Pengaruh yogurt sinbiotik berbasis probiotik lokal terhadap

II.TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mikrobiota di dalam Saluran Pencernaan
Mikrobiota dalam saluran pencernaan manusia terdiri dari populasi mikroorganisme yang
kompleks. Populasi bakteri pada usus besar sangat banyak, mencapai 1012 cfu/g. Pada usus halus
jumlah bakteri lebih sedikit yaitu berkisar antara 104-108 cfu/g dan pada lambung hanya sekitar 101102 cfu/g. Jumlah bakteri yang sedikit pada lambung disebabkan karena pH lambung yang rendah
(Hoier 1992).
Bakteri dalam saluran pencernaan diklasifikasikan menjadi tiga kategori berdasarkan
pengaruhnya terhadap kesehatan manusia yaitu bakteri yang menguntungkan, bakteri yang berbahaya,
dan bakteri netral. Bakteri yang menguntungkan di antaranya adalah bakteri yang berasal dari genus
Bifidobacteria dan Lactobacillus. Bakteri yang berbahaya yaitu Escherichia coli, Clostridium,
Proteus, dan golongan Bacteroides. Bakteri ini menghasilkan berbagai macam substansi yang
membahayakan di antaranya amina, indol, hidrogen sulfida, atau fenol dari komponen makanan dan
dapat menyebabkan gangguan pada sistem pencernaan bahkan dapat bersifat patogenik (Ishibashi &
Shimmamura 1993). Oleh sebab itu, keseimbangan mikrobiota dalam saluran pencernaan perlu dijaga.
Tubuh kita memiliki mekanisme untuk mengontrol pertumbuhan bakteri yaitu melalui
produksi asam lambung, sekresi enzim-enzim dalam saluran pencernaan seperti enzim-enzim protease
(pepsin, tripsin, kemotripsin, dan lizozim) yang berasal dari usus halus dan pankreas, mengeluarkan
garam empedu, serta mensekresikan peptida yang bersifat bakterisidal dan IgA dari usus (Lakewille
et al. 2007). Selain hal tersebut, kompetisi bakteri dalam menempati mukosa usus juga sangat
mempengaruhi kesimbangan mikrobiota dalam saluran pencernaan. Kemampuan bakteri baik dalam
menempati mukosa usus sangat diharapkan untuk mencegah bakteri yang berbahaya bagi tubuh
melekat pada permukaan usus. Bifidobacteria dan Lactobacillus mampu menghambat pertumbuhan
bakteri patogen melalui kemampuannya dalam berkompetisi dengan bakteri patogen pada permukaan
usus, memproduksi asam laktat dan asam asetat, serta komponen organik lain, seperti H2O2 dan
peptida antimikroba (Lakewille et al. 2007).
2.2 Diare
Definisi diare menurut WHO (2010) adalah kondisi tubuh yang mengeluarkan air besar tiga
kali atau lebih dalam satu hari, lebih dari frekuensi normal individu tersebut. Biasanya merupakan
gejala infeksi penyakit gastrointestinal yang dapat disebabkan oleh berbagai macam bakteri, virus, dan
organisme parasit. Penyebaran penyakit ini melalui makanan atau minuman yang terkontaminasi, atau
dari manusia ke manusia yang kondisi sanitasinya buruk.
Berdasarkan lama terjadinya diare, diare diklasifikasikan menjadi dua kategori yaitu diare
akut dan diare kronis. Diare akut adalah diare yang terjadi kurang dari dua minggu, sedangkan diare
kronis yaitu diare yang terjadi lebih dari empat minggu. Kondisi tubuh ketika mengalami diare
awalnya dikategorikan sebagai diare akut dan biasanya disebabkan oleh infeksi virus, bakteri atau
3
parasit, perubahan konsumsi obat yang mendadak, dan ketidakmampuan tubuh dalam
menerima suatu makanan tertentu, contohnya konsumsi buah atau kacang-kacangan dalam jumlah
terlalu banyak. Diare akut yang mengeluarkan darah dapat menyebabkan ischemia, diverticulitis, atau
inflammatory bowel disease. Virus yang biasanya menyebabkan diare ini adalah norwalk virus dan
rotavirus. Toksigenik diare dapat disebabkan oleh tiga hal, yaitu karena mengonsumsi makanan yang
telah terkontaminasi enterotoksin yang berasal dari Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, atau
Clostridium perfringens; karena mengonsumsi makanan yang terkontaminasi bakteri E. coli,
Clostridium difficile, Vibrio cholerae, Clostridium botulinum, atau Vibrio parahaemolyticus,
kemudian bakteri ini mengeluarkan enterotoksin di dalam tubuh yang dapat menyebabkan infeksi
gastroenteritis; serta karena diare invasif yang disebabkan oleh Shigella, Salmonella,
Campylobacter, atau Yersinia (Merck 2010).
Diare kronis diklasifikasikan menjadi tiga yaitu diare berair, diare berdarah, dan diare
berlemak. Diare berair disebabkan oleh benda asing yang dapat menstimulasi keluarnya cairan dan
elektrolit pada saluran pencernaan. Diare berdarah adalah diare yang ditandai oleh feses yang
mengandung darah dan leukosit yang disebabkan oleh adanya infeksi dan inflamasi pada jaringan
mukosa usus halus dan usus besar, biasanya karena infeksi Campylobacter jejuni, C. difficile, Yersinia
enterocolitica, cytomegalovirus, dan Entamoeba histolytica. Diare ini dapat menyebabkan penyakit
Crohn’s dan carcinoma colitis. Diare berlemak yaitu diare karena ketidakmampuan untuk mencerna
atau mengabsorpsi lemak dalam suatu makanan, yang menyebabkan feses keluar dalam bentuk besar,
berbau busuk, dan mengandung droplet lemak (Merck 2010).
2.3 Escherichia coli penyebab diare
Eschericia coli merupakan anggota mikrobiota usus yang paling dikenal pada saluran
pencernaan manusia. Varietas E. coli yang dapat menyebabkan diare dinamakan sebagai pathotypes,
termasuk di antaranya enterotoxigenic, enteroinvasive, enteropathogenic, dan enterohemorrhagic E.
coli. Individual strain pathotypes memiliki perbedaan sekumpulan virulensi yaitu karakteristik yang
ditentukan secara klinis, patologi, dan ciri epidemologi dari penyakit yang ditimbulkannya (Brownie
dan Hartland 2002). Escherichia coli enterotoxigenic merupakan penyebab utama dari travelers
diarrhea dan diare pada bayi yang berada pada negara-negara berkembang. Enteroinvansive
menyebabkan disentri, Enteropathogenic penyebab penting diare pada bayi, dan enterohemorrhagic
penyebab hemorrhagic colitis dan hemolytic uremic syndrome (Jay et al. 2005).
EPEC melekat pada permukaan mukosa usus dan menyebabkan terjadinya perubahan
struktur sel. EPEC kemudian melakukan invasi menembus sel mukosa. Pada dosis 10 5-1010 sel, EPEC
dapat menyebabkan diare (Sussman 1997). EPEC melekat pada sel mukosa yang kecil. Infeksi EPEC
yang melibatkan gen EPEC adherence factor (EAF) menyebabkan perubahan konsentrasi kalsium
interseluler dan arsitektur sitoskleton di bawah membran mikrovilus. EPEC menyebabkan diare
melalui molekular kolonisasi pada sel usus. EPEC memiliki sedikit fibria, menghasilkan sitotoksin,
dan menggunakan adhesin yang dikenal sebagi intimin untuk mengikat inang sel usus. Sel EPEC
tersebut invasif jika memasuki sel inang dan menyebabkan radang (Collier 1998).
Tanda-tanda infeksi yang disebabkan oleh E. coli dimulai kira-kira tujuh hari setelah
seseorang terinfeksi oleh bakteri. Tanda awal adalah kram pada bagian perut yang hebat. Setelah
beberapa jam, diare berair dimulai. Diare akan menyebabkan tubuh kehilangan cairan dan elektrolit
sehingga penderita mengalami dehidrasi, sakit dan lemas. Infeksi ini menyebabkan usus besar
penderita mengalami infeksi bahkan dapat menyebabkan diare berdarah. Diare berdarah dapat
4
berlangsung selama 2 hingga 5 hari. Penderita juga dapat mengalami pergerakan isi perut selama
sepuluh kali atau lebih dan dapat juga mengalami pusing (Kelly 2006).
2.4 Yogurt
Menurut Standar Nasional Indonesia (2009), yogurt merupakan produk yang diperoleh dari
fermentasi susu atau susu rekonstitusi dengan menggunakan bakteri Lactobacillus bulgaricus dan
Streptococcus thermophillus dan/atau bakteri asam laktat lain yang sesuai, dengan atau tanpa
penambahan bahan pangan lain dan bahan tambahan pangan yang diizinkan. Yogurt yang berupa
minuman cair kental dengan rasa asam (dari akumulasi asam laktat) dan flavor yang khas (dari
komponen asetaldehida, sejumlah kecil diasetil, aseton, asetoin) merupakan hasil dari aktivitas starter
BAL melalui proses fermentasi susu.
Yogurt diproduksi menggunakan kultur aktif BAL untuk memfermentasi krim atau susu.
Yogurt yang diproduksi di Amerika Serikat dibuat dari dua spesifik kultur yang hidup dan aktif dari
golongan bakteri asam laktat yaitu Lactobacillus bulgaricus (L. bulgaricus) dan Streptococcus
thermophilus (S. thermophilus). Bakteri ini memetabolisme beberapa gula susu (laktosa) dan
mengubahnya menjadi asam laktat. Kerja bakteri tersebut menyebabkan perubahan konsistensi dari
cairan susu menjadi yogurt. Produksi yogurt memerlukan susu yang pada awalnya dikonsentrasikan
dengan penambahan dairy solid, kemudian dievaporasi atau disaring dengan membran filter.
Campuran ini kemudian dipanaskan untuk membunuh mikroorganisme yang tidak diinginkan, dan
didinginkan. Kemudian, starter kultur ditambahkan. Yogurt juga dapat ditambahkan dengan ingridien
seperti gula, pemanis, buah-buahan atau sayur-sayuran, komponen flavor, sodium chloride, coloring
stabilizers, dan pengawet. Di Amerika Serikat, L. bulgaricus dan S. thermophilus diwajibkan untuk
standar produk yang disebut sebagai yogurt (Water et al. 2008). Lactobacillus bulgaricus dan
Streptococcus thermophilus berperan untuk membentuk tekstur dan flavor yogurt. L. bulgaricus
berkontribusi terhadap flavor yogurt melalui produksi asam laktat, asetaldehida, asam asetat, dan
diasetil (Ma’rifah 2008).
Yogurt dapat menghambat pertumbuhan bakteri patogen dalam tubuh, seperti
Enteropathogenic Escherichia coli (EPEC). Mekanisme penghambatan yogurt terhadap EPEC adalah
dengan menurunkan pH lingkungan pertumbuhan EPEC. Asam organik yang dihasilkan oleh BAL
dapat menurunkan pH hingga kurang dari 4 sehingga pertumbuhan Escherichia coli enteropatogenik
dapat terhambat.
Dalam penelitian kali ini, selain probiotik, ditambahkan juga prebiotik sehingga yogurt yang
dihasilkan adalah yogurt sinbiotik. Sinbiotik adalah campuran probiotik dan prebiotik yang
bermanfaat terhadap inang dengan memperbaiki ketahanan dan implantasi dari suplemen pangan
berupa mikroba hidup di dalam saluran pencernaan inang (Andersson et al. 2001).
Yogurt sinbiotik merupakan salah satu produk susu fermentasi yang dibuat dengan
menggunakan campuran beberapa kultur bakteri asam laktat seperti Lactobacillus bulgaricus,
Streptococcus thermophilus, Lactobacillus achidophilus, dan Bifidobacterium bifidum, yang
dikombinasikan dengan prebiotik seperti fruktooligosakarida (FOS). Kombinasi probiotik dan
prebiotik dapat meningkatkan daya tahan bakteri probiotik oleh karena substrat yang spesifik telah
tersedia untuk fermentasi sehingga tubuh mendapat manfaat yang lebih sempurna dari kombinasi ini.
Syarat mutu yogurt berdasarkan SNI 2981-2009 diperlihatkan pada Tabel 1. Syarat mutu pada SNI
memperlihatkan standar umum yang digunakan di Indonesia.
5
Tabel 1. Syarat mutu yogurt SNI 2981-1999
No
.
Kriteria Uji
Satuan
Yogurt tanpa perlakuan
panas setelah fermentasi
Yogurt
1.
1.1
1.2
1.3
1.4
2.
3.
4.
5.
6.
7.
7.1
7.2
7.3
7.4
8
9
9.1
9.2
9.3
10
Keadaan
Penampakan
Bau
Rasa
Konsistensi
Kadar Lemak
(b/b)
Total padatan susu
bukan lemak
Protein
(N ×6.38) b/b
Kadar abu (b/b)
Keasaman
(dihitung sebagai
asam laktat) (b/b)
Cemaran logam
Timbal (Pb)
Tembaga (Cu)
Timah (Sn)
Raksa (Hg)
Arsen
Cemaran mikroba
Bakteri coliform
Sallmonella
Listeria
monocytogenes
Jumlah bakteri
starter*
%
Yogurt
rendah
lemak
Yogurt
tanpa
lemak
cairan kental-padat
normal atau khas
asam atau khas
Homogeny
Min
0.6 –
Max
3.0
2.9
0.5
Yogurt dengan perlakuan
panas setelah fermentasi
Yogurt
Yogurt
rendah
lemak
Yogurt
tanpa
lemak
cairan kental-padat
normal atau khas
asam atau khas
Homogeny
Min
0.6 –
Max
3.0
2.9
0.5
%
Min 8.2
Min 2.7
Min 8.2
Min 2.7
Maks 1
Maks 1
0.5 – 2.0
0.5-2.0
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
Maks 0.3
Maks 20.0
Maks 40.0
Maks 0.03
Maks 0.1
Maks 0.3
Maks 20.0
Maks 40.0
Maks 0.03
Maks 0.1
APM/g
koloni/g
-
maks.10
maks.10
negatif/25 g
negatif/25 g
negatif/25 g
negatif/25 g
koloni/g
min 107
-
%
%
%
* sesuai dengan Pasal 2 (istilah dan definisi)
2.5 Probiotik dan Prebiotik
Probiotik dan prebiotik pada hakekatnya memiliki tujuan yang sama, keduanya memperbaiki
komposisi populasi mikroba dalam saluran pencernaan melalui media makanan. Probiotik berisi
mikroorganisme hidup yang menunjukkan keuntungan ketika dikonsumsi, sedangkan prebiotik adalah
ingredient makanan yang secara sepesifik dimetabolisme oleh strain indigenus dalam saluran
pencernaan. Keduanya dikonsumsi secara sengaja dan diklasifikasikan sebagai pangan fungsional,
yaitu ingredient pangan yang memberikan efek positif bagi kesehatan di luar nilai fisiologisnya
(Gibson 2000).
Beberapa syarat yang harus dipenuhi oleh bakteri asam laktat yang berfungsi sebagai
mikroba probiotik antara lain (Salminen et al. 2004):
6
1.
Suatu probiotik harus nonpatogenik yang mewakili mikrobiota normal usus dari inang tertentu
serta masih aktif pada kondisi asam lambung dan konsentrasi garam empedu yang tinggi dalam
usus halus
2. Suatu probiotik yang baik harus mampu tumbuh dan bermetabolisme dengan cepat serta terdapat
dalam jumlah yang tinggi dalam usus
3. Probiotik yang ideal dapat mengkolonisasi beberapa bagian dari saluran usus untuk sementara
4. Probiotik dapat memproduksi asam-asam organik secara efisien dan memiliki sifat antimikroba
terhadap bakteri merugikan
5. Mudah diproduksi, mampu tumbuh dalam sistem produksi skala besar, dan hidup selama kondisi
penyimpanan.
Ketahanan terhadap asam lambung merupakan syarat penting suatu organisme untuk dapat
menjadi probiotik karena pH asam lambung yang sangat rendah (sekitar 2.5) (Jacobsen et al. 1999).
Setelah BAL berhasil melalui lambung, mereka akan memasuki saluran usus bagian atas di mana
garam empedu disekresikan sehingga ketahanan BAL terhadap garam empedu juga sangat penting
(Zavaglia et al. 1998).
Beberapa keuntungan kesehatan yang diberikan oleh probiotik yaitu mampu
menyeimbangkan mikroflora pada usus halus, memiliki efek antidiare, menurunkan serum kolesterol,
memperbaiki metabolisme laktosa, meningkatkan respon sistem imun, memiliki sifat
antikarsinogenik, meningkatan biovailability zat gizi, memiliki aktivitas antimikroba, dan menekan
infeksi Heliobacter pylori di perut (Baek & Lee 2009).
Definisi probiotik dimulai sekitar tahun 1960-an oleh Lilley dan Stillwell. Keduanya
menggunakan istilah tersebut untuk menggambarkan subtansi mikroba yang dapat menstimulasi
pertumbuhan dari mikroorganisme lain. Fuller (1989) kemudian merevisi definisi tersebut dengan
menghilangkan istilah substansi. Hal ini memberikan definisi yang lebih jelas. Hasil revisinya yang
hingga saat ini masih banyak dipakai dan diterima yaitu “suplemen mikroba hidup yang dimakan dan
memberikan efek yang menguntungkan pada tubuh dengan meningkatkan keseimbangan mikroba
pada saluran pencernaan”. Penghilangan kata “substansi” dari definisi sebelumnya memberikan
kesempatan perkembangan bagi prebiotik (Gibson 2000).
Pada penelitian ini bakteri probiotik yang diuji aktivitas penghambatan antimikrobanya
adalah bakteri Lactobacillus plantarum dan Lactobacillus fermentum. Lactobacillus plantarum adalah
bakteri gram positif yang memproduksi asam laktat dan hidup pada berbagai lingkungan yang
berbeda, termasuk pada beberapa pangan dan saluran pencernaan manusia (EBI 2010).
L. plantarum merupakan bakteri yang bersifat aerotoleran yang dapat tumbuh pada suhu
15°C, tetapi tidak dapat tumbuh pada suhu 45°C (Wikipedia 2010). Menurut Liong (2007), strain L.
plantarum dapat menginduksi pelepasan sitokin dari donor manusia sehat melalui leukosit darah
periferal mononuklear dan meningkatkan produksi interleukin-10 (IL-10) oleh makrofag dan sel T
dari mukosa usus.
Lactobacillus fermentum adalah bakteri gram positif yang umumnya ditemukan pada bahan
tumbuhan dan hewan fermentasi (Wikipedia 2010). Kullisaar et al. (2003) diacu dalam Liong (2007)
melaporkan bahwa konsumsi susu fermentasi yang mengandung L. fermentum menunjukan efek
antioksidatif dan antiaterogenik. Sementara itu, menurut Reid (2000), strain L. fermentum dapat
memproduksi hidrogen peroksida yang berperan sebagai senyawa antimikroba. Menurut
Zoumpopoulou et al. (2008), L. fermentum menunjukkan potensi probiotik karena memiliki
karakteristik probiotik, di antaranya memiliki aktivitas mikrobial dan immunomodulator yang diuji
secara in vitro yang dikonfirmasi dengan pengujian in vivo menggunakan tikus percobaan. Penelitian
yang hampir sama dilakukan oleh Bao et al. (2010) yang menyatakan bahwa L. fermentum memiliki
7
karakteristik probiotik yang potensial karena bakteri ini memiliki ketahanan terhadap pH rendah serta
mampu menstimulasi enzim pada saluran pencernaan dan garam empedu.
Prebiotik telah digunakan untuk beberapa waktu, terutama di Jepang. Definisi dari prebiotik
yaitu komponen pangan yang memberikan efek bagi inang dengan menstimulasi secara selektif
pertumbuhan dan aktivitas dari satu atau sejumah kecil bakteri di kolon, yang dapat meningkatkan
kesehatan inang. Agar prebiotik dapat digunakan secara efektif, beberapa hal yang disarankan adalah
tidak dapat diserap di bagian atas saluran pencernaan dan difermentasi secara selektif sehingga
komposisi dari mikrobiota usus diubah menjadi komposisi yang lebih sehat (Gibson 2000).
Substrat prebiotik secara selektif digunakan oleh mikroba indigenus di saluran pencernaan
tetapi tidak meningkatkan pertumbuhan bakteri patogen pada saluran pencernaan seperti Clostridia
penghasil toksin, bakteri proteolitik, dan Escherichia coli (Rastall & Gibson 1998 diacu dalam
Salminen et al. 1998). Prebiotik banyak diperoleh dari tumbuh-tumbuhan, di antaranya ß-glucans
yang berasal dari oat, inulin yang berasal dari chicory roots, serta oligosakarida yang berasal dari
kacang-kacangan dan bawang (Baek & Lee 2009)
Salah satu jenis oligosakarida yang dapat digunakan sebagai prebiotik yaitu
fruktooligosakarida (FOS). FOS merupakan kelas karbohidrat sederhana yang terkandung secara
alami di berbagai tanaman seperti Jerusalem artichoke, bawang, dan pisang. Senyawa ini merupakan
serat pangan yang tidak tercerna yang membantu menjaga kesehatan saluran pencernaan dengan cara
memberi nutrisi dan meningkatkan bakteri alami yang terdapat dalam saluran pencernaan, khususnya
Bfidobacteria dan Lactobacilli, sehingga dapat mencegah infeksi saluran pencernaan.
Fruktooligosakarida (FOS) merupakan oligosakarida dengan berat molekul yang rendah yang
memiliki efek terhadap Bifidobacteria usus dan merupakan prebiotik yang penting. FOS ini memiliki
sifat larut dalam air, tidak dicerna di dalam usus halus, tidak bersifat viscous, tidak mengikat asam
empedu, dan sangat mudah difermentasi (Schneeman 1999). Menurut Pascal (2008), dalam
pengumuman yang disampaikan oleh Food and Drug Administration (FDA) pada tahun 2000, FOS
dinyatakan GRAS untuk digunakan pada tingkat yang berbeda (antara 0.1% dan 5%).
Penggunaan probiotik dan prebotik dapat meningkatkan daya hidup dari bakteri yang
menguntungkan pada inang. Penggunaan probiotik dan prebiotik secara bersama-sama disebut
sebagai sinbiotik. Sinbiotik adalah campuran probiotik dan prebiotik yang memberikan efek
kesehatan yang menguntungkan bagi inang dengan meningkatkan daya hidup dan implantasi dari
mikroba hidup yang berasal dari suplementasi dalam saluran pencernaan (Gibson & Roberfroid
1995). Dalam kasus ini, probiotik akan secara spesifik memetabolisme prebiotik di usus, sehingga
meningkatkan pertumbuhan dan keberadaanya (Gibson 2000).
Jumlah minimal sel probiotik yang dapat memberikan efek kesehatan masih kontroversial,
tetapi beberapa peneliti menyebutkan bahwa dosis terapinya adalah harus lebih dari 10 7 dan 108
cfu/ml (Kailasapathy & Rybka 1997), harus mencapai 108 sel probiotik hidup per hari (LourensHattingh & Viljoen 2001), atau minimum 105 sel hidup setiap gram atau ml produk (Farida 2005).
Walaupun demikian, dosis tersebut sebetulnya sangat tergantung dari jenis makanan dan strain yang
digunakan (Rahayu 2004). Beberapa keuntungan dari konsumsi sinbiotik adalah menaikkan toleransi
laktosa, melindungi dari penyakit gastroenteritis, kanker usus, dan jantung koroner, meningkatkan
sintesis vitamin, meningkatkan pencernaan dan fungsi usus, menurunkan alergi terhadap makanan,
dan mengatur sistem imun (Gibson 2000).
8
2.6 Sistem Pencernaan dan Sistem Pertahanan Tubuh
Mikroflora saluran pencernaan adalah komponen yang sangat penting untuk pertahanan
tubuh. Sebuah kajian kritikal literatur mengindikasikan bahwa suplementasi probiotik pada
mikloflora saluran pencernaan mungkin meningkatkan pertahanan tubuh, terutama dengan mencegah
kolonisasi dari patogen secara tidak langsung, melalui adjuvant like stimulation dari pertahanan
nonspesifik dan fungsi imun. Meskipun demikian, bukti bahwa probiotik yang memediasi
peningkatan dari daya imun belum cukup meyakinkan. Untuk secara penuh mengetahui mekanisme
dari mikroorganisme probiotik yang mungkin memodulasi fungsi imun, kita perlu meninjau kembali
peranan dari nonpatogenik bakteri dalam perkembangan sistem imun dan melindungi inang dari
serangan patogen, khususnya pada hewan dan manusia secara spesifik (McCracken & Gaskin 1999).
Saluran pencernaan mamalia dihuni oleh banyak dan berbagai mikroorganisme dari luar.
Namun mekanisme sistem imun tubuh kita tetap berjalan dengan normal dan dalam kondisi
homeostatis. Hal ini karena terdapat simbiosis mutualisme antara mikroflora alami usus dan inang.
Sebagai contoh, bakteri saluran pencernaan menyediakan inang dengan berbagai nutrisi, termasuk di
dalamnya short chain fatty acids, beberapa vitamin B, dan asam amino.
Berbagai pertahanan antimikroba baik secara spesifik maupun nonspesifik terdapat pada
saluran pencernaan yang mampu membatasi kolonisasi bakteri asing. Pertahanan nonimunologis
meliputi keasaman lambung, gerak peristaltik usus kecil, penutupan dan penghilangan secara tidak
langsung bakteri oleh mukus, dan kehadiran komponen antimikroba dari inang seperti lizozim dan
defensins yaitu sekelompok peptida yang bersifat antimikroba yang memiliki spektrum yang luas
dalam melawan bakteri, fungi, protozoa, dan virus. Pertahanan nonspesifik (innate defense)
walaupun bukan bagian dari kumpulan sistem imun, berkontribusi penting dalam perlindungan inang
dan banyak kasus penyimpangan dari mikloflora patogen. Lapisan pertama pada sel epitel berperan
penting dalam meregulasi pertahanan inang dan sebagai tambahan untuk menyediakan pertahanan
fisik. Sebagai contoh, sel epitel usus kecil dan usus besar menghasilkan sel epitel yang menghasilkan
lysozim dan defensins seperti yang dilakukan oleh Paneth cells, sebuah sel epitel khusus yang terletak
di dalam usus kecil (McCracken & Gaskin 1999).
Peneth cells atau sel mukosa di usus mengeluarkan zat-zat yang menjaga kestabilan mukosa.
Sel-sel ini mengeluarkan zat-zat kimia seperti laktoferin, laktoperoksidase, dan lizozim yang bersifat
bakteriolitik atau bakteriostatik serta menghasilkan pula peptida seperti kriptidin (Schroder 1999).
Mukosa usus membentuk lapisan pelindung pada enterocytes sehingga mampu mengurangi
penempelan bakteri patogen pada enterocytes (Kudsk 2002)
Sel epitel usus diperlengkapi dengan beberapa fungsi imunologis, termasuk di dalamnya
terdapat molekul antigen major histocompability complex (MHC). Sel epitel saluran pencernaan juga
menghasilkan berbagai respon inflamasi dan regulasi cytokines yang diproduksi oleh makrofag.
Bioaktif cytokines yang diproduksi oleh sel epitel secara kolektif menstimulasi perkembangan seluler
dari sistem imun usus dan menjaga kesetimbangan imun di dalam usus. Selama terpapar dengan
bakteri patogen, sel epitel saluran pencernaan meregulasi kembali produksi dari proinflamatory dan
kemotaksis dari cytokines, termasuk interlukin-8 (IL-8), monocyte chemoattractant protein (MCP-1),
dan tumor necrosis factor- (TNF- ), dengan demikian menstimulasi neutrofil dan migrasi makrofag
ke sisi infeksi selanjutnya mengaktifasi sel T dan sel B, yang kemudian akan berusaha melawan
patogen yang menginvasi jaringan usus inang (McCracken & Gaskin 1999).
9
2.7 Probiotik dan Limfosit
Sistem limfatik terdiri dari jaringan penghubung spesial yang mengandung sel pertahanan
yang disebut sistem imun. Sel di jaringan limpa yang disebut limfosit membantu tubuh terhadap sel
asing dan sel kanker. Pusat limfe terdapat pada daerah di sepanjang saluran limfatik. Pada pusat limfe
ini terjadi penyaringan limfa dan penghancuran berbagai materi asing serta mikroorganisme. Sel yang
melawan infeksi dari mikroorganisme ini disebut limfosit. Pusat limfe seperti tonsil, payer patches
pada ileum dari usus halus, dan pusat limfe pada usus buntu terdiri dari banyak jaringan limfatik
(Ronzio 2003).
Sistem imun yaitu sel T dan sel B dalam saluran pencernaan terletak pada lamina propria
(McCracken & Gaskin 1999). Sel T dan sel B di dalam lamina propria menseksresi antibodi pada
target antigen yang ada pada usus. Antibodi yang dihasilkan oleh sel limfosit pada usus dan jaringan
mukosa yang lain, adalah imunoglobulin A atau IgA.
Probiotik dilaporkan mampu menstimulasi komponen pada sistem imun, termasuk di
dalamnya menstimulasi aktivasi limfosit dan produksi antibodi (Gibson et al. 1995). Mekanisme
utama probiotik dalam memodulasi sistem imun adalah melalui adjuvant effect. Adjuvant effect
meningkatkan respon imun untuk spesifik antigen (Freund et al. 1942). Sebagai contoh L. casei GG
mampu meningkatkan IgA yang spesifik untuk ß-lactobumin dan kasein pada pasien yang menderita
Crohn’s disease dan juga mampu meningkatkan antibodi ß-lactobumin pada tikus yang diberi protein
susu sapi (Isolaurie et al. 1993). Penelitian lain yang dilakukan oleh Link et al. (1994) menunjukkan
bahwa infeksi tikus yang diberi konsumsi susu yang mengandung L. acidophilus La1 dan B. bifidum
Bb 12 yang juga dipapar dengan Salmonella typhii dapat menaikkan total serum IgA dan sIgA dalam
melawan S. typhi.
2.8 Malonaldehida dan Superoksida dismutase
Ketika terinfeksi mikorganisme, tubuh melakukan mekanisme pertahanan, di antaranya yaitu
melalui sel makrofag dan netrofil. Sel makrofag dan netrofil yang teraktivasi akan mengaktifkan
enzim oksidase dan oksigenase. Enzim ini mengubah molekul oksigen menjadi anion superoksida,
radikal bebas, dan H2O2 yang merupakan bahan potensial untuk membunuh mikroba (Baratawidjaja
2006). Namun di sisi lain, terbentuknya senyawa radikal tersebut sangat berbahaya karena juga
berpotensi menyerang sel tubuh. Jika hal ini tidak terkontrol secara benar oleh sistem pertahanan
tubuh, akan memicu munculnya berbagai penyakit kronis (Winarsi 2007).
Radikal hidrogen, anion superoksida, dan radikal hidroksil merupakan kelompok reactive
oxygen spesies (ROS). ROS bersifat sitotoksik. Salah satu jenis radikal bebas yang dikenal adalah
malonaldehida (MDA). Menurut Leibler et al (1997), MDA merupakan produk enzimatis dan
nonenzimatis dari pemecahan prostaglandin endoperoksida dan produk akhir dari lipid peroksidasi.
Malondialdehida lebih dikenal sebagai penanda (marker) peroksidasi lipid. Malondialdehida
(C3H4O2) merupakan molekul reaktif yang memilki tiga atom C. Malonaldehida adalah salah satu
hasil peroksidasi lemak tidak jenuh terutama asam arakidonat serta produk samping biosintesa
prostaglandin. Pengukuran MDA telah digunakan sebagai indeks tidak langsung kerusakan oksidatif
yang disebabkan oleh peroksidasi lipid. Pengukuran kadar MDA digunakan sebagai indeks tidak
langsung mengukur kerusakan oksidatif yang disebabkan peroksidasi lipid. Subyek yang mengalami
stres oksidatif diperkirakan memiliki kadar MDA yang tinggi. Prinsip pengukuran MDA adalah
adanya reaksi antara satu molekul MDA dengan dua molekul TBA membentuk kompleks MDA-
10
TBA yang berwarna pink (merah muda) dan dapat dibaca pada panjang gelombang 532 nm
(Prangdimutri et al. 2009). Dengan demikian, semakin banyak ROS yang terdapat dalam tubuh,
maka kadar MDA akan semakin tinggi.
Reduksi O2 menjadi superoksida pada proses fagositosis yang merupakan salah satu sistem
pertahanan humoral dalam melawan infeksi atau bahan asing yang masuk dalam tubuh dapat
menghasilkan radikal bebas dan ROS. Reaksi ini terjadi dengan bantuan NADPH-oksidase, netrofil,
dan makrofag (Halliwell & Gutteridge 1999).
Radikal bebas dapat menyebabkan kerusakan membran karena adanya produk peroksidase
lipid. Detoksifikasi ROS adalah salah satu prasyarat dalam sistem aerob dan merupakan jalur
gabungan dari sistem pertahanan tubuh. Salah satu enzim antioksidan yang mampu mengkatalis
dismutase radikal anion superoksida menjadi hidrogen peroksida dan oksigen adalah enzim
superoksida dismutase (SOD).
Superoksida dismutase (SOD) adalah enzim yang memilki kemampuan mengkatalisis reaksi
dismutase atau reduksi dari anion superoksida (O2) menjadi H2O2. Jika O2 dapat direduksi dengan baik
oleh SOD, SOD akan dapat mengurangi potensi pembentukan radikal hidroksil (HO·). Fungsi katalitik
dari enzim ini pertama kali ditemukan oleh McCord dan Fridovich pada akhir 1960-an ketika mereka
mendemonstrasikan bahwa protein yang dikenal sebagai cuprein mengkatalisis dismutase radikal
superoksida, seperti pada reaksi berikut:
2O2 + 2H+
SOD H2O2 + O2
SOD terdapat pada semua organisme yang mengonsumsi oksigen, beberapa aerotolerant
anaerob dan obligat anaerob. Semua SOD adalah metaloprotein yang mengandung copper (Cu), besi
(Fe), atau mangan (Mn) pada sisi aktifnya (Deshpande et al. 1996). SOD diklasifikasikan sebagai:
1. Cu/Zn-SOD (Copper/Zink SOD), terdapat pada sel-sel eukariot seperti pada yeast, tanaman, dan
hewan, tetapi pada umunya tidak ditemukan pada sel-sel prokariot seperti bakteri atau ganggang
hijau biru. Memiliki berat molekul sekitar 32,000 dan mengandung subunit protein, yang masingmasing mengandung satu ion Cu2+ dan satu ion Zn2+. Enzim ini terdapat pada sitosol dan inti sel.
2. Mn-SOD (Manganase-SOD), pertama kali diisolasi dari E. coli dengan berat molekul sebesar
40,000, sedangkan dari organisme yang lebih tinggi, enzim ini mengandung empat subunit
protein dengan 0.5 atau 1 ion Mn per unit. Enzim ini terdapat di dalam mitokondria dan beberapa
sel-sel prokariot.
3. Fe-SOD (Iron-SOD), tersusun atas dua unit protein, mengandung satu atau dua ion Fe per
molekul enzim dengan berat molekul rata-rata 22,000. Fe yang terikat pada Fe-SOD adalah Fe3+.
Enzi mini terdapat pada bakteri, alga, dan tumbuhan tingkat tinggi.
4. Ekstraseluler SOD (EC-SOD), termasuk enzim yang relatif jarang dan biasanya ditemukan di
ruangan ekstraseluler dan paru-paru (Desphande et al. 1996, Mates et al. 1999).
Di antara berbagai sistem pertahanan atioksidan, aktivitas SOD merupakan sistem pertahanan
enzimatik yang paling berperan dalam melawan efek negatif metabolisme oksigen (radikal bebas).
Oleh karena itu, setiap organisme yang menggunakan oksigen tidak dapat hidup tanpa SOD. Enzim
SOD bekerja sama dengan katalase dan glutation peroksidase dapat mempertahankan konsentrasi
senyawa oksigen reaktif dalam level yang masih dapat diterima oleh kondisi fisiologis tubuh (Jadhav
et al. 1996).
SOD tidak stabil terhadap panas, cukup stabil pada kondisi basa, dan SOD masih mempunyai
aktivitas walaupun disimpan selama lima tahun pada suhu 5ºC (Chalid 2003). Aktivitas SOD (U/g
jaringan) tertinggi ditemukan di dalam hati. Selain ditemukan pada organ hati, SOD juga ditemukan
11
pada kelenjar adrenalin, ginjal, darah, limfa, pankreas, otak, paru-paru, lambung, usus, ovarium, dan
timus (Halliwell & Gutteridge 1999).
Aktivitas SOD diukur berdasarkan pengukuran aktivitas enzim secara tidak langsung, salah
satunya dengan metode yang dikembangkan oleh Misra dan Fridovich (1972). Metode ini berdasarkan
pada kemampuan penghambatan autooksidasi epinefrin menjadi adenokrom oleh SOD. Perubahan
epinefrin menjadi adenokrom menimbulkan warna coklat. Semakin besar kadar SOD sampel, maka
semakin besar penghambatan dan semakin berkurang intensitas warnanya. Warna coklat dideteksi
dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 480 nm.
12