Ketika membicarakan gut health, maka penting untuk membahas mikrobioma; di mana mikrobioma mengacu pada mikrobiota dan habitatnya. Mikrobiota usus sebagian besar terdiri dari bakteri dan organisme lainnya seperti jamur, virus, dan archaea.[1-3]

Mikrobiota usus juga dikaitkan dengan metabolit-metabolit yang mempengaruhi perkembangan otak seperti short chain fatty acid (SCFA), metabolit asam amino, trimethylamine N-oxide, dan metabolit polifenol.

SCFA seperti asam butirat, asam propionat, asam asetat, asam valerik, asam isobutirat, asam isovalerik dan asam isokaproik dapat mempengaruhi permeabilitas sawar otak, aktivasi mikroglia dan neuroinflamasi.[5]

Sementara itu, metabolit asam amino seperti GABA dan serotonin diketahui berpengaruh terhadap regulasi vitamin B3 dan NADP di otak. Mikrobiota usus dapat menghasilkan neurotransmiter seperti serotonin yang berpotensi mempengaruhi otak, perilaku dan emosi manusia serta dapat dievaluasi dalam perkembangan dan kesehatan anak. Komunikasi yang erat antara usus dan otak, serta peran microbiome-gut-brain-axis dalam mendorong perkembangan sistem vital manusia, menggambarkan peran penting axis ini.[5,6]

Studi tentang Hubungan Mikrobiota Usus dan Perkembangan Otak

Komposisi mikrobiota usus pada beberapa bulan pertama kehidupan ditemukan mempengaruhi perkembangan saraf di kemudian hari. Carlson, et al. menghubungkan jenis-jenis mikrobiota usus dengan skor Mullen Scale of Early Learning (MSEL) dan magnetic resonance imaging (MRI) otak pada anak usia 1 dan 2 tahun.

Anak dengan jumlah Bacteroides yang tinggi memiliki skor MSEL yang lebih baik pada usia 2 tahun, terutama dalam berkomunikasi dan mengekspresikan diri. Dalam studi ini, riwayat menyusui dan kelahiran normal dianggap sebagai kovariat yang mempengaruhi hasil yang lebih baik.[7]

Oliphant, et al. meneliti hubungan perkembangan saraf yang dievaluasi melalui pertumbuhan lingkar kepala dengan mikrobiota usus sejak minggu pertama kehidupan. Sampel feses dikumpulkan setiap minggu dari 58 bayi prematur yang lahir sebelum umur 34 minggu selama mereka tinggal di NICU. Didapatkan pertumbuhan lingkar kepala yang lambat berhubungan dengan rendahnya kolonisasi Bacteroidetes dan Lachnospiraceae pada usus.[8]

Laue, et al. dalam tinjauannya di tahun 2022 juga menyebutkan bahwa berbagai studi menemukan periode paling terpenting dalam hubungan mikrobiota usus dan perkembangan saraf anak adalah dalam 3 tahun pertama kehidupan. Oleh karena itu, pada usia 0–3 tahun adalah periode yang sangat penting untuk memberikan intervensi terkait mikrobiota usus ini.[9]

Ciri Gut Health yang Baik dan Faktor yang Mempengaruhi

Terdapat lima indikator yang menandakan gut health yang baik yaitu pencernaan dan penyerapan nutrisi yang efektif, tidak adanya penyakit gastrointestinal (seperti ulkus peptikum, inflammatory bowel disease, atau kanker kolorektal), mikrobiota usus yang baik dan stabil, imunitas yang efektif, dan kualitas hidup.

Pencernaan dan penyerapan nutrisi, merupakan fungsi saluran pencernaan yang paling penting dan dapat dilihat dari pertumbuhan anak yang optimal. Selain itu, efektivitas pencernaan dan penyerapan nutrisi dinilai berdasarkan ada/tidaknya gangguan gastrointestinal. Gangguan gastrointestinal pada bulan-bulan awal kehidupan dapat berupa regurgitasi, saluran cerna yang mudah iritasi, serta kolik. Pada bayi dan balita, konstipasi fungsional juga dapat terjadi.[10,11]

Faktor yang Mempengaruhi Gut Health

Kolonisasi mikroba usus neonatus dimulai dengan bakteri anaerob fakultatif, diikuti dengan pembentukan genera anaerobik, seperti Bifidobacterium, Bacteroides, dan Clostridium. Perkembangan mikrobiota usus neonatus bersifat kompleks dan dipengaruhi oleh banyak faktor termasuk cara persalinan, pola makan dan nutrisi ibu, usia gestasi, pilihan pemberian makanan, faktor lingkungan perawatan, dan penggunaan antibiotik dan/atau probiotik.

Bayi yang lahir cukup bulan melalui persalinan pervaginam memiliki keragaman mikroba yang lebih baik  dibandingkan bayi prematur yang lahir melalui sectio caesarea (SC) karena mereka terpapar pada flora normal vagina, feses, dan epitel ibu. Usus ibu merupakan sumber penting bagi mikrobiota usus bayi yang dilahirkan melalui vagina karena strain Bifidobacterium ibu di usus dapat ditularkan dan berkoloni di usus bayi segera setelah lahir.

Selain itu, bayi yang mendapat ASI dapat memperoleh tambahan mikrobiota melalui ASI yang diberikan dan kontak dengan kulit ibu. Enam galur Bifidobacterium telah diisolasi dari ASI manusia yang menunjukkan karakter fenotip dan genotip dari probiotik komersial, yang penting khususnya untuk neonatus dan juga berpotensi digunakan dalam intervensi penargetan, seperti probiotik untuk bayi.

Bifidobacteria adalah salah satu mikroorganisme usus yang paling dominan pada bayi yang diberi ASI cukup bulan, yang dianggap sebagai standar emas mikrobiota usus yang sehat untuk neonatus. Penelitian terbaru menunjukkan adanya hubungan antara menyusui dan kolonisasi mikroba pada tahap awal dengan pola pertumbuhan di kemudian hari, dan khususnya, deteksi Bacteroides tampaknya dikaitkan dengan perlindungan terhadap obesitas.

Berdasarkan temuan ini, persalinan pervaginam cukup bulan yang dikombinasikan dengan pemberian ASI dianggap ideal untuk perkembangan mikrobiota usus bayi, yang mana sistem kekebalan adaptif pada usus dapat mentoleransi dan mengatur komunitas mikrobiota, kemudian membentuk fungsi kekebalan dan metabolisme usus.[3]

Disbiosis Mempengaruhi Tumbuh Kembang Anak

Disbiosis atau ketidakseimbangan mikrobioma usus pada awal kehidupan anak dapat meningkatkan risiko terjadinya akumulasi respons stress yang mana saat diperberat dengan pengalaman traumatis, berpotensi mengarahkan anak pada psikopatologi melalui microbiome-gut-brain-axis.

Temuan-temuan ini menunjukkan adanya peluang yang baik di awal kehidupan bagi mikrobiota usus untuk mempengaruhi perkembangan otak dan perilaku anak yang dapat diterapkan dalam nutrisi anak sehari-hari.[3] 

Peran Prebiotik pada Saluran Cerna

Nutrisi dan perubahan dalam pola makan dapat mengubah keanekaragaman mikroba hanya dalam hitungan hari sehingga dapat pula memperbaiki disbiosis. Komponen makanan yang tidak dapat dicerna, misalnya prebiotik, serta penggunaan mikroorganisme hidup yang baik untuk kesehatan, misalnya probiotik, sering digunakan untuk membangun kembali atau mempertahankan homeostasis normal mikrobiota usus.

Prebiotik juga menunjukkan potensi antiinflamasi dalam menjaga integritas jaringan pembatas usus. Peningkatan permeabilitas usus memungkinkan masuknya bakteri, metabolit, dan toksin secara tidak terkendali; di mana hal tersebut memicu respon imun/inflamasi yang mengganggu interaksi microbiome-gut-brain-axis.[12]

Gambar 1. Manfaat FOS/GOS Berdasarkan Hasil Studi-Studi. Sumber: dr. Gabriela, Alomedika, 2023.[13]

Prebiotik untuk Tumbuh Kembang Anak

Efek penambahan prebiotik seperti  fruktooligosakarida (FOS) dan galaktooligosakarida (GOS) pada susu formula bayi mempunyai efek yang bervariasi berdasarkan literatur terhadap frekuensi buang air besar anak, dengan beberapa penelitian melaporkan efek positif, sementara penelitian lain melaporkan tidak ada perbedaan antara susu formula kontrol tanpa FOS/GOS.

Berdasarkan studi kohort Tonon et al. tahun 2021 pada 120 bayi berusia 0-3 bulan, terdapat frekuensi buang air besar yang lebih tinggi pada penggunaan susu formula dengan 4 g/L FOS/GOS dibandingkan dengan susu formula kontrol tanpa tambahan prebiotik.

Sebagai prebiotik, FOS/GOS yang ditambahkan ke susu formula bayi meningkatkan transit dan kenyamanan saluran cerna, terutama pelunakan feses. Susu formula bayi yang mengandung 4 g/L GOS/FOS juga ditemukan dapat mendorong penambahan berat badan yang cukup pada bayi.

Selain itu, prebiotik telah terbukti memodulasi ekspresi gen hipokampus dan hipotalamus, dan menginduksi perubahan konsentrasi SCFA, yang berkorelasi positif dengan efek pada perilaku anak. Kombinasi suplementasi FOS-GOS sejak lahir juga dikaitkan dengan penurunan rasa cemas dan peningkatan perilaku sosial.

Suplementasi GOS rantai pendek dan FOS rantai panjang juga mempengaruhi wilayah jaringan otak serotonergik yang terdiri dari korteks prefrontal dan korteks somatosensori, dan meningkatkan ekspresi mRNA BDNF di korteks prefrontal. Pada bayi usia 12 bulan, pemberian kombinasi B. longum, L. rhamnosus, inulin, frukto-oligosakarida (FOS), dan LCPUFA selama satu tahun menghasilkan skor kognitif yang lebih tinggi (meski tidak berbeda secara signifikan) dan perilaku adaptif yang baik.[15]

FOS/GOS Rasio 1:9 untuk Tumbuh Kembang Anak

Berdasarkan tinjauan sistematis European Society of Pediatric Gastroenterology, Hepatology and Nutrition (ESPGHAN) tahun 2011, prebiotik yang paling sering diteliti adalah prebiotik FOS/GOS dengan rasio komposisi 1:9. FOS dan GOS dengan rasio 1:9 adalah kombinasi unik yang terinspirasi dari oligosakarida alami. Beberapa studi tentang FOS/GOS dengan kompsisi rasio 1:9 telah menunjukkan manfaatnya dalam meningkatkan gut health dan imunitas.[16-18]

Uji acak terkontrol oleh Schmelzle et al. mengevaluasi pemberian FOS/GOS 1:9 pada 102 bayi berusia <2 minggu yang diberikan selama 12 minggu. Hasil studi menunjukkan bahwa dalam 6 minggu pertama, anak yang mendapatkan FOS/GOS 1:9 memiliki penambahan berat badan dan lingkar kepala yang lebih banyak dibandingkan yang tidak.

Setelah 12 minggu, tidak ada perbedaan signifikan pada luaran antropometri pada kedua kelompok. Namun, pada anak yang mendapatkan FOS/GOS 1:9, ditemukan feses yang lebih lunak dengan jumlah Bifidobacteria yang lebih tinggi.[19]

Perbedaan signifikan pada luaran antropometri juga tidak ditemukan dalam uji prospektif buta ganda Costalos et al. tahun 2007 pada bayi aterm usia 0-14 hari. Jumlah Bifidobacteria pada penelitian ini juga ditemukan lebih tinggi pada anak yang mendapatkan FOS/GOS 1:9.[20]

Kesimpulan

Gut health berperan dalam pertumbuhan dan perkembangan otak, fungsi kognitif dan perilaku, serta kekebalan dan kesehatan anak secara keseluruhan. Oleh karena itu, salah satu cara yang dapat dilakukan untuk menunjang tumbuh kembang anak adalah dengan menjaga keseimbangan microbiome-gut-brain-axis. Mikrobiota usus yang kurang beragam dapat berdampak buruk pada perkembangan imun serta tumbuh dan kembang anak.

Susu formula dengan tambahan prebiotik ditemukan dapat membantu meregulasi mikrobiota usus pada bayi. Adapun susu formula dengan rasio FOS/GOS 1:9 merupakan susu formula dengan kombinasi unik yang terinspirasi dari oligosakarida alami.

Susu dengan prebiotik FOS/GOS dapat membantu pertumbuhan dan keragaman mikrobiota usus sehingga melancarkan pencernaan anak, mengurangi gejala gangguan saluran cerna, menunjang pertumbuhan anak. Dalam jangka panjang, susu dengan prebiotik FOS/GOS juga bermanfaat untuk perkembangan otak, perilaku dan fungsi kognitif anak.