Perkembangan Kolonisasi Bifidobacterium pada Usus Bayi

Perkembangan Kolonisasi Bifidobacterium pada Usus Bayi Cintera Rahmagiarti1, Lamtorogung Prayitno2, Hanifah Oswari2, Abinawanto1 1

Departemen Biologi, FMIPA UI, Kampus UI Depok 16424 Divisi Gastrohepatologi, Departemen Ilmu Kesehatan Anak, FK UI Jakarta 10450 [email protected]

2

Abstrak Usus terdapat mikroflora dengan jumlah yang lebih banyak dibandingkan mikroflora pada bagian tubuh lainnya serta memiliki hubungan yang kompleks dengan inang. Mikroflora berperan penting dalam kesehatan inang, meliputi fungsi fisiologis, fungsi struktural, dan fungsi metabolisme. Salah satu mikroflora usus yang berperan penting adalah bakteri asam laktat, Bifidobacterium, sebagai agen probiotik. Bifidobacterium umumnya mengolonisasi bayi beberapa hari setelah dilahirkan dan menjadi dominan pada bulan pertama. Faktor yang memengaruhi kolonisasi Bifidobacterium meliputi jalan kelahiran, vagina atau caecar, tipe asupan nutrisi, ASI atau susu formula, faktor kondisi lingkungan, dan penggunaan antibiotik. Berdasarkan beberapa penelitian, Bifidobacterium lebih dominan pada bayi yang dilahirkan dengan jalan vagina, bayi dengan ASI, dan bayi yang tinggal pada kondisi lingkungan tidak terlalu steril. Pada bayi sakit, proporsi Bifidobacterium menurun bermakna dan pemberian antibiotik akan memperparah proporsi Bifidobacterium dalam usus.

Keywords: Bifidobacterium, faktor kolonisasi, bayi sehat, bayi sakit.

1. PENDAHULUAN Mikroflora usus memiliki fungsi penting untuk kesehatan inang yang ditempatinya. Fungsi tersebut meliputi fungsi perlindungan dengan beberapa mekanisme, meliputi produksi antimikroba seperti asam laktat, H2O2, dan bakteriosin yang akan menghambat pertumbuhan mikroorganisme patogen; fungsi struktural berperan dalam proliferasi dan diferensiasi sel epitel mukosa usus; dan fungsi metabolisme, meliputi penyerapan ion logam (Ca, Mg, Fe), memroduksi vitamin K, B12, biotin, dan asam folat, memodulasi sistem imunitas inang, serta memfermentasikan makanan yang tidak dapat dicerna oleh pencernaan inang[2]. Komposisi mikroflora usus belum diketahui secara nyata dewasa ini. Namun, jumlah mikroflora usus (1014) lebih banyak dibandingkan mikroflora pada bagian tubuh lainnya (1013) atau 1010 CFU/gram feses kering dengan ±400 spesies berbeda[11]. Penelitian terkait mikroflora usus menggunakan sampel feses guna mempresentasikan seluruh mikroflora yang ada dalam saluran pencernaan. Mikroflora usus tidak mudah dikultur di laboratorium sehingga penelitian dewasa ini dilakukan dengan pendekatan molekular menggunakan gen target, seperti 16S rRNA, groEL, dnaK, atpD, groES, recA, tuf, dan xfp[16]. Bayi saat lahir dalam keadaan steril, tetapi mikroflora usus akan mengolonisasi sesaat setelah kelahiran yaitu mikroflora aerob pertama mengolonisasi. Secara bertahap, pengurangan potensial redoks menunjukan konsumsi oksigen oleh mikroflora sehingga mengubah lingkungan usus yang akan didominasi oleh mikroflora fakultatif anaerob

seperti Streptococcus, Enterococcus, dan Enterobacteriaceae sampai satu bulan pertama setelah kelahiran. Lalu, lingkungan akan menjadi anaerob yang ditempati bakteri asam laktat, salah satunya adalah Bifidobacterium yang jumlahnya dominan pada bulan pertama kemudian menurun saat dewasa[13] (Gambar 1). Faktor yang memengaruhi proporsi Bifidobacterium pada bayi, meliputi jalan kelahiran, tipe asupan nutrisi (ASI atau susu formula), konsumsi obat-obatan atau antibiotik, dan lingkungan [2][4] . Bifidobacterium merupakan organisme prokariotik, yaitu bakteri gram positif dengan ciri-ciri bentuk batang, tidak memiliki spora, motil, obligat anaerob, dan memiliki ukuran genom 1,9--2,9 MB dengan komposisi G+C 55--67%. Kelimpahan Bifidobacterium pada bayi sehat lebih dominan 95% dibandingkan dengan mikroflora usus lainnya atau lebih besar 40% dari total masa mikroflora usus pada feses[2][8]. Bifidobacterium telah diuji sebagai bakteri probiotik yang memiliki peran penting dalam mencegah penyakit karena dapat mengaktifkan sistem imun spesifik dan non-spesifik serta mampu menekan produksi sitokin Th2 dan Imunoglobulin E (IgE) setelah mendapat respon abnormal terhadap patogen. Asam laktat dan asam asetat yang dihasilkan Bifidobacterium lebih besar dibandingkan dengan Lactobacillus dan Lactococcus sehingga pH dalam usus akan menurun yang dapat menghambat pertumbuhan pathogen [3]. Oleh karena itu, proporsi Bifidobacterium pada bayi penting untuk diketahui terkait fungsi baik untuk inang serta kolonisasi awal

Optimasi primer ..., Cintera Rahmagiarti, FMIPA UI, 2013

akan menentukan proporsi mikroflora usus saat dewasa. Aplikasi dari studi ini dapat dijadikan sebagai terapi probiotik dalam penyelesaian solusi penyakit

PREGNANCY

yang disebabkan oleh ketidakseimbangan mikroflora usus.

CHILDHOOD

ADULTHOOD

Gbr 1. Perkembangan mikroflora pada usus[21]

2. FAKTOR JALAN KELAHIRAN Kontaminasi mikroflora secara dini melalui jalan kelahiran merupakan faktor utama dalam menentukan proporsi mikroflora dalam usus karena memiliki efek panjang dalam beberapa bulan hingga tahun untuk kesehatan inang yang ditempatinya[1]. Jalan kelahiran terdiri atas dua jalur, yaitu lahir melalui vagina dan caecar. Masuknya mikroflora melalui jalan vagina ke dalam bayi berasal dari mikroflora yang ada pada vagina ibu masuk melalui mulut bayi, sedangkan sumber mikroflora pada bayi pertama kali melalui caesar adalah paparan dari kulit Ibu serta dari lingkungan rumah sakit berupa peralatan dan para pekerja rumah sakit[12]. Beberapa peneliti telah melaporkan perbandingan proporsi Bifidobacterium pada bayi sehat yang lahir melalui jalan vagina dan caesar. Biasucci dkk. pada tahun 2006 melakukan penelitian menggunakan 46 sampel feses bayi dengan 23 bayi lahir dengan jalan vagina dan 23 bayi lahir dengan caesar. Hasil penelitian tersebut menunjukkan Bifidobacterium lebih dominan proporsinya pada bayi dengan jalan lahir vagina dibandingkan dengan caesar [1]. Rigon dkk. (2012), Gronlund dkk. (1999), Chen dkk. (2007), dan Penders dkk. (2006) melaporkan hasil penelitian yang serupa. Detail penelitian dan hasil dapat dilihat pada tabel 1.

Jumlah Bifidobacterium yang lebih dominan pada bayi yang dilahirkan melalui jalan vagina dibandingkan dengan bayi yang dilahirkan melalui jalan caecar dikarenakan pada vagina Ibu memiliki glikogen (rantai jamak dari polisakarida). Jumlah glikogen diregulasi oleh hormon esterogen dan progesteron saat Ibu dalam fase kehamilan. Glikogen tersebut akan difermentasikan oleh Bifidobacterium sehingga akan meningkatkan jumlah Bifidobacterium pada usus bayi [11]. Dewasa ini, belum diketahui secara nyata hubungan antara jumlah Bifidobacterium Ibu dengan anaknya. Mikami dkk. telah melaporkan hasil penelitian yang dilakukan pada tahun 2008 untuk membuktikan hubungan jumlah Bifidobacterium antara Ibu dan anak tersebut. Mikami dkk. menggunakan 100 sampel feses Ibu dan bayi yang berusia 3--6 minggu setelah dilahirkan, serta mengisolasi DNA lalu mendeteksi keberadaan Bifidobacterium dengan metode quantitative Real-time PCR. Hasil yang terlihat adalah jumlah Bifidobacterium pada Ibu lebih besar, yaitu memiliki nilai tengah sebesar 9,6 (9,2-10), dibandingkan dengan Bifidobacterium pada bayi memiliki nilai tengah sebesar 9,4 (7,7--9,8). Hasil penelitian menunjukkan bahwa tidak ada hubungan yang signifikan antara jumlah Bifidobacterium dari Ibu yang diturunkan ke anakanya [11].


Tabel 1. Perbandingan proporsi mikroflora usus pada bayi lahir melalui vagina dan caecar [1,4,7,9] Jumlah sampel feses 64 bayi • 34 lahir vagina • 30 lahir caecar

Hasil Vagina Bifidobacterium dan Lactobacillus dominan pada usia bayi 10 hari & 1 bulan setelah kelahiran

Chen dkk. (2007)

40 bayi • 20 vagina • 20 caecar

Bifidobacterium lebih dominan

Biasucci dkk. (2008)

46 bayi • 23 lahir vagina • 23 lahir caecar

Penders dkk. (2006)

1032 bayi

B.longum dan B.breve 52,5 % B.bifidum 39,1 % B.infantis 17,4 %, B.gallicum 4,3 %, B.adolescentis 21,7 % Bifidobacterium lebih dominan

Peneliti Gronlund dkk (1999)

Caecar Bifidobacterium (B.fragilis) dan Lactobacillus sedikit, Clostridium perfringens lebih dominan Bifidobacterium sedikit

2 dari 46 positif B. longum dan B.gallicum

B. fragilis sedikit, Clostridium difficile dan Esherichia coli lebih dominan

Metode Kultur selektif

PCRDenaturating Gradient Gel Electrophoresis PCRDenaturating Gradient Gel Electrophoresis

Quantitative Real-time PCR

Tabel 2. Perubahan proporsi mikroflora usus pada penyakit [21] Penyakit Alergi

Implikasi mikroflora Lactobacillus spp. ↓ Bifidobacterium adolescentis ↓ Clostridium difficile ↓ Autis Bacteroides ↓, Proteobacteria ↓, Firmicutes ↓, Actinobacteria ↓ Intestinal Bacteroides ↓, Actinobacteria ↓, Bowel Disease Proteobacteria ↓, Clostridium leptum ↓, Clostridium coccides ↓, Bifidobacterium ↓, Firmicutes ↓, Faecalibacterium prasnitzii ↓ ↓ : Proporsi bakteri menurun

3. BAYI DENGAN PENYAKIT Mikroflora usus memiliki fungsi penting untuk pengembangan imunitas inang yang ditempatinya. Pada beberapa studi, sebuah penyakit dikaitkan dengan satu jenis mikroorganisme tertentu. Namun pada kenyataannya, sebuah penyakit dapat disebabkan oleh beberapa organisme tertentu karena ketidakseimbangan mikroflora yang ada dalam usus inang (lihat Tabel 2) [21].

4. FAKTOR ASUPAN NUTRISI Asupan nutrisi yang umumnya diberikan ke bayi pasca dilahirkan adalah ASI dan susu formula. ASI memiliki peran sangat penting dalam kolonisasi awal Bifidobacterium pasca kelahiran. Beberapa peneliti telah melaporkan perbedaan

Perubahan mikroflora/fungsi Kolonisasi awal asosiasi dengan penurunan alergi Kolonisasi awal mencegah penyakit Peningkatan keragaman bakteri pada feses penderita autis dibandingkan dengan kontrol IBD diasosiasi dengan keseluruhan komunitas disbiosis dibandingkan dengan satu spesies bakteri

proporsi Bifidobacterium pada bayi yang diberikan asupan ASI dengan bayi yang diberikan susu formula. Beberapa studi membuktikan bahwa bayi berusia 1 minggu yang diberi ASI akan meningkatkan pertumbuhan Bifidobacterium dibandingkan dengan mikroflora lain. Yoshioka dkk. melaporkan pada bayi yang diberikan ASI, saat berusia 4 hari mulai menunjukkan adanya Bifidobacterium, lalu proporsinya akan semakin meningkat saat usia 7 hari. Pada bayi berusia 1 bulan Bifidobacterium akan lebih stabil mendominasi lingkungan usus bayi, saat berusia 2 sampai 3 bulan proporsi akan menurun ± 50% disertai dengan pertumbuhan mikroflora lain, seperti Enterobacteriaceae, Bacteroides, dan Clostridium yang mulai meningkat[13]. Sebaliknya, Yoshioka dkk. melaporkan pada bayi yang diberi asupan susu formula pada usia bayi 4 hari,


Enterobacteriaceae akan lebih stabil dalam usus hingga beberapa hari, lalu Bifidobacterium akan mulai mendominasi pada usia 2--3 bulan[5][13]. Chireici dkk. melaporkan pada bayi yang diberi asupan susu formula pada usia 7 hari dan 1 bulan, proporsi Bifidobacterium menurun cukup bermakna, yaitu sebesar 71% dan 64%, sedangkan proporsi Clostridium dan Enterobacteriaceae meningkat[6]. Penders dkk. pada tahun 2004 dan 2006 melaporkan proporsi Bifidobacterium pada bayi sehat berusia 1 bulan (lihat Tabel 3). Tabel 3. Perbandingan proporsi mikroflora di bayi 1 bulan ASI dan Formula

Bifidobacterium ASI (CFU/gram feses) Nilai median Sufor Clostridium ASI (CFU/gram feses) Nilai median Sufor Enterobacteriaceae ASI (CFU/gram feses) Sufor Nilai median Sufor: Susu formula

Penders dkk. 2004 (n=100)

Penders dkk. 2006 (n=1032)

10,56

10,67

10,24

10,69

3,28

4,53

7,43

7,43

9,11

9,06

9,57

9,84

ASI mengandung karbohidrat dalam bentuk oligosakarida yang disebut Human Milk Oligosaccharides (HMO). HMO merupakan gabungan dari molekul monosakarida yang tersusun dari dua sampai delapan molekul monosakarida serta berperan penting sebagai prebiotik. Laktosa merupakan salah satu jenis oligosakarida yang tersusun dari satu molekul D-glukosa dan satu molekul D-galaktosa melalui ikatan β(1→4) glikosidik. Laktosa yang terfermentasi akan berubah menjadi asam laktat yang akan digunakan oleh Bifidobacterium sebagai nutrisi untuk pertumbuhannya sehingga jumlah Bifidobacterium akan meningkat pada bayi yang diberikan ASI dibandingkan dengan susu formula[15][18]. Susu formula yang biasa diproduksi terbuat dari susu sapi dengan tambahan laktosa, minyak sayur, serta vitamin dan mineral. Kandungan susu formula berbeda dengan ASI. Pada ASI banyak mengandung karbohidrat dalam bentuk laktosa dan oligosakarida, sedangkan pada susu formula secara alami tidak terkandung di dalamnya. Oleh karena itu, pada beberapa susu formula ditambahkan prebiotik berupa campuran antara 90 % galaktooligosakarida (GOS) dan 10% fruktooligosakarida (FOS) untuk menyamai oligosakarida pada ASI. GOS dan FOS berperan sebagai sumber laksatif bakteri asam laktat

(Bifidobacterium dan Lactobacillus) serta mampu meningkatkan respon imunitas yang diperantarai oleh sel Th1 (T helper 1). Oleh karena itu, beberapa hasil penelitian menunjukkan proporsi Bifidobacterium pada bayi yang diberikan susu formula tidak berbeda jauh dengan bayi yang diberikan ASI[13][18]. Jenis Bifidobacterium yang lebih dominan ada pada bayi yang diberi asupan ASI adalah Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium longum, dan Bifidobacterium breve[11][18][19]. Ketiga jenis Bifidobacterium tersebut memiliki jumlah hampir sama dengan bayi yang diberikan susu formula dengan GOS dan FOS. Sedangkan bayi yang diberikan susu formula standar lebih didominasi oleh Bifidobacterium catenulatum dan Bifidobacterium adolescentis[18].

5. FAKTOR LINGKUNGAN Kolonisasi mikroflora usus dipengaruhi kuat oleh paparan mikroflora yang berada di lingkungan. Pada umumnya, bayi yang lahir pada lingkungan dengan tingkat sosial lebih rendah akan terpapar mikroflora lebih beragam dalam jumlah yang lebih besar dibandingkan dengan keadaan lingkungan di tingkat sosial lebih tinggi. Adleberth melakukan perbandingan bayi yang lahir di tingkat sosial lebih rendah, Pakistan, dengan bayi yang lahir di tingkat sosial lebih tinggi, Swedia. Bayi di Pakistan sesaat setelah lahir akan terpapar mikroflora lebih cepat, sedangkan bayi di Swedia 40% bayi setelah berusia 1 minggu baru terdeteksi di usus terdapat mikroflora dan baru akan meningkat pada usia 1 bulan. Keragaman mikroflora usus pada bayi di tingkat sosial lebih rendah dibuktikan dari penelitian yang telah dilaporkan, yaitu bayi di Pakistan memiliki strain Escherichia coli lebih banyak, sedangkan bayi di Swedia hanya ditemukan 1 strain setelah beberapa minggu kelahiran[20]. Beberapa studi juga telah melaporkan bahwa ketidakhadiran atau sedikitnya proporsi Bifidobacterium pada usus bayi dikaitkan kuat dengan kondisi lingkungan yang steril saat proses melahirkan dan penanganan rumah sakit setelah bayi dilahirkan[13].

6. FAKTOR ANTIBIOTIK Salah satu faktor yang menentukan proporsi mikroflora usus pada bayi adalah penggunaan antibiotik. Antibiotik memiliki efek peningkatan resisten antibiotik oleh mikroorganisme patogen sehingga pertumbuhan patogen akan lebih dominan yang mengakibatkan pertumbuhan mikroorganisme komensal gram positif akan menurun secara bermakna[13][21]. Penders dkk. melaporkan penggunaan antibiotik pada usia 1 bulan setelah kelahiran berakibat mengurangi proporsi Bifidobacterium [7].


7. KESIMPULAN Bifidobacterium merupakan probiotik yang memiliki fungsi baik untuk pertahanan imunitas bayi. Kolonisasi Bifidobacterium pada waktu dini pertama kali adalah melalui vagina, paparan mikroflora Ibu, dan keadaan lingkungan yang dapat menghindarkan bayi dari beberapa penyakit. Proporsi Bifidobacterium pada bayi sehat yang diberi ASI lebih besar dibandingkan dengan susu formula. Pada beberapa kasus bayi sakit, penggunaan antibiotik akan mengurangi Bifidobacterium dalam usus secara bermakna.

[7]

[8]

[9]

UCAPAN TERIMAKASIH Terima kasih kepada Dr. Abinawanto, Lamtorogung Prayitno, M. Biomed, dan DR. dr. Hanifah Oswari, Sp.A(K) untuk diskusi dan saran yang diberikan untuk jurnal ini. Penulisan ini juga atas bantuan dan dukungan dari Laboratorium Biologi Molekular Gastrohepatologi, Divisi Gastrohepatologi, Departemen Ilmu Kesehatan Anak, FKUI-RSCM, Jakarta, dan Departemen Biologi FMIPA UI.

[10]

[11]

DAFTAR ACUAN [1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

Biasucci, G, B. Benenati, L. Morelli, E. Bessi & G. Boehm. 2008. Cesarean Delivery May Affect the Early Biodiversity of Intestinal Bacteria. American Society for Nutrition 138: 1796S--1800S. Mathys, S. 2008. Development and application of real-time PCR tools for detection of Bifidobacterium thermophilum RBL67 and Pediococcus acidilactici UVA1, two bacteriocin producing human faecal coisolates. Swiss Federal Institute of Technology Zurich, Zurich: xiv + 161 hlm. Avershina, E. 2011. Development of Bifidobacterium spp. in infants. Hogskolen Hedmark, Oslo: 84. Chen, J., W. Cai, Y. Feng. 2007. Development of intestinal bifidobacteria and lactobacilli in breast-fed neonates. Clinical Nutrition 26: 559--566. Yoshioka H, K. Fujita, H. Sakata, K. Murono & K. Isaeki. 1991. Development of the normal intestinal flora and its clinical significance in infants and children. Bifidobactria microflora 10: 11–17. Chierici R, Sawatzki G, Thurl S, Tovar K, Vigi V. 1997. Experimental milk formula with reduced protein content and desialylated milk proteins: influence on the faecal flora and the growth of term newborn infants. Acta Paediatric 86: 557–63.

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

Penders, J., C. Thijs, C. Vink, F.F. Stelma, B. Snijders, I. Kummeling, P.A. Brandt & E.E. Stobberingh. 2006. Factors influencing the composition of the intestinal microbiota in early infancy. American Academy of Pediatrics 118(3): 510--522. Balamurugan, R, F. Magne, D. Balakrishnan, A. Suau, S. Ramani, G. Kang & B.S Ramakrishna. 2010. Faecal Bifidobacterium in Indian neonates & the effect of asymptomatic rotavirus infection during the first month of life. Indian Journal of Medical Research 132: 721--727. Gronlund, M.M., O.P Lehtonen, E. Eerola, P. Kero. 1999. Fecal microflora in healthy infants born by different methods of delivery: Permanent changes in intestinal flora after cesarean delivery. Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition 28: 19--25. Gaskin, H.R., J.A. Croix, N Nakamura & G.M. Nava. 2008. Impact of the intestinal microbiota on the development of mucosal defense. Clinical Iinfectious Diseases 46(2): 1--5. Mikami, K., H. Takahashi, M. Kimura, M. Isozaki, K. Izuchi, R. Shibata, N. Sudo, H. Matsumoto & Y. Koga. 2009. Influence of maternal Bifidobacteria on the establishment of Bifidobacteria colonizing the gut in infants. Pediatric Research 65(6): 669--674. Mikami, K., M. Kimura & H. Takahashi. 2012. Influence of maternal Bifidobacteria on Development of gut Bifidobacteria in infants. Pharmaceuticals 5: 629--642. Fanaro, S, R. Chierici, P. Guerrini &V. Vigi. 2003. Intestinal microflora in early infancy: composition and development. Acta Paediatrica Supplement 441: 448--555. Rigon, G., C. Vallone, V. Lucantoni &F. Signore. 2012. Maternal factors pre- and during delivery contribute to gut microbiota shaping in newborn. Frotiers in celluler and infection microbiology 2(93): 1--4. Zulfikar. 2010. Oligosakarida. 3 hlm. http://www.chem-istry.org/materi_kimia/kimiakesehatan/biomolekul/oligosakarida/. 7 Mei 2012, Pkl 15.37. Junick, J & M. Blaunt. 2012. Quantification of human fecal Bifidobacterium spesies by use of quantitative real-time PCR analysis targeting the groEL gene. American Society for Microbiology 78(8): 2613--2622. Penders, J., C Vink, C Driessen, N London, C Thijs, E.E Stobberingh. 2004. Quantification of Bifidobacterium spp., Escherichia coli and Clostridium difficile in faecal samples of breast-fed and formula-fed infants br Real Time PCR. FEMS Microbiology Letters 243: 141--147.


[18] Haarman, M & J. Knol. 2004. Quantitative real time PCR assays to identify and quantify decal bifidobacterium spesies in infant receiving a prebiotic infant formula. American Society for Microbiology 71(5): 2318--2324. [19] Matsuki, T, K. Watanabe, J. Fujimoto, Y. Kado, T. Takada, K. Matsumoto & R. Tanaka. 2004. Quantitative PCR with 16S rRNAgene-targeted species-specific primers for analysis of human intestinal Bifidobacteria. Applied and Environmental Microbiology 70: 167--173. [20] Adlerberth, I., Åberg, B., Aberg, N., Hesselmar, B., Saalman, R., Strannegård, I.-L. & Wold, A.E. 2000. Staphylococci dominate the neonatal intestinal flora. Submitted for publication: 47--65. [21] Clemente, J.C, L.K Ursell, L.W Parfrey & R. Knight. 2012. The Impact of the Gut Microbiota on Human Health: AnIntegrative View. Nature News: 67--72.


Perkembangan Kolonisasi Bifidobacterium pada Usus Bayi

Recommend Documents