II. TINJAUAN PUSTAKA
A. MIKROBIOTA SALURAN PENCERNAAN MANUSIA
Saluran pencernaan manusia dimulai dari mulut, kerongkongan, lambung, usus halus, dan usus besar yang panjangnya dapat mencapai 16 kaki Groff
Groper 2000. Mikrobiota di dalam saluran pencernaan manusia jumlahnya mencapai lebih dari 10
14
mikroorganisme dengan sekitar 1000 spesies. Akan tetapi hanya sekitar 30
−40 dari seluruh spesies yang mendominasi 95 populasi Ray Bhunia 2008.
Sedangkan di dalam usus manusia terdapat sekitar 100 spesies yang disebut dengan mikrobiota usus. Berat keseluruhan bakteri-bakteri tersebut dapat
mencapai 1 −1,5 kg atau 150 sampai 160 berat tubuh orang dewasa. Mikrobiota
usus dapat tumbuh pada kondisi anaerob dan berkoloni pada bagian-bagian tertentu dari sistem pencernaan manusia Yughuci et al. 1992. Fungsi utama dari
mikrobiota usus yaitu aktivitas metabolik yang menyebabkan penyimpanan energi dan nutrisi, efek nutrisi bagi epitel usus, dan perlindungan atas inang terhadap
serangan bakteri merugikan Harish Varghese 2006. Usus merupakan sebuah ekosistem kompleks yang terdiri atas tiga
komponen yang saling berhubungan yaitu sel inang, nutrisi, dan mikrobiota. Fungsi usus antara lain untuk proses pencernaan makanan, penyerapan zat gizi,
dan pertahanan terhadap serangan dari luar. Komponen pertahanan usus terdiri atas 3 jenis yaitu mikrobiota, mucosal barrier, dan sistem imun lokal Bourlioux
et al . 2002. Pada dasarnya usus terdiri atas usus halus dan usus besar. Usus halus
terdiri atas duodenum, jejunum, dan ileum. Panjang duodenum kurang lebih 0.3 m, sedangkan panjang jejunum dan ileum sekitar 2.7 m. Pada duodenum terjadi
sekresi dari hati, empedu, dan pankreas. Usus halus merupakan tempat utama proses pencernaan dan penyerapan zat gizi Groff Groper 2000.
Manusia mulai memiliki mikrobiota pada saluran pencernaan sejak dilahirkan dari kandungan. Janin hidup dan tumbuh dalam kondisi steril dalam
kandungan. Janin akan terekspos oleh mikroba yang berasal dari saluran genital, feses, mikroba kulit ibunya, dan lingkungan setelah dilahirkan Brassart
Schiffrin 2000. Selain itu, mikrobiota pada saluran percernaan juga terbentuk dari
makanan yang masuk. Saliva merupakan sumber utama masuknya bakteri ke dalam lambung. Bakteri tersebut berasal dari gigi, gusi, jaringan mulut, bersama
dengan makanan dan objek lain, yang meliputi Streptococci, Veiilonella, Fusobacteria, Lactobacilli, Bacteroides, Bifidobacteria, Staphylococci
, dan khamir Mitsuoka di dalam Wood 1999.
Saliva membawa bakteri-bakteri tersebut masuk ke dalam lambung. Kondisi pH lambung pada saat istirahat di bawah 3 sehingga tidak ada bakteri
yang tumbuh. Akan tetapi pada saat makanan masuk akan terjadi kenaikan pH lambung yang memungkinkan terjadinya proliferasi bakteri Rowland 1988.
Jumlah bakteri yang ada di dalam lambung kurang dari 10
3
ml isi lambung Mitsuoka di dalam Wood 1999. Bakteri Gram positif fakultatif seperti
Lactobacilli dan Streptokoki paling umum ditemukan di dalam isi lambung. Jumlah bakteri yang diisolasi antara 10
1
−10
2
ml isi lambung Fuller 1992. Kemudian selama proses pencernaan, isi lambung masuk ke dalam usus
halus bersama dengan hasil sekresi dari pankreas dan empedu yang meliputi bikarbonat untuk menetralisir asam lambung, empedu untuk emulsifikasi
lemak, dan enzim pencernaan lainnya seperti proteinase, lipase, dan sakaridase Rowland 1988. Bakteri-bakteri yang mampu bertahan dari asam lambung dan
garam empedu kemudian akan berkembang dengan pesat pada saat menuju ke jejunum dan akhirnya sampai ke kolon. Waktu transit di kolon yang lama 54
−56 jam memungkinkan bakteri untuk berkembang. Selain itu, di kolon terdapat
nutrisi yang berasal dari sisa makanan yang tidak diserap, material dari inang mukus dan sel mati, serta metabolit bakteri yang dapat digunakan sebagai
sumber makanan Bourlioux et al. 2002. Lima kelompok utama bakteri yang terdapat pada saluran pencernaan
manusia normal adalah Lactobacillus, Enterococcus, Bacteriodes, Enterobacteriaceae, serta kelompok bakteri Gram positif yang anaerob dan tidak
berspora. Pada bagian jejunum kelima kelompok tersebut memiliki jumlah yang relatif sama sekitar 10
2
−10
3
cfug. Jumlah bakteri pada bagian jejunum relatif rendah karena lokasinya paling dekat dengan sekresi garam empedu. Pada bagian
ileum mulai terjadi pertumbuhan bakteri. Jumlah bakteri di dalam ileum sekitar
10
2
cfug kelompok Gram positif sampai 10
5
cfug Lactobacillus dan Enterococcus
Salminen Wright 1998. Beberapa jenis BAL yang mendominasi lambung dan usus adalah
Lactococcus, Lactobacillus spp., Leuconostoc dan Bifidobacterium Lambert
Hull 1996. Jumlah Lactobacillus spp. di dalam lambung adalah 10
1
−10
3
cfuml. Jumlah Lactobacillus spp. terus meningkat setelah mencapai duodenum 10
2
−10
4
cfuml dan sampai di jejunum dan ileum sekitar 10
4
−10
6
cfuml. Jumlah BAL di dalam kolon bervariasi mulai dari 10
5
−10
10
cfuml dan didominasi oleh Bifidobacterium
spp. Holzapfel 2006. Sisa makanan yang tidak diserap oleh usus halus kemudian menuju ke
usus besar atau kolon. Kolon merupakan ekosistem yang sarat dengan kolonisasi mikrobiota yang dapat mencapai 50 genera bakteri sehingga usus besar menjadi
bagian tubuh dengan aktivitas metabolik paling tinggi. Diperkirakan 95 dari semua sel hidup dalam tubuh manusia adalah bakteri usus besar Gibson 2000.
Jumlah di dalam kolon dapat mencapai 10
6
−10
7
cfug dan didominasi oleh Enterococcus
dan Bacteroides. Sedangkan jumlah bakteri akhir di dalam feses didominasi oleh Bacteroides 10
9
cfug Salminen Wright 1998. Mikrobiota usus dibagi menjadi bakteri indigenus autochtonous dan
transient allochtonous. Bakteri indigenus mampu menempel pada sel usus, sedangkan tipe transient hanya melewati usus saja atau ada yang mampu
mengkolonisasi sementara temporer pada tempat dimana bakteri bakteri indigenus spesifik telah menghilang karena faktor-faktor lingkungan misal
antibiotik. Di antara mikrobiota indigenus, beberapa spesies Lactobacillus pada jejunum dan ileum dan Bifidobacterium pada usus besar dipercaya memiliki efek
yang menguntungkan pada saluran pencernaan manusia Ray Bhunia 2008. Menurut Fuller 1992, mikrobiota indigenus adalah campuran yang
kompleks dari populasi bakteri yang mengkolonisasi pada satu daerah tertentu dan tidak dipengaruhi oleh intervensi medis atau eksperimental atau penyakit. Saluran
pencernaan bukan merupakan habitat yang homogen bagi bakteri indigenus karena perbedaan komposisi pada masing-masing bagian.
Pada dasarnya ada 4 mikrohabitat pada saluran pencernaan yaitu: 1.
Permukaan sel epitel; penempelan bakteri pada sel epitel biasanya dibantu oleh organel khusus seperti fimbriae
2. Lumen pada usus;
3. Lapisan dalam gel mukus pada crypt ileum, sekum, dan kolon; organisme
yang menempel biasanya motil dan berbentuk spiral misalnya Borriella dan Treponema
dengan kemampuan menembus media viskous seperti gel mukus 4.
Gel mukus yang melapisi epitelium sepanjang saluran pencernaan Menurut Deplancke dan Gaskin 2001, epitelium pada saluran pencernaan
dilapisi oleh pelindung berupa gel mukus yang dominan tersusun dari glikoprotein mucin yang disintesis oleh sel goblet. Lapisan gel mukus merupakan struktur
integral pada usus yang berfungsi untuk proteksi, lubrikasi, dan transport antara luminal contents dan epitelial lining. Lapisan ini merupakan tempat pertama
perlawanan inang terhadap bakteri yang masuk ke saluran pencernaan. Bahan penyusun mukus adalah glikoprotein yang disebut mucin. N-
acetylglucosamine, N-acetylgalactosamine, fucose , and galactose adalah 4
oligosakarida utama penyusun mucin. Rantai oligosakarida mucin biasanya diakhiri oleh sialic acid atau gugus sulfat yang bertanggung jawab pada sifat
polianionik pada pH netral. Mucin diklasifikasikan ke dalam subtipe netral dan asam. Mucin netral dominan pada mukosa lambung sedangkan mucin asam
terdapat pada epitelium usus halus dan dominan pada usus besar Deplancke Gaskin 2001.
Ketebalan gel mukus berbeda-beda di sepanjang usus. Di dalam perut lapisan mukus dapat mencapai 450 µm, pada kolon ketebalan mukus meningkat
secara bertahap mulai dari bagian naik usus besar dan mencapai 285 µm pada rektum. Sementara itu, usus halus dilapisi mukus tipis yang diskontinyu
Deplancke Gaskin 2001. Keberadaan mukus menguntungkan bagi bakteri dalam usus terutama
untuk kolonisasi karena menyediakan nutrisi yang cukup bagi bakteri. Oligosakarida mucin merupakan sumber karbohidrat dan peptida, dan nutrisi
eksogenik termasuk vitamin dan mineral juga terdapat dalam matriks mukus. Bakteri yang mampu mengkolonisasi mukus dapat menghindari pelepasan via
sifat hidrokinetik usus. Hal ini berlaku pada bakteri komensal dan bakteri patogen Deplancke Gaskin 2001.
Penempelan bakteri pada mukus sangat penting untuk kolonisasi sementara dan merupakan syarat bagi probiotik untuk dapat mengontrol
keseimbangan mikrobiota usus. Lapisan mukosa pada usus berfungsi untuk melindungi dari mikroorganisme tertentu tetapi sekaligus juga menyediakan
tempat penempelan, sumber nutrisi, dan matriks sebagai tempat proliferasi bakteri. Mukus memiliki reseptor yang mirip dengan reseptor pada sel epitel di
mana bakteri dapat menempel. Mukus terus-menerus dikeluarkan ke dalam lumen dan segera diganti oleh mukus baru yang dikeluarkan oleh sel goblet. Hal ini yang
menyebabkan kolonisasi pada mukus hanya bersifat sementara Juntunen et al. 2001.
Peranan mikrobiota usus dapat dibagi dua yaitu yang aktivitasnya menguntungkan dan merugikan. Bifidobacteria, Lactobacillus spp. dan
Eubacteria hanya memiliki aktivitas menguntungkan sedangkan Clostridium
perfringens , Veillonella spp., dan Proteus spp. hanya memiliki efek merugikan.
Beberapa bakteri usus memiliki sifat menguntungkan maupun merugikan. Contohnya adalah Bacteroides, Streptococcus spp., Escherichia coli, serta
Enterococcus Yughuchi et al. 1992. Bakteri yang merugikan dalam usus dapat menghasilkan senyawa-
senyawa karsinogen, toksin, NH
3
, H
2
S, amin, serta fenol. Berbagai pengaruh buruk yang dapat ditimbulkannya adalah penyakit-penyakit seperti diare,
konstipasi, kerusakan hati, penurunan kekebalan, kanker, hipertensi, dan sebagainya Yughuchi et al. 1992.
Sedangkan bakteri asam laktat sebagai salah satu mikrobiota normal manusia mempunyai peran yang menguntungkan bagi kesehatan manusia yaitu
untuk mencegah infeksi usus yang diakibatkan oleh bakteri enterik patogen dan infeksi pada saluran urogenital, mencegah intoleransi laktosa dan pertumbuhan
kankertumor usus, dan untuk menstimulasi sistem imun dan gerakan usus Yuguchi et al. 1992.
Keseimbangan mikrobiota usus sangat dipengaruhi oleh interaksi mikroba yang ada di dalamnya dengan cara membentuk ekosistem dengan inangnya.
Komponen ekosistem yang ada pada usus meliputi 1 komponen biotik; yaitu mikroba indigenus dan transient, serta sel epitelium gastrointestinal yang
membatasi biotop, b komponen abiotik; yaitu jenis diet, dan 3 komponen indigenus; meliputi saliva, sekresi atau ekskresi lambung, pankreas, hati, dan
usus, termasuk enzim, hormon, mukus, garam empedu, urea, immunoglobulin, peptida, dan komponen lain. Semua komponen tersebut berinteraksi untuk
menjaga kesehatan inang. Jika keseimbangan terganggu maka ekosistem menjadi tidak stabil Raibaud di dalam Fuller 1992.
Pada manusia dewasa yang sehat, mikrobiota usus berada dalam keseimbangan walaupun terdapat perbedaan antara individu yang satu dengan
individu yang lain. Komposisi mikrobiota usus berubah seiring meningkatnnya umur seseorang. Pada bayi, Bifidobacterium spp. merupakan bakteri yang paling
dominan. Pada saat bayi disapih, beberapa bakteri anaerob seperti Bacteroidaceae, Eubacterium
, dan Peptococcaceae mulai tampak dan akhirnya menjadi dominan. Bifidobacterium
spp. akan semakin menurun jumlahnya sedangkan Clostridium perfringens
, Escherichia coli, Streptococcus spp., serta Lactobacillus semakin meningkat jumlahnya Mizutani 1992.
B. PROBIOTIK
Kategori