Protein Antimikroba dalam Susu (laktoperoksidase, lisosim, dll)

Oleh
Rochman Naim
Dosen Fak. Kedokteran Hewan IPB

SUSU mengandung beberapa protein yang memiliki aktivitas antimikroba yang meliputi laktoferin, dalam proteksi terhadap mastitis (radang kelenjar susu), proteksi terhadap pertumbuhan bakteri setelah pemerahan (pascapanen), dan proteksi orang yang mengonsumsi susu (terutama segar).

Susu dari spesies yang berbeda mengandung jumlah protein yang berbeda dari berbagai faktor antimikroba. Susu sapi memiliki laktoperoksidase yang tinggi, tetapi laktoferin, dan lisosim yang rendah.

Sedangkan air susu ibu (ASI/manusia) memiliki laktoferin dan lisosim yang tinggi, tetapi laktoperoksidase rendah. Kemampuan untuk mengubah aktivitas dari faktor antimikroba ini dalam susu sapi dapat memiliki suatu dampak pada umur susu segar dan pengembangan makanan kesehatan dan fungsional yang berbasis pada faktor tersebut.

Sejumlah protein yang ditemukan dalam susu di bawah berbagai kondisi memperlihatkan aktivitas antimikroba. Sebagai contoh, imunoglobulin (antibodi) merupakan protein protektif yang penting dalam transfer imunitas pasir dari ibu (induk) kepada bayi yang baru lahir.

Bayi yang baru lahir dari banyak spesies mamalia tidak dilahirkan dengan sistem imunitas yang efektif. Imunoglobulin memproteksi bayi yang baru lahir dari infeksi sampai sistem imunitas yang mereka miliki berkembang. Imunoglobulin merupakan suatu komponen dari mekanisme pertahanan tubuh yang alami.

Mereka disintesis dalam respons terhadap keberadaan partikel/benda asing seperti bakteri dan virus. Proses sintesisnya spesifik untuk partikel asing yang ada, yang menghasilkan suatu struktur immunoglobulin yang mampu mengenal partikel asing dan mengeliminasinya dari dalam tubuh.

Imunoglobulin ditemukan dalam konsentrasi tinggi dalam kolostrum (susu pertama setelah kelahiran) dan konsentrasi rendah dalam susu. Selain imunoglobulin, protein-protein lain yang ditemukan dalam susu yang memiliki aktivitas antimikroba adalah laktoferin, laktoperoksidase, lisosim, dan NAGase.

Laktoferin, glikoprotein pengikat besi (ferrum), yang pertama sekali diisolasi dari susu sapi dan selanjutnya dari ASI. Laktoferin ada dalam jumlah besar dalam sekresi mamalia seperti susu, air mata, saliva, dan cairan seminal, sebagaimana pada beberapa sel darah putih.

Laktoferin merupakan salah satu protein minor yang secara alami ada dalam susu sapi pada konsentrasi rata-rata kira-kira 0,2 gram/liter. Dalam kolostrum, kandungan laktoferin dapat setinggi 0,5-1 gram/liter.

Pada ASI dan kolostrum mansuia, konsentrasi laktoferin, berturut-turut, adalah 2-4 gram/liter dan 6-8 gram/liter. Dalam kondisi alami, laktoferin hanya sebagian yang tersaturasi dengan besi (5-30 persen). Laktoferin memiliki beberapa fungsi biologik, yaitu aktivitas antibakterial/antiinflamatori, pertahanan terhadap infeksi gastrointestinal, partisipasi dalam sistem imunitas sekretori lokal yang bersinergis dengan beberapa imunoglobulin dan protein protektif lainnya, merupakan protein antioksidan pengikat besi dalam jaringan, dan promosi pertumbuhan sel hewan seperti limfosit dan sel intestinal.

Kebanyakan mikroorganisme membutuhkan besi untuk pertumbuhan dan laktoferin memiliki potensi untuk menghambat pertumbuhan bakteri, dan bahkan membunuh mereka dengan menghambat kebutuhan besinya.

Telah diperlihatkan bahwa laktoferin alami bersifat bakteriostatik terhadap sejumlah mikroorganisme, meliputi bakteri Gram-negatif dengan kebutuhan besi yang tinggi (coliform; penyebab utama mastitis), dan juga terhadap beberapa Gram-positif seperti Staphylococcus aureus (juga penyebab utama mastitis), spesies bacillus, dan Listeria monocytogenes. Bakteri asam laktat dalam lambung dan intestin memiliki kebutuhan besi yang rendah dan secara umum tidak terpengaruh oleh lakktoferin.

Laktoperoksidase

Enzim perioksidase dapat membunuh bakteri dengan mekanisme oksidatif. Aktivitas perioksidase terdapat dalam berbagai sekresi kelenjar eksokrin yang meliputi saliva, air mata, sekresi bronkhial, nasal, dan intestinal, sebagaimana susu. Peroksidase susu dikenal sebagai laktoperoksidase yang merupakan salah satu protein protektif non-imunoglobulin dan enzim yang menonjol dalam perannya memproteksi kelenjar susu terhadap invasi mikroba.

Setiap molekul laktoperoksidase mengandung satu atom besi. Susu sapi mengandung laktopeperioksidase dengan konsentrasi kira-kira 0,03 gram/liter. Pada kolostrum sapi, kandungan laktoperoksidase sangat rendah, tetapi meningkat cepat setelah 4-5 hari postpartum. Level aktivitas laktoperoksidase pada ASI kira-kira 20 kali lebih rendah daripada yang ada dalam susu sapi.

Laktoperoksidase sendiri tidak memiliki aktivitas antibakterial. Namun, bersama-sama dengan hidrogen perioksida dan thiosianat, laktoperioksidase membentuk suatu sistem antibakterial alami yang potensial yang disebut sistem laktoperioksidase. Hidrogen perioksida dan thiosianat secara alami terdistribusi dalam jaringan dan manusia, walaupun konsentrasinya sangat rendah.

Pengaruh antibakterial dari sistem laktoperioksidase diperantai oleh reaksi hidrogen perioksida dan thiosianat di bawah katalisis laktoperoksidase dan menghasilkan hipothiosianat yang berumur pendek yang merupakan substansi antibakterial utama. Sifat antibakterial dari sistem laktoperoksidase berdasarkan hambatan enzim metabolik bakterial yang vital oleh hipothiosianat.

Lisosim

Lisosim adalah enzim yang berada dalam susu dari beberapa spesies terutama ASI. Ada dua tipe lisosim. Satu tipe yang ditemukan dalam putih telur ayam dan dikenal sebagai chicken type lisosim-c. Tipe yang lain yang ditemukan pada putih telur angsa dan dikenal dengan goose type atau lisosim-g. Lisosim manusia dan kuda merupakan lisosim tipe c.

Sedangkan susu sapi mengandung kedua lisosim-c dan -g karena kedua tipe ditemukan pada berbagai cairan tubuh sapi dan pada jaringan lambung sapi. Lisosim membunuh bakteri dengan disrupsi pembentukan ikatan glikosidik di antara dua komponen peptidoglikan yang terdapat pada dinding sel bakteri.

Aktivitas lisosim hampir tidak bisa terdeteksi dalam susu sapi, tetapi sangat tinggi pada ASI (0,12 gram/liter). Konsentrasi lisosim paling tinggi pada kolostrum dan susu prekolostral manusia. Pemanasan susu sapi pada 75 derajat celcius selama 15 menit merusak 25 persen aktivitas lisosim. Namun, lisosim ASI lebih stabil terhadap panas daripada lisosim susu sapi. Lisosim memiliki aktivitas antibakterial terhadap sejumlah bakteri. Enzim ini biasanya berfungsi dalam kaitannya dengan laktoferin dan imunoglobulin A (IgA). Lisosim efektif terhadap Escherichia coli bila bekerja sama dengan IgA. Lisosim menyebabkan lisis beberapa spesies salmonellae bekerja sama dengan askorbat dan peroksida. Kedua zat tersebut ada dalam konsentrasi yang rendah dalam susu. Iradiasi microwave dapat menurunkan aktivitas lisosim terhadap E coli. Lisosim dapat membatasi migrasi neutrafil ke dalam jaringan yang rusak dan mungkin berfungsi sebagai agen antiinflamatori.

NAGase

NAGase merupakan enzim yang memiliki aktivitas yang berimplikasi sebagai suatu indikator dari kerusakan jaringan selama mastitis. Ia merupakan enzim lisosomal yang disekresikan dalam jumlah besar pada kelenjar susu selama involusi dan inflamasi Enzim NAGase juga telah ditentukan pada sekresi sapi yang lain seperti cairan uterus. Fungsi spesifik NAGase pada kelenjar susu belum diketahui dengan baik, namun riset telah mengindikasikan bahwa NAGase mungkin memperlihatkan aktivitas antimikroba. Peneliti telah mempelajari efek bakterisidal dari NAGase pada beberapa bakteri patogen yang umum ditemukan pada uterus sapi, seperti Actinomyces pyogenes, Stapphycoccus aureus, Streptococcus agalactiae, dan Pseudomonas aeruginosa. NAGase telah menghambat bakteri tersebut, tetapi E.coli dan Enterobacter aerogenes tidak dihambat.

Aplikasi penting

Substansi antimikroba yang telah diuraikan di atas memiliki aplikasi penting dalam industri susu, hewan/ternak produksi, dan kesehatan manusia. Berbasis pada sifat fisiologik dan fu ngsional yang dimiliki laktoferin, sejumlah kemungkinan inovatif untuk aplikasi protein protektif alami ini dapat dipertimbangkan.

Makanan kesehatan dan fugsional, kapsul nutrisi, dan minuman yang mengandung laktoferin dapat dikembangkan. Laktoferin telah digunakan sebagai salah satu kandungan pada makanan formula bayi.

Sifat antibakterial sistem laktoperoksidase juga telah diaplikasi untuk hewan produksi. Sebagai contoh, karena kurangnya peralatan pendingin, banyak peternak di Cina menghadapi problem pembusukan susu selama penyimpanan dan transportasi.

Untuk mempertahankan kualitas susu, peneliti Cina telah mengajarkan peternak bagaimana mengaktivasi sistem laktoperoksidase dalam susu segar. Penambahan sejumlah kecil sodium thiosianat dan sodium perkarbonat pada susu segar efektif untuk mengurangi pembusukan susu.

Kemampuan lisosim untuk membatasi migrasi neutrofil ke jaringan yang rusak memberikan kemungkinan untuk menggunakan lisosim sebagai agen antiinflamatori. Lisosim dapat juga digunakan sebagai aditif pada formula makanan rumah sakit, formula bayi, dan produk pakan hewan sebagai suatu cara untuk mengurangi pembengkakan akibat pembedahan atau penyakit.

Hasil riset telah menunjukkan bahwa pemberian kolostrum manusia dan sapi yang mengandung lisosim kepada bayi manusia dan anak sapi yang baru lahir dapat mengurangi insidensi infeksi gastrointestinal.