Para ilmuwan telah menemukan hubungan yang mengejutkan antara program biologis awal bayi, mikrobioma usus, dan perkembangan otak selanjutnya. Hasilnya, dipublikasikan di Pers Sel Birumenunjukkan bahwa perubahan epigenetik yang terjadi saat lahir dapat mempengaruhi perkembangan bakteri usus selama masa bayi. Studi ini juga menemukan hubungan antara pola epigenetik tertentu, mikroba usus tertentu, dan tanda-tanda gangguan spektrum autisme (ASD) dan gangguan pemusatan perhatian/hiperaktivitas (ADHD) pada usia tiga tahun.
“Beberapa bakteri tampaknya menawarkan perlindungan, dan hal ini menarik karena menunjukkan bahwa mungkin ada cara untuk mendukung perkembangan anak melalui pola makan atau probiotik di masa depan,” kata penulis utama dan ahli gastroenterologi Francis Ka Leung Chan dari Chinese University of Hong Kong.
Bagaimana Biologi Awal Membentuk Perkembangan
Tahun-tahun pertama kehidupan adalah masa kritis bagi perkembangan otak dan pematangan sistem kekebalan tubuh. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa epigenetika dan mikrobioma usus masing-masing dapat mempengaruhi kesehatan jangka panjang, namun para ilmuwan memiliki pemahaman yang terbatas tentang bagaimana kedua sistem ini berinteraksi di awal kehidupan.
“Kami ingin melihat bagaimana epigenom dan mikrobioma berinteraksi sejak dini dan apakah interaksi keduanya dapat memengaruhi risiko anak terkena gangguan perkembangan saraf seperti ASD dan ADHD,” kata Hein Min Tun, salah satu penulis senior dan peneliti kesehatan masyarakat dari Chinese University of Hong Kong. “Kami menemukan sesuatu yang menarik: latar belakang epigenetik bayi saat lahir dapat memengaruhi risiko gangguan perkembangan saraf, namun keberadaan bakteri ‘baik’ tertentu di usus mereka dapat mengintervensi dan mengubah risiko tersebut.”
Untuk menyelidikinya, tim peneliti menganalisis pola metilasi DNA, suatu bentuk modifikasi epigenetik yang umum, dalam darah tali pusat dari 571 bayi. Mereka menggabungkan data ini dengan sampel mikrobioma usus yang dikumpulkan dari 969 bayi berusia 2, 6, dan 12 bulan, serta sampel mikrobioma dari orang tua bayi selama trimester ketiga kehamilan.
Ketika anak-anak mencapai usia 36 bulan, para peneliti menilai perkembangan neurologis mereka menggunakan kuesioner perilaku dan mencari hubungan antara hasil perkembangan, mikroba usus, dan pola epigenetik.
Faktor yang mempengaruhi mikrobioma bayi
Para peneliti menemukan bahwa beberapa faktor berhubungan dengan pola epigenetik saat lahir, termasuk cara melahirkan, lama kehamilan, memiliki kakak, dan alergi ibu. Menariknya, mikrobioma usus orang tua tampaknya tidak mempengaruhi perubahan epigenetik terkait kelahiran ini.
Perkembangan mikrobioma bayi dikaitkan dengan serangkaian faktor berbeda. Metode persalinan, paparan antibiotik, kakak laki-laki, dan menyusui semuanya berperan dalam membentuk komunitas mikroba yang berkembang selama tahun pertama kehidupan.
Bayi yang dilahirkan melalui operasi caesar memiliki pola metilasi DNA yang berbeda pada beberapa gen yang terlibat dalam fungsi kekebalan dan perkembangan otak.
Hubungan antara regulasi genetik dan bakteri usus
Studi tersebut juga menemukan bahwa pola epigenetik yang ada saat lahir mempengaruhi evolusi mikrobioma usus selama masa kanak-kanak.
Bayi yang memiliki tingkat metilasi DNA lebih tinggi pada gen tertentu yang terkait dengan kekebalan tubuh cenderung mengembangkan mikrobioma usus yang kurang beragam pada usia 12 bulan. Gen-gen ini berkontribusi membantu tubuh mengenali dan merespons patogen.
Temuan ini menunjukkan bahwa sinyal biologis yang ada saat lahir dapat membantu memandu perkembangan komunitas mikroba usus selama tahun pertama seorang anak.
Mikroba usus dan risiko perkembangan saraf
Ketika para peneliti mengamati hasil perilaku pada usia tiga tahun, mereka menemukan bahwa tanda-tanda ASD dan ADHD dikaitkan dengan kombinasi spesifik penanda epigenetik dan mikroba usus.
Namun, hasil penelitian ini juga menyoroti potensi peran bakteri tertentu sebagai pelindung. Anak-anak yang memiliki pola epigenetik yang terkait dengan ASD cenderung tidak menunjukkan tanda-tanda penyakit tersebut jika mereka tertular Lachnospira pektinoschiza selama anak usia dini. Demikian pula, anak-anak dengan pola epigenetik yang terkait dengan ADHD tampaknya lebih kecil kemungkinannya untuk menunjukkan tanda-tanda gangguan ini jika mereka menderita ADHD. Parabakteroides distasonis selama tahun pertama mereka.
“Fondasi kesehatan otak sudah diletakkan sejak dini, bahkan sebelum kelahiran,” kata Tun. “Namun, kami tidak ingin orang-orang berpikir bahwa ini berarti perkembangan seorang anak sudah ditentukan sejak lahir. Ini adalah kondisi kompleks yang memiliki banyak penyebab, dan kami hanya menemukan satu bagian kecil dari sebuah teka-teki yang sangat besar.”
Kemungkinan masa depan untuk probiotik dan kesehatan otak
Para peneliti terus mengikuti anak-anak yang berpartisipasi untuk lebih memahami bagaimana pola epigenetik di awal kehidupan dan perkembangan mikrobioma mempengaruhi kesehatan di masa kanak-kanak. Mereka menekankan bahwa penelitian laboratorium akan diperlukan untuk mengkonfirmasi hubungan yang diamati antara bakteri usus dan perkembangan saraf.
“Tujuan utamanya adalah mengembangkan intervensi dini yang aman dan tidak mengganggu, seperti probiotik spesifik atau bioterapi hidup, yang dapat membantu menjaga kesehatan mikrobioma usus dan berpotensi mengurangi risiko masalah perkembangan saraf,” kata penulis pertama dan ahli gastroenterologi Siew Chien Ng dari Chinese University of Hong Kong.
Penelitian ini didukung oleh InnoHK, Pemerintah Hong Kong, DH Chen Foundation dan New Cornerstone Science Foundation.
