PERAN MIKROBIOTA USUS DALAM SISTEM KEKEBALAN TUBUH MANUSIA

 

PERAN MIKROBIOTA USUS DALAM SISTEM KEKEBALAN TUBUH MANUSIA

Depertemen Keilmiahan Divisi Keilmuan

Unit Penelitian Ilmiah Fakultas Biologi Universitas Jenderal Soedirman

UPI FABIO UNSOED

UPI PEDIA LITERATUR

Sistem gastrointestinal manusia adalah rumah dari sebagian besar mikroba seperti mikrobiota usus. Usus manusia memiliki sekitar 100 triliun sel-sel mikrobiota yang terdiri dari 1.000 spesies yang berbeda. Mikrobiota merupakan suatu kumpulan yang komplek dari bakteri, archae, virus, dan jamur yang pada umumnya hidup di setiap bagian tubuh manusia seperi kulit, vagina, hidung dan mulut. Mikrobioma yang berasosiasi dengan manusia disebut mikrobiota, namun penggunaan kata “mikrobioma” dan “mikrobiota” sering digunakan bersamaan. Jumlah mikrobioma pada manusia paling banyak terdapat di usus (Dietert, 2015). Bakteri pada mikrobioma manusia memiliki peran pada imunitas, nutrisi, dan perkembangan manusia. Hasil penelitian mengatakan, microbioma atau mikrobiota (kumpulan bakteri) pada setiap orang berbeda sebagai akibat dari efek diet, gaya hidup, dan sumber bakteri di masa kecil (Prakash et al., 2011). Mikrobioma berperan pada pengaturan proses biologis dan fisiologis tubuh. Adanya disfungsi sistem imun dan kesalahan regulasi inflamasi merupakan penyebab non-communicable disease and conditions (NCDs). Selain itu, gangguan pada mikrobioma dapat meningkatkan risiko infeksi (Dietert, 2015). Dalam saluran gastrointestinal juga ditemukan sejumlah besar mikroorganisme (mikroflora) yang dalam keadaan eubiosis (status seimbang antar populasi bakteri di dalam saluran

Collado et al. (2006) menyatakan bahwa pencegahan NCDs dapat dilakukan dengan memperhatikan mikrobioma sejak awal kehidupan. Sistem gastrointestinal bayi akan memberikan lingkungan baru bagi kolonisasi mikroba. Mikrobiota bayi yang dilahirkan dengan persalinan normal memiliki kemiripan dengan mikrobiota di vagina ibunya pada 20 menit awal kehidupan. Spesies mikrobiota yang ditemukan ialah Lactobacillus sp. dan Prevotella sp. Terdapat perbedaan antara spesies mikrobiota bayi yang dilahirkan dengan persalinan normal dan operasi sesar. Mikrobiota pada bayi yang dilahirkan secara sesar yaitu Clostridium sp., Staphylococcus sp., Propionobacterium sp., dan Corynebacterium sp. (Gritz, 2015). Mikrobioma di saluran gastrointestinal bayi yang baru lahir akan serupa dengan mikrobioma orang dewasa selama tahun pertama kehidupannya. Seiring dengan pertambahan usia akan terjadi perubahan mikrobioma karena dipengaruhi oleh ASI, demam, pengenalan terhadap makanan pendamping ASI, dan penggunaan antibiotik (Ursell et al., 2012). Di plasenta terdapat berbagai mikrobiota seperti Firnicutes, Tenericutes, Proteobacteria, Bacteroidetes, dan Fusobacteriaphyla. Mikrobiota tersebut sama dengan mikrobiota yang terdapat di mulut manusia. Pada minggu pertama awal kehidupan, kolonisasi mikrobiota di usus dipenuhi oleh Actinobacteria, Proteobacteria, Bacteroidetes, dan Firmicutes. Mikroba yang terdapat di meconium sama dengan mikroba di cairan amnion karena ketika sistem saraf janin mulai berkembang, janin dapat menelan cairan amnion. Oleh karena itu, lingkungan usus janin dapat menjadi tempat kolonisasi mikroba sehingga tidak steril (Sudarmono, 2016).

Gambar 1. Mikrobiota usus dalam perkembangan dan penyakit. Pengaruh dari mikrobiota usus    terhadap kesehatan manusia adalah berkelanjutan dari lahir hingga dewasa. Faktor   lingkungan, faktor nutrisi, dan faktor telah dilibatkan dalam perkembangan untuk   simbiosis dari kesehatan usus dan mikrobiota (Nicholson et al., 2012).

Menariknya, setiap perubahan makanan diikuti dengan perubahan pada mikrobiota pencernaan dan peningkatan ekspresi gen. Sebagai contoh, pada bayi yang mulai mengenal makanan dewasa, ekspresi gen mikrobioma terkait biosintesis vitamin dan pencernaan polisakarida meningkat. Dengan demikian, interaksi antara mikrobiota manusia dan lingkungan menjadi amat dinamis (Ursell et al., 2012). Mikrobiota juga mensintesis vitamin (seperti biotin dan folat) dan membantu penyerapan unsur makanan (termasuk magnesium, kalsium dan zat besi) (O'Hara, 2006). Archae seperti Methanobrevibacter smithii terlibat dalam pemindahan produk akhir fermentasi bakteri seperti hidrogen (Sherwood et al., 2013).

Interaksi fungsional antara mikrobiota dan sistem kekebalan usus dimulai dengan bakteri komensal yang mempromosikan lingkungan anti-inflamasi. Dalam konteks simbiosis, MAMPs terus merangsang IECs untuk mengeluarkan regenerasi γ REGIII ke lumen, thymus stroma lymphopoietin (TSLP), IL-33, IL-25, dan pertumbuhan tumor factor β (TGF-β) di bawah epitel. Mediator imunologi mendorong perkembangan makrofag tolerogenic dan DC tolerogenic (Maynard et al., 2012). DC tolerogenic menghasilkan TGF- β dan asam retinoat (RA) yang merangsang perkembangan sel-sel peraturan T. Dengan demikian, melalui sel-sel Treg (yang menggunakan mekanisme beragam regulasi), makrofag (yang menghasilkan IL10), dan DC tolerogenik, sistem kekebalan usus mampu membangun dan memelihara lingkungan anti-inflamasi. Selain peran regulasi penting dari TGF- β, sitokin ini dikaitkan dengan zat epitel yang diturunkan lainnya (seperti sel B activating factor (BAFF) dan proliferasi-inducing ligand (Aprill)), dalam rangka mendorong pengembangan IgA- memproduksi sel (sel plasma) (Fagarasan et al., 2010). Immunoglobulin ini mampu mencegah pengikatan bakteri komensal pada epitel inang dan dengan demikian terlibat dalam pembentukan usus mikrobiota (Macpherson et al., 2012). Dalam konteks dysbiosis, kehadiran patogen dapat mengganggu lingkungan antiinflamasi diatur ini. Ketika patogen enterik mengatasi bakteri komensal, ketidakseimbangan antara komensal dan bakteri patogen menyebabkan pembebasan yang signifikan dari MAMPs. Peningkatan MAMPs ini dapat menginduksi IECs, DC diaktifkan, dan makrofag untuk mengeluarkan sitokin inflamasi seperti IL1 β, IL-6, IL-12, dan IL-23.Sitokin ini merangsang perkembangan efektor CD4 + T helper 1 (TH1) sel dan sel TH17 (yang memproduksi IL-17A, IL-17F, dan IL-22) yang mengakibatkan peradangan kronis (Maynard et al., 2012). Dalam konteks ini, IL-22 sitokin memiliki peran penting. Molekul ini, diproduksi oleh sel TH17 dan oleh sel kekebalan bawaan (seperti NK-sel dan sel γδ T), bertindak pada sel-sel epitel usus dengan menginduksi ekspresi beberapa AMP sebagai γ REGIII dan β REGIII yang secara langsung mempengaruhi mikrobiota. Menariknya, sel proinflamasi diaktifkan tampaknya bekerja baik dalam simbiosis dan dysbiosis. Namun, dalam kasus simbiosis, sel-sel proinflamasi yang dikendalikan dengan mekanisme pengaturan (DC tolerogenic dan makrofag dan sel peraturan T) dan berkontribusi dengan melepaskan IL-22, yang mempromosikan produksiγ REGIII oleh IECs dan membantu untuk melindungi barrier epitel (Maynard et al., 2012).

Beberapa penelitian lain mencoba untuk mengidentifikasi metabolit dari mikrobiota dapat mempengaruhi sistem kekebalan tubuh dan menyebabkan homeostasis. Dalam konteks ini, Smith et al. (2013) menunjukkan bahwa tikus yang bebas bakteri memiliki penurunan yang signifikan pada konsentrasi tiga jenis yang paling melimpah dari asam lemak rantai pendek (SCFA: asam asetat, asam propionat, dan asam butirat) menunjukkan hubungan antara molekul-molekul dan kekebalan masalah yang dihadapi oleh jenis tikus. Untuk memperjelas pertanyaan ini, tikus bebas bakteri diobati dengan SCFA (individual atau dalam kombinasi) selama 3 minggu. Seperti yang diharapkan, tikus ini menunjukkan peningkatan frekuensi dan jumlah sel Treg kolon, yang tidak terjadi dengan TH1 atau TH17 sel. Perlakuan SCFA juga mampu menginduksi peningkatan FoxP3 dan IL-10 ekspresi gen dan IL-10 produksi, menunjukkan bahwa SCFA dapat menginduksi khusus + IL-10- memproduksi sel Treg FoxP3. Selain itu, pengobatan SCFA mampu juga untuk mengurangi gejala T sel model-transfer kolitis. Secara kolektif, hasil ini menunjukkan bahwa SCFA memainkan peran penting dalam mempertahankan homeostasis melalui sel-sel Treg. Perubahan fungsi penghalang gastrointestinal, yang disebabkan oleh perubahan diet, juga dapat mengembangkan endotoxemia (Pendyala et al., 2012). Selama dysbiosis, usus mikrobiota dapat menghasilkan tingkat tinggi endotoksin, dalam aliran darah menyebabkan induksi ringan dan berkesinambungan mediator proinflamasi, yang mengakibatkan peradangan sistemik ringan. Bagian inflamasi ini berkontribusi pada perkembangan banyak penyakit manusia, termasuk obesitas, diabetes tipe 2, hati dan penyakit kardiovaskular, dan penyakit inflamasi usus (Hasibuan, 2017).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

Dietert R.R, & Dietert J.M., 2015. Review: the microbiome and sustainable healthcare.     Healthcare. 3, pp. 100-129.

Collado, M.C., Surono, I.S., Meriluato, J., & Salminen, S. 2006. Potencial probiotic          characteristic of Lactobacillus and Enterococcuc strain isolated from traditional dadih         fermented milk against pathogen intestinal colonization. J Food Protection, 70(3),      pp.       700-705.

Fagarasan, S., Kawamoto, S., Kanagawa, O dan Suzuki, K. 2010. Adaptiveimmune regulation     in the gut: T cell-dependent and T cellindependent IgAsynthesis. Annual Review of        Immunology, 28(1), pp. 243- 273.

Gritz, E.C., & Bhandari V., 2015. The human neonatal gut microbiome: a brief review.     Frontiers in Pediatrics 3, pp. 1-12.

Hasibuan, F.E.B & Kolondam, B.J., 2017. Interaksi Antara Mikrobiota Usus dan Sistem   Kekebalan Tubuh Manusia. Jurnal Ilmiah Sains, 17(1), pp. 35-42.

Macpherson, A.J., Geuking, M.B. & McCoy, K.D., 2012. Homeland Security: IgA immunity       at the frontiers of the body. Trends in Immunology, 33(4), pp. 160-166

Maynard, C. L., Elson, C. O., Hatton, R. D., & Weaver., C. T., 2012. Reciprocal interactions        of the intestinal microbiota. Nature 489, pp. 231-241.

Pendyala, S., Walker, J. M. & Holt, P. R., 2012. A high-fat diet is associated with endotoxemia    that originates from the gut. Gastroenterology, 142(5), pp. 1100–1101.

Prakash, S., Rodes, L., Charley, M.C., & Duchesneau, C.T., 2011. Gut microbiota: next frontier   in understanding human health and development of biotherapeutics. Biologics: Targets         and Therapy, 5, pp. 71- 86.

Ursell, L.K., Metcalf J.L., Parfrey L.,W. & Knight R., 2012. Defining the human microbiome.      Nutr Rev. 70, pp. 38-44.