Bakteri tertentu di usus Anda sebenarnya “baik” untuk Anda (FOTOGRIN/Shutterstock)
Mungkinkah mengonsumsi lebih banyak serat menjadi jawaban untuk melawan infeksi?
CAMBRIDGE, Inggris — Di dalam usus Anda terdapat komunitas triliunan mikroorganisme yang memainkan peran penting dalam kesehatan Anda. Meskipun sebagian besar penyewa kecil ini bermanfaat, beberapa di antaranya berpotensi menyebabkan infeksi serius jika tidak terkendali. Sebuah studi baru berskala besar telah mengungkapkan wawasan menarik tentang bagaimana bakteri usus “baik” membantu mengendalikan bakteri yang berpotensi berbahaya.
Penelitian ini berfokus pada keluarga bakteri yang disebut Enterobakteriaceae itu termasuk pembuat onar terkenal seperti E.coli Dan Klebsiella pneumoniaebakteri di balik pneumonia.
Para peneliti dari Universitas Cambridge menganalisis data bakteri usus dari lebih dari 12.000 orang di 45 negara untuk lebih memahami apa yang mencegah patogen oportunistik ini berkembang biak ke tingkat yang berbahaya. Diterbitkan di Mikrobiologi Alampenyelidikan global ini mengidentifikasi spesies bakteri tertentu yang tampaknya menekan secara alami Enterobakteriaceae pertumbuhan, serta pertumbuhan lainnya yang cenderung bertepatan dengan kehadiran mereka.
Kapan Enterobakteriaceae tumbuh berlebihan di usus, dapat menyebabkan infeksi parah dan dikaitkan dengan kondisi peradangan seperti penyakit Crohn. Yang paling memprihatinkan adalah banyak orang menjadi kebal terhadap berbagai antibiotik. Faktanya, beberapa strain yang bermasalah telah diklasifikasikan sebagai “patogen prioritas 1” oleh Organisasi Kesehatan Dunia karena meningkatnya resistensi mereka terhadap pengobatan.
“Dengan tingginya tingkat resistensi antibiotik, pilihan pengobatan yang tersedia bagi kita semakin sedikit. Pendekatan terbaik saat ini adalah mencegah terjadinya infeksi, dan kita dapat melakukannya dengan mengurangi peluang bakteri penyebab penyakit ini berkembang biak di usus kita,” kata Dr. Alexandre Almeida dari Departemen Kedokteran Hewan Universitas Cambridge. , dalam sebuah pernyataan.
Tim peneliti menemukan bahwa sekitar 66% orang secara alami memiliki tingkat tertentu Enterobakteriaceae dalam mikrobioma usus mereka. Meskipun hal ini mungkin terdengar mengkhawatirkan, bakteri ini biasanya tidak menimbulkan masalah jika dijaga keseimbangannya oleh mikroba lain, seperti halnya taman tetap sehat ketika tidak ada satu pun spesies tanaman yang tumbuh berlebihan. Studi tersebut mengidentifikasi 172 spesies bakteri “co-colonizer” yang sering muncul berdampingan Enterobakteriaceaeserta 135 spesies “co-excluder” yang tampaknya secara alami menekan mereka.
Di antara co-excluder yang paling efektif adalah bakteri dari Faekalibakterium marga. Mikroba bermanfaat ini menghasilkan senyawa yang disebut asam lemak rantai pendek yang pada dasarnya merupakan produk sampingan bakteri yang membantu menjaga kesehatan usus. Asam-asam ini menciptakan lingkungan yang tidak ramah Enterobakteriaceae pertumbuhan.
“Hasil kami menunjukkan bahwa apa yang kita makan berpotensi sangat penting dalam mengendalikan kemungkinan infeksi berbagai bakteri, termasuk E.coli Dan Klebsiella pneumoniaekarena hal ini mengubah lingkungan usus kita menjadi lebih bermusuhan dengan penjajah,” kata Dr. Almeida.
Yang menjadi perhatian khusus adalah Klebsiella pneumoniaeyang dapat menyebabkan pneumonia, meningitis, dan infeksi parah lainnya. Meningkatnya resistensi antibiotik secara global terhadap patogen ini telah mendorong para ilmuwan untuk mencari metode pengendalian alternatif, sehingga temuan penelitian ini sangat tepat waktu.
Bakteri yang umumnya hidup berdampingan Enterobakteriaceae menunjukkan keragaman yang lebih besar dalam cara mereka memproses nutrisi dan energi, atau yang oleh para ilmuwan disebut kemampuan metabolisme. Bayangkan bisnis yang berbeda di sebuah pusat perbelanjaan — meskipun beberapa bisnis bersaing secara langsung, bisnis lainnya mungkin saling melengkapi dengan menawarkan layanan yang berbeda. Hubungan ko-kolonisasi ini bervariasi berdasarkan wilayah geografis, kemungkinan mencerminkan perbedaan dalam pola makan, gaya hidup, dan praktik perawatan kesehatan.
Daripada terlibat dalam peperangan habis-habisan, komunitas bakteri ini mengorganisir diri mereka lebih seperti sebuah lingkungan di mana penduduk yang serupa cenderung berkumpul bersama. Inilah fenomena yang disebut para ilmuwan penyaringan habitat. Sama seperti Anda menemukan seniman berkumpul di wilayah kota tertentu, bakteri dengan kebutuhan sumber daya dan kemampuan pemrosesan yang serupa cenderung berkumpul bersama secara alami.
Temuan ini menantang beberapa asumsi sebelumnya tentang interaksi bakteri usus. Meskipun penelitian sebelumnya yang menggunakan model tikus menunjukkan bahwa persaingan untuk mendapatkan sumber daya akan mencegah bakteri berbahaya berkembang biak, penelitian ini mengungkapkan bahwa banyak spesies sebenarnya dapat hidup berdampingan dengan bakteri berbahaya. Enterobakteriaceae meskipun membutuhkan nutrisi serupa. Hal ini memiliki implikasi penting terhadap pendekatan pengobatan: mengonsumsi probiotik yang hanya bersaing mendapatkan nutrisi dengan bakteri berbahaya mungkin kurang efektif dibandingkan mengubah lingkungan usus melalui pola makan.
“Dengan mengonsumsi serat dalam makanan seperti sayuran, kacang-kacangan, dan biji-bijian, kita dapat menyediakan bahan mentah bagi bakteri usus untuk memproduksi asam lemak rantai pendek – senyawa yang dapat melindungi kita dari bakteri patogen ini,” jelas Dr. Almeida. Penelitian menunjukkan bahwa intervensi pola makan yang menargetkan lingkungan usus terbukti lebih efektif dibandingkan probiotik tradisional dalam mencegah Enterobakteriaceae infeksi.
Ringkasan Makalah
Metodologi
Para peneliti menganalisis data mikrobioma usus yang tersedia untuk umum dari 12.238 sampel tinja menggunakan metode komputasi canggih termasuk kecerdasan buatan. Mereka menggunakan algoritme pembelajaran mesin untuk mengidentifikasi pola keberadaan dan kelimpahan bakteri, sekaligus mengontrol faktor-faktor seperti usia, status kesehatan, dan lokasi geografis. Tim menggunakan berbagai alat bioinformatika untuk memeriksa kemampuan genetik berbagai spesies bakteri dan memodelkan interaksi metaboliknya. Pendekatan ini memungkinkan mereka mengembangkan 'tanda' mikrobioma yang dapat memprediksi apakah usus seseorang kemungkinan besar akan dijajah oleh bakteri. Enterobakteriaceae.
Hasil
Studi tersebut menemukan bahwa 66% orang membawa Enterobakteriaceae dalam mikrobioma usus mereka. Mereka mengidentifikasi 307 spesies bakteri yang berasosiasi secara signifikan dengan penyakit ini Enterobakteriaceae ada atau tidaknya, dengan 172 spesies diklasifikasikan sebagai co-colonizers dan 135 sebagai co-excluder. Co-excluder diperkaya dengan gen yang terkait dengan metabolisme zat besi dan produksi asam lemak rantai pendek, sementara co-colonizer menunjukkan keragaman fungsional yang lebih besar. Temuan utamanya adalah pola makan kaya serat mendukung pertumbuhan bakteri menguntungkan seperti Faekalibakteriumyang dapat membantu melindungi terhadap infeksi patogen.
Keterbatasan
Meskipun komprehensif, studi ini mengandalkan data publik yang tersebar tidak merata di seluruh wilayah, dengan sebagian besar sampel berasal dari Eropa dan Amerika Utara. Analisisnya juga terbatas pada data sekuensing DNA, yang tidak bisa secara langsung mengukur aktivitas atau interaksi bakteri. Selain itu, beberapa temuan kontras dengan penelitian model tikus sebelumnya, yang menyoroti pentingnya penelitian berbasis manusia dalam memahami dinamika mikrobioma usus. Studi ini tidak dapat menentukan sebab akibat – apakah spesies yang termasuk dalam kelompok co-excluder secara aktif menekan atau tidak Enterobakteriaceae atau sekadar berkembang dalam kondisi yang secara alami membatasi pertumbuhannya.
Diskusi dan Kesimpulan
Temuan ini menunjukkan bahwa komunitas bakteri usus lebih terorganisir berdasarkan kebutuhan sumber daya bersama dibandingkan persaingan langsung, sehingga menantang asumsi sebelumnya tentang bagaimana bakteri berinteraksi di usus. Wawasan ini dapat menjadi masukan bagi pendekatan baru untuk mencegah dan mengobati infeksi yang resistan terhadap antibiotik dengan memanipulasi lingkungan usus melalui intervensi pola makan dibandingkan menargetkan patogen secara langsung atau mengandalkan probiotik tradisional. Studi ini menekankan pentingnya makanan kaya serat dalam menjaga kesehatan lingkungan usus dan berpotensi mencegah infeksi.
Pendanaan dan Pengungkapan
Penelitian ini didukung oleh Career Development Award dari Medical Research Council dan pendanaan dari Fundação para a Ciência e Tecnologia. Para penulis menyatakan tidak ada kepentingan yang bersaing.
Informasi Publikasi
Diterbitkan di Mikrobiologi Alam pada 13 Januari 2024. Penulis: Qi Yin, Ana C. da Silva, Francisco Zorrilla, Ana S. Almeida, Kiran R. Patil, dan Alexandre Almeida dari berbagai institusi termasuk University of Cambridge, Chongqing Medical University, dan GIMM – Gulbenkian Institut Kedokteran Molekuler. Penelitian ini dilakukan atas kerja sama antara para peneliti di Departemen Kedokteran Hewan Universitas Cambridge dan mitra internasional.
