Gut Microbiota dan Iritable Bowel Disease

medical review
Gut Microbiota dan Iritable Bowel Disease
Sigit Triyus Priyantoro
PPDS Ilmu Penyakit Dalam
FK Universitas Brawijaya Malang - RS Dr. Saiful Anwar Malang
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 hewan 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 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 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 mukosa terutama pada saluran pencernaan atau gastrointestinal tract. Normal mikrobiota didalam saluran 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 saluran pencernaan terjadi peningkatan jumlah mikrobiota dari proksimal ke distal dari saluran pencernaan, 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 berbeda secara spesifik antar individu. Selama kehidupan individu tersebut, banyak faktor yang berperan dalam komposisi mikrobiota di dalam saluran pencernaan, antara lain diet, usia, obat-obatan,
penyakit penyerta, stres dan gaya hidup.
Vol. 28, No. 2 | Edisi Desember 2015
MEDICINUS
43
Technology
MEDICAL
REVIEW
Gambar 1. Faktor yang mempengaruhi komposisi dan efek dysbiosis pada host. (Felix Sommer,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 patogen yang berada di dalam komplek simbiosis. Dari beberapa data penelitian menunjukkan mikrobiota intestinal memberikan energi untuk metabolisme immunitas dari sel host. Dalam konsep ini
mikrobiota berada dalam kondisi keseimbangan, yang apabila terjadi disequilibrium dapat mengakibatkan penyakit, baik gastrointestinal ataupun manifestasi ekstra intestinal.
Gambar 2. Komposisi dan distribusi mikrobiota saluran pencernaan. (Purchiaroni F., Tortora A., et al, 2013)
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
44
MEDICINUS
Vol. 28, No. 2 | Edisi Desember 2015
Technology
MEDICAL
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 kolon, terutama pada kolon distal dan rektum dengan
ulserasi yang lebih superfisial.7 Secara pasti, pencetus kejadian IBD belum diketahui dengan jelas. Ada
yang mengatakan bahwa IBD melibatkan banyak
faktor dan komplek antara lain sistem imunitas, faktor 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 bowel disease menunjukkan kejadian IBD disebabkan
oleh respon inflamasi yang tidak tepat terhadap
mikroba di intestinal pada host yang sesuai. Berbagai studi mencoba untuk menerangkan tentang
peran mikrobiota terhadap kejadian IBD dan menghasilkan data simpulan bahwa IBD merupakan mikrobial 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) dikatakan 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, seperti: defensins, lysozyme, cathelicidins dan secretory
immunoglobulin.
Vol. 28, No. 2 | Edisi Desember 2015
Pada beberapa penelitian menunjukkan penurunan
ekspresi dari α-defensins pada ileum crohn disease
dan juga pada β-defensins pada kolon pasien dengan inflamatory bowel disease, pada pasien dengan Crohn's disease dan ulserative colitis menunjukkan adanya deplesi dan kurangnya keragaman
pada mikrobiota phyla pada mukosa maupun pada
feces yaitu Bacteriodetes dan Firmicutes yang berfungsi menjaga kesehatan saluran cerna.9 Secara invitro, sel mononuklear di peripheral distimulasi oleh
Firmicutes prausnitzii. Selain itu, F. prausnitzii juga
menurunkan produksi IL-2 dan IFN-γ dan stimulasi terhadap sekresi IL-10. Pemberian secara oral,
F. prausnitzii hidup menunjukkan perbaikan terhadap 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 susunan dari mikrobiota (dysbiosis) disimpulkan mempunyai kontribusi terhadap keparahan dari IBD.10
Probiotik bagian suatu terapi
Adanya berbagai hasil penelitian yang menunjukkan peranan mikrobiota dysbiosis terhadap patogenesa berbagai penyakit khususnya penyakitpenyakit inflamatori seperti inflamatory bowel
disease (IBD) dan atopik, menjadikan koreksi terhadap 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 sawar 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 fermentasi oleh bakteri terhadap makanan yang mengandung serat akan menghasilkan asam butirat
MEDICINUS
45
Technology
MEDICAL
REVIEW
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)
(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 4. Homeostasis imun dan ganguan keseimbangan mikrobiota saluran pencernaan
(Magrone and Jirillo, 2013)
46
MEDICINUS
Vol. 28, No. 2 | Edisi Desember 2015
Technology
MEDICAL
REVIEW
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 peningkatan 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 menunjukkan 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 Streptococcus salivarius spp, Thermophiles.
Berdasarkan data studi di atas tentang peran probiotik, pada inflamatory bowel disease (IBD), probiotik mempunyai peran yang penting dalam pengobatan IBD. Meskipun hasil percobaan klinik secara statistik kurang
mendukung, kemungkinan karena keterbatasan jumlah akan tetapi pemberian probiotik masih bisa dipertimbangkan berdasarkan kondisi individu dan ketidakseimbangan gut mikrobiota di saluran cerna.
Gambar 5. Peranan probiotik dan achantosis prebiotik dalam imunitas dan
pertahanan infeksi (Magrone and Jirillo, 2013)
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 keterkaitan 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 penatalaksanaan penyakit-penyakit tersebut, akan tetapi sampai saat ini belum ada suatu guideline ataupun
Vol. 28, No. 2 | Edisi Desember 2015
MEDICINUS
47
Technology
MEDICAL
REVIEW
Gambar 6. Dampak dan kegunaan mikrobiota bagi Host. (Felix Sommer, 2013)
kajian ilmiah yang memasukkan penggunaan probiotik dan prebiotik dalam suatu tata laksana penyakit pada inflammatory bowel disease. Diperlukan suatu trial besar dalam hal pemakaian dan efikasi
dari manfaat probiotik dalammengatasi dysbiosis dari mikrobiota di saluran cerna.
daftar pustaka
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
48
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.
Human Microbiome Project Consortium. Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature
486,2012;207–214.
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.
Sekirov, I., Russell, S. L., Antunes, L. C. & Finlay, B. B. Gut microbiota in health and disease. Physiol. Rev. 90,2010;859–904.
Sina, C. et al. Extracellular cathepsin K exerts antimicrobial activity and is protective against chronic intestinal inflammation in
mice. Gut 22 Mar 2012 (doi:10.1136/gutjnl-2011-300076).
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. Gastroenterol. 11,2005, 1131–1140.
Podolsky DK. Inflammatory bowel disease. N Engl J Med 2002;
347: 417-429.
MEDICINUS
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Noomen CG, Hommes DW, Fidder HH. Update on genetics in inflammatory disease. Best Pract Res Clin Gastroenterol 2009; 23: 233-243.
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.
Collins SM. A case for an immunological basis for irritable bowel syndrome. Gastroenterology 2002; 122: 2078-2080.
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 Bifidobacterium in irritable bowel syndrome: symptom responses and relationship to cytokine profiles. Gastroenterology 2005; 128: 541-551.
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, randomized, double-blind, controlled trial. Aliment Pharmacol Ther 2007;
26: 475-486.
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.
Vol. 28, No. 2 | Edisi Desember 2015