresikan oleh usus yang mempunyai efek anti mikroba, se- perti: defensins, lysozyme, cathelicidins dan secretory immunoglobulin.

Pada beberapa penelitian menunjukkan penurunan ekspresi dari α-defensins pada ileum crohn disease dan juga pada β-defensins pada kolon pasien de- ngan inflamatory bowel disease, pada pasien de- ngan Crohn's disease dan ulserative colitis menun- jukkan adanya deplesi dan kurangnya keragaman pada mikrobiota phyla pada mukosa maupun pada feces yaitu Bacteriodetes dan Firmicutes yang ber- fungsi menjaga kesehatan saluran cerna.⁹ Secara in- vitro, sel mononuklear di peripheral distimulasi oleh Firmicutes prausnitzii. Selain itu, F. prausnitzii juga menurunkan produksi IL-2 dan IFN-γ dan stimu- lasi terhadap sekresi IL-10. Pemberian secara oral, F. prausnitzii hidup menunjukkan perbaikan terha- dap TNBS (2,4,6-trinitrobenzenesulfonic acid) colitis dan memperbaiki dysbiosis colitis. Pertumbuhan berlebih dari E. coli meningkat pada IBD. E coli yang ditemukan pada Crohn's disease mengekspresikan uropathic-like virulence yang memfasilitasi invasi terhadap mukosa saluran cerna. Perubahan susu- nan dari mikrobiota (dysbiosis) disimpulkan mem- punyai kontribusi terhadap keparahan dari IBD.¹⁰ Probiotik bagian suatu terapi

Adanya berbagai hasil penelitian yang menunjuk- kan peranan mikrobiota dysbiosis terhadap pa- togenesa berbagai penyakit khususnya penyakit- penyakit inflamatori seperti inflamatory bowel disease (IBD) dan atopik, menjadikan koreksi ter- hadap dysbiosis mikrobiota sebagai salah stu cara mengatasi atau mengurangi angka keparahan dari penyakit, antara lain dengan pendekatan terapi suatu probiotik. Probiotik merupakan bakteri yang sengaja diberikan untuk memberikan manfaat yang bagus bagi kesehatan seperti golongan (Lactobacilli spp, dan Bifidobacteria spp). Probiotik mempunyai manfaat terhadap mukosa saluran cerna melalui beberapa mekanisme antara lain supresi terhadap pertumbuhan bakteri patogen memperbaiki sa- war mukosa dan menstimulasi sistem imun pada sel host. Probiotik menghasilkan asam lemak rantai pendek yang akan menurunkan pH saluran cerna dan menghasilkan Protein bakterisidal. Hasil fer- mentasi oleh bakteri terhadap makanan yang me- ngandung serat akan menghasilkan asam butirat

(butyric acid) akan menyuburkan coloni enterocytes yang akan mempertahankan integritas mukosa,^10-13 selain itu DNA dari probiotik juga bisa menghambat apoptosis dari sel ECs, probiotik juga memperbaiki gejala dismotiliti dari saluran cerna.

Gambar 3. Perbedaan interaksi mikrobiota pada saluran cerna yang sehat (a) dan saluran cerna dengan dysbiosis mikrobiota (b) (Cerf-bensussan N. and Gaboriau-Routhiau V., 2010)

Gambar 4. Homeostasis imun dan ganguan keseimbangan mikrobiota saluran pencernaan (Magrone and Jirillo, 2013)

Gambar 5. Peranan probiotik dan achantosis prebiotik dalam imunitas dan pertahanan infeksi (Magrone and Jirillo, 2013)

Probiotik bagian terapi penyakit inflamatory bowel disease (IBD)

Peranan Probiotik dalam pengobatan inflamatory bowel disease (IBD) adalah sebagai ecological treatment.

Rasionalisasi dalam penggunaan probiotik dalam terapi IBD antara lain:

1. Beberapa strain probiotik dapat menginduksi sekresi peptida yang bersifat antimikroba oleh sel saluran pencernaan. Peptida antimikrobial ini bisa disekresi langsung oleh bakteri golongan (bacteriocins) atau sel epitel paneth (defensing) dan dapat mengatur jumlah bakteri yang ada di mukosa saluran cerna. Pada Crohn's disease tampak adanya kekurangan dari defensing dan probiotik.

2. Probiotik juga dapat memperbaiki integritas dari pertahanan saluran cerna. Pada IBD diketahui pening- katan permeabilitas dari saluran cerna memegang peranan penting dalam patogenesisnya, sehingga pemakaian probiotik dapat memperbaiki permeabilitas saluran cerna menjadi normal, selain itu golongan Lactobacilli dapat menghambat adhesi dari patogen di saluran cerna dengan menghasilkan musin yang bersifat protektif.

3. Beberapa golongan probiotik dapat berperan sebagai imunomodulator, sehingga akan menstimulasi imunitas innate dan memberikan respon tolerans terhadap imunitas adaptif pada Th1, Th2 atau Th3. Pada penelitian di hewan coba model IBD (inflammatory bowel disease) pemberian VSL#3 probiotik menunjuk- kan normalisasi fungsi pertahanan pada IL-10, VSL#3 merupakan komposisi dari delapan organisme gram positif antara lain: Bifidobacterium longum, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium breve, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus delbrueckii spp. Bulgaricus, Lattobacillus plantarum dan Strep- tococcus salivarius spp, Thermophiles.

Berdasarkan data studi di atas tentang peran probiotik, pada inflamatory bowel disease (IBD), probiotik mem- punyai peran yang penting dalam pengobatan IBD. Meskipun hasil percobaan klinik secara statistik kurang mendukung, kemungkinan karena keterbatasan jumlah akan tetapi pemberian probiotik masih bisa diper- timbangkan berdasarkan kondisi individu dan ketidakseimbangan gut mikrobiota di saluran cerna.

KESIMPULAN

Banyak sekali peran mikrobiota di dalam saluran pencernaan yang bermanfaat bagi host (manusia), yang bisa dijadikan landasan suatu terapi maupun patofisiologi terjadinya suatu penyakit, dan ket- erkaitan dalam fungsi fisiologis respon imunitas dan fungsi dari saluran cerna (Gambar 6).

Berbagai patofisiologi penyakit dikaitkan dengan kondisi dysbiosis dari mikrobiota yang ada didalam saluran cerna antara lain pada penyakit inflammatory bowel disease (IBD) dan penyakit alergi atau atopik. Konsep inilah yang menjadikan pandangan tentang penggunaan probiotik dalam penatalak- sanaan penyakit-penyakit tersebut, akan tetapi sampai saat ini belum ada suatu guideline ataupun

TechnologyMEDICAL REVIEW

kajian ilmiah yang memasukkan penggunaan probiotik dan prebiotik dalam suatu tata laksana pen- yakit pada inflammatory bowel disease. Diperlukan suatu trial besar dalam hal pemakaian dan efikasi dari manfaat probiotik dalammengatasi dysbiosis dari mikrobiota di saluran cerna.

Gambar 6. Dampak dan kegunaan mikrobiota bagi Host. (Felix Sommer, 2013)

daftar pustaka

1. Clemente, J. C., Ursell, L. K., Parfrey, L. W. & Knight, R. The impact of the gut microbiota on human health: an integrative view. Cell 148, 2012;1258–1270.

2. Human Microbiome Project Consortium. Structure, func- tion and diversity of the healthy human microbiome. Nature 486,2012;207–214.

3. A detailed catalogue of the human gut microbiome.Qin, J.

et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Nature 464,2012;59–65.

4. Sekirov, I., Russell, S. L., Antunes, L. C. & Finlay, B. B. Gut micro- biota in health and disease. Physiol. Rev. 90,2010;859–904.

5. Sina, C. et al. Extracellular cathepsin K exerts antimicrobial activ- ity and is protective against chronic intestinal inflammation in mice. Gut 22 Mar 2012 (doi:10.1136/gutjnl-2011-300076).

6. Swidsinski, A., Loening-Baucke, V., Lochs, H. & Hale, L. P. Spatial organization of bacterial flora in normal and inflamed intestine:

a fluorescence in situ hybridization study in mice. World J. Gas- troenterol. 11,2005, 1131–1140.

7. Podolsky DK. Inflammatory bowel disease. N Engl J Med 2002;

347: 417-429.

8. Noomen CG, Hommes DW, Fidder HH. Update on genetics in inflamma- tory disease. Best Pract Res Clin Gastroenterol 2009; 23: 233-243.

9. Swidsinski A, Loening-Baucke V, Vaneechoutte M, Doerffel Y. Active Crohn’s disease and ulcerative colitis can be specifically diagnosed and monitored based on the biostructure of the fecal flora. Inflamm Bowel Dis 2008; 14: 147-161.

10. Collins SM. A case for an immunological basis for irritable bowel syn- drome. Gastroenterology 2002; 122: 2078-2080.

11. O’mahony L, Mccarthy J, Kelly P, Hurley G, Luo F, Chen K, O'sullivan GC, Kiely B, Collins JK, Shanahan F, Quigley EM. Lactobacillus and Bifidobac- terium in irritable bowel syndrome: symptom responses and relation- ship to cytokine profiles. Gastroenterology 2005; 128: 541-551.

12. Guyonnet D, Chassany O, Ducrotte P, Picard C, Mouret M, Mercier CH, Matuchansky C. Effect of a fermented milk containing Bifidobacterium animalis DN-173 010 on the healthrelated quality of life and symptoms in irritable bowel syndrome in adults in primary care: a multicentre, ran- domized, double-blind, controlled trial. Aliment Pharmacol Ther 2007;

26: 475-486.

13. Moayyedi P, Ford AC, Talley NJ, Vaisman N. The efficacy of probiotics in the therapy of irritable bowel syndrome: a systematic review. Gut 2008;

59: 325-332.