BAB II Tinjauan Pustaka 1. Probiotik, Prebiotik, dan Sinbiotik a. Probiotik 1) Definisi Probiotik telah digunakan dalam kehidupan manusia sejak 2000 tahun lalu. Namun Metcnikoff di Institut Pasteur Paris pada awal 1900-an yang mulai memikirkan secara ilmiah konsep probiotik. Probiotik adalah mikroorganisme hidup yang dimakan untuk memperbaiki secara

menguntungkan keseimbangan mikroflora usus. Keseimbangan yang baik dalam ekosistem mikrobiota usus bisa menguntungkan kesehatan kita dan dapat dipengaruhi oleh konsumsi probiotik setiap hari. 2) Karakteristik Pada saat ini iptek dalam ilmu fisiologi human maupun mikroorganisme memungkinkan dengan tepat penentuan kriteria seleksi mikroorganisme dan secara ilmiah membuktikan aktivitasnya bagi promosi kesehatan.

Kemampuan probiotik ini tidak terikat pada spesies, melainkan pada strain tertentu dalam suatu spesies. Karakterisitik probiotik yang diinginkan dari satu strain spesifik mencakup :7,8 1. Mempunyai kapasitas untuk bertahan hidup (survive), untuk melakukan kolonisasi (colonize), serta melakukan metabolisme (metabolize) dalam saluran cerna.

3

2. Mampu mempertahankan suatu keseimbangan mikroflora usus yang sehat melalui kompetisi dan inhibisi kuman-kuman patogen. 3. Dapat menstimulasi bangkitnya pertahanan imun. 4. Bersifat non-patogenik dan non-toksik. 5. Di samping itu harus mempunyai karakteristik teknologik yang baik, yaitu mampu bertahan hidup secara optimal dan stabil selama penyimpanan dan penggunaan (storage dan use) dalam bentuk preparat makanan yang didinginkan dan dikeringkan, agar dapat disediakan secara massal dalam industri.8,9 3) Bakteri Probiotik Pada manusia, Lactobacillus (L. acidophilus, L. casei, L. delbruekii subsp. bulgaricus, L. johnsonii), umum digunakan sebagai probiotik. Genera lainnya yang telah digunakan adalah Bifidobacteria (B. adolescentis, B. bifidum, B. longum, B. breve, dan B. infantis), dan Streptococcus (S. thermophilus, S. lactis). Semuanya termasuk dalam kelompok bakteri asam susu, bersama dengan Enterococcus dan Lactococcus. Namun selain daripada bakteri-bakteri asam susu, penelitian juga ditujukan pada Bacillus spp dan fungi seperti Saccharomyces spp (S. boulardii) dan Aspergillus spp. 7,8,9,10 4) Bifidobakteri Aktivitas biologik yang positif dari Bifidobakteri dalam penelitian menempatkannya sebagai salah satu probiotik yang terpenting. Efek positif Bifidobakteri bagi kesehatan manusia,yang mencakup beberapa aspek sbb :

4

1. Bifidobakteri menghambat pertumbuhan dan kolonisasi berbagai patogen potensial dengan menghasilkan asam laktat dan asetat sebagai PAM (produk akhir metabolisme) yang menurunkan pH medium. Di samping itu juga membentuk PAM yang secara langsung bersifat inhibitorik terhadap sejumlah besar bakteri patogen (Gram positif maupun Gram negatif).8,9 2. Bifidobakteri mempunyai efek mengubah ammonia (dan amine) yang potensial toksik menjadi NH+ yang non-diffusable, sehingga menurunkan kadar amonia darah.9 3. Bifidobakteri mampu mensintesa vitamin-vitamin (B kompleks), maupun enzim-enzim pencernaan (a.l. kasein-fosfatase)8,9

menghasilkan SCFA (short

chain fatty acid) sebagai sumber energi bagi fungsi fisiologik dan integritas sel-sel kolon.8 4. Komponen seluler tertentu dari bifidobakteri bertindak sebagai imunomodulator yang merangsang serangan terhadap sel-sel maligna (antitumor/antikarsinogenik)7,9, maupun sebagai aktivator sistem imun yang meningkatkan resistensi terhadap patogen8,9 5. Bifidobakteri memulihkan mikroflora usus yang normal setelah terapi antibiotik.9 6. Bifidobakteri menurunkan kadar kolesterol dan trigliserida darah.7,9 b. Prebiotik Karena survival bakteri probiotik dalam bahan makanan dan selama transit melalui saluran cerna dapat bervariasi, maka konsep prebiotik sebagai suatu alternatif pun dikembangkan, pertama kali oleh Gibson dan Roberfroid,

5

1998 (9). Konsep prebiotik menganggap bahwa banyak mikroorganisme yang potensial mempunyai efek promotif bagi kesehatan seperti Bifidobacterium dan Lactobacillus telah ada bermukim dalam usus. Dalam hal ini pertumbuhan bakteri yang asli hidup, yang sudah berkembang dalam usus, itulah yang dimodifikasi. Untuk itu perlu diidentifikasi bahan-bahan atau molekul-molekul yang secara eksklusif digunakan oleh bakteri yang promotif bagi kesehatan tersebut. 1) Definisi Prebiotik adalah suatu unsur makanan yang non-digestible, yang mempunyai pengaruh menguntungkan bagi hospes oleh secara selektif menstimulasi pertumbuhan dan/atau aktivitas metabolic dari satu atau sejumlah terbatas bakteri dalam kolon, sehingga memperbaiki kesehatan hospes.7,9 2) Kriteria Prebiotik Karena itu suatu unsur makanan (food ingredient) dapat digolongkan sebagai suatu prebiotik, bilamana memenuhi kriteria berikut ini : 1. Tidak dihidrolisa maupun diserap di saluran cerna bagian atas, sehingga dapat mencapai usus besar secara utuh. 2. Merupakan substrat selektif bagi satu atau sejumlah terbatas bakteri komensal dalam kolon, yang distimulasi untuk bertumbuh dan menjadi aktif secara metabolik. 3. Sanggup untuk mengubah keseimbangan flora usus besar ke arah komposisi yang menguntungkan kesehatan.

6

4. Merangsang timbulnya efek-efek luminal (lokal) dan sistemik yang menguntungkan hospes. Prebiotik harus mempunyai sasaran langsung ke kolon, memiliki fermentasi selektif dan membantu mempertahankan mikroflora yang seimbang, karena digunakan spesies yang promotif bagi kesehatan. Selain daripada itu efek sistemik juga dapat timbul sesudah produk fermentasi diserap ke dalam aliran darah. 3) Bahan Makanan Prebiotik/ Colonic Food Di antara bagian dari bahan makanan, yang karena struktur kimianya lolos dari proses digesti dan absorpsi dalam usus halus, terdapat KH nondigestible (KH-ND, baik oligo- maupun polisakaride), sejumlah peptida dan protein, serta lipida tertentu. Bagian makanan ini disebut colonic food, yaitu makanan yang lolos ke dalam usus besar dan berlaku sebagai substrat bagi bakteri-bakteri endogen; dengan demikian secara tidak langsung

menyediakan sejumlah energi, substrat metabolik dan mikronutrien esensial. Sejauh ini colonic food dari unsure protein/peptida dan lipida belum memenuhi criteria sebagai prebiotik.9 KH-ND mencakup non-digestible oligosaccharide (NDO), resistant starch (RS) dan non-starch polysaccharide (NSP), dan ditemukan secara alami. Walaupun semuanya merupakan colonic food, namun hanya sejumlah di antaranya memenuhi syarat sebagai prebiotik.9,11 1. Non-digestible oligosaccharide (NDO)

7

Di antara kelompok NDO, yang memenuhi semua syarat untuk digunakan sebagai prebiotik adalah FOS (frukto-oligosakaride), baik yang alami maupun sintetik. FOS secara kimiawi adalah senyawa beta-D fruktans rantai pendek atau sedang, yang terikat dengan ikatan beta 2-1 osidic linkage, yang tidak dapat diuraikan oleh enzim pencernaan mammalia. Tergantung dari derajat polimerisasi (DP), yang menentukan panjang rantai unit osil, maka FOS terdiri atas oligofruktose (DP kurang dari 9) dan inulin (DP sampai 60).3 Inulin dapat diekstraksi dengan air panas dari akar Chicory, sedangkan oligofruktose diperoleh dengan hidrolisis enzimatik inulin. Sejumlah makanan yang umum seperti bawang merah, bawang putih dan asparagus, kaya mengandung oligofruktose maupun inulin. Dibandingkan dengan karbohidrat simpleks maupun kompleks lainnya, FOS difermentasikan secara selektif oleh hampir semua strain Bifidobakteri 9. Bila FOS dikonsumsi dalam jumlah yang cukup banyak maka FOS secara dramatik dan konsisten merangsang proliferasi Bifidobakteri menjadi mikroflora yang predominan dalam kolon. Meskipun sejumlah bakteri usus mempunyai kemampuan mencernakan NDO, namun dalam ekosistem usus besar yang kompleks nampaknya Bifidobakter menang dalam kompetisi terhadap spesies lainnya.11 Efek penekanan bahkan sedemikian rupa sehingga Bakteroides, Clostridia dan Coliform dipertahankan pada tingkat rendah atau bahkan sangat menurun.9,11 Spesifitas Bifidobakteri atau FOS ini sangat mungkin disebabkan oleh produksi betafruktosidase oleh Bifidobakteri.9 Meskipun perhatian sedang dipusatkan pada FOS, sejumlah penelitian

8

mutakhir menunjukkan bahwa NDO yang mengandung gugus Galaktose (yaitu GOS), maupun Xylose, Mannose, dan Glukose, juga bersifat bifidogenik.11 Efek inhibisi Bifidobakteri terhadap bakteri-bakteri lain melibatkan penurunan pH karena pembentukan asam asetat dan laktat dalam jumlah besar. Namun terdapat mekanisme lain karena dalam eksperimen fermentasi sambil mempertahankan pH netral, ternyata inhibisi pertumbuhan Clostridium dan E. coli tetap berlangsung dalam biakan campuran dengan Bifidobakteri infantis. Diduga Bifidobakteri mensekresikan suatu substansi tipe bakteriocin yang aktif terhadap Clostridia, E. coli, dan mungkin juga berbagai bakteri lainnya.9 Setelah diserap, maka SCFA hasil fermentasi oligofruktose, akan diambil bagi metabolisme berbagai jaringan : butirat oleh epitel kolon; l-laktat dan asetat oleh hati; asetat sebagian oleh jaringan otot dan jaringan perifer. SCFA, utamanya asetat, propionat dan mungkin dalam kombinasi dengan llaktat, mempunyai peranan dalam regulasi metabolisme lipida dan kholesterol. Namun derajat kemaknaannya belumlah jelas.9,11 Penelitian pada tikus dan manusia menunjukkan bahwa pemberian FOS menurunkan risiko kanker usus besar sebagaimana terlihat dari perbaikan petanda-petanda tumor. NDO dalam diit merupakan substrat yang segera difermentasi oleh mikroflora kolon. Karena itu perubahan-perubahan metabolik mungkin lebih banyak terjadi pada kolon bagian proksimal. Karena bagian usus besar sebagai tempat predominan untuk timbulnya kanker dan penyakit degeneratif adalah bagian

9

distal, maka konsumsi prebiotik oligosakaride tidaklah seimbang dengan penurunan malignitas di bagian distal kolon.11 Sebagaimana dengan probiotik, efek prebiotik juga bersifat sementara. Semua perubahan yang menguntungkan pada mikroflora usus tidak berlangsung terlalu lama daripada masa suplementasi prebiotik. Namun perubahan ke baseline lebih lambat bila dibandingkan dengan probiotik. 2. Resistant starch (RS) atau pati resisten. Sejumlah besar pati yang tidak dicernakan masuk ke dalam usus besar dan merupakan substrat terpenting bagi mikroflora kolon. Pati bisa resisten terhadap pencernaan karena : 1. pati terperangkap dalam butir-butir gilingan kasar (RS1), 2. pati berupa granul yang resisten (RS1), misalnya pati jagung yang kaya amilose (RS2), 3. pati sudah mengalami retrogradasi (RS3) karena pemanasan dan pendinginan berulang-ulang, 4. pati telah dimodifikasi secara kimia untuk penggunaan dalam industri makanan (RS4). RS dianggap tidak memenuhi kriteria sebagai prebiotik karena efeknya tidak spesifik. Namun penggunaan RS nampaknya juga lebih banyak oleh bakteri-bakteri kolon yang promotif bagi kesehatan, melihat hasil produk metabolitnya. Di samping itu, pati jagung yang kaya amilose terbukti merupakan bahan bifidogenik yang sangat poten, terutama dalam bentuk yang dimodifikasi secara kimiawi.7 3. Non-starch polysaccharide (NSP). NSP merupakan bagian primer dari serat makanan, dan menjadi substrat sejumlah besar jenis bakteri kolon. Karena NSP mempunyai efek yang umum bukan selektif atas mikroflora, maka NSP tidak dianggap sebagai prebiotik.

10

c. Sinbiotik 1) Definisi Sinbiotik adalah gabungan antara probiotik dan prebiotik, yang memberi pengaruh menguntungkan bagi hospes, dengan cara memerbaiki survival dan implantasi suplemen mikroba hidup dalam saluran cerna, oleh stimulasi pertumbuhan secara selektif, dan dengan aktivasi metabolisme dari satu atau sejumlah terbatas bakteri yang mempunyai efek promotif bagi kesehatan, sehingga dengan demikian meningkatkan kesehatan hospes.9,11 Telah dibuktikan bahwa bila kedua bahan ini digabung dalam satu produk tunggal maka kegunaan masing-masing atau kedua komponennya ditingkatkan. Misalnya gabungan inulin (FOS) dengan Bifidobakteri longum menurunkan risiko kelainan pre-neoplastik kolon lebih banyak daripada hanya dengan pemberian probiotik atau prebiotik saja pada tikus percobaan. Demikian juga penambahan pati jagung yang kaya amilose (RS2) ke dalam suatu preparat probiotik akan mempertahankan densitas yang lebih tinggi dari mikroorganisme probiotik yang hidup, bila dibandingkan dengan tanpa RS2. 2. Fisiologi kolon Proses defekasi tidak lepas dari fungsi kolon. Adapun fungsi kolon yaitu1. Absorbs air dan elektrolit dari kimus 2. Penimbunan bahan feses sampai dapat dikeluarkan. Setengah bagian proksimal kolon berhubungan dengan absorbs dan setengah bagian distal berhubungan dengan penimbunan. Karena tidak diperlukan pergerakan intensif untuk fungsi-fungsi ini, maka pergerakan kolon secara normal lambat. Meskipun lambat, pergerakannya masih mempunyai

11

karakteristik yang serupa dengan pergerakan usus halus, dan pergerakannya dibagi 2 yaitu gerakan mencampur dan gerakan mendorong12. Usus besar mempunyai fungsi biologik yang penting, yaitu untuk absorpsi dan sekresi beberapa elektrolit tertentu dan air, serta pengumpulan dan ekskresi bahan-bahan sisa pencernaan. Namun dalam dasawarsa terakhir, perhatian banyak ditujukan pada fungsi-fungsi usus besar (kolon) yang mempengaruhi kesehatan dan nutrisi, utamanya dalam hubungan dengan mikrobiota yang hidup di dalamnya.9 Kolon merupakan suatu ekosistem yang sangat sarat dengan kolonisasi mikrobiota (sampai 1012 bakteri/ gram isi kolon), sehingga aktivitas terpadu dari mikrobiota yang hidup didalamnya, menjadikan usus besar bagian tubuh dengan aktivitas metabolik paling tinggi. Diperkirakan 95% dari semua sel hidup dalam tubuh manusia adalah bakteri usus besar7. Kolon mempunyai ekosistem mikrobiota yang sangat kompleks, didiami sekurang-kurangnya 50 genera bakteri 1, yang terdiri atas lebih 400 spesies bakteri yang berbeda.8 Umumnya berbagai komponen mikrobiota kolon dibagi dalam 2 jenis, yaitu komponen penyebab efek patogenik dan komponen dengan potensi efek promotif bagi kesehatan. Saluran cerna merupakan sasaran berbagai infeksi akut oleh virus, parasit, dan bakteri. Di samping itu, yang lebih sedikit diketahui adalah dugaan adanya peranan bakteri dalam patogenesis berbagai kelainan usus non-infeksi, utamanya yang bersifat lebih kronik, a.l. inflammatory bowel disease (kolitis ulserosa, penyakit Crhn), irritable bowel syndrome, kolitis pseudo-membranosa, dan kanker kolorektal. Berbagai strain bakteri usus mempunyai kemampuan untuk mengubah substrat benigna menjadi metabolit

12

potensial karsinogenik untuk initiasi dan promosi karsinogenesis. Bakteri-bakteri pembusukan mampu menguraikan protein dan asam-asam amino menjadi senyawa Nitrogen, utamanya amonia dan amina yang dapat merupakan agen etiologic dalam transformasi neoplastik.7,11 Komponen mikrobiota kolon sebagian besar pada umumnya bersifat menguntungkan bagi hospes. Melalui proses fermentasi, bakteri kolon sanggup membentuk sejumlah besar senyawa yang efeknya positif bagi fisiologi usus maupun pengaruh sistemik : 1. Produk akhir metabolisme, terutama SCFA dari metabolisme KH dan protein, bersifat vital sebagai sumber energi mukosa kolon, dan untuk regulasi metabolisme sesudah SCFA diserap. SCFA penting bagi integritas mukosa dan fungsi fisiologik normal usus besar. 2. Mikrobiota normal memberikan barier sangat efektif terhadap kolonisasi usus oleh mikroba pathogen potensial. Komponen yang baik dari mikroba indigenous (asli) dalam usus menciptakan mikrolingkungan dalam kolon yang tidak menguntungkan bagI pertumbuhan dan/atau survival mikroflora patogen, sehingga menekan aktivitas metabolic serta berdiamnya dan berkembang-biaknya dalam kolon. 3. Kondisi fisiko-kimiawi dari mikro-lingkungan lumen usus mengurangi paparan mukosa terhadap berbagai mutagen dan toksin bila spesies bakteri menguntungkan yang hidup predominan dalam kolon11. Karakteristik Fermentasi dalam Kolon Substrat utama bagi fermentasi oleh bakteri dalam kolon adalah KH yang lolos melewati saluran cerna bagian proksimal, yang terutama terdiri

13

atas resistant starch, disusul non-starch polysaccharide, dan nondigestible oligosaccharide. Selain daripada itu juga protein yang lolos baik eksogen maupun endogen (seperti enzim-enzim pencernaan). Sehubungan dengan banyaknya jenis spesies yang hidup bersama dalam kolon, dengan kemampuan metabolisme yang sangat bervariasi, maka proses fermentasi dalam kolon sangat rumit. Produk akhir metabolisme (PAM) satu spesies dapat menjadi substrat bagi spesies lainnya. Bacteroides, genus terbanyak, adalah pengguna polisakaride, di samping bakteri sakarolitik lainnya seperti Bifidobacterium, Ruminococcus, Eubacterium, Lactobacillus, dan

Clostridium. Proses metabolisme KH dalam kolon bergantung pada kerjasama berbagai enzim dari bermacam-macam spesies bakteri yang saling bergantung sama lain dalam rantai proses fermentasi.9Sejumlah interaksi metabolik bakteri yang berbeda, berkumulasi dalam proses fermentasi atas substrat KH dan protein yang berasal dari diit (eksogen) maupun saluran cerna hospes (endogen). Komposisi mikrobiota seorang individu biasanya cukup stabil untuk jangka waktu panjang. Namun sejumlah faktor seperti : perubahan lingkungan fisikokimiawi kolon, kompetisi nutrisi antar spesies, interaksi metabolik bakteri, kondisi saluran cerna hospes, pilihan diit individual; semuanya dapat mempengaruhi pola dan hebatnya fermentasi atas substrat tertentu. Khususnya komposisi diit menentukan sifat dan aktivitas dari mikrobiota pengguna substrat.9

14

Di antara berbagai faktor yang mempengaruhi komposisi dan aktivitas metabolik mikrobiota kolon maka suplai substrat eksogen mempunyai peranan penting. 3. konstipasi a. Definisi Konstipasi merupakan suatu kondisi di mana seseorang mengalami

kesulitan defekasi akibat tinja yang mengeras, otot polos usus yang lumpuh maupun gangguan refleks defekasi 3yang mengakibatkan frekuensi maupun proses pengeluaran feses terganggu. Frekuensi normal BAB: 3 kali sehari sampai 3 hari sekali. Dikatakan konstipasi bila BAB kurang dari 3 kali seminggu atau lebih dari 3 hari tidak BAB (dalam BAB mengejan secara berlebih). Konstipasi kronik didefinisikan sebagai adanya gejala-gejala diatas yang telah berlangsung sekurang-kurangnya 3 bulan. b. Penyebab konstipasi5 1) Non organic (konstipasi fungsional) 2) Organic a) Intestinal (penyakit hirschprung, stenosis anoektal, striktur, volvulus) b) Obat-obatan (narkotik, antidepresan, psikoaktif, vinkristin) c) Metabolik (dehidrasi, hipotiroidisme, fibrosis kistik,

hipokalemi, hiperkalsemi) d) Neuromuscular (retardasi psikomotor, tidak ada oto perut, distrofi miotonik, lesi tulang belakang)

15

e) Psikiatri (anoreksia nervosa). c. Patofisiologi Konstipasi12Makanan masuk ke kolon Penyerapan air dan pembentukan bahan limbah sisa makanan Kontraksi otot kolon Tinja terdorong ke arah rektum Rectum menegang Merangsang reseptor regang pada dinding rektum Reflex defekasi Sfingter ani internus relaksasi dan rectum serta kolon sigmoid berkonstraksi kuat Sfingter ani eksternus relaksasi DEFEKASI Penyerapan air berlebihan Kontraksi otot kolon terlalu perlahan atau malas Tinja bergerak ke arah kolon terlalu lama Tinja keras dan kering KONSTIPASI OBSTIPASI

Jika tidak diobati

d. Kriteria ROME13 Kriteri seseorang dikatakan konstipasi adalah kriteria ROME II adanya 2 atau lebih gangguan buang air besar di bawah ini selama sekurangkurangnya 12 minggu :

16

1. Mengejan 2. Feses yang keras 3. Perasaan tidak lampias saat BAB 4. Perasaan adanya hambatan pada dubur dan poros usus 5. Evakuasi feses secara manual 6. BAB kurang dari 3 kali / minggu e. Penatalaksanaan13 Penderita konstipasi perlu mendapatkan terapi komprehensif untuk mengembalikan fungsi defekasi yang fisiologis. Pengananan pasien konstipasi kronis terdiri dari terapi non farmakologik dan farmakologik. 1. Terapi non-farmakologis (modifikasi gaya hidup) :

Meningkatkan konsumsi makanan berserat dan minum yang cukup, Meningkatkan aktivitas fisik, Mengatur kebiasaan defekasi, toilet training Menghindari mengejan mencoba buang air besar setelah habis makan atau waktu yang dianggap tepat dan cukup,

Menghindari obat-obatan yang menyebabkan konstipasi.

2. Terapi farmakologis 1. Bulk laxative : psyllium, plantago ovata, methyl cellulose 2. Laksatif osmotik : saline laxative: magnesium hidroksida, sodium phosphat disakarida yang tak diserap : laktulosa

17

sugar alcohol : sorbitol, manitol poly ethylene glycol (PEG) 3. Laksatif stimulan : bisacodyl (Dulcolax), anthraquinone, castor oil, sodium picosulphate, stool softener (dioctyl sodium sulphosuccinate). 4. Rektal enema / suppositoria 5. Prokinetik : tegaserod f. Komplikasi13 Adapun komplikasi dapat terjadi pada pasien dengan konstipasi yang kronis antara lain: keluarnya poros usus (prolaps rectum), perdarahan hemoroid , luka pada dubur, fisura ani, feses padat dan keras sehingga menyumbat usus besar dan berakibat terjadinya ulkus di poros usus dan selanjutnya menyebabkan perdarahan. Selain itu konstipasi kronik juga dapat menyebabkan infeksi saluran kemih berulang karena penekanan ureter akibat skibala (tinja yang mengeras di dalam rektum).

18