Kelompok bakteri yang hidup di saluran pencernaan — mikrobioma usus — pada umumnya tidak berbahaya, namun karena memengaruhi aktivitas sistem kekebalan tubuh, mereka juga dapat memengaruhi beragam penyakit, bahkan di organ yang jauh seperti otak. Berbagai perkembangan terbaru mengaitkan mikroorganisme dengan penyakit seperti kanker, diabetes, dan Parkinson. Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan dalam Journal of Experimental Medicine awal tahun ini, ahli mikrobiologi Hemraj Dodiya dari University of Chicago berusaha untuk menentukan pengaruh bakteri terhadap perkembangan penyakit Alzheimer. Demensia memengaruhi 50 juta orang di seluruh dunia. Penyakit Alzheimer adalah salah satu bentuk demensia yang paling umum; itu ditandai dengan kehilangan ingatan, kebingungan, dan gejala kognitif lainnya yang secara bertahap berkembang menjadi ketergantungan total dan imobilitas. Sekitar sepertiga dari orang yang hidup sampai usia 90 tahun akan mengembangkan bentuk demensia. Tidak ada obatnya. Obat-obatan dapat memperbaiki beberapa gejala tetapi tidak dapat menghentikan perkembangan penyakit. Penyakit ini sebagian dicirikan oleh penumpukan gumpalan protein di otak--disebut plak amiloid-beta--yang muncul bersamaan dengan penurunan kognitif. Meskipun akumulasi amiloid beta menjadi ciri penyakit ini, masih banyak yang tidak diketahui tentang bagaimana plak ini menimbulkan begitu banyak kerusakan di otak. Biasanya, sistem kekebalan memainkan peran penting dalam menghilangkan beta amiloid, tetapi para ilmuwan percaya bahwa sistem kekebalan tubuh juga dapat melanggengkan dan mempercepat Alzheimer. Mikroglia, sel kekebalan yang hidup di otak, mencari zat dan sinyal bahaya. Ketika mikroglia mengalami plak amiloid beta, mikroglia bergeser ke keadaan pro-inflamasi. Saat keadaan tersebut terjadi, mikroglia melepaskan bahan kimia inflamasi yang, pada konsentrasi tinggi, sebenarnya dapat membuat gejala Alzheimer lebih buruk dan berkontribusi pada kematian sel otak. Apa pun peran mereka, keadaan peradangan ini mencerminkan gangguan kapasitas untuk mempertahankan jaringan yang sehat, tidak hanya pada penyakit Alzheimer, tetapi pada gangguan neurodegeneratif lainnya seperti penyakit Huntington dan Parkinson. Bagaimana mikroglia berubah dari mesin pemakan beta amiloid berbalik menjadi pemasok peradangan berlebihan yang pada akhirnya dapat membunuh neuron? Selain sejumlah faktor yang pasti berperan, perubahan bakteri usus mungkin menjadi pemain kunci dalam memicu atau mempertahankan mikroglia yang memicu peradangan. Dalam studi mereka, Dodiya dan rekannya menemukan bukti bahwa bakteri dapat memengaruhi gejala Alzheimer pada tikus jantan. Mereka menguji efek mikroba dalam usus pada amiloid beta dan mikroglia di otak menggunakan garis tikus transgenik yang dikembangkan secara khusus untuk memiliki protein prekursor amiloid ekstra. Para peneliti memberikan antibiotik yang mengubah komunitas mikroba usus tikus. Ketika mereka melihat jaringan otak dari tikus-tikus itu, mereka menemukan bahwa mikroglia tetap terkendali dan tikus-tikus ini memiliki lebih sedikit plak amiloid beta. Untuk mengkonfirmasi bahwa perubahan dalam komunitas mikroba dapat berkontribusi terhadap efek ini, mereka kemudian memperkenalkan kembali mikroba dengan mentransplantasikan materi tinja dari tikus sehat ke kelompok tikus lain yang telah diobati dengan antibiotik. Memperkenalkan kembali mikroba yang sebagian memulihkan plak amiloid beta dan meningkatkan penanda untuk mikroglia penyebab peradangan. Meskipun para peneliti menguji tikus jantan dan betina, namun mereka hanya menemukan perubahan ini pada tikus jantan. Untuk alasan yang belum diketahui secara pasti, perempuan lebih mungkin terkena Alzheimer daripada pria. Para peneliti mempertimbangkan fakta ini dan karenanya, menguji tikus jantan dan betina. Efek microbiome pada plak dan mikroglia hanya diterapkan pada tikus jantan: tingkat amiloid beta dan mikroglial tidak berubah dalam menanggapi antibiotik pada tikus betina. Para peneliti sering menggunakan tikus jantan, berdasarkan preseden dan bias historis, tetapi ini tidak mencerminkan realitas bagaimana fungsi tubuh kita. Penyakit seringkali lebih sering terjadi pada satu jenis kelamin; Alzheimer muncul lebih sering pada perempuan, tetapi gangguan seperti Parkinson muncul lebih sering pada pria. Selain itu, efek microbiome juga dapat hadir secara spesifik sesuai jenis kelamin untuk mengatur kadar hormon dan perkembangan penyakit autoimun. Ini bukan studi pertama yang membandingkan bagaimana microbiome memiliki peran yang berbeda dalam jenis kelamin yang berbeda pula, tetapi ini menyoroti pentingnya mempertimbangkan jenis kelamin ketika memikirkan strategi terapi untuk Alzheimer dan penyakit lainnya. Antibiotik mengurangi gejala Alzheimer pada tikus jantan, sekarang dapat dimanfaatkan untuk lebih memahami waktu dan pengaruh bakteri usus pada penyakit Alzheimer. Apakah ada waktu di mana fungsi bakteri sangat penting? Di masa depan, apakah kita akan dapat menumbuhkan isi perut kita dengan bakteri tertentu untuk mengurangi gejala Alzheimer? Diperlukan lebih banyak penelitian untuk memahami proses ini dan memperluas pelajaran yang dipelajari dalam model tikus hingga penyakit manusia. Jenis Diet dan Alzheimer Apakah jenis diet tertentu memengaruhi mikrobioma usus - bakteri baik dan jahat yang hidup di saluran pencernaan - dengan cara yang mampu mengurangi risiko penyakit Alzheimer? Menurut peneliti di Wake Forest School of Medicine, itu adalah kemungkinan yang potensial. Dalam sebuah studi percontohan kecil, para peneliti mengidentifikasi beberapa tanda mikrobioma usus yang berbeda - bahan kimia yang diproduksi oleh bakteri - dalam peserta studi dengan gangguan kognitif ringan (MCI) tetapi tidak di rekan-rekan mereka dengan kognisi normal, dan menemukan bahwa tanda tangan bakteri ini berkorelasi dengan tingkat penanda penyakit Alzheimer yang lebih tinggi dalam cairan serebrospinal peserta dengan MCI. Melalui intervensi diet lintas kelompok, penelitian ini juga menunjukkan bahwa diet ketogenik Mediterania yang dimodifikasi menghasilkan perubahan mikrobioma usus dan metabolitnya yang berkorelasi dengan penurunan kadar penanda Alzheimer pada anggota kedua kelompok studi. "Hubungan mikrobioma usus dan diet dengan penyakit neurodegeneratif baru-baru ini mendapat perhatian besar, dan studi ini menunjukkan bahwa penyakit Alzheimer dikaitkan dengan perubahan spesifik pada bakteri usus dan bahwa jenis diet Mediterania ketogenik dapat memengaruhi mikrobioma dengan cara yang dapat berdampak pengembangan demensia," kata Hariom Yadav, Ph.D., asisten profesor kedokteran molekuler di Wake Forest School of Medicine, yang ikut menulis penelitian ini. Penelitian acak, double-blind, satu situs melibatkan 17 orang dewasa yang lebih tua, 11 dengan diagnosis MCI, dan enam dengan kognisi normal. Para peserta ini secara acak ditugaskan untuk mengikuti diet Mediterania-ketogenik rendah karbohidrat dan diet tinggi karbohidrat selama enam minggu. Setelah enam minggu periode "washout" beralih ke bentuk diet lain. Mikrobioma usus, asam lemak, dan penanda Alzheimer, termasuk protein amiloid dan TAU dalam cairan serebrospinal diukur sebelum dan setelah setiap periode diet. "Temuan kami memberikan informasi penting yang dapat menjadi dasar studi intervensi dan klinis di masa depan," kata Yadav.  "Menentukan peran spesifik yang dimiliki tanda tangan mikrobioma usus ini dalam perkembangan penyakit Alzheimer dapat mengarah pada pendekatan nutrisi dan terapi baru yang akan efektif melawan penyakit ini."

Sumber:

1. EBioMedicine, 2019; DOI: 10.1016/j.ebiom.2019.08.032

2. Neurosains, 2019, Jenna Sternberg