Mikrobia dalam Paru-Paru

Mikrobia dalam Paru-Paru


Jika saluran pencernaan manusia adalah sungai yang memanjang dari mulut melalui lambung dan usus, paru-paru akan menjadi kolam yang berdekatan yang diberi makan oleh arus, menurut Gary Huffnagle dari University of Michigan yang mulai mempelajari komunitas bakteri yang mendiami organ-organ ini. “Ada aliran konstan ke paru-paru bakteri yang disedot dari mulut,” katanya. Tetapi melalui aksi silia, refleks batuk, dan respons pembersihan lainnya, ada juga aliran mikroba ke luar, menjadikan mikrobioma paru-paru sebagai komunitas yang dinamis.

 

Seperti banyak situs tubuh lainnya yang sekarang diketahui mengandung bakteri komensal, paru-paru bebas penyakit telah lama dipikirkan oleh para peneliti dan dokter untuk sebagian besar steril. Akan tetapi, selama 10 tahun terakhir, bukti telah menunjukkan bahwa paru-paru juga dihuni oleh komunitas penghuni mikroba yang gigih — meskipun kecil. Mikrobioma paru-paru adalah sekitar 1.000 kali lebih padat daripada mikrobioma oral, dan sekitar 1 juta hingga 1 miliar kali lebih jarang daripada komunitas mikroba usus, kata Huffnagle. Hal itu sebagian karena paru-paru tidak memiliki lapisan mukosa yang ramah mikroba yang ditemukan di mulut dan saluran pencernaan.

 

Dalam sebuah artikel ulasan yang diterbitkan pada bulan Maret ini (The Lancet Respiratory Medicine, 2: 238-46, 2014), Huffnagle dan rekan-rekannya berpendapat bahwa paru-paru adalah seperti Pasifik Selatan, dengan pulau-pulau kecil yang terdiri dari bakteri berkerumun dan wilayah luas yang tidak berpenghuni di antara mereka. Tampaknya mikrobioma paru-paru dihuni dari mikrobioma oral dan udara, dan di antara populasi ini terdapat sekelompok kecil bakteri yang dapat bertahan hidup di lingkungan unik organ-organ ini. Bakteri yang paling umum ditemukan di paru-paru sehat adalah spesies Streptococcus, Prevotella, dan Veillonella.

 

Studi terbaru telah mengaitkan pergeseran microbiome paru dengan penyakit kronis, seperti cystic fibrosis (CF) atau penyakit paru obstruktif kronik (PPOK). Dalam sebuah studi 2012 yang dipimpin oleh ahli epidemiologi John LiPuma dari University of Michigan, para peneliti mengumpulkan spesimen dari paru-paru pasien CF selama lebih dari satu dekade dan menemukan bahwa, seiring perkembangan penyakit, mikrobioma paru menjadi kurang beragam, meskipun kepadatan mikroba secara keseluruhan tetap sama (PNAS, 10.1073 / pnas.1120577109, 2012). Mereka menganggap pergeseran microbiome ini ke penggunaan antibiotik, yang biasanya diberikan kepada mereka yang menderita CF. “Apakah antibiotik itu buruk? Kami tidak mengatakan itu sama sekali, “kata LiPuma. “Pertanyaan yang diangkat makalah ini adalah: Apakah ada titik kritis di mana antibiotik mulai berbalik melawan kita dalam CF?”

Leopoldo Segal dari New York University Langone Medical Center yang mempelajari gangguan jalan nafas kecil dengan mata terhadap deteksi dini COPD, telah menemukan dalam serangkaian studi bahwa peradangan paru-paru sering disertai dengan perubahan susunan bakteri mereka.

Menurut Yvonne Huang dari University of California, San Francisco, Medical Center, karakterisasi mikrobioma paru dalam kaitannya dengan kesehatan dan perkembangan penyakit baru mulai memberikan hasil yang bermakna. “Bidang ini adalah tempat studi mikrobioma usus 10 sampai 15 tahun yang lalu.” —Rina Shaikh-Lesko

Jika Artikel Ini Bermanfaat, Silakan Share :

Mikrobia Mulut

Mikrobia Mulut

Almarhum ahli zoologi Charles Atwood Kofoid tidak mungkin tidak mengetahui bahwa ia dan rekan-rekannya di University of California, Berkeley, mulai menekuni microbiome oral manusia ketika, pada 1929, mereka menggambarkan dalam Journal of the American Dental Association “mulut hewan parasit dan hubungannya dengan penyakit gigi”.

Para ilmuwan yang mempelajari penyakit periodontal selama beberapa dekade telah menyadari bahwa bakteri patogen tertentu berkontribusi terhadap peradangan dan akhirnya kerusakan jaringan di dalam rongga mulut. Tetapi sekarang diketahui bahwa mulut dipenuhi dengan mikroba komensal juga, dan bahwa bakteri yang biasanya jinak ini dapat berkontribusi untuk kesehatan seseorang di luar gusi, lidah, dan gigi mereka.

Beberapa mikroba yang tinggal di mulut siap bergerak dari rongga mulut, lewat dengan air liur dan makanan lebih jauh melalui saluran pencernaan, misalnya, atau menjadi aerosol dan menyebar ke paru-paru.

Sebuah studi baru-baru ini menunjukkan bahwa microbiome plasenta lebih mirip dengan mulut daripada situs tubuh lainnya, menunjukkan rongga mulut, melalui aliran darah ibu, mungkin juga memasok organ dengan mikroba komensal.

 

Mulut juga dapat menularkan bakteri yang tidak terlalu ramah ke situs tubuh lainnya. “Ada banyak bukti yang menghubungkan bakteri oral dengan infeksi distal,” kata Kumar. Sampai saat ini, bakteri oral telah terlibat dalam penyakit kardiovaskular, kanker pankreas, kanker kolorektal, rheumatoid arthritis, dan kelahiran prematur, di antara hal-hal lainnya.

 

Langkah pertama dalam memahami bagaimana mikroba mulut mempengaruhi kesehatan dan penyakit manusia adalah menentukan spesies mana yang mendiami rongga mulut manusia.

Pada 2010, ahli mikrobiologi Floyd Dewhirst dari Forsyth Institute di Cambridge, Massachusetts, dan rekan-rekannya menerbitkan pemeriksaan komprehensif pertama mikroba penghuni mulut, menemukan komunitas berbeda di lidah, di atap mulut, dalam biofilm yang melapisi gigi dan gusi, dan di tempat lain di rongga mulut (J Bacteriol, 192: 5002-17, 2010). Para peneliti telah mengidentifikasi sekitar 700 spesies mikroba yang menghuni mulut manusia. “Kami melakukannya dengan sangat baik dalam hal siapa yang ada di sana,” kata Dewhirst.

 

Para ilmuwan juga mulai mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana mikroba diatur dalam rongga mulut. Akumulasi bukti menunjukkan bahwa struktur microbiome ini “tidak sembarangan atau acak,” kata Salomon Amar dari Boston University. Keragaman spesies yang demikian membuat interaksi seluler bervariasi. Pada suatu waktu, “mungkin ada 200 atau 300 spesies yang berinteraksi satu sama lain dan inang,” kata William Wade, seorang profesor mikrobiologi oral di Barts dan The London School of Medicine dan Dentistry’s Blizard Institute. “Mencoba untuk memodelkan interaksi ini sangat sulit.” Namun, dengan memahami dinamika cara komunitas ini meningkatkan kesehatan atau menggagalkan patogenesis, suatu hari, para peneliti mungkin dapat mengganggu microbiome oral dengan cara-cara yang ditargetkan untuk mencegah pertumbuhan yang berbahaya.

Jika Artikel Ini Bermanfaat, Silakan Share :

Bakteri di usus 

Bakteri di usus 

Pada hewan, bakteri usus memainkan peran penting dalam nutrisi dengan membantu hewan mencerna makanan mereka, dan mempengaruhi perkembangan sistem organ terdekat lainnya, seperti sistem pernapasan dan sistem urogenital. Demikian juga, evolusi hewan kemungkinan mendorong evolusi bakteri. Sebagai contoh, 90% dari spesies bakteri dalam usus rayap tidak ditemukan di tempat lain.

Spesialisasi seperti itu juga berarti bahwa kepunahan setiap spesies hewan menyebabkan kepunahan dari sejumlah garis keturunan bakteri yang tidak diketahui yang telah berevolusi bersama dengannya.

Para ilmuwan juga menemukan bahwa bakteri dalam usus manusia beradaptasi dengan perubahan diet. Sebagai contoh, kebanyakan orang Amerika memiliki mikrobioma usus yang dioptimalkan untuk mencerna makanan tinggi lemak, protein tinggi, sementara orang-orang di pedesaan Amazonas, Venezuela, memiliki mikroba usus yang lebih cocok untuk memecah karbohidrat kompleks. Beberapa orang di Jepang bahkan memiliki bakteri usus yang dapat mencerna rumput laut.

Para peneliti berpikir mikrobioma usus beradaptasi dengan dua cara yaitu dengan menambahkan atau menghilangkan spesies bakteri tertentu, dan dengan mentransfer gen yang diinginkan dari satu bakteri ke yang lain melalui transfer gen horizontal. Baik inang maupun bakteri mendapat manfaat dari hubungan simbiotik semacam ini, yang menurut peneliti jauh lebih luas daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Gambar diatas menunjukkan (1mm) insekta yang tinggal dihutan kanopi (10m) menggambarkan efek interaksi bakteri-hewan secara beragam. Secara keseluruhan, penelitian terbaru menunjukkan bahwa hewan dan bakteri memiliki sejarah yang saling terkait, dan saling bergantung satu sama lain untuk kesehatan dan kesejahteraan mereka sendiri serta lingkungan mereka. 

Selain itu, para ilmuwan memperkirakan bahwa temuan terbaru tentang interaksi hewan-bakteri kemungkinan akan membutuhkan ahli biologi untuk secara signifikan mengubah pandangan mereka tentang sifat dasar dari seluruh biosfer. Sejalan dengan ini, proyek penelitian skala besar seperti Human Microbiome Project dan Earth Microbiome Project sudah berlangsung untuk menyelidiki berbagai bakteri dalam sistem individu dan global, dan untuk melihat apa yang terjadi ketika bakteri terganggu.

Pada akhirnya, para ilmuwan berharap bahwa hasilnya akan mempromosikan lebih banyak kolaborasi lintas-disiplin di antara para ilmuwan dan insinyur dari berbagai bidang untuk mengeksplorasi perbatasan mikroba baru.

Mereka berpendapat bahwa penemuan ini harus merevolusi cara biologi diajarkan dari tingkat sekolah menengah ke atas, dengan lebih berfokus pada hubungan antara bakteri, mitra hewan, dan semua bentuk kehidupan lainnya.

Menurut Hadfield. “Dalam banyak kasus, ini mungkin memerlukan kemitraan melintasi batas-batas tradisional penelitian, yang berarti bahwa ahli zoologi harus berkolaborasi dengan ahli mikrobiologi untuk memajukan penelitian mereka, bahwa ahli biologi molekuler harus berkolaborasi dengan ahli biologi seluruh organisme, dll. Kami sangat menginginkan pesan dalam ‘Hewan di sebuah dunia bakteri, ‘untuk menjadi panggilan untuk hilangnya batas-batas lama yang diperlukan antara departemen ilmu kehidupan (misalnya, Departemen Zoologi, Botani, Mikrobiologi, dll) di universitas, dan masyarakat (misalnya, Masyarakat Amerika untuk Mikrobiologi, dll).

Hasilnya akan sangat mengubah cara para ilmuwan dari kolaborasi ini melanjutkan dengan bidang penelitian mereka sendiri, kata Hadfield.

Jika Artikel Ini Bermanfaat, Silakan Share :

Pensinyalan Bakteri

Pensinyalan Bakteri

 

Bukti untuk aliansi yang mengakar kuat antara hewan dan bakteri juga muncul dalam genom kedua kelompok. Para peneliti memperkirakan bahwa sekitar 37% dari 23.000 gen manusia memiliki homolog dengan bakteri dan Archaea, yaitu mereka terkait dengan gen yang ditemukan pada bakteri dan Archaea yang berasal dari family yang sama.

Banyak dari gen homolog ini memungkinkan pensinyalan antara hewan dan bakteri, yang menunjukkan bahwa mereka telah mampu berkomunikasi dan mempengaruhi perkembangan satu sama lain. Salah satu contoh adalah penemuan Hadfield dan kelompoknya bahwa pensinyalan bakteri memainkan peran penting dalam mendorong metamorfosis pada beberapa larva invertebrata laut, di mana bakteri menghasilkan isyarat yang terkait dengan faktor lingkungan tertentu.

Penelitian lain telah menemukan bahwa pensinyalan bakteri mempengaruhi perkembangan otak normal pada mamalia, memengaruhi perilaku reproduksi pada vertebrata dan invertebrata, dan mengaktifkan sistem kekebalan pada lalat tsetse. Bahan kimia penciuman yang menarik beberapa hewan (termasuk manusia) ke calon pasangan mereka juga diproduksi oleh bakteri penghuni hewan.

Pensinyalan bakteri tidak hanya penting untuk perkembangan, tetapi juga membantu hewan memelihara homeostasis, menjaga kita tetap sehat dan bahagia. Seperti yang ditunjukkan oleh penelitian, bakteri di usus dapat berkomunikasi dengan otak melalui sistem saraf pusat.

Studi telah menemukan bahwa tikus tanpa bakteri tertentu memiliki cacat di daerah otak yang mengendalikan kecemasan dan perilaku seperti depresi.

Pensinyalan bakteri juga memainkan peran penting dalam menjaga sistem kekebalan hewan. Mengganggu jalur pensinyalan bakteri ini dapat menyebabkan penyakit seperti diabetes, penyakit radang usus, dan infeksi.

Studi juga menunjukkan bahwa banyak patogen yang menyebabkan penyakit pada hewan telah “membajak” saluran komunikasi bakteri ini yang awalnya berevolusi untuk menjaga keseimbangan antara hewan dan ratusan spesies bakteri menguntungkan.

 

Pensinyalan juga muncul di arena ekosistem yang lebih besar. Sebagai contoh, bakteri dalam nektar bunga dapat mengubah sifat kimiawi nektar, mempengaruhi cara penyerbuk berinteraksi dengan tanaman. Bayi manusia yang dilahirkan melalui vagina memiliki bakteri usus yang berbeda dari yang dilahirkan oleh operasi caesar, yang mungkin memiliki efek jangka panjang.

Jika Artikel Ini Bermanfaat, Silakan Share :