Senyawa sederhana untuk mengendalikan mikroba usus yang kompleks

Senyawa sederhana untuk mengendalikan mikroba usus yang kompleks

Para peneliti di RIKEN Center for Integrative Medical Sciences (IMS) telah menemukan bahwa asetat, metabolit utama yang diproduksi oleh beberapa bakteri usus, terlibat dalam mengatur bakteri usus lainnya. Secara khusus, percobaan menunjukkan bahwa asetat dapat memicu respons imun terhadap bakteri yang berpotensi berbahaya. Temuannya, diterbitkan dalam jurnal ilmiah Alam, akan mengarah pada pengembangan cara baru untuk mengatur keseimbangan bakteri usus.

Anda mungkin terkejut mengetahui bahwa 40 triliun bakteri penting hidup di usus kita. Mereka membantu menjaga kita tetap sehat dengan memproduksi nutrisi penting dan menghilangkan patogen asing. Di sisi lain, bakteri komensal ini dapat membahayakan kesehatan Anda jika tidak terkendali. Oleh karena itu, memahami cara tubuh mengatur keseimbangan bakteri usus adalah masalah penting untuk tetap sehat.

Imunoglobulin A (IgA) adalah antibodi paling melimpah yang diproduksi dalam tubuh manusia, sebagian besar disekresikan dari permukaan mukosa saluran usus. IgA diperkirakan mengatur pertumbuhan, kolonisasi, dan fungsi bakteri usus dengan mengikatnya. Namun, sampai sekarang, kami tidak tahu apa yang dapat memicu respons IgA terhadap bakteri dalam lingkungan usus yang berubah secara dinamis.

Bakteri usus membantu kita memecah apa yang kita makan menjadi potongan-potongan kecil yang disebut metabolit. Studi terbaru menunjukkan bahwa metabolit ini memiliki dampak signifikan pada fungsi kekebalan di saluran usus. Secara khusus, asam lemak rantai pendek (SCFA), metabolit utama bakteri usus, diketahui terlibat dalam menciptakan dan mengatur fungsi sel kekebalan. Mereka dianggap meningkatkan produksi IgA, tetapi sampai sekarang, tidak ada yang tahu apa yang bisa memicu perilaku ini.

Sebuah kelompok penelitian yang dipimpin oleh Hiroshi Ohno di RIKEN IMS memberi makan tikus yang secara khusus dapat meningkatkan SCFA secara lokal di usus besar. Analisis pada tikus menunjukkan bahwa asetat, sejenis SCFA, meningkatkan jumlah sel penghasil IgA dan jumlah IgA, dan juga mengatur berapa banyak IgA yang terikat pada setiap bakteri usus. “SCFA termasuk asetat mudah diserap di lambung dan usus kecil proksimal, sehingga sulit untuk menyelidiki efek SCFA yang diberikan secara oral di usus distal seperti usus besar, di mana tingkat SCFA intrinsik tinggi,” kata Ohno. “Kolaborator kami telah mengembangkan metode yang dapat secara efisien mengirimkan metabolit ke usus distal, yang memungkinkan kami untuk menganalisis efek SCFA pada sistem kekebalan di sana.” SCFA lainnya, seperti asam propionat atau asam butirat tidak mempengaruhi IgA.

Para peneliti juga menemukan bahwa jenis bakteri yang mengikat IgA tergantung pada apakah ada asetat atau tidak. Biasanya, IgA mengikat sebagian besar bakteri simbiosis umum, tetapi pada tikus yang diobati dengan asetat, cenderung mengikat bakteri yang berpotensi berbahaya seperti E. coli. Analisis yang lebih rinci menunjukkan bahwa ketika asetat menyebabkan produksi IgA di usus besar, IgA mengikat bakteri yang berpotensi berbahaya dan mencegah mereka menetap dan menyerang lapisan lendir.

Temuan ini agak tidak terduga. “Awalnya kami mengira asetat hanya meningkatkan IgA secara merata terhadap semua bakteri komensal,” jelas Ohno. “Agak mengejutkan melihat bahwa itu secara istimewa meningkatkan produksi IgA melawan mikroba tertentu melalui kolaborasi dengan sel-sel kekebalan lainnya.” Faktanya, percobaan menunjukkan bahwa asetat hanya meningkatkan produksi IgA ketika ada bakteri yang berpotensi berbahaya.

Secara keseluruhan, penelitian ini mengungkapkan bahwa asetat yang diproduksi oleh bakteri dapat mengubah keseimbangan IgA di usus. Proses ini melibatkan peningkatan produksi IgA bersama dengan komponen bakteri. Dengan meningkatkan produksi IgA, terutama IgA yang akan menyerang bakteri yang berpotensi merugikan, asetat dapat mengubah susunan bakteri usus.

“Bukti yang terkumpul menunjukkan keterlibatan mikrobiota usus dalam banyak penyakit manusia. IgA adalah salah satu cara paling efisien untuk mengendalikan mikrobiota, dan oleh karena itu kami pikir temuan kami adalah dasar untuk mekanisme pengaturan ini. Karena fungsi metabolit sebagian besar masih belum diketahui, kami akan terus fokus pada interaksi host-mikroba melalui molekul kecil ini untuk mengungkapkan bagaimana pengaruhnya terhadap patofisiologi manusia,” kata Ohno.

Detonic