Berandasehat.id – Bakteri usus dan pola makan kaya asam amino triptofan dapat berperan sebagai pelindung terhadap kuman patogen merugikan E. coli, yang dapat menyebabkan sakit perut parah, kram, demam, pendarahan usus, dan gagal ginjal.
Penelitian yang diterbitkan pada Maret 2024 di Nature mengungkap bagaimana triptofan, yakni asam amino yang banyak ditemukan dalam produk hewani, kacang-kacangan, biji-bijian, biji-bijian, dan polong-polongan, dapat dipecah oleh bakteri usus menjadi molekul kecil yang disebut metabolit.
Ternyata beberapa metabolit ini dapat berikatan dengan reseptor pada sel epitel (permukaan) usus, sehingga memicu jalur yang pada akhirnya mengurangi produksi protein yang digunakan E. coli untuk menempel pada lapisan usus dan menyebabkan infeksi. Ketika E. coli gagal menempel dan berkoloni di usus, patogen tersebut akan bergerak dan keluar dari tubuh.
Penelitian ini menjelaskan peran reseptor DRD2 di usus yang sebelumnya tidak diketahui. DRD2 dikenal sebagai reseptor dopamin (neurotransmitter) di sistem saraf pusat dan perifer.
“Sebenarnya ada dua area berbeda di mana reseptor ini dapat berperan, dan hal ini tidak diapresiasi sebelum temuan kami muncul,” kata Pamela Chang, profesor imunologi di Fakultas Kedokteran Hewan dan biologi kimia di Fakultas Seni dan Sains.
Chang menambahkan, peneliti berpikir bahwa DRD2 bekerja sambilan di usus sebagai sensor metabolisme mikroba, dan kemudian efek hilirnya adalah membantu melindungi terhadap infeksi.
Samantha Scott, peneliti pascadoktoral di laboratorium Chang, adalah penulis pertama penelitian yang berjudul Dopamine Receptor D2 Confers Colonization Resistance via Microbial Metabolites.
Setelah Chang, Scott, dan rekannya telah mengidentifikasi jalur spesifik untuk membantu mencegah infeksi E. coli, mereka kini dapat mulai mempelajari reseptor DRD2 dan komponen jalur hilirnya untuk target terapeutik.
Dalam studi tersebut, para peneliti menggunakan tikus yang terinfeksi Citrobacter rodentium, bakteri yang sangat mirip dengan E. coli, karena E. coli patogen tertentu tidak menginfeksi tikus. Melalui eksperimen, para peneliti mengidentifikasi bahwa terdapat lebih sedikit patogen dan peradangan (tanda sistem kekebalan aktif dan infeksi) setelah tikus diberi makanan yang dilengkapi dengan triptofan.
Kemudian, untuk menunjukkan bahwa bakteri usus mempunyai efek, mereka memberikan antibiotik pada tikus untuk menghilangkan mikroba di usus, dan menemukan bahwa tikus tersebut terinfeksi oleh C. rodentium meskipun mengonsumsi makanan triptofan, yang menegaskan bahwa perlindungan dari triptofan bergantung pada pada bakteri usus.
Kemudian, dengan menggunakan spektrometri massa, tim peneliti melakukan pemeriksaan untuk menemukan identitas kimiawi metabolit triptofan dalam sampel usus, dan mengidentifikasi tiga metabolit tersebut yang meningkat secara signifikan ketika diberi diet triptofan.
Sekali lagi, berdasarkan tingkat patogen dan peradangan, ketika ketiga metabolit ini diberikan pada tikus, mereka memiliki efek perlindungan yang sama seperti memberi tikus makanan triptofan lengkap.
Para peneliti juga menggunakan bioinformatika untuk menemukan protein (dan reseptor) mana yang mungkin berikatan dengan metabolit triptofan, dan dari daftar panjang mereka mengidentifikasi tiga reseptor terkait dalam keluarga reseptor dopamin yang sama. Dengan menggunakan garis sel usus manusia di laboratorium, mereka mampu mengisolasi reseptor DRD2 sebagai reseptor yang memiliki efek perlindungan terhadap infeksi dengan adanya metabolit triptofan.
Eksperimen tersebut mengungkapkan peran baru reseptor dopamin DRD2 di usus yang mengontrol protein aktin dan memengaruhi jalur yang sebelumnya tidak diketahui untuk mencegah kemampuan bakteri patogen menjajah usus.
Jingjing Fu, mantan peneliti pascadoktoral di laboratorium Chang, adalah rekan penulis. (BS)
berandasehat.id 