krim dan sebagainya. Jumlah RS yang ditambahkan bervariasi dari 2 hingga 20 Brouns et al. 2002.
2.4. Mikrofora dan Short Chain Fatty Acid SCFA
Usus besar kolon merupakan habitat berbagai macam mikroorganisme. Lebih dari 50 genus dan 400 spesies bakteri telah diidentifikasi pada feses
manusia.Bakteri fakultatif aerob seperti Escherichia coli ada di dalamnya. Bakteri anaerob obligat seperti Clostridium dan Bacterioid berada dalam jumlah sangat
besar Bird et al. 2000. Bakteri yang sering ditemukan didalam kolon dicantumkan dalam Tabel 4. Populasi setiap bakteri bervariasi dari 10
5
hingga 10
14
selg feses. Kemampuan memanfaatkan substrat dan produk yang dihasilkannya juga beragam.
Pati resisten tidak dicerna di dalam sistem saluran pencernaan sehingga material ini langsung menuju usus besar. Kelompok bakteri sakarolitik
memanfaatkan RS sebagai substrat fermentasi untuk menghasilkan produk berupa SCFA asetat, propionat dan butirat dan gas CO
2
, CH
4
dan H
2
Kadar SCFA dan distribusinya tergantung pada strain bakteri serta jumlah dan jenis substrat yang tersedia. RS khususnya RS3 merupakan substrat potensial
bagi bakteri penghasil butirat di dalam kolon dan disebut sebagai substrat butirogenik. Kemampuan RS3 sebagai substrat butirogenik dilaporkan oleh
beberapa peneliti. Zhao dan Lin 2009 melakukan simulasi fermentasi RS3 asal pati jagung yang dihrolisis dengan asam sitrat. RS3 ditambahkan di dalam cairan
feses bayi atau orang dewasa sehat kemudian diinkubasi secara anaerobik pada suhu 37
. SCFA yang tidak diabsorpsi oleh kolon akan memasuki darah melalui sistem portal hepatik.
Di hati, asam asetat ditransfer menjadi acetil-CoA yang merupakan prekursor untuk lipogenesis. Propionat menghambat glukoneogenesis. Butirat merupakan
sumber energi utama bagi sel-sel kolon dan dilaporkan memiliki kemampuan menghambat sel kanker Singhet al. 1997, Hinnebusch et al. 2002.
o
C selama 0, 12 dan 24 jam. Hasil studi menunjukkan bahwa SCFA meningkat sejalan dengan lama fermentasi. Kadar asam butirat lebih besar
dihasilkan oleh kultur yang berasal dari cairan feses bayi. Sharp dan Macfarlane 2000 melaporkan bahwa RS dapat menstimulasi pertumbuhan in vitro bakteri
penghasil butirat dari genus Clostridia. Reid et al. 1998 melaporkan kemampuan kultur murni C.butyricum untuk menghasilkan SCFA dari substrat pati jagung.
Rasio amilosaamilopektin, retrogradasi dan penambahan amilase pankreas dilaporkan mempengaruhi SCFA dan rasio asetat terhadap butirat.
Tabel 4 Bakteri yang sering ditemukan di dalam kolon
Famili Gram
Jumlah Sifat konsumsi
substrat Produk
Log 10g Berat Kering feses
Rerata Kisaran
Bakteroides G – rods
11,3 9,2 -13,5
Sakarolitik A, P, S
Eubacteria G + rods
10,7 5,0 – 13,3
Sakarolitik, beberapa spesies menggunakan
asam amino sebagai substat
A, B, L
Bifidobacteria G + rods
10,2 4,9-13,4
Sakarolitik A, L, F,
E Clostridia
G + rods 9,8
3,3 – 13,1 Sakarolitik, beberapa
spesies menggunakan asam amino sebagai
substat A, P, B
L, E
Lactobacilli G + rods
9,6 3,6 – 12,5
Sakarolitik L
Ruminococci G + cocci
10,2 4,6 – 12,8
Sakarolitik A
Peptostreptococci G + cocci
10,1 3,8 – 12,6
Sebagian Klostridia A, L
Peptococci G + cocci
10,0 5,1 - 12,9
menggunakan asam amino sebagai substat
A, B, L Methanobrevibacter
G + coccobacilli
8,8 7,0 – 10,5
Kemolitotropik CH4
Desolphovibries G – rods
8,4 5,2 – 10,9
Berbagai macam substrat
A Propionibacteria
G + rods 9,4
4,3 – 12,0 Sakarolitik
Laktat A, P
Actinomyses G + rods
9,2 5,7 – 11,1
Sakarolitik A, L, S
Streptococci G + cocci
8,9 3,9 – 12,9
Karbohidrat dan Asam amino
L, A Fusobacteria
G – rods 8,4
5,1 – 11,0 Asam amino dan
Karbohidrat B, A, L
Escherichia G – rods
8,6 3,9 – 12,3
Sebagai streptococci Campur-
an asam
Keterangan : A = asetat, B = butirat, P = propionat, E = ethanol, F = format, L = laktat, S = suksinat
Sumber: Macfarlane et al. 1995.
Diperkirakan 80 dari bakteri penghasil butirat di kolon berada dalam klaster XIVa kelompok bakteri gram positip Barcenilla et al. 2000. Spesies
bakteri penghasil butirat yang berada dalam kolon manusia antara lain adalah E.
rectale, Roseburia intestinalis, Roseburia hominis dan sebagainya Louis Flint 2009 maupun C. butyricumMitsuoka 1990.
Bakteri dalam kolon bersifat sakarolitik sehingga mampu menguraikan pati dengan bantuan enzim amilase. Sistem enzim pendegradasi pati pada bakteri
gram positip penghasil butirat dilaporkanoleh Ramsay et al. 2006.Enzim tersebut tertancap pada dinding sel bakteri sedemikian rupa sehingga situs
hidrolisisnya berdekatan dengan sistem transpor produk hidrolisis menuju ke dalam sel bakteri. Produk hidrolisis kemudian dimetabolisme untuk
menghasilkan SCFA. Ada beberapa jalur pada proses pembentukan SCFA dari glukosa yang sudah dikonfirmasi pada bakteri kolon Miller Wolin 1996.
Katabolisme glukosa berlangsung melalui jalur Embden Meyerhof-Parnas dengan menghasilkan CO
2
dan piruvat. Asetat berasal dari CO
2
dan dibentuk melalui jalur Wood Ljungdahl. Propionat dibentuk dengan cara fiksasi CO
2
SCFA mencapai sel melalui sistem transpor pasif dan aktif dengan bantuan senyawa pengangkutcarrier specific, yaitu MCT Monocarboxylate Transporter
Hadjiagapiou et al. 2000, Lecona et al. 2008. Transpor pasif berlangsung dengan cara difusi non ionik SCFA yang tidak terdisosiasi. SCFA juga
dimungkinkan berada dalam bentuk non ionik karena daerah apikal suasananya asam akibat pelepasan H
. Butirat dihasilkan melalui jalur klasik yaitu kondensasi molekul asetil-CoA. Pada tahap
akhir pembentukan butirat tersedia dua jalur yaitu pertama jalur butirat kinase dan kedua jalur butiril-CoA:asetil-CoA transferase. Pada jalur pertama, enzim fosfo
transbutirilase dan butirat kinase mengonversi butiril-CoA menjadi butirat dengan produk antara butiril-fosfat. Pada jalur kedua, enzim butiril-CoA:asetat CoA-
transferase mentransfer gugus CoA ke asetat eksternal sehingga dihasilkan asetil- CoA dan butirat. Jalur ini umumnya dimiliki oleh bakteri penghasil butirat pada
kolon. Jalur butirat kinase ditemukan pada bakteri solventogenik C. tyrobutyricumZhu 2003. Ilustrasi jalur pembentukan asetat, propionat dan
butirat dicantumkan dalam Gambar 2.
+
yakni Na
+
H
+
exchanger. Pada kondisi pH fisiologis, SCFA berada dalam bentuk terionisasi dan transpor SCFA berlangsung secara
aktif. Transpor anion butirat terjadi dalam bentuk i antiporter non-electrogenik
SCFA
-
HCO
3 -
, ii electroneutral H
+
-coupled MCT monocarboxylate transporter dan iii electrogenic Na
+
Gambar 2Jalur pembentukan asetat, propionat dan butirat. 1a: jalur butirat kinase, 1b:butiril-CoA:asetil CoA transferase, 2: jalurakrilat, 3:jalur suksinat, 4:
jalur propandiol. Louis et al. 2007. Tanda panah terputus menunjukkan adanya produk antara. DHAP: dihidroksiaseton pospat,
P: Pospat, PEP: Pospoenolpiruvat. -coupled transporter untuk MCT.
SCFA menimbulkan pengaruh fisiologis yang menguntungkan bagi kese- hatan pencernaan inang. Asam-asam organik termasuk SCFA memberikan kon-
tribusi terhadap kesehatan kolon secara signikan. SCFA merupakan regulator pro- ses fisiologi untuk menjaga agar kolon berfungsi normal Bird et al. 2000. Fung-
si SCFAsecara umum didasarkan pada kenyataan SCFA termasuk kelompok asam organik dengan nilai pKa sekitar 5 sehingga produksi SCFA akan meng-asamkan
lingkungan intrakolon. Pada kondisi tersebut terjadi: i pertumbuhan mikroorganisme patogen yang sensitif terhadap perubahan pH dihambat, ii
Heksosa glukosa, fruktosa, pentosa xilosa, arabinosa L-fukosa
DHAP + L-laktaldehid
Propan-1,2-diol Propionaldehid
Propionil-CoA Propanol
Propionat Propionil-CoA
Metilmalonil-CoA Suksinil-CoA
Suksinat Oksaloasetat
Piruvat L-laktat
Laktil-CoA Akrilil-CoA
Propionil-CoA Asetil-CoA
Asetoasetil-CoA ß-hidroksibutiril-CoA
Krotinil-CoA Butiril-CoA
Butiril-P Butirat
Asetat
Asetat Asetil-CoA
Asetil-CoA
1a 2
1b 3
4
senyawa alkalin yang berpotensi toksikkarsinogenik akan terdisosiasi sehingga tidak dapat terserap lagi dan iii peredaran darah di kolon lebih lancar dan otot
kolon berkontraksi sehingga menstimulasi penyerapan cairan dan elektrolit Na
+
, K
+
dan Ca
+2
. SCFA khususnya butirat merupakan sumber energi utama bagi sel epithel kolon.Beberapa peneliti melaporkan bahwa SCFA khususnya butirat
memiliki aktifitas anti-proliferasi dan mampu mengubah ekspresi sejumlah gen Archer et al. 1998, Hinnebusch et al. 2002, Davie 2003. Hal ini diperkuat oleh
studi yang melibatkan hewan model. Produksi SCFA meningkat dan perkembangan sel kanker di dalam kolon tikusmencit berkurang setelah
tikusmencit mengonsumsi diet kaya RS Le-Leu et al. 2002, Le-Leu et al. 2007. SCFA terutama butirat merupakan penghambat enzim histone deasetilase
HDAC: Histone Deacetylase. Penghambatan enzim tersebut mengakibatkan terjadinya hiperasetilasi pada protein histone sehingga interaksi ionik antar DNA
rusak dan hal ini mengubah ekspresi sejumlah gen. Gen-gen yang ekspresinya dipengaruhi oleh hiperasetilasi histon antara adalah gen yang mengatur siklus sel
Cyclin A, Cyclin E, Cyclin B1 dan sebagainya, faktor transkripsi c- Myc, RARα
dan ß maupun apoptosis yaitu famili gen Bcl-2De Ruijteret al. 2003.
2.5. Kanker Kolon 2.5.1 Statistik dan Epidemiologi
Kategori