Tempe, Gut-Lung Axis dan COVID-19

Apa itu Gut-Lung Axis dan kenapa penting?

Usus merupakan organ dalam tubuh tempat bakteri, jamur, protozoa, virus dan arkaea. Dari beberapa mikroorganisme tersebut, bakteri merupakan mayoritas mikroorganisme yang terdapat pada usus (1). Tingginya bakteri dalam usus ini mengindikasikan peran dari bakteri dalam perkembangan penyakit maupun kesehatan. Studi menunjukkan bahwa bakteri beserta komponen gen penyusunnya atau disebut mikrobiom saluran cerna ternyata memiliki peran yang penting dalam ekstraksi energi dari makanan, melatih sistem imun, sistem perlindungan terhadap invasi bakteri atau virus, metabolisme asam empedu sekunder, metabolisme glukosa, dan berbagai peran lainnya (2,3).

Studi menunjukkan keterkaitan antara mikrobiom saluran cerna dengan kesehatan paru dan saluran pernafasan. Pasien yang mengalami perubahan komposisi mikrobiom saluran cerna yang berhubungan dengan penyakit atau disbiosis seperti pada pasien IBS dan IBD, beresiko tinggi untuk menderita penyakit saluran pernafasan (4). Menariknya, individu dengan diabetes mellitus, hipertensi, penyakit hati dan sindrom metabolik saat ini diketahui merupakan faktor resiko infeksi virus korona nCOV-SARS-2 atau dikenal dengan COVID-19 (5). Pada individu dengan penyakit penyerta ini diketahui terjadi disbiosis mikrobiom saluran cerna, dimana terjadi peningkatan bakteri gram negatif penghasil LPS (lipopolisakarida) yaitu Bacteroidetes dan penurunan beberapa bakteri antara lain Akkermansia muciniphila dan bakteri penghasil asam lemak rantai pendek (6-8). Kondisi ini akan berdampak pada peningkatan resiko infeksi, salah satunya adalah infeksi COVID-19 (9) dan juga meningkatkan keparahan serta resiko kematian pada pasien COVID-19.

Apakah Tempe Potensial untuk COVID-19?

Tempe merupakan salah satu makanan khas Indonesia yang dibuat melalui proses fermentasi kacang kedelai menggunakan jamur Rhizopus oligosporus. Studi menunjukkan bahwa proses fermentasi pada proses pembuatan tempe tidak hanya berasal dari jamur saja, namun terdapat peran bakteri, terutama bakteri asam laktat, terutama pada produsen tempe tradisional yang masih menggunakan laru dari daun jati atau proses pemeraman menggunakan daun pisang (10,11). Penggunaan teknik atau metode ini berperan penting dalam penghasilan beberapa komponen bioaktif seperti aglikon isoflavon. Isoflavon merupakan senyawa fitoesterogen yang merupakan bagian dari flavonoid dan terdapat pada tumbuhan yang berfungsi sebagai anti-jamur, anti-bakteri, anti-virus dan antioksidan (12). Komponen isoflavon ini tersusun atas senyawa dasar penyusun isoflavon yang disebut dengan aglikon isoflavon dan senyawa aglikon isoflavon yang berikatan dengan gula glukosida. Konsumsi isoflavon terbesar pada manusia disumbang dari kedelai dengan kandungan isoflavon mencapai 0,5-7,6 mg/g berat kering kedelai (13). Isoflavon pada kedelai ini disusun atas senyawa aglikon isoflavon daidzein, glisitein, dan genistein serta senyawa glukosidanya yaitu malonildaidzin, malonilglisitein, dan malonilgenistin (13).

Studi menunjukkan bahwa aglikon isoflavon pada tempe mampu meningkatkan jumlah bakteri baik seperti Lactobacillus dan bakteri penghasil asam lemak rantai pendek F. Prausnitzii (14,15). Studi pada manusia juga menunjukkan peran tempe dalam meningkatkan populasi bakteri Akkermansia muciniphila, bakteri berperan penting dalam stimulasi pembentukan musin untuk mencegah masukknya virus atau bakteri patogen ke dalam darah (16). Hal inilah yang menjadikan tempe sebagai salah satu bahan pangan khas daerah yang potensial dalam memperbaiki kondisi disbiosis saluran cerna sehingga dapat digunakan sebagai terapi diet pada pasien COVID-19.

Apakah Semua Tempe Potensial?

Tidak semua tempe ternyata potensial digunakan sebagai diet pasien COVID-19 atau pencegahan infeksi virus korona. Hal ini disebabkan karena perbedaan proses pengolahan dan metode pembuatan tempe akan mempengaruhi diversitas atau keragaman mikrobiom pada tempe. Keragaman ini berpengaruh signifikan terhadap nilai gizi dan komponen bioaktif berdasarkan studi pendahuluan yang kami lakukan. Bahkan, metode pembuatan tempe ini berdampak signifikan terhadap potensi efek perbaikan profil metabolik pada kondisi diabetes mellitus. Tempe yang dibuat dari beberapa bakteri asam laktat memiliki potensi untuk meningkatkan produksi insulin dimana efek ini tidak terdapat pada tempe yang dibuat tanpa bakteri asam laktat.

Selain itu, ko-fermentasi antara jamur tempe dengan bakteri, terutama dari golongan bakteri asam laktat, potensial dalam menghasilkan neurotransmiter asam gama aminobutirat (GABA) bila diolah dengan tepat (17-19). Penelitian terbaru menunjukkan bahwa neurotransmiter GABA diketahui berperan dalam imunitas melalui mekanisme yang belum diketahui secara pasti (20,21). Pemberian GABA dapat menstimulasi makrofag untuk melakukan autofagi bakteri patogen, mencegah infeksi bakteri pada paru dan saluran pernafasan, serta mencegah pelepasan sitokin pro-inflamasi pada kondisi infeksi (22-24). Peningkatan sitokin pro-inflamasi atau badai sitokin pro-inflamasi inilah yang diduga menjadi penyebab tingginya mortalitas pada pasien COVID-19, sehingga tempe GABA potensial digunakan sebagai diet pada pasien COVID-19.

Kesimpulan

Pencegahan infeksi koronavirus dapat dilakukan melalui perbaikan mikrobiom saluran cerna. Penggunaan bahan makanan khas Indonesia yaitu tempe menjadi salah satu alternatif diet untuk mencegah infeksi maupun keparahan dari infeksi virus korona nCoV-SARS-2. Namun, teknik atau metode dalam pembuatan tempe menjadi hal penting yang perlu mendapat perhatian untuk meningkatkan potensi tempe, warisan budaya luhur Indonesia, sebagai solusi alternatif permasalahan kesehatan Nasional. (Rio Jati Kusuma)

DAFTAR PUSTAKA

  1. Thursby E, Juge N. Introduction to the human gut microbiota. Biochem J. 2017;474(11):1823-1836. doi:10.1042/BCJ20160510.
  2. Valdes Ana M, Walter Jens, Segal Eran, Spector Tim D. Role of the gut microbiota in nutrition and health. BMJ 2018;361:k2179. doi: 10.1136/bmj.k2179.
  3. Baohong Wang, Mingfei Yao, Longxian Lv, Zongxin Ling, Lanjuan Li. The Human Microbiota in Health and Disease. Engineering 2017;3(1):71-82. doi: 10.1016/J.ENG.2017.01.008.
  4. Lai, H., Lin, H., Kao, Y. et al. Irritable bowel syndrome increases the risk of chronic obstructive pulmonary disease: A retrospective cohort study. Rep. 2020; 10:10008. doi: 10.1038/s41598-020-66707-1.
  5. Marhl M, Grubelnik V, Magdič M, Markovič R. Diabetes and metabolic syndrome as risk factors for COVID-19. Diabetes Metab Syndr. 2020;14(4):671-677. doi:10.1016/j.dsx.2020.05.013.
  6. Li X, Watanabe K, Kimura I. Gut Microbiota Dysbiosis Drives and Implies Novel Therapeutic Strategies for Diabetes Mellitus and Related Metabolic Diseases. Front Immunol. 2017;8:1882. doi:10.3389/fimmu.2017.01882.
  7. Dabke K, Hendrick G, Devkota S. The gut microbiome and metabolic syndrome. J Clin Invest. 2019; 129(10):4050-4057. doi: 10.1172/JCI129194.
  8. Gérard C and Vidal H. Impact of Gut Microbiota on Host Glycemic Control.  Endocrinol 2019; 10:29. doi: 10.3389/fendo.2019.00029.
  9. Iacob Simona, Iacob Diana Gabriela. Infectious Threats, the Intestinal Barrier, and Its Trojan Horse: Dysbiosis. Frontiers in Microbiology 2019; 10:1676. doi: 3389/fmicb.2019.01676.
  10. Seumahu CA, Suwanto A, Rusmana I, Solihin DD. Bacterial and Fungal Communities in Tempeh as Reveal by Amplified Ribosomal Intergenic Sequence Analysis. HAYATI Journal of Biosciences 2013; 20(2): 65-71. doi: 10.4308/hjb.20.2.65.
  11. Pangastuti A, Alfisah RK, Istiana NI, Sari SLA, Setyaningsih R, Susilowati A, Purwoko T. Metagenomic analysis of microbial community in over-fermented tempeh. Biodiversitas 2019; 20(4): 1106-1114. doi: 10.13057/biodiv/d200423.
  12. Křížová L, Dadáková K, Kašparovská J, Kašparovský T. Isoflavones. Molecules. 2019;24(6):1076. doi:10.3390/molecules24061076
  13. Zhang J, Ge Y, Han F, et al. Isoflavone Content of Soybean Cultivars from Maturity Group 0 to VI Grown in Northern and Southern China. J Am Oil Chem Soc. 2014;91(6):1019-1028. doi:10.1007/s11746-014-2440-3.
  14. Kuligowski M, Jasińska-Kuligowska I, Nowak J. Evaluation of bean and soy tempeh influence on intestinal bacteria and estimation of antibacterial properties of bean tempeh. Pol J Microbiol. 2013;62(2):189-194.
  15. Soka S, Suwanto A, Sajuthi D, Rusmana I. Impact of Tempeh Supplementation on Gut Microbiota Composition in Sprague-Dawley Rats. Research Journal of Microbiology 2014;9: 189-198.
  16. Stephanie, Kartawidjajaputra F, Silo W, Yogiara Y, Suwanto A. Tempeh consumption enhanced beneficial bacteria in the human gut. Food Research 2019; 3(1):57-63.
  17. Dhakal R, Bajpai VK, Baek KH. Production of gaba (γ – Aminobutyric acid) by microorganisms: a review. Braz J Microbiol. 2012;43(4):1230-1241. doi:10.1590/S1517-83822012000400001.
  18. Hudec J, Kobida Ľ, Čanigová M, et al. Production of γ-aminobutyric acid by microorganisms from different food sources. J Sci Food Agric. 2015;95(6):1190-1198. doi:10.1002/jsfa.6807.
  19. Nuraida L. A review: Health promoting lactic acid bacteria in traditional Indonesian fermented foods. Food Science and Human Wellness 2015; 4(2): 47-55. doi: 1016/j.fshw.2015.06.001
  20. Jin Z, Mendu SK, Birnir B. GABA is an effective immunomodulatory molecule. Amino Acids. 2013;45(1):87-94. doi:10.1007/s00726-011-1193-7
  21. Barragan A, Weidner JM, Jin Z, Korpi ER, Birnir B. GABAergic signalling in the immune system. Acta Physiol (Oxf). 2015;213(4):819-827. doi:10.1111/apha.12467.
  22. Kim, J.K., Kim, Y.S., Lee, H. et al.GABAergic signaling linked to autophagy enhances host protection against intracellular bacterial infections. Nat Commun 9, 4184 (2018). doi: 1038/s41467-018-06487-5.
  23. Hall, D.J., Hader, S.N., Kondiles, B.R., The gamma‐aminobutyric acid (GABA)Areceptor modulates the cytokine response to rhinovirus exposure in human monocytic cells. The FASEB Journal 2019, 33: 792.4-792.4. doi:1096/fasebj.2019.33.1_supplement.792.4
  24. Amol K. Bhandage, Zhe Jin, Sergiy V. Korol, Qiujin Shen, Yu Pei, Qiaolin Deng, Daniel Espes, Per-Ola Carlsson, Masood Kamali-Moghaddam, Bryndis Birnir. GABA Regulates Release of Inflammatory Cytokines From Peripheral Blood Mononuclear Cells and CD4+ T Cells and Is Immunosuppressive in Type 1 Diabetes. EBioMedicine 2018; 30: 289-294. doi: 1016/j.ebiom.2018.03.019.