Kedengarannya seperti plot film fiksi ilmiah tahun 1950: bakteri normal yang tugasnya menolong tuan rumah mulai menggerogotin tuan rumahnya dari dalam, karena tidak mendapatkan apa yang diinginkannya.

Tetapi itulah yang sebenarnya terjadi ketika mikroba di dalam sistem pencernaan tidak mendapatkan serat alami yang merupakan sumber makanannya.

Karena kelaparan, bakteri tersebut mulai mengunyah lapisan mukosa alami yang melapisi usus, mengikis lapisan mukosa usus hingga bakteri tersebut dapat menyerang ke dalam dinding usus besar sehingga menyebabkan infeksi dinding usus besar.

Untuk penelitian baru, peneliti melihat pengaruh kekurangan serat terutama pada tikus yang sedang tumbuh kembang. Tikus yang lahir dan dibesarkan tanpa mikroba pada ususnya, kemudian menerima transplantasi 14 bakteri yang biasanya tumbuh di usus manusia.

Serat, serat, serat

Temuan yang dipublikasikan dalam jurnal Cell, memiliki implikasi untuk tidak hanya memahami peran serat dalam diet normal, tetapi juga memahami potensi serat melawan efek dari gangguan saluran pencernaan.

“Pelajaran yang kita peroleh dalam mempelajari interaksi serat, mikroba usus, dan sistem penghalang usus adalah jika Anda tidak memberi makanan untuk mikroba usus, maka mikroba usus akan makan Anda,” kata Eric Martens, profesor mikrobiologi di Fakultas Kedokteran Universitas Michigan.

Peneliti menggunakan gnotobiotik, atau fasilitas teknik genetik yang modern dan bebas kuman untuk menentukan bakteri mana yang hadir dan aktif di bawah kondisi yang berbeda. Peneliti mempelajari dampak diet kandungan serat yang berbeda—dan diet tanpa serat. Peneliti juga memberi infeksi strain bakteri Escherichia coli yang pada beberapa tikus, di mana infeksi strain bakteri Escherichia coli menyebabkan iritasi, peradangan, diare, dan banyak lagi.

Hasilnya: lapisan mukosa usus tetap tebal, dan infeksi tidak terlalu berpengaruh pada tikus yang menerima diet sekitar 15 persen serat dari biji-bijian dan tanaman yang sedikit mengalami proses. Tetapi ketika peneliti memberi diet tanpa serat selama beberapa hari, beberapa mikroba dalam usus tikus mulai mengunyah lapisan mukosa usus.

Peneliti juga mencoba memberikan diet yang kaya akan serat prebiotik—bentuk murni serat yang dapat larut yang mirip dengan yang terkandung di dalam beberapa makanan olahan dan suplemen yang dijual sekarang ini. Diet ini mengakibatkan erosi yang sama pada lapisan mukosa seperti yang diamati dalam kondisi kekurangan serat.

Peneliti juga melihat bahwa campuran bakteri berubah tergantung pada apa yang dimakan tikus, bahkan dari hari ke hari. Beberapa spesies bakteri dalam flora normal yang ditransplantasikan lebih sering—yang berarti direproduksi lebih banyak—dalam kondisi rendah serat, spesies bakteri lainnya dalam flora normal dalam direproduksi lebih banyak dalam kondisi tinggi serat.

Dan empat strain bakteri yang berkembang paling pesat dalam kondisi rendah serat dan tanpa serat adalah strain bakteri yang membuat enzim yang mampu memecah molekul panjang yang disebut glikoprotein yang berfungsi membentuk lapisan mukosa.

Selain melihat bakteri berdasarkan informasi genetik, peneliti dapat melihat enzim pencerna serat yang mana yang dibuat oleh bakteri. Peneliti mendeteksi lebih dari 1.600 enzim yang berbeda mampu menurunkan karbohidrat—mirip dengan kompleksitas dalam usus manusia yang normal.

Lapisan mukosa

Sama seperti campuran bakteri, campuran enzim berubah tergantung pada apa yang dimakan tikus, bahkan kekurangan serat yang sesekali menyebabkan lebih banyak produksi enzim yang menyebabkan degradasi lendir usus.

Citra lapisan mukosa, dan sel “piala” (goblet) pada dinding usus besar yang menghasilkan lendir secara terus-menerus, menunjukkan bahwa semakin tipis lapisan mukosa usus, maka berarti semakin sedikit serat yang dimakan tikus. Di dalam usus normal, lendir secara terus-menerus diproduksi dan mengalami degradasi, perubahan aktivitas bakteri dalam kondisi paling sedikit serat berarti bahwa laju makan lebih cepat daripada laju produksi—hampir seperti panen berlebihan melampaui penanaman pohon yang baru.

Ketika peneliti menginfeksi tikus dengan Citrobacter rodentium-yaitu bakteri mirip E. coli -peneliti mengamati bahwa bakteri berbahaya ini lebih banyak berkembang di dalam perut tikus yang tidak diberi makan serat. Banyak tikus mulai menunjukkan tanda penyakit dan penurunan berat badan yang parah.

Ketika para ilmuwan mengamati sampel jaringan usus tikus, mereka tidak hanya melihat lapisan mukosa yang lebih tipis atau bahkan bercak-bercak pada lapisan mukosa-mereka juga melihat peradangan di area yang luas. Tikus yang telah menerima diet kaya serat sebelum terinfeksi juga memiliki beberapa peradangan tetapi di daerah yang jauh lebih kecil.

“Untuk menyederhanakannya, ‘lubang’ yang diciptakan oleh mikrobiota dengan cara mengikis lendir berfungsi sebagai pintu yang terbuka lebar untuk mikro-organisme patogen untuk menyerang,” kata mantan postdoktoral Mahesh Desai, yang sekarang adalah penyidik prinsip di Institut Kesehatan Luksemburg.

Selanjutnya peneliti akan melihat pengaruh campuran serat prebiotik yang berbeda, dan diet yang lebih sering mengandung kandungan serat alami selama periode yang lebih lama. Peneliti juga ingin mencari biomarker yang dapat memberitahu mereka mengenai status lapisan mukosa di dalam usus manusia-seperti kelimpahan strain bakteri yang mencerna lendir, dan efek serat yang rendah pada penyakit kronis seperti penyakit radang usus.

“Pesan yang dibawa pulang dari pekerjaan yang berhubungan dengan tikus ini bagi manusia adalah menguatkan segala sesuatu yang telah dikatakan oleh dokter dan ahli gizi kepada kami selama puluhan tahun: Makanlah banyak serat dari sumber alam yang beragam,” kata Martens.

“Diet secara langsung memengaruhi mikrobiota, dan diet dapat mempengaruhi status lapisan mukosa usus dan kecenderungan timbulnya penyakit. Tetapi hal ini masih merupakan pertanyaan terbuka apakah kita dapat menyembuhkan budaya kurang makan serat dengan sesuatu yang lebih murni dan mudah ditelan daripada makan banyak brokoli.”( Universitas Michigan/Vivi/Yant)

Share

Video Popular