Berandasehat.id – Perubahan mikrobioma usus telah menyebabkan berbagai penyakit termasuk diabetes tipe 2, obesitas, dan penyakit radang usus. Kini, tim peneliti di Broad Institute of MIT dan Harvard serta Rumah Sakit Umum Massachusetts telah menemukan bahwa mikroba di usus juga dapat mempengaruhi penyakit kardiovaskular.

Dalam penelitian yang dipublikasikan di Cell, tim peneliti telah mengidentifikasi spesies bakteri tertentu yang mengonsumsi kolesterol di usus dan dapat membantu menurunkan risiko kolesterol dan penyakit jantung pada manusia.

Anggota laboratorium Ramnik Xavier, Platform Metabolomics Broad, dan kolaborator menganalisis metabolit dan genom mikroba dari lebih dari 1.400 peserta dalam Framingham Heart Study, sebuah projek selama puluhan tahun yang berfokus pada faktor risiko penyakit kardiovaskular.

Tim menemukan bahwa bakteri yang disebut Oscillibacter mengambil dan memetabolisme kolesterol dari lingkungannya, dan bahwa orang yang membawa mikroba dalam jumlah lebih tinggi di ususnya memiliki kadar kolesterol lebih rendah.

Peneliti juga mengidentifikasi mekanisme yang mungkin digunakan bakteri untuk memecah kolesterol.

Hasilnya menunjukkan bahwa intervensi yang memanipulasi mikrobioma dengan cara tertentu suatu hari nanti dapat membantu menurunkan kolesterol pada manusia. Temuan ini juga meletakkan dasar bagi penyelidikan yang lebih bertarget tentang bagaimana perubahan mikrobioma mempengaruhi kesehatan dan penyakit.

“Penelitian kami mengintegrasikan temuan dari subjek manusia dengan validasi eksperimental untuk memastikan kami mencapai wawasan mekanistik yang dapat ditindaklanjuti yang akan berfungsi sebagai titik awal untuk meningkatkan kesehatan jantung,” kata Xavier, yang merupakan anggota inti lembaga, direktur Program Imunologi, dan salah satu direktur Program Penyakit Menular dan Mikrobioma di Broad.

Xavier juga seorang profesor di Harvard Medical School dan Rumah Sakit Umum Massachusetts.

Peneliti pascadoktoral Chenhao Li dan ilmuwan peneliti Martin Stražar, keduanya di laboratorium Xavier, adalah penulis pertama dalam penelitian ini.

Isyarat kolesterol

Dalam dekade terakhir, peneliti lain telah menemukan hubungan antara komposisi mikrobioma usus dan unsur penyakit kardiovaskular, seperti trigliserida dan kadar gula darah setelah makan. Namun para ilmuwan belum dapat menargetkan hubungan tersebut dengan terapi karena mereka kurang memahami jalur metabolisme di usus.

Dalam studi baru tersebut, tim Broad memperoleh gambaran yang lebih lengkap dan rinci tentang dampak mikroba usus terhadap metabolisme. Mereka menggabungkan pengurutan metagenomik shotgun, yang memprofilkan semua DNA mikroba dalam sampel, dengan metabolomik, yang mengukur kadar ratusan metabolit yang diketahui dan ribuan metabolit yang tidak diketahui.

Mereka menggunakan alat ini untuk mempelajari sampel tinja dari Framingham Heart Study.

“Hasil projek ini menggarisbawahi pentingnya data pasien yang berkualitas tinggi dan terkurasi,” kata Stražar. “Hal ini memungkinkan kami untuk mencatat dampak yang sangat halus dan sulit diukur dan langsung menindaklanjutinya.”

Pendekatan ini mengungkap lebih dari 16.000 hubungan antara mikroba dan sifat metabolik, termasuk salah satu yang sangat kuat: Orang dengan beberapa spesies bakteri dari genus Oscillibacter memiliki kadar kolesterol lebih rendah dibandingkan mereka yang tidak memiliki bakteri tersebut.

Para peneliti menemukan bahwa spesies dalam genus Oscillibacter secara mengejutkan melimpah di usus, mewakili rata-rata satu dari setiap 100 bakteri.

Para peneliti kemudian ingin mengetahui jalur biokimia yang digunakan mikroba untuk memecah kolesterol. Untuk melakukan hal ini, pertama-tama mereka perlu menumbuhkan organisme tersebut di laboratorium. Untungnya, laboratorium telah menghabiskan waktu bertahun-tahun mengumpulkan bakteri dari sampel tinja untuk membuat perpustakaan unik yang juga menyertakan Oscillibacter.

Setelah berhasil menumbuhkan bakteri tersebut, tim menggunakan spektrometri massa untuk mengidentifikasi produk sampingan yang paling mungkin dari metabolisme kolesterol pada bakteri tersebut. Hal ini memungkinkan mereka menentukan jalur yang digunakan bakteri untuk menurunkan kadar kolesterol.

Peneliti nenemukan bahwa bakteri tersebut mengubah kolesterol menjadi produk antara yang kemudian dapat diuraikan oleh bakteri lain dan dikeluarkan dari tubuh. Selanjutnya, tim menggunakan model pembelajaran mesin untuk mengidentifikasi kandidat enzim yang bertanggung jawab atas konversi biokimia ini, dan kemudian mendeteksi enzim dan produk pemecahan kolesterol tersebut secara khusus pada Oscillibacter tertentu di laboratorium.

Tim menemukan spesies bakteri usus lain, Eubacterium coprostanoligenes, yang juga berkontribusi terhadap penurunan kadar kolesterol. Spesies ini membawa gen yang sebelumnya telah ditunjukkan oleh para ilmuwan yang terlibat dalam metabolisme kolesterol.

Dalam penelitian barunya, tim menemukan bahwa Eubacterium mungkin memiliki efek sinergis dengan Oscillibacter pada kadar kolesterol, yang menunjukkan bahwa eksperimen baru yang mempelajari kombinasi spesies bakteri dapat membantu menjelaskan bagaimana komunitas mikroba yang berbeda berinteraksi untuk mempengaruhi kesehatan manusia, demikian laporan MedicalXpress. (BS)