GUT-BRAIN AXIS PADA ANAK. Hubungan Usus, Mikrobiota, Nutrisi, dan Perkembangan Otak

GUT-BRAIN AXIS PADA ANAK. Hubungan Usus, Mikrobiota, Nutrisi, dan Perkembangan Otak

Gut-brain axis merupakan sistem komunikasi dua arah antara saluran gastrointestinal dan sistem saraf pusat. Pada anak, hubungan ini memiliki perhatian khusus karena saluran cerna, mikrobiota, sistem imun, dan otak masih mengalami perkembangan. Komunikasi gut-brain axis melibatkan sistem saraf enterik, nervus vagus, sistem imun, hormon, neurotransmiter, metabolit mikrobiota, short-chain fatty acids, asam empedu, dan jalur metabolisme triptofan. Nutrisi merupakan salah satu faktor lingkungan utama yang memengaruhi perkembangan mikrobiota dan fungsi gastrointestinal. Serat, asam lemak, protein, vitamin, mineral, dan berbagai senyawa bioaktif dapat memengaruhi metabolisme mikrobiota dan lingkungan usus. Penelitian pada anak menunjukkan adanya hubungan antara karakteristik mikrobiota dengan perkembangan neuropsikologis dan perilaku. Namun, hubungan tersebut belum dapat diartikan sebagai bukti bahwa perubahan mikrobiota merupakan penyebab gangguan neurodevelopmental. Demikian pula, probiotik, prebiotik, diet khusus, atau intervensi mikrobiota belum dapat dianggap sebagai terapi standar untuk gangguan perkembangan otak. Pemahaman gut-brain axis sebaiknya digunakan untuk mendorong pendekatan komprehensif yang mencakup nutrisi adekuat, kesehatan saluran cerna, pertumbuhan, tidur, aktivitas fisik, dan penanganan penyakit berdasarkan diagnosis yang tepat.

Masa kanak-kanak merupakan periode penting dalam perkembangan otak dan saluran gastrointestinal. Pada periode ini terjadi pematangan sistem saraf, sistem imun, intestinal barrier, serta pembentukan komunitas mikrobiota. Proses tersebut saling berinteraksi. Nutrisi menyediakan bahan bakar untuk pertumbuhan otak sekaligus menyediakan substrat bagi mikrobiota. Sebaliknya, mikrobiota menghasilkan berbagai metabolit yang dapat berinteraksi dengan sel epitel, sistem imun, sistem metabolik, dan sistem saraf. Hubungan dua arah inilah yang dikenal sebagai gut-brain axis. Penelitian terbaru pada populasi anak menunjukkan adanya hubungan antara mikrobiota usus dengan perkembangan neuropsikologis dan perilaku, tetapi bukti kausalitas masih terbatas. (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

APA YANG DIMAKSUD GUT-BRAIN AXIS?

Gut-brain axis adalah jaringan komunikasi antara usus dan otak. Komunikasi berlangsung melalui beberapa jalur:

• nervus vagus
• sistem saraf enterik
• sistem saraf otonom
• sistem imun
• hormon
• neurotransmiter
• metabolit mikrobiota
• sirkulasi darah
• jalur metabolisme asam empedu
• jalur metabolisme triptofan

Hubungan ini bersifat dua arah. Otak dapat memengaruhi fungsi usus. Usus juga dapat mengirimkan sinyal kepada otak.

KOMPONEN GUT-BRAIN AXIS PADA ANAK

Komponen	Mekanisme	Relevansi pada anak
Nervus vagus	Sinyal neural dua arah	Menghubungkan fungsi visceral dan otak
Enteric nervous system	Mengatur motilitas dan sekresi	Pematangan fungsi gastrointestinal
Mikrobiota	Menghasilkan metabolit	Berinteraksi dengan imun dan metabolisme
SCFA	Produk fermentasi serat	Barrier usus, imun dan metabolisme
Sistem imun	Sitokin dan mediator inflamasi	Memengaruhi lingkungan usus dan sistemik
Triptofan	Serotonin dan kynurenine pathway	Neurotransmisi dan imun
Asam empedu	Diubah oleh mikrobiota	Sinyal metabolik
Nutrisi	Substrat pertumbuhan dan metabolisme	Pertumbuhan tubuh dan otak
Intestinal barrier	Mengontrol interaksi lumen dan tubuh	Regulasi imun dan homeostasis

MIKROBIOTA PADA MASA KANAK-KANAK

Mikrobiota anak tidak langsung sama dengan mikrobiota orang dewasa. Komposisinya berubah sepanjang masa bayi, balita, anak, dan remaja. Beberapa faktor yang memengaruhi perkembangan mikrobiota antara lain:

• usia kehamilan
• cara persalinan
• pemberian ASI
• penggunaan antibiotik
• infeksi
• pola makan
• lingkungan
• aktivitas fisik
• penyakit gastrointestinal
• kondisi metabolik

Perkembangan mikrobiota berlangsung bersamaan dengan pematangan sistem imun dan saluran gastrointestinal. Karena itu, masa awal kehidupan dianggap sebagai periode penting dalam pembentukan microbiota-gut-brain axis. (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

NUTRISI SEBAGAI PENGHUBUNG USUS DAN OTAK

Makanan memiliki dua fungsi penting.
Pertama, memberikan energi dan zat gizi bagi anak.
Kedua, memberikan substrat yang digunakan oleh mikrobiota.
Karbohidrat kompleks dan serat tertentu dapat difermentasi oleh mikrobiota sehingga menghasilkan metabolit seperti short-chain fatty acids.
Protein menyediakan asam amino yang juga dapat masuk ke berbagai jalur metabolisme.
Lemak menyediakan asam lemak yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan fungsi membran sel.
Vitamin dan mineral berperan dalam metabolisme energi, pembentukan neurotransmiter, fungsi imun, dan perkembangan jaringan saraf.
Karena itu, kualitas nutrisi memiliki hubungan dengan kesehatan otak dan saluran cerna.

SERAT DAN SCFA

Serat merupakan salah satu komponen makanan yang berhubungan erat dengan mikrobiota. Sebagian serat mencapai kolon tanpa dicerna di usus halus. Mikrobiota kemudian memfermentasi substrat tersebut dan menghasilkan SCFA.

Tiga SCFA utama adalah:

• acetate
• propionate
• butyrate

Butyrate terutama digunakan sebagai sumber energi oleh kolonosit dan mempunyai fungsi dalam regulasi barrier intestinal serta sistem imun. SCFA juga dapat berinteraksi dengan reseptor tertentu dan memengaruhi sistem metabolik serta neuroimun.

Dengan demikian:

Serat → mikrobiota → SCFA → usus, imun, metabolisme, dan sinyal ke sistem saraf.
Namun, jumlah dan jenis serat harus disesuaikan dengan usia serta kondisi anak. Anak dengan penyakit gastrointestinal tertentu dapat membutuhkan modifikasi jenis atau jumlah serat.

NUTRISI DAN PERKEMBANGAN OTAK

Otak anak membutuhkan energi dan berbagai zat gizi untuk perkembangan struktur dan fungsi.

Beberapa nutrisi yang penting antara lain:

Nutrisi	Contoh sumber	Peran
Protein	Ikan, telur, daging, susu, kacang	Pertumbuhan dan sintesis protein
DHA	Ikan berlemak	Struktur membran otak
Omega-3	Ikan, seafood	Metabolisme lipid dan fungsi saraf
Zat besi	Daging, hati, kacang, makanan fortifikasi	Hemoglobin dan fungsi neurologis
Zinc	Daging, seafood, kacang	Pertumbuhan dan fungsi enzim
Iodium	Garam beriodium, seafood	Hormon tiroid
Folat	Sayuran hijau, kacang	Sintesis DNA dan metabolisme
Vitamin B12	Produk hewani dan fortifikasi	Fungsi saraf dan hematologi
Vitamin D	Paparan matahari, makanan tertentu	Tulang dan regulasi imun
Kolin	Telur, daging, kacang	Membran sel dan neurotransmisi

Kekurangan zat gizi tertentu dapat mengganggu perkembangan anak. Karena itu, perbaikan nutrisi harus menjadi bagian dari pendekatan kesehatan anak.

TRIPTOFAN, SEROTONIN, DAN OTAK

Triptofan merupakan asam amino esensial.
Tubuh menggunakan triptofan dalam beberapa jalur metabolisme. Salah satu jalur berhubungan dengan serotonin.
Mikrobiota dapat memengaruhi metabolisme triptofan sehingga memengaruhi keseimbangan metabolit yang terbentuk.
Serotonin sendiri mempunyai fungsi penting dalam sistem gastrointestinal dan sistem saraf.
Namun, serotonin yang diproduksi di usus tidak secara sederhana dapat dianggap masuk ke otak. Sistem serotonin perifer dan sistem serotonin pusat mempunyai regulasi yang berbeda.
Karena itu, klaim bahwa makanan tertentu secara langsung “menaikkan serotonin otak” perlu dipahami dengan hati-hati.

NERVUS VAGUS

Nervus vagus merupakan salah satu jalur utama komunikasi antara saluran cerna dan otak. Sinyal dari saluran gastrointestinal dapat memengaruhi pusat pengaturan di otak. Sebaliknya, respons otak terhadap stres dan kondisi emosional dapat memengaruhi motilitas, sekresi, sensitivitas visceral, serta persepsi nyeri gastrointestinal. Pada anak, hubungan ini dapat terlihat dalam bentuk keluhan seperti:

• mual saat cemas
• nyeri perut saat menghadapi stres
• perubahan pola BAB
• penurunan nafsu makan
• rasa penuh atau kembung

Hal ini tidak berarti bahwa keluhan tersebut “hanya psikologis”. Interaksi saraf, imun, mikrobiota, dan saluran cerna memang merupakan proses biologis.

INTESTINAL BARRIER

Usus mempunyai sistem barrier yang kompleks.

Komponennya meliputi:

• mukus
• sel epitel
• tight junction
• sistem imun mukosa
• mikrobiota

Barrier tersebut mengatur interaksi antara isi lumen usus dengan jaringan tubuh. Gangguan fungsi barrier dapat terjadi pada berbagai kondisi gastrointestinal. Namun, istilah “leaky gut” sering digunakan terlalu luas di masyarakat. Peningkatan permeabilitas usus merupakan fenomena biologis, tetapi tidak dapat digunakan sebagai diagnosis tunggal untuk menjelaskan autisme, ADHD, alergi, depresi, atau berbagai penyakit kronis lainnya.

GUT-BRAIN AXIS DAN SISTEM IMUN

Saluran gastrointestinal merupakan salah satu lokasi utama interaksi antara tubuh dan lingkungan.

Mikrobiota berinteraksi dengan sistem imun mukosa.
Sistem imun kemudian menghasilkan berbagai mediator yang dapat memengaruhi jaringan lain.
Inflamasi kronis dapat memengaruhi fungsi saraf melalui berbagai jalur.
Namun, hubungan tersebut kompleks.
Mikrobiota abnormal tidak otomatis berarti menyebabkan inflamasi sistemik.
Inflamasi juga tidak selalu berasal dari usus.

GUT-BRAIN AXIS DAN PERILAKU ANAK

Penelitian epidemiologi menemukan hubungan antara mikrobiota dan beberapa aspek perkembangan neuropsikologis anak.
Systematic review terbaru yang mencakup puluhan penelitian pada anak dan remaja menemukan hubungan antara karakteristik mikrobiota dengan perkembangan neuropsikologis dan perilaku. Namun, hasil penelitian sangat heterogen dan faktor seperti diet, usia, obat, kondisi sosial, penyakit, dan faktor lingkungan dapat memengaruhi hasil. Karena itu, penelitian tersebut belum membuktikan hubungan sebab akibat. (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

AUTISME DAN MIKROBIOTA

Hubungan mikrobiota dengan autism spectrum disorder menjadi salah satu bidang penelitian yang banyak mendapat perhatian. Beberapa penelitian menemukan perbedaan komposisi mikrobiota pada sebagian anak dengan autisme. Namun:

Mikrobiota berbeda tidak berarti mikrobiota menyebabkan autisme.
Anak dengan autisme juga lebih sering mempunyai pola makan terbatas atau selective eating. Kondisi tersebut sendiri dapat mengubah mikrobiota.
Gangguan gastrointestinal juga dapat terjadi pada sebagian anak dengan autisme.
Karena itu, arah hubungan dapat melibatkan banyak faktor.

Review terbaru menyimpulkan bahwa intervensi berbasis mikrobiota seperti probiotik, prebiotik, diet dan fecal microbiota transplantation masih membutuhkan bukti klinis yang lebih kuat sebelum digunakan sebagai terapi standar gangguan neurodevelopmental. (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

PICKY EATING DAN GUT-BRAIN AXIS

Picky eating merupakan masalah yang sering ditemukan pada anak.
Anak dengan selective eating dapat memiliki variasi makanan yang sangat terbatas.
Akibatnya, asupan serat, protein, vitamin, mineral, dan berbagai komponen makanan dapat menjadi tidak seimbang.
Kondisi tersebut dapat memengaruhi mikrobiota.
Sebaliknya, gangguan gastrointestinal seperti konstipasi, nyeri perut, mual, atau refluks dapat membuat anak semakin menghindari makanan.

Terjadi hubungan dua arah:

Gangguan gastrointestinal → anak menghindari makanan → diet semakin terbatas → nutrisi dan mikrobiota berubah → masalah makan dapat semakin kompleks.
Karena itu, evaluasi picky eating berat perlu melihat aspek nutrisi, gastrointestinal, sensorik, perilaku, dan perkembangan.

GUT-BRAIN AXIS DAN TIDUR

Tidur merupakan bagian penting dari perkembangan otak.
Hubungan antara tidur, mikrobiota, metabolisme, dan sistem imun sedang diteliti.
Gangguan tidur dapat memengaruhi pola makan, aktivitas, regulasi emosi, dan metabolisme.
Sebaliknya, masalah gastrointestinal dapat mengganggu kualitas tidur.
Karena itu, tidur sebaiknya menjadi bagian dari evaluasi anak dengan masalah gastrointestinal atau neurodevelopmental.

PROBIOTIK PADA ANAK

Probiotik merupakan mikroorganisme hidup yang dapat memberikan manfaat kesehatan pada kondisi tertentu.
Namun, efeknya sangat bergantung pada strain, dosis, durasi, dan kondisi klinis.
Tidak tepat menyebut semua probiotik mempunyai efek yang sama.
Bukti manfaat probiotik pada gangguan neuropsikiatri anak masih berkembang. Beberapa penelitian menunjukkan kemungkinan manfaat pada parameter tertentu, tetapi belum cukup untuk menjadikan probiotik sebagai terapi utama gangguan neurodevelopmental. (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

PREBIOTIK PADA ANAK

Prebiotik menyediakan substrat bagi mikroorganisme tertentu. Contoh sumber makanan yang mengandung komponen prebiotik antara lain:

• bawang
• bawang putih
• pisang
• asparagus
• kacang-kacangan
• beberapa jenis whole grains

Namun, respons setiap anak tidak selalu sama. Pada anak dengan gangguan gastrointestinal tertentu, peningkatan serat secara cepat dapat menyebabkan kembung atau nyeri. Karena itu, intervensi nutrisi perlu mempertimbangkan kondisi individual.

MAKANAN FERMENTASI

Yogurt dan kefir merupakan contoh makanan fermentasi yang dapat mengandung mikroorganisme hidup.
Makanan fermentasi dapat menjadi bagian dari pola makan sehat.
Namun, tidak semua makanan fermentasi mempunyai mikroorganisme yang sama.
Produk yang mengalami pemanasan setelah fermentasi juga dapat mempunyai karakteristik berbeda.
Karena itu, makanan fermentasi tidak dapat dianggap sebagai terapi universal untuk gangguan otak atau saluran cerna.

POLA MAKAN YANG MENDUKUNG GUT-BRAIN AXIS

Kelompok	Contoh	Tujuan
Sayuran	Bayam, wortel, brokoli	Serat dan mikronutrien
Buah	Pisang, pepaya, apel	Serat dan senyawa bioaktif
Whole grains	Oat, beras merah	Serat dan energi
Kacang	Kacang tanah, kacang merah	Protein dan serat
Ikan	Ikan kembung, salmon, sarden	Protein dan omega-3
Telur	Telur ayam	Protein dan kolin
Produk fermentasi	Yogurt, kefir	Makanan fermentasi
Lemak sehat	Ikan, alpukat, minyak zaitun	Asam lemak

Prinsip utamanya adalah variasi dan kecukupan.

Tidak diperlukan satu makanan khusus untuk “menyehatkan otak melalui usus”.

YANG PERLU DIHINDARI

Beberapa klaim mengenai gut-brain axis sering terlalu sederhana.

Klaim	Penilaian ilmiah
Semua penyakit otak berasal dari usus	Tidak terbukti
Leaky gut menyebabkan autisme	Tidak terbukti
Probiotik menyembuhkan autisme	Tidak terbukti
Satu jenis makanan dapat memperbaiki semua mikrobiota	Tidak terbukti
Semua probiotik memiliki efek sama	Tidak benar
Diet eliminasi luas memperbaiki semua masalah perilaku	Tidak terbukti
Mikrobiota berhubungan dengan otak	Didukung penelitian
Nutrisi memengaruhi mikrobiota	Didukung penelitian
Serat dapat difermentasi menjadi SCFA	Didukung penelitian
Usus dan otak berkomunikasi dua arah	Didukung penelitian

IMPLIKASI KLINIS

Konsep gut-brain axis memberikan beberapa pesan penting bagi praktik klinis anak.
Pertama, kesehatan gastrointestinal perlu diperhatikan pada anak dengan masalah neurodevelopmental.
Kedua, keluhan gastrointestinal tidak boleh otomatis dianggap sebagai manifestasi perilaku.
Ketiga, masalah makan perlu dinilai secara komprehensif.
Keempat, pembatasan makanan harus mempunyai alasan medis yang jelas.
Kelima, status nutrisi harus dipantau.
Keenam, gangguan gastrointestinal harus dicari dan ditangani sesuai diagnosisnya.
Ketujuh, terapi mikrobiota tidak boleh menggantikan terapi yang sudah mempunyai bukti kuat.

PERTANYAAN PENTING PADA ANAK DENGAN MASALAH GUT-BRAIN AXIS

Pertanyaan	Yang perlu dievaluasi
Apakah anak tumbuh baik?	Berat, tinggi, growth velocity
Apakah makanannya cukup?	Energi, protein, mikronutrien
Apakah diet terlalu terbatas?	Selective eating dan food avoidance
Apakah ada konstipasi?	Frekuensi dan konsistensi BAB
Apakah ada diare kronis?	Durasi dan karakter tinja
Apakah ada muntah?	Frekuensi dan pola
Apakah ada nyeri perut?	Lokasi, waktu dan pemicu
Apakah tidur terganggu?	Durasi dan kualitas tidur
Apakah ada tanda inflamasi?	Pemeriksaan sesuai indikasi
Apakah ada penyakit organik?	Evaluasi berdasarkan gejala

PENDEKATAN PRAKTIS

Pada anak, pendekatan gut-brain axis sebaiknya dimulai dari hal dasar.
Pastikan anak mendapatkan makanan yang cukup.
Pastikan kebutuhan protein terpenuhi.
Berikan variasi makanan sesuai usia dan kemampuan anak.
Berikan serat sesuai toleransi.
Pertahankan hidrasi.
Perhatikan pola BAB.
Evaluasi nyeri perut, muntah, diare atau konstipasi yang menetap.
Perhatikan tidur.
Dorong aktivitas fisik sesuai usia.
Hindari eliminasi makanan tanpa indikasi.

Jika terdapat gangguan pertumbuhan, darah dalam tinja, diare kronis, muntah berulang, nyeri perut menetap, atau gejala gastrointestinal yang berat, lakukan evaluasi medis untuk mencari penyebabnya.

KESIMPULAN

Gut-brain axis merupakan jaringan komunikasi biologis yang nyata antara saluran gastrointestinal dan otak. Pada anak, sistem ini sangat menarik karena mikrobiota, sistem imun, saluran cerna, dan otak berkembang secara bersamaan.
Nutrisi merupakan salah satu faktor utama yang memengaruhi sistem tersebut. Pola makan yang cukup, beragam, dan sesuai kebutuhan anak dapat mendukung pertumbuhan, perkembangan otak, kesehatan intestinal, dan ekosistem mikrobiota.
Serat dapat difermentasi menjadi SCFA. Mikrobiota dapat memengaruhi metabolisme triptofan dan asam empedu. Nervus vagus dan sistem imun menyediakan jalur komunikasi tambahan antara usus dan otak.
Penelitian menunjukkan hubungan antara mikrobiota dan perkembangan neuropsikologis anak. Namun, hubungan tersebut belum membuktikan bahwa dysbiosis merupakan penyebab gangguan neurodevelopmental. Demikian pula, probiotik, prebiotik, diet khusus, atau manipulasi mikrobiota belum dapat dianggap sebagai terapi standar untuk autisme atau gangguan perkembangan otak lainnya. (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)
Pendekatan klinis yang tepat adalah melihat anak secara menyeluruh. Pertumbuhan, nutrisi, fungsi gastrointestinal, tidur, perkembangan, perilaku, dan kondisi medis perlu dinilai bersama.
Gut-brain axis memberi kita kerangka baru untuk memahami hubungan antara usus dan otak. Namun, penerapannya pada anak harus tetap berbasis bukti, diagnosis yang tepat, dan kebutuhan individual setiap anak.

DAFTAR PUSTAKA

Jiang Y, Li X. The role of nutrition and gut microbiome in childhood brain development and behavior. Frontiers in Nutrition. 2025. doi:10.3389/fnut.2025.1590172. (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)
Marano G, et al. The Pediatric Microbiota-Gut-Brain Axis: Implications for Neuropsychiatric Development and Intervention. Children. 2025;12(11):1561. doi:10.3390/children12111561. (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)
The relationship between the gut microbiota and neuropsychological development and behaviour during childhood and adolescence: a systematic review of epidemiological studies. Brain, Behavior, and Immunity – Health. 2026;101212. (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)
Chatzinikolaou R, Rouskas K, Argiriou A. Exploring the links between nutrition, gut microbiome, and neurodevelopmental disorders. Nutrition. 2026;148:113030. (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)
Probiotics, Live Biotherapeutic Products, and Gut-Brain Axis Related Psychological Conditions. Probiotics and Antimicrobial Proteins. 2023;15:1014-1031. (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)
Nutritional Support of Neurodevelopment and Cognitive Function in Infants and Young Children. Nutrients. 2021. (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)