Kelimpahan relatif filum (A) dan 20 genera paling melimpah (B), berdasarkan urutan 16S rDNA. Data digambarkan sebagai perkiraan persentase kelimpahan relatif yang dikelompokkan berdasarkan peserta studi (n = 11), ditunjuk S01–S15, dan diurutkan berdasarkan jenis karbohidrat, dengan diet karbohidrat sederhana berlabel “S”, diet karbohidrat olahan berlabel “R”, dan diet karbohidrat tidak dimurnikan. berlabel “U.” Filum dan genera ditugaskan menggunakan Qiime2 dan berdasarkan database Greengenes. rDNA, DNA ribosom. Kredit: Jurnal Nutrisi Klinis Amerika (2020). DOI: 10.1093/ajcn/nqaa254
Anda lebih mikroba daripada manusia, setidaknya dalam jumlah. Tubuh manusia memiliki sekitar 37 triliun sel, tetapi di dalamnya terdapat lebih banyak mikroba—usus saja memiliki 100 triliun sel. Berenang dan menggeliat di dalam perut Anda adalah lebih dari 1.000 spesies bakteri, serta banyak jamur dan virus. Bersama-sama, mereka membentuk mikrobioma usus Anda, komunitas organisme kecil yang unik bagi Anda yang membantu Anda menarik energi dari makanan dan menjaga sistem kekebalan Anda tetap berjalan.
Namun terkadang teman kecil kita dapat bekerja melawan kita, dengan mikrobiota nakal berperan dalam obesitas, depresi, kanker, diabetes, dan penyakit lainnya. Salah satu faktor potensial dalam menentukan apakah mereka bertindak sebagai teman atau musuh: pola makan kita.
Sementara sebagian besar dari kita tahu bahwa memakan ayam goreng dan es krim dapat membahayakan kesehatan kita, ilmuwan nutrisi Universitas Boston Maura E. Walker mengatakan para peneliti tidak begitu yakin apa yang sebenarnya terjadi pada tingkat terkecil tubuh ketika kita makan makanan yang berbeda. Ilmu pengetahuan telah menunjukkan hubungan antara pola makan yang penuh dengan lemak jenuh dan kesehatan jantung yang buruk, tetapi apa yang sebenarnya dilakukan sayap dan sundae itu terhadap molekul dalam sel, protein individu, dan mikrobiota usus?
Ketidaktahuan menempatkan ilmu pengetahuan pada posisi yang kurang menguntungkan dalam melawan gangguan kardiometabolik, seperti diabetes dan penyakit jantung, kata Walker. Cari tahu persis perubahan biologis yang disebabkan oleh pola makan—dan mengapa perubahan itu memengaruhi setiap orang secara berbeda—dan Anda dapat menentukan siapa yang paling berisiko, dan bahkan menghasilkan alat deteksi dan pencegahan lebih dini.
“Kami belajar lebih banyak tentang bagaimana individu dapat merespons diet secara berbeda — jika saya makan sesuatu, saya mungkin memiliki respons mikroba yang berbeda dari waktu ke waktu daripada Anda,” kata Walker, BU College of Health & Rehabilitation Sciences: asisten Sargent College profesor nutrisi, yang penelitiannya menggabungkan pekerjaan biokimia berbasis laboratorium dengan investigasi epidemiologi dan ilmu data untuk merinci perjalanan dari makan malam ke penyakit.
“Bisakah kita memanfaatkan microbiome dan interaksi dengan diet untuk menjelaskannya?” Dia mengatakan tujuannya adalah untuk menguraikan “data biologis yang sangat kaya” yang akan memungkinkan dia “untuk mengetahui apa yang terjadi di dalam tubuh antara diet dan penyakit, mekanismenya.”
Dalam penelitian terbaru, Walker telah meneliti makanan ultraproses, tanda kimia dari pola diet sehat, dan biomarker protein dari arteri yang tersumbat. Karyanya dapat membantu mempercepat tahap berikutnya dari nutrisi presisi, memungkinkan dokter menyesuaikan diet untuk masing-masing pasien dan menggunakan tes biomarker yang mendeteksi risiko penyakit beberapa dekade sebelum gejala apa pun muncul.
“Saya menggunakan data populasi dan data biologis — informasi tentang gen kita, mikrobioma kita — untuk membantu lebih memahami bagaimana pola makan dapat memengaruhi kesehatan kita sepanjang masa dewasa, hingga dewasa yang lebih tua, dan memengaruhi penuaan yang sehat,” katanya.
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di American Journal of Clinical Nutrition, misalnya, Walker dan tim peneliti internasional melihat bagaimana diet sarat karbohidrat yang berbeda memengaruhi mikrobiota usus dan metabolit turunan mikroba, yang merupakan molekul yang dihasilkan oleh pencernaan. Mereka menemukan diet kaya biji-bijian dan karbohidrat tidak dimurnikan lainnya memiliki efek positif pada mikrobioma usus, meningkatkan jumlah Roseburia, organisme kecil berguna yang dapat membantu mencegah peradangan.
Sebaliknya, ketika peserta makan diet dengan biji-bijian olahan (seperti nasi putih, roti putih, dan pasta putih), tingkat Roseburia dan mikroba Anaerostipes — yang membantu memecah serat makanan — lebih rendah. Pola makan gandum utuh—dan di sini segalanya menjadi sedikit berantakan, secara harfiah—juga dikaitkan dengan konsentrasi asam empedu sekunder tinja yang lebih rendah dalam sampel tinja. Asam empedu sekunder telah dikaitkan dengan kanker usus besar.
Meskipun penelitian sebelumnya telah menunjukkan manfaat kesehatan dari diet gandum utuh, pendekatan mikroskopis Walker yang terperinci membantu menjelaskan mengapa dan bagaimana. Dia menganalisis seluruh diet daripada makanan individu dan menjangkau selama bertahun-tahun, bukan hari atau minggu. Sebagai penyelidik di Framingham Heart Study, sebuah proyek kohort yang dipimpin oleh BU yang berfokus pada penyakit kardiovaskular, dia dapat melihat kembali pola makan ribuan orang selama tiga dekade.
“Saya dapat melihat bagaimana diet berubah dari waktu ke waktu, bagaimana mereka berhubungan dengan penyakit,” kata Walker, yang juga asisten profesor ilmu kesehatan BU Chobanian & Avedisian School of Medicine. “Tujuan utamanya adalah untuk mengidentifikasi faktor biologis dan lainnya yang berinteraksi dengan diet yang dapat kita deteksi lebih awal dalam perjalanan penyakit dan melihat pencegahan lebih awal. Saat ini, kita melihat faktor risiko—tekanan darah, lipid darah—yang mungkin tidak muncul sampai pertengahan, atau bahkan lebih tua, dewasa.”
Memperluas peran ahli gizi
Dengan triliunan mikroba, ribuan orang, dan pola makan puluhan tahun untuk diamati, ada banyak data yang harus ditangani. Meskipun dia dilatih di laboratorium biologi, Walker harus lintas disiplin ilmu untuk menambahkan ilmu data dan pengetahuan epidemiologi ke dalam keahliannya. Itu semakin tercermin dalam pengajarannya juga. Munculnya nutrisi presisi—mengumpulkan data yang dihasilkan oleh ilmuwan seperti Walker ke dalam pola makan dan saran yang disesuaikan dengan individu dan mikrobioma tunggal mereka—telah, katanya, “menciptakan bidang dan sektor pekerjaan baru bagi ahli gizi.”
“Ketika saya melihat protein atau metabolit, tidak seperti ada 10; saya melihat ratusan, mungkin lebih dari seribu,” katanya. “Ilmu data adalah sesuatu yang benar-benar perlu kami tekankan untuk mendorong bidang ini ke depan dan fokus untuk melatih siswa nutrisi kami.”
Perluasan bidang ini tercermin dalam keahlian dari perekrutan program nutrisi Sargent baru-baru ini (Walker bergabung dengan fakultas perguruan tinggi pada tahun 2020), seperti Nicola McKeown, pakar genetika dan diet, dan Megan McCrory, yang mempelajari pengaturan energi dan nutrisi.
Untuk saat ini, fokus Walker adalah menambah data yang tersedia—tentang apa yang dimakan orang Amerika, gen mereka, sistem biologis mereka. Pada akhirnya, itu semua dapat dimasukkan ke dalam program kecerdasan buatan yang akan menghitung peluang seseorang untuk sakit—dan menyarankan pola makan yang akan mengubah mereka ke jalur yang lebih sehat.
“Jika kami dapat mengumpulkan semua data tentang Anda ini,” kata Walker, “dapatkah kami menggunakan ilmu data lanjutan untuk memberi tahu kami dengan tepat apa yang harus Anda makan untuk mencapai tujuan tertentu, apakah itu berhenti minum obat atau menurunkan berat badan?”
Disediakan oleh Universitas Boston
Kutipan: Memeriksa rahasia microbiome (2023, 26 Mei) diambil 27 Mei 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-05-secrets-microbiome.html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.