Inulin dan prebiotik — makanan apa untuk memberi makan bakteri baik?

Tujuan studi: Fruktan jenis inulin (ITF), termasuk fruktooligosakarida rantai pendek (scFOS), oligofruktosa, dan inulin, adalah serat yang umum digunakan dan secara luas dianggap sebagai prebiotik karena dapat dimanfaatkan secara selektif oleh mikrobiota usus sehingga memberikan manfaat bagi kesehatan.

Hasil: Bukti dari penelitian yang disertakan dalam tinjauan ini menunjukkan bahwa ITF memiliki efek prebiotik terhadap mikrobiota usus, dengan meningkatkan jumlah Bifidobacterium, Lactobacillus, dan Faecalibacterium prausnitzii. Manfaat kesehatan yang dilaporkan setelah konsumsi ITF meliputi perbaikan fungsi penghalang usus, buang air besar yang lebih lancar, peningkatan sensitivitas insulin, penurunan trigliserida dan perbaikan profil lipid, peningkatan penyerapan kalsium dan magnesium, serta rasa kenyang yang lebih lama. Meskipun terdapat bukti bahwa efek ITF berbeda menurut panjang rantainya, kurangnya perbandingan langsung dan uraian terperinci mengenai sifat fisikokimia membatasi kesimpulan yang dapat ditarik dari penelitian klinis pada manusia.

Tujuan studi: Dibandingkan dengan populasi sehat, mikrobiota usus pada penderita diabetes tipe 2 memiliki beberapa ciri yang kurang menguntungkan dan dapat mengganggu pengaturan glukosa. Tujuan penelitian ini adalah mengevaluasi efek prebiotik fruktan jenis inulin terhadap mikrobiota tinja dan asam lemak rantai pendek (SCFA) pada pasien diabetes tipe 2.

Hasil: Pemberian fruktan jenis inulin menyebabkan perubahan sedang pada komposisi mikrobiota tinja (1.5%, p = 0.045). Efek peningkatan bifidobakteri paling menonjol, dengan efek positif terbesar pada unit taksonomi operasional (OTU) Bifidobacterium adolescentis, diikuti OTU Bacteroides. Setelah konsumsi prebiotik, kadar total SCFA, asam asetat, dan asam propionat dalam tinja secara signifikan lebih tinggi dibandingkan dengan plasebo. Serat prebiotik tidak memengaruhi kadar asam butirat maupun keragaman mikroba secara keseluruhan. Suplementasi fruktan jenis inulin selama enam minggu memberikan efek peningkatan bifidobakteri yang signifikan dan meningkatkan kadar SCFA dalam tinja, tanpa mengubah keragaman mikroba tinja. Temuan kami menunjukkan potensi sedang fruktan jenis inulin untuk memperbaiki komposisi mikrobiota usus dan meningkatkan fermentasi mikroba pada diabetes tipe 2.

Tujuan studi: Disbiosis usus akibat perubahan interaksi antara inang dan mikroba dapat memperburuk peradangan sistemik yang disebabkan oleh obesitas. Perubahan mikrobiota usus melalui suplementasi inulin prebiotik dapat memulihkan kelainan metabolik dan memperbaiki obesitas. Penelitian ini bertujuan menentukan apakah suplementasi inulin memperbaiki mikrobiota usus dan jalur fungsional mikroba pada anak-anak dengan obesitas.

Hasil: Sebanyak 143 anak yang memiliki profil kelimpahan taksonomi dan jalur fungsional dievaluasi. Peningkatan signifikan dalam keragaman alfa terlihat pada kelompok inulin. Dibandingkan kelompok lain, suplementasi inulin secara nyata meningkatkan Bifidobacterium, Blautia, Megasphaera, dan beberapa bakteri penghasil butirat, termasuk Agathobacter, Eubacterium coprostanoligenes, dan Subdoligranulum. Kelompok inulin menunjukkan perbedaan signifikan pada jalur fungsional proteasom dan metabolisme riboflavin. Perubahan ini berkorelasi dengan hasil klinis dan metabolik hanya pada kelompok inulin. Suplementasi inulin secara signifikan meningkatkan keragaman bakteri usus dan memperbaiki disbiosis mikrobiota usus pada anak-anak dengan obesitas. Perubahan jalur fungsional oleh inulin menunjukkan potensi zat ini dalam membentuk interaksi yang bermanfaat antara mikrobiota usus dan fisiologi inang.

Tujuan studi: Berbeda dengan anggapan lama bahwa prebiotik harus menimbulkan efek selektif (yaitu meningkatkan bifidobakteri), temuan terbaru menunjukkan bahwa intervensi prebiotik menyebabkan perubahan pada seluruh ekosistem mikrobiota. Namun, proses ini belum dikarakterisasi secara menyeluruh.

Hasil: Meskipun profil metabolit tinja tidak berubah secara signifikan setelah konsumsi inulin, analisis kami mendeteksi efek kecil pada komposisi mikrobiota secara keseluruhan serta perubahan spesifik akibat inulin pada kelimpahan relatif Anaerostipes, Bilophila, dan Bifidobacterium. Penurunan jumlah Bilophila yang diamati setelah konsumsi inulin berkaitan dengan tinja yang lebih lunak dan perubahan yang menguntungkan pada ukuran kualitas hidup yang spesifik untuk sembelit. Analisis menyeluruh atas efek intervensi pola makan dengan fruktan jenis inulin prebiotik terhadap mikrobiota usus besar menunjukkan bahwa efek ini secara khusus berkaitan dengan tiga genus. Salah satunya, Bilophila, merupakan target baru yang menjanjikan untuk penelitian mekanistik.

Tujuan studi: Perubahan mikrobiota usus dengan prebiotik merupakan strategi yang menjanjikan untuk menangani penyakit metabolik. Namun, efek klinisnya terhadap metabolisme glukosa pada berbagai populasi masih belum pasti. Dalam penelitian ini, kami melakukan uji acak tersamar ganda untuk mengkaji dampak inulin dan fruktooligosakarida (FOS) terhadap metabolisme glukosa pada orang dewasa dengan kelebihan berat badan atau obesitas dan orang dewasa sehat.

Hasil: Plasebo tidak memengaruhi metabolisme glukosa maupun mikrobiota usus. Pada orang dengan kelebihan berat badan atau obesitas, inulin secara signifikan menurunkan kadar glukosa pada 1 jam (Cohen's d = 0.71, p = 0.041) dan 2 jam (Cohen's d = 0.73, p = 0.028) selama tes toleransi glukosa oral (OGTT), meningkatkan insulin puasa (Cohen's d = 0.70, p = 0.008), serta menurunkan kadar homosistein (HCY) (Cohen's d = 0.76, p = 0.014). Efek ini tidak ditemukan pada orang sehat. Sebaliknya, meskipun FOS secara signifikan menurunkan HCY (Cohen's d = 0.72, p = 0.023), zat ini tidak memperbaiki ukuran glukosa pada kedua kelompok. Inulin juga mengurangi jumlah Ruminococcus sebesar 72.0% (dari 1.661% ± 1.501% menjadi 0.465% ± 0.594%), yang berkorelasi positif dengan perbaikan hasil glukosa. Setelah mengonsumsi inulin, kadar propionat menurun secara signifikan pada peserta dengan kelebihan berat badan atau obesitas (Cohen's d = 0.89, p = 0.014) maupun peserta sehat (Cohen's d = 1.19, p = 0.020).

Tujuan studi: Inulin prebiotik memperbaiki gangguan metabolik terkait obesitas, tetapi efektivitas klinisnya sangat bervariasi antarindividu. Mikroba utama, interaksi antarspesies, dan jalur efektor lanjutan yang menentukan perbedaan respons masih belum dipahami dengan baik.

Hasil: Butirat memberikan perlindungan dengan memperkuat fungsi penghalang usus, mengaktifkan sekresi GLP-1/PYY, dan menekan peradangan jaringan lemak. Kami menemukan sumbu antagonistik baru D. desulfuricans-H2S-R. intestinalis-butirat yang menjelaskan secara mekanistik perbedaan respons terhadap inulin. Temuan ini memberikan dasar mekanistik bagi nutrisi yang dipersonalisasi serta mendukung indeks prediksi yang dapat diterapkan secara klinis dan strategi intervensi terarah.

Tujuan studi: Substrat prebiotik yang cepat difermentasi memiliki posisi yang bertentangan dalam nutrisi manusia. Dalam penelitian mikrobioma dan pangan fungsional, karbohidrat tidak tercerna dengan berat molekul rendah seperti inulin, frukto-oligosakarida, dan galakto-oligosakarida ditambahkan ke makanan dan suplemen untuk mendorong manfaat bagi bifidobakteri, metabolisme, dan saluran pencernaan.

Hasil: Substrat yang cepat difermentasi dapat mendukung respons mikroba dan metabolik yang bermanfaat pada orang yang dapat menoleransinya, tetapi pada kondisi tertentu yang rentan, substrat ini dapat menyebabkan produksi gas, efek osmotik, peregangan rongga usus, timbulnya gejala, atau bahkan aktivasi kekebalan. Penelitian mendatang sebaiknya tidak lagi terutama mendefinisikan efektivitas prebiotik berdasarkan peningkatan jumlah bakteri tertentu. Sebaliknya, setiap substrat perlu diuji melalui penelitian dosis-respons untuk menetapkan batas dosis yang bermanfaat sekaligus dapat ditoleransi oleh orang sehat dan kelompok pasien yang relevan secara klinis. Penelitian selanjutnya juga perlu mengkaji prebiotik dalam kerangka ekologi inang, untuk mengetahui apakah manfaatnya lebih bergantung pada pemeliharaan mikrobioma yang terkendali, terbatas pada lokasi tertentu, dan dapat ditoleransi secara klinis daripada pada upaya memaksimalkan stimulasi mikroba.