Mikroorganisme Usus Dan Perspektif Penyakit Neurologis Bagian 1

Saluran pencernaan setiap manusia sehat terdiri dari serangkaian mikrobiota usus unik yang secara kolektif menampung komunitas lebih dari 100 triliun mikroorganisme yang beragam dan kompleks, termasuk bakteri, virus, archaea, protozoa, dan jamur.

Archaea adalah kelas prokariota yang telah ada selama miliaran tahun dalam sejarah geografis. Dalam beberapa tahun terakhir, para ilmuwan telah mempelajari archaea lebih dalam dan menemukan keajaibannya. Diantaranya, yang paling mengejutkan adalah hubungan antara archaea dan memori.

Seperti yang kita ketahui bersama, memori merupakan fungsi penting otak manusia. Jika kita kehilangan ingatan, itu akan menjadi sangat sulit. Tapi tahukah Anda? Archaea dapat meningkatkan daya ingat manusia.

Penelitian telah menunjukkan bahwa archaea dapat menghasilkan zat yang disebut "asam lisergat", yang dapat merangsang aktivitas neuron otak dan meningkatkan daya ingat manusia. Asam lisergat juga dapat mempengaruhi frekuensi gelombang otak dan meningkatkan daya ingat serta kemampuan belajar dengan mengubah ritme otak.

Selain itu, archaea juga dapat meningkatkan mood dan kualitas tidur kita. Tubuh yang sehat dan keadaan emosi merupakan prasyarat penting untuk menjaga daya ingat.

Oleh karena itu, untuk menjaga kesehatan otak dan daya ingat yang kuat, kita dapat mencegah dan mengobatinya dengan mengonsumsi makanan yang kaya akan archaea. Makanan seperti yogurt dan produk kedelai yang difermentasi kaya akan archaea. Selain itu, terkadang kandungan archaea juga bisa kita temukan pada produk kesehatan.

Singkatnya, ada hubungan erat antara archaea dan memori. Dengan mengonsumsi makanan kaya Archaea dengan benar, kita dapat menjaga kesehatan otak dan daya ingat yang kuat, sehingga membuat hidup kita lebih baik. Terlihat bahwa kita perlu meningkatkan daya ingat, dan Cistanche dapat meningkatkan daya ingat secara signifikan karena Cistanche merupakan bahan obat tradisional Tiongkok yang memiliki banyak khasiat unik, salah satunya meningkatkan daya ingat. Khasiat Cistanche berasal dari berbagai bahan aktif yang dikandungnya, antara lain asam tanat, polisakarida, glikosida flavonoid, dll. Bahan-bahan tersebut dapat meningkatkan kesehatan otak dalam berbagai cara.

Klik tahu 10 cara meningkatkan daya ingat

Mikroba usus memiliki hubungan simbiosis dengan tubuh kita. Komposisi mikrobiota dibentuk pada awal kehidupan melalui pematangan usus, yang dipengaruhi oleh beberapa faktor.

Bakteri usus sangat penting dalam menjaga homeostasis kekebalan dan metabolisme serta melindungi terhadap patogen. Disbiosis mikrobiota usus tidak hanya dikaitkan dengan gangguan usus tetapi juga dengan penyakit ekstraintestinal seperti gangguan metabolisme dan neurologis.

Dalam ulasan ini, penulis memeriksa berbagai penelitian yang mengungkapkan kemungkinan hipotesis dan hubungan dalam perkembangan gangguan neurologis yang terkait dengan mikrobioma usus.

Draf pertama diserahkan: 30 November 2020; Diterima untuk dipublikasikan: 20 Mei 2021; Diterbitkan online: 14 Juli 2021.

Kata kunci: Penyakit Alzheimer • kecemasan • gangguan spektrum autisme • poros usus-otak • mikroorganisme usus • mikrobioma • multiple sclerosis • penyakit saraf • penyakit Parkinson • skizofrenia.

Mikroorganisme usus yang berada di saluran gastrointestinal (GI) manusia merupakan bagian penting dari perkembangan manusia, karena mereka berfungsi sebagai penghubung terbesar antara inang, faktor lingkungan, dan antigen dalam tubuh manusia.

Jumlah mikroba usus di usus kita melebihi 1014, semuanya berdedikasi untuk membentuk hubungan saling menguntungkan (simbiosis) dengan tubuh. Bakteri, archaea, dan eukariota yang menghuni saluran pencernaan bermanfaat bagi manusia dalam beberapa cara melalui berbagai fungsi fisiologis, seperti memperkuat integritas usus atau membentuk epitel usus, mengatur kekebalan tubuh, melindungi terhadap patogen, mengumpulkan energi dan menyediakan nutrisi seperti vitamin [1] .

Hubungan simbiosis ini merupakan hasil dari beberapa faktor lingkungan yang dimulai selama kontak antara janin dan mikrobiota vagina saat lahir [2]. Mikroorganisme usus memainkan peran penting dalam tubuh manusia, yang membantu pertumbuhan dan perkembangan yang tepat.

Secara historis, mikroorganisme usus dianggap sebagai berkah bagi manusia karena efek kesehatannya yang bermanfaat.

Namun, yang mengejutkan, penelitian terbaru menunjukkan bahwa mikroba usus mempunyai efek terhadap penyakit pada sistem saraf pusat (SSP) karena komunikasi dua arah antara mikrobioma usus dan SSP yang dikenal sebagai sumbu mikrobiota-usus-otak, dan mereka juga dapat mempengaruhi sistem saraf pusat. perkembangan keseluruhan dan fungsi otak.

Gangguan perkembangan saraf, neurodegeneratif, dan kejiwaan berhubungan dengan modifikasi jumlah flora usus. Akibatnya, hubungan antara sejumlah mikroorganisme usus dan bentuk penyakit neurologis yang paling umum (misalnya penyakit Alzheimer [AD], multiple sclerosis [MS], skizofrenia) telah diidentifikasi baru-baru ini.

Meskipun mekanisme dan peran mikroorganisme usus dalam perkembangan penyakit ini masih kurang dipahami, beberapa penelitian terbaru telah mengajukan hipotesis berbeda yang menjelaskan bagaimana mikroorganisme usus dapat mempengaruhi perkembangannya [3,4].

Tinjauan ini memberikan survei komprehensif mengenai mikroorganisme usus dan perkembangannya serta perannya di dalam tubuh manusia dan keterlibatannya dalam penyakit neurologis, termasuk hipotesis terkini tentang patogenesis mikroba dalam penyakit neurologis.

Komposisi & keanekaragaman mikroorganisme usus

Mikrobiota usus terdiri dari beberapa spesies mikroorganisme, termasuk bakteri, ragi, dan virus.

Komposisi mikroba usus berkembang sepanjang hidup kita sesuai dengan perubahan anatomi, pola makan, dan status gizi (misalnya, kurus, obesitas, anoreksia) serta patologis (infeksi sistemik dan gastrointestinal), lingkungan (misalnya, iklim, tempat kerja, gaya hidup, komposisi keluarga) dan faktor farmakologis (misalnya, penggunaan antibiotik, probiotik, obat pencahar, prokinetik) [5].

Mikrobiota manusia mengandung komponen seperti archaea, virus, jamur, ragi, dan eukariota lainnya (misalnya, Blastocystis dan Amoebozoa), yang telah diabaikan dalam penelitian, dan informasi tentang jamur komensal, archaea, dan protozoa juga langka [5,6] .

Menurut taksonomi, bakteri dapat diklasifikasikan ke dalam filum (dalam biologi, filum [jamak filum] adalah tingkat klasifikasi atau peringkat taksonomi di bawah kingdom dan di atas kelas), kelas, ordo, famili, genera, dan spesies [7].

Filum mikroba usus yang dominan terdiri dari Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria, dan Verrucomicrobia, dengan 90% mikrobiota usus terdiri dari dua filum Firmicutes dan Bacteroidetes.

Filum Firmicutes terdiri dari lebih dari 200 genera berbeda, termasuk Lactobacillus, Bacillus, Clostridium, Enterococcus, dan Ruminococcus, dengan 95% filum terdiri dari genus Clostridium.

Genera utama yang terdiri dari Bacteroidetes termasuk Bacteroides dan Prevotella, sedangkan filum Actinobacteria proporsinya lebih sedikit dan terutama diwakili oleh genus Bifidobacterium.

Mikrobiota usus dicirikan oleh kelompok bakteri yang disebut enterotipe dan tiga enterotipe dicirikan oleh tiga kelompok bakteri dominan: Bacteroides (enterotipe I), Prevotella (enterotipe II), dan Ruminococcus (enterotipe III).

Enterotipe I terutama memperoleh energi dari karbohidrat menggunakan jalur glikolisis dan pentosa fosfat, sedangkan enterotipe II dan III dapat mendegradasi glikoprotein musin pada lapisan mukosa usus [8,9].

Di setiap bagian saluran pencernaan, mikrobiota usus manusia bervariasi secara taksonomi dan fungsional dan bervariasi pada individu yang sama sesuai dengan transisi bayi, usia, dan faktor lingkungan seperti penggunaan antibiotik. Bakteriofag usus telah ditemukan menjadi komponen utama virus usus. – membentuk sekitar 90% komposisinya, meniru pertumbuhan mikrobiota bakteri pada bayi, dan diperkirakan tetap stabil pada kehidupan dewasa [10].

Di antara gen yang dilestarikan selama evolusi virus usus, beberapa gen menghasilkan energi untuk aktivitas seperti transportasi dan degradasi karbohidrat [11-13].

Sifat-sifat ini umumnya ditunjukkan oleh virus tanaman yang berasal dari makanan yang memiliki kemampuan untuk mengendalikan mikrobiota bakteri manusia atau metabolisme inang, termasuk sintesis protein serta sintesis dan degradasi karbohidrat [14].

Menariknya, metode metagenomik baru telah memungkinkan kita mengidentifikasi komposisi virus usus dan menunjukkan bahwa usus dihuni oleh berbagai patogen. Patogen seperti Norwalk, Rotavirus, dan Enterovirus bertanggung jawab atas gastroenteritis, karena patogen tersebut secara langsung merusak enterosit atau mengubah sekresi ion dan air di usus besar.

Selain itu, sejumlah besar virus raksasa yang tidak terdeteksi (dihasilkan dari protozoa dan parasit) serta virus dan bakteriofag yang berasal dari tumbuhan juga telah ditemukan [15,16].

Komunitas mikrobioma usus sebagian besar didominasi oleh bakteri, dan sebagai hasilnya, penelitian tentang komposisi mikroba usus secara tradisional difokuskan pada bakteri. Namun, baru-baru ini, penelitian baru mengungkapkan keberadaan mikroba lain yang mungkin mempunyai dampak besar terhadap promosi kesehatan dan induksi penyakit pada inang.

Oleh karena itu, penting juga untuk melakukan penelitian terhadap mikroba yang terabaikan untuk mempelajari lebih lanjut tentang peran patogenik pada penyakit neurologis dan penyakit lainnya.

Peran mikroorganisme usus dalam tubuh manusia

Mikroorganisme usus memainkan peran yang sangat penting dalam kesehatan dengan melakukan berbagai fungsi yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan tubuh. Sebaliknya, ketidakseimbangan mikroba ini dapat menyebabkan banyak penyakit atau gangguan yang berhubungan dengan kesehatan.

Mikroorganisme & metabolitnya

Jutaan bakteri yang berada di usus mempengaruhi homeostasis inang. Mikrobiota membentuk hubungan simbiosis dan mutualistik dengan inang, yang berarti bahwa inang dan bakteri saling bergantung satu sama lain untuk bertahan hidup.

Mikrobioma bertanggung jawab untuk memasok nutrisi penting; mensintesis vitamin, enzim, dan asam amino; memetabolisme xenobiotik dan obat-obatan; mencerna selulosa; melakukan angiogenesis; meningkatkan fungsi saraf enterik (Tabel 1) [17-20]; dan mensintesis asam lemak rantai pendek (SCFA), yang meliputi metabolit seperti butirat, propionat, dan asetat [21].

Organisme koloni seperti Bacteroides, Roseburia, Bifidobacterium, dan Enterobacteriaceae terlibat dalam fermentasi karbohidrat dan oligosakarida yang tidak dapat dicerna, yang menghasilkan sintesis SCFA, sehingga meningkatkan kesehatan usus [22,23].

Bacteroides thetaiotaomicron, anggota genus Bacteroides, juga terlibat dalam fermentasi karbohidrat [24]. B thetaiotaomicron telah terbukti menunjukkan ekspresi kolipase yang lebih besar, suatu enzim yang dibutuhkan oleh lipase pankreas untuk pencernaan lipid [25].

Bacteroidetes dan Firmicutesmembantu metabolisme sisa makanan yang tidak tercerna. Lactobacillus plantarum menjaga integritas penghalang usus dan mencegah masuknya bakteri usus, racun bakteri, lemak yang dicerna sebagian, dan protein ke dalam aliran darah, sehingga mencegah munculnya gejala khas usus bocor [26].

Usus yang bocor, atau lapisan usus yang rusak, akan menyebabkan partikel makanan yang tidak tercerna, zat limbah beracun, dan bakteri bocor melalui usus dan memasuki aliran darah, sehingga memicu respons imun, menyebabkan peradangan di seluruh sistem, dan membuat seseorang rentan terhadap berbagai penyakit kesehatan. gangguan.

Penelitian terbaru pada tikus menunjukkan bahwa SCFA – khususnya butirat – meningkatkan integritas penghalang usus [21]. Mikrobiota melindungi inang dengan mencegah pembentukan dan pertumbuhan patogen.

Efek perlindungan diterapkan melalui mekanisme yang berbeda. Misalnya, bakteri usus bersaing untuk berikatan dengan brush border sel epitel usus, sehingga mencegah perlekatan dan masuknya bakteri morbid ke dalam sel epitel [31].

Selain itu, mikroba usus bersaing untuk mendapatkan nutrisi yang disediakan oleh inang, sehingga menghambat pertumbuhan pesaing patogen. Selain itu, bakteriosin yang diproduksi oleh mikrobiota usus menghambat pertumbuhan bakteri patogen [32,33].

Mikrobiota juga mempengaruhi perkembangan SSP melalui produksi neurotransmitter dan neuromodulator, dan ketidakhadirannya dikaitkan dengan banyak masalah terkait perkembangan SSP [34].

Anggota genera Lactobacillus dan Bifidobacterium mensintesis asam gamma-aminobutyric (GABA); Escherichia, Bacillus dan Saccharomyces mensintesis norepinefrin; Candida, Streptococcus, Escherichia dan Enterococcus mensintesisserotonin; Bacillus dan Serratia mensintesis dopamin; dan Lactobacillus mensintesis asetilkolin [27].

Anggota genus Bacteroides mensintesis asam linoleat terkonjugasi, yang memiliki sifat antidiabetik, antiaterogenik, antiobesogenik, hipolipidemik, dan imunomodulator [28,29].

Metabolisme beberapa protein makanan disebabkan oleh interaksi antara inang dan mikrobiota usus, yang masing-masing menjalankan fungsi metabolismenya masing-masing; misalnya, enzim bakteri histamin dekarboksilase mengubah L-histidin menjadi histamin [35]. Bakteri juga dapat mensintesis asam amino untuk digunakan oleh inangnya; Namun, fungsi ini sangat bergantung pada peran pemanfaatan asam amino mikrobiota.

Mikrobiota usus juga berperan dalam degradasi polifenol makanan (misalnya flavanol, flavanon, flavan3-ol), yang tetap tidak aktif saat dicerna. Bacteroides distasonis, Bacteroides Uniformis, Enterococcus casseliflavus dan Eubacterium ramulus mencerna flavanol; Butyrivibrio spp.

mencerna tanin, terutama polifenol cranberry dan raspberry; Clostridium orbiscindens dan Enterococcus avium mencerna flavon; dan L plantarum, Lactobacillus casei, Lactobacillus acidophilus, dan Bifidobacterium longum mencerna anthocyanidins [30].

Perlu juga dicatat bahwa selain beberapa manfaat, fermentasi protein juga melibatkan produksi metabolit tertentu yang dapat menyebabkan beberapa kerusakan fisiologis pada inangnya. Mikrobiota usus juga berkontribusi terhadap metabolisme xenobiotik.

Xenobiotik adalah senyawa asing yang tidak diproduksi oleh inangnya sendiri tetapi disebut sebagai obat-obatan, racun lingkungan, dan racun. Mikroba usus mengarahkan metabolisme xenobiotik melalui dua mekanisme berbeda, langsung dan tidak langsung, tergantung pada faktor pola makan dan gaya hidup [36].

Mikroba usus menginduksi metabolisme xenobiotik melalui inaktivasi metabolit xenobiotik, bioaktivasi prekursor xenobiotik, reaktivasi metabolisme xenobiotik yang didetoksifikasi inang, atau perubahan ekspresi permeabilitas usus inang.

Sumbu usus-otak

Interaksi antara usus dan otak mengungkapkan hubungan fisiologis di antara keduanya yang menjamin pembentukan homeostasis gastrointestinal serta pemeliharaan fungsi kognitif dan limbik.

Hubungan kolaboratif antara SSP, sistem saraf otonom (ANS), sistem saraf enterik (ENS) dan sumbu hipotalamus-hipofisis-adrenal (HPA) tubuh disebut sebagai 'sumbu usus-otak'.

Interaksi tersebut melibatkan jalur langsung dan tidak langsung antara pusat kognitif dan emosional otak dan fungsi usus perifer.

Sumbu otak-usus adalah kombinasi lengan simpatis dan parasimpatis ANS, yang masing-masing memberi daya pada sinyal aferen dan eferen, menghubungkan sumbu usus-otak.

Bukti eksperimental menunjukkan bahwa mikrobiota usus memiliki pengaruh signifikan pada poros otak-usus dan bahwa disregulasi mikrobioma usus dapat menyebabkan perkembangan gangguan imunologi, neurologis, dan kejiwaan [37-40].

Ketidakseimbangan komposisi mikrobiota usus juga dikaitkan dengan gangguan pencernaan.

For more information:1950477648nn@gmail.com