Site icon aviNews, la revista global de avicultura

Probiotik, prebiotik dan substansi fitogenik untuk mengoptimalkan kesehatan usus unggas – Bagian 1

PDF
Gut

Conteúdo disponível em: English

Permeabilitas dari saluran pencernaan mengontrol penyerapan nutrisi dan transportasi substansi extraselular yang tak diinginkan seperti bakteri dan xenobiotic, dan juga substansi yang tak tercerna. Karena itu, kesehatan usus memainkan peranan penting dalam pathogenesis dari berbagai gangguan usus.

Permeabilitas dari usus dikontrol oleh mikrobiota usus, sekresi pencernaan, hambatan fisik (mucin, lapisan sel-sel ephitelial usus dan tight junction), dan bahan kimia seperti cytokine.

PERUBAHAN DALAM MIKROBIOTA USUS

Pada kondisi normal, hubungan simbiosis antara mikrobiota usus dan inang sangat menentukan kesehatan usus. Tetapi, gangguan pada mikrobiota usus bisa mengarah pada ketidakseimbangan hubungan inang-mikroba, yang disebut dengan “disbiosis”.

PENGHALANG USUS YANG TERGANGGU

Fungsi penghalang usus yang terganggu, umumnya dikenal sebagai “usus bocor”, adalah suatu kondisi di mana lapisan usus halus menjadi rusak, mengarah pada infiltrasi isi lumen seperti bakteri dan komponen terkait seperti toksin yang berpindah antara sel-sel epitel.

Selain itu, observasi lapangan di Eropa menunjukkan bahwa industri unggas menghadapi beberapa masalah setelah pelarangan antibiotik pemicu pertumbuhan (AGP), mencakup dampak negatif pada performa, aspek kesejahteraan hewan, dan isu-isu kesehatan umum.

Merespon pelarangan AGP, beberapa alternatif untuk antibiotik, seperti probiotik, prebiotik, dan substansi fitogenik, telah dikembangkan, diuji, dievaluasi, dan digunakan untuk produksi ayam dan kalkun pada frekuensi yang meningkat.

Dalam tulisan ini, kami mendiskusikan peranan dari produk-produk alternatif ini dalam mengatur fungsi usus melalui modulasi dari mikrobiota usus dan efek-efek terkait yang menguntungkan kesehatan dan kualitas unggas.

MIKROBIOTA USUS PADA UNGGAS

Mikroorganisme yang tinggal di saluran pencernaan ternak (GIT) adalah contoh utama dari bakteri yang menguntungkan. Sebenarnya, GIT adalah rumah dari komunitas mikrobial yang kaya dan beragam, menyediakan fungsi esensial ke ternak inangnya.

Dampak pada perkembangan dan fungsi

Meski usus diekspos ke komponen mikroflora sejak lahir atau menetas, sedikit yang diketahui tentang dampaknya pada fungsi dan perkembangan yang sehat.

Sebagian besar dari spesies mikroflora usus ini tidak dapat dikultur ketika mereka dipindahkan dari ceruknya, seperti halnya dengan kebanyakan ekosistem kompleks.

Kolonisasi dari usus unggas sudah mulai selama embryogenesis dan berkembang menjadi bentuk dari komunitas mikroba yang kompleks dan dinamis.

Membandingkan tikus-tikus bebas kuman yang dipelihara tanpa paparan ke mikroorganisme dengan tikus-tikus yang membangun mikrobiota sejak lahir, atau tikus-tikus yang terkolonisasi dengan komponen mikrobiota selama atau setelah perkembangan pasca lahir, berbagai fungsi inang yang dipengaruhi oleh komunitas mikroba asli teridentifikasi.

Mikrobiota, sebagai contoh:

Gambar 1. Faktor-faktor yang mempengaruhi komposisi mikrobiota usus yang dimodifikasi menurut Carrasco et al. (Gambar dibuat dengan BioRender.com, diakses pada 15 Desember 2021).

Selain itu, protein dan produk pemecahan protein, zat yang mengandung sulfur, dan glikoprotein endogen atau asing, semuanya dapat dimetabolisme oleh mikroflora.

Lebih dari 90% dari semua spesies mikrobiota usus pada manusia dan hewan termasuk dalam filum Bacteroidetes, Firmicutes, dan Actinobacteria, yang lainnya adalah Fusobacteria, Proteobacteria, Verrucomicrobia, dan Cyanobacteria. 

Pada ayam, filum Bacteroidetes dan Firmicutes adalah perwakilan yang paling dominan di usus. Pada manusia dan beberapa hewan, rasio antara Firmicutes dan Bacteroidetes merupakan penanda yang terkait dengan kesehatan/metabolisme. 

Nutraceuticals

Diasumsikan juga bahwa prinsip molekuler yang membantu modifikasi dan pemeliharaan fungsi fisiologis normal mikrobiota usus sebagian besar berasal dari makanan dan suplemennya, seperti nutraceuticals.

Nutraceuticals dapat mencakup semuanya:

Nutraceuticals ini juga membantu pencegahan penyakit menular pada inang.

Selain itu, beberapa bakteri yang resisten terhadap banyak obat telah muncul sehingga membuat krisis ini menjadi global. Nutraceuticals akan dibutuhkan untuk mengurangi penggunaan antibiotik.

Bakteri asam laktat

Bakteri asam laktat telah digunakan sebagai suplemen pakan sejak zaman pra-Kristen ketika manusia mengonsumsi susu fermentasi.

Kemajuan dalam bakteriologi dan ketersediaan hewan bebas kuman yang lebih mudah membantu menilai dampak penghuni usus yang baru diidentifikasi pada inang.

Gambar 2. Mikrobiota pada ayam, dirangkum dari Shang et al. (gambar dibuat dengan BioRender.com, diakses pada 15 Desember 2021).

PENGHALANG USUS DAN TIGHT JUNCTIONS

Enterosit merupakan landasan lapisan tunggal mukosa usus yang melindungi inang dari lingkungan luar. Skema penghalang epitel usus dan beberapa interaksi dengan mikrobiota usus ditunjukkan pada Gambar 3.

Pembentukan dan fungsi tight junction dikendalikan oleh jalur transduksi sinyal intraseluler:

Gangguan tight junction oleh faktor bakteri dapat terjadi dalam langkah-langkah berikut: 

Akhirnya, proses ini menyebabkan peningkatan permeabilitas usus. Dengan demikian, sindrom usus bocor berkembang sebagai respons terhadap patogen, kekurangan makanan, dan stres.

Gambar 3. Interaksi antara penghalang epitel usus dan mikrobiota usus.

BIOMARKER YANG BERKAITAN DENGAN KESEHATAN USUS HEWAN

Interaksi antara fungsi penghalang epitel, peradangan usus, dan lingkungan mikroba memengaruhi kesehatan usus. Oleh karena itu, penemuan biomarker yang andal dan tersebar luas untuk mengukur peradangan usus dan fungsi penghalang merupakan bidang penelitian penting yang sedang berlangsung. Ringkasan beberapa biomarker yang diketahui terkait dengan kesehatan usus disajikan dalam Tabel 1. 

Peradangan juga dapat dikaitkan dengan stres oksidatif dan perubahan ekspresi gen yang terkait dengan stres oksidatif, yang menunjukkan bahwa stres oksidatif mungkin memiliki peran penting dalam fungsi usus fisiologis.

Salah satu teknik kuantitatif yang digunakan untuk mengevaluasi integritas protein sambungan ketat dalam lapisan tunggal sel epitel adalah pengukuran resistensi listrik transepitel (TEER). Respirasi mitokondria diperlukan untuk mempertahankan TEER, yang menyiratkan bahwa oksidasi memainkan peran penting dalam stabilitas tight junction sel Caco-2.

Menurut Janssen-Duijghuijsen et al., penurunan produksi ATP mitokondria mengakibatkan penurunan permeabilitas usus dan peningkatan ekspresi gen okludin dan klaudin-1, tetapi terjadi penurunan ekspresi gen klaudin-2 dan klaudin-7. 

Biomarker stres oksidatif

Seringkali, stres oksidatif diukur dengan memeriksa metabolit yang terbentuk selama atau setelah proses oksidatif. 

Tabel 1. Biomarker potensial untuk mengevaluasi kesehatan usus. Diadaptasi dari Chen et al. dan Baxter et al.

Biomarker kesehatan usus

Biomarker untuk evaluasi kesehatan usus juga dapat dikaitkan dengan pemantauan fungsi usus.

Biomarker yang terkait dengan aktivitas imun

Dalam kasus biomarker yang terkait dengan aktivitas imun yang dapat memengaruhi kesehatan usus.

Pada akhirnya, respons imun bawaan dan adaptif cenderung memberikan biomarker yang layak untuk menilai kesehatan usus.

Analisis histomorfologi

Analisis histomorfologi adalah jenis evaluasi lain yang sangat dipengaruhi oleh keseimbangan lingkungan usus yang memadai.

Biomarker permeabilitas usus

Translokasi bakteri dan ekspresi gen TJ seperti claudin, occludin, dan zonula occludens (ZO-1) merupakan biomarker permeabilitas usus yang digunakan untuk mengevaluasi kesehatan usus.

Translokasi bakteri telah dikaitkan dengan penyakit seperti kondronekrosis dengan osteomielitis pada broiler dan broiler breeder, yang menunjukkan migrasi patogen enterik ke vertebra toraks.

TJ seperti okludin telah terbukti mengalami penurunan regulasi pada pasien manusia dengan penyakit radang usus (penyakit Crohn), dan pada ayam dalam model kondisi tantangan kesehatan usus nutrisi, sehingga mengungkap peran mendasar TJ seperti okludin dalam menjaga integritas penghalang usus.

Seperangkat kandidat biomarker yang berbeda mencakup protein pengikat asam lemak (FABP), yang merupakan pendamping lipid intraseluler yang bertugas mengatur metabolisme lipid dan jalur sensitif lipid yang penting dalam makrofag dan adiposit. 

Biomarker terkenal lainnya yang telah digunakan pada unggas untuk mengevaluasi permeabilitas usus adalah pengukuran fluorescein isothiocyanate dextran (FITC-d) dalam serum. 

Beberapa biomarker non-invasif yang saat ini sedang dipelajari dalam sampel tinja oleh berbagai kelompok penelitian adalah fibronectin, calprotectin, dan lipocalin. Kandidat biomarker ini telah menunjukkan hasil yang menjanjikan pada ayam; meskipun demikian, ada juga ketidakkonsistenan antara penelitian. 

Pada akhirnya, tujuannya adalah untuk terus mencari biomarker kesehatan usus yang dapat dengan mudah diukur dari sampel yang tidak memerlukan waktu persiapan atau biaya yang lama.

PDF
Exit mobile version