PENGARUH PROBIOTIK TERHADAP SISTEM IMUN

oleh : Yeny Diah Rahmawati

Pendahuluan

Imunitas bawaan yang menjaga tubuh terhadap serangan patogen dimediasi oleh berbagai macam zat larut dalam air seperti sitokin, kemokin, berbagai jenis peptida antimikroba, sistem komplemen dan berbagai sel efektor, terutama fagosit dan sel-sel natural killer. Sejumlah penelitian  telah  menunjukkan efek menguntungkan dari bakteri asam  laktat (BAL) dan produk susu fermentasi dalam meningkatkan respon imun spesifik maupun non spesifik. Mikroorganisme probiotik dapat mengerahkan sifat menguntungkan mereka terutama melalui dua mekanisme: efek langsung dari sel-sel mikroba hidup (probiotik) atau efek tidak langsung melalui metabolit dari sel-sel tersebut (biogenics). Biogenics didefinisikan sebagai komponen makanan yang berasal dari aktivitas mikroba yang memberikan manfaat kesehatan tanpa melibatkan mikroflora usus. Komponen biogenics paling penting dalam susu fermentasi adalah peptida yang tidak ada sebelum fermentasi (Vinderola, et al., 2005).

Meskipun banyak penelitian telah dilakukan pada hewan, efek dari bakteri asam laktat pada subyek manusia tetap kontroversial. Namun, bukti kegunaannya sudah ada. Melalui enzim mereka sendiri probiotik meningkatkan fungsi hasil cerna makanan serta proses detoksifikasi. Meningkatkan kemampuan makanan untuk dicerna dicapai dengan hidrolisis laktosa oleh β-galaktosidase, degradasi β-glucan oleh strain probiotik glukanolitik tertentu, merangsang aktivitas enzimatik endogen mikroorganisme yang memungkinkan asimilasi makanan dengan lebih baik, dan merangsang enzim yang terkait dengan sel-sel epitel saluran pencernaan (laktase, invertase, maltase).

Probiotik merangsang produksi vitamin yang umumnya milik grup B dan menentukan peningkatan aktivitas laktase, sukrase dan maltase, Mereka berkembang biak di saluran pencernaan dan menghancurkan bakteri patogen, mengurangi katabolisme mikroba, dan biasanya cenderung ke arah keseimbangan yang lebih baik antara lactobacilli serta meningkatkan kekebalan tubuh dengan bertindak pada sel-sel yang terlibat dalam kekebalan alami dan imunitas spesifik (Bolocan, LV, 2013).

Pengaruh Probiotik terhadap Sistem Kekebalan Alami

1.      Produksi bahan-bahan anti-mikrobial

Probiotik bersaing dengan bakteri non-commensal dan mendukung pengeliminasian mereka melalui sekresi faktor antimikroba, peningkatan produksi antibodi dan aktivasi makrofag dan berpartisipasi dalam modulasi gizi dengan memproduksi vitamin dan fragmentasi molekul yang belum tercerna. Semua fakta ini berkompetisi dengan hasil berupa dukungan terhadap hubungan simbiosis antara organisme manusia dan probiotik. Produk probiotik menekan jumlah, metabolisme dan produksi toksin oleh bakteri usus. Temuan penelitian menunjukkan bahwa volatile fatty acids yang diproduks i oleh Lactic Acid Bacteria (LAB) mampu mengendalikan kolonisasi Shigella sonnei dan Entero Pathogenic Echeriecia Coli (EPEC)

2.      Kompetisi pada reseptor adhesi

Bakteri patogen harus mempunyai kemampuan untuk melakukan adesi sehingga dapat menghasilkan kolonisasi dan menimbulkan penyakit. Probiotik nampaknya berperan sebagai pesaing (competitor) bagi galur patogen untuk mengikatkan diri pada reseptor adesi sehingga galur patogen tak mampu membentuk koloni dan dengan demikian tidak mampu menimbulkan penyakit.

3.      Mengurangi pH intra-luminal

Bakteri Bifido, selain memiliki kemampuan sanogenetic (peningkatan vitamin dan metabolisme protidic) juga memiliki aksi antibakteri terutama pada spesies patogen (Coli, Staphylococcus aureus, Shigella, Salmonella, dll) melalui produksi asam lemak rantai pendek yang mudah menguap dan zat dengan kemampuan antibiotik. Lactobacilli menghasilkan asam organik bagi mereka sendiri, hidrogen peroksida dan peptida antibakteri (lactocidin, acidophilin, lactacin B, dll). Kebanyakan probiotik memproduksi asam laktat, yang menurunkan pH lokal dan dengan demikian mencegah pertumbuhan bakteri yang sensitif dalam asam dan membuat membran luar bakteri gram negatif dapat ditembus.

4.      Kompetisi terhadap nutrisi (zat makanan)

Meskipun usus merupakan sumber makanan yang berlimpah sehingga teori mengenai persaingan antar mikroorganisme nampaknya tidak dapat diterima, namun perlu diingat bahwa keberlangsungan mekanisme persaingan dengan mikro-organisme patogen hanya memerlukan pelibatan satu jenis nutrient. Temuan penelitian in vitro menunjukkan mikro-organisme usus dalam bentuk koloni bersaing secara lebih efisien terhadap C. difficile berkaitan dengan monomeric glucose, N-acetyl-glucosamine dan asam salisilat

Pengaruh probiotik pada Intestinal Epithelium

Studi secara in vitro dan in vivo telah menunjukkan bahwa spesies dan strain bakteri tertentu menghasilkan glikosidase ekstraseluler yang mendegradasi glikoprotein atau mucins usus dan bahwa orang lain dapat merangsang sekresi lendir, walaupun data spesifik pada probiotik relatif sporadis. Mack et al. menunjukkan melalui studi in vitro bahwa efek langsung dari probiotik dengan induksi ekspresi gen dalam mucins usus dalam sel epitel, yang disebabkan baik oleh determinan dinding sel  atau produk sekresi bakteri probiotik. Peran biologis perubahan ekspresi glycoconjugates kompleks dan lendir belum ditetapkan. Bernet dan Collab telah menunjukkan bahwa perubahan biokimia yang disebabkan oleh probiotik bisa menghambat pengikatan bakteri patogen dalam kultur sel usus secara in vitro. Modifikasi khusus terhadap lapisan lendir mungkin akan bermanfaat (dengan menghancurkan reseptor untuk patogen tertentu) atau berbahaya (dengan mengekspos reseptor yang ditutupi oleh lapisan lendir dan menyediakan tempat untuk patogen menempel di dinding usus).

Madsen et al. telah menunjukkan bahwa beberapa probiotik menghasilkan metabolit yang secara langsung mempengaruhi permeabilitas epitel dan meningkatkan penghalang permeabilitas secara in vitro. Bukti dari studi baik pada hewan dan pada manusia menunjukkan bahwa probiotik dapat mengembalikan permeabilitas epitel yang rusak dan juga mendukung adanya mekanisme perbaikan tersebut. Kemampuan ini dapat melindungi host terhadap translokasi bakteri dan invasi bakteri patogen (Bolocan, LV, 2013)

Regulasi Sistem Imun oleh Probiotik

Cara kerja bakteria probiotik dalam mendesak pertumbuhan bakteri penyebab penyakit nampaknya diawali dari pengaruh kerjanya terhadap sistem  imun. Pada dekade belakangan ditemukan bahwa lactobacilli yang dimakan dapat menstimulasi aktivitas makrofag terhadap beberapa spesies bakteri yang berbeda. Hal tersebut mungkin disebabkan oleh absorbsi antigen atau translokasi lactobacilli melalui dinding usus langsung ke peredaran darah untuk kemudian menstimulasi makrofag. Penelitian membuktikan bahwa lactobacilli yang disuntikkan intravena ditemukan hidup dalam hati, limpa dan paru disertai aktivitas NK cell yang meningkat.

Perubahan mikroba usus yang diperoleh dari perubahan diet dapat berpengaruh terhadap sistem imun mukosa. Bakteri pada saluran pencernaan membentuk suatu protective barrier yang mencegah terjadinya kolonisasi oleh organisme patogenik. Barrier tersebut dapat dipengaruhi oleh berbagai macam keadaan patologis atau penyakit yang disebabkan oleh bakteri dengan perawatan antibiotik dan hal tersebut dianggp bisa dipulihkan dengan mengonsumsi bakteri hidup, meskipun mereka hanya berkoloni untuk sementara waktu saja di dalam usus (dimana membutuhkan konsumsi reguler oleh bakteri itu sendiri). Selain barrie effect, beberapa metabolit bakteri laktat dapat menghambat pertumbuhan kuman patogen.

 Probiotik mempengaruhi kekebalan non-spesifik. Ini mencakup dua sistem: sistem yang bekerja dengan antibodi yang disekresikan oleh limfosit B (imunitas humoral) dan sistem operasi lain melalui limfosit T secara langsung (imunitas dimediasi sel). Kedua sistem berkomunikasi satu sama lain melalui zat kimia yang disebut interleukin. Peningkatan respon imun spesifik diterjemahkan ke dalam aktivasi limfosit T dan B yang menyebabkan peningkatan level interleukin dan sirkulasi antibodi (IgM dan IgG).

Probiotik juga berpengaruh terhadap produksi antibodi (terutama IgA) dalam lumen usus. Dalam kontak dengan antigen yang ada dalam sistem pencernaan, keberadaan IgA sangat penting dalam saluran pencernaan, yang mewakili pertahanan pertama terhadap infeksi. IgA diproduksi oleh sel plasma lamina sendiri, diangkut melalui epitel dan disekresi ke dalam lumen usus sebagai sekretori IgA dalam kombinasi dengan senyawa secretor.

IgA mampu menghambat adesi bakteri patogen di dalam permukaan mukosa atau saluran pencernaan dengan cara:

- Aglutinasi Bakteri

- Pengaturan protein perekat yang ada pada permukaan bakteri;
- Interferensi zat kompleks / reseptor sel perekat

Telah diketahui bahwa proses fagositosis dilakukan terutama oleh makrofag dan ini adalah mekanisme pertahanan utama non spesifik tubuh saat penetrasi zat asing. Probiotik merangsang aktivitas makrofag. Dalam  penelitian terhadap manusia, telah ditunjukkan bahwa produksi sitokin, aktivitas makrofag, produksi antibodi dan pembunuh alami (Natular Killer) populasi sel dapat dirangsang dengan makan yoghurt.

Probiotik dari strains Lactobacillus menghambat sekresi faktor nekrosis tumor TNFα dan sitokin pro-inflamasi yang dihasilkan oleh makrofag murine. Schultz telah menunjukkan bahwa hal ini mungkin diketahui melalui TLR2 oleh Antigen Presenting Cell (APC)yang terdapat pada Peyer’s patch dan dapat merangsang produksi sitokin seperti TNFα dan IL8. Beberapa strain Lactobacillus dapat menghambat proses proliferasi limfosit CD4 +  tanpa mempengaruhi produksi TNFα, IL4, IL5 dan IL10, baik pada individu yang sehat maupun pasien dengan penyakit usus inflamasi.

Probiotik dapat menentukan pengurangan produksi ini (IL6) dan peningkatan produksi IL10. Usus biasanya menghasilkan jumlah kecil IL12, namun probiotik memiliki potensi untuk meningkatkan produksinya tergantung pada lingkungan lokalnya. Ada kemungkinan bahwa dengan mekanisme untuk merangsang diferensiasi CD4 + ini, meningkatkan aktivitas sel Natural Killer akan menghasilkan pertahanan usus lokal dengan sitolisis.

Bukti adanya efek merangsang kekebalan dari produk susu fermentasi ditekankan oleh Perdington pada tahun 1995. Setelah menelan spesies bakteri asam laktat oleh hewan laboratorium, dapat diamati peningkatan yang signifikan dalam IgA dan injeksi langsung yoghurt ke dalam peritoneum menyebabkan produksi sitokin, tipe interferon I. Yang bertanggung jawab untuk efek ini adalah bakteri jenis L. acidophilus.

Tikus yang mengonsumsi yoghurt probiotik menjadi sasaran translokasi dari lactobacillus dalam nodul mesenterika, dengan stimulasi limfosit ganglionic. Juga, studi Calder pada tahun 2002, yang dilakukan pada tikus menunjukkan bahwa bakteri asam laktat yang diberikan per ons meningkatkan jumlah limfosit T, sel CD4 + dan antibodi, juga telah meningkatkan sekresi IgA, fagositosis dan makrofag pernapasan, sebagai respon langsung; mereka merangsang proliferasi limfosit, aktivitas sel NK, produksi interleukin, interferon dan faktor nekrosis tumor.

Jelas bahwa tidak semua bakteri asam laktat tidak sama efektivitasnya, kinerja terbaik ditemukan di Bifidobacteria, Lactobacillus acidophilus dan casei (Lactobacillus GG). Penelitian yang dilakukan di Institut Pasteur di Kyoto telah menunjukkan, misalnya, bahwa orang dewasa yang mengkonsumsi Lactobacillus brevis menunjukkan peningkatan 65% kadar interferon setelah 2 minggu penggunaan, sedangkan aktivitas limfosit NK meningkat sebesar 68%. Pada anak-anak yang sehat, yang makan hidangan yang disiapkan dengan bakteri bifido, ditemukan juga peningkatan jumlah IgA dan antipoliovirus. Pemberian bakteri probiotik menyebabkan jumlah insiden dan tingkat keparahan diare yang lebih rendah pada anak-anak yang dirawat di rumah sakit, terkait dengan peningkatan IgG, IgA dan IgM anti-rotavirus.

Sebuah studi yang dilakukan di China oleh Leyer pada tahun 2009, menunjukkan bahwa suplementasi harian dengan probiotik berguna dalam mencegah penyakit virus pernapasan selama musim dingin pada anak-anak kecil yang sehat. Probiotik menghambat sifat adheren patogen enterobacteria patogen (E. coli) yang akhirnya sangat mengurangi jumlah sel yang mengandung imunoglobulin A. Tempat menempelnya lactobacilli dan E coli menjadi tidak sama, sedangkan mekanisme yang pasti untuk tindakan ini mengacu pada kontrol langsung terhadap mikroorganisme, maupun dengan tindakan tidak langsung dengan merangsang mikro-flora asli dan metabolismenya segera setelah lahir, terdapat jenis-jenis yang dapat diimplementasikan mengacu kepada jenis mikro-flora normal setempat.

Sangat menarik untuk menghubungkannya dengan penelitian terbaru yang dilakukan Perancis pada anak-anak dengan Bifidobacterium longum, bakteri anaerob (Gram positif) dan yang merupakan penghuni normal usus anak, orang dewasa dan hewan. Susu yang difermentasi oleh Bifidobacterium longum memberikan hasil yang lebih baik daripada yogurt terhadap diare pada anak-anak, setelah penggunaan antibiotik eritromisin; lebih dari itu, susu yang difermentasi ini aktif terhadap infeksi Rotavirus. Fakta yang paling relevan dari penelitian ini adalah terutama adalah bahwa bakteri pada susu fermentasi ini memiliki efek positif dalam mengurangi Escherichia coli dan Clostridium perfringens oleh metabolit (glikoprotein) yang terbentuk selama fermentasi susu dengan Bifidobacterium longum. Penting untuk dicatat bahwa Bifidobacterium longum membutuhkan faktor-faktor berikut pertumbuhan: laktosa, N-asetilglukosamin atau turunannya, peptida dan glikopeptida.

Ramond pada tahun 1989 melaporkan bahwa jenis Bifidobacterium dapat menempel pada mukosa dan β reseptor - glukosamin seperti halnya beberapa jenis patogen E. coli. Bifidobacterium longum tampaknya sulit untuk diterapkan jika jumlah kuman asli mencapai 1011 / g.

Strain tertentu dari mikrobiota usus berkontribusi pada pengolahan antigen berbasis makanan dalam usus untuk mengurangi imunogenisitas mereka secara in vivo dan in vitro. Sebagai contoh, kasein yang diturunkan oleh enzim yang berasal dari probiotik telah terbukti dapat memodulasi produksi sitokin oleh CD3, pada bayi dengan alergi terhadap protein susu sapi. Percobaan dan studi terbaru menunjukkan bahwa strain tertentu probiotik dapat menghambat proliferasi sel T dan mengurangi baik sekresi limfosit Th1 dan Th2 dan mendorong perkembangan populasi sel T yang memproduksi TGF-β (TGF) dan IL10.

Penutup

Kemajuan terbaru dalam menjelaskan interaksi antara bakteri dan mukosa dari sistem kekebalan bawaan dan sistem kekebalan adaptif memberikan dasar untuk memahami peran mikrobiota usus dalam mencapai keadaan seimbang bebas penyakit pada host. Namun, peranan yang pasti dari modulasi respon imun untuk respon klinis terhadap probiotik masih belum jelas. Sulit untuk membangun kepastian, karena tidak diketahui persis bagaimana sistem kekebalan tubuh mengenali dan merespon enterik bakteri Gram positif (misalnya. Bifidobacterium dan Lactobacillus)

DAFTAR PUSTAKA

1.  Bolocan, L.V., Popescu, F., Bica, C., Probiotics and their Immunomodulatory Potential, 2013, Current Health Sciences Journal, Vol.39, No.4, 2013 October December

2.      Djunaedi, D., 2007, Pengaruh Probiotik pada Respon Imun, Jurnal Kedokteran Brawijaya Vol. XXIII, No.1, April 2007

3.      Erika Isolauri, The Role of  Probiotics in Paediatrics, 2004, Current Paediatrics (2004) 14, 104-109, Department of Paediatrics, University of Turku, 20520 Turku, Finland

4.      Galdeano, C.M.,  A. de Moreno de LeBlanc, Vinderola,G., Bonet M.E.B., Perdigo, G., Proposed Model: Mechanisms of Immunomodulation Induced by Probiotic Bacteria

5.      Vinderola, G., et.al., Effects of Kefir Fraction on Innate Immunity, 2006, journal of Immunobiology 211 (2006) 149-156, www.elsevier.de/imbio