Porphyromonas gingivalis merupakan bakteri penyebab inflamasi periodontal yang mengakibatkan keadaan dysbiosis. Probiotik merupakan salah satu macam perawatan periodontitis yang saat ini banyak digunakan. Probiotik seperti L. rhamnosus dapat digunakan sebagai modulator sistem imun dengan menurunkan produksi sitokin pro-inflamasi.
Untuk mengetahui ekspresi IL-1β, IL-6, IL-10, TNF-α, TGF-β, dan MMP-8 pada model tikus yang dipapar Porphyromonas gingivalis setelah diberikan perlakuan L. rhamnosus
Metode: Terdapat 4 kelompok model hewan dengan jumlah 28 ekor tikus Wistar, dan dibagi menjadi kelompok normal (KN) tidak deberikan perlakuan, kelompok positif (K+) diberikan paparan P. gingivalis, kelompok perlakuan 1 (P1) diberikan paparan P. gingivalis dan L. rhamnosus 1 kali sehari, dan kelompok perlakuan 2 (P2) dibrikan paparan P. gingivalis dan L. rhamnosus 2 kali sehari. Model tikus diberikan paparan selama 10 hari dan pada hari ke 11 tikus dikorbankan untuk mengambil jaringan periodontal gigi insisif rahang bawah. Pengamatan ekspresi IL-1β, IL-6, IL-10, TNF-α, TGF-β, dan MMP-8 dilakukan dengan imunohistokimia (IHK) dengan mikroskop Cahaya dan diperlukan pengamatan 20 lapang pandang dengan perbesaran 1000x.
Hasil: Terdapat penurunan ekspresi IL-1β, IL-6, TNF-α, MMP-8 dan peningkatan ekspresi IL-10, TGF-β pada setelah pemberian probiotik L. rhamnosus. Akan tetapi tidak terdapat perbedaan yang signifikan pada ekspresi IL-1β, IL-6, IL-10, TNF-α, TGF-β, dan MMP-8 di kelompok P1 dan P2.
Periodontitis yang disebabkan oleh bakteri patogen yang menginfeksi jaringan pendukung gigi sehingga menyebabkan terbentuknya periodontal poket. Penyakit periodontal yang tidak dilakukan perawatan dapat mengakibatkan kehilangan gigi dan terganggunya asupan nutrisi pada seorang individu. Hampir 40-100% kasus periodontitis dipicu oleh bakteri ini. Porphyromynas gingivalis dan faktor virulensinya, seperti fimbriae, gingipain, dan Lipopolysaccharide (LPS) paling berperan dalam menginduksi periodontitis (1). Mediator inflamasi dan imun tubuh yang dilepaskan sebagai respon terhadap bakteri dan produk bakteri, memainkan peran penting dalam inisiasi dan perkembangan penyakit periodontal. Sitokin yang dilepaskan memiliki efek signifikan terhadap respon imun dan inflamasi pada penyakit periodontal (2).
Pemberian probiotik untuk memodulasi inflamasi adalah salah satu dari beberapa pendekatan yang dianggap sebagai pilihan untuk mengatasi ketidak seimbangan bakteri dan mencegah resorbsi tulang pada periodontitis (3). Menurut organisasi Kesehatan dunia probiotik didefinisikan sebagai mikroorganisme hidup pada pangan yang bila dikonsumsi pada jumlah yang cukup dapat memberikan manfaat kesehatan pada inangnya. Mikroorganisme yang umum digunakan sebagai probiotik adalah bakteri asam laktat (BAL) dari genus Lactobacillus dan Bifidobacterium (4).
Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) adalah probiotik yang telah digunakan secara luas dan aman dalam aplikasi klinis gastrointestinal, baru-baru ini LGG terbukti efektif menekan resorbsi tulang pada model tikus yang di induksi oleh P. gingivalis dan F. nucleum terlepas dari cara pemberiannya. Model hewan yang banyak digunakan dalam penelitian pada bidang periodonsia dengan menggunakan hewan pengerat, seperti tikus karena memiliki struktur gingiva yang sangat mirip dengan manusia. Tikus memiliki sulkus gingiva yang dangkal dan epitel junctional yang menempel pada permukaan gigi (5).
Hasil penelitian oleh Mendi et al (2016) menunjukkan bahwa L. rhamnosus dapat koagregasi dengan P. gingivalis setelah 4 jam. Koagregasi memiliki peran penting untuk mengembangkan dan mempertahankan komunitas biofilm berbagai macam spesies terutama di rongga mulut. Untuk menunjukkan efek menguntungkan maka bakteri probiotik perlu mencapai jumlah yang memadai melalui agregasi. Kemampuan koagregasi dari strain probiotik mampu membentuk barrier yang mencegah kolonisasi oleh bakteri patogen. Selain itu L. rhamnosus mengeluarkan daya gabung atau adhesi yang sangat kuat dengan G-MSSCs (gingival stromal stem cells) dimana hal ini sesuai dengan studi-studi yang dilakukan sebelumnya pada sel Caco-2. Sehingga L. rhamnosus dapat menghambat adhesi dari P. gingivalis. Hasil-hasil tersebut menunjukkan adesi dan koagregasi dari L. rhamnosus untuk menghambat kumpulan sel dan masuknya sel P. gingivalis (6).
L. rhamnosus memiliki kemampuan untuk memodulasi respon imun dengan menekan ekspresi TLR-4 dan TLR-2. L. rhamnosus dapat mengurangi pengaruh sitokin pro-inflamatori yang menginduksi gangguan pada barrier epitel dan mengurangi produksi sitokin pro-inflamatori melalui penghambatan sinyal NFk (7).
Berdasarkan hasil penelitian, induksi bakteri Porphyromonas gingivalis mampu meningkatkan ekspresi IL-1. Hal ini sesuai dengan penelitian Liang et al (2018) dimana pada tikus yang diinfeksi dengan P. Gingivalis dapat meningkatkan level IL-1β secara signifikan (3).
Selain IL-1β, terdapat juga IL-6 yang juga merupakan sitokin proinflamasi diinduksi oleh LPS bersamaan dengan TNF-α dan IL-1β, IL-6 biasanya digunakan sebagai penanda aktivasi sistemik dari sitokin proinflamasi. IL-6 memiliki peran pada transisi inflamasi akut dan kronis. IL-6 mampu menstimulasi sejumlah proses biologis yaitu sel penghasil antibodi, aktivasi sel T, diferensiasi sel B, induksi angiogenesis, permeabilitas vaskular, diferensiasi osteoklas. Berdasarkan dari hasil uji statistik diatas dapat disimpulkan bahwa pemberian probiotik L. rhamnosus dapat menurunkan ekspresi IL-6 pada tikus yang diinduksi P. gingivalis akan tetapi pemberian L. rhamnosus 1x atau 2x sehari tidak menurunkan ekspresi IL-6 secara bermakna. Untuk sistem imun tubuh seperti TNF-α dan MMP-8 yang pada mulanya bertujuan melindungi yaitu untuk mencegah masuknya bakteri dan produknya ke dalam jaringan. Akan tetapi, TNF-α dan MMP-8 merusak sebagian besar jaringan periodontal yang kemudian menimbulkan manifestasi klinis penyakit tersebut. Pada penelitian ini menggunakan bakteri whole P. gingivalis karena penggunaan LPS P. gingivalis pada model tikus menginduksi tingkat inflamasi yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan sel manusia (8). Pada kelompok normal (KN) dimana tikus tidak diberikan perlakuan, ekspresi TNF-α dan MMP-8 lebih rendah dibandingkan dengan kelompok positif (K+) yang dipapar P. gingivalis.
Sebagai sitokin pro-inflamasi primer, TNF-α disekresikan oleh beberapa sel seperti makrofag, neutrofil, keratinosit, adiposit, fibroblas, sel NK, sel-T dan sel-B. TNF-α merangsang sintesis PGE2, faktor pengaktif trombosit dan nitrous oxide; dimana mediator ini bertanggung jawab atas perubahan vaskular yang terkait dengan peradangan dan memfasilitasi aliran darah ke tempat yang mengalami infeksi dan/atau kerusakan. TNF-α juga meningkatkan ekspresi molekul adhesi pada membran, seperti intercellular adhesion molecule 1 dan Eselectin pada sel endotel. Selain itu TNF-α juga akan merangsang sekresi CXCL8 (IL-8) yang merangsang infiltrasi neutrofil ke dalam jaringan yang terinfeksi atau terkena jejas. TNF-α juga meningkatkan aktivitas fagosit, seperti neutrofil, memediasi pergantian sel dan jaringan dengan menginduksi sekresi matriks metalloproteinase dan dengan merangsang perkembangan sel-sel myeloid seperti osteoklas. TNF-α membatasi perbaikan jaringan dengan induksi apoptosis pada sel fibroblas. Berdasarkan penelitian Noh et. al. yang mengukur ekspresi TNF- α pada jaringan gingiva pasien periodontitis, TNF-α dapat digunakan sebagai marker inflamasi primer pada jaringan peridontal (9).
Marker inflamasi lain yang berperan dalam infeksi jaringan periodontal adalah MMP-8, dalam keadaan simbiosis, MMP-8 yang di hasilkan oleh neutrofil berfungsi dalam perkembangan jaringan, homeostasis dan remodeling, migrasi sel dan penyembuhan luka, aktivasi sel imun, da%n pertahanan antimikroba, dan aktivitasnya diatur oleh inhibitor TIMP. Ekspresi MMP-8 yang meningkat secara patologis menyebabkan kerusakan jaringan dimana MMP-8 adalah kolagenase utama dalam jaringan periodontal yang bertanggung jawab untuk 90% aktivitas kolagenase dalam cairan sulkus gingiva dan saliva. Peningkatan kadar MMP-8 dapat digunakan sebagai penanda diagnostik untuk periodontitis. Pada kelompok positif (K+) dimana tikus diberikan P. gingivalis, terdapat peningkatan ekspresi MMP-8 yang signifikan dibandingkan dengan kelompok normal (KN). Seorang peneliti menemukan hal serupa dimana ekspresi MMP-8 meningkat secara in vitro ketika spesimen darah penderita periodontitis dipapar dengan bakteri Porphyromonas gingivalis(10).
Pengamatan pada rerata ekpresi TGF-β tertinggi ada pada P2 kemudian diikuti oleh P1, KN dan K+ dengan ekspresi TGF-β yang paling sedikit.. Hal ini sesuai dengan penelitian Yeganegi et al (2010) menunjukkan Lactobacillus rhamnosus GR-1 supernatant dapat meningkatkan TGF-β pada sel trophoblast manusia yang distimulasi LPS. Pada hasil penelitian ini ditemukan perbedaan rerata ekspresi TGF-β yang signifikan antara kelompok K+ dengan P1 dan K+ dengan P2, hal ini menunjukkan pemberian probiotik L. rhmnosus dapat meningkatkan ekspresi TGF-β pada tikus yang diinduksi P. gingivalis. Hasil penelitian ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Gatej et al (2020) bahwa pemberian L. rhamnosus pada tikus baik secara inokulasi oral ataupun oral gavage dapat meningkatkan TGF-β (3). Transforming Growth Faktor (TGF-β) adalah sitokin multi fungsi yang terlibat dalam proses angiogenesis, immune suppression, sintesis matriks ekstraseluler, apoptosis, dan menghambat pertumbuhan sel. TGF-β disekresikan dari banyak sel yang berbeda yaitu limfosit, monosit, trombosit dan neutrofil. Selanjutnya, TGF-β mempengaruhi proliferasi sel dan proses diferensiasi, menjadikannya sitokin yang penting dalam penyembuhan luka, remodelling jaringan dan regenerasi. Berdasarkan dari hasil uji statistik pada marker TGF-β menunjukkan bahwa tidak ada perbedaan peningkatan yang berarti setelah pemberian probiotik L. rhamnosus pada 1x atau 2x sehari, Hal ini menunjukkan bahwa pemberian sebanyak 1 kali sehari sudah cukup untuk menunjukkan efeknya dalam meningkatkan TGF-β yang merupakan sitokin anti-inflamatori
Kesimpulan Secara keseluruhan, penelitian kami memberikan bukti praklinis bahwa suplementasi dengan probiotik imunomodulator L. rhamnosus dapat memulihkan keseimbangan imun, menekan respons inflamasi yang merusak, dan meningkatkan perbaikan jaringan pada model periodontitis tikus. Hasil ini menyoroti potensi terapeutik probiotik sebagai tambahan untuk terapi periodontal konvensional. Studi selanjutnya harus fokus pada validasi efek ini dalam uji klinis, mengoptimalkan rejimen dosis, dan menjelaskan mekanisme molekuler yang mendasari modulasi imun yang dimediasi probiotik.
Penulis: Prof. Dr. Chiquita Prahasanti S, drg., Sp.Perio.
Detail tulisan ini dapat dilihat di:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212426825002684
