Mikrobiota, Si Mungil yang Berjasa

Pada banyak ayat Al-Qur’an, manusia diperintahkan untuk menggunakan sebagian besar waktunya untuk memikirkan dengan mempelajari atau meneliti segala ciptaan-Nya agar dapat memetik manfaat tersembunyi di baliknya. Dalam artikel ini, kita akan bersama-sama memikirkan keberadaan makhluk-makhluk mungil bernama mikrobiota seperti bakteri, virus, dan jamur, yang selama ini dianggap sebagai hal yang merugikan, tetapi ternyata sangatlah bermanfaat bagi kesehatan.

Mari Mengenal Mikrobiota

Mikrobiota atau mikrobiom adalah sekumpulan jasad renik seperti bakteri, arkea¹, protista², jamur, dan virus. Mikrobiota ini hidup dalam tubuh manusia, hewan, tanaman, air, dan tanah^3,4. Meski begitu, terdapat juga sekelompok kecil binatang yang tidak terdapat mikrobiota pada dirinya.⁵ Ilmuwan sepakat bahwa jumlah mikrobiota pada manusia lebih banyak daripada sel tubuhnya. Misalnya pada manusia dengan berat 70 kg, tersusun sekitar 30 triliun sel dan terdapat sekitar 38 triliun sel mikrobiota.⁶ Selain itu, ada juga yang mengatakan bahwa jumlah mikrobiota lebih dari 100 triliun, yang terdiri dari sekitar 1000 spesies⁷ yang tersebar di seluruh tubuh, termasuk di seluruh permukaan kulit, rambut, saluran pernapasan, saluran kemih, dan saluran pencernaan, terutama di perut.

Keberadaan mikrobiota pada tubuh manusia sangatlah penting hingga dikatakan bahwa mikrobiota perut adalah bagian dari organ tubuh yang disebut organ virtual.⁹ Ia juga dijuluki sebagai organ terlupakan yang menjadi pembicaraan hangat di ranah ilmiah maupun media sosial dikarenakan perannya yang sangat penting dalam bidang kesehatan.¹⁰

Koloni bakteri baik menghasilkan beberapa zat yang dibutuhkan tubuh seperti vitamin, analgesik, dan antiradang guna menjaga fungsi tubuh tetap stabil dan normal.¹¹ Mikrobiota juga berguna untuk membantu proses metabolisme, menjaga fungsi sistem imun, sistem hormon¹², dan mencegah berbagai macam penyakit datang. Jika terjadi gangguan keseimbangan mikrobiota (dysbiosis), maka metabolisme tubuh akan terganggu dan menyebabkan berbagai penyakit datang sebagaimana ditunjukkan gambar berikut:

Saking pentingnya, hingga dikatakan bahwa mikrobiota dalam perut adalah otak kedua bagi manusia. Dalam perut yang baik, akan terkontrol berat badan, sistem imun, bahkan emosi.¹⁴ Komunikasi timbal balik antara otak dan perut melalui sistem saraf disebut saraf vagus.¹⁵ Pentingnya peran mikrobiota perut juga selaras dengan kutipan dari Hippocrates yang berusia lebih dari 2000 tahun yang menyatakan bahwa setiap penyakit bermula dari perut¹⁶ juga hadis Rasulullah yang menyatakan bahwa perut yang diisi penuh ibarat wadah terburuk bagi manusia¹⁷, dan ini sangatlah sesuai dengan perkembangan ilmu kesehatan modern.

Hipotesis Higiene

Pada tahun 1989, seorang ahli epidemiologi, Profesor David Strachan, mencetuskan teori ‘’hygiene hypothesis” yang menyebutkan bahwa orang yang hidup sangat bersih akan lebih mudah terserang alergi. Teori tersebut sejauh ini sesuai dengan data yang ada bahwa kasus alergi yang terjadi ternyata lebih banyak terjadi di negara-negara maju yang hidup lebih bersih dibandingkan dengan negara berkembang seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut ini:

Hal ini pada akhirnya memberikan gambaran bahwa ada bakteri yang berperan baik bagi kesehatan manusia.

Rewilding Hypothesis

Istilah rewilding berarti mengembalikan keanekaragaman hayati (biodiversity), termasuk penghijauan suatu kawasan, dalam hal ini kawasan perkotaan, guna membentuk keseimbangan anekaragam mikrobiota lingkungan maupun mikrobiota pada manusia. Hal itu bertujuan untuk memperbaiki sistem imun dan mencegah datangnya berbagai penyakit. Sebagai contoh, anak desa mempunyai proteksi sistem imun lebih baik daripada anak kota. Bahkan di antara sesama petani saja seperti komunitas petani tradisional suku Amish di Amerika Utara lebih banyak terpapar mikroba dan memiliki proteksi sistem imun lebih baik daripada komunitas petani modern di Hutterites, Kanada.¹⁹

Probiotik

Probiotik adalah mikroorganisme hidup yang dikonsumsi dalam jumlah tertentu dan memberi manfaat bagi kesehatan. Beberapa bakteri baik yang telah dipakai sebagai probiotik antara lain dari marga: Lactobacillus, Bifidobacterium, Saccharomyces, Enterococcus, Streptococcus, Pediococcus, Leuconostoc, Bacillus, dan Escherichia coli. Sekalipun secara umum probiotik aman dikonsumsi, tetapi kita tetap perlu berhati-hati, khususnya bagi yang memiliki gangguan sistem imun atau penyakit perut serius.

Cara kerja probiotik antara lain berkompetisi dengan bakteri patogen (penyebab penyakit) guna menghasilkan zat antibakteri patogen dan memperbaiki sistem imun demi mempertebal dan memperkuat lapisan mucosa dinding usus agar tidak mudah ditembus oleh bakteri patogen untuk menghindari peradangan.²¹

Bakteri marga Lactobacillus sangatlah populer di kalangan kita. Ia digunakan sebagai probiotik dalam bentuk makanan terfermentasi seperti yoghurt yang sangat bermanfaat bagi indikasi gangguan pencernaan seperti diare karena infeksi virus atau bakteri dan penyebab infeksi lambung atau gastritis yang lebih dikenal dengan penyakit maag. Selain itu, bakteri Lactobacillus juga dapat mencegah kanker usus dan menurunkan kadar kolesterol.²²

Prebiotik

Prebiotik adalah serat dari makanan yang tidak dapat dicerna oleh tubuh, tetapi di dalam usus besar, serat tersebut dicerna atau difermentasi oleh bakteri baik sehingga menghasilkan produk yang disebut short chain fatty acid atau SCFA yang bermanfaat bagi tubuh. Khasiat dari mengonsumsi serat adalah dapat mencegah kegemukan, tekanan darah tinggi, stroke, diabetes, dan gangguan pencernaan termasuk sembelit. Serat juga dapat menurunkan kolesterol dan memperbaiki sistem imun.²³ Sebaliknya, konsumsi gula yang tinggi dapat meningkatkan jumlah bakteri jahat (Proteobacteria) sekaligus menurunkan jumlah bakteri baik (Bacteroidetes) yang dapat memicu terjadinya kegemukan, kelainan metabolisme, dan peradangan.²⁴

Sumber prebiotik yang paling banyak terdapat pada buah, sayur, dan kacang-kacangan utuh (whole grains). Dalam beras, sejatinya terdapat serat sebagai prebiotik, yakni beras yang tidak dikupas bekatulnya: beras cokelat, beras merah, dan berat hitam yang dikenal sebagai beras pecah kulit, bukan beras putih yang telah dikupas bekatulnya (refine grains). Bekatul bukan hanya terdapat pada serat saja, tetapi juga pada antioksidan dan berbagai polifenol. Bekatul dapat memperbaiki sistem imun dan melindungi mukosa lambung sehingga tidak terjadi peradangan.²⁵ Beras telah menjadi makanan pokok lebih dari separuh penduduk dunia. Konsumsi beras putih tertinggi adalah pada penduduk benua Asia, dan ini dapat meningkatkan risiko diabetes tipe 2.²⁶ Mengganti konsumsi beras putih dengan beras cokelat merupakan pilihan tepat guna menurunkan risiko diabetes tipe ²⁷

Mana yang Lebih Penting: Prebiotik atau Probiotik?

Dikatakan bahwa prebiotik lebih penting daripada probiotik dikarenakan pada umumnya probiotik hanya terdiri dari satu jenis bakteri saja, selain juga sangat rentan terhadap suhu lingkungan dari mulai produksi, distribusi, dan penyimpanan. Probiotik juga rentan terhadap kondisi asam lambung. Hal ini berbeda dengan prebiotik yang lebih stabil dan merupakan makanan bagi berbagai bakteri baik. Di dalam usus besar terdapat ratusan jenis bakteri, sedangkan probiotik pada umumnya hanya satu jenis bakteri saja.²⁸ Sebagai catatan, data dari Akademi Gizi Amerika 2015 menunjukkan bahwa hanya 5% dari penduduk Amerika yang dianggap cukup mengonsumsi serat sebagai prebiotik.²⁹

Manfaat Short Chain Fatty Acid (SCFA)

Sebagaimana kita ketahui bahwa buah, sayur, dan kacang-kacangan mengandung serat yang tidak dapat diserap tubuh. Serat tersebut dicerna oleh bakteri dalam usus dan menghasilkan asam lemak rantai pendek kurang dari 6 atom karbon yang disebut Short Chain Fatty Acid (SCFA). SCFA terbanyak adalah asetat, propionat dan butirat. SCFA dapat mencegah gangguan pencernaan, kegemukan, meningkatkan sel beta pankreas dalam memproduksi insulin dan meningkatkan sensitifitas insulin. Hal ini dapat mencegah diabetes tipe 2 karena salah satu penyebab diabetes adalah insulin resisten. SCFA juga dapat mencegah peradangan pada usus (Inflammatory Bowel Diseases /IBD).³⁰ Bila terjadi gangguan keseimbangan bakteri dalam usus atau disbiosis, maka akan terjadi kelainan SCFA yang menyebabkan degenerasi sistem saraf seperti alzheimer, parkinson, autisme, depresi, dan lain sebagainya^.31

Yang Merusak Keseimbangan Mikrobiota

Gula ditambahkan hampir ke semua kue dan manisan berbahan dasar tepung serta berbagai macam minuman termasuk yang bersoda. Konsumsi gula berlebih tidak hanya berakibat bagi tumbuh suburnya jamur dan bakteri jahat, tetapi juga dapat merusak keseimbangan mikrobiota lambung sehingga dapat mengganggu sistem imun, sistem pencernaan, juga menyebabkan diabetes tipe 2, bahkan meningkatkan risiko kematian akibat penyakit jantung.³²

Sebuah percobaan menunjukkan terjadinya gagal jantung termasuk aritmia (percepatan denyut jantung) dan fibrosis (penebalan otot jantung) pada lalat buah yang diberi makan dengan kadar gula tinggi. Dari penelitian tersebut disimpulkan bahwa konsumsi gula berlebih dapat memperpendek angka harapan hidup lalat buah.³³ Penelitian serupa dilakukan pada cacing jenis Caenorhabditis elegans yang diberikan diet tinggi gula yang ternyata memperpendek umur cacing tersebut.³⁴

Kita tidak dapat memastikan batas konsumsi atau penggunaan gula per hari karena ini tergantung pada aktivitas fisik setiap orang. Semakin tinggi aktivitas fisik, maka semakin tinggi pula kebutuhan akan konsumsi gula. Cara untuk mengetahuinya adalah dengan memeriksa kadar gula darah. Nilai normal kadar gula darah puasa tidak lebih dari 100 mg/dl, sedangkan kadar gula darah 2 jam setelah makan tidak lebih dari 140 mg/dl. Meski begitu, ada pula yang memberi batasan lebih tinggi dari nilai tersebut. Cara lainnya adalah dengan memeriksa HbA1c. Nilai normal HbA1c (hemoglobin A1c) kurang dari 5,7%, prediabetes 5,7-6,4%, dan diabetes 6,5% atau lebih.

Dapatkah Kita Berumur Panjang?

Hanya 25-30% saja proses penuaan manusia yang dipengaruhi oleh faktor genetika, sisanya sebesar 70-75% dipengaruhi faktor lingkungan. Termasuk dari faktor lingkungan adalah mikrobiota perut yang memiliki kaitan dengan kesehatan dan umur panjang. Para centenarian atau orang yang berumur 100 tahun lebih memiliki populasi mikrobiota lambung yang lebih banyak menghasilkan SCFA daripada yang bukan centenerian.³⁵ Tingginya keragaman dan keseimbangan mikrobiota juga menjadi tolok ukur bagi sehat atau tidaknya mikrobiota. Rendahnya keragaman mikrobiota berkaitan erat dengan berbagai penyakit seperti kegemukan, peradangan, kanker, dan diabetes tipe 2.³⁶ Untuk memperbaiki mikrobiota lambung, bisa dengan cara mengonsumsi prebiotik karena mengandung polifenol yang tidak hanya meningkatkan pertumbuhan bakteri baik, tetapi juga dapat menekan petumbuhan bakteri patogen.³⁷ Prebiotik buah dan sayur juga mengandung berbagai flavonoid sebagai antioksidan, anti-radang, dan dapat mencegah penyakit degeneratif yang menunda proses penuaan (anti-aging).³⁸

Konsumsi buah dan sayur juga dapat memperlambat proses pemendekan telomer. Telomer adalah segmen DNA yang terdapat pada ujung kromosom yang berfungsi untuk mencegah kerusakan DNA. Telomer memendek setiap kali sel membelah, hingga suatu saat nanti sel tidak lagi bisa membelah karena telomer terlalu pendek dan sel pun mati. Dikatakan bahwa semakin panjang telomer, maka semakin panjang umur biologis seseorang.³⁹ Lebih lanjut dikatakan bahwa mengonsumsi buah secara utuh dapat menurunkan risiko diabetes tipe 2, berbeda dengan mengonsumsi buah dalam bentuk jus yang tidak dapat menurunkan risiko diabetes tipe 2.⁴⁰

Konsumsi 5 porsi buah dan sayur setiap hari (bukan 5 porsi buah ditambah 5 porsi sayur) sangatlah dianjurkan. Penelitian terkait hal ini berlangsung sangat lama, yakni selama 30 tahun dimulai dari tahun 1984 hingga 2014 dengan melibatkan 42.016 partisipan laki-laki dan 66.719 pastisipan perempuan. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa semakin banyak konsumsi buah dan sayur  mencapai maksimum 5 porsi buah dan sayur setiap hari, maka semakin kecil risiko kematian. Dan konsumsi lebih dari itu, hasilnya tidak akan lebih baik. Satu porsi adalah sekitar 80 gram atau setara dengan 1 buah pisang, 1 buah jeruk, setengah mangkuk sayur brokoli, atau setengah mangkuk tauge. Selanjutnya dikatakan bahwa jus buah dan kentang tidak termasuk kategori 5 porsi buah dan sayur tesebut.⁴¹

Harmoni Indah Bakteri, Sayur, dan Buah

Pada saat seseorang memakan sayur-buah dan dikunyah dengan saksama, maka nitrat yang terkandung dalam sayur dan buah diubah menjadi nitrit oleh bakteri dalam mulut yang disebut nitrate reducing bacteria (NRB). Yang termasuk NRB antara lain adalah Neisseria, Rothia, Veillonella, Actinomyces, Corynebacterium, Haemophilus, dan Kingella. Nitrit diserap oleh tubuh lalu masuk ke dalam darah dan bereaksi dengan oksigen dalam darah lalu berubah menjadi nitrite oxide (NO). NO bersifat melebarkan pembuluh darah (vasodilator) sehingga dapat mencegah tekanan darah tinggi.⁴²

Serat buah dan sayur lalu difermentasi oleh bakteri usus menjadi SCFA yang sangat penting bagi kesehatan. Dalam perjalanan menuju usus besar, serat dari sayur dan buah sangat bermanfaat guna mencegah berbagai penyakit kronis seperti kegemukan, diabetes, sakit jantung, dan radang usus. Sampai di ujung usus besar, serat tersebut pun berfungsi mencegah sembelit.⁴³ Ternyata dalam tubuh manusia ada banyak makhluk mungil berukuran sangat renik yang diperkerjakan oleh Sang Khalik untuk menjadi kebaikan yang banyak bagi kesehatan kita. Maka untuk bisa mensyukuri hal ini, senantiasa memperhatikan dan memikirkan tanda-tanda kebesaran-Nya adalah sebuah keharusan bagi kita.

Referensi :

1. Domain mikroorganisme bersel satu.
2. Golongan makhluk (di samping dunia tumbuh-tumbuhan dan dunia hewan), terdiri atas organisme yang mempunyai susunan biologi sederhana, meliputi protozoa, ganggang, jamur, dan bakteri
3. All creatures great and small: celebrating the microbiome. Commun Biol. 2021;4(1):806.
4. Shroff R, Cortés CR. The Biodiversity Paradigm: Building Resilience for Human and Environmental Health. Dev 2020 632. 2020;63(2):172-180.
5. Hammer TJ, Sanders JG, Fierer N. Not all animals need a microbiome. FEMS Microbiol Lett. 2019;366(10):117. doi:10.1093/FEMSLE/FNZ117
6. Sender R, Fuchs S, Milo R. Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body. PLOS Biol. 2016;14(8):e1002533. 3
7. Wang B, Yao M, Lv L, Ling Z, Li L. The Human Microbiota in Health and Disease. Engineering. 2017;3(1):71-82.
8. Microbiome/microbiota: influences on disease and behavior – Strategian Science. Accessed May 17, 2022. https://www.strategian.com/topic-microbiome/
9. O’Callaghan TF, Ross RP, Stanton C, Clarke G. The gut microbiome as a virtual endocrine organ with implications for farm and domestic animal endocrinology. Domest Anim Endocrinol. 2016;56:S44-S55.
10. Szajewska H. Gut Microbiota: No Longer the Forgotten Organ. Ann Nutr Metab. 2021;77(3):1-2.
11. Malla MA, Dubey A, Kumar A, Yadav S, Hashem A, Allah EFA. Exploring the human microbiome: The potential future role of next-generation sequencing in disease diagnosis and treatment. Front Immunol. 2019;10(JAN):2868.
12. Rastelli M, Cani PD, Knauf C. The Gut Microbiome Influences Host Endocrine Functions. Endocr Rev. 2019;40(5):1271-1284.
13. Srivastava S, Singh A, Sandeep K, Yadav D. Epigenetic Regulation of Gut Microbial Dysbiosis. Indian J Microbiol. 2021;61(2):125-129. doi:10.1007/S12088-021-00920-Y/FIGURES/1
14. Gut Feelings–the “Second Brain” in Our Gastrointestinal Systems [Excerpt] – Scientific American. Accessed May 17, 2022. https://www.scientificamerican.com/article/gut-feelings-the-second-brain-in-our-gastrointestinal-systems-excerpt/
15. Breit S, Kupferberg A, Rogler G, Hasler G. Vagus nerve as modulator of the brain-gut axis in psychiatric and inflammatory disorders. Front Psychiatry. 2018;9(MAR):44. doi:10.3389/FPSYT.2018.00044/BIBTEX
16. Harkins P, Burke E, Swales C, Silman A. ‘All disease begins in the gut’—the role of the intestinal microbiome in ankylosing spondylitis. Rheumatol Adv Pract. 2021;5(3). doi:10.1093/RAP/RKAB063
17. Musnad Ahmad bin Hanbal no. 17186.
18. Graham-Rowe D. Lifestyle: When allergies go west. Nat 2011 4797374. 2011;479(7374):S2-S4. doi:10.1038/479s2a
19. Mills JG, Weinstein P, Gellie NJC, Weyrich LS, Lowe AJ, Breed MF. Urban habitat restoration provides a human health benefit through microbiome rewilding: the Microbiome Rewilding Hypothesis. Restor Ecol. 2017;25(6):866-872.
20. Bay Nature Magazine: Building a Wildlife Corridor … for Microbes. Accessed May 27, 2022. https://baynature.org/article/a-wildlife-corridor-for-microbes/
21. Bermudez-Brito M, Plaza-Díaz J, Muñoz-Quezada S, Gómez-Llorente C, Gil A. Probiotic Mechanisms of Action. Ann Nutr Metab. 2012;61(2):160-174.
22. Nyanzi R, Jooste PJ, Buys EM. Invited review: Probiotic yogurt quality criteria, regulatory framework, clinical evidence, and analytical aspects. J Dairy Sci. 2021;104(1):1-19.
23. Anderson JW, Baird P, Davis RH, et al. Health benefits of dietary fiber. Nutr Rev. 2009;67(4):188-205.
24. Satokari R. High Intake of Sugar and the Balance between Pro- and Anti-Inflammatory Gut Bacteria. Nutr 2020, Vol 12, Page 1348. 2020;12(5):1348.
25. Buttriss JL, Stokes CS. Dietary fibre and health: an overview. Nutr Bull. 2008;33(3):186-200. doi:10.1111/J.1467-3010.2008.00705.X – https://www.bekatul.id/
26. Hu EA, Pan A, Malik V, Sun Q. White rice consumption and risk of type 2 diabetes: meta-analysis and systematic review. BMJ. 2012;344(7851). doi:10.1136/BMJ.E1454
27. Sun Q, Spiegelman D, Van Dam RM, et al. White Rice, Brown Rice, and Risk of Type 2 Diabetes in US Men and Women. Arch Intern Med. 2010;170(11):961-969.
28. Homayoni Rad A, Akbarzadeh F, Mehrabany EV. Which are more important: Prebiotics or probiotics? Nutrition. 2012;28(11-12):1196-1197.
29. Dahl WJ, Stewart ML. Position of the Academy of Nutrition and Dietetics: Health Implications of Dietary Fiber. J Acad Nutr Diet. 2015;115(11):1861-1870.
30. Blaak EE, Canfora EE, Theis S, et al. Short chain fatty acids in human gut and metabolic health. Benef Microbes. 2020;11(5):411-455.
31. Mirzaei R, Bouzari B, Hosseini-Fard SR, et al. Role of microbiota-derived short-chain fatty acids in nervous system disorders. Biomed Pharmacother. 2021;139:111661.
32. L Poe K. The Detrimental Health Effects of Sugar. J Obes Diabetes. Published online January 21, 2018:21-22.
33. Na J, Musselman LP, Pendse J, et al. A Drosophila Model of High Sugar Diet-Induced Cardiomyopathy. PLOS Genet. 2013;9(1):e1003175. 5
34. Gusarov I, Pani B, Gautier L, et al. Glycogen controls Caenorhabditis elegans lifespan and resistance to oxidative stress. Nat Commun 2017 81. 2017;8(1):1-12.
35. Li C, Luan Z, Zhao Y, et al. Deep insights into the gut microbial community of extreme longevity in south Chinese centenarians by ultra-deep metagenomics and large-scale culturomics. npj Biofilms Microbiomes 2022 81. 2022;8(1):1-12.
36. Kong F, Deng F, Li Y, Zhao J. Identification of gut microbiome signatures associated with longevity provides a promising modulation target for healthy aging. Gut Microbes. 2019;10(2):210.
37. Plamada D, Vodnar DC. Polyphenols—Gut Microbiota Interrelationship: A Transition to a New Generation of Prebiotics. Nutr 2022, Vol 14, Page 137. 2021;14(1):137.
38. Fan X, Fan Z, Yang Z, et al. Flavonoids—Natural Gifts to Promote Health and Longevity. Int J Mol Sci 2022, Vol 23, Page 2176. 2022;23(4):2176.
39. Tucker LA, Giacomello E, Toniolo L. Fruit and Vegetable Intake and Telomere Length in a Random Sample of 5448 U.S. Adults. Nutr 2021, Vol 13, Page 1415. 2021;13(5):1415.
40. Seino Y, Iizuka K, Suzuki A. Eating whole fruit, not drinking fruit juice, may reduce the risk of type 2 diabetes mellitus. J Diabetes Investig. 2021;12(10):1759.
41. Wang DD, Li Y, Bhupathiraju SN, et al. Fruit and Vegetable Intake and Mortality: Results from 2 Prospective Cohort Studies of US Men and Women and a Meta-Analysis of 26 Cohort Studies. Circulation. Published online April 27, 2021:1642-1654. 6
42. Rosier BT, Moya-Gonzalvez EM, Corell-Escuin P, Mira A. Isolation and Characterization of Nitrate-Reducing Bacteria as Potential Probiotics for Oral and Systemic Health. Front Microbiol. 2020;11:2261.
43. Soliman GA. Dietary Fiber, Atherosclerosis, and Cardiovascular Disease. Nutr 2019, Vol 11, Page 1155. 2019;11(5):1155.