efek penambahan bakteri probiotik dalam susu

KAJIAN MEKANISME HIPOKOLESTEROLEMIK PROBIOTIK
Dewi Yuliana
Fakultas Farmasi, Universitas Muslim Indonesia, Makassar
ABSTRACT
Probiotik didefinisikan suplementasi mikroba hidup yang memiliki efek menguntungkan terhadap
tuan rumah (host) dengan jalan meningkatkan keseimbangan mikroba intestinal. Banyak mekanisme yang
telah dikaji berhubungan dengan efek hipokolesterolemik probiotik dan bukti eksprimental yang
ditunjukkan diantaranya dekonyugasi garam empedu oleh enzim BSH (Bile Salt Hidrolize)dari probiotik,
asimilasi kolesterol dengan probiotik, dan konversi kolesterol menjadi koprostanol. Studi-studi yang
meneliti tentang manfaat probiotik dalam menurunkan kolesterol mempunyai kekurangan dalam
menjelaskan tentang mekanisme efek hipokolestrolemik probiotik, dosis optimal, frekuensi dan lamanya
pemberian untuk strain probiotik yang berbeda. Melihat masih adanya kontroversi dari hasil penelitian
yang didapatkan maka masih diperlukan uji invivo yang dirancang dengan baik untuk mengungkapkan
tambahan pemahaman dan pengetahuan sehingga bisa didapatkan mekanisme dasar yang kuat untuk
penilaian keamanan sebelum dikonsumsi.
Kata kunci : Probiotik, hipokolesterolemia, enzim BSH (Bile salt Hidrolize), koprostanol
PENDAHULUAN
Probiotik pada umumnya diketahui nonpatogen, tapi pada beberapa keadaan dapat menjadi infeksius terutama pada populasi yang lemah
atau yang mengalami immuno compromised. Beberapa spesies dari Lactobacillus, Bifidobacterium,
Leuconostoc, Pediaococcus, Enterococcus, telah
dilaporkan dapat menyebabkan infeksi. Strain
probiotik juga telah ditemukan menunjukkan resistensi terhadap antibiotik dan menimbulkan kekhawatiran terjadinya transfer gen resisten horizontal
terhadap host pada mikroflora patogen gastrointestinal. Mengingat hal tersebut maka verifikasi
keamanan probiotik yang digunakan dalam industri
ataupun yang dikomersialkan, menjadi sangat
penting (4).
WHO memperkirakan bahwa pada tahun
2030 penyakit kardiovaskuler akan tetap menjadi
penyebab utama kematian, sekitar 26,3 juta orang
di dunia terkena penyakit kardiovaskuler. Dilaporkan bahwa hiperkolesterolemia meliputi 45 % pada
kejadian serangan jantung di Eropa Barat dan 35%
di Eropa Timur dari tahun 1999 sampai 2003.
Resiko serangan jantung tiga kali lebih tinggi pada
penderita hiperkolesterolemia jika dibandingkan
dengan yang memiliki profil lipid dalam batas
normal. WHO mendefinisikan diet tinggi lemak, garam dan gula serta rendah karbohidrat kompleks,
sayur dan buah meningkatkan resiko penyakit
kardio vaskular (1,2).
Sebagai alternatif pengobatan hiperkolesterolemia adalah mengontrol diet atau menggunakan suplementasi probiotik. Probiotik didefinisikan
suplementasi mikroba hidup yang memiliki efek
menguntungkan terhadap tuan rumah (host) dengan jalan meningkatkan keseimbangan mikroba
usus. Penggunaan probiotik mulai mendapat pengakuan ilmiah pada beberapa tahun terakhir, meskipun aplikasinya sebagai makanan fungsional
sudah ada sejak beberapa generasi. Efek probiotik
yang menjanjikan di bidang kesehatan membuatnya semakin diakui sebagai suatu suplemen (3).
Selain meningkatkan kesehatan usus, probiotik juga memiliki efek-efek lain seperti memperkuat sistem kekebalan tubuh, efek antihipertensi,
mencegah kanker, efek antioksidan, mengurangi
gejala dermatitis, memfasilitasi penyerapan mineral, mengurangi gejala alergi. Probiotik juga diteliti
memiliki efek menurunkan kolesterol (2,3).
PENELITIAN SEPUTAR EFEK HIPOKOLESTEROLEMIK PROBIOTIK
Penelitian pada hewan dan manusia yang
menguji efek hipokolesterolemik probiotik berkembang demikian pesat pada beberapa tahun ini.
Nguyen, et al (5), meneliti efek L. plantarum PH04
yang diisolasi dari feses bayi terhadap kolesterol.
Dengan menggunakan L. plantarum (dosis 4 x 108
CFU/ml setiap tikus per hari) pada 12 tikus jantan
yang hiperkolesterolemia selama 14 hari. Peneliti
menemukan efek yang signifikan (P < 0,05) mengurangi serum kolesterol total sampai 7% dan
mengurangi trigliserida 10% dibanding kontrol. Abd
El Gawad, et al (6), melakukan penelitian secara
randomized–controlled trial dengan menggunakan
susu yoghurt kerbau yang difortifikasi dengan
Bifidobacterium longum Bb-46 menunjukkan efek
95
96
Majalah Farmasi dan Farmakologi, Vol. 16, No.2 – Juli 2012, hlm. 95 – 98
menurunkan kolesterol. Pada penelitian ini 48 tikus
jantan yang hiperkolesterolemia dengan berat ratarata 80 – 100 g diberi konsumsi 50 g yoghurt (konsentrasi 0,07% b/v Bifidobacterium longum Bb-46)
selama 35 hari, dan menunjukkan hasil yang signifikan dalam mengurangi kolesterol total 50,3%,
LDL 56,3 % dan trigliserida 51,2% dibandingkan
dengan kontrol (P<0,05). Fukushima, et al (7),
menemukan pada tikus Fischer jantan 344/Jcl
(umur 8 minggu) mengkomsumsi 30g/kg L. acidophillus ditambahkan pada beras bekatul yang
difermentasikan, signifikan memperbaiki profil lipid
dibanding kontrol (tanpa L.acidophillus). Penelitian
ini dilakukan 4 minggu, peneliti melaporkan efek
signifikan (P < 0,05) mengurangi serum kolesterol
total dan kolesterol hati 21,3% dan 22,9% dibandingkan dengan kontrol. Adapun studi-studi yang
meneliti efek hipokolesterolemia probiotik pada
manusia di antaranya adalah Anderson, et al (8),
mengeksplorasi efek L. acidophillus L1 pada susu
fermentasi pada serum kolesterol pada subyek
manusia yang hiperkolesterol. Penelitian ini RCT
dan crossover selama 10 minggu pada 48 relawan
dengan kadar serum kolesterol antara 5,40 – 8,32
mmol/L. Mereka mengkonsumsi 200 g yoghurt
yang mengandung L. acidophillus L1 setelah makan malam, dan secara signifikan (P< 0,05) mengurangi konsentrasi serum kolesterol 2,4% dibandingkan dengan kelompok kontrol. Xiao, et al (9),
menguji efek yoghurt rendah lemak yang mengandung 108 CFU/g B. longum BL1 terhadap profil
lipid pada 32 subyek (dengan serum kolesterol
total baseline 220 – 280 mg/dl, dengan berat
badan 55,4 – 81,8 kg, umur 28-60 tahun). Hasil
yang didapat pada RCT dan studi paralel ini menunjukkan efek signifikan (P<0,05) terhadap serum
kolesterol total, LDL dan trigliserida setelah 4
minggu intervensi. Peneliti melaporkan peningkatan 14,5% HDL dibandingkan dengan kelompok
kontrol (tanpa B.longum BL1 : P<0,05). Sebuah
meta-analisis RCT jangka pendek (4 – 8 minggu),
dengan 6 penelitian yang mencakup 45 subyek
(laki-laki dan perempuan dengan kadar awal kolesterol yang berbeda), menunjukkan bahwa konsumsi yoghurt yang mengandung Enterococus faecium
(Gaio) efektif dalam menurunkan kolesterol total
4% dan LDL sekitar 5% dibanding dengan kontrol.
Meskipun ada penelitian sebelumnya yang meneliti
penggunaan E.faecium pada susu fermentasi oleh
subyek manusia yang diintervensi selama 24 minggu, yang mendapatkan penurunan kadar kolesterol
pada minggu ke-4 dan minggu ke-12, tapi tidak
pada minggu ke-24, demikian juga pada minggu
ke-30 setelah ditindaklanjuti (10).
Meskipun pada beberapa studi pada
hewan dan manusia yang telah disebutkan sebelumnya menunjukkan efek probiotik dalam menurunkan kolesterol,ada beberapa penelitian yang
menunjukkan hasil yang berbeda. Penelitian oleh
Hatakka, et al (11), melaporkan bahwa penggunaan L.rhamnosus LC705 (1010 CFU/g per kapsul, 2
kapsul per hari) tidak menunjukkan hasil terhadap
profil lipid pada 38 laki-laki dengan rata-rata kadar
kolesterol 6,2 mmol/L setelah 4 minggu intervensi.
Simon, et al (12), pada 46 relawan (umur 30- 75
tahun) menemukan bahwa komsumsi Lactobacillus
fermentum (2 x 109 CFU per kapsul, 4 kapsul per
hari tidak menyebabkan perubahan profil lipid
setelah 10 minggu. Lewis dan Burmeister (13)
pada suatu penelitian RCT, double blind dan
crossover design meneliti efek L. acidophilus pada
profil lipid manusia. Pada studi ini 8 relawan umur
20–65 tahun dengan kolesterol total baseline > 5,0
mmol/L, BMI 27,8 kg/m 2 mengkomsumsi 2 kapsul
10
yang berisi L. acidophilus kering beku (3x10 CFU
per 2 kapsul) 3 kali sehari selama 6 minggu dan
crossover dengan 6 minggu periode washout. Peneliti menemukan tidak ada perubahan signifikan
pada plasma kolesterol total, LDL, HDL dan
trigliserida pada subyek.
Kontroversi yang ditemukan dipengaruhi
oleh banyak faktor, antara lain perbedaan strain
probiotik, variasi dosis, akurasi analitik analisis
lemak, karateristik subyek, lamanya periode pemberian, ukuran sampel yang tidak memadai dan
kelayakan kontrol atau kelompok plasebo. Meskipun beberapa studi gagal memberikan hasil yang
signifikan, efek hipokolesterolemik suplementasi
probiotik perlu diteliti lebih lanjut (4).
DOSIS PROBIOTIK YANG BERESPON
Meskipun efek hipokolesterolemia probiotik telah diteliti secara luas, namun dosis akurat
sampai sekarang belum dapat ditetapkan. Sebuah
tinjauan dari penelitian sebelumnya menggambarkan dosis efektif probiotik sangat besar variasinya
dan tergantung pada strain yang digunakan dan
karateristik subyek, terutama profil lipid. Meskipun
probiotik yang digunakan pada rentang 107 – 1011
CFU/hari pada manusia dan 107 – 109 CFU/hari
pada hewan, beberapa probiotik telah khasiat
pada kadar terendah, sedangkan be-berapa yang
lain membutuhkan jumlah yang lebih besar untuk
menimbulkan efek hipokolesterolemia (4).
Penggunaan L.plantarum 299 v pada dosis
7
5,0 x 10 CFU/ml per hari cukup dapat mengurangi
LDL 12 % dibandingkan dengan kontrol. Hal ini
berbeda dari penelitian yang dilakukan Lee et al,
bahwa mengkonsumsi kapsul probiotik yang mengandung L.acidophilus DDS-1 dan B. longum (3 x
109 CFU/kapsul per hari) secara signifikan tidak
mengubah profil lipid. Hal ini mendorong bahwa
dosis yang tinggi mungkin tidak mudah mengubah
efek yang lebih baik terhadap kolesterol, dibanding
dosis rendah. Perbedaan strain membutuhkan dosis yang bervariasi untuk menunjukkan efek hipokolesterolemik. Dosis efektif probiotik di klinik
hanya dapat dinyatakan berdasarkan studi pada
strain spesifik yang dilakukan pada manusia (4).
EFEK MEKANISME
KOLESTEROL
PENURUNAN
KADAR
Studi-studi in vitro sebelumnya mengevaluasi sejumlah mekanisme probiotik dalam menu-
Dewi Yuliana, Kajian Mekanisme Hipokolesterolemik Probiotik
runkan kadar kolesterol. Salah satu di antaranya
menjelaskan mekanisme enzimatik asam empedu
oleh hidrolase garam empedu pada probiotik. Empedu adalah produk akhir kolesterol di hati yang
larut air, tersimpan dalam kandung empedu dan
akan dikeluarkan pada saat pencernaan makanan.
Empedu ini terdiri dari kolesterol, phospholipid,
konjugasi asam empedu, pigmen empedu dan
elektrolit. Ketika mengalami dekonjugasi, asam
empedu akan larut dan diabsorbsi sedikit pada
usus, sehingga meningkatkan eliminasinya di
feses. Akibatnya kolesterol akan digunakan untuk
mensintesis asam empedu baru yang merupakan
respon hemostatis, mengakibatkan turunnya kadar
serum kolesterol. Studi in vitro Jones et al (14)
mengevaluasi mekanisme hidrolase garam empedu dalam menurunkan kadar kolesterol dengan
menggunakan Lactobacillus plantarum 80 (pCBHI).
Bile Salt Hydrolase (BSH) adalah enzim yang
beerperan untuk dekonjugasi pada sirkulasi enterohepatik. Penelitian ini mendeteksi probiotik
yang berada dalam saluran cerna, dan menemukan bahwa aktivitas BSH mampu menghidrolisis
asam glikodeoksikholik konjugasi dan asam taurodeoksikholik, meningkatkan dekonjugasi gliko- dan
tauro-asam empedu.
Usman dan Hosono (15) melaporkan bahwa strain Lactobacillus gasseri dapat mengeluarkan kolesterol melalui ikatan pada permukaan bagian ontoseluler probiotik. Kemampuan pengikatan
kolesterol ditimbulkan oleh adanya pertumbuhan
dan strain spesifik tertentu. Kimoto et al (16), telah
menekankan hipotesa sebelumnya, mengevaluasi
kemampuan mengeluarkan kolesterol selama kondisi pertumbuhan yang berbeda. Sel yang hidup
dan tumbuh dibandingkan, yang tumbuh (hidup
dalam suspensi larutan buffer phosphat) dan sel
mati (dimatikan dengan pemanasan), dan menemukan bahwa sel yang bertumbuh dapat mengeluarkan kolesterol lebih banyak dibanding sel mati.
Sel yang mati akibat pemanasan masih dapat mengeluarkan kolesterol dari media, mengindikasikan
bahwa sejumlah kolesterol dapat terikat pada
permukaan sel.
Kolesterol dikeluarkan oleh probiotik dengan berikatan pada membran sel yang hidup.
Kimoto et al (16), menguji pengeluaran kolesterol
pada beberapa strain lactococci dari media. Peneliti mengobservasi perbedaan pola distribusi
asam lemak pada sel yang bertumbuh dengan
melihat ada tidaknya kolesterol. Lemak pada probiotik terutama ditemukan pada membran, hal ini
mendorong penggabungan kolesterol pada membran sel mengubah komposisi asam lemak pada
sel. Penggabungan kolesterol pada membran sel
meningkatkan konsentrasi asam lemak jenuh dan
tidak jenuh, sehingga menambah kekuatan membran sel pada akhirnya resistensi seluler lebih tinggi terhadap lisis. Lye et al (17), mengevaluasi mekanisme ini dengan menetapkan lokasi penggabungan kolesterol pada membran bilayer fosfolipid
sel probiotik. Peneliti memeriksa dengan menggunakan teknik fluoresensi pada membran bilayer
97
pada sel probiotik yang bertumbuh dengan ada
tidaknya kolesterol. Yang kaya kolesterol ditemukan pada region ujung membran fosfolipid, fosfolipid lapisan atas dan pangkal membran bilayer
fosfolipid seluler pada sel, pada sel yang bertumbuh ditemukan adanya kolesterol dibanding sel
kontrol, hal ini mengindikasikan kolesterol ada
pada bagian ini. (16,17)
Kolesterol dapat dikonversi di usus menjadi koprostanol oleh bakteri, yang mana secara
langsung diekskresi melalui feses. Penurunan jumlah kolesterol yang diabsorbsi, mengakibatkan berkurangnya konsentrasi kolesterol. Pada penelitian
ini, dilaporkan dehidrogenase kolesterol/isomerase
yang diproduksi oleh Sterolibacterium dinitrificans
yang bertanggung jawab terhadap katalisis yang
mengubah kolesterol menjadi choles-4-en-3-one,
pada kofaktor yang mengubah kolesterol menjadi
koprostanol. Penelitian in vitro mengevaluasi konversi kolesterol menjadi koprostanol oleh strain
lactobacillus seperti Lactobacillus acidophilus, L.
bulgaricus dan L. casei ATCC 393 melalui analisis
fluorometrik. Peneliti mendeteksi pengurangan kolesterol intra dan ekstra seluler pada semua strain
probiotik yang diuji, hal ini mengindikasikan kemungkinan konversi kolesterol intra dan ekstra
seluler menjadi koprostanol. Konsentrasi kolesterol
pada medium ini menurun pada saat fermentasi
oleh probiotik dengan meningkatkan konsentrasi
koprostanol. Mekanisme ini menjamin evaluasi
reduktase kolesterol secara langsung mengubah
kolesterol menjadi koprostanol pada usus halus
manusia yang berefek menurunkan kolesterol. (18)
Meskipun hipotesa-hipotesa melalui penelitian in vitro, mekanisme tidak begitu kuat dan
ditunjukkan pada penelitian in vivo. Sehingga penelitian in vivo perlu lebih dikaji untuk dapat menjelaskan mekanisme probiotik dalam menurunkan
kolesterol agar dapat lebih dimengerti mekanismenya dan formulasi yang lebih baik untuk dikomsumsi manusia.
KESIMPULAN
Sudah banyak penelitian yang menilai efek
probiotik terhadap pengaruhnya pada perbaikan
profil lipid seperti jumlah kolesterol,LDL,HDL dan
trigliserida,dan pada umumnya menunjukkan hasil
yang signifikan. Strain probiotik tertentu menunjukkan efek penurunan kolesterol sementara strain
tertentu tidak berefek. Untuk itu beberapa penelitian berusaha mengungkapkan mekanisme probiotik terhadap efek hipokolesterolemik melalui uji in
vitro dan in vivo. Banyak mekanisme yang diusulkan berhubungan dengan efek hipokolesterolemik probiotik dan bukti eksperimental yang ditunjukkan, di antaranya dekonjugasi garam empedu oleh enzim BSH (Bile Salt Hidrolize) dari probiotik, asimilasi kolesterol dengan probiotik, dan
konversi kolesterol menjadi koprostanol. Melihat
masih adanya kontroversi dari hasil penelitian yang
didapatkan maka masih diperlukan uji in vivo yang
98
Majalah Farmasi dan Farmakologi, Vol. 16, No.2 – Juli 2012, hlm. 95 – 98
dirancang dengan baik untuk mengungkapkan
tambahan pemahaman dan pengetahuan sehingga bisa didapatkan mekanisme dasar yang kuat
untuk penilaian keamanan sebelum dikonsumsi.
DAFTAR PUSTAKA
1. WHO, 2009. Cardiovascular Diseases, Fact
sheet N°317, Geneva, Switzerland, September,
Available at : http://www.who.int/mediacentre/
factsheets/fs317/en/print.html (accessed on 19
May 2010)
2. WHO. 2003. Diet, Nutrition and Prevention of
Chronic Diseases : Report of a Joint WHO/FAO
Expert Consultation, Geneva, Switzerland,
3. FAO, WHO. 2001. Health and Nutritional Properties of Probiotics in Food including Powder
Milk with Live Lactic Acid Bacteria: Report of a
Joint FAO/WHO Expert Consultation on Evaluation of Health and Nutritional Properties of Probiotics in Food Including Powder Milk with Live
Lactic Acid Bacteria, Cordoba, Argentina.
4. Ooi, Gaik-Lay and Liong Tze-Ming. 2010.
Cholesterol-Lowering Effects of Probiotics and
Prebiotics: A Review of in vivo and in vitro
Findings, International Journal of Molecular Sciences, ISSN 1422-0067, Malaysia, 2499 – 2522
5. Nguyen, T.D.T., Kang, J.H., and Lee, M.S.
2007. Characterization of Lactobacillus plantarum PHO4, a Potential Probiotic Bacterium with
Cholesterol-Lowering Effects. Int. J Food Microbiol. 2007, 113. 358 – 361.
6. Abd El-Gawad, I.A., El-Sayed, E.M., Hafez,
S.A., El-Zeini, H.M., and Saleh, F.A. 2005. The
Hypocholesterolaemic Effects of Milk Yoghurt
and Soy-Yoghurt Containing Bifidobacteria in
Rats Fed on Cholesterol-Enriched Diet.
Int.Dairy J. 2005,15, 37 – 44.
7. Fukushima, M, Yamada, A., Endo, T. and
Nakamo, M. 1999. Effects of A Mixture of Organisms, Lactobacillus acidophilus or Streptococcus faecalis on D6-Desaturase Activity in The
Livers of Rats Fed A fat- and CholesterolEnriched Diet. Nutrrients. 1999, 15, 373- 378.
8. Gill, S. and Harshamjit. 2004. Review Probiotic
and human health : a clinical perspective,
Postgrad Med J, 2004, 80, 516 – 526.
9. Agerholm-Larsen, l., Bell, M.L., Grunwald GK,
et al. 2000. The effect of probiotic milk product
on plasma cholesterol; a meta–analysis of
short-term intervention studies. Eur J Clin Nutr
54 : 856-60.
10. Liong, M.T., Dunshea, F.R., and Shah, N.P.
2007. Effects of a Symbiotic Containing Lactobacillus acidophilus ATCC 4962 on Plasma
Lipid Profiles and Morphology of Erytrhrocytes
in Hypercholesterolemic Pigs on High –and Low
–Fat Diets. Br. J. Nutr. 2007, 98, 736 - 744.
11. Hatakka, K., Mutanen, M., Holma, R., Saxelin,
M. and Korpela, R. 2008. Lactobacillus rhamnosus LC705 together with Propionibacterium
freudereichii ssp shermanii JS Administered in
Capsules Is Ineffective in Lowering Serum
Lipids. J. Am. Coll. Nutr. 2008, 27, 441- 447.
12. Simons, L.A, ; Amansec, S.G. ; Conway, P.
2006. Effect of Lactobacillus fermentum on
Serum Lipids in Subjects with Elevated Serum
Cholesterol. Nutr. Metabolism Cardiovas. Dis.
2006, 16, 531-535.
13. Lewis, S.J. and Burmeister, S. 2005. A Double
– Blind Placebo – Controlled Study of the
Effects of Lactobacillus acidophilus on Plasma
Lipids. Eur. J. Clin. Nutr. 2005, 59, 776 – 778.
14. Jones, M.L., Chen, H., Ouyang, W., and Prakash, S. 2004. Microencapsulated Genetically
Enginered Lactobacillus plantarum 80 (pCBH1)
for Bile Acid Deconjugation and Its Implication
in Lowering Cholesterol J. Biomed. Biotechnol.
2004, 1, 61 – 69.
15. Usman, H.A. 1999. Bile Tolerance, Taurocholate Deconjugation, and Binding of Cholesterol
by Lactobacillus gasseri Strains. J. Dairy Sci.
1999, 82, 243 – 248.
16. Kimoto, H., Ohmomo, S., and Okamoto, T.
2002. Cholesterol Removal from Media by
Lactococci. J. Dairy Sci, 2002, 85, 3182 – 3188.
17. Abe, F., Muto, M., Yaeshima, T., Iwatsuki, K.,
Aihara, H., Ohashi, Y., and Fujisawa, T. 2010.
Safety Evaluation of Probiotic Bifidobacteria by
Analysis of Mucin Degradation Activity and
Translocation Ability. Anaerobe 2010, 16, 131136.
18. Liong, M.T., Yeo, S.K., Kuan, C,Y., Fung, W.Y,
and Ewe, J.A. 2009. Antibiotic Resistance and
Probiotics: Roles, Mechanisms and Evidence,
In Antibiotic Resistance : Causes and Risk
Factors; Bonilla, A.R.,Muniz, K.P., Eds.; Nova
Science Publishers, Inc,: New York, USA, 2009;
pp. 5 – 38