Gut-Brain Axis: Mitos atau Fakta

Oleh dr. Irwan Supriyanto,

Gut-brain axis merupakan konsep yang kontroversial sehingga dipertanyakan apakah ini benar fakta atau hanya mitos semata. Penelitian pada hewan dan penelitian awal pada manusia telah membuktikan konsep ini. Namun, potensi aplikasi klinisnya, baik untuk penyakit neuropsikiatrik, maupun untuk penyakit lainnya, masih perlu dibuktikan melalui uji klinis.

Gut brain axis adalah konsep yang menghubungkan antara pengaruh mikrobiota saluran cerna dengan proses perkembangan dan fungsi otak.

Mikroorganisme yang ada di saluran pencernaan berperan dalam mengarahkan dan memfasilitasi proses ini[1–3].

Penelitian melalui model binatang menunjukkan bahwa mikrobiota dalam saluran cerna juga mungkin berperan dalam perkembangan berbagai gangguan neuropsikiatri, termasuk depresi, kecemasan, autisme, skizofrenia, Parkinson, dan demensia Alzheimer [4–7].

Depositphotos_13281447_xl-2015_compressed2

Mengenal Brain Gut Axis

Ternyata produk-produk mikrobiota di saluran cerna bisa mempengaruhi perkembangan otak. Hal inilah yang disebut sebagai brain-gut axis. Mekanisme pasti untuk komunikasi antara mikrobiota saluran cerna dan otak masih belum diketahui secara pasti. Namun diketahui ada jalur komunikasi antara saluran cerna dan sistem saraf pusat, yang mencakup sistem saraf saluran cerna, sistem saraf otonom, jaras sinyal neuroendokrin, dan sistem neuroimun [8].

Jaras Komunikasi Saluran Cerna dan Sistem Saraf Pusat

Neuron aferen spinal dan vagal akan membawa sinyal sensori visceral dari saluran cerna ke medulla spinalis dan nucleus tractus solitarii di kaudal batang otak, sebelum memberikan input ke region otak di atasnya, yang mencakup hipotalamus dan limbik. Sebaliknya, proyeksi neural preotonom dari korteks cinguli, insulae, amigdala, stria terminalis, dan hipotalamus akan memberikan sinyal untuk meregulasi eferen spinal dan vagal ke saluran cerna [9]. Sinyal-sinyal neuronal ini sangat mungkin dipengaruhi oleh komposisi mikrobiota saluran cerna karena diketahui bakteri-bakteri saluran cerna mampu memproduksi neurotransmitter, seperti serotonin [10]. Selain melalui jalur neuronal, komunikasi juga terjadi melalui sinyal humoral dan hormonal. Semua sistem komunikasi ini diperkirakan bertanggung jawab terhadap berbagai pengaruh mikrobiota saluran cerna terhadap perkembangan dan fungsi otak.

Dampak Gangguan Gut Brain Axis

Percobaan pada mencit germ free menunjukkan bahwa ketiadaan mikrobiota saluran cerna pada masa perkembangan otak menyebabkan berbagai gangguan neurologis dan psikiatri. Mencit germ free mempunyai perilaku impulsif dan hiperaktivitas, defisit memori dan kemampuan learning [11,12]. Mereka juga mengalami perubahan dalam ekspresi reseptor serotonin, faktor neurotrofik, dan reseptor NMDA di hipokampus [13,14] serta gangguan dalam fungsi blood brain barrier system dan peningkatan myelinasi di korteks prefrontal [15,16].

Mikrobiota saluran cerna maternal juga dilaporkan memodulasi perkembangan mikrobiota, neurodevelopmental, dan perilaku anak. Pemberian antibiotik yang dapat mempengaruhi flora normal saluran cerna ibu pada masa perinatal akan menyebabkan perubahan mikrobiota saluran cerna anak dan menimbulkan gangguan, seperti hipoaktivitas, perilaku kecemasan, dan defisit lokomotor [17,18]. Namun mekanisme pasti bagaimana mikrobiota saluran cerna maternal bisa mempengaruhi perkembangan otak dan perilaku anak masih belum diketahui.

Selain mempengaruhi perkembangan otak pada masa prenatal, mikrobiota saluran cerna juga mempengaruhi perkembangan otak postnatal. Proses neurogenesis postnatal terbatas pada pada zona subventrikular dari ventrikel lateralis dan zona subgranular pada girus dentatus hipokampus [19]. Dilaporkan bahwa pemberian antibiotik jangka panjang pada binatang coba bisa menurunkan proses neurogenesis di hipokampus dan menimbulkan defisit dalam tes pengenalan obyek baru. Namun hal ini bisa diatasi dengan pemberian probiotik [20]. Penelitian ini menunjukkan bahwa proses neurogenesis, apoptosis, dan pengaturan sinaps bisa dipengaruhi oleh sinyal-sinyal dari mikrobiota di saluran cerna.

Gacias, et al. dalam penelitiannya menemukan pemberian antibiotik yang menekan mikrobiota saluran cerna dapat meningkatkan ekspresi gen terkait myelinasi [21]. Hal yang serupa juga ditemukan pada mencit germ free dan rekolonisasi saluran cerna tidak bisa membalikkan proses ini [16]. Hal membuktikan bahwa mikrobiota saluran cerna mungkin juga bisa mempengaruhi konduksi sinyal oleh neuron.

Aplikasi Konsep Brain Gut Axis

Teori brain gut axis bisa diterapkan baik untuk penyakit gastrointestinal maupun untuk penyakit neuropsikiatri. Walau demikian, aplikasi konsep ini masih membutuhkan penelitian lebih lanjut.

Penanganan dengan target mikrobiota saluran cerna menunjukkan potensi untuk penanganan gangguan psikiatri terkait stres, seperti depresi, gangguan ansietas, dan gangguan stres pascatraumatik (post-traumatic stres disorder).

Penyakit Psikiatri

Penanganan dengan target mikrobiota saluran cerna dilaporkan bisa memperbaiki gangguan terkait stres dan stabilisasi aksis hipotalamus-pituitari-adrenal (HPA). Suplementasi diet dengan polyunsaturated fatty acid docosahexaenoic acid (DHA) pada mencit yang diberi perlakuan isolasi sosial ternyata dapat menurunkan perilaku kecemasan dan depresi. Hal ini berhubungan dengan perubahan komposisi mikrobiota saluran cerna akibat suplementasi DHA [26]. Pemberian eicosapentaenoic acid dapat menormalisasi mikrobiota saluran cerna pada tikus yang terpapar stres pada masa awal kehidupan dan menurunkan reaktivitas terhadap stres pada tikus-tikus ini [23]. Penelitian-penelitian ini menunjukkan potensi penanganan gangguan-gangguan psikiatri yang terkait dengan stres melalui modifikasi mikrobiota saluran cerna dengan cara pemberian suplementasi flora normal, prebiotik, dan probiotik.

Penelitian oleh Messaoudi, et al. menemukan bahwa pemberian preparat probiotik yang berisi Lactobacillus helveticus dan Bifidobacterium longum pada 19 wanita sehat selama 30 hari bisa menurunkan distres psikologis dan kadar kortisol [24]. Penelitian lain oleh Rao, et al. pada pasien dengan chronic fatigue syndrome menemukan bahwa pemberian probiotik saluran cerna bisa menurunkan kecemasan [25]. Penelitian lainnya menyebutkan bahwa konsumsi hasil fermentasi susu yang mengandung flora normal saluran cerna selama satu bulan bisa meningkatkan aktivitas bagian otak yang mengatur emosi dan sensasi setelah dilakukan pemeriksaan dengan functional MRI [26].

Stroke

Mikrobiota saluran cerna berhubungan dengan profil metabolik untuk atherosclerosis. Hal ini berhubungan dengan peningkatan risiko stroke[27,28].

Kerusakan blood brain barrier system yang terjadi pasca stroke bisa menyebabkan infiltrasi sel-sel imun terhadap antigen sistem saraf pusat. Banyaknya komplikasi infeksi pasca stroke menyebabkan mereka sering mendapatkan terapi antibiotik yang bisa mengubah komposisi mikrobiota saluran cerna. Perubahan ini akan mempengaruhi proses imunitas pasca stroke dan menimbulkan berbagai komplikasi pada saluran cerna. Berdasarkan ini, mikrobiota saluran cerna memiliki potensi untuk mempengaruhi luaran pasca stroke, termasuk waktu pemulihan yang lebih lama, peningkatan mortalitas, dan deteriorasi fungsi neurologis [29,30].

Parkinson

Mikrobiota saluran cerna dilaporkan juga mempengaruhi gangguan motorik pada model binatang untuk penyakit Parkinson yang mungkin berhubungan dengan produksi asam lemak rantai pendek sebagai hasil fermentasi mikrobiota saluran cerna [31].

Penyakit Gastrointestinal

Stres bisa mempengaruhi komposisi dan fungsi mikrobiota saluran cerna. Stres bisa meningkatkan permeabilitas saluran cerna sehingga antigen dapat melakukan penetrasi ke epitelium saluran cerna dan memicu respon imun. Melalui sistem saraf otonom, otak juga bisa mempengaruhi perilaku sel imun di saluran cerna [32]. Maka stres dapat meningkatkan kemungkinan terjadinya jejas pada saluran pencernaan, seperti yang terjadi pada irritable bowel syndrome (IBS) [13].

Berdasarkan mekanisme tersebut, pasien dengan gangguan saluran pencernaan yang mengalami stress sebaiknya disarankan untuk mendapat psikoterapi sehingga penanganan penyakit gastrointestinalnya dapat berjalan maksimal.

Kesimpulan

Konsep brain gut axis menunjukkan adanya hubungan dua arah antara saluran cerna dan otak. Konsep ini berpotensi diaplikasikan untuk penanganan penyakit gastrointestinal serta penyakit neuropsikiatri, seperti gangguan ansietas, depresi, parkinson, dan stroke. Walau demikian, aplikasi ini belum dapat diterapkan karena masih memerlukan penelitian lebih lanjut.

Referensi