Informasi

Keanekaragaman Mikroba Antara Pelestarian Lingkungan dan Kesehatan Manusia

Keanekaragaman Mikroba Antara Pelestarian Lingkungan dan Kesehatan Manusia – Karya ini menyajikan data bibliografi tentang peran dan fungsi keanekaragaman mikroba.

Keanekaragaman Mikroba Antara Pelestarian Lingkungan dan Kesehatan Manusia

hospitalmicrobiome – Meningkatnya penggunaan probiotik dan makanan prebiotik telah menyebabkan studi tentang fungsi sebenarnya mereka dalam tubuh manusia.

Diketahui bahwa di lingkungan, mikroorganisme sangat penting dalam daur ulang nutrisi, keseimbangan rantai trofik, aktivitas fisiologis vital pada tumbuhan dan hewan, serta konservasi habitat alami.

Dalam makanan manusia, organisme mikroskopis ini berkontribusi dari produk penyedap hingga sintesis zat antimikroba dan vitamin yang penting bagi makhluk hidup.

Isu lingkungan dan kesehatan, bersama dengan peningkatan produksi pangan, telah menjadi topik investasi di bidang penelitian ilmiah. Produksi pangan dengan kualitas dan kuantitas untuk memenuhi jumlah penduduk dunia merupakan hal yang berkaitan dengan kesehatan masyarakat. Pertahanan keanekaragaman hayati merangsang produksi pangan yang memberikan manfaat bagi konsumen dan sekaligus bermanfaat bagi kelestarian lingkungan.

Baca Juga : Asal Usul Relung dan Spesies di Dunia Bakteri 

Konsumsi produk olahan dengan nilai gizi rendah dan kadar asam lemak trans tinggi sering terjadi pada penduduk. Di Brasil, sepuluh langkah menuju pola makan yang sehat dimasukkan dalam Rencana Nasional untuk mempromosikan nutrisi yang tepat dan berat badan yang sehat, yang bertujuan untuk meningkatkan pengetahuan masyarakat tentang kesehatan dan mendorong praktik latihan fisik. Dalam sepuluh langkah ini, dimungkinkan untuk memeriksa peningkatan kualitas hidup konsumen, sehingga memfasilitasi dan meningkatkan kebiasaan makan mikrobiota usus, dan oleh karena itu, kesehatan seseorang.

Diet manusia adalah indikator kunci kualitas hidup dan mempengaruhi individu dengan cara yang berbeda, karena pentingnya protein, vitamin, mineral dan nutrisi yang dibutuhkan untuk fungsi tubuh yang sempurna. Sereal memiliki persentase protein, lipid, serat, abu dan karbohidrat yang sama. Sereal adalah makanan yang berasal dari tumbuhan, terdiri dari biji-bijian dan sebagian besar dikonsumsi oleh masyarakat di seluruh dunia. Nama ‘sereal’ berasal dari Ceres , dewi pertanian dan panen Yunani. Sereal budidaya utama adalah beras, gandum, jagung, oat, rye, barley dan triticale. Mereka banyak dikonsumsi karena menjadi bagian dari kebiasaan makan banyak orang; untuk kemudahan budidaya, konservasi, transportasi dan pendapatan, karena biaya rendah dan nilai gizi yang baik dan untuk berbagai macam bentuk penggunaan (Coppens 2005).

Beras adalah salah satu sereal yang paling banyak dibudidayakan di dunia untuk konsumsi manusia dan bahan baku untuk industri makanan. Ada kecenderungan yang meningkat dari industri ini untuk mencari beras, terutama beras organik dan gandum utuh, karena masalah kesehatan dan media, yang berkepentingan dengan kebangkitan budaya kekuatan berbasis produk gandum (Ley dkk. 2005). Beras, meski bukan makanan yang kaya vitamin, memiliki perbedaan agar mudah diasimilasi oleh tubuh. Komponen utamanya adalah pati, yang menyediakan energi, berfungsi sebagai bahan bakar untuk fungsi tubuh. Persentase protein bervariasi sekitar 3 sampai 12% tergantung pada jenis beras (Ibge 2013).

Praktisi diet makrobiotik dan vegetarian berusaha untuk menggunakan secara rasional, menggunakan nasi untuk mempromosikan tindakan komplementer dari satu makanan di atas yang lain. Di alam, komunitas mikroba memfasilitasi aliran nutrisi dan energi dari bumi, tetapi sedikit yang diketahui tentang interaksinya, dan keanekaragamannya masih diremehkan. Pola suksesi mereka dan bagaimana distribusi spasial mereka juga terjadi kurang dipelajari (Barbosa dkk. 2010). Oleh karena itu, keanekaragaman hayati fungsional dalam agroekosistem merupakan kunci keberlanjutan ekologi produksi dan mikroorganisme sangat penting untuk proses ini (Johnson dkk. 2003).

Bakteri terdiri dari komunitas mikroba besar, yang terdiri dari spesies yang dianggap patogen bagi manusia, hewan dan tumbuhan, atau bahkan spesies bermanfaat yang berinteraksi dengan organisme lain. Oleh karena itu, pentingnya studi keanekaragaman mikroba dipertaruhkan.

METODE

Pencarian bibliografi dilakukan melalui pencarian sistematis yang mencakup tahun 1900-an dan hingga 2013. Istilah “bakteri tanah”, “agroekosistem” dan “nutraceutical” digunakan untuk mencari database seperti SciELO dan Portal Capes. Basis data ini memenuhi kriteria minimum pencarian untuk melakukan tinjauan sistematis, sesuai dengan literatur. Artikel yang ditulis dalam bahasa selain bahasa Inggris, Spanyol atau Portugis tidak termasuk. Kemudian teks lengkap dari artikel yang dipilih dan referensi yang dikutip dianalisis, yang dipilih dalam studi tambahan milik subjek. Pencarian awal mengidentifikasi 68 artikel, yang digunakan untuk penyusunan artikel ulasan ini

KEANEKARAGAMAN MIKROBA

Dalam ekosistem yang terpelihara

Mikroorganisme mewakili repertoar terkaya dalam kimia dan keragaman molekuler di alam, memberikan dasar untuk proses ekologi seperti siklus biogeokimia dan rantai makanan, serta menjaga hubungan vital di antara mereka sendiri dan dengan organisme superior.Hunter-Cevera 1998). Keanekaragaman mikroorganisme sangat luas yang tidak diketahui. Sejauh ini, antara 0,1 dan 10% spesies mikroba diketahui, tergantung pada habitat yang dipelajari. Dalam suatu agroekosistem, variasi keanekaragaman mikroba sepanjang musim masih belum dipahami dengan baik, karena pada setiap musim, satu komunitas mikroba tampaknya lebih dominan, disertai dengan komunitas mikroba lain yang kurang melimpah yang seringkali berada di bawah tingkat deteksi menggunakan metode terkini. evaluasi (Torsvik dan Ovreas 2002). Keanekaragaman mikroorganisme sangat penting untuk berfungsinya ekosistem, karena ada kebutuhan untuk mempertahankan proses ekologi seperti dekomposisi bahan organik, siklus nutrisi, agregasi tanah dan pengendalian patogen dalam ekosistem (Kennedy 1999). Keragaman fungsional sangat penting dalam penilaian ekologi mikroorganisme dalam ekosistem, terutama karena sedikit yang diketahui tentang hubungan antara keragaman struktural dan fungsional mikroorganisme ini. Namun, ada konsensus bahwa keanekaragaman mikroba secara langsung berkaitan dengan stabilitas ekosistem (Yamanaka dkk. 2003).

Dalam agroekosistem

Pertanian modern dicirikan oleh pencarian konstan untuk meningkatkan hasil panen melalui penggunaan mekanisasi, irigasi, pemupukan kimia dan aplikasi pestisida, ditambah dengan perbaikan genotipe tanaman. Namun, dampak lingkungan yang ditimbulkan oleh intensifikasi pertanian tidak selalu mendapat perhatian yang diperlukan. Kurangnya pengetahuan rinci tentang ekosistem dan/atau perencanaan yang tidak memadai untuk penggunaan lahan menyebabkan kerangka degradasi lingkungan yang intens, dengan hilangnya sumber daya tak terbarukan dan keanekaragaman hayati tidak hanya di Brasil tetapi di negara lain (Eussen 1997). Pengamatan peningkatan lahan pertanian yang terdegradasi telah menyebabkan perubahan konsep penggunaan lahan, berdasarkan pandangan holistik dari proses pertanian, di mana sumber daya alam (tanah, air dan keanekaragaman hayati) dieksploitasi secara lebih berkelanjutan.

Keanekaragaman mikroorganisme sebagai indikator kualitas agroekosistem telah diperdebatkan secara luas, terutama dalam dekade terakhir, dengan munculnya teknik biologi molekuler yang mendukung evaluasi mikroorganisme dalam sampel lingkungan.Coutinho dkk. 1999; Tiedje dkk. 2001;Unicomb dkk. 2005). Argumen utama yang mendukung fitur lingkungan tersebut adalah kenyataan bahwa keanekaragaman mikroba secara alami tetap tidak berubah sepanjang tahun (Dickens dan Anderson 2001). Meskipun penggunaan lahan terus menerus untuk praktek pertanian, tanah mungkin kaya dalam sudut pandang biologis, karena banyak mikroorganisme yang ditemukan di lingkungan ini dianggap penting dalam pengendalian biologis penyakit dan hama pertanian (Andreoti 2009). Dengan demikian, proses mikroba memainkan kepentingan mendasar dalam fungsi sistem produksi, melakukan tugas-tugas yang berhubungan langsung dengan produktivitas dan keberlanjutan mereka (Boncowski dan Roy 2005).

Padi adalah tanaman dari genus Oryza dari keluarga rumput. O. sativa (beras Asia) dan O. glaberima (beras Afrika) adalah dua spesies yang paling banyak dibudidayakan. Domestikasi beras terjadi sekitar 10.000 tahun yang lalu di Asia. Di Brazil, tanaman ini diperkenalkan oleh orang Portugis (Heinrichs 1997;Hunter-Cevera 1998). Beras masih dianggap sebagai komponen utama makanan pokok dunia, meskipun konsumsi per kapita di Brasil telah menurun 40,5%, menurut penelitian Institut Geografi dan Statistik Brasil (FAO) pada 2013. Namun, perlu dicatat bahwa produksi beras tahun 2013 sebesar 12.816 juta ton. Budidaya padi di Brasil terutama dalam mode irigasi. Negara penghasil terbesar Brasil adalah Rio Grande do Sul dengan 1.0666 juta hektar, mewakili 44,5% dari luas nasional dan menyumbang 66,5% dari produksi Brasil (Panizzon dkk. 2013).

Pemantauan mikrobiologis air dan tanah tergantung pada kualitas air yang masuk ke tanaman. Bagian dari keanekaragaman bakteri Gram positif yang terdapat pada ekosistem padi termasuk dalam kelompok Bacillus , Micrococcus , Staphylococcus , Corynebacterium dan Lactobacillus , serta berbagai spesies Gram negatif yang termasuk dalam famili Enterobacteriaceae , dan Peseudomonadaceae Aeromonadaceae , Vibrionaceae , Brucellaceae , Burkholderiaceae , Xanthomonadaceae dan lain-lain (Reche dan Fiuza 2005). Di antara bakteri Gram-negatif, spesies berikut telah diidentifikasi oleh penulis yang sama di perairan budidaya padi: Escherichia coli , Enterobacter sp. Citrobacter freundii , Klebsiella pneumoniae , K. oxytoca , Proteus mirabilis , P. vulgaris , P. penneri , Citrobacter spp, Enterobacter cloaceae , Providencia rettgeri , Stenotrophomonas maltophilia , Ochrobactrum anthropi , ChromobacteriumPseudomonas aeruginosa , P. fluorescens dan Burkolderia cepacia .

Dalam mikrobiota manusia

Tubuh manusia dihuni oleh sejumlah besar mikroorganisme, didistribusikan di berbagai jaringan dan organ. Diyakini bahwa kelimpahan mikroorganisme lebih besar dari jumlah sel dalam tubuh dan berhubungan langsung dengan sistem kekebalan tubuh dan pemanfaatan pakan yang lebih baik (Brandt dkk. 2006). Sistem pencernaan terdiri dari saluran pencernaan yang berhubungan dengan organ-organ yang sebagian melakukan pencernaan, secara mekanis dan kimiawi. Tujuan dari sistem pencernaan adalah pemecahan makanan menjadi partikel yang lebih kecil untuk diserap dalam tubuh manusia.

Saluran pencernaan mamalia mempertahankan populasi mikroba yang sangat beragam yang memainkan peran penting dalam metabolisme nutrisi, perlindungan terhadap patogen, dan pengembangan sistem kekebalan tubuh. Diperkirakan bahwa setidaknya 1000 spesies bakteri yang berbeda hidup berdampingan di saluran usus manusia. Meskipun sering dianggap sebagai patogen, sebagian besar mikroorganisme di saluran usus memiliki efek menguntungkan. Mereka memainkan banyak peran dalam inang manusia, karena mereka terlibat langsung dalam sintesis vitamin dan kofaktor, membantu mendegradasi lipid dan polisakarida kompleks dan juga memiliki tindakan detoksifikasi (Kennedy 1999;Douglas- Escobar dkk. 2006). Diketahui bahwa bakteri sangat mengisi sebagian besar saluran enterik. Namun, lambung dan usus kecil memiliki lebih sedikit mikroorganisme karena adanya asam klorida (Bedani dkk. 2009). Usus besar memiliki banyak bakteri, terutama Lactobacillus sp., Escherichia coli , Klebsiella sp. dan Proteus sp. yang membantu dalam sintesis degradasi makanan (Camargo dkk. 2011;Odonkor dan Ampofo 2013).

Mikrobiota usus adalah campuran dinamis dari mikroorganisme, yang komposisinya bervariasi di sepanjang saluran pencernaan (GIT) dan antara mukosa dan lumen usus. Mikrobiota berkembang sepanjang waktu, karena interaksi faktor genetik, kontak dengan lingkungan, diet dan penyakit, sehingga menjelaskan fakta bahwa setiap individu menyajikan mikrobiota yang unik (Bedani dkk. 2009). Genotipe individu juga dapat menjadi faktor yang mempengaruhi komunitas bakteri di usus, mengikuti hipotesis bahwa di dalam usus terdapat tempat perlekatan spesifik untuk beberapa bakteri di inang, memilih yang paling penting. Situs adhesi ini mungkin telah ditentukan sebelumnya secara genetik (Brandt dkk. 2006).Gambar 1 menunjukkan secara didaktis faktor-faktor yang dapat mempengaruhi mikrobiota usus.

Konsentrasi mikroorganisme dan aktivitas metabolisme tertinggi ditemukan di usus besar. Mulai dari ileum konsentrasi bakteri meningkat secara bertahap, mencapai 10¹¹ sampai 10¹² CFU/g di usus besar. Mikrobiota dewasa dan stabil terdiri dari spesies asli (anggota permanen) dan allochthonous (anggota sementara yang diperoleh dari sumber eksternal). Mikrobiota beragam, terdiri dari 400-1000 spesies, di mana lebih dari 60% tidak dapat dibudidayakan di luar usus (Moreira 2012). Mikrobiota usus memainkan peran berbeda yang penting bagi inang seperti mereka memberikan efek trofik pada epitel usus, mendukung perkembangan mikrovili, yang pada gilirannya meningkatkan penyerapan nutrisi (Moreira 2012). Diet merupakan penentu utama bertahannya bakteri tertentu di saluran pencernaan, karena diet memberikan nutrisi, tidak hanya untuk inang, tetapi juga untuk bakteri yang ada di dalamnya. Komponen dari makanan yang tidak dapat dicerna berfungsi sebagai sumber karbon dan energi bagi bakteri usus manusia (Blaut dan Clavel2007).

Biota usus semakin dianggap sebagai mitra simbiosis untuk pemeliharaan kesehatan. Selama bertahun-tahun, mikrobiota usus telah dikenal dalam pengembangan sistem kekebalan tubuh. Sel-sel mukosa usus dan mikrobiota (enterosit, sel dendritik, limfosit, makrofag) mengatur produksi beberapa sitokin dan kemokin). Homeostasis saluran usus tergantung pada karakteristik inang (usia, jenis kelamin, genetika, dll) dan kondisi lingkungan (stres, obat-obatan, operasi gastrointestinal, agen infeksius dan toksik). Perubahan mikroorganisme usus dapat dibalik dengan diet dan penurunan berat badan. Perubahan kualitatif dan kuantitatif dalam konsumsi komponen makanan tertentu (asam lemak, karbohidrat, zat gizi mikro) memiliki efek tidak hanya pada komposisi mikrobiota usus, tetapi dapat memodulasi ekspresi gen di jaringan inang seperti hati, jaringan adiposa, usus, dan otot. Hal ini pada gilirannya dapat menyebabkan perkembangan atau penurunan massa lemak dan gangguan metabolisme yang terkait dengan penghalang usus dan kekebalan sistemik. Mikrobiota usus ini terdiri dari berbagai kelompok bakteri. Oleh karena itu, sangat penting untuk menjaga mereka seimbang untuk menjaga kesehatan manusia.

Beberapa bakteri telah digunakan sebagai probiotik, seperti spesies dari genus Lactobacillus dan Bifidobacterium , yang membantu dalam pemulihan mikrobiota usus manusia, ketika biota usus berkurang drastis dan rentan terhadap serangan patogen (Santos dan Cançado 2009).