Buku Ajar Mikrobiologi - Panduan Mahasiswa Farmasi & Kedokteran - Reaksi-reaksi Trigliserida

cu Ajar

MIKROBIOLdGI Panduan Mahasiswa farmasi b Kedokteran

Kutipan Pasal 72: Sanksi Pelanggaran Undang-Undang Hak Cipta (Undang-Undang No. 19 Tahun 2002) 1. B a r a n g s i a p a d e n g a n - s e n g a j a d a n t a n p a h a k m e l a k u k a n p e r b u a t a n sebagaimana d i m a k s u d d a l a m Pasal 2 ayat ( 1 ) dipidana dengan pidana penjara masing-masing paling singkat 1 (satu) bulan dan/atau denda paling sedikit Rp. 1.000.000,00 (satu juta rupiah), atau pidana penjara paling l a m a 7 (tujuh) tahun dan/atau denda paling banyak Rp.5.000.000.000,00 (lima miliar rupiah). 2. B a r a n g s i a p a d e n g a n s e n g a j a m e n y i a r k a n , m e m a m e r k a n , m e n g e d a r k a n , a t a u m e n j u a l kepada u m u m suatu ciptaan atau barang hasil pelanggaran H a k Cipta atau H a k Terkait sebagaimana dimaksud pada ayat ( 1 ) dipidana dengan p i d a n a p e n j a r a p a l i n g l a m a 5 ( l i m a ) t a h u n dan/atau d e n d a p a l i n g b a n y a k R p . 5 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 , 0 0 ( l i m a ratus juta rupiah).

PENTING DIKETAHUI Penerbit a d a l a h r e k a n a n p e n g a r a n g u n t u k m e n e r b i t k a n s e b u a h b u k u . B e r s a m a pengarang, penerbit menciptakan b u k u untuk diterbitkan. Penerbit m e m p u n y a i hak atas p e n e r b i t a n b u k u tersebut serta d i s t r i b u s i n y a , s e d a n g k a n p e n g a r a n g m e m e g a n g h a k p e n u h atas k a r a n g a n n y a d a n b e r h a k m e n d a p a t k a n r o y a l t i atas p e n j u a l a n b u k u nya dari penerbit. Percetakan a d a l a h p e r u s a h a a n y a n g m e m i l i k i m e s i n c e t a k d a n m e n j u a l j a s a p e n cetakan. Percetakan tidak m e m i l i k i hak apa p u n dari b u k u y a n g dicetaknya kecual' upah. P e r c e t a k a n t i d a k b e r t a n g g u n g j a w a b a t a s i s i b u k u y a n g d i c e t a k n y a . Pengarang a d a l a h p e n c i p t a b u k u y a n g m e n y e r a h k a n n a s k a h n y a u n t u k d i t e r b i t k a n d i sebuah penerbit. P e n g a r a n g m e m i l i k i h a k p e n u h atas k a r a n g a n n y a , n a m u n m e n y e rahkan h a k penerbitan d a n distribusi b u k u n y a kepada penerbit yang d i t u n j u k n y a sesuai batas-batas y a n g d i t e n t u k a n d a l a m perjanjian. Pengarang berhak m e n ^ d a p a t k a n r o y a l t i atas k a r y a n y a d a r i penerbit, sesuai d e n g a n k e t e n t u a n d i dala perjanjian Pengarang-Penerbit. Pembajak a d a l a h p i h a k y a n g m e n g a m b i l k e u n t u n g a n d a r i k e p a k a r a n p e n g a r a n g dan kebutuhan belajar masyarakat. Pembajak tidak m e m p u n y a i h a k mencetaktidak m e m i l i k i h a k menggandakan, mendistribusikan, dan menjual b u k u yang d i g a n d a k a n n y a k a r e n a t i d a k d i l i n d u n g i copyright a t a u p u n p e r j a n j i a n p e n g a r a n g p e n e r b i t . P e m b a j a k t i d a k p e d u l i atas j e r i h p a y a h p e n g a r a n g . B u k u p e m b a j a k d a p a t lebih m u r a h karena mereka tidak perlu mempersiapkan naskah mulai dari pem i l i h a n j u d u l , editing sampai persiapan pracetak, tidak m e m b a y a r royalti, d a n tidak terikat perjanjian dengan pihak mana pun. PEMBAJAKAN BUKU ADALAH KRIMINAL! A n d a jangan menggunakan b u k u bajakan, d e m i menghargai jerih payah pengarang y a n g notabene adalah para guru.

para v

PanduanMahasiswafarmasihKedolderan

DR. Maksum Radji, M.Biomed

PENERBIT BUKU KEDOKTERAN

?

EGC

EGC 1955 BUKU AJAR MIKROBIOLOGI: PANDUAN MAHASISWA FARMASI & KEDOKTERAN Oleh: DR. Maksum Radji, M.Biomed Editor: July Manurung, S.Si, Apt Copy editor: Nuraini Septianti Diterbitkan pertama kali oleh Penerbit Buku Kedokteran EGC © 2009 Penerbit Buku Kedokteran EGC PO. Box 4276/Jakarta 10042 Telepon: 6530 6283 Anggota IKAPI Desain kulit muka: Teddy Kurniawan, S.Sn Hak cipta dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip, memperbanyak, dan menerjemahkan sebagian atau seluruh isi buku ini tanpa izin tertulis dari penerbit. Cetakan 2011 Perpustakaan Nasional: Katalog Dalam Terbitan (KDT) Maksum Radji Buku ajar mikrobiologi: panduan mahasiswa farmasi & kedokteran / penulis, Maksum Radji ; editor, July Manurung. —Jakarta : EGC, 2010. xiii,320hlm. ; 15,5 x 24 cm. ISBN 978-979-044-105-7 1. Mikrobiologi. 1. Judul. II. Manurung, July. 616.904 1

Isi di luar t a n g g u n g j a w a b percetakan

KATA

PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan petunjuk dan bimbingan-Nya sehingga Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran ini dapat diterbitkan. Buku ini dibuat dalam rangka membantu proses belajar mengajar mahasiswa program studi farmasi dan kedokteran dalam perkuliahan mikrobiologi. Buku ini tidak saja digunakan di lingkungan Universitas Indonesia, tetapi juga digunakan di beberapa program studi farmasi dan kedokteran lainnya di Indonesia. Kerangka susunan buku ini difokuskan pada pemahaman tentang mikroorganisme khususnya bakteri, baik jenis, bentuk, sifat, peranan, dan patogenisitasnya, sehingga dapat diketahui cara pencegahan infeksi dan cara pengobatan penyakit yang ditimbulkannya.Uraian mekanisme patogenesis bakteri yang dikelompokkan berdasarkan organ tubuh manusia membuat buku ini menjadi lebih menarik dan memudahkan para mahasiwa dalam memahami jenis-jenis bakteri yang dapat menginfeksi organ tubuh manusia. Selain itu, dibahas pengetahuan tentang manfaat mikroorganisme dalam bidang kefarmasian, antara lain peranan mikroorganisme dalam pengembangan sediaan farmasi dan industri makanan, serta analisis keamanan sediaan farmasi dan makanan secara mikrobiologi. Dengan terbitnya buku ini, diharapkan dapat memudahkan mahasiswa untuk memahami dengan baik tentang mikroorganisme, khususnya bakteri-bakteri penyebab penyakit infeksi dan bakteri-bakteri yang bermanfaat dalam bidang farmasi dan kesehatan. Saya berterima kasih atas semua masukan dan saran untuk perbaikan dan penyempurnaan buku ini. Semoga buku ini dapat bermanfaat. Terima kasih. Penulis

DAFTAR

ISI

KATA P E N G A N T A R

V

DAFTAR TABEL

X

DAFTAR G A M B A R

xii

BAB 1

PENDAHULUAN

Latar Belakang Sejarah Mikrobiologi Pengertian dan Peranan Mikroorganisme Klasifikasi Mikroorganisme BAB 2

STRUKTUR DAN MORFOLOGI SEL BAKTERI

Bentuk Sel Bakteri Struktur Utama Makromolekul Bakteri Struktur Sel Bakteri Endospora BAB 3

10 10 11 19

PERTUMBUHAN BAKTERI

Pertumbuhan Bakteri Faktor-Faktor yang Memengaruhi Pertumbuhan Bakteri Media Perbenihan Siklus Pertumbuhan Bakteri Pengukuran Pertumbuhan Bakteri BAB 4

2 2 4 6

21 21 27 33 36

METABOLISME BAKTERI

Metabolisme Jalur Metabolisme Produksi Energi Metabolisme Karbohidrat Metabolisme Lemak dan Protein Identifikasi Jenis Bakteri Berdasarkan Sifat Biokimia

43 44 45 52 53

Daftar Isi

BAB 5

PENGENDALIAN

MIKROORGANISME

Tujuan Pengendalian Mikroorganisme Pengendalian Mikroorganisme secara Fisika Pengendalian Mikroorganisme secara Kimia Pengendalian Mikroorganisme dengan Antibiotik Penggunaan Kemoterapi Golongan Antimetabolit Penggunaan Antiseptik Penggunaan Bahan Pengawet Uji Koefisien Fenol BAB 6

GENETIKA BAKTERI

Genetika Sifat dan Fungsi Materi Genetik Struktur DNA dan RNA Dogma Sentral Kromosom Bakteri Perpindahan Gen pada Bakteri Mutasi Teknologi DNA Rekombinan BAB 7

•

95 96

PATOGENESIS INFEKSI BAKTERI

Infeksi Bakteri Habitat Mikroorganisme Patogenisitas, Virulensi, dan Infeksi Perjalanan Penyakit Infeksi Penularan Penyakit Infeksi BAB 9

107 107 109 111 113

BAKTERI PATOGEN PADA MANUSIA

Bakteri Patogen Kelompok Bakteri Patogen B A B 10

74 74 74 76 81 81 82 85

KLASIFIKASI DAN IDENTIFIKASI B A K T E R I

Klasifikasi Bakteri Identifikasi Bakteri BAB 8

56 56 62 68 69 69 70 71

118 118

B A K T E R I PATOGEN PADA S A L U R A N CERNA

Pendahuluan Escherichia coli Salmonelia typhi Shigelia dysenteriae Vibrio cholerae Vibrio parahaemolyticus

125 ,

125 130 138 141 143

vili

Daftar Isi

Vibrio parahaemolyticus

143

Vibrio vulnificus Clostridium perfrmgens Helicobacter pylori

144 146 148

Bacilius

150

cereus

B A B 11

BAKTERI PATOGEN PADA S A L U R A N NAPAS

Pendahuluan

153

Streptococcus

153

Patogenesis

156

Streptococcus pneumoniae Haemophilus influenzae Corynebacterium diphtheriae Mycobacterium tuberculosis Bordetella pertussis Mycoplasma pneumoniae Legionelia pneumophila

159 160 163 165 173 175 177

B A B 12

,

B A K T E R I PATOGEN PADA KULIT DAN MATA

Pendahuluan

179

Staphyiococcus

aureus

Staphyiococcus

epidermis

179 194

Ctilamydia trachomatis Streptococcus pyogenes

194 199

Pseudomonas aeruginosa Propionibacterium acnes

201 205

B A B 13

B A K T E R I PATOGEN PADA S A L U R A N UROGENITAL

Pendahuluan

208

Neisseria gonorrhoeae Treponema pallidum

208 211

Leptospira Gardnerella

interrogans vaginalis

217 218

B A B 14

B A K T E R I PATOGEN PADA SISTEM S A R A F

Pendahuluan

223

Neisseria meningitidis Listeria monocytogenes Clostridium tetani Clostridium botulinum Mycobacterium leprae

223 225 227 228 229

'

D a f t a r isi

B A B 15

jx

BAKTERI PATOGEN PADA SISTEM K A R D I O V A S K U L A R D A N SISTEM LIMFATIK

Pendahuluan

234

Yersinia Rickettsia Bacilius Borrelia Brucelia

235 238 241 243 244

B A B 16

pestis anthracis burgdorferi melitensis PERANAN MIKROORGANISME D A L A M INDUSTRI M A K A N A N DAN SEDIAAN FARMASI

Pendahuluan Mikroorganisme dalam Bahan Makanan Kerusakan Makanan Pengawetan Bahan Makanan Peranan Mikroorganisme dalam Produksi Bahan Makanan Peranan Mikroorganisme dalam Produksi Sediaan Farmasi B A B 17

247 247 250 251 255 259

ANALISIS KEAMANAN SEDIAAN FARMASI DAN MAKANAN SECARA MIKROBIOLOGI

Pendahuluan Pengujian Cemaran Bakteri Identifikasi Bakteri Patogen Identifikasi Identifikasi Identifikasi Identifikasi Identifikasi Identifikasi Identifikasi Identifikasi

bakteri bakteri bakteri bakteri bakteri bakteri bakteri bakteri

Identifikasi Candida

Escherichia coli Clostridium perfringens Salmonelia typhi Staphyiococcus aureus Pseudomonas aeruginosa Bacilius cereus Vibrio parahaemolyticus Vibrio cholerae albicans

268 269 273 273 278 280 282 282 283 284 285 286

Pengujian Sterilitas Sediaan Farmasi dan Alat Kesehatan Pengujian Potensi Antibiotik Pengujian Potensi Vitamin

287 295 301

DAFTAR PUSTAKA

306

INDEKS

307

DAFTAR

TABEL

Tabel 2.1. Makromolekul Penyusun Materi Sel Bakteri Tabel 2.2. Struktur, Fungsi, dan Makromolekul Penyusun Sel Bakteri Tabel 3.1. Pengaruh Oksigen Terhadap Pertumbuhan Berbagai Tipe Bakteri Tabel 3.2. Daftar Nilai Duga Terdekat (Most Probable ISumber, MPN) Menggunakan Tiga Buah Tabung Tabel 4.1. Produk Akhir Fermentasi Asam Piruvat oleh Beberapa Jenis Mikroorganisme Tabel 5.1. Contoh Hasil Pengamatan Uji Koefisien Fenol Tabel 6.1. Sandi Genetik Tabel 6.2. Beberapa Enzim Endonuklease Restriksi dan Lokasi Pemotongannya Tabel 7.1. Diferensiasi Zat Warna pada Proses Pewarnaan Gram Tabel 7.2. Hasil Uji Sifat Biokimia untuk Identifikasi Bakteri Enterik Tabel 8.1. Perbedaan Eksotoksin dan Endotoksin Mikroorganisme Tabel 8.2. Beberapa Jenis Toksin yang Diproduksi oleh Bakteri Tabel 9.1. Beberapa Jenis Bakteri yang Dapat Menyebabkan Penyakit pada Manusia Tabel 9.2. Target Organ Tubuh dan Penyakit Infeksi yang Disebabkan oleh Bakteri Patogen Tabel 11.1. Beberapa Spesies Streptococcus dan Perbedaannya Tabel 12.1. Infeksi pada Kulit dan Mata yang Disebabkan oleh Bakteri Tabel 16.1. Jenis Bakteri yang Dapat Mencemari Bahan Pangan Tabel 16.2. Jenis Mikroorganisme dan Jenis Kerusakan pada Bahan Makanan X

11 18 28 39 49 72 80 87 99 103 110 111 119 120 154 179 248 251

Daftar Tabel

Tabel 16.3. Beberapa Produk Fermentasi Berbagai Jenis Bahan Baku oleh Mikroorganisme Tabel 16.4. Beberapa Jenis Mikroorganisme Penghasil Antibiotik Tabel 16.5. Beberapa Jenis Asam Amino yang Diproduksi Melalui Proses Fermentasi Tabel 16.6. Beberapa Produk Steroid yang Dihasilkan Melalui Biokonversi Substrat oleh Mikroorganisme Tabel 16.7. Beberapa Produk Farmasi yang Diperoleh Melalui Rekayasa Genetika Tabel 17.1. Jenis Pengujian Mikrobiologi pada Produk Farmasi, Kosmetika, Makanan, Minuman, dan Alat Kesehatan Tabel 17.2. Daftar Nilai Duga Terdekat (Most Probable Number, MPN) Menggunakan 3 tabung Tabel 17.3. Daftar Nilai Duga Terdekat (Most Probable Number, MPN) Menggunakan 5 tabung Tabel 17.3. Jumlah Sampel untuk Pengujian Sterilitas Sediaan Tabel 17.4. Volume Sampel dan Volume Media yang Digunakan untuk Uji Sterilitas Tabel 17.5. Hasil Pengukuran Diameter Zona Hambatan Menurut Farmakope Indonesia Edisi IV Tabel 17.6. Pengolahan Data untuk Penghitungan Potensi Antibiotik Menurut Farmakope Indonesia Edisi IV Tabel 17.7. Mikroba Uji, Media Pengujian, dan Suhu Inkubasi untuk Penentuan Potensi Beberapa Jenis Vitamin

xi

256 260 262 264 266 268 276 278 288 289 300 301 302

DAFTAR

Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8

GAMBAR

Struktur sel bakteri Gram-negatif Struktur sel bakteri Gram-positif Struktur dasar flagel bakteri Gram-negatif Dinding sel bakteri Gram-positif Dinding sel bakteri Gram-negatif Graflk pertumbuhan beberapa jenis bakteri Pengaruh tekanan osmotik terhadap sel bakteri Bejana anaerob untuk menginkubasi bakteri anaerob dalam cawan petri Pembelahan biner pada bakteri Siklus pertumbuhan sel bakteri Cara penghitungan jumlah bakteri dengan menggunakan Ruang Penghitung Peranan ATP dalam reaksi anabolik dan reaksi katabolik Bagan sederhana jalur metabolisme pengubahan materi awal A menjadi produk akhir F Proses fermentasi dan respirasi glukosa dalam sel Bagan reaksi glikolisis jalur Embden-Meyerhof Siklus Krebs merupakan rangkaian reaksi oksidasi gugus asetil yang menghasilkan ATP, NADH, dan FADH^ Proses respirasi aerob dapat menghasilkan 38 ATP dari satu molekul glukosa Jalur katabolisme lemak Berbagai jalur katabolisme senyawa organik yang digunakan oleh bakteri dalam proses respirasi untuk menghasilkan energi xii

12 12 13 15 15 22 24 30 34 35 40 44 45 46 48 50 51 53 54

• Daftar G a m b a r '

Gambar 6.1 Struktur paralel DNA untai ganda Gambar 6.2 Dogma sentral biologi Gambar 6.3 Reaksi penambahan nukleotida pada replikasi DNA Gambar 6.4 Salah satu contoh struktur plasmid yang digunakan sebagai wahana kloning atau vektor Gambar 6.5 Peranan enzim endonuklease restriksi dan enzim DNA ligase dalam pembuatan DNA rekombinan Gambar 6.6 Tahapan rekayasa genetika Gambar 6.7 Salah satu teknik untuk menyeleksi koloni bakteri yang mengandung plasmid DNA rekombinan Gambar 7.1 Skema uji sifat biokimia untuk identifikasi genus golongan bakteri enterik Gambar 10.1 Mekanisme diare akibat infeksi Salmonelia Gambar 11.1 Streptococcus pneumoniae terlihat sebagai sepasang diplokokus dengan menggunakan mikroskop elektron Gambar 15.1 Bacilius anthracis dalam pewarnaan Gram (1500 x) Gambar 17.1 Skema pemeriksaan angka lempeng total (ALT) Gambar 17.2 Skema pemeriksaan angka kapang-khamir (AKK) Gambar 17.3 Skema pemeriksaan angka coliform dengan metode Nilai Duga Terdekat menggunakan deretan 3 tabung Gambar 17.4 Skema pemeriksaan angka coliform dengan metode Nilai Duga Terdekat menggunakan deretan 5 tabung Gambar 17.5 Rancangan penetapan potensi antibiotik menurut Farmakope Indonesia edisi III Gambar 17.6 Rancangan penetapan potensi antibiotik menurut Farmakope Indonesia edisi IV

xiil

75 77 78 88 90 91 92 102 134 159 241 270 272 275 277 296 298

B A B 1 PENDAHULUAN • Latar Belabang • Sejarah Mikrobiologi Pengertian dan Peranan Mikroorganisme • Klasifikasi Mikroorganisme

1

2

B u b u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedokteran

LATAR

B E L A K A N G

Mikroorganisme merupakan mahluk hidup yang sangat kecil dan sangat penting dalam memelihara keseimbangan ekologi dan ekosistem di bumi. Beberapa mikroorganisme bersifat menguntungkan dan ada pula yang merugikan, baik terhadap manusia maupun hewan. Sebagai contoh, mikroorganisme yang menguntungkan dapat dimanfaatkan dalam pembuatan makanan yang dapat dikonsumsi oleh manusia maupun hewan. Akan tetapi, tidak sedikit mikroorganisme yang dapat merugikan manusia karena dapat menimbulkan penyakit yang berbahaya bagi tubuh manusia. Oleh karena itu, penting sekali untuk mengetahui segala sesuatu mengenai mikroorganisme, baik jenis, bentuk, sifat, peranan, maupun patogenisitas mikroorganisme untuk menghindari infeksi yang disebabkan oleh mikroorganisme ataupun untuk mengobati penyakit yang ditimbulkannya. Selain itu, pengetahuan tentang mikroorganisme sangat bermanfaat dalam kehidupan kita sehari-hari dalam rangka menjalani * hidup yang bersih dan sehat. SEJARAH

MIKROBIOLOGI

Salah satu penemuan penting dalam sejarah biologi terjadi pada tahun 1665, ketika seorang berkebangsaan Inggris, Robert Hooke, melakukan penelitian terhadap sepotong gabus tipis dan menemukan bahwa struktur paling kecil dari unit kehidupan adalah sel. Temuan Hooke ini menandai awal mulanya teori sel yang berbunyi: ''Semua struktur kehidupan disusun oleh seF', Anthony van Leeuwenhoek adalah orang pertama yang meneliti mikroorganisme hidup menggunakan kaca pembesar. Anthony van Leeuwenhoek menggambar bentuk "hewan" yang terdapat di air hujan, di dalam air yang telah dicelupi dengan jagung, dan di dalam materi yang dikikis dari giginya, yang pada akhirnya, gambar tersebut dikenal sebagai bentuk bakteri dan bentuk protozoa. Sampai pertengahan abad ke-19, banyak ilmuwan dan filsuf yang percaya bahwa bentuk kehidupan dapat timbul secara spontan dari bahan yang tidak hidup; mereka menyebutnya sebagai ''teori generasi spontan". Perlawanan terhadap teori generasi spontan datang dari Francesco Redi, pada tahun 1668, yang membuat suatu pembuktian bahwa belatung tidak timbul secara spontan dari daging mentah. Namun, pernyataan Redi (1668) yang berlawanan dengan teori generasi spontan tidak dapat meyakinkan para ilmuwan lainnya. Mereka menyatakan bahwa air yang segar dibutuhkan dalam proses generasi secara spontan. Oleh karena itu, Redi melakukan percobaan yang kedua. Dari percobaan kedua diketahui bahwa belatung muncul hanya ketika lalat dapat meninggalkan telurnya di dalam daging tersebut. Hasil percobaan Redi merupakan bantahan yang serius atas keyakinan yang sudah sangat lama dipercaya bahwa bentuk kehidupan dapat timbul dari suatu yang tidak hidup. Bagaimanapun juga, banyak ilmuwan yang masih percaya bahwa organisme kecil yang cukup sederhana dapat hidup secara spontan dari materi yang tidak hidup. Pendapat bahwa mikroorganisme dapat hidup secara spontan semakin kuat ketika John Needham pada tahun 1745 menemukan bahwa meskipun cairan nutrisi (air kaldu

Bab 1 - Pendahuluan

3

ayam) telah dipanaskan sebelum dituangkan ke dalam labu atau botol yang tertutup, larutan yang telah dingin segera penuh dengan mikroorganisme. Needham menyatakan bahwa mikroba berkembang secara spontan dari larutan tersebut. Dua puluh tahun kemudian, Lazzaro Spallanzani, seorang ilmuwan Italia percaya bahwa mikroorganisme dari udara kemungkinan masuk ke dalam larutan Needham setelah larutan tersebut dididihkan. Spallanzani menunjukkan bahwa larutan kaldu yang dipanaskan setelah dimasukkan ke dalam sebuah tabung atau botol yang tertutup tidak menunjukkan adanya pertumbuhan mikroorganisme. Needham menanggapi pernyataan tersebut dengan menyatakan bahwa unsur yang sangat penting untuk beregenerasi secara spontan telah dirusak oleh panas dan harus dipertahankan di dalam tabung yang telah ditutup rapat atau disegel. Rudolf Virchow menentang teori generasi spontan dengan sebuah konsep ''biogenesis" yang menyatakan bahwa sel-sel yang hidup dapat timbul hanya dari sel hidup lainnya yang telah ada sebelumnya. Argumentasi tentang generasi spontan terus berlanjut sampai tahun 1861, ketika Louis Pasteur mendemonstrasikan bahwa mikroorganisme ada di udara dan dapat mengontaminasi larutan yang steril, tetapi udara sendiri tidak menciptakan atau menghasilkan mikroba. Pasteur menunjukkan bahwa mikroorganisme dapat ada di dalam bahan yang tidak hidup, misalnya dalam padatan, cairan, dan udara. Selanjutnya, dia mendemonstrasikan secara meyakinkan bahwa kehidupan mikroorganisme dapat dihancurkan oleh panas dan metode tersebut dapat digunakan untuk menghambat kegiatan mikroorganisme di udara. Hasil penemuan ini menjadi dasar telinili aseptili, yaitu teknik untuk mencegah kontaminasi oleh mikroorganisme yang tidak diinginkan. Teknik itu sekarang digunakan sebagai standar praktik di dalam laboratorium dan ruang bedah. Para ilmuwan percaya bahwa generasi spontan mungkin terjadi di bumi yang primitif ketika kehidupan pertama kali ada. Akan tetapi, mereka sepakat bahwa hal ini tidak terjadi dalam lingkungan kehidupan yang sekarang ini. Tahun 1857 sampai 1914 merupakan "masa emas mikrobiologi''. Selama periode ini, beberapa penemuan spektakuler telah dilakukan oleh beberapa peneliti. Louis Pasteur dan Robert Koch merupakan orang-orang yang pertama kali mengungkapkan sebuah pemahaman bahwa mikrobiologi adalah ilmu pengetahuan. Berbagai temuan selama periode ini telah diperkenalkan, termasuk temuan mikroorganisme penyebab berbagai macam penyakit dan peranan kekebalan dalam mencegah dan mengobati penyakit. Selama masa keemasan mikrobiologi, para ahli mikrobiologi mempelajari aktivitas biokimia mikroorganisme, mengembangkan teknik-teknik mikroskopik untuk menunjukkan sifat dan morfologi mikroorganisme, serta mengembangkan vaksin dan teknik pembedahan. Salah satu fenomena yang menggambarkan hubungan antara mikroorganisme dan penyakit yang dapat ditimbulkan ditunjukkan pada saat sekelompok ilmuwan Perancis mempertanyakan proses perubahan yang terjadi pada pembuatan anggur dan bir yang rasanya menjadi masam. Banyak ilmuwan yang percaya bahwa udara yang ada di sekeliling gula yang terdapat di dalam larutan anggur berubah menjadi alkohol. Louis Pasteur menemukan bahwa mikroorganisme yang dimasukkan dalam larutan itu, ragi,

B u k u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedokteran

dapat mengubah gula menjadi alkohol tanpa adanya udara. Proses ini kemudian dikenal sebagai proses fermentasi, yang digunakan untuk membuat anggur dan bir. Louis Pasteur juga menemukan bahwa pemanasan berulang bir dan anggur akan membunuh kebanyakan bakteri yang menyebabkan pembusukan. Proses ini disebut dengan pasteurisasi^ yang sekarang umumnya digunakan untuk membunuh bakteri yang dapat membuat busuk dan bakteri yang berpotensi membahayakan di dalam susu dan minuman beralkohol. Fenomena pembusukan makanan yang disebabkan oleh mikroorganisme ini merupakan landasan untuk menjelaskan hubungan antara penyakit dan mikroorganisme. P Sebuah teori yang mengatakan bahwa mikroorganisme dapat menyebabkan penyakit pada manusia atau hewan disebut dengan ^teori liuman penyebab penyaliit'\ Teori ini awalnya sulit diterima sebab kebanyakan orang percaya bahwa penyakit merupakan hukuman bagi orang-orang yang sering melakukan kejahatan. Kebanyakan orang yang lahir di zaman Pasteur meyakini konsep bahwa mikroba yang tidak terlihat dapat pergi melalui udara untuk menginfeksi tanaman dan hewan dan dapat berpindah dari satu orang ke orang lain. Bukti utama bahwa bakteri dapat menimbulkan penyakit dikemukakan oleh Robert Koch pada tahun 1876. Koch menemukan Bacilius anthracis dalam darah ternak yang mati karena penyakit antraks. Koch kemudian mencampurkan bakteri tersebut dengan media dan disuntikkan ke dalam tubuh hewan yang sehat. Ketika hewan yang sehat ini menjadi sakit dan mati, Koch mengisolasi bakteri yang ada di dalam darah hewan tersebut dan membandingkan bakteri itu dengan bakteri asal yang telah diisolasi. Ia menemukan bahwa kedua darah binatang tersebut mengandung bakteri yang sama. Selanjutnya, Robert Koch melakukan beberapa percobaan yang secara langsung membuktikan bahwa mikroorganisme yang spesifik dapat menimbulkan penyakit yang spesifik pula. Langkah-langkah ini dikenal sebagai "postulat Koch*', PENGERTIAN DAN PERANAN

MIKROORGANISME

Mikroorganisme merupakan mahluk hidup yang sangat kecil dan tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, tetapi dapat dilihat dengan bantuan mikroskop. Dalam penyebarannya, mikroorganisme dapat ditemukan hampir di setiap tempat. Mikroorganisme terdiri atas bakteri, fungi, protozoa, alga mikroskopik, dan virus, r: Sebagian besar mikroorganisme mempunyai peranan yang sangat penting bagi ^ kesejahteraan penduduk dunia dengan membantu keseimbangan hidup organisme dan bahan kimia di lingkungan kehidupan. Sebagai contoh, mikroorganisme tanah membantu menghancurkan sampah dan mengubah gas nitrogen dalam udara menjadi senyawa organik yang dapat didaur ulang dengan bahan-bahan kimia di dalam tanah, air, dan udara. Mikroorganisme berperan dalam proses fotosintesis yang sangat penting untuk kehidupan di muka bumi. Manusia dan banyak hewan lain bergantung pada mikroorganisme untuk menyintesis beberapa jenis vitamin yang dibutuhkan untuk' metabolisme tubuh. Mikroorganisme juga mempunyai banyak kegunaan untuk tujuan komersial, misahiya untuk menyintesis produk-produk kimia, seperti aseton, asam organik, enzim, alkohol, dan obat-obatan. Proses biokonversi untuk memproduksi

Bab 1 - P e n d a h u l u a n

aseton dan butanol menggunakan mikroorganisme telah dilakukan pada tahun 1914 oleh Chaim Weizermann, seorang ahli kimia kelahiran Rusia yang tinggal di Inggris. Industri makanan juga menggunakan mikroorganisme untuk memproduksi cuka, acar, minuman beralkohol, minyak zaitun, kecap, susu, keju, yogurt, dan roti. Meskipun jumlah mikroorganisme patogen hanya sedikit, pengetahuan tentang sifat-sifat mikroorganisme patogen sangat penting untuk upaya penemuan obat dan pemeliharaan kesehatan. Beberapa peranan mikroorganisme yang menguntungkan bagi manusia, hewan, dan tumbuhan dijelaskan berikut ini. Daur ulang unsur-unsur penting

Martinus Beijerrinck dan Sergei Winogradsky (1880) adalah orang-orang pertama yang menemukan bahwa bakteri membantu mendaur ulang unsur-unsur penting yang terdapat di tanah dan udara sehingga mikroorganisme diketahui mempunyai hubungan yang sangat penting dengan lingkungan. Sekarang, pengetahuan tentang ekologi mikroorganisme telah berkembang, termasuk dalam mempelajari bagaimana populasi mikroorganisme berinteraksi dengan tanaman, hewan, lingkungan, polusi air, dan bahan-bahan kimia lain. Unsur kimia seperti karbon, nitrogen, oksigen, sulfur, dan fosfor sangat penting dalam kehidupan. Mikroorganisme mempunyai peranan penting dalam mengubah unsur-unsur tersebut menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh tumbuhan dan hewan. Mikroorganisme, umumnya bakteri dan fungi, berperan dalam mengembalikan karbon dioksida ke udara, yaitu saat mikroorganisme membusukkan sampah organik, tanaman, dan hewan yang mati. Alga, sianobakteri, dan tumbuhan tingkat tinggi menggunakan karbon dioksida dalam proses fotosintesis untuk menghasilkan karbohidrat yang digunakan oleh hewan, fungi, dan bakteri. Nitrogen di udara yang jumlahnya berlimpah harus diubah menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh tumbuhan dan hewan. Perubahan unsur-unsur penting ini hanya dapat terjadi secara alami oleh peranan mikroorganisme. Penanganan polusi dengan metode bioremediasi

Pada tahun 1988, para ilmuwan mulai menggunakan mikroorganisme untuk mengatasi polusi dan membersihkan sampah beracun yang dihasilkan dalam berbagai proses industri. Beberapa bakteri dapat memanfaatkan polusi sebagai sumber energi. Selain itu, bakteri menghasilkan enzim tertentu yang dapat menghancurkan racun menjadi substansi yang kurang berbahaya. Proses mengatasi polusi dan membersihkan bahan beracun menggunakan bakteri disebut dengan bioremediasi. Enzim bakteri juga dapat digunakan untuk menghilangkan sumbatan dalam saluran-saluran pembuangan tanpa menambahkan bahan kimia yang dapat membahayakan lingkungan. Mikroorganisme yang sering digunakan untuk bioremediasi adalah Pseudomonas dan Bacilius. Enzim Bacilius ']\xgdi digunakan sebagai detergen rumah tangga untuk menghilangkan noda pakaian.

6

B u b u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedokteran

Pencegahan serangga dan hama tanaman

Selain dapat menyebarkan penyakit, serangga dapat menyebabkan kerugian pada hasil pertanian. Hama tanaman biasanya diatasi dengan menggunakan pestisida kimia. Akan tetapi, penggunaan bahan kimia tersebut sering kali menimbulkan dampak yangj kurang baik bagi lingkungan. ^ Penggunaan bakteri untuk melindungi hasil pertanian dari serangan hama sudali; banyak dilakukan. Bacilius thuringiensis telah digunakan secara luas untuk membasmi hama tanaman, seperti ulat, cacing, dan serangga. Bakteri Bacilius thuringiensis menghasilkan toksin bagi serangga dan hama tanaman lainnya. Dengan kemajuan teknik rekayasa genetika gen yang menyandi pembentukan toksin Bacilius thuringiensis, toksin tersebut dapat dikloning dalam tanaman yang akan dilindungi dari serangan hama dan serangga sehingga tanaman tersebut dapat menghasilkan toksin Bacilius thuringiensis. Jika bagian tanaman yang mengandung toksin itu dimakan oleh hama atau serangga, hama dan serangga tersebut akan mati. Penggunaan insektisida yang berasal dari bakteri bersifat ramah lingkungan sehingga menghindari pencemaran lingkungan. Peranan penting dalam bioteknologi m o d e r n dan rekayasa genetika

Peranan mikroorganisme dalam bidang bioteknologi telah sejak lama dikenal. Beberapa tahun belakangan ini, bioteknologi telah berkembang pesat melalui sebuah revolusi rekayasa genetika yang memunculkan bioteknologi modem. Teknologi DNA rekombinan, kloning DNA, dan rekayasa genetika telah memperluas peranan bakteri, fungi, virus, dan sel-sel lain dalam berbagai bidang kehidupan. Teknik DNA rekombinan telah digunakan untuk menghasilkan sejumlah protein, vaksin, dan enzim alami yang mempunyai potensi besar dalam bidang kesehatan. Hasil teknik DNA rekombinan yang sangat penting dan menarik perhatian para ilmuwan adalah terapi gen, yaitu suatu cara memasukkan gen untuk menggantikan gen yang cacat/rusak di dalam sel manusia. Teknik ini menggunakan virus yang tidak berbahaya untuk membawa gen baru yang dimasukkan sedemikian rupa ke dalam sel inang sehingga gen tersebut akan dapat disisipkan dan terintegrasi ke dalam kromosom sel inang KLASIFIKASI M I K R O O R G A N I S M E

|

Penamaan dan klasifikasi mikroorganisme sangat penting untuk memudahkan kita; mengenali dan mengetahui sifat-sifat mikroorganisme. Pada tahun 1735, Carolus Linnaeus membuat suatu sistem binomial nomenclature (penamaan binomial) untuk suatu organisme. Dengan sistem ini, suatu organisme diberi nama dengan dua kata, yaitu nama genus dan diikuti dengan nama spesies. Genus merupakan kata pertama yang huruf awalnya adalah huruf kapital, sedangkan nama spesies ditulis dengan huruf kecil. Kedua gabungan kata ini harus diberi garis bawah atau dicetak miring. Nama spesies dapat mengacu pada berbagai hal, misalnya menggambarkan bentuk organisme, penghormatan kepada si penemu, atau identitas dari habitat atau tempat tinggal spesies-

[Bab 1 - Pendahuluan^^

tersebut. Sebagai contoh, Staphyiococcus aureus, bakteri yang umumnya ditemukan di kulit manusia, mempunyai arti berikut: Staphylo menggambarkan susunan dari sel-selnya; coccus mengindikasikan bahwa bakteri ini berbentuk bulat; dan aureus, berasal dari bahasa latin, berarti emas, menunjukkan warna koloni bakteri ini. Jenis-jenis mil
Bakteri merupakan organisme uniseluler yang relatif sederhana. Karena materi genetik tidak diselimuti oleh selaput membran inti, sel bakteri disebut dengan sel prokariot. Secara urpum, sel bakteri terdiri atas beberapa bentuk, yaitu bentuk basil/batang, bulat, atau spiral. Dinding sel bakteri mengandung kompleks karbohidrat dan protein yang disebut peptidoglikan. Bakteri umumnya bereproduksi dengan cara membelah diri menjadi dua sel yang berukuran sama. Ini disebut dengan pembelahan biner. Untuk nutrisi, bakteri umumnya menggunakan bahan kimia organik yang dapat diperoleh secara alami dari organisme hidup atau organisme yang sudah mati. Beberapa bakteri dapat membuat makanan sendiri dengan proses biosintesis, sedangkan beberapa bakteri yang lain memperoleh nutrisi dari substansi organik. Arkea

Sebagaimana bakteri, arkea merupakan sel prokariot. Akan tetapi, struktur dinding sel arkea umumnya tidak mengandung peptidoglikan. Arkea sering ditemukan dalam lingkungan berkondisi ekstrem dan dapat dibagi dalam tiga kelompok. Pertama, kelompok metanogen, yang menghasilkan metana sebagai produk buangan proses respirasi. Kedua, halofil ekstrem, yang hidup di lingkungan yang mengandung garam dalam jumlah yang ekstrem. Ketiga, termofil ekstrem, yang hidup dalam air yang mengandung belerang yang panas. Sampai saat ini belum diketahui dengan pasti apakah arkea dapat menyebabkan penyakit pada manusia. Fungi

Fungi merupakan organisme eukariot yang sel-selnya mempunyai nukleus (inti sel) yang jelas/sejati dan mengandung materi genetik (DNA) yang dikelilingi oleh membran inti sel. Fungi dapat berupa organisme uniseluler, yang disebut dengan khamir, atau berupa organisme multiseluler, yang disebut dengan jamur. Fungi multiseluler yang berukuran besar kemungkinan akan terlihat seperti tumbuhan, tetapi tidak dapat melakukan proses fotosintesis seperti kebanyakan tumbuhan. Komponen utama penyusun dinding sel fungi sejati adalah substansi yang disebut dengan kitin. Fungi dapat bereproduksi secara seksual dan aseksual. Organisme ini memperoleh makanan dengan menyerap bahan-bahan organik dari lingkungan hidupnya, misalnya dari tanah, air, atau tumbuhan dan tanaman yang mereka tumpangi. Protozoa

Protozoa merupakan organisme eukariot uniseluler. Protozoa bergerak menggunakan pseupodia (perpanjangan dari sitoplasma organisme ini), flagel, atau silia. Protozoa

B u b u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedokteran

mempunyai bentuk yang bervariasi dan hidup sebagai mahluk bebas atau sebagai parasit yang menyerap senyawa organik dari lingkungannya. Protozoa dapat bereproduksi secara seksual dan aseksual. Alga

Alga merupakan organisme eukariot yang dapat berfotosintesis, mempunyai bentuk yang bervariasi, dan dapat bereproduksi secara seksual dan aseksual. Alga umumnya uniseluler. Dinding sel alga umumnya mengandung selulosa. Alga dapat hidup dengan baik di dalam air yang segar dan banyak mengandung garam, dalam tanah, dan dapat tumbuh bergabung dengan tumbuhan. Dalam proses fotosintesis, alga membutuhkan cahaya dan udara untuk memproduksi makanan dan untuk pertumbuhan, tetapi umumnya tidak'membutuhkan senyawa organik dari lingkungan. Hasil proses fotosintesis alga berupa oksigen dan karbohidrat yang dibutuhkan oleh organisme lain, termasuk binatang. Alga berperan penting dalam keseimbangan alam dan ekosistem. Virus

Virus sangat berbeda dengan mikroorganisme lain karena virus sangat kecil dan hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron. Struktur virus sangat sederhana, yaitu berupa partikel virus yang mengandung sebuah inti yang hanya terdiri atas satu tipe asam nukleat (DNA saja atau RNA saja). Inti dikelilingi oleh suatu lapisan protein. Lapisan protein terkadang diselimuti oleh membran lemak sebagai selubung. Virus hanya dapat bereproduksi dengan menggunakan nutrisi dan makromolekul sel inang dan bersifat parasit yang merugikan sel inang.

j i

iJIWflj

BAB 2 STRUKTUR DAN MORFOLOGI S E L BAKTERI • •

Bentub Sel Babteri

Strubtur Utama Mabromolehul Babteri •

Strubtur Sel Babteri •

«

9

Endospora

10

B u b u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedokteran

B E N T U K SEL

BAKTERI

Bakteri mempunyai bentuk dan ukuran yang sangat beragam. Sebagian besar sel bakteri memiliki diameter 0,2-2 mikron dan panjang 2-8 mikron. Berdasarkan bentuk, bakteri digolongkan menjadi tiga golongan utama, yaitu bentuk kokus (bulat), bentuk basil (batang), dan bentuk spiral. Bakteri kokus biasanya berbentuk bulat atau lonjong, hidup sendh-i-sendiri, berpasangan, membentuk rantai panjang atau kubus tergantung cara bakteri itu membelah diri dan kemudian melekat satu sama lain setelah pembelahan. Kokus yang tetap berpasangan setelah membelah disebut dengan diplokokus {diplococcus). Streptokokus {streptococcus) adalah kokus yang membelah dalam satu bidang dan tidak memisahkan diri sehingga berbentuk rantai. Kokus yang membelah dalam tiga bidang yang saling tegak lurus sehingga membentuk kubus adalah Sarcinae, sedangkan kokus yang membelah membentuk gugusan atau berkelompok seperti buah anggur adalah bakteri Staphyiococcus. Bentuk morfologi kokus yang berbeda-beda ini sering kali digunakan untuk mengidentifikasi jenis bakteri golongan kokus. Bakteri basil adalah golongan bakteri yang memiliki bentuk seperti batang atau silinder. Bakteri ini mempunyai ukuran yang sangat beragam. Basil umumnya terlihat sebagai batang tunggal. Beberapa bakteri basil berpasangan setelah pembelahan sel. Bentuk basil terdiri atas diplobasilus {diplobacillus), streptobasilus {streptobacillus), dan kokobasilus {coccobacillus). Bakteri spiral adalah bakteri yang mempunyai bentuk yang tidak lurus seperti basil, tetapi mempunyai satu atau beberapa lekukan. Bakteri spiral dibagi menjadi (/) vibrio, yaitu bakteri berbentuk batang yang melengkung menyerupai bentuk koma, (//) spirilum, yaitu bakteri yang berbentuk spiral atau pilinan dengan sebya yang kokoh, dan {iii) spiroketa, yaitu bakteri yang berbentuk spiral dan tubuhnya sangat lentur sehingga dapat bergerak bebas. Kemampuan bergerak ini dimungkinkan karena adanya kontraksi yang lentur dari sumbu filamen atau flagel yang terdapat di permukaan dinding sel bakteri. S T R U K T U R

UTAMA

MAKROMOLEKUL

BAKTERI

Komponen utama struktur bakteri terdiri atas makromolekul, yaitu DNA, RNA, protein, polisakarida, dan fosfolipida. Makromolekul terdiri atas sub-unit primer, yaitu nukleotida, asam amino, dan karbohidrat. Struktur dan urutan makromolekul menentukan fungsi makromolekul tersebut. Sebagai contoh, urutan nukleotida menentukan sifat genetik dari sel ^ang terdapat dalam kromosom DNA; urutan asam amino menentukan sifat dan fungsi protein; urutan gula dalam lipopolisakarida menentukan sifat dan fungsi spesifik pada golongan bakteri patogen. Secara keseluruhan, struktur utama makromolekul sangat memengaruhi sifat-sifat suatu sel dan menentukan perbedaan fungsi sel itu dalam setiap sistem biologi. Beberapa jenis makromolekul dapat ditemukan di berbagai struktur sel bakteri, seperti yang tercantum pada Tabel 2.1.

Bab 2 - Struktur d a n Morfologi Sel Bakteri

11

Penyusun Materi Sel Bakteri Makromolekul

S u b - u n i t primer

Terdapat pada

Asam nukleat

Nukleotida (DNA dan RNA)

DNA: nukleoid (kromosom), plasmid rRNA: ribosom, mRNA fRNA: sitoplasma

Protein

Asam amino

Flagel, pili, dinding sel, membran sitoplasma, ribosom, sitoplasma

Polisakarida

Karbohidrat

Kapsul bakteri, badan inklusi, dinding sel

Fosfolipida

A s a m lemak

Membran sel

S T R U K T U R SEL

B A K T E R I

Berdasarkan struktur selnya, bakteri termasuk dalam golongan prokariot; sel prokariot memiliki struktur sel lebih sederhana dibandingkan dengan sel eukariot. Sel prokariot adalah sel yang tidak memiliki membran inti sel. Ciri-ciri sel prokariot, yaitu materi genetik (DNA) sel ini tidak terstruktur dalam bentuk nukleus, tetapi dalam bentuk nukleoid yang tidak diselubungi oleh membran plasma. Struktur sel bakteri, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1 dan Gambar 2.2, terdiri atas tiga bagian penting, yaitu (1) struktur eksternal sel; (2) struktur dinding sel; dan (3) struktur internal sel. S t r u k t u r e k s t e r n a l sel b a k t e r i

Pada struktur eksternal sel, bagian-bagian penting di permukaan sel adalah glikokaliks, flagel, fimbria, dan pili. Glikokaliks

Beberapa bakteri biasanya mampu mengeluarkan bahan yang dapat menutupi bagian permukaan selnya, yaitu glikokaliks. Glikokaliks yang berarti selubung gula merupakan istilah umum untuk substansi yang dapat menyelimuti permukaan sel. Glikokaliks bakteri umumnya mengandung polisakarida dan polipeptida yang biasanya dibuat di bagian internal sel dan disekresikan ke permukaan sel. Jika terstruktur dan menempel dengan kuat di seluruh dinding sel, glikokaliks ini disebut dengan kapsul atau selubung bakteri. Keberadaan kapsul dapat ditunjukkan dengan pewarnaan negatif terhadap kapsul bakteri. Pada beberapa spesies bakteri patogen, kapsul mempunyai peranan penting dalam sifat virulensi bakteri tersebut. Kapsul sering kali dapat melindungi bakteri dari proses fagositosis oleh sel-sel kekebalan hospes. Sebagai contoh, hanya Bacilius anthracis yang mempunyai selubung yang mengandung D-asam glutamat yang bersifat patogen

12

B u b u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedokteran

G a m b a r 2.1 Struktur sel bakteri Gram-negatif.

dan dapat menyebabkan penyakit antraks, sedangkan yang tidak mempunyai kapsul tidak dapat menyebabkan penyakit. Oleh karena itu, diasumsikan bahwa kapsul dapat menghambat fagositosis. Streptococcus pneumoniae yang mempunyai kapsul polisakarida saja yang mampu menyebabkan infeksi pneumonia. Demikian pula, hanya Klebsiella yang mempunyai kapsul polisakarida yang dapat lolos dari fagositosis serta mampu menempel dan berkolonisasi di saluran napas. Glikokaliks yang terdiri atas gula disebut dengan polisakarida ekstraseluler (EPS). EPS dapat membantu bakteri menempel di berbagai permukaan sel sesuai dengan

Membran plasma

G a m b a r 2.2 Struktur sel bakteri Gram-positif.

B a b 2 - S t r u k t u r d a n Morfologi Sel B a k t e r i

13

habitatnya untuk mempertahankan hidup. Selain itu, glikokaliks dapat mempertahankan kelembapan dan viskositas sel serta menghambat keluarnya nutrisi dan cairan sel dari dalam tubuh bakteri. Flagel

Beberapa jenis bakteri mempunyai flagel sehingga bakteri dapat bergerak dengan bebas dan berenang dalam cairan habitatnya. Flagel adalah bagian bakteri yang berbentuk seperti benang dengan diameter 12-30 nanometer dan pada umumnya mengandung protein yang disebut dengan flagelin. Berdasarkan pola keberadaan flagel pada tubuh sel bakteri, flagel dibagi dalam empat jenis, yaitu monotrik, flagel tunggal berada pada bagian ujung sel bakteri; amfitrlk, satu atau lebih flagel berada di kedua bagian polar sel bakteri; lofotrik, lebih dari satu flagel berada di satu bagian polar sel bakteri; dan peritrik, flagel tersebar di sekeliling tubuh sel bakteri. Struktur flagel bakteri terdiri atas 3 bagian, yaitu filamen, hook, dan tubuh basal, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.3. Fimbria

dan pili

Beberapa bakteri mempunyai organ tambahan berbentuk benang yang lebih pendek, lebih lurus, dan lebih kecil daripada flagel, yang berfungsi sebagai alat untuk menempel dan bukan untuk bergerak, yaitu pili. Organ ini mengandung protein yang disebut pilin. Fimbria terdapat di seluruh permukaan sel bakteri. Organ ini berperan dalam adhesi bakteri dengan sel hospes. Sebagai contoh, fimbria yang terdapat pada sel Neisseria gonorrfioeae berperan penting dalam proses kolonisasi bakteri pada membran mukosa sehingga dapat menyebabkan penyakit. Jika tidak mempunyai

G a m b a r 2.3 Struktur dasar flagel bakteri Gram-negatif.

14

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

fimbria, bakteri Neisseria gonorrhoeae tidak dapat menempel pada mukosa dan kolonisasi bakteri tidak terjadi sehingga tidak dapat menyebabkan penyakit. Pili biasanya lebih panjang daripada fimbria dan jumlahnya pada setiap sel bakteri hanya satu atau dua pili. Pili berperan dalam proses konjugasi sel dalam pemindahan materi genetik (DNA) antara satu sel bakteri dan sel bakteri lain sehingga terkadang disebut juga dengan pili seks. S t r u k t u r d i n d i n g sel bakteri

Dinding sel bakteri mempunyai struktur yang sangat kompleks yang terdiri atas komponen yang kaku dan kuat serta berfiangsi untuk mempertahankan bentuk dan keutuhan sel. Dinding sel bakteri harus mampu mempertahankan sel ketika tekanan osmotik di dalam sel lebih tinggi daripada di luar sel. Hampir semua sel prokariot mempunyai dinding sel. Dinding sel relatif kuat dan lentur sehingga dapat menahan tekanan osmotik yang tinggi di dalam sel bakteri (berkisar antara 5-20 atmosfer). I Semua dinding sel bakteri mengandung makromolekul yang disebut peptidoglikan ^ atau murein. Komponen ini memberikan kekuatan yang diperlukan untuk mempertahankan keutuhan sel. Peptidoglikan adalah molekul yang sangat besar yang terbentuk dari polisakarida sebagai kerangka utama. Polisakarida ini terdiri atas A^-asetil glukosamin (NAG) dan asam A^-asetil muramat (NAM). Walaupun struktur ikatan polipeptida dalam peptidoglikan selalu bervariasi, rantai tetrapeptida yang terdiri atas empat asam amino yang terikat pada asam A^-asetil muramat (NAM) sebagai kerangka utama selalu ditemui. Pada setiap molekul asam A^-asetil muramat, terikat tetrapeptida. Untuk memperkuat ikatan silang jembatan asam amino, tetrapeptida ini menjadi penghubung menyilang dengan tetrapeptida yang terikat pada asam A^-asetil muramat yang lain. Selain mempertahankan keutuhan sel, dinding sel bakteri berfungsi sebagai berikut. • Berperan penting dalam proses pembelahan sel. • Dinding sel dapat melaksanakan biosintesis sendiri untuk membentuk dinding sel. k. • Beberapa lapisan tertentu pada dinding sel merupakan determinan antigenik dari bakteri tersebut sehingga dapat dimanfaatkan untuk mengidentifikasi jenis bakteri secara serologi. Berdasarkan perbedaan struktur dinding sel dan respons terhadap pewarnaan Gram, bakteri digolongkan menjadi bakteri Gram-positif dan bakteri Gram-negatif. Struktur dinding sel bakteri Gram-positif dan bakteri Gram-negatif dapat dilihat pada Gambar 2.4 dan Gambar 2.5. Dinding

sei baiiteri

Gram-positif

Dinding sel kebanyakan bakteri Gram-positif terdiri atas beberapa lapisan peptidoglikan yang tebal dan kaku (20-80 nm). Hal inilah yang membedakan dari dinding sel bakteri Gram-negatif. Dinding sel bakteri Gram-negatif hanya terdu*i atas lapisan peptidoglikan yang tipis. Di samping itu, dinding sel beberapa bakteri Gram-positif|i

Bab 2 - Struktur d a n Morfologi Sel Bakteri

15

Peptidoglikan <

Membran J plasma I

Sitoplasma

G a m b a r 2.4 Dinding sel bakteri Gram-positif.

mengandung substansi dinding sel yang disebut asam teikoat (teichoic acid). Asam teikoat ada dua jenis, yaitu asam teikoat ribitol dan asam teikoat gliserol. Fungsi asam teikoat belum sepenuhnya diketahui, tetapi diperkirakan berperan dalam pertumbuhan dan pembelahan sel. Di samping itu, asam teikoat mempunyai sifat antigen spesifik sehingga dapat dimanfaatkan untuk mengidentifikasi spesies-spesies bakteri Grampositif secara serologi. Dinding sel bakteri Gram-positif, seperti Streptococcus, mengandung berbagai polisakarida sehingga bakteri ini terbagi dalam beberapa golongan Streptococcus. Selain mengandung peptidoglikan, dinding sel Mycobacterium (bakteri Gram-positif yang bersifat tahan asam) terdiri atas 60% asam mikolat, malam, dan lemak. Lipopolisakarida

?\ > • > } > > > >

Membran luar -<

5f

v

v

i

v

i

v

Lipoprotein

Periplasma

c

Peptidoglikan

1 Protein pengikat periplasmik

Membran plasma

Sitoplasma G a m b a r 2.5 Dinding sel bakteri Gram-negatif.

^ermease

16

B u b u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedokteran

Dinding

sel bakteri

Gram-negatif

'WKB

Dinding sel bakteri Gram-negatif terdu-i atas satu atau lebih lapisan peptidoglikan dan membran di bagian luar lapisan peptidoglikan. Dinding sel bakteri Gram-negatif tidak : mengandung asam teikoat. Karena hanya mengandung sedikit lapisan peptidoglikan, j dinding sel bakteri Gram-negatif umumnya lebih rentan terhadap guncangan fisik, i Struktur dinding sel bakteri Gram-negatif lebih rumit daripada dinding sel bakteri i Gram-positif. Membran luar sel bakteri Gram-negatif terdiri atas lipoprotein, fosfolipida, dan lipopolisakarida. Komponen lipopolisakarida dinding sel bakteri Gramnegatif sangat penting karena menunjukkan toksisitas pada hewan. Karena bersifat toksik dan tidak terpisahkan dari sel bakteri, komponen ini disebut endotoksin. Membran luar dinding sel bakteri Gram-negatif mempunyai fungsi yang spesifik. Selain dapat menghalangi fagositosis, lapisan membran luar dapat menjadi penghalang beberapa jenis antibiotik, misalnya golongan penisilin, dan dapat menghambat kerja beberapa enzim dan bahan kimia lain, seperti lisozim, detergen, logam berat, garam empedu, dan beberapa jenis bahan pewarna. Namun demikian, membran luar dinding sel tidak sepenuhnya dapat menahan semua substansi yang ada di lingkungan karena nutrisi yang dibutuhkan bakteri harus dapat masuk ke dalam sel. Permeabilitas membran luar ditentukan oleh adanya protein tertentu yang disebut dengan porin. Porin merupakan pintu masuk bagi beberapa molekul, antara lain nukleotida, disakarida, peptida, asam amino, vitamin B^^, dan zat besi. Komponen lipopolisakarida (LPS) pada membran luar bakteri Gram-negatif mempunyai peranan penting. Gugus polisakarida dari lipopolisakarida yang disebut dengan 0-polisakarida berfungsi sebagai antigen spesifik yang dapat dimanfaatkan untuk membedakan spesies-spesies bakteri Gram-negatif Gugus lipid dari lipopolisakarida yang disebut dengan lipid-A, bersifat sebagai endotoksin. Jika masuk ke dalam saluran cerna atau peredaran darah, gugus yang bersifat toksik ini dapat menyebabkan demam dan renjatan pada penderita. S t r u k t u r i n t e r n a l sel b a k t e r i

Setelah mempelajari struktur eksternal dinding sel bakteri, kita juga perlu memahami struktur dan fiingsi bagian internal sel bakteri. Struktur internal sel bakteri terdiri atas membran sitoplasma, sitoplasma, area nukleus, ribosom, mesosom, dan inklusi. Membran

sitoplasma

Membran sitoplasma merupakan lapisan tipis yang berada tepat di dalam dinding sel yang melapisi sitoplasma sel. Fungsi penting membran sitoplasma adalah sawar selektif untuk keluar masuknya senyawa kimia dari luar dan dari dalam sel. Selain mengandung beberapa enzim yang dapat mencerna nutrisi dan menghasilkan energi ATP, membran plasma juga berfiingsi untuk menjamin pemisahan materi genetik (DNA) ke sel anakan pada saat terjadi pembelahan sel. Pada spesies bakteri aerob, membran sitoplasma merupakan tempat transpor elektron dan oksidasi fosforilasi. Membran sitoplasma merupakan 8-10% bobot kering sel, yang terdiri atas fosfolipida dan protein.

^HHHjHH

Bab 2 - s t r u k t u r d a n Morfologi Sel Bakteri

Sitoplasma

Sitoplasma merupakan substansi yang berada di dalam membran plasma dan mengandung 80% air. Selain itu, sitoplasma mengandung protein, enzim, karbohidrat, lipid, ion-ion anorganik, dan berbagai senyawa berbobot molekul rendah. Struktur utama sitoplasma prokariot terdiri atas area nukleus yang mengandung DNA, ribosom, berbagai inklusi, dan granul. • Area

nukleus

Area nukleus atau nukleolus sel bakteri mengandung DNA untai ganda berbentuk melingkar yang disebut dengan kromosom bakteri. Berbeda dari kromosom sel eukariot, kromosom bakteri tidak dikelilingi oleh membran inti sel dan tidak mengandung protein histon. Selain kromosom, bakteri sering kali mengandung molekul DNA untai ganda berbentuk melingkar dan berukuran kecil yang disebut dengan plasmid. Plasmid merupakan elemen materi genetik ekstrakromosomal yang tidak berhubungan dengan kromosom bakteri. Plasmid dapat bereplikasi secara otonom dan tidak bergantung pada kromosom bakteri. Plasmid biasanya mengandung sekitar 5-100 gen yang tidak begitu berperan pada ketahanan hidup sel dalam lingkungan tertentu. Namun, plasmid terkadang juga bermanfaat untuk kehidupan sel bakteri. Plasmid dapat membawa gen yang menyebabkan resistensi terhadap antibiotik, gen yang memberikan ketahanan terhadap sifat toksik logam berat tertentu, gen yang menghasilkan toksin, atau gen yang menyintesis berbagai jenis enzim. Plasmid dapat berpindah dari sel bakteri yang satu ke sel bakteri yang lain. Ribosom

Semua sel, baik prokariot maupun eukariot, memiliki ribosom, yang berfungsi penting untuk sintesis protein. Pengamatan dengan mikroskop elektron menunjukkan bahwa sitoplasma dipenuhi oleh ribosom sehingga sitoplasma tampak bergranul. Ribosom pada prokariot berbeda dengan ribosom pada eukariot. Ribosom prokariot lebih kecil dibandingkan dengan ribosom eukariot. Ribosom prokariot disebut dengan ribosom TOS, sedangkan ribosom eukariot disebut dengan ribosom 80S. Huruf S berarti satuan Svedberg, yang menunjukkan kecepatan relatif sedimentasi dengan menggunakan sentrifugasi ultra-tinggi. Ribosom 70S terdiri atas dua subunit, yaitu subunit 30S (kecil) yang mengandung 1 molekul RNA ribosomal (rRNA) dan subunit 50S (besar), yang terdiri atas 2 molekul rRNA. Mesosom

Di beberapa tempat tertentu pada membran plasma, terdapat cekungan atau lekukan ke dalam yang relatif besar yang disebut dengan mesosom. Lekukan membran plasma ini dapat memperluas permukaan membran dan berfungsi sebagai tempat kerja enzim yang terlibat dalam respirasi dan transpor elektron. Mesosom, yang merupakan tempat menempelnya kromosom bakteri, juga berfungsi dalam proses pembelahan sel.

18

B u k u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedokteran

Inklusi

Di dalam sitoplasma sel prokariot, terdapat granul-granul yang mengandung berbagai substansi, seperti glikogen, metafosfat anorganik, asam polihidroksibutirat, belerang, atau senyawa yang mengandung nitrogen, yang biasanya digunakan sebagai cadangan nutrisi bagi sel. Substansi cadangan tersebut dikenal dengan inklusi. Jenis inklusi tertentu terdapat di dalam satu spesies bakteri, sedangkan spesies lain tidak memilikinya. Oleh karena itu, jenis inklusi sering kali digunakan untuk mengidentifikasi spesies bakteri. Salah satu inklusi yang tersusun atas polimer polimetafosfat berbobot molekul tinggi disebut dengan granul metakromat karena dapat menyerap warna biru apabila diwarnai dengan biru metilen. Granul metakromat yang juga disebut dengan volutin ini berfungsi sebagai sumber fosfat dan energi. Selain terdapat pada bakteri, granul metakromatik ini juga terdapat pada alga, jamur, dan protozoa. Struktur, fungsi, dan makromolekul penyusun sel bakteri dapat dilihat pada Tabel 2.2. B a g i a n sel

Makromolekul

Fungsi

Flagel

Pergerakan bakteri

Protein

Pili seks

Mating, transfer DNA secara konjugasi

Protein

Fimbria

Alat menempel pada permukaan sel hospes

Protein

Kapsul bakteri, glikokaliks, dan lapisan lendir

Alat menempel pada permukaan sel hospes, mencegah fagositosis, sebagai cadangan nutrisi, dan untuk bertahan terhadap kekeringan

Polisakarida, polipeptida

Dinding sel bakteri Gram-positif

Mempertahankan keutuhan isi sel dan bentuk sel, mencegah lisis sel

Peptidoglikan, asam teikoat

Dinding sel bakteri Gram-negatif

Mempertahankan keutuhan isi sel dan bentuk sel, mencegah lisis sel

Peptidoglikan, lipopolisakarida, fosfolipida, protein

Membran plasma

Sawar permeabilitas sel, tempat transportasi larutan, produksi energi, terdapat berbagai jenis enzim

Fosfolipida dan protein

Ribosom

Tempat translasi protein

RNA dan protein

Inklusi

Tempat penyimpanan nutrisi

Karbohidrat, lemak, protein, dan senyawa anorganik

Kromosom

Materi genetik sel

DNA

Plasmid

Materi genetik ekstrakromosomal

DNA

ENDOSPORA

Apabila nutrisi yang penting untuk kehidupan bakteri terganggu atau tidak tersedia dalam lingkungan hidup bakteri, beberapa genus bakteri Gram-positif, seperti Clostridium dan Bacilius, dapat membentuk endospora. Masing-masing sel akan membentuk endospora, yaitu bentuk sel dalam keadaan istirahat. Endospora bersifat sangat tahan terhadap panas, kekeringan, zat kimia, dan radiasi. Apabila keadaan lingkungan baik kembali, endospora akan mengalami sporogenesis dan membentuk sel vegetatif. Struktur endospora terdiri atas bagian-bagian berikut. • Core, yang merupakan sitoplasma dari endospora yang di dalamnya mengandung semua unsur yang dibutuhkan untuk kehidupan bakteri, seperti DNA, ribosom, enzim, RNA dalam jumlali yang sedikit, dan senyawa-senyawa lain. • Dinding spora, yaitu lapisan paling dalam endospora yang terdiri atas lapisan peptidoglikan yang akan menjadi dinding sel ketika endospora mengalami sporogenesis menjadi sel vegetatif kembali. • Korteks, yaitu lapisan tebal yang melapisi endospora. • Coat, yaitu lapisan mengandung keratin yang melindungi spora dari pengaruh buruk di lingkungan. • Eksosporium, yaitu membran lipoprotein yang terdapat pada lapisan paling luar. Endospora dapat bertahan (dorman) selama ribuan tahun sampai memungkinkan membentuk sel vegetatif kembali melalui proses germinasi. Proses germinasi dapat diaktifkan secara fisik ataupun kimia yang dapat merusak lapisan coat endospora. Enzim-enzim endospora kemudian dapat memecah lapisan-lapisan lain yang melindungi endospora sehingga air dapat masuk ke dalam sel dan mulai terjadi metabolisme. Karena setiap satu sel vegetatif membentuk satu sel endospora pada saat sporulasi, setelah proses germinasi akan tetap menjadi satu sel. Proses germinasi tidak menambah jumlah sel vegetatif. Endospora menarik banyak perhatian dalam bidang kesehatan dan industri makanan karena endospora sangat resisten terhadap proses-proses yang secara normal dapat membunuh sel vegetatif, antara lain pemanasan, pengeringan, pembekuan, penggunaan bahan kimia pengawet, atau radiasi.

BAB 3 PERTUMBUHAN BAKTERI • Pertumbuhan Babteri • Fabtor-Fabtor yang Memengaruhi Pertumbuhan Babteri •

Media Perbenihan

• Siblus Pertumbuhan Babteri • Penguburan Pertumbuhan Babteri

Bab 3 - P e r t u m b u h a n Babteri

P E R T U M B U H A N

21*

BAKTERI

Ketika berbicara tentang pertumbuhan bakteri, kita membahas tentang pertambahan jumlah sel, bukan ukuran sel. Bakteri bertumbuh berarti jumlah bakteri tersebut bertambah dan berakumulasi sebagai koloni yang merupakan populasi yang terdiri atas miliaran sel. Koloni bakteri dapat dilihat dengan mata telanjang tanpa bantuan mikroskop. Populasi bakteri dapat menjadi luar biasa banyak dalam waktu yang singkat. Dengan memahami kondisi ini, kita dapat menentukan cara mengontrol pertumbuhan bakteri penyebab penyakit atau bakteri perusak makanan. Selain itu, kita juga dapat memahami bagaimana mendorong pertumbuhan bakteri yang menguntungkan bagi kehidupan. Pada bab ini, akan diuraikan beberapa faktor yang memengaruhi pertumbuhan sel bakteri, jenis-jenis media pertumbuhan buatan, proses pembelahan sel, fase pertumbuhan, dan metode pengukuran pertumbuhan bakteri. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMENGARUHI P E R T U M B U H A N BAKTERI Suhu

Sebagian besar bakteri tumbuh optimal pada suhu tubuh manusia. Akan tetapi, beberapa bakteri dapat tumbuh dalam lingkungan ekstrem yang berada di luar batas pertahanan organisme eukariot. Bakteri digolongkan menjadi tiga bagian besar berdasarkan perbedaan suhu tumbuh, • Psikrofil, hidup di udara dingin. • Mesofil, hidup di udara bersuhu sedang. • Termofil, hidup di udara panas. Sebagian besar bakteri tumbuh hanya di dalam kisaran suhu pertumbuhan minimum dan maksimum. Bakteri biasanya tidak dapat tumbuh optimal di luar suhu tersebut. Tiap bakteri tumbuh pada suhu berikut ini. • Minimum, suhu terendah bakteri masih dapat tumbuh. • Optimum, suhu bakteri dapat tumbuh subur. • Maksimum, suhu tertinggi bakteri masih dapat tumbuh. Dengan membuat grafik pertumbuhan pada kisaran suhu tertentu, kita dapat melihat bahwa pertumbuhan bakteri pada suhu optimum biasanya sangat tinggi. Hal ini terjadi karena suhu yang lebih tinggi akan menginaktifkan sistem enzimatik di dalam sel bakteri. Berdasarkan suhu pertumbuhan, dikenal bakteri psikrofil, bakteri psikrotrof, bakteri mesofil, dan bakteri termofil. Bakteri

psikrofii

Bakteri psikrofil adalah bakteri yang tumbuh pada suhu 0°C dengan suhu optimum IS^'C dan tidak tumbuh pada suhu kamar (25°C). Bakteri ini sering ditemukan di laut

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran^

22

dalam dan di daerah kutub, serta sering menimbulkan masalah pada pengawetan makanan. Bakteri

psikrotrof

Bakteri psikrotrof atau psikrofil fakultatif adalah bakteri yang tumbuh pada suhu dengan suhu optimum 20-30"C dan tidak tumbuh pada suhu lebih dari 40°C. Bakteri ini sering terdapat dalam makanan yang disimpan pada suhu rendah karena dapat tumbuh pada suhu lemari es. Pendinginan merupakan cara yang biasa digunakan untuk mengawetkan makanan. Metode ini didasarkan pada prinsip bahwa reproduksi bakteri menurun pada suhu rendah. Walaupun biasanya dapat bertahan pada suhu rendah, bakteri akan berkurang secara perlahan-lahan. Beberapa spesies berkurang lebih cepat daripada spesies lain. Suhu ruang pendingin lemari es telah diatur untuk menurunkan pertumbuhan sebagian besar bakteri perusak dan mencegah pertumbuhan bakteri patogen, meskipun beberapa bakteri patogen tetap dapat tumbuh. Bakteri

mesofil

Bakteri mesofil adalah bakteri yang tumbuh optimal pada suhu 25-40^C dan merupakan bakteri yang paling banyak ditemukan. Bakteri ini dapat beradaptasi untuk hidup dan tumbuh pada suhu optimum di sekitar suhu inangnya. Suhu optimum bakteri patogen umumnya sekitar 37°C dan suhu inkubator untuk menginkubasi biakan bakteri ini diatur sekitar ST^C. Bakteri mesofil termasuk sebagian besar bakteri yang menyebabkan kerusakan dan penyakit.

Termofil

-10

O

10

20

30

40

50 Suhu

60 rC)

G a m b a r 3.1 Grafik pertumbuhan beberapa jenis bakteri.

70

80

90

100

110

Bab 3 - P e r t u m b u h a n Bakteri

Bakteri

termofii

Bakteri termofil adalah bakteri yang dapat tumbuh pada suhu tinggi. Sebagian besar bakteri ini dapat tumbuh pada suhu 50-60''C. Suhu seperti ini dapat terjadi di dalam tanah yang disinari matahari dan dalam sumber air panas. Bakteri termofil tidak dapat tumbuh pada suhu di bawah 45°C. Endospora bakteri ini biasanya tahan terhadap pemanasan dan dapat bertahan di dalam makanan kaleng. Grafik pertumbuhan beberapa jenis bakteri dapat dilihat pada Gambar 3.1. pH

pH adalah derajat keasaman suatu larutan. Kebanyakan bakteri tumbuh subur pada pH 6,5-7,5. Sangat sedikit bakteri yang dapat tumbuh pada pH asam (di bawah pH 4). Hal inilah yang menyebabkan makanan tertentu dapat diawetkan dengan penambahan suasana asam atau secara fermentasi. Beberapa bakteri disebut dengan asidofil karena dapat menoleransi keasaman. Salah satu tipe bakteri kemoautotrof yang ditemukan di dalam drainase air di tambang tembaga dan pabrik oksidasi sulfur dari asam sulfat dapat bertahan pada pH 1. Jamur dan ragi dapat tumbuh pada rentang pH bakteri, tetapi pH optimum ragi dan jamur biasanya di bawah bakteri, sekitar pH 5-6. Alkalinitas juga dapat menghambat pertumbuhan bakteri, tetapi jarang digunakan untuk upaya pengawetan makanan. Ketika dibiakkan di laboratorium, bakteri sering memproduksi asam yang biasanya berpengaruh pada pertumbuhan bakteri itu sendiri. Untuk menetralkan asam dan mempertahankan pH, dapar kimia dapat ditambahkan ke dalam media. Pepton dan asam amino bekerja sebagai dapar dalam beberapa media perbenihan. Banyak media yang juga mengandung garam fosfat sebagai dapar. Garam fosfat tidak memengaruhi bakteri bahkan mengandung fosfor sebagai nutrisi. Tekanan osmotik

Bakteri memperoleh semua nutrisi dari cairan di sekitarnya. Bakteri membutuhkan air untuk pertumbuhan. Tekanan osmotik yang tinggi dapat menyebabkan air keluar dari dalam sel. Penambahan garam dalam larutan yang akan meningkatkan tekanan osmotik dapat digunakan untuk pengawetan makanan. Ikan asin, madu, dan susu kondensasi manis diawetkan dengan menggunakan mekanisme ini. Konsentrasi garam atau gula yang tinggi menyebabkan air keluar dari sel bakteri sehingga menghambat pertumbuhan atau menyebabkan plasmolisis, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.2. Efek tekanan osmotik berhubungan dengan jumlah ion dan molekul terlarut di dalam larutan. Beberapa organisme disebut halofil ekstrem karena dapat beradaptasi dengan baik pada kadar garam yang tinggi. Beberapa bakteri bahkan membutuhkan garam untuk pertumbuhannya. Bakteri yang seperti ini digolongkan sebagai halofil obligat. Organisme yang hidup di dalam air bergaram tinggi seperti di Laut Mati membutuhkan hampir 30% garam. Sengkelit {ose) yang digunakan untuk menginokulasi bakteri harus dicelupkan terlebih dahulu ke dalam larutan garam. Halofil fakultatif tidak membutuhkan konsentrasi garam tinggi, tetapi dapat tumbuh dalam larutan garam

24

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Membran plasma

Dinding sel

H,0

H,0 Membran plasma

Sitoplasma

H.O < C Sitoplasma H,0 NaCI 0 . 8 5 % Tekanan osmotik d a l a m sel s a m a d e n g a n kadar NaCI 0.85 %

H,0 NaCI 1 0 % Plasmolisis sel d a l a m larutan hipertonik (NaCI 10%). Air c e n d e r u n g keluar dari sel sehingga pertumbuhan terhambat

G a m b a r 3.2 Pengaruh tekanan osmotik terhadap sel bakteri.

2%; pada konsentrasi ini, bakteri-bakteri lain kemungkinan mati atau terhambat pertumbuhannya. Beberapa spesies halofil lain bahkan dapat tumbuh pada kondisi dengan konsentrasi garam mencapai 15%. Sebagian besar bakteri harus tumbuh dalam media yang berair. Sebagai contoh, konsentrasi agar yang digunakan untuk memadatkan media pertumbuhan bakteri adalah 1,5% (agar merupakan kompleks polisakarida yang diisolasi dari ganggang laut). Jika konsentrasi agar lebih tinggi, tekanan osmotik akan meningkat sehingga dapat menghambat pertumbuhan beberapa bakteri. Jika tekanan osmotik di sekitar sel lebih rendah (misalnya dalam air suling), air akan masuk ke dalam sel bakteri melalui dinding sel bakteri. Faktor kimia

Selain air, unsur penting yang dibutuhkan untuk pertumbuhan mikroorganisme adalah unsur kimia, antara lain karbon, nitrogen, sulfur, fosfor, dan unsur kelumit (misalnya, Cu, Zn, dan Fe). Karbon merupakan unsur penting dalam setiap mahluk hidup. Setengah berat kering suatu bakteri adalah karbon. Kemoheterotrof mendapatkan sebagian besar karbon dari sumber energi yang diperoleh, seperti protein, karbohidrat, dan lemak, sedangkan kemoautotrof dan fotoautotrof mendapatkan unsur karbon dari CO,.

Bab 3 - Pertumbuhan Bakteri

25

Beberapa unsur lain juga diperlukan oleh bakteri untuk sintesis materi seluler, yaitu nitrogen dan sulfur untuk sintesis protein; nitrogen dan fosfor untuk sintesis DNA, RNA, dan ATP. Molekul ATP sangat penting untuk penyimpanan dan transfer energi kimia di dalam sel. Kandungan nitrogen kurang lebih 14% berat kering suatu sel bakteri, sedangkan sulfur dan fosfor sekitar 4%. Bakteri menggunakan nitrogen terutama untuk membentuk gugus amino berupa asam amino dan protein. Sebagian besar bakteri mampu menguraikan protein dan menyusun kembali asam amino menjadi protein baru yang dibutuhkannya. Bakteri lainnya menggunakan nitrogen dari ion amonium (NH^^), yang sudah dalam keadaan tereduksi yang terdapat pada bahan-bahan seluler. Bahkan ada pula bakteri yang mampu memanfaatkan nitrogen yang berasal dari ion nitrat, NO^", dalam larutan. Beberapa jenis mikroorganisme dapat menggunakan nitrogen berbentuk gas (N^) langsung dari atmosfer. Proses ini dinamakan fiksasi nitrogen. Sebagian besar mikroorganisme yang dapat memanfaatkan N, dapat hidup bebas di dalam tanah, tetapi ada juga yang bekerja sama secara simbiosis dengan akar tumbuhan kacang-kacangan seperti semanggi, kedelai, buncis, dan kacang tanah. Nitrogen yang difiksasi pada proses simbiosis dimanfaatkan, baik oleh tumbuhan maupun oleh bakteri. Sulfur digunakan untuk sintesis asam amino dan vitamin (misalnya, tiamin dan biotin). Fosfor merupakan unsur penting untuk sintesis asam nukleat dan fosfolipida untuk membran sel. Bakteri juga membutuhkan sejumlah kecil unsur mineral (misalnya K, Mg, Ca, Fe, Cu, Zn, dan Mo) sebagai kofaktor, yang merupakan unsur penting untuk memfungsikan beberapa jenis enzim. Unsur-unsur ini terdapat dalam air dan komponen media lain secara alamiah. Oksigen

Berbagai bentuk kehidupan di bumi mempunyai sistem metabolisme yang menggunakan oksigen untuk respirasi. Proses ini menghasilkan sejumlah besar energi sekaligus menetralkan gas-gas beracun. Mikroorganisme yang menggunakan oksigen menghasilkan lebih banyak energi dari nutrien yang diperoleh daripada mikroba yang tidak menggunakan oksigen {anaerob). Bakteri yang membutuhkan oksigen untuk hidup disebut bakteri aerob obligat. Bakteri aerob obligat memiliki kelemahan, yaitu oksigen sangat sedikit terlarut di dalam media dan air di lingkungan bakteri tersebut. Oleh sebab itu, kebanyakan bakteri aerob telah berkembang sehingga mempunyai kemampuan untuk bertumbuh tanpa ada oksigen. Mikroorganisme seperti ini disebut anaerob fakultatif. Dengan kata lain, bakteri anaerob fakultatif dapat menggunakan oksigen bila ada oksigen, tetapi dapat terus bertumbuh dengan menggunakan proses fermentasi atau respirasi anaerob apabila oksigen tidak cukup tersedia. Walaupun demikian, efisiensi produksi energi berkurang ketika tidak ada oksigen. Contoh bakteri anaerob fakultatif adalah Escherichia coli yang dapat ditemukan di dalam intestin manusia dan pada beberapa jenis ragi.

26

B u b u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n MahasisvA^a Farmasi d a n Kedokteran

Bakteri anaerob obligat adalah bakteri yang tidak menggunakan oksigen unraP menghasilkan energi. Sebagian besar bakteri ini bahkan akan mati bila ada oksigen. Contoh bakteri anaerob obligat adalah genus klostridium yang dapat menyebabkan ; tetanus dan botulisme. Bagaimana mekanisme oksigen dapat bersifat toksik terhadap mikroorganisme? • Berikut ini diuraikan beberapa bentuk oksigen yang bersifat toksik. Oksigen

singiet

0^

Oksigen singlet adalah molekul oksigen normal (O^) yang telah terpajan dengan energi yang tinggi sehingga menjadi lebih reaktif. Bentuk oksigen ini terdapat dalam sel-sel i fagosit yang berperan sangat penting di dalam pertahanan tubuh manusia melawan i bakteri patogen. Ketika sel fagosit menangkap sel bakteri, sel bakteri tersebut akan terbunuh oleh oksigen singlet. Radikal

bebas

superoksida

Radikal bebas superoksida, O^', terbentuk dalam jumlah kecil selama proses respirasi normal organisme yang menggunakan oksigen sebagai akseptor elektron untuk membentuk air (H^O). Bila ada oksigen, bakteri anaerob obligat juga membentuk radikal bebas superoksida yang sangat beracun untuk komponen selulernya. Oleh karena itu, semua organisme yang bertahan hidup dalam kondisi ada oksigen harus menghasilkan enzim superoksida dismutase (superoxide dismutase = SOD) untuk menetralkan keberadaan radikal bebas superoksida yang toksik. Bakteri anaerob fakultatif dan anaerob aerotoleran menghasilkan SOD yang mampu mengubah radikal bebas superoksida menjadi molekul oksigen (O^) dan hidrogen peroksida (Hfl^). Hidrogen

peroksida

Hidrogen peroksida, H2O2, yang dihasilkan dalam reaksi kimia di atas mengandung anion peroksida (O^^) yang juga bersifat toksik dan dapat membunuh bakteri. Karena hidrogen peroksida yang dihasilkan selama proses respirasi aerobik bersifat toksik, mikroorganisme telah membentuk enzim untuk menetralkan zat toksik tersebut, yaitu enzim katalase, yang dapat mengubah hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen. Radikal

hidroksil

Radikal hidroksil adalah bentuk intermediet lain dari oksigen dan kemungkinan merupakan bentuk yang paling reaktif. Zat ini terbentuk dalam sitoplasma sel melalui ionisasi radiasi. Kebanyakan respirasi aerobik menghasilkan sedikit radikal hidroksil. Bakteri anaerob obligat biasanya tidak menghasilkan enzim SOD dan enzim katalase. Karena kondisi aerob kemungkinan akan menyebabkan terjadi akumulasi radikal bebas superoksida di dalam sitoplasma, bakteri anaerob obligat sangat sensitif , terhadap oksigen.

Bab 3 - P e r t u m b u h a n Bakteri

27

Anaerob aerotoleran tidak menggunakan oksigen untuk pertumbuhan, tetapi dapat mengatasi kondisi beroksigen dengan cukup baik. Pada umumnya, bakteri aerotoleran dapat memfermentasi karbohidrat menjadi asam laktat. Asam laktat yang terakumulasi akan menghambat pertumbuhan kompetitor aerobik lain dan menciptakan lingkungan yang cocok dan diperlukan oleh bakteri penghasil asam laktat. Contoh paling umum adalah laktobasilus yang digunakan untuk memproduksi makanan fermentasi, seperti acar, yogurt, dan keju. Bakteri ini mampu tumbuh dalam kondisi ada oksigen karena memiliki enzim SOD atau mekanisme lain yang setara yang dapat menetralkan bentuk oksigen yang bersifat toksik. Beberapa bakteri dapat tumbuh hanya jika kadar oksigen di lingkungannya lebih rendah daripada kadar oksigen di udara. Di dalam tabung reaksi berisi media nutrisi padat, bakteri ini akan tumbuh di bagian media yang lebih dalam dari permukaan, di area oksigen telah berdifusi ke dalam media, tidak pada permukaan yang kaya akan oksigen, atau di bawah zona yang cukup oksigen. Toleransi yang terbatas ini kemungkinan disebabkan oleh kepekaan terhadap radikal bebas superoksida dan peroksida yang dihasilkan dalam konsentrasi mematikan pada kondisi kaya akan oksigen. Pengaruh oksigen terhadap pertumbuhan berbagai macam tipe bakteri dapat dilihat pada Tabel 3.1. Faktor p e r t u m b u h a n organik

Komponen organik penting yang tidak dapat diproduksi sendiri oleh bakteri disebut faktor pertumbuhan organik. Komponen ini harus didapatkan langsung dari lingkungan pertumbuhan bakteri. Salah satu contoh faktor pertumbuhan organik untuk manusia adalah vitamin. Kebanyakan vitamin berfungsi sebagai koenzim, yaitu kofaktor organik yang dibutuhkan beberapa enzim agar berfungsi dengan optimal. Sebagian besar bakteri dapat menyintesis vitaminnya sendiri dan tidak bergantung pada sumber dari luar. Akan tetapi, beberapa bakteri kekurangan enzim untuk menyintesis beberapa vitamin tertentu. Untuk bakteri-bakteri seperti ini, vitamin tertentu tersebut disebut sebagai faktor pertumbuhan organik. Faktor pertumbuhan organik lain yang dibutuhkan oleh bakteri adalah asam amino, purin, dan pirimidin. M E D I A

P E R B E N I H A N

Media perbenihan adalah media nutrisi yang disiapkan untuk menumbuhkan bakteri di dalam skala laboratorium. Beberapa bakteri dapat tumbuh dengan baik pada setiap media perbenihan, sedangkan yang lain membutuhkan media khusus. Media perbenihan harus dapat menyediakan energi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan bakteri. Media harus mengandung sumber karbon, nitrogen, sulfur, fosfor, dan faktor pertumbuhan organik. Sejumlah bakteri yang diinokulasikan pada sebuah media perbenihan disebut inokulum. Bakteri yang tumbuh dan berkembang biak dalam media perbenihan itu disebut biakan bakteri.

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

M a b e l 3 . 1 . Pengaruh O k s i g e n Terhadap P e r t u m b u h a n Berbagai Tipe Bakteri Aerob obligat

Anaerob fakultatif

Anaerob obligat

Anaerob aerotoleran

Mikroaerofilik

Pengaruh oksigen terhadap pertumbuhan

Hanya aerob yang tumbuh; dibutuhkan O 2

Aerob dan anaerob yang tumbuh; pertumbuhan terbesar di bagian yang ada 0^

Hanya anaerob yang tumbuh; tidak tumbuh di bagian yang ada O2

Hanya anaerob yang tumbuh, tapi ada yang tumbuh di bagian yang ada O 2

Hanya aerob yang tumbuh; dibutuhkan O 2 dalam kadar rendah

Penjelasan tentang pengaruh oksigen terhadap pertumbuhan bakteri

Memiliki enzim katalase dan enzim S O D yang menetralkan bentuk oksigen yang toksik; dapat menggunakan O 2

Memiliki enzim katalase dan enzim SOD yang menetralkan bentuk oksigen yang toksik; dapat menggunakan O 2

Tidak memiliki enzim untuk menetralkan bentuk oksigen yang toksik; tidak dapat tumbuh bila ada O 2

Memiliki enzim SOD yang menetralkan bentuk oksigen yang toksik; dapat tumbuh dengan adanya O 2

Menghasilkan beberapa bentuk oksigen yang toksik jika terpajan dengan O 2 dari atmosfer.

Pertumbuhan hanya terjadi jika ada O 2 berkadar tinggi yang telah berdifusi ke dalam media

Pertumbuhan terbaik di area ada O 2 . tetapi terjadi di seluruh bagian tabung

Pertumbuhan hanya terjadi di area tidak ada O ,

Pertumbuhan terjadi merata; tidak berpengaruh

Pertumbuhan hanya terjadi di area ada O 2 berkadar rendah yang telah berdifusi ke dalam media.

V ' ww

41

Lokasi pertumbuhan bakteri dalam tabung yang berisi media padat

Pola pertumbuhan

SOD = superoksida dismutase

1. 2. 3. 4.

Media perbenihan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut. Harus mengandung nutrisi yang tepat untuk bakteri spesifik yang akan dibiakkan. Kelembapan harus cukup, pH sesuai, dan kadar oksigen cukup baik. Media perbenihan harus steril dan tidak mengandung mikroorganisme lain. Media diinkubasi pada suhu tertentu.

Bab 3 - P e r t u m b u h a n Bakteri

29

Jilca ingin menumbuhkan bakteri pada media padat, agar ditambahkan ke dalam media pertumbuhan. Agar adalah kompleks polisakarida yang diperoleh dari ganggang laut. Beberapa mikroba mampu menyintesis senyawa agar sehingga membentuk padatan. Agar mencair pada suhu sekitar 100°C dan tetap cair sampai suhu 40°C. Di laboratorium, media agar dipanaskan dalam tangas air bersuhu 50°C. Pada suhu ini, media agar cair tersebut dapat dituang di atas bakteri dan tidak akan mematikan bakteri. Agar yang telah membeku dapat digunakan untuk menginkubasi bakteri yang dapat tumbuh pada suhu mendekati lOO'^C. Pada suhu ini, agar belum mencair kembali. Sifat ini sangat berguna untuk menumbuhkan bakteri termofilik. Media agar biasanya dimasukkan ke dalam tabung reaksi atau ke dalam cawan petri. Agar yang ditempatkan di dalam tabung reaksi dengan posisi tabung dimiringkan disebut dengan agar miring (slant). Agar miring mempunyai luas permukaan yang lebih luas untuk pertumbuhan dibandingkan agar tegak. Jenis-jenis media pertumbuhan bakteri Media

sintetiii

Media

iiompielis

Media ini digunakan untuk menumbuhkan bakteri kemoheterotrof. Organisme yang membutuhkan banyak faktor pertumbuhan disebutfastidious, misalnya Lactobacillus. Bakteri ini kadang kala digunakan untuk menentukan kadar vitamin tertentu dalam sebuah bahan. Pada uji kadar vitamin secara mikrobiologis, media yang digunakan mengandung semua faktor pertumbuhan yang dibutuhkan oleh bakteri kecuali vitamin yang diuji. Media, bahan uji, dan bakteri kemudian disatukan. Selanjutnya, pertumbuhan bakteri diamati. Pertumbuhan bakteri yang sebanding dengan kadar asam laktat yang dihasilkan bakteri akan sebanding dengan jumlah vitamin dalam bahan uji. Semakin banyak sel Lactobacillus yang tumbuh, semakin banyak asam laktat yang dihasilkan, semakin tinggi kadar vitamin yang diuji yang terkandung di dalam media. Media perbenihan ini biasanya digunakan secara rutin di laboratorium. Media ini mengandung nutrisi tinggi, yang terdiri atas ekstrak ragi, ekstrak daging atau tumbuhan, ataupun protein sederhana dari sumber lain. Proteio merupakan sumber energi bagi bakteri, yaitu dengan mengubah protein menjadi asam amino dengan menggunakan enzim atau asam sehingga protein dapat dicerna oleh bakteri. Vitamin, mineral, dan bahan organik lain yang diperoleh dari ekstrak daging atau ragi merupakan sumber nutrisi untuk pertumbuhan bakteri. Media kompleks yang berbentuk cairan disebut nutrlent broth, sedangkan yang ditambahkan agar disebut nutrient agar. Media

anaerob

Penanaman bakteri anaerob harus menggunakan media spesial yang dikenal dengan reducing media. Media ini mengandung natrium tioglikolat. Di dalam tabung reaksi berisi media anaerob, ada bagian yang mengandung oksigen dan ada bagian yang

30

B u b u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedokteran

I

Gambar 3.3 B e j a n a a n a e r o b u n t u k m e n g i n k u b a s i b a k t e r i a n a e r o b d a l a m c a w a n p e t r i .

tidak mengandung oksigen, yaitu di bagian dasar tabung. Sebelum digunakan, media ini dipanaskan terlebih dahulu perlahan-lahan untuk menghilangkan oksigen yang terserap. Sebuah bejana anaerob digunakan untuk menginkubasi bakteri anaerob yang diinokulasikan dalam media agar di dalam cawan petri. Cawan petri yang telah diinokulasi itu dimasukkan ke dalam bejana anaerob, seperti pada Gambar 3.3. Oksigen yang terdapat di dalam bejana anaerob dipindahkan atau dihilangkan dengan cara sebagai berikut. 1. Sachet yang berisi bahan kimia natrium bikarbonat (NaHCO^) dan natrium borohidrida (NaBH^) dibasahi dengan beberapa mililiter air dan dimasukkan dalam bejana anaerob. Bejana itu kemudian ditutup rapat. Reaksi antara bahan kimia dan air akan menghasilkan hidrogen dan karbon dioksida. Hidrogen yang terbentuk akan mengikat oksigen yang ada di dalam bejana anaerob membentuk H,0 dengan katalisator paladium, sedangkan karbon dioksida akan membantu pertumbuhan bakteri anaerob. 2. Teknik lain yang digunakan untuk mendapatkan lingkungan anaerob adalah menggunakan enzim oksirase yang akan mereduksi oksigen menjadi air. Oksirase adalah enzim yang dihasilkan oleh membran plasma bakteri tertentu. Jika enzim oksirase ditambahkan ke dalam media pertumbuhan, akan diperoleh uxyplate yang dengan sendirinya bersifat anaerob. Metode ini sering digunakan di laboratorium klinik karena lebih praktis daripada penggunaan bejana anaerob.

Media bialian

lihusus

Media seieiitif

dan

Banyak bakteri tidak dapat tumbuh dalam media buatan laboratorium. Sebagai contoh, Mycobacterium leprae\ sampai sekarang, bakteri ini masih ditumbuhkan di dalam binatang armadillo, yang memiliki suhu tubuh cukup rendah sehingga cocok untuk pertumbuhan bakteri Mycobacterium leprae. Pada umumnya, laboratorium klinik mempunyai teknik untuk membiakkan bakteri aerob yang membutuhkan CO^ dengan konsentrasi lebih tinggi ataupun lebih rendah daripada konsentrasi CO^di udara. Beberapa cara untuk menaikkan konsentrasi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan bakteri antara lain sebagai berikut. 1. Menggunakan stoples lilin {candle jar), yaitu stoples bertutup kedap yang berisi lilin yang menyala saat akan diinkubasi. Kadar CO^ akan lebih tinggi karena lilin yang menyala. Biakan bakteri ditempatkan di dalam stoples dengan lilin yang menyala dan ditutup kedap. Proses pembakaran lilin akan menghabiskan oksigen yang ada dalam stoples dan api lilin akan mati jika oksigen mencapai kadar terendah, tetapi masih cukup untuk pertumbuhan bakteri. Bakteri yang memerlukan konsentrasi CO^yang tinggi untuk pertumbuhan disebut kapnofil. Kondisi berkadar oksigen rendah dan kadar CO^ tinggi menyerupai kondisi di dalam saluran intestin tempat bakteri patogen dapat bertahan hidup. 2. Kantong penghasil CO^ (CO, generatingpocket). Cara ini dipakai bila hanya satu atau dua biakan cawan petri yang akan diinkubasi. Kantong plastik kecil dilengkapi dengan generator gas kimia yang dapat mengeluarkan CO^ yang dibutuhkan dengan meremas kantong plastik atau membasahinya dengan beberapa mililiter air. Metode ini sering digunakan untuk membiakkan bakteri mikroaerofilik, misalnya Campylobacter. diferensial

Dalam mikrobiologi kesehatan dan klinik, media selektif dan diferensial digunakan untuk mendeteksi ada tidaknya bakteri spesifik yang berhubungan dengan penyakit atau sanitasi yang buruk. Media selektif dirancang untuk menekan pertumbuhan bakteri yang tidak diinginkan dan mendukung pertumbuhan bakteri yang diinginkan. Sebagai contoh, bismuth sulfite agar digunakan untuk mengisolasi bakteri Salmonelia typhi dari tinja. Bismut sulfit tidak hanya menghambat bakteri Gram-positif, tetapi juga sebagian besar bakteri intestin Gram-negatif. Zat warna brilliant green secara selektif dapat menghambat bakteri Gram-positif. Senyawa ini digunakan sebagai komponen dasar media brilliant green agar yang digunakan untuk mengisolasi salmonela. Sabouraud dextrose agar, yang mempunyai pH 5,6, digunakan untuk mengisolasi jamur karena sebagian besar bakteri tidak dapat tumbuh pada pH ini. Media diferensial memudahkan pembedaan koloni bakteri yang diinginkan dari koloni lain yang tumbuh pada lempeng media yang sama. Agar darah adalah media yang mengandung sel darah merah dan sering digunakan oleh para ahli mikrobiologi untuk mengidentifikasi spesies bakteri yang menghancurkan sel darah merah. Spesies ini, m\s?i\nydi Streptococcus pyogenes, menyebabkan infeksi saluran napas. Bakteri ini

mampu melisls sel darah merah sehingga terbentuk area jernih di sekitar koloni (betahemolisis). Karakteristik selektif dan diferensial kadang-kadang dikombinasikan di dalam satu jenis media. Sebagai contoh, Staphyiococcus aureus yang dapat hidup dalam kadar NaCI yang cukup tinggi ternyata dapat meragi manitol menjadi asam. Media mannitolsalt agar yang mengandung 7,5% NaCI dapat digunakan untuk mengisolasi Staphyiococcus aureus karena media ini dapat menghambat pertumbuhan bakteri yang lain. Media ini juga mengandung indikator perubahan pH untuk mendeteksi pembentukan asam selama pertumbuhan bakteri. Jadi, Staphyiococcus aureus dapat dibedakan dari bakteri lain yang tidak meragi manitol. Media lam yang bersifat selektif dan diferensial adalah MacConkey agar. Media ini mengandung asam empedu dan kristal violet yang menghambat pertumbuhan bakteri Gram-positif Karena media ini juga mengandung laktosa, bakteri Gramnegatif yang menghasilkan asam dari metabolisme laktosa dapat dibedakan dari bakteri sejenis yang tidak meragi laktosa. Kemampuan untuk membedakan bakteri yang meragi laktosa dari bakteri yang tidak meragi laktosa sangat berguna untuk membedakan sahnonela patogen dari bakteri lain yang berkerabat. Media

pengayaan

Bakteri biasanya terdapat dalam jumlah yang sangat sedikit dan hampir tidak berkeAfbang jika ada mikroorganisme lain yang tumbuh dengan lebih baik. Media pengayaan digunakan untuk mengisolasi bakteri yang berjumlah sangat sedikit. Media yang digunakan untuk pengayaan biakan bakteri biasanya dalam bentuk media cair. Media mi hampir sama dengan media selektif, tetapi dirancang untuk memperbanyak tipe bakteri yang diinginkan sehingga dapat dideteksi. Media ini juga digunakan untuk mendukung pertumbuhan bakteri tertentu di dalam biakan campuran. Untuk mengisolasi mikroorganisme yang berasal dari tanah, misalnya bakteri yang dapat tumbuh dalam fenol, sampel tanah dimasukkan ke dalam media pengayaan yang mengandung fenol sebagai satu-satunya sumber karbon dan energi. Dengan demikian, mikroorganisme yang tidak mampu memetabolisme fenol sebagai sumber energi tidak dapat tumbuh dengan baik. Setelah diinkubasi selama beberapa hari, biakan dipindahkan ke dalam labu lain yang berisi media yang sama. Setelah beberapa kali pemindahan biakan, populasi yang bertahan akan terdiri atas bakteri yang mampu memetabolisme fenol. Tahapan pengayaan adalah upaya yang dilakukan untuk menumbuhkan bakteri dalam beberapa kali pemindahan ke media yang baru. Ketika biakan pengayaan terakhu* disebarkan di atas media padat yang mengandung komposisi yang sama dengan media cair, hanya koloni yang mampu menggunakan fenol yang bertahan tumbuh. Aspek lain teknik ini adalah fenol bersifat toksik terhadap sebagian besar bakteri. Cara m e m p e r o l e h biakan m u r n i

Spesimen klinik, seperti nanah, sputum, urme, dan tinja, mengandung berbagai jenis mikroorganisme, demikian pula dengan sampel tanah, air, dan makanan.

Secara teoretis, koloni bakteri yang tumbuh berasal dari spora tunggal atau sel vegetatif ataupun sekelompok bakteri yang sama dan saling berdekatan. Metode isolasi yang umum digunakan untuk mendapatkan biakan mumi adalah penanaman di atas media agar menurut metode lempeng gores {streakplate method). Sengkelit inokulasi digunakan untuk membuat goresan di atas media dengan sedemikian rupa sehingga setelah diinkubasi akan menghasilkan pertumbuhan koloni bakteri yang terpisahpisah. Koloni yang terpisah tersebut dipindahkan ke dalam media baru sehingga diperoleh biakan mumi yang hanya terdiri atas satu jenis bakteri. Penyimpanan biakan bakteri

Cara yang umum dilakukan untuk menyimpan dan mengawetkan biakan bakteri untuk jangka panjang adalah liofilisasi atau penyimpanan di dalam deep freezer. Deep freezing adalah suatu proses pembekuan cepat, yaitu biakan bakteri dibekukan pada suhu -50°C sampai dengan -90°C. Liofilisasi dilakukan dengan membekukan biakan bakteri pada suhu -54°C sampai -72°C dan air biakan dihilangkan dengan vakum tinggi (sublimasi). Serbuk bakteri yang telah mengalami proses liofilisasi dapat bertahan tahunan. Bakteri tersebut dapat dihidupkan kembali kapan saja dengan melakukan hidrasi menggunakan media cair yang sesuai. S I K L U S P E R T U M B U H A N

B A K T E R I

Pembelahan bakteri

Pertumbuhan bakteri menunjukkan pertambahan jumlah bakteri, bukan pertambahan ukuran sel. Bakteri bereproduksi dengan pembelahan biner. Beberapa spesies bakteri bereproduksi dengan membentuk sel anakan (budding). Sel anakan ini dibentuk dan membesar sampai berukuran sama dengan sel induknya, kemudian memisah, seperti pada Gambar 3.4. Beberapa bakteri berfilamen bereproduksi dengan membuat rantai konidiospora pada ujung filamen. Beberapa spesies berfilamen membentuk fragmen sederhana dan fragmen tersebut menandakan adanya pertumbuhan sel baru. W a k t u g e n e r a s i (generation

time)

Waktu generasi atau waktu perbanyakan bakteri adalah waktu yang dibutuhkan oleh satu sel bakteri untuk membelah dari satu sel menjadi dua sel. Reproduksi pembelahan sel tersebut adalah pembelahan biner, yang sejauh ini merupakan mekanisme yang umum terjadi. Sel bakteri dapat membelah dari satu sel menjadi dua, dari dua sel menjadi empat, dan dari empat menjadi delapan, dan seterusnya. Oleh karena itu, penggandaan {doubling time) suatu populasi bakteri dikatakan sebagai penggandaan eksponensial. Waktu yang dibutuhkan oleh sebuah sel untuk membelah sangat bervariasi di antara organisme dan sangat bergantung pada kondisi lingkungan, antara lain suhu. Sebagian besar bakteri mempunyai waktu perbanyakan 1-3 jam, tetapi ada juga yang membutuhkan waktu lebih dari 24 jam tiap generasi. Jika penggandaan terjadi setiap 20 menit, sebagaimana yang terjadi pada Eschericliia coli, setelah 20 generasi, sebuah

|34

B u b u A j a r M i k r o b i o l o g i : P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n K e d o k t e r a n

Sel memanjang dan DNA mengalami replikasi

c

^

^

^

^

^

DNA

Dinding sel

Dinding sel dan membran plasma mulai membelah

Terbentuk dinding sel yang memisahkan DNA

Sel

membelah

G a m b a r 3.4 Pembelahan biner pada bakteri.

sel awal tunggal akan meningkat menjadi lebih dari I juta sel, dalam waktu kurang lebih 7 jam. Dalam 30 generasi atau selama 10 jam, populasi bakteri akan menjadi I miliar dan dalam 24 jam akan berkembang menjadi 10-'. Grafik pertumbuhan bakteri seperti ini sangat sulit digambarkan jika menggunakan angka aritmetika biasa. Oleh sebab itu, skala logaritma lebih umum digunakan untuk membuat grafik pertumbuhan bakteri. Fase p e r t u m b u h a n

Setelah bakteri diinokulasikan ke dalam media pertumbuhan cair, jumlah populasi bakteri dapat dihitung pada interval waktu tertentu. Dengan demikian, dapat dibuat kurva pertumbuhan sel bakteri pada interval waktu tertentu, seperti yang terlihat pada Gambar 3.5. Fase pertumbuhan bakteri terdiri atas fase lag, fase log, fase stasioner, dan fase kematian. Fase lag

Fase ini merupakan fase awal, yaitu jumlah sel sangat sedikit karena sel belum mengalami pembelahan sel dalam media yang baru. Fase lag ini dapat berlangsung selama I jam atau beberapa hari.

Bab 3 - P e r t u m b u h a n Bakteri

35l

P

e r

Fase stasioner

u m b u h

a n (log)

O

5 Waktu O a m )

10

G a m b a r 3.5 Siklus pertumbuhan sel bakteri.

Fase log

Pada fase ini, sel mulai membelah dan memasuki masa pertumbuhan atau penambahan jumlah sel secara logaritmik dan disebut dengan fase eksponensial. Reproduksi seluler paling aktif pada fase ini dan menunjukkan waktu generasi yang konstan sehingga grafik pertumbuhan berupa garis lurus. Metabolisme sel paling aktif pada fase log. Oleh karena itu, beberapa perlakuan terhadap sel, baik untuk isolasi protein tertentu dari dalam sel maupun manipulasi sel, sering dilakukan pada fase log. Selama fase log, bakteri menjadi lebih sensitif terhadap lingkungan yang buruk. Sebagai contoh, radiasi dan antibiotik dapat memengaruhi beberapa tahap penting dalam proses pertumbuhan sel selama fase ini. Fase

stasioner

Bila pertumbuhan berlanjut tanpa terkontrol, dapat dihasilkan jumlah sel yang sangat besar. Sebagai contoh, secara teoretis, sel bakteri dengan berat 9,5 x 10'^ g per sel yang membelah setiap 20 menit dapat berkembang menjadi populasi sel dengan berat mencapai setara dengan 80.000 ton hanya dalam waktu 25,5 jam. Namun demikian, kenyataannya, hal tersebut tidak terjadi. Pada akhirnya, tingkat pertumbuhan melambat, jumlah sel yang mati mengimbangi jumlah sel yang baru dan populasi menjadi stabil. Aktivitas metabolisme juga melambat pada fase ini. Periode keseimbangan ini disebut dengan fase stasioner. Kekurangan nutrisi, akumulasi produk sisa, dan perubahan pH yang bersifat toksik bagi sel dianggap menjadi penyebab berhentinya pertumbuhan eksponensial sel.

36

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Dengan bantuan alat khusus yang disebut dengan kemostat {chemostat\ suatu populasi dapat tetap berada dalam fase pertumbuhan eksponensial dengan memindahkan media yang sudah terpakai dan mengganti media itu dengan media baru. Teknik biakan berkelanjutan ini dipakai dalam industri fermentasi. Fase

kematian

Jumlah kematian sel pada akhirnya akan melampaui jumlah sel baru yang terbentuk dan populasi sel mulai memasuki fase kematian atau fase penurunan. Fase ini berlanjut sampai populasi menyusut menjadi fraksi kecil atau seluruh populasi mati. Beberapa spesies melalui seluruh rangkaian fase hanya dalam beberapa hari, tetapi spesies yang lain masih menyisakan sel yang dapat bertahan dalam jumlah yang sangat kecil. P E N G U K U R A N

P E R T U M B U H A N

B A K T E R I

Pertumbuhan bakteri dapat diukur dengan beberapa cara, yaitu dengan menghitung jumlah sel dan dengan mengukur massa total populasi, yang biasanya sebanding dengan jumlah sel. Jumlah populasi biasanya dihitung sebagai jumlah sel dalam 1 ml cairan atau 1 mg materi padat. Karena populasi biasanya sangat besar, kebanyakan metode pengukuran didasarkan pada pengukuran sampel yang sangat kecil, baik secara langsung maupun tidak langsung. Ukuran populasi total kemudian ditentukan dengan perhitungan. Sebagai contoh, asumsikan bahwa 10"^ ml susu mengandung 70 sel bakteri maka dalam I ml terdapat 70 juta sel bakteri. Namun demikian, cara ini kurang praktis sehingga dilakukan pengukuran secara tidak langsung dalam suatu seri pengenceran. Contohnya, apabila kita tambahkan 1 ml susu ke dalam 99 ml air, tiap mililiter pengenceran itu mengandung jumlah bakteri yang sama dengan jumlah bakteri dalam tiap mililiter sampel asli. Dengan membuat seri pengenceran, kita dapat memperkirakan jumlah bakteri dalam sampel. Pertumbuhan bakteri dapat ditentukan dengan beberapa cara penghitungan, antara lain dengan lempeng hitung, pengenceran berseri, cara filtrasi atau penyarmgan, metode penghitungan Nilai Duga Terdekat, penghitungan langsung secara mikroskopik, atau dengan memperkirakan jumlah bakteri dengan menggunakan metode tidak langsung. Lempeng

hitung

Cara penghitungan ini sering digunakan untuk menghitung populasi bakteri. Keuntungan cara ini adalah menghitung jumlah populasi yang mampu bertahan hidup. Kerugian cara mi adalah membutuhkan waktu paling sedikit 24 jam atau lebih untuk membiakkan koloni bakteri hingga dapat diamati dan dihitung. Untuk beberapa aplikasi, misalnya kontrol kualitas susu, hal ini dapat menjadi masalah serius karena susu segar tidak dapat dibiarkan dalam waktu yang begitu Jama untuk menunggu hasil pemeriksaan. || Dengan teknik lempeng hitung, diasumsikan bahwa masing-masing bakteri yang hidup, tumbuh, dan membelah membentuk satu koloni. Akan tetapi, hal ini tidak sepe-

g d b 3 - Pertumbuhan Bakteri

37

n u h n y a benar karena kadang-kadang sebuah k o l o n i tidak berasal dari satu bakteri, tetapi dari sebuah segmen rantai bakteri. U n t u k itu, hasil perhitungan bakteri dengan c a r a l e m p e n g h i t u n g s e r i n g d i l a p o r k a n s e b a g a i u n i t p e m b e n t u k a n k o l o n i (colony forming unit). Bila menggunakan lempeng hitung, penting diperhatikan bahwa inokulum yang d i b i a k k a n d i atas l e m p e n g agar h a m s d a l a m j u m l a h y a n g terbatas s u p a y a j u m l a h k o l o n i y a n g d i h a s i l k a n sesudah i n k u b a s i dapat d i h i t u n g . A p a b i l a t e r l a l u besar, sel a k a n t u m b u h terlalu padat d a n k u r a n g berkembang sehingga penghitungan k o l o n i sulit dilakukan dan kurang akurat. K o n v e n s i Badan Pengawas Obat dan M a k a n a n menyebutkan bahwa j u m l a h koloni yang paling baik untuk dihitung adalah 2 5 - 2 5 0 koloni d a l a m setiap c a w a n petri. A k a n tetapi, beberapa ahli m i k r o b i o l o g i berpendapat b a h w a angka 3 0 - 3 0 0 m e m p a k a n angka y a n g lebih disukai. U n t u k tujuan tersebut, i n o k u l u m harus diencerkan secara berseri u n t u k mencapai j u m l a h k o l o n i y a n g d i i n g i n k a n d i d a l a m setiap p e n g u k u r a n .

Pengenceran berseri Secara teoretis, j i k a 1 m l sampel y a n g mengandung 10.000 bakteri per mililiter dituang ke d a l a m l e m p e n g hitung, 10.000 k o l o n i akan terbentuk pada m e d i a agar d i dalam c a w a n petri. P o p u l a s i sebesar i n i tentu tidak dapat d i h i t u n g dengan baik dan akurat. B i l a 1 m l sampel dituang k e dalam 9 m l air steril, tiap mililiter cairan d a l a m tabung s e k a r a n g m e n g a n d u n g 1.000 s e l b a k t e r i . B i l a c a m p u r a n tersebut d i i n o k u l a s i pada m e d i a agar d a l a m c a w a n petri, k o l o n i y a n g t u m b u h d a n berpotensi u n t u k d i h i t u n g masih terlalu banyak. Jika dibuat pengenceran berikutnya, yaitu 1 m l sampel yang m e n g a n d u n g 1.000 b a k t e r i d i t u a n g k e d a l a m 9 m l air steril, tiap m i l i l i t e r t a b u n g h a n y a m e n g a n d u n g 100 sel bakteri. J i k a 1 m l isi t a b u n g d i i n o k u l a s i k a n a k a n t e r b e n t u k 100 k o l o n i d a l a m c a w a n petri; j u m l a h i n i dapat d i h i t u n g secara akurat. P e n g h i t u n g a n bakteri dengan l e m p e n g h i t u n g dapat d i l a k u k a n dengan t e k n i k penan a m a n l e m p e n g t u a n g a t a u l e m p e n g sebar. S e b a n y a k 1,0 m l a t a u 0 , 1 m l h a s i l p e n g e n c e r a n b a k t e r i d i m a s u k k a n k e d a l a m c a w a n p e t r i . M e d i a nutrient agar y a n g t e l a h d i c a i r k a n d a n d i p e r t a h a n k a n s u h u n y a d i d a l a m p e n a n g a s a i r b e r s u h u 50°C d i t u a n g k e atas s a m p e l y a n g terdapat d a l a m c a w a n petri, k e m u d i a n d i c a m p u r h o m o g e n dengan cara m e n g g o y a n g k a n c a w a n petri secara perlahan-lahan. Setelah d i b i a r k a n beberapa saat d a n m e d i a agar t e l a h m e m b e k u , l e m p e n g agar d i i n k u b a s i . D e n g a n t e k n i k l e m p e n g t u a n g i n i , k o l o n i a k a n t u m b u h d i d a l a m m e d i a dan j u g a d i p e r m u k a a n m e d i a agar. T e k n i k ini m e m i l i k i beberapa kelemahan, yaitu beberapa bakteri y a n g relatif sensitif t e r h a d a p p a n a s a k a n m a t i s a a t d i c a m p u r d e n g a n m e d i a a g a r b e r s u h u 50°C. S e l a i n i t u , k o l o n i y a n g t u m b u h d i b a w a h p e r m u k a a n media agar sulit diidentifikasi. U n t u k m e n g h i n d a r i h a l i n i , b i a s a n y a d i g u n a k a n t e k n i k p e n a n a m a n l e m p e n g sebar. D a l a m t e k n i k i n i , 0,1 m l i n o k u l u m d i t a m b a h k a n k e atas p e r m u k a a n m e d i a agar padat. I n o k u l u m k e m u d i a n d i s e b a r k a n secara m e r a t a d i atas m e d i a agar d e n g a n b a n t u a n alat k h u s u s y a n g terbuat dari gelas steril (gelas pengaduk b e r b e n t u k L ) . D e n g a n cara i n i , k o l o n i a k a n berada d i p e r m u k a a n dan sel-sel bakteri t e r h i n d a r dari k o n t a k langsung dengan m e d i a agar y a n g panas, sebagaimana y a n g terjadi pada t e k n i k penanaman lempeng tuang.

•||38

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Cara filtrasi atau penyaringan A p a b i l a j u m l a h bakteri y a n g akan dihitung terlalu kecil, bakteri dapat d i h i t u n g dengan c a r a filtrasi. D e n g a n t e k n i k i n i , p a l i n g s e d i k i t 1 0 0 m l l a m t a n d i l e w a t k a n m e l a l u i filter bakteri y a n g terbuat dari m e m b r a n tipis berpori-pori sangat kecil sehingga tidak dapat d i l e w a t i o l e h b a k t e r i . D e n g a n d e m i k i a n , bakteri dapat tersaring dan tertinggal d i perm u k a a n filter. F i l t e r b a k t e r i i n i k e m u d i a n d i p i n d a h k a n k e c a w a n p e t r i y a n g b e r i s i m e d i a a g a r . S e t e l a h d i i n k u b a s i , k o l o n i a k a n t u m b u h d i a t a s p e r m u k a a n filter. M e t o d e i n i s e r i n g d i g u n a k a n u n t u k m e n d e t e k s i d a n m e n g h i t u n g b a k t e r i coliform, y a n g m e m p a k a n i n d i k a t o r p e n c e m a r a n m a k a n a n d a n air.

IVIetode penghitungan Nilai Duga Terdekat Metode lain u n t u k mengetahui j u m l a h bakteri dalam sampel adalah penghitungan N i l a i D u g a T e r d e k a t {mostprobable number, M P N ) . T e k n i k p e r h i t u n g a n s t a t i s t i k i n i didasarkan pada fakta b a h w a s e m a k i n besar j u m l a h bakteri d a l a m sampel, s e m a k i n besar pengenceran y a n g d i b u t u h k a n u n t u k m e n g u r a n g i densitas sampai titik k e t i k a tidak ada bakteri y a n g t u m b u h dalam tabung reaksi pada suatu seri pengenceran. M e t o d e N i l a i D u g a Terdekat sangat berguna apabila m i k r o b a y a n g akan d i h i t u n g tidak dapat t u m b u h d a l a m m e d i a padat. M e t o d e i n i j u g a berguna u n t u k m e n g i d e n tifikasi bakteri y a n g secara s e l e k t i f m e m f e r m e n t a s i laktosa d a l a m m e d i a cair ( m i s a l n y a coliform). N i l a i D u g a Terdekat m e r u p a k a n angka y a n g k e m u n g k i n a n besar m e n u n j u k k a n 9 5 % j u m l a h populasi bakteri dan mempakan angka yang paling m u n g k i n untuk m e n y a t a k a n j u m l a h populasi bakteri y a n g ada d i dalam suatu sediaan, seperti y a n g tertera pada Tabel 3.2.

Penghitungan langsung secara mikroskopik Pada metode penghitungan langsung, suspensi bakteri y a n g v o l u m e n y a telah diuku ditempatkan pada area y a n g telah ditetapkan pada kaca objek m i k r o s k o p . Sebagai c o n t o h , 0 , 0 1 m l s a m p e l diteteskan d i atas daerah y a n g sudah d i t e n t u k a n pada kaca objek. Z a t p e w a m a y a n g dapat m e w a r n a i sel bakteri ditambahkan u n t u k m e l i h a t sel bakteri yang ada dengan mikroskop. Kaca objek yang digunakan untuk penghitungan l a n g s u n g i n i m e m i l i k i s k a l a (grid) y a n g t e r d i r i a t a s 2 5 k o t a k p e r s e g i u n t u k m e m u d a h k a n penghitungan bakteri. Jika j u m l a h bakteri pada beberapa area berbeda sudah d i h i t u n g , j u m l a h rata-rata bakteri dari setiap k a l i pengamatan dapat d i k a l k u l a s i . D a r i data m i , j u m l a h b a k t e r i y a n g diteteskan pada area y a n g telah d i t e n t u k a n dapat d i h i t u n g . Karena j u m l a h sampel yang diteteskan pada kaca objek adalah 0,01 m l J u m l a h bakteri dalam tiap m i l i l i t e r suspensi adalah j u m l a h bakteri y a n g terhitung d i k a l i k a n dengan 100. K e l e m a h a n metode penghitungan langsung adalah bakteri y a n g bergerak akan sulit dihitung d a n bakteri-bakteri y a n g m a t i akan terhitung. K e l e m a h a n lain adalah d i p e r l u k a n j u m l a h b a k t e r i y a n g besar agar dapat d i h i t u n g , y a i t u sekitar 10 j u t a b a k t e r i per m i l i l i t e r . K e u n t u n g a n m e t o d e i n i , y a i t u tidak d i p e r l u k a n w a k t u i n k u b a s i . O l e h ^

Bab 3 - Pertumbuhan Bakteri

39

Tabel 3.2. Daftar Nilai Duga Terdekat ( M o s t P r o b a b l e N u m b e r , MPN) ' Menggunakan Tiga Buah Tabung Kombinasi/jumlah tabung yang positif 1 : 10

1 :100

1 : 1000

MPN per ml atau per gram

0

0

0

<3

0

0

1

3

0

1

0

3

1

0

0

4

1

0

1

7

1

1

0

7

1

1

1

11 '

1

2

0

11

2

0

0

9

2

0

1

14

2

1

0

15

2

1

1

20

2

2

0

21

2

2

1

28

3

0

0

23

3

0

1

39

3

0

2

64

3

1

0

43

3

1

1

75

3

1

2

120

3

2

0

93

3

2

1

150

3

2

2

210

3

3

0

240

3

3

1

460

3

3

2

1100

3

3

3

> 1100

karena itu, cara i n i biasanya digunakan apabila w a k t u m e r u p a k a n pertimbangan u t a m a . K e u n t u n g a n i n i j u g a b e r l a k u u n t u k p e n g h i t u n g a n sel l a n g s u n g secara e l e k t r o n i k , y a i t u m e n g g u n a k a n alat y a n g secara o t o m a t i s m e n g h i t u n g j u m l a h s e l d a l a m cairan y a n g telah d i u k u r v o l u m e n y a . Alat-alat tersebut digunakan dalam penelitianpenelitian di laboratorium m i k r o b i o l o g i dan r u m a h sakit.

40

Gambar 3 . 6 C a r a p e n g h i t u n g a n j u m l a h b a k t e r i d e n g a n m e n g g u n a k a n R u a n g P e n g h i t u n g . V o l u m e suspensi bakteri pada segi e m p a t besar adalah 1/1.250.000 dan jumlah bakteri adalah 12 sel m a k a j u m l a h total bakteri d a l a m 1 m l adalah 12 x 1.250.000 = 15.000.000 bakteri/ml.

Contoh kaca objek yang telah dirancang khusus untuk penghitungan a d a l a h Petroff-Hausser cell counter, s e p e r t i p a d a G a m b a r 3 . 6 .

langsung

Perkiraan jumlah bakteri dengan metode tidak langsung D a l a m berbagai penelitian, j u m l a h dan aktivitas m i k r o o r g a n i s m e dapat pula ditentukan secara t i d a k langsung, antara lain berdasarkan k e k e r u h a n , a k t i v i t a s m e t a b o l i k , atau bobot kering.

Kekeruhan Cara i n i m e r u p a k a n cara y a n g praktis u n t u k mengetahui adanya p e r t u m b u h a n m i k r o o r g a n i s m e . S e i r i n g d e n g a n b e r t a m b a h n y a b a k t e r i d a l a m m e d i a cair, m e d i a tersebut akan m e n j a d i k e r u h o l e h a d a n y a sel-sel y a n g t u m b u h . Alat y a n g digunakan u n t u k m e n g u k u r kekeruhan adalah spektrofotometer. Pada spektrofotometer, berkas cahaya ditransmisikan m e l a l u i suspensi bakteri lalu diteruskan ke detektor sensitif cahaya. Jika j u m l a h bakteri meningkat, sedikit cahaya y a n g akan diteruskan k e detektor. Perubahan intensitas cahaya akan terlihat pada skala y a n g terdapat pada alat, y a i t u berupa persentase t r a n s m i s i . S u a t u ekspresi l o g a r i t m a j u g a d a p a t t e r l i h a t p a d a s k a l a , y a i t u n i l a i a b s o r b a n s a t a u d e n s i t a s o p t i k (optical density). N i l a i a b s o r b a n s d i g u n a k a n u n t u k m e m a n t a u p e r t u m b u h a n b a k t e r i k e t i k a b a k t e r i berada pada pertumbuhan logaritma atau m e n u r u n . G r a f i k absorbans terhadap w a k t u k i r a - k i r a a k a n m e m b e n t u k garis l u n i s . J i k a p e m b a c a a n absorbans c o c o k dengan perhitungan l e m p e n g u n t u k biakan y a n g sama, korelasi i n i dapat d i g u n a k a n u n t u k m e m p e r k i r a k a n j u m l a h bakteri y a n g ada dengan m e m p e r k i r a k a n k e k e r u h a n . L e b i h d a r i 1 j u t a s e l / m l harus ada pada a w a l p e n g u k u r a n k e k e r u h a n supaya dapat terlihat. S e k i t a r 10 j u t a s a m p a i 100 j u t a s e l / m l d i b u t u h k a n u n t u k m e m b u a t suspensi y a n g c u k u p k e r u h agar dapat terbaca pada spektrofotometer. O l e h sebab i t u , k e k e r u h a n tidak akurat untuk m e n g u k u r cairan yang terkontaminasi oleh bakteri dalam j u m l a h kecil.

Aktivitas metaboiik Cara tidak langsung lain yang digunakan untuk m e n g h i t u n g j u m l a h bakteri adalah dengan m e n g u k u r aktivitas metabolik populasi bakteri. Pada metode ini, diasumsikan b a h w a j u m l a h hasil m e t a b o l i s m e tertentu, seperti asam atau k a r b o n dioksida, m e nunjukkan proporsi keberadaan bakteri.

Bobot kering U n t u k bakteri berfilamen dan kapang, metode pengukuran biasa tidak m e m u a s k a n . M e t o d e lempeng hitung sulit untuk m e n g u k u r peningkatan j u m l a h bakteri berfilamen. P a d a p e n g h i t u n g a n Actinomycetes d a n k a p a n g m e n g g u n a k a n l e m p e n g h i t u n g , j u s t r u j u m l a h spora aseksual y a n g terhitung. Salah satu cara p e n g h i t u n g a n y a n g lebih baik adalah penentuan bobot kering. Pada metode i n i , bakteri atau kapang dipindahkan dari media pertumbuhan, disaring untuk menghilangkan materi pengganggu lain, dikeringkan, kemudian ditimbang.

BAB 4 METABOLISME BAKTERI

• •

Jalur Metabolisme Produksi Energi • •

•

Metabolisme

Metabolisme Karbohidrat

Metabolisme Lemab dan Protein

identifikasi Jenis Bakteri Berdasarkan Sifat Biokimia

42

Bab 4 - Metabolisme Babteri

43

METABOLISME M e t a b o l i s m e adalah s e m u a proses k i m i a y a n g terjadi d i d a l a m sel h i d u p . K a r e n a sem u a reaksi k i m i a y a n g terjadi m e m b u t u h k a n atau melepaskan energi, m e t a b o l i s m e dapat d i g a m b a r k a n sebagai suatu keseimbangan energi y a n g d i b u t u h k a n oleh m a h l u k h i d u p . M e t a b o l i s m e t e r d i r i atas d u a j e n i s r e a k s i k i m i a , y a i t u p r o s e s k i m i a y a n g m e n g hasilkan energi d a n proses k i m i a y a n g m e m b u t u h k a n energi. S e l a m a bakteri hidup dan m e l a n g s u n g k a n proses hidup (seperti t u m b u h , bergerak, dan b e r k e m b a n g biak), bakteri selalu m e m e r l u k a n energi. O l e h karena itu, bagian yang penting dalam m e m pelajari metabolisme bakteri adalah bagaimana bakteri m e m p e r o l e h energi. D a l a m sel hidup, proses reaksi k i m i a y a n g menghasilkan energi disebut dengan kataholisme, s e d a n g k a n p r o s e s r e a k s i k i m i a y a n g m e m b u t u h k a n e n e r g i d i s e b u t d e n g a n anaholisme. R e a k s i k a t a b o l i k u m u m n y a m e r u p a k a n r e a k s i h i d r o l i s i s y a n g memecah senyawa organik k o m p l e k s menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana, m i s a l n y a r e a k s i p e m e c a h a n s e n y a w a g u l a m e n j a d i k a r b o n d i o k s i d a dan air. R e a k s i i n i disebut j u g a dengan reaksi katabolisme karbohidrat. Sebaliknya, reaksi anabolik atau reaksi biosintesis m e r u p a k a n proses y a n g m e m b a n g u n m o l e k u l organik k o m p l e k s dari senyawa-senyawa y a n g lebih sederhana. C o n t o h reaksi anabolik adalah pembentukan m o l e k u l protein dari asam a m i n o , pembentukan nukleotida dari asam nukleat, dan p e m b e n t u k a n polisakarida dari monosakarida. Proses biosintesis ini sangat dibut u h k a n d a l a m p e r t u m b u h a n sel. S e b e l u m proses m e t a b o l i s m e terjadi, diperlukan pengaktifan subunit y a n g akan digunakan dan energi y a n g tinggi, yaitu A T P (adenosin trifosfat). Energi untuk metab o l i s m e d i a m b i l dari proses fermentasi, respirasi, dan fotosintesis. E n e r g i pada proses fermentasi d a n respirasi diperoleh dari proses katabolisme karbohidrat. Beberapa g o l o n g a n b a k t e r i heterotrof, t e r m a s u k bakteri patogen, m e n g g u n a k a n zat o r g a n i k sebagai sumber k a r b o n u n t u k mendapatkan energi. Bakteri a u t o t r o f mendapatkan energi dari oksidasi s e n y a w a anorganik. Bakteri i n i m e n g g u n a k a n k a r b o n dioksida sebagai s u m b e r k a r b o n u n t u k sintesis selnya. N a m u n , d i p e r l u k a n energi d a n k o e n z i m u n t u k m e n g u b a h k a r b o n d i o k s i d a m e n j a d i bahan sel. Beberapa j e n i s k o e n z i m berperan sebagai p e m b a w a e l e k t r o n dan sangat penting u n t u k m e m b a n t u e n z i m , yaitu dengan m e n e r i m a a t o m y a n g dilepas oleh substrat selama proses m e t a b o l i s m e atau m e m b e r i k a n a t o m y a n g d i p e r l u k a n o l e h substrat. K o e n z i m y a n g berperan p a l i n g p e n t i n g d a l a m m e t a b o l i s m e seluler antara lain n i k o t i n a m i d a adenin dinukleotida ( N A D ^ dan n i k o t i n a m i d a adenin d i n u k l e o t i d a fosfat ( N A D P * ) - Bakteri y a n g dapat m e l a k u k a n fotosintesis m e m p e r o l e h energi y a n g d i b u t u h k a n dari cahaya, s e d a n g k a n b a k t e r i a u t o t r o f harus m e m p e r o l e h energi dari oksidasi k i m i a . Pada proses oksidasi, elektron y a n g dibebaskan dari oksidasi s e n y a w a anorganik, seperti belerang dan a m o n i a k , d i s a l u r k a n m e l a l u i transpor elektron y a n g pada a k h i r n y a akan m e n g h a s i l k a n energi t i n g g i berupa ATP E n e r g i A T P u m u m n y a d i b e n t u k p a d a saat t e r j a d i r e a k s i o k s i d a s i - r e d u k s i d i d a l a m sel. E n e r g i A T P y a n g d i h a s i l k a n s e l a m a p r o s e s k a t a b o l i s m e a k a n d i g u n a k a n k e m b a l i d a l a m proses a n a h o l i s m e u n t u k m e m b a n g u n k o m p o n e n - k o m p o n e n sel y a n g d i b u t u h kan d a l a m p e r t u m b u h a n sel. M o l e k u l A T P terdiri atas g u g u s a d e n i n , ribosa, d a n 3

44

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

gugus fosfat ( P i ) . A p a b i l a satu gugus fosfat ( P i ) t e r m i n a l terlepas dari A T P , s e n y a w a adenosin difosfat ( A D P ) d a n energi akan terbentuk. Energi y a n g dilepaskan dalam reaksi katabolisme tersebut k e m u d i a n digunakan dalam reaksi A D P d a n P i u n t u k menyintesis ulang A T P . Reaksi penambahan P i k e dalam senyawa kimia dikenal dengan fosforilasi. ATP • A D P + Pi + energi A D P + Pi + energi • ATP Peran A T P dalam keseimbangan reaksi anabolik d a n katabolik sangat penting d a l a m m e m p e r t a h a n k a n k e h i d u p a n sel. Peran A T P dapat d i l i h a t pada G a m b a r 4 . 1 . S e l hanya m e n g g u n a k a n sebagian dari energi y a n g dilepaskan pada proses katabolisme, sedangkan sebagian energi lagi dilepaskan k e l i n g k u n g a n sebagai energi panas. K a r e n a setiap sel m e m e r l u k a n energi u n t u k k e b u t u h a n h i d u p , k e s i n a m b u n g a n energi selalu d i b u t u h k a n o l e h sel.

JALUR METABOLISME PRODUKSI

ENERGI

S u a t u sel dapat m e n y i m p a n dan m e l e p a s k a n energi dari m o l e k u l - m o l e k u l o r g a n i k m e lalui serangkaian proses reaksi y a n g terkendali. A p a b i l a suatu energi dilepaskan seketika sebagai energi panas, energi tersebut tidak serta-merta dapat m e m i c u suatu reaksi k i m i a . A p a b i l a proses i n i tidak terkendali, energi y a n g dilepaskan sekaligus j u s t r u dapat m e r u s a k sel. O l e h k a r e n a i t u , d a l a m m e l e p a s k a n d a n m e n g g u n a k a n e n e r g i seluler, sel h a r u s m e l e p a s k a n e l e k t r o n d a r i s a t u s e n y a w a k e s e n y a w a l a i n m e l a l u i j a l u r y a n g

Energi panas

Reaksi katabolik, m e n t r a n s f e r energi dari molekul kompleks ke ATP

Molekul tunggal 'T (glukosa, a s a m amino, gliserol, dan a s a m lemak)

e

Reaksi anabolik, mentransfer energi dari ATP ke molekul kompleks

Molekul kompleks (karbohidrat, protein, d a n lemak) Gambar 4.1 P e r a n a n A T P d a l a m r e a k s i a n a b o l i k d a n r e a k s i k a t a b o l i k .

Energi panas

Bab 4 - Metabolisme Bakteri

NAD"

ADP

+ Pi

45

N A D H " + H"^

ATP

C

Gambar 4.2 B a g a n s e d e r h a n a j a l u r m e t a b o l i s m e p e n g u b a h a n m a t e r i a w a l A m e n j a d i p r o d u k akhir F .

terkendali dalam serangkaian reaksi oksidasi-reduksi. Serangkaian proses reaksi k i m i a y a n g dikatalisis oleh suatu e n z i m y a n g terjadi d i dalam sel disebut j a l u r metab o l i s m e (metabolic pathway). C o n t o h bagan sederhana j a l u r metabolisme yang mengubah materi A menjadi prod u k a k h i r F d a l a m beberapa tahap dapat dilihat pada G a m b a r 4.2. B a g a n d i atas m e m p e r l i h a t k a n b a h w a tahap p e r t a m a d a l a m tahapan reaksi y a n g terjadi m e r u p a k a n k o n v e r s i materi a w a l ( A ) menjadi m o l e k u l B . Pada tahap i n i , k o e n z i m N A D * tereduksi m e n j a d i N A D H " , dengan e l e k t r o n dan p r o t o n berasal dari m o lekul A . D e m i k i a n j u g a , pada tahap perubahan m o l e k u l C menjadi m o l e k u l D (tahap ketiga) terjadi k o n v e r s i A D P menjadi A T P ; energi y a n g d i b u t u h k a n berasal dari m o l e k u l C y a n g dipindahkan ke m o l e k u l D . Reaksi antara m o l e k u l D dan E merupakan r e a k s i b o l a k - b a l i k {reversible), s e d a n g k a n p a d a t a h a p k e l i m a d i b u t u h k a n m o l e k u l dalam reaksi yang menghasilkan produk akhir ( F ) dengan produk sekunder C O . dan H , 0 , y a n g j u g a sering disebut dengan p r o d u k l i m b a h . P e r l u d i p e r h a t i k a n b a h w a setiap reaksi dalam reaksi m e t a b o l i s m e dikatalisis oleh e n z i m spesifik. Selain e n z i m , beberapa k o e n z i m j u g a berperan penting d a i a m m e t a b o l i s m e , antara lain N A D % N A D P ' , F A D (flavin adenin dinukleotida), dan C o A ( k o e n z i m A ) .

METABOLISME

KARBOHIDRAT

Pada u m u m n y a , m i k r o o r g a n i s m e mengoksidasi karbohidrat sebagai sumber utama energi seluler. K a t a b o l i s m e karbohidrat y a n g m e l i b a t k a n reaksi penguraian m o l e k u l karbohidrat u n t u k m e n g h a s i l k a n energi A T P m e r u p a k a n proses y a n g penting d a l a m m e t a b o l i s m e sel.

46

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Glukosa merupakan jenis karbohidrat yang paling sering dimanfaatkan oleh m i kroorganisme sebagai sumber energi. U n t u k m e m p r o d u k s i energi dari glukosa, m i k r o o r g a n i s m e m e n g g u n a k a n d u a j a l u r p r o s e s , y a i t u fermentasi d a n respirasi. K e d u a proses tersebut biasanya berawal dari satu langkah pertama y a n g sama, yaitu glikolisis, yang k e m u d i a n disusul dengan j a l u r metabolisme yang berbeda untuk respirasi dan fermentasi. Sebagaimana y a n g terlihat pada G a m b a r 4.3, respirasi glukosa terjadi dalam tiga tahapan, yaitu tahap glikolisis, siklus Krebs, dan rantai transpor elektron. Pada tahap glikolisis, terjadi oksidasi glukosa menjadi asam piruvat y a n g menghasilkan energi

Gambar 4.3 P r o s e s f e r m e n t a s i d a n r e s p i r a s i g l u k o s a d a l a m s e l .

Bab 4 - Metabolisme Bakteri

47

A T P dan N A D H . Pada siklus Krebs, j u g a akan dihasilkan energi A T P d a n N A D H , yang k e m u d i a n akan diteruskan k e dalam sistem transpor elektron. Sistem transpor elektron dapat m e m p r o d u k s i lebih banyak energi A T P . G l i k o l i s i s m e r u p a k a n langkah a w a l proses katabolisme karbohidrat m e n j a d i asam p i r u v a t . G l i k o l i s i s j u g a d i k e n a l d e n g a n j a l u r m e t a b o l i s m e Embden-Meyerhof. J a l u r i n i m e r u p a k a n m e k a n i s m e u m u m u n t u k mengubah glukosa menjadi asam piruvat. Sebag a i m a n a dapat d i l i h a t pada G a m b a r 4.4, g l i k o l i s i s t e r d i r i atas dua tahap u t a m a , y a i t u tahap persiapan d a n tahap p e m b e n t u k a n energi A T P . Pada tahap persiapan, setiap m o l e k u l glukosa m e m b u t u h k a n dua m o l e k u l A T P untuk m e m u l a i j a l u r metabolisme ini. Pada tahap p e m b e n t u k a n energi A T P , empat m o l e k u l A T P akan dihasilkan m e l a l u i fosforilasi substrat dengan m e n g u b a h glukosa m e n j a d i asam piruvat. D e n g a n d e m i kian, selama proses g l i k o l i s i s , dua m o l e k u l A T P akan dihasilkan dari setiap m o l e k u l g l u k o s a y a n g t e r o k s i d a s i . S e l a i n j a l u r g l i k o l i s i s , ada beberapa j a l u r m e t a b o l i s m e alternatif, antara lain sebagai berikut. 1. J a l u r p e n t o s a f o s f a t (pentose phosphate pathway), y a i t u g l u k o s a d i u b a h m e n j a d i glukosa-6-fosfat—>6-fosfoglukonat-*pentosa fosfat. G u g u s pentosa m e r u p a k a n p r o d u k antara y a n g sangat penting d a l a m sintesis asam nukleat, sintesis g l u k o s a dari k a r b o n d i o k s i d a pada fosfosintesis, d a n beberapa j e n i s asam a m i n o . Jalur m e t a b o l i s m e pentosa fosfat m e n g h a s i l k a n satu m o l e k u l A T P dari setiap g l u k o s a y a n g teroksidasi. Beberapa bakteri yang menggunakan j a l u r m e t a b o l i s m e pentosa f o s f a t a d a l a h Bacilhis siibtilis, Escherichia coli, d a n Enterococciis faecalis. 2 . J a l u r Entner-Doiidoroffl y a i t u g l u k o s a d i u b a h m e n j a d i 6 - f o s f o g l u k o n a t — • k e t o d i o k s i g l u k o n a t — • p i r u v a t d a n g l i s e r a l d e h i d a . J a l u r E n tner-Doiidoroff menghasilkan dua m o l e k u l N A D P H dan satu m o l e k u l A T P Beberapa j e n i s bakteri dapat m e l a k u kan m e t a b o l i s m e m e l a l u i j a l u r ini tanpa g l i k o l i s i s ataupun j a l u r pentosa fosfat. Beberapa j e n i s bakteri G r a m - n e g a t i f y a n g dapat m e l a k u k a n m e t a b o l i s m e m e l a l u i j a l u r Entner-Doudoroff a d a l a h Pseudomonas, Rhizobium, d a n Agrobacterium. Bakteri G r a m - p o s i t i f u m u m n y a tidak melakukan metabolisme m e l a l u i j a l u r Entner-Doudoroff. Setelah g l u k o s a dipecah menjadi asam piruvat, asam piruvat dapat diproses k e m b a l i m e l a l u i proses fermentasi atau proses respirasi seluler.

Fermentasi Fermentasi adalah suatu proses metabolisme y a n g dapat m e n g h a s i l k a n energi dari karbohidrat atau m o l e k u l organik lain tanpa m e m e r l u k a n oksigen ataupun m e l a l u i sistem transpor elektron dan menggunakan m o l e k u l organik sebagai penerima elektron terakhir. Beberapa ciri proses m e t a b o l i s m e fermentasi adalah sebagai berikut. • •

Energi dilepaskan dari karbohidrat atau m o l e k u l organik, seperti asam a m i n o , asam organik, purin, dan pirimidin. T i d a k m e m e r l u k a n oksigen w a l a u p u n kadang-kadang dapat terjadi dengan adanya oksigen.

48

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

TAHAP PERSIAPAN

oooooo ADP

ATP

Glukosa

ooocx=x=>©

Glukosa-6-fosfat

J

Fruktosa-6-fosfat

@{^ ©
^

Fruktosa.1,6.difosfat

CXDO(p)

Gliseraldehid-3.fosfat

2NAD

2 NADH

<•

2 ADP

2

i

ATP

t

^

2

CXIXI>-(P)

3-Asam fosfoglisehn

V 2-Asam fosfogliserin

: 2H,0 Asam fosfoenolpiruvat 2 ADP 2

f

A T P J

^"^-sj-^

^ 2

CZXIIXZ^

Gambar 4.4 B a g a n r e a k s i g l i k o l i s i s j a l u r Embden-Meyerhof.

Asam piruvat

Bab 4 - Metabolisme Bakteri

• •

49

M e n g g u n a k a n m o l e k u l organik sebagai akseptor elektron terakhir. H a n y a m e m p r o d u k s i satu atau d u a m o l e k u l A T P dari setiap m o l e k u l substrat.

Pada proses fermentasi, asam piruvat dapat dipecah m e n j a d i a l k o h o l , asam laktat, a s a m b u t i r a t , a s a m p r o p i o n a t , dan a s a m asetat, b e r g a n t u n g p a d a j e n i s b a k t e r i . B e b e r a p a j e n i s m i k r o o r g a n i s m e dapat m e m f e r m e n t a s i berbagai j e n i s substrat. O l e h karena i t u , analisis k i m i a identifikasi produk akhir fermentasi sering digunakan u n t u k mengidentifikasi spesies m i k r o o r g a n i s m e . P r o d u k a k h i r dan j e n i s m i k r o o r g a n i s m e y a n g m e n g hasilkan p r o d u k a k h i r tersebut dapat dilihat pada Tabel 4 . 1 .

Tabel 4.1. Produk Akhir Fermentasi^ A s a m Piruvat oieh Beberapa J e n I s ^Mikroorganisme Jenis bakteri

Produk akhir

Streptococcus. Lactobacilius, Bacilius

A s a m laktat

Saccharomyces

Etanol dan C O ^

Propionibacterium

A s a m propionat, a s a m asetat, C O 2 , dan H 2

Clostridium

A s a m butirat, butanol, aseton, isopropil a l k o h o l , d a n CO^

Escherichia, Salmoneila

Etanol, a s a m laktat, a s a m suksinat, a s a m asetat, CO^, dan H 2

Enterobacter

E t a n o l , a s a m l a k t a t , a s a m f o r m i a t . CO^, d a n H.

Respirasi seluler Respirasi seluler atau lebih dikenal dengan istilah respirasi m e r u p a k a n suatu rangkaian proses u n t u k m e m p r o d u k s i energi A T P . A s a m piruvat y a n g diperoleh dari perubahan g l u k o s a akan m a s u k k e dalam proses selanjutnya, y a i t u proses respirasi seluler. Proses respirasi d i a w a l i dengan serangkaian reaksi b i o k i m i a y a n g disebut dengan siklus Krebs. Selanjutnya, m e l a l u i proses rantai transpor e l e k t r o n , akan dihasilkan m o l e k u l energi A T P d a l a m j u m l a h y a n g j a u h lebih besar dibandingkan pada proses fermentasi. R e s p i r a s i a d a d u a j e n i s , b e r g a n t u n g p a d a s i f a t m i k r o o r g a n i s m e , y a i t u respirasi aerob d a n respirasi anaerob. R e s p i r a s i a e r o b m e n g g u n a k a n o k s i g e n s e b a g a i p e n e r i m a elektron terakhir, sedangkan respirasi anaerob m e n g g u n a k a n s e n y a w a anorganik lain sebagai p e n e r i m a e l e k t r o n terakhir.

Respirasi aerob M i k r o o r g a n i s m e u m u m n y a menggunakan oksigen sebagai penerima elektron terakhir pada proses respirasi aerob. Proses respirasi d i m u l a i dengan g l i k o l i s i s , k e m u d i a n d i ikuti dengan siklus Krebs, dan diakhiri dengan sistem transpor elektron u n t u k meng-

50

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

hasilkan energi y a n g sangat efisien. S e b a g a i m a n a telah d i k e t a h u i , o k s i d a s i satu m o l e kul glukosa dalam proses glikolisis akan menghasilkan 2 m o l e k u l asam piruvat, y a n g pada a k h i r n y a akan m e n g h a s i l k a n 2 m o l e k u l C O , d a n akan m e m b e n t u k 2 m o l e k u l asetil k o e n z i m A ( C o A ) dan 2 m o l e k u l N A D H . G a m b a r 4.5 m e m p e r l i h a t k a n b a h w a asam piruvat m e n g a l a m i proses dekarboksilasi m e m b e n t u k gugus asetil y a n g akan

G a m b a r 4.5 S i k l u s K r e b s m e r u p a k a n r a n g k a i a n r e a k s i o k s i d a s i g u g u s a s e t i l y a n g m e n g h a s i l k a n ATP. NADH. dan FADH^.

Bab 4 - Metabolisme Bakteri

5l|

terikat dengan k o e n z i m A . C o A kemudian akan masuk k edalam siklus Krebs. K e t i k a asetil k o e n z i m A m a s u k k e dalam siklus Krebs, dua s e n y a w a k a r b o n dari gugus asetil akan bereaksi dengan empat senyawa karbon dari asam oksaloasetat m e m b e n t u k asam sitrat. P e m b e n t u k a n asam sitrat m e r u p a k a n tahap pertama d a l a m s i k l u s K r e b s . B i l a d i p e r h a t i k a n secara k e s e l u r u h a n , setiap 2 m o l e k u l asetil C o A y a n g m e m a s u k i rangkaian reaksi dalam siklus Krebs akan menghasilkan 4 m o l e k u l C O ^ selama proses dekarboksilasi, 6 m o l e k u l N A D H , 2 m o l e k u l F A D H , , dan 2 m o l e k u l A T P . K o e n z i m

Glikolisis Glukosa

G a m b a r 4.6 P r o s e s r e s p i r a s i a e r o b d a p a t m e n g h a s i l k a n 3 8 A T P d a r i s a t u m o l e k u l g l u k o s a

' 52

'

Bufcu Ajdr Mikrobiologi: Pdnd

|-

-

" N A D H dan F A D H ^ d a l a m bentuk tereduksi i n i m e r u p a k a n p r o d u k y a n g sangat penting • u n t u k proses selanjutnya pada tahap terakhir respirasi, y a i t u sistem transpor elektron,; y a n g akan m e n g h a s i l k a n energi A T P . Sistem transpor elektron berantai dapat meng-:. h a s i l k a n 3 4 m o l e k u l A T P dari setiap satu m o l e k u l glukosa. D e n g a n d e m i k i a n , j i k a : ditambahkan dengan 2 m o l e k u l A T P y a n g dihasilkan pada proses glikolisis dan 2 m o lekul A T P y a n g didapat pada siklus Krebs, total m o l e k u l A T P y a n g dihasilkan selama; proses respirasi seluler i n i adalah 38 ATP, seperti y a n g terlihat pada G a m b a r 4.6.

Respirasi anaerob Pada respirasi anaerob, bakteri menggunakan senyawa anorganik selain oksigen s e b a g a i a k s e p t o r e l e k t r o n t e r a k h i r . B e b e r a p a b a k t e r i a n t a r a l a i n Pseudomonas, Escherichia, Rhizobium, Enterobacter, d a n Bacilius d a p a t m e n g g u n a k a n i o n n i t r a t ( N O 3 ' ) sebagai akseptor elektron terakhir. I o n Nitrat direduksi menjadi N O , " , N ^ O , atau gas n i t r o g e n (N^j. B a k t e r i Desulfovibrio m e n g g u n a k a n i o n s u l f a t ( S O / ' ) s e b a g a i a k s e p t o r elektron m e m b e n t u k H^S. B a k t e r i lain dapat m e n g g u n a k a n i o n karbonat {CO^) membentuk metana ( C H ^ . J u m l a h A T P y a n g diproduksi dalam j a l u r respirasi anaerob sangat bervariasi bergantung pada j e n i s bakteri. K a r e n a h a n y a sebagian siklus K r e b s dapat berlangsung pada k o n d i s i anaerob, tidak semua p e m b a w a elektron dapat m e l a l u i sistem transpor elektron pada k o n d i s i tersebut sehingga energi A T P y a n g dihasilkan u m u m n y a tidak sebesar pada respirasi aerob. O l e h sebab i t u , b a k t e r i anaerob t u m b u h l e b i h l a m b a t daripada bakteri aerob.

METABOLISME L E M A K D A N PROTEIN K i t a telah mempelajari bahwa karbohidrat, khususnya glukosa, merupakan sumber utama pembentukan energi bagi mikroorganisme. N a m u n demikian, mikroorganisme j u g a dapat m e m e t a b o l i s m e nutrisi lain, seperti l e m a k dan protein. Sebagaunana telah k i t a k e t a h u i , l e m a k terdiri atas asam l e m a k dan g l i s e r o l . M i k r o o r g a n i s m e dapat m e m b u a t e n z i m lipase, y a i t u e n z i m ekstraseluler y a n g dapat m e n g u r a i k a n l e m a k m e n j a d i asam l e m a k dan gliserol. M a s i n g - m a s m g k o m p o n e n ini k e m u d i a n akan dimetabolisme lebih lanjut dalam siklus Krebs. Pada G a m b a r 4.7, dapat dilihat b a h w a gliserol dipecah m e n j a d i d i h i d r o k s i aseton fosfat, k e m u d i a n d i k a t a b o l i s m e m e l a l u i g l i k o l i s i s d a n s i k l u s K r e b s . S e m e n t a r a itu,;; asam l e m a k dioksidasi m e m b e n t u k gugus asetil, y a n g k e m u d i a n bergabung dengan' k o e n z i m A m e m b e n t u k asetil C o A . Selanjutnya, asetil C o A dikatabolisme m e l a l u i proses siklus Krebs, Protein m e r u p a k a n s e n y a w a y a n g j u g a dapat d i m a n f a a t k a n sebagai sumber energi o l e h m i k r o o r g a n i s m e . E n z r n i protease dan peptidase y a n g d i k e l u a r k a n o l e h m i k r o o r ganisme dapat m e m e c a h protein m e n j a d i asam a m i n o . Sebelum dikatabolisme, asam a m i n o harus terlebih dahulu diubah menjadi suatu senyawa y a n g dapat m a s u k ke dalam siklus Krebs. Proses deaminasi m e r u p a k a n salah satu m e k a n ^ m e u n t u k m e m p e r o l e h s e n y a w a tersebut, y a i t u gugus a m i n o dari asam amino dilepaskan d a n diubah menjadi i o n a m o n i u m ( N H / ) sehingga asam organik

Bab 4 - Metabolisme Bakteri

53&

Lemak

G a m b a r 4.7 J a l u r k a t a b o l i s m e l e m a k .

tersebut dapat m a s u k k e dalam siklus Krebs. Proses lain u n t u k m e n g o n v e r s i asam a m i n o adalah reaksi dekarboksilasi dan dehidrogenasi. D a l a m proses respirasi, bakteri dapat m e n g g u n a k a n berbagai j a l u r k a t a b o l i s m e s e n y a w a o r g a n i k u n t u k m e n g h a s i l k a n energi, seperti y a n g terlihat pada G a m b a r 4.8.

IDENTIFIKASI JENIS BAKTERI SIFAT BIOKIMIA

BERDASARKAN

Sifat b i o k i m i a sering dijadikan dasar u n t u k m e n g i d e n t i f i k a s i j e n i s bakteri karena setiap spesies bakteri dapat m e m p r o d u k s i j e n i s e n z i m y a n g berbeda. Keberadaan j e n i s e n z i m tertentu d a l a m suatu bakteri dapat d i m a n f a a t k a n u n t u k m e n g i d e n t i f i k a s i j e n i s bakteri tersebut dengan m e n g g u n a k a n uji fermentasi. B a k t e r i d i m a s u k k a n dalam l a rutan media yang mengandung protein, karbohidrat tertentu (misalnya glukosa, laktosa, sukrosa, m a n i t o l , atau inositol), dan i n d i k a t o r p H serta t a b u n g D u r h a m u n t u k m e n g e t a h u i t e r b e n t u k n y a gas selama proses fermentasi. B a k t e r i y a n g d i i n o k u l a s i k e dalam m e d i a tersebut akan m e n g g u n a k a n protein atau karbohidrat sebagai sumber karbon dan energi.

54

Buku Ajar Mil?robiologi: Panduan Mahasisvjva Farmasi dan Kedokteran

G a m b a r 4.8 B e r b a g a i j a l u r k a t a b o l i s m e s e n y a w a o r g a n i k y a n g d i g u n a k a n o l e h b a k t e r i d a l a m proses respirasi untuk menghasilkan energi.

BAB 5 PENGENDALIAN MIKROORGANISME

•

Tujuan Pengendalian Mikroorganisme

•

Pengendalian Mikroorganisme secara Fisika

•

Pengendalian Mikroorganisme secara Kimia

Pengendalian Mikroorganisme dengan Antibiotik • •

Penggunaan Antiseptik

Penggunaan Bahan Pengawet •

55

Uji Koefisien Fenol

56

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

T U J U A N PENGENDALIAN

MIKROORGANISME

M i k r o o r g a n i s m e dapat m e n i m b u l k a n penyakit pada m a h l u k hidup lain karena m e m i liki k e m a m p u a n m e n g i n f e k s i , m u l a i dari infeksi ringan sampai infeksi berat dan bahkan dapat m e n y e b a b k a n kematian. M i k r o o r g a n i s m e j u g a dapat m e n c e m a r i makanan, m i n u m a n , k o s m e t i k , obat, d a n sediaan f a r m a s i lain serta m e n i m b u l k a n perubahanperubahan k i m i a d i d a l a m sediaan-sediaan tersebut sehingga tidak l a y a k d i k o n s u m s i atau digunakan. O l e h karena i t u , pengendalian y a n g tepat perlu d i l a k u k a n agar m i k r o organisme tidak menimbulkan kerugian. T u j u a n p e n g e n d a l i a n p e n c e m a r a n m i k r o o r g a n i s m e a n t a r a l a i n : (a) m e n c e g a h p e n y e b a r a n p e n y a k i t i n f e k s i , (b) m e m b a s m i m i k r o o r g a n i s m e y a n g a d a d a l a m h o s p e s y a n g t e r i n f e k s i , (c) m e n c e g a h p e m b u s u k a n d a n p e r u s a k a n m a k a n a n d a n s e d i a a n f a r m a s i o l e h m i k r o o r g a n i s m e , d a n (d) m e n s t e r i l k a n p e r a l a t a n - p e r a l a t a n y a n g d i g u n a k a n u n t u k proses aseptis. Sterilisasi m e r u p a k a n salah satu u p a y a y a n g dapat d i l a k u k a n u n t u k m e m u s n a h k a n m i k r o o r g a n i s m e . Pemanasan m e r u p a k a n cara y a n g paling u m u m d i g u n a k a n u n t u k m e m b u n u h m i k r o o r g a n i s m e beserta sporanya. S e l a m itu, bahan-bahan k i m i a tertentu j u g a dapat digunakan sebagai disinfektan. Beberapa faktor y a n g m e m e n g a r u h i efektivitas prosedur pemusnahan m i k r o o r g a n i s m e adalah sebagai berikut. L

Jumlah mikroorganisme. Semakin banyak j u m l a h mikroorganisme, semakin lama w a k t u y a n g dibutuhkan u n t u k m e n g e l i m i n a s i populasi secara keseluruhan. 2. K o n s e n t r a s i s e n y a w a a n t i m i k r o b a . K o n s e n t r a s i bahan y a n g d i g u n a k a n u n t u k m e m b a s m i m i k r o o r g a n i s m e sangat m e n e n t u k a n keberhasilan m e n g h i l a n g k a n mikroorganisme. 3. P e n g a r u h l i n g k u n g a n . K e b e r a d a a n zat-zat o r g a n i k t e r k a d a n g dapat m e n g h a m b a t kerja a n t i m i k r o b a k i m i a w i . D i r u m a h sakit, zat-zat o r g a n i k d a l a m darah, m u n t a h , dan tinja dapat m e m e n g a r u h i p e m i l i h a n dismfektan y a n g akan digunakan u n t u k m e m b u n u h m i k r o o r g a n i s m e . L e m a k d a n protein dapat m e l i n d u n g i m i k r o o r g a ' nisme sehingga lebih tahan terhadap pemanasan. 4. W a k t u pelaksanaan. A n t i m i k r o b a k i m i a w i m e m b u t u h k a n w a k t u p e m a j a n a n y a n g lebih l a m a u n t u k m e m b u n u h mikroorganisme yang lebih resisten atau endospora. W a k t u pemajanan y a n g lebih lama dalam pemanasan dapat m e n g i m b a n g i s u h u yang lebih rendah. 5. S i f a t - s i f a t m i k r o o r g a n i s m e . S i f a t d a n d a y a t a h a n m i k r o o r g a n i s m e m e m e n g a r u h i j efektivitas prosedur pemusnahan; sebagai contoh, m i k r o o r g a n i s m e y a n g tahan t e r - | hadap pemanasan m e m e r l u k a n suhu y a n g lebih tinggi atau w a k t u y a n g lebih l a m a j untuk dimusnahkan.

PENGENDALIAN SECARA FISIKA

MIKROORGANISME

M i k r o o r g a n i s m e d a p a t d i k e n d a l i k a n s e c a r a fisika, y a i t u d e n g a n t e k n i k s u h u , p e n g e ringan, tekanan o s m o t i k d a n plasmolisis, sinar radiasi, tegangan p e r m u k a a n , d a n penyaringan.

Bab 5 - Pengendalian Mikroorganisme

57

Suhu P e n g g u n a a n s u h u dapat d i b a g i d a l a m d u a k a t e g o r i besar, y a i t u s u h u t i n g g i d a n s u h u rendah.

Suhu tinggi Penggunaan suhu tinggi yang dikombinasikan dengan kelembapan tinggi merupakan cara y a n g p a l i n g e f e k t i f u n t u k m e m a t i k a n m i k r o o r g a n i s m e . Cara i n i dapat m e m b u n u h m i k r o o r g a n i s m e karena pemanasan dengan k e l e m b a p a n tertentu dapat m e n y e b a b k a n protein-protein y a n g ada dalam m i k r o o r g a n i s m e terkoagulasi sehingga m i k r o o r g a n i s m e tidak m a m p u berkembang dengan baik. Panas l e m bap bekerja j a u h l e b i h cepat d a n e f e k t i f d i b a n d i n g k a n dengan panas k e r i n g , y a n g dapat m e n g h a n c u r k a n m i k r o o r g a n i s m e dengan mengoksidasi k o m p o n e n - k o m p o n e n k i m i a w i m i k r o o r g a n i s m e . S e b a g a i c o n t o h , s p o r a Clostridium botulimim p e n g h a s i l toksin b o t u l i s m e dapat d i m a t i k a n hanya dalam w a k t u 4 - 2 0 m e n i t j i k a dipajankan pada panas l e m b a p s u h u 120''C, tetapi d i p e r l u k a n w a k t u 2 j a m j i k a d i g u n a k a n panas kering dengan suhu y a n g sama. Sel vegetatif j a u h lebih peka terhadap panas dibandingkan dengan spora. Pada u m u m n y a , sel bakteri m a t i pada suhu 6 0 - 7 0 ' ' C selama 5 - 1 0 m e n i t dengan panas l e m bap, s e d a n g k a n spora b a k t e r i m e m b u t u h k a n s u h u d i atas IOO"C d a l a m w a k t u . y a n g lebih lama. Terdapat d u a istilah y a n g digunakan untuk m e n y a t a k a n kepekaan bakteri t e r h a d a p p a n a s , y a i t u ^ ^ w a k t u k e m a t i a n t e r m a l " {thermcd death point) d a n ^ ' w a k t u p e n g u r a n g a n d e s i m a l " {decimal reduction time). W a k t u k e m a t i a n t e r m a l m e n g a c u pada periode w a k t u terpendek y a n g d i b u t u h k a n u n t u k m e m a t i k a n suatu suspensi bakt e r i pa'da s u h u t e r t e n t u d a l a m k e a d a a n t e r t e n t u . W a k t u p e n g u r a n g a n d e s i m a l m e n g a c u pada pengurangan khusus j u m l a h sel hidup, yaitu l a m a n y a w a k t u dalam m e n i t u n t u k m e n g u r a n g i populasi sebesar 9 0 % . Prosedur praktis y a n g menggunakan panas u n t u k m e m a t i k a n m i k r o o r g a n i s m e mencakup pemanasan basah dan pemanasan kering. Pemanasan

basah

T e k n i k p e m a n a s a n basah t e r d i r i atas: Uap bertekanan

Panas d a l a m bentuk uap j e n u h bertekanan adalah sarana y a n g paling praktis d a n dapat d i a n d a l k a n u n t u k sterilisasi. U a p bertekanan m e n g h a s i l k a n s u h u j a u h d i atas titik didih d a n m e m p u n y a i beberapa keunggulan, yaitu pemanasan dapat berlangsung dengan cepat dan m e m p u n y a i daya tembus y a n g diperoleh dari kelembapan yang tinggi. Semua ini akan mempermudah koagulasi protein dalam selm i k r o o r ganisme. A l a t sterilisasi y a n g m e n g g u n a k a n uap dengan tekanan y a n g dapat diatur adalah a u t o k l a f Saat penggunaan autoklaf, harus diusahakan agar seluruh udara d a l a m r u a n g a u t o k l a f d i g a n t i k a n dengan uap j e n u h . U d a r a y a n g m a s i h tersisa dalam ruang a u t o k l a f m e n y e b a b k a n suhu d i dalam ruang tersebut akan t u r u n j a u h di b a w a h s u h u y a n g dicapai oleh uap j e n u h m u r n i pada tekanan y a n g sama. T e k a n an uap tidak m e m a t i k a n m i k r o o r g a n i s m e , tetapi suhu tinggi dari u a p itulah y a n g

58

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

dapat m e m a t i k a n m i k r o o r g a n i s m e . A u t o k l a f u m u m n y a dioperasikan pada tekanan 1,5 a t m d a n s u h u 1 2 P C . W a k t u y a n g d i p e r l u k a n u n t u k s t e r i l i s a s i b e r g a n t u n g p a d a sifat bahan y a n g disterilkan, tipe w a d a h , d a n v o l u m e bahan. Beberapa z a t t i d a k dianjurkan u n t u k disterilkan dengan autoklaf. Sebagai contoh, zat-zat y a n g tidak b e r c a m p u r d e n g a n air, seperti l e m a k d a n m i n y a k , t i d a k dapat d i t e m b u s o l e h u a p sehingga mikroorganisme yang terkandung d i dalamnya akan bertahan hidup. Selain i t u , beberapa substansi y a n g berubah atau rusak apabila terpajan suhu tinggi tidak dianjurkan u n t u k disterilkan dengan autoklaf. O l e h karena i t u , harus disterilkan dengan cara lain. Sterilisasi bertahap

B e b e r a p a m e d i a b a k t e r i d a n z a t k i m i a dapat d i p a n a s k a n d i atas s u h u IOC N a m u n , u n t u k b a h a n - b a h a n y a n g t i d a k t a h a n t e r h a d a p p e m a n a s a n d i a t a s 100°C, dapat d i l a k u k a n sterilisasi bertahap. D a l a m proses i n i , bahan i t u dipanaskan pada s u h u 100°C s e l a m a 3 h a r i b e r t u r u t - t u r u t d a n d i s e l i n g i d e n g a n p e r i o d e i n k u b a s i d i antaranya. Spora-spora y a n g resisten terhadap pemanasan akan berkecambah selama m a s a inkubasi. Sel-sel vegetatif k e m u d i a n dapat d i h a n c u r k a n pada p e m a nasan berikutnya. Air nnendidih

Sel-sel vegetatif mikroorganisme akan terbunuh dalam w a k t u 10 m e n i t dalam aif^ m e n d i d i h . N a m u n , beberapa spora bakteri dapat bertahan d a l a m k o n d i s i tersebut selama berjam-jam. Merebus peralatan d idalam air m e n d i d i h d a l a m w a k t u y a n g singkat cenderung menghasilkan dismfeksi daripada sterilisasi. O l e h karena itu, air m e n d i d i h tidak dapat diandalkan u n t u k sterilisasi. Pasteurisasi

Susu, r u m , d a n beberapa m i n u m a n yang mengandung alkohol biasanya d i p r o s e s ^ dengan perlakuan panas terkendali u n t u k m e m a t i k a n j e n i s m i k r o o r g a n i s m e tertentu, tetapi tidak m e m a t i k a n m i k r o o r g a n i s m e y a n g lainnya. Susu dipasteurisasi berdasarkan w a k t u kematian termal untuk mikroorganisme patogen yang paling-j-l resisten u n t u k dibasmi. Pemanasan susu pada suhu y a n g terlampau tinggi t i d a k d i k e h e n d a k i k a r e n a m e n g h a s i l k a n c i t a r a s a y a n g k u r a n g s e d a p . Mycobacterium^^ tuberculosis d a n Coxiella burnetii a d a l a h m i k r o o r g a n i s m e p a t o g e n y a n g p a l i n g resisten terhadap panas y a n g terbawa dalam susu mentah. O l e h sebab itu, suhu p a s t e u r i s a s i d i n a i k k a n m e n j a d i 62,8°C s e l a m a 3 0 m e n i t .

Pemanasan kering T e k n i k p e m a n a s a n k e r i n g t e r d i r i atas: Sterilisasi d e n g a n udara panas

Sterilisasi dengan panas k e r i n g dianjurkan j i k a tidak dikehendaki penggunaan uap bertekanan atau j i k a tidak dikehendaki terjadi k o n t a k antara u a p bertekanan dan benda y a n g akan disterilkan. Prosedur i n i dilakukan u n t u k peralatan labor a t o r i u m d a n d i b u t u h k a n s u h u 160-180°C s e l a m a 2 j a m .

Bab 5 - Pengendalian Mikroorganisme

59

Pembakaran

Pembakaran bahan yang mengandung mikroorganisme berarti juga m e m b a s m i mikroorganisme itu. Pembakaran digunakan untuk memusnahkan bangkai, hewanh e w a n percobaan y a n g terinfeksi, d a n bahan terinfeksi lain y a n g perlu dibuang. Pemusnahan m i k r o o r g a n i s m e dengan pembakaran j u g a selalu d i l a k u k a n di laborat o r i u m u n t u k m e n s t e r i l k a n j a r u m sengkelit, y a i t u d e n g a n d i p i j a r k a n d i atas alat pembakar api Bunsen.

Suhu rendah S u h u d i b a w a h suhu o p t i m u m pertumbuhan m i k r o o r g a n i s m e dapat m e n e k a n laju m e t a b o l i s m e m i k r o o r g a n i s m e i t u . A p a b i l a s u h u c u k u p rendah, m e t a b o l i s m e dan pert u m b u h a n m i k r o o r g a n i s m e akan terhenti. S u h u rendah sangat bermanfaat untuk m e n g a w e t k a n biakan karena m i k r o o r g a n i s m e m e m p u n y a i k e m a m p u a n dapat bertahan hidup pada keadaan y a n g sangat dingin.

Pendinginan B i a k a n beberapa bakteri, k h a m i r , dan kapang y a n g d i t u m b u h k a n pada m e d i a agar dal a m t a b u n g r e a k s i d a p a t t e t a p h i d u p s e l a m a b e r b u l a n - b u l a n p a d a s u h u l e m a r i es, y a i t u s e k i t a r 4-7°C.

Suhu di bawah titik nol B a k t e r i d a n v i r u s d a p a t d i p e r t a h a n k a n d i b a w a h s u h u -20°C ( s u h u p e m b e k u m e k a n i s ) , -70°C ( s u h u e s k e r i n g ) , - 1 9 5 " C ( s u h u n i t r o g e n c a i r ) . P e n d i n g i n a n m u l a - m u l a d a p a t m e m a t i k a n sebagian sel, tetapi j u m l a h y a n g dapat bertahan lebih besar d a n dapat hidup dalam w a k t u yang lama.

Pengeringan Pengeringan sel m i k r o o r g a n i s m e dan l i n g k u n g a n n y a sangat m e n g u r a n g i atau m e n g hentikan aktivitas m e t a b o l i s m e m i k r o o r g a n i s m e dan diikuti dengan k e m a t i a n s e j u m l a h sel. M i k r o o r g a n i s m e dapat bertahan hidup setelah pengeringan d a l a m w a k t u y a n g bervariasi, y a n g bergantung pada beberapa faktor berikut. • • • •

Jenis m i k r o o r g a n i s m e . Bahan pembawa yang dipakai untuk mengeringkan mikroorganisme. K e s e m p u r n a a n proses pengeringan. K o n d i s i fisik ( c a h a y a , s u h u , k e l e m b a p a n ) y a n g d i b e r l a k u k a n u n t u k m i k r o o r g a nisme yang dikeringkan.

Tekanan osmotik dan plasmolisis O s m o s i s adalah suatu proses difusi melintasi m e m b r a n semipermiabel y a n g m e m i s a h k a n d u a m a c a m l a r u t a n d e n g a n k o n s e n t r a s i zat y a n g berbeda d a n b e r f u n g s i u n t u k

f60

I I X

^

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

m e n y a m a k a n konsentrasi zat pada kedua sisi m e m b r a n . Sebagai contoh, j i k a s e j u m l a h bakteri disuspensikan dalam larutan yang mengandung N a C l konsentrasi t m g g i ( 2 0 % ) , cairan sel akan m e n g a l i r dari bagian d a l a m sel m e l a l u i m e m b r a n sitoplasma ke d a l a m larutan d i s e k e l i l i n g sel; h a l i n i akan m e n y e b a b k a n sel m e n g a l a m i lisis. Proses i n i d i k e n a l d e n g a n plasmolisis. Sebaliknya, j i k a bakteri berada d i dalam larutan N a C l konsentrasi rendah ( 0 , 0 1 % ) , arah aliran air akan sebaliknya, yaitu air akan mengalir dari larutan d i l u a r sel k e d a l a m sel b a k t e r i . Proses i n i d i k e n a l d e n g a n plasmoptisls. K o n s e n t r a s i g a r a m j a u h d i atas 1 % b e r b a h a y a b a g i b a k t e r i , t e t a p i t e n t u n y a t i d a k berbahaya bagi m i k r o o r g a n i s m e yang hidup di lautan. D e m i k i a n pula, banyak m i k r o o r g a n i s m e y a n g t a h a n terhadap gula, b a h k a n ada p u l a y a n g t a h a n terhadap g u l a k o n sentrasi t i n g g i . P e r t u m b u h a n m i k r o o r g a n i s m e u m u m n y a terhambat o l e h adanya kadar garam N a C l 1 0 - 1 5 % atau kadar gula 5 0 - 7 0 % . Penghambatan pertumbuhan i n i m e rupakan dasar p e n g a w e t a n bahan m a k a n a n dengan pengasinan atau dengan larutan gula berkadar t i n g g i . D e n g a n cara i n i , sel-sel a k a n m e n g a l a m i p l a s m o l i s i s ; sel-sel m i k r o o r g a n i s m e akan m e n g a l a m i dehidrasi sehingga tidak dapat m e l a k u k a n metab o l i s m e atau b e r k e m b a n g biak. Jika m a s i h ada y a n g dapat bertahan, sel-sel m i k r o organisme tersebut akan berada dalam keadaan dorman.

Sinar radiasi Beberapa m a c a m radiasi dapat bersifat letal bagi m i k r o o r g a n i s m e , y a i t u s p e k t r u m elektromagnetik (radiasi ultraviolet, sinar X , d a n sinar g a m m a ) d a n sinar katode J (elektron berkecepatan tinggi).

Sinar ultraviolet B a g i a n u l t r a v i o l e t pada s p e k t r u m e l e k t r o m a g n e t i k m e l i p u t i s e m u a radiasi dari 15 ' sampai 3 9 0 n m . Panjang g e l o m b a n g sekitar 265 n m m e m i l i k i efisiensi bakterisida tert i n g g i . M e s k i p u n sebagian energi pancaran sinar m a t a h a r i t e r d i r i atas cahaya u l t r a violet, sebagian besar panjang gelombang sinar ultraviolet y a n g pendek i t u tersaring oleh atmosfer b u m i (lapisan ozon) dan polutan atmosfer. D e n g a n d e m i k i a n , radiasi ultraviolet m e n j a d i terbatas kisarannya, y a i t u 2 8 0 - 3 9 0 n m . Jadi, dapat d i s i m p u l k a n b a h w a sinar matahari pada keadaan tertentu m e m i l i k i kapasitas m e m b u n u h bakteri, { tetapi terbatas. f L a m p u U V y a n g dapat m e m a n c a r k a n sinar ultraviolet pada panjang g e l o m b a n g 2 6 0 - 2 7 0 n m banyak digunakan untuk mengurangi populasi hiikroorganisme di ruang bedah r u m a h sakit; u n t u k pengisian p r o d u k steril k e dalam a m p u l d i ruang aseptik; dan u n t u k m e n g h i n d a r i k o n t a m i n a s i m i k r o o r g a n i s m e d i industri m a k a n a n . K e k u a t a n sinar U V d a l a m m e m b a s m i m i k r o o r g a n i s m e m e m i l i k i keterbatasan karena sinar U V m e m i l i k i daya t e m b u s y a n g sangat kecil, j a d i h a n y a m i k r o o r g a n i s m e y a n g a d a d i p e r m u k a a n benda y a n g secara langsung terkena sinar U V y a n g dapat d i m u s n a h k a n I oleh sinar ultraviolet. Sinar U V dapat m e r u s a k struktur asam n u k l e a t m i k r o o r g a n i s m e , I y a n g berupa h u b u n g a n silang antara pasangan-pasangan basa t i m i n sehingga dapat I menyebabkan gangguan pada replikasi D N A mikroorganisme d a n akhirnya m e n y e l b a h k a n k e m a t i a n m i k r o o r g a n i s m e tersebut.

Bab 5 - Pengendalian Mikroorganisme

61

Sinar X Sinar X bersifat letal bagi m i k r o o r g a n i s m e j u g a bagi m a h l u k hidup y a n g lain. T i d a k seperti radiasi U V , sinar X m e m i l i k i energi dan daya tembus y a n g tinggi. N a m u n , sinar X tidak praktis sebagai metode rutin u n t u k pengendalian populasi m i k r o o r g a n i s m e karena daya t e m b u s n y a sangat besar sehingga m e n y u l i t k a n u p a y a p e r l i n d u n g a n terhadap p e m a k a i dan tidak efisien.

Sinar g a m m a Radiasi sinar g a m m a y a n g lebih kuat daripada radiasi sinar X dipancarkan d a r i isotopisotop radioaktif, seperti C o - 6 0 . K a r e n a telah d i l a k u k a n p r o g r a m - p r o g r a m riset u t a m a y a n g m e n g g u n a k a n energi a t o m , k i n i tersedia s e j u m l a h besar radioisotop sebagai produk sampingan pemecahan atom. Isotop-isotop ini merupakan sumber radiasi sinar g a m m a . Sinar g a m m a serupa dengan sinar X , tetapi m e m p u n y a i panjang g e l o m b a n g y a n g lebih pendek dan energi y a n g lebih t i n g g i . D a y a t e m b u s sinar g a m m a besar dan bersifat letal terhadap semua bentuk kehidupan termasuk m i k r o o r g a n i s m e . Sinar g a m m a l e b i h d i s u k a i d a l a m sterilisasi bahan-bahan tebal d a n besar, seperti peralatan m e d i a atau bahan m a k a n a n , karena m e m i l i k i daya t e m b u s dan efek m i k r o b i s i d a , serta m e m i l i k i efisiensi y a n g lebih tinggi dibandingkan dengan sinar X .

Sinar i
Tegangan permukaan Tegangan p e r m u k a a n m e n y e b a b k a n p e r m u k a a n cairan m e n y e r u p a i m e m b r a n elastis sehingga dapat m e m e n g a r u h i kehidupan m i k r o o r g a n i s m e . P r o t o p l a s m a m i k r o o r g a n i s m e terdapat d i d a l a m sel dan d i l i n d u n g i d i n d i n g sel. D e n g a n d e m i k i a n , perubahan tegangan p e r m u k a a n d i n d i n g sel a k a n m e m e n g a r u h i p e r t u m b u h a n dan m e n y e b a b k a n perubahan bentuk m o r f o l o g i sel. S e n y a w a a k t i f p e r m u k a a n dapat m e n g u r a n g i tegangan p e r m u k a a n karena dapat diabsorpsi pada a n t a r m u k a ( p e r m u k a a n antara udara dan cairan) sehingga m e n a i k k a n k e m a m p u a n air u n t u k membasahi permukaan d i n d i n g sel b a k t e r i , seperti sabun, detergen, T w e e n - 8 0 , dan T r i t o n A - 2 0 .

Penyaringan P e n y a r i n g a n d i l a k u k a n dengan m e n g a l i r k a n cairan m e l a l u i suatu alat p e n y a r i n g y a n g m e m i l i k i pori cukup kecil untuk menahan mikroorganisme dengan ukuran tertentu.

62

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Saringan akan tercemar, tetapi cairan y a n g m e l e w a t i saringan i t u akan steril. Penyaringan d i l a k u k a n u n t u k mensterilkan bahan-bahan y a n g peka terhadap panas, seperti ^ serum, e n z i m , t o k s i n k u m a n , cairan ekstrasel, antibiotik, asam a m i n o , s e n y a w a gula, v i t a m i n , dan s e n y a w a lain y a n g tidak tahan pemanasan. Sterilisasi larutan-larutan ters e b u t d i l a k u k a n d e n g a n p e n y a r m g a n m e n g g u n a k a n filter y a n g m e m p u n y a i p o r i s a n g a t h a l u s d a n p o m p a v a k u m u n t u k m e n y e d o t l a r u t a n a g a r d a p a t m e l e w a t i filter d e n g a n l a n c a r . A d a b e b e r a p a m a c a m filter y a n g b i a s a d i g u n a k a n , y a i t u 1. F i l t e r C h a m b e r l a n d - P a s t e u r F i h e r i n i berbentuk seperti lilin dan terbuat dari porselen y a n g berpori halus. 2.

Filter gelas F i l t e r i n i b e r u p a p i r i n g a n y a n g t e r d i r i atas b u t i r a n - b u t i r a n gelas y a n g b e r p o r i - p o r i sangat halus.

3.

Filter Seitz L e m b a r a n filter i n i t e r b u a t d a r i a s b e s d e n g a n u k u r a n p o r i t e r t e n t u . F i l t e r d i l e t a k kan d a l a m bejana antikarat. Filter, bejana antikarat, dan l a b u isap h a r u s d i s t e r i l k a n terlebih dahulu sebelum digunakan.

4.

Filter membran F i l t e r i n i terbuat d a r i ester selulosa atau bahan p o l i m e r l a i n d e n g a n d i a m e t e r p o r i p o r i 0 , 1 s a m p a i 1 0 m i k r o n . K e t e b a l a n l a p i s a n filter m e m b r a n s a n g a t t i p i s , k u r a n g lebih 150 m i k r o n . Filter i n i banyak digunakan di laboratorium atau industri u n t u k m e n s t e r i l k a n larutan. F i l t e r i n i j u g a dapat d i g u n a k a n u n t u k m e n e n t u k a n j u m l a h m i k r o o r g a n i s m e d a l a m s a m p e l air atau larutan secara m i k r o b i o l o g i s .

5. F i l t e r u d a r a Filter udara m e m p u n y a i efisiensi tinggi u n t u k m e n y a r i n g udara, y a n g m e n g a n d u n g p a r t i k e l , c o n t o h n y a filter H E P A (high efficiency particulate air) s e h i n g g a m e m u n g k i n k a n udara bersih dialirkan k e dalam ruangan tertutup. Filter H E P A b a n y a k d i g u n a k a n p a d a r u a n g a n a s e p t i s (laminar airflow bench) u n t u k m e n c e g a h k o n t a m m a s i m i k r o o r g a n i s m e pada area-area isolasi dan u n t u k m e n c e g a h penyebaran infeksi.

PENGENDALIAN MIKROORGANISME SECARA

KIMIA

B a h a n k i m i a y a n g digunakan untuk m e m b u n u h m i k r o o r g a n i s m e disebut disinfektan. C a i r a n d i s i n f e k t a n biasanya d i g u n a k a n u n t u k m e m u s n a h k a n m i k r o o r g a n i s m e d i lan-, tai, ruangan, peralatan m e d i s , pakaian, dan benda-benda m a t i lain. D i s i n f e k t a n sangat penting u n t u k r u m a h sakit dan k l i n i k sebab dapat m e m b a n t u m e n c e g a h pasien m e n g alami infeksi dari peralatan r u m a h sakit yang digunakan. Hal-hal y a n g harus diperhatikan dalam penggunaan disinfektan adalah sebagai berikut. 1. T e r s e d i a r u a n g d a n r o n g g a y a n g c u k u p d i a n t a r a p e r a l a t a n y a n g a k a n d i d i s i n f e k s i ' agar seluruh p e r m u k a a n alat dapat b e r k o n t a k langsung dengan disinfektan. 2. D i s i n f e k t a n y a n g d i g u n a k a n s e b a i k n y a bersifat g e r m i s i d a .

Bab 5 - Pengendalian Mikroorganisme

63

3. L a m a d i s i n f e k s i h a r u s tepat d a n alat-alat y a n g d i d i s i n f e k s i j a n g a n d i g u n a k a n atau dipindahkan sebelum waktunya. 4. L a r u t a n y a n g biasa dipakai u n t u k m e m b u n u h spora k u m a n u m u m n y a bersifat sangat m u d a h menguap. O l e h karena itu, ventilasi ruangan perlu diperhatikan. 5. P e n g e n c e r a n d i s i n f e k t a n h a r u s s e s u a i d e n g a n a n j u r a n d a n s e t i a p k a l i p e n g g u n a a n harus dibuat pengenceran baru. 6 . B a h a n p e l e m b u t t a n g a n (hanci lotion) s e b a i k n y a d i s e d i a k a n u n t u k m e r a w a t t a n g a n setelah k o n t a k dengan disinfektan. . .

. Penggolongan disinfektan berdasarkan jenis bahan Beberapa j e n i s d i s i n f e k t a n y a n g dapat d i g u n a k a n adalah fenol d a n s e n y a w a fenolik; bisfenol; g o l o n g a n biguanida; g o l o n g a n h a l o g e n ; g o l o n g a n a l k o h o l ; l o g a m berat dan c a m p u r a n n y a ; surfaktan; quat; bahan pengawet; g o l o n g a n aldehida; gas k e m o s t e r i l i sator; dan g o l o n g a n peroksigen.

Fenol d a n s e n y a w a fenolik Lister adalah orang pertama yang menggunakan fenol untuk mencegah terjadi infeksi di ruang operasi. F e n o l sekarang j a r a n g d i g u n a k a n sebagai disinfektan karena m e n g iritasi kulit dan m e m i l i k i bau y a n g tidak disukai. F e n o l terkadang d i g u n a k a n sebagai antiseptik lokal untuk pelega tenggorokan, tetapi m e m p u n y a i sedikit efek a n t i m i k r o b a pada konsentrasi rendah. Pada konsentrasi 1 % , fenol m e m p u n y a i efek antibakteri yang signifikan. Disinfektan yang mengandung derivat fenol disebut fenolik, yaitu disinfektan y a n g m e n g a n d u n g m o l e k u l fenol y a n g telah d i m o d i f i k a s i s e d e m i k i a n rupa secara k i m i a w i u n t u k m e n u r u n k a n efek iritasinya atau m e n a m b a h efek antibakterinya d a n d i k o m b i n a s i dengan sabun atau detergen. F e n o l i k m e m i l i k i efek a n t i m i k r o b a dengan cara m e r u s a k m e m b r a n p l a s m a y a n g m e n g a n d u n g lipid s e h i n g g a terjadi lisis sel y a n g berakibat isi sel keluar. D i n d i n g sel m i k o b a k t e r i , penyebab tuberkulosis d a n lepra, m e n g a n d u n g lipid y a n g tinggi sehingga bakteri ini sangat sensitif terhadap fenolik. Selain i t u , larutan f e n o l i k tetap a k t i f d a l a m bahan o r g a n i k serta stabil d a n bertahan l a m a setelah penggunaan. Salah satu f e n o l i k y a n g sering d i g u n a k a n adalah k r e s o l , yaitu bahan u t a m a f o r m u l a lisol.

Bisfenol B i s f e n o l adalah derivat fenol y a n g m e n g a n d u n g dua fenolik. Salah satu c o n t o h bisfenol adalah heksaklorofen, y a n g sering digunakan u n t u k mengatasi k o n t a m i n a s i d i r u a n g o p e r a s i d a n r u m a h s a k i t . B a k t e r i G r a m - p o s i t i f s e p e r t i Stciphylococcus d a n Streptococcus y a n g s e r i n g m e n y e b a b k a n i n f e k s i k u l i t p a d a b a y i b a r u l a h i r s a n g a t sensitif terhadap heksaklorofen. A k a n tetapi, penggunaan bisfenol y a n g berlebihan ( m i s a l n y a m e m a n d i k a n bayi dengan bisfenol beberapa kali sehari) dapat m e m i c u kerusakan saraf Bisfenol lain y a n g sering digunakan adalah triklosan, y a n g m e r u p a k a n bahan y a n g t e r k a n d u n g d a l a m sabun antiseptik dan pasta gigi. T r i k l o s a n m e n g h a m b a t e n z i m

yang dibutuhkan u n t u k biosintesis asam l e m a k sehingga m e n u n j u k k a n efek terhadap keutuhan m e m b r a n plasma. T r i k l o s a nterutama efektif terhadap bakteri Gram-positif, tetapi j u g a bekerja dengan baik u n t u k j a m u r dan bakteri Gram-negatif. Beberapa b a k t e r i , m i s a l n y a Pseudomonas aeruginosa, s a n g a t r e s i s t e n t e r h a d a p t r i k l o s a n d a n beberapa golongan antiseptik lain.

Golongan biguanida K l o r h e k s i d i n adalah j e n i s biguanida y a n g m e m p u n y a i s p e k t r u m aktivitas y a n g luas. Zat i n i sering digunakan u n t u k m e n g o n t r o l m i k r o b a pada kulit atau m e m b r a n m u k o s a . Jika d i k o m b i n a s i k a n dengan a l k o h o l atau detergen, k l o r h e k s i d i n j u g a dapat d i g u n a k a n untuk bahan pencuci tangan sebelum dan sesudah operasi. Pada penggunaannya, klorheksidin m e m i l i k i afinitas y a n g sangat kuat dan terikat pada k u l i t dan m e m b r a n m u k o s a , serta t o k s i s i t a s n y a y a n g r e n d a h m e r u p a k a n suatu k e u n g g u l a n . W a l a u p u n d e m i k i a n , k l o r h e k s i d i n tidak boleh k e n a m a t a karena dapat m e n y e b a b k a n kerusakan. K l o r h e k s i d i n m e m b u n u h bakteri dengan cara m e r u s a k m e m b r a n sel b a k t e r i . K l o r h e k sidin merupakan antiseptik bakteri vegetatif dan jamur. K l o r h e k s i d i n j u g a efektif terhadap virus y a n g lipofilik (virus yang m e m p u n y a i kapsul/simpai). M i k o b a k t e r i biasanya resisten terhadap klorheksidin. K l o r h e k s i d i n tidak m e n i m b u l k a n efek pada endospora dan kista protozoa.

Golongan halogen Halogen terutama iodin dan klorin merupakan antiseptik yang efektif, baik tunggal m a u p u n sebagai k o m p o n e n dalam bentuk sediaan lain. I o d i n adalah salah satu antiseptik tertua dan paling efektif. Antiseptik i n i bekerja untuk semua jenis bakteri, endospora, berbagai j e n i s j a m u r , dan virus. I o d i n tersedia d a l a m b e n t u k tingtur dan sebagai iodofor. l o d o f o r adalah k o m b i n a s i i o d i n dengan m o l e k u l o r g a n i k y a n g dapat melepas i o d i n secara perlahan-lahan. l o d o f o r m e m p u n y a i efek antiseptik m i r i p i o d i n , tetapi tidak terlalu mengiritasi. K l o r i n sebagai gas atau k o m b i n a s i d e n g a n zat k i m i a l a i n a d a l a h d i s i n f e k t a n y a n g j u g a banyak digunakan. E f e k germisida klorin disebabkan oleh asam hipoklorit yang t e r b e n t u k p a d a saat k l o r i n b e r e a k s i d e n g a n air. B a g a i m a n a t e p a t n y a m e k a n i s m e a s a m hipoklorit m e m b u n u h m i k r o o r g a n i s m e b e l u m diketahui dengan pasti. B e n t u k cair d a r i gas k l o r i n y a n g d i p a d a t k a n d i g u n a k a n u n t u k d i s i n f e k s i a i r m i n u m , a i r k o l a m r e n a n g , d a n l i m b a h s a m p a h . K l o r i n d i o k s i d a a d a l a h b e n t u k gas d a r i k l o r i n y a n g biasanya digunakan u n t u k disinfeksi lapangan, terutama u n t u k m e m b u n u h endospora dan bakteri antraks. S e n y a w a lain dari campuran klorin adalah k l o r a m i n , y a n g t e r d i r i atas k l o r i n d a n a m o n i a . B a h a n i n i d i g i m a k a n u n t u k d i s i n f e k t a n , antiseptik, atau sanitasi. K l o r a m i n m e r u p a k a n campuran sangat stabil y a n g melepaskan k l o r i n selama j a n g k a w a k t u y a n g panjang. K l o r a m i n digunakan u n t u k sanitasi peralatan gelas, peralatan m a k a n , d a n peralatan d a l a m i n d u s t r i susu d a n m a k a n a n .

Golongan alkohol A l k o h o l sangat efektif u n t u k m e m b u n u h bakteri dan j a m u r , tetapi tidak efektif u n t u k endospora dan virus yang tidak bersimpai. M e k a n i s m e kerja a l k o h o l biasanya dengan

Bab 5 - Pengendalian Mikroorganisme

65 ,

mendenaturasi protein, tetapi a l k o h o l j u g a dapat m e n g g a n g g u m e m b r a n dan m e l a r u t kan l e m a k tennasuk lipid y a n g m e r u p a k a n k o m p o n e n u t a m a s i m p a i virus. K e u n g g u l an a l k o h o l adalah dapat bekerja cepat dan m e n g u a p dengan cepat tanpa m e n i n g g a l k a n residu. Dua j e n i s a l k o h o l y a n g sering digunakan adalah etanol dan isopropanol. K o n s e n trasi m a k s i m u m etanol y a n g d i r e k o m e n d a s i k a n adalah 7 0 % , tetapi konsentrasi 6 0 9 5 % j u g a dapat m e m b u n u h dengan sama baiknya. E t a n o l m u r n i k u r a n g efektif d i bandingkan dengan campuran etanol d a n a i r karena denaturasi m e m b u t u h k a n air. Isopropanol j a u h lebih kuat daripada etanol sebagai antiseptik dan disinfektan. Selain itu, isopropanol lebih m u r a h , lebih m u d a h menguap, d a n lebih m u d a h didapat daripada etanol. E t a n o l d a n isopropanol sering digunakan u n t u k m e n a m b a h efektivitas antiseptik bahan k i m i a lain.

Logam berat dan campurannya Beberapa l o g a m berat dapat bersifat sebagai antiseptik, t e r m a s u k perak m e r k u r i d a n p e r u n g g u . K e m a m p u a n l o g a m berat m e n g h a m b a t p e r t u m b u h a n m i k r o o r g a n i s m e d i k e n a l d e n g a n daya oligodinamik. D a y a i n i dapat d i a m a t i dengan m e l e t a k k a n u a n g l o g a m y a n g terbuat dari perak atau perunggu pada m e d i a padat d a l a m c a w a n petri y a n g telah d i i n o k u l a s i dengan bakteri. L o g a m berat d a l a m j u m l a h k e c i l y a n g berdifusi dari k o i n dapat menghambat pertumbuhan bakteri dalam j a r a k tertentu d i sekitar k o i n sehingga m e m b e n t u k zona bersih dari pertumbuhan bakteri. Efek o l i g o d i n a m i k diperkirakan terjadi karena logam berikatan dengan gugus sulfhidril pada protein sehingga terjadi denaturasi protein. Sulfacine, k o m b i n a s i p e r a k i o d i d a d a n b i g u a n i d a , a d a l a h a n t i m i k r o b a y a n g m e n j a n j i k a n dan sangat stabil. Sulfacine dapat m e m b u n u h berbagai j e n i s m i k r o o r g a n i s m e yang bersentuhan dengan kulit ataupun dalam lingkungan. Perunggu dalam bentuk perunggu sulfat digunakan untuk menghancurkan ganggang hijau yang t u m b u h d i t e m p a t p e n a m p u n g a n air, k o l a m renang, dan k o l a m i k a n . L o g a m lain y a n g digunakan sebagai antiseptik adalah Z n . Seng k l o r i d a adalah bahan y a n g u m u m d i g u n a k a n d a l a m obat k u m u r , sedangkan seng oksida m e r u p a k a n b a h a n a n t i f u n g i y a n g b a n y a k d i m a n f a a t k a n d a l a m i n d u s t r i cat u n t u k m e n g h a m b a t p e r t u m b u h a n j a m u r p a d a p e r m u k a a n y a n g d i l a p i s i d e n g a n cat.

Surfaktan Surfaktan dapat m e n g u r a n g i tegangan p e r m u k a a n a n t a r m o l e k u l pada cairan. C o n t o h surfaktan adalah sabun dan detergen. Sabun hanya sedikit berfungsi sebagai antiseptik, tetapi m e m p u n y a i fungsi penting u n t u k m e m b u a n g m i k r o o r g a n i s m e secara m e k a n i s m e l a l u i pencucian. K u l i t n o r m a l m e n g a n d u n g sel-sel m a t i , debu, k e r i n g a t k e r i n g , m i k r o o r g a n i s m e , dan m i n y a k y a n g berasal dari kelenjar m i n y a k . S a b u n m a m p u m e m e c a h lapisan m i n y a k m e n j a d i butiran kecil. Proses i n i dikenal sebagai e m u l s i f i k a s i . L e m a k dan m a t e r i lain y a n g t e r e m u l s i a k a n diangkat o l e h sabun d a n air, k e m u d i a n d i s i n g k i r k a n s a a t k u l i t d i b i l a s d e n g a n air. S u r f a k t a n a s a m i o n i k s a n g a t p e n t i n g u n t u k disinfeksi peralatan dan perlengkapan produk olahan susu dan m a k a n a n .

• 66

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Quat Surfaktan y a n g paling sering digunakan adalah detergen k a t i o n i k , terutama s e n y a w a a m o n i u m k u a r t e r n e r (guaternary ammonium compound, Qiiat). K e m a m p u a n m e m bersihkan yang d i m i l i k i senyawa ini disebabkan oleh muatan positif kation m o l e k u l . N a m a a m o n i u m kuarterner berasal dari hasil m o d i f i k a s i s e n y a w a a m o n i u m y a n g m e m p u n y a i e m p a t v a l e n s i . Quat b e r s i f a t b a k t e r i s i d a k u a t t e r h a d a p b a k t e r i G r a m positif, tetapi k u r a n g poten terhadap bakteri Gram-negatif. Quat juga m e r u p a k a n f u n g i s i d a , a m e b i s i d a , d a n v i r u s i d a t e r h a d a p v i r u s y a n g b e r simpai, tetapi tidak a k t i f terhadap endospora atau m i k o b a k t e r i . M e k a n i s m e kerja sebagai antiseptik b e l u m diketahui secara pasti, tetapi diduga m e m e n g a r u h i m e m b r a n plasma m i k r o o r g a n i s m e dengan cara m e n g u b a h permeabilitas sel dan m e n y e b a b k a n beberapa s e n y a w a dan k o m p o n e n p e n t i n g s i t o p l a s m a h i l a n g . B e b e r a p a p r o d u k quat y a n g t e r k e n a l a d a l a h b e n z a l k o n i u m k l o r i d a d a n s e t i l p i r i d i n u m klorida. Produk ini merupakan antiseptik yang kuat, tidak berwarna, tidak berbau, stabil, m u d a h dilarutkan, dan tidak toksik, kecuali pada konsentrasi y a n g t i n g g i . A k a n t e t a p i , b e b e r a p a b a k t e r i , a n t a r a l a i n Pseudomonas aeruginosa, s a n g a t r e s i s t e n t e r h a d a p quat, b a h k a n d a p a t b e r k e m b a n g b i a k d i d a l a m quat.

Bahan pengawet Bahan p e n g a w e t k i m i a s e r i n g d i t a m b a h k a n p a d a s e d i a a n f a r m a s i a t a u p u n p a d a m a kanan dan m i n u m a n untuk memperlambat kerusakan yang disebabkan oleh m i k r o o r ganisme tertentu. Sulfur dioksida sudah lama digunakan sebagai disinfektan, terutama untuk m i n u m a n anggur. Zat tambahan y a n g u m u m digunakan sebagai pengawet adalah n a t r i u m benzoat, asam sorbat, dan k a l s i u m propionat. B a h a n k i m i a i n i m e r u pakan asam organik sederhana atau garam dari asam organik y a n g j u g a diproduksi oleh tubuh dan sudah dinyatakan aman dalam makanan. A n t i b i o t i k tertentu j u g a dapat digunakan dalam pengawetan m a k a n a n . N i s i n adalah a n t i b i o t i k y a n g terkadang d i t a m b a h k a n ke d a l a m keju u n t u k m e n g h a m b a t pert u m b u h a n endospora bakteri tertentu y a n g dapat m e n y e b a b k a n kerusakan. N i s i n terbentuk secara a l a m i a h d a l a m j u m l a h kecil di beberapa p r o d u k olahan susu. N i s i n tidak berasa, m u d a h dicerna, dan tidak toksik. N a t a m i s i n adalah a n t i f u n g i y a n g j u g a sering d i g u n a k a n dan terbukti a m a n sebagai pengawet m a k a n a n terutama keju.

Golongan aldehida A l d e h i d a termasuk antiseptik y a n g efektif. Beberapa di antaranya adalah formaldehida dan glutaraldehida. B a h a n i n i m e n o n a k t i f k a n protein dengan m e m b e n t u k ikatan k o v a len silang dengan beberapa gugus organik fungsional dalam protein. Gas formaldehida adalah disinfektan y a n g sangat baik. F o r m a l d e h i d a lebih sering tersedia dalam bentuk f o r m a l i n , y a i t u l a r u t a n 3 7 % gas f o r m a l d e h i d a . F o r m a l i n p e r n a h d i g u n a k a n secara luas untuk m e n g a w e t k a n spesimen biologis dan menonaktifkan bakteri dan virus dalam pembuatan vaksin. Glutaraldehida lebih efektif dan tidak terlalu mengiritasi dibandingkan formaldehida. G l u t a r a l d e h i d a d i g u n a k a n u n t u k disinfeksi peralatan r u m a h sakit, t e r m a s u k alat

Bab 5 - Pengendalian Mibroorgahisme

67

bantu pemapasan. L a r u t a n glutaraldehida dengan konsentrasi 2 % bersifat bakterisida, t u b e r k u l o s i d a , d a n v i r u s i d a d a l a m 10 m e n i t d a n s p o r o s i d a d a l a m 3 - 1 0 j a m . B a i k g l u taraldehida maupun formaldehida digunakan dalam pembalsaman mayat. Pengganti glutaraldehida y a n g j u g a sering digunakan adalah ortoftalaldehida, y a n g lebih efektif m e l a w a n banyak mikroorganisme dan tidak terlalu mengiritasi kulit.

Gas

kemosteriUsator

Gas kemosterilisator adalah bahan k i m i a yang digunakan untuk mensterilkan ruang tertutup. G a s y a n g c o c o k u n t u k m e t o d e i n i adalah e t i l e n oksida. A k t i v i t a s gas i n i bergantung pada denaturasi protein. H i d r o g e n y a n g labil pada protein, seperti - S H , - C O O H , - O H , digantikan dengan gugus lain, seperti - C H ^ C H . O H . E t i l e n oksida m e m b u n u h semua m i k r o b a d a n endospora, tetapi m e m b u t u h k a n w a k t u y a n g lama, yaitu 4 - 1 8 j a m . D a l a m bentuk m u m i , zat ini beracun d a n m u d a h meledak m a k a biasanya d i c a m p u r dengan gas y a n g tidak m u d a h terbakar, seperti k a r b o n dioksida dan nitrogen. Salah satu k e u n t u n g a n gas kemosterilisator adalah gas i n i m e m p u n y a i daya penetrasi y a n g t i n g g i sehingga dapat digunakan u n t u k m e n s t e r i l k a n pesawat ruang angkasa y a n g d i k i r i m k e bulan dan planet M a r s . K e r u g i a n t e k n i k ini adalah s e m u a gas k e m o s t e r i l i s a t o r b e r s i f a t k a r s i n o g e n i k , t e r u t a m a P - p r o p i o l a k t o n .

Golongan peroksigen Peroksigen bersifat antiseptik dengan mengoksidasi k o m p o n e n sel m i k r o o r g a n i s m e y a n g t e r k e n a . C o n t o h g o l o n g a n p e r o k s i g e n y a n g s e r i n g d i g u n a k a n a d a l a h o z o n , H^O^» dan asam parasetat. B e n z o i l peroksida adalah bahan peroksigen lain y a n g berguna u n t u k m e n g o b a t i l u k a dan bisul y a n g terinfeksi oleh bakteri anaerob ataupun sebagai obat jerawat. A s a m parasetat adalah salah satu cairan sporosida p a l i n g e f e k t i f y a n g tersedia. Sediaan ini digunakan untuk menghilangkan endospora d a n virus dalam w a k t u 3 0 m e n i t dan m e m b u n u h bakteri vegetatif dan j a m u r d a l a m w a k t u k u r a n g dari 5 m e n i t .

Penggolongan disinfektan berdasarkan pemakaian di rumah sakit D a l a m p e m a k a i a n n y a di r u m a h sakit, disinfektan digolongkan menjadi: 1. D i s i n f e k t a n y a n g t i d a k d a p a t m e m b u n u h v i r u s H I V d a n h e p a t i t i s B , m i s a l n y a : • Klorheksidin • Setrimida • Fenolik Disinfektan ini tidak aman bila digunakan untuk: • M e m b e r s i h k a n c a i r a n t u b u h (darah, feses, u r i n e , d a n d a h a k ) . • M e m b e r s i h k a n peralatan y a n g terkena cairan tubuh, m i s a l n y a sarung tangan yang terkena darah. 2. D i s i n f e k t a n y a n g m e m b u n u h virus H I V dan hepatitis B , m i s a l n y a • Disinfektan yang melepaskan klorin, yaitu natrium hipoklorit, kloramin T , natrium dikloroisosianurat, dan k a l s i u m hipoklorit.

68

• • • •

B u k u Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Disinfektan yang melepaskan iodin, yaitu povidon iodin. G o l o n g a n a l k o h o l , yaitu isopropil alkohol, spiritus termetilasi, dan etanol. G o l o n g a n aldehida, yaitu formaldehida (formalin) dan glutaraldehida. Golongan lain.

P E N G E N D A L I A N M I K R O O R G A N I S M E D E N G A N A N T I B I O T I K Penemuan kemoterapi danantibiotik merupakan langkah keberhasilan dalam upaya penanggulangan penyakit infeksi. T e m u a n penting y a n g telah m e r o m b a k cara pengobatan penyakit infeksi adalah protonsil pada tahun 1935, y a n g dapat m e n y e m b u h k a n infeksi yang disebabkan oleh streptokokus. Protonsil akan dimetabolisme di dalam tubuh menjadi /?-amino-banzensulfonamida yang bekerja sebagai antibakteri. T e m u a n lain yang penting adalah antibiotik penisilin. Antibiotik ini ditemukan oleh F l e m i n g pada tahun 1929. Pada tahun 1940, Florey, dkk. k e m u d i a n m e m p r o d u k s i penisilin u n tuk digunakan dalam pengobatan berbagai penyakit infeksi. P e n e m u a n i n i diikuti oleh penemuan streptomisin pada tahun 1944 d a n penemuan-penemuan jenis antibiotik lain. A n t i b i o t i k adalah suatu metabolit y a n g diperoleh atau dibentuk o l e h berbagai j e n i s mikroorganisme, yang dalam konsentrasi rendah m a m p u menghambat pertumbuhan m i k r o o r g a n i s m e lain. A n t i b i o t i k m e m e g a n g peranan penting dalam m e n g o n t r o l p o pulasi m i k r o b a d i d a l a m tanah, air, l i m b a h , dan l i n g k u n g a n . D a r i berbagai j e n i s a n t i biotik y a n g telah d i t e m u k a n , hanya beberapa golongan antibiotiky a n g dapat digunakan dalam pengobatan.

Penggolongan antibiotik Berdasarkan mekanisme kerjanya dalam menghambat pertumbuhan mikroorganisme, antibiotik d i g o l o n g k a n sebagai berikut.

Antibiotik yang dapat m e n g h a m b a t sintesis dinding sei mikroba C o n t o h a n t i b i o t i k golongan i n i antara lain penisilin, sefalosporin, f o s f o m i s i n , v a n k o m i s i n , sikloserin, d a n basitrasin. D i n d i n g sel bakteri sangat penting u n t u k m e m p e r tahankan struktur sel bakteri. O l e h karena itu, zat yang dapat merusak d i n d i n g sel akan m e l i s i s k a n d i n d i n g sel sehingga dapat m e m e n g a r u h i bentuk d a n struktur sel, y a n g pada a k h i r n y a dapat m e m b u n u h sel b a k t e r i tersebut.

Antibiotik yang dapat mengganggu atau merusak m e m b r a n sei M e m b r a n sel m e m p u n y a i peranan penting dalam mengatur transportasi nutrisi d a n m e t a b o l i t y a n g dapat k e l u a r m a s u k sel. M e m b r a n sel j u g a b e r f u n g s i sebagai t e m p a t b e r l a n g s u n g n y a respirasi dan a k t i v i t a s biosintesis d a l a m sel. B e b e r a p a j e n i s a n t i b i o t i k dapat m e n g g a n g g u m e m b r a n sel sehingga dapat m e m e n g a r u h i k e h i d u p a n sel b a k t e r i , antara lain p o l i m i k s i n , nistatin, golongan m a k r o l i d a , dan poliena ( m i s a l n y a a m f o t e r i sin B ) .

Bdb 5 - Pengendalian Mikroorganisme

69

Antibiotik yang mengganggu biosintesis a s a m nukleat Proses replikasi D N A di dalam selmerupakan siklus y a n g sangat penting bagi k e h i dupan sel. Beberapa j e n i s a n t i b i o t i k dapat m e n g g a n g g u m e t a b o l i s m e asam n u k l e a t tersebut s e h i n g g a m e m e n g a r u h i s e l u r u h fase p e r t u m b u h a n sel b a k t e r i . A n t i b i o t i k y a n g termasuk dalam golongan ini antara lain asam nalidiksat d a n golongan k u i n o l o n . A n t i b i o t i k ini dapat m e n g h a m b a t e n z i m D N A - g i r a s e y a n g m e m b u a t lilitan pada D N A untai ganda.

Antibiotik yang m e n g h a m b a t sintesis protein Sintesis p r o t e i n m e r u p a k a n suatu r a n g k a i a n proses y a n g t e r d i r i atas proses t r a n s k r i p s i (yaitu D N A ditranskripsi menjadi / w R N A ) dan proses translasi ( y a i t u w R N A ditranslasi m e n j a d i p r o t e i n ) . A n t i b i o t i k y a n g dapat m e n g h a m b a t proses-proses tersebut a k a n m e n g h a m b a t sintesis protein. A n t i b i o t i k y a n g termasuk d a l a m g o l o n g a n i n i antara lain a k t i n o m i s i n , rifampisin, streptomisin, tetrasiklin, k l o r a m f e n i k o l , eritromisin, klindamisin, dan gentamisin.

P E N G G U N A A N K E M O T E R A P I A N T I M E T A B O L I T

G O L O N G A N

Substansi k i m i a yang termasuk dalam golongan antimetabolit antara lain asam p-aminosalisiiat ( P A S ) , sulfonamida, sulfon, t r i m e t o p r i m , etambutol, dan isoniazid.

P E N G G U N A A N

A N T I S E P T I K

Pada u m u m n y a , antiseptik lebih e f e k t i f terhadap bakteri G r a m - p o s i t i f daripada terhadap b a k t e r i G r a m - n e g a t i f F a k t o r penting dari sifat resistensi tersebut adalah lapisan l i p o p o l i s a k a r i d a e k s t e r n a l y a n g t e r d a p a t p a d a b a k t e r i G r a m - n e g a t i f Pseudomonas aeruginosa ( g o l o n g a n b a k t e r i G r a m - n e g a t i f ) s a n g a t r e s i s t e n t e r h a d a p a n t i s e p t i k , b a h k a n d a p a t b e r k e m b a n g s e c a r a a k t i f d i d a l a m b e b e r a p a j e n i s d i s i n f e k t a n , t e r u t a m a quat. Resistensi i n i j u g a berkaitan dengan permeabilitas d a n p o r i - p o r i d i n d i n g sel bakteri. Pori-pori d i n d i n g sel bakteri G r a m - n e g a t i f sangat s e l e k t i f terhadap m o l e k u l y a n g dapat m a s u k k e d a l a m sel. M i k o b a k t e r i merupakan bakteri yang tidak m e m b e n t u k endospora dan m e m p u n y a i ketahanan terhadap disinfektan. D i n d i n g sel golongan bakteri i n i sangat tebal d a n kaya akan lipid. Endospora bakteri hanya sedikit terpengaruh oleh antiseptik. Kista dan oosit protozoa j u g a relatif resisten terhadap antiseptik, tetapi ada perbedaan antara sel y a n g m e m i l i k i kapsul lipid d a n yang tidak m e m i l i k i kapsul lipid. A n t i s e p t i k y a n g larut d a l a m l e m a k lebih e f e k t i f m e l a w a n v i r u s y a n g bersimpai. S e b a l i k n y a , v i r u s t i d a k bersimpai y a n g hanya m e m p u n y a i selubung protein lebih resisten sehingga antiseptik yang aktif untuk m e l a w a n mikroorganisme inijuga lebih sedikit. Ketepatan kerja antiseptik y a n g digunakan sangat penting d i k e t a h u i d a l a m pengawasan dan pengendalian m i k r o o r g a n i s m e . Efektivitas antiseptik u m u m n y a dapat d i pastikan j i k a antiseptik tersebut dapat merusak atau m e n g u b a h struktur dan k o m p o s i s i

70

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

sel m i k r o b a . K e l a i n a n s t r u k t u r s e l t e r s e b u t a n t a r a l a i n k e r u s a k a n p a d a d i n d i n g s e l , perubahan permeabilitas sel, kerusakan pada m e m b r a n sitoplasma, d a n perubahan struktur m o l e k u l protein dan asam nukleat m i k r o b a . T i d a k a d a satu sarana atau t e k n i k pengendalian m i k r o o r g a n i s m e terbaik u n t u k semua penerapan praktis. Z a t atau proses y a n g cocok u n t u k pengendalian m i k r o organisme d a l a m sebuah p r o d u k m a k a n a n b e l u m tentu sesuai u n t u k bahan y a n g d i b e r i k a n pada pasien. B e g i t u pula, zat y a n g sesuai u n t u k d i g u n a k a n pada p e r m u k a a n benda mati, seperti p e r m u k a a n m e j a y a n g banyak t e r k o n t a m i n a s i , k e m u n g k i n a n tidak cocok j i k a digunakan pada kulit manusia. Setiap kondisi harus dipertimbangkan dari berbagai aspek sehingga t e k n i k dan sarana y a n g digunakan dapat mencapai hasil y a n g paling baik dan optimal.

P E N G G U N A A N

B A H A N

P E N G A W E T

B a h a n pengawet adalah bahan atau senyawa y a n g ditambahkan pada sediaan farmasi untuk m e l i n d u n g i sediaan terhadap aktivitas m i k r o o r g a n i s m e . Pengawet terutama d i t a m b a h k a n pada obat d a l a m w a d a h dosis ganda u n t u k m e n g h a m b a t p e r t u m b u h a n m i k r o o r g a n i s m e y a n g m u n g k i n m a s u k p a d a saat k e m a s a n d i b u k a d a n d i t u t u p s e l a m a pemakaian ataupun selama proses produksi. Bahan pengawet j u g a sering d i t a m b a h k a n dalam produk-produk kosmetik, makanan, dan minuman. Bahan antimikroba tidak boleh digunakan semata-mata untuk menurunkan j u m l a h mikroorganisme yang hidup dalam produk dan menggantikan Cara Produksi yang Baik. Setiap bahan pengawet m e m p u n y a i takaran tertentu; karena itu, penggunaannya harus diperhatikan sedemikian rupa agar kadar bahan pengawet tidak m e n i m b u l k a n keracunan pada manusia.

Uji efektivitas bahan pengawet Langkah-langkah yang dilakukan untuk menguji efektivitas bahan pengawet adalah sebagai berikut. 1. M e n y i a p k a n m i k r o b a u j i M i k r o b a y a n g d i g u n a k a n d a l a m p e n g u j i a n i n i a d a l a h Candida albicans, AspergUlus niger, Escherichia coli, d a n Pseudomonas aeruginosa. 2. M e n y i a p k a n m e d i a p e r b e n i h a n M e d i a perbenihan yang digunakan disesuaikan dengan jenis m i k r o b a uji, misalnya m e d i a soybean-casein digest agar. 3. M e m b u a t i n o k u l u m M i k r o b a uji harus dibiakkan dengan m e n g i n o k u l a s i k a n m i k r o b a d a l a m m e d i a agar y a n g s e s u a i k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 30-35°C s e l a m a 1 8 - 2 4 j a m u n t u k b i a k a n b a k t e r i a t a u p a d a s u h u 20-25°C s e l a m a 4 8 j a m u n t u k b i a k a n Candida albicans. L a r u t a n N a C l 0 , 9 % s t e r i l d i g u n a k a n u n t u k m e m a n e n Candida albicans, k e m u d i a n i n o k u l u m d i e n c e r k a n h i n g g a b e r k o n s e n t r a s i 10^ s e l / m j . K o n s e n t r a s i setiap m i k r o b a u j i y a n g d i g u n a k a n selanjutnya ditetapkan u n t u k m e n e n t u k a n b a n y a k n y a i n o k u l u m y a n g digunakan dalam pengujian. Jika suspensi m i k r o b a u j i

Bab 5 - Pengendalian Mikroorganisme

71

tidak segera digunakan, suspensi i n o k u l u m harus dipantau secara berkala dengan metode lempeng agar u n t u k m e n g h i t u n g kadar i n o k u l u m . 4. Prosedur pengujian Jika w a d a h sediaan y a n g akan diuji dapat ditembus secara aseptis dengan j a r u m suntik, pengujian d i l a k u k a n pada 5 w a d a h asli. A k a n tetapi, j i k a w a d a h sediaan tidak dapat d i t e m b u s dengan j a r u m suntik, 2 0 m l sampel d i p i n d a h k a n secara aseptis ke d a l a m 5 t a b u n g reaksi bertutup y a n g sesuai dan steril. S e l a n j u t n y a , salah satu suspensi i n o k u l u m m i k r o b a u j i d i i n o k u l a s i k a n k e d a l a m m a s i n g - m a s i n g w a d a h , dengan perbandingan 0,01 m l i n o k u l u m u n t u k 2 0 m l sediaan, k e m u d i a n d i c a m p u r h i n g g a h o m o g e n . K a d a r m i k r o b a u j i y a n g d i i n o k u l a s i k a n diatur sedem i k i a n rupa sehingga j u m l a h m i k r o b a u j i y a n g terdapat d a l a m sediaan setelah diinokulasi adalah 10^-10^ sel/ml. A n g k a a w a l m i k r o b a uji ditetapkan dengan metode lempeng, k e m u d i a n m i k r o b a uji diinkubasi pada suhu pertumbuhan y a n g sesuai. W a d a h d i a m a t i pada h a r i k e - 7 , 14, 2 1 , d a n 2 8 setelah i n o k u l a s i . J u m l a h m i k r o b a u j i y a n g h i d u p d a l a m setiap w a d a h d i h i t u n g pada h a r i k e - 7 , 14, 2 1 , dan 28 dengan metode lempeng. D e n g a n m e m b a n d i n g k a n angka m i k r o b a u j i pada a w a l pengujian dengan angka m i k r o b a uji pada hari ke-7, 1 4 , 2 1 , dan 28, tingkat penurunan angka lempeng total tiap m i k r o b a u j i d i h i t u n g selama proses pengujian. 5. I n t e r p r e t a s i Pada interpretasi hasil, suatu bahan pengawet dinyatakan efektif j i k a : a. J u m l a h b a k t e r i u j i y a n g h i d u p p a d a h a r i k e - 1 4 b e r k u r a n g h i n g g a l e b i h d a r i 0 , 1 % j u m l a h bakteri awal. b. J u m l a h k a p a n g d a n k h a m i r y a n g h i d u p s e l a m a 14 h a r i p e r t a m a a d a l a h tetap atau berkurang dari j u m l a h a w a l . c. J u m l a h t i a p m i k r o b a u j i y a n g h i d u p s e l a m a 2 8 h a r i p e n g u j i a n a d a l a h t e t a p a t a u k u r a n g d a r i a n g k a p a d a p o i n (a) d a n (b).

UJI KOEFISIEN

FENOL

Koefisien fenol atau angka fenol adalah suatu angka y a n g m e n u n j u k k a n aktivitas larutan disinfektan dalam m e m b u n u h mikroorganisme j i k a dibandingkan dengan fenol s e b a g a i s t a n d a r . B a k t e r i u j i y a n g d i g u n a k a n d a l a m p e n e n t u a n a n g k a f e n o l a d a l a h Staphylococciis aureus y a n g m e w a k i l i b a k t e r i G r a m - p o s i t i f d a n Salmoneila typhi y a n g m e w a k i l i bakteri G r a m - n e g a t i f K e d u a bakteri uji i n i d i i n o k u l a s i k a n d a l a m berbagai pengenceran larutan fenol m u m i dan bahan disinfektan y a n g akan ditentukan koefisien fenolnya. K o e f i s i e n fenol d i n y a t a k a n sebagai suatu bilangan, y a n g d i h i t u n g dengan cara m e m b a n d i n g k a n aktivitas larutan bahan disinfektan dengan pengenceran tertentu dan aktivitas larutan fenol dengan pengenceran baku. Koefisien fenol adalah perbandingan tingkat pengenceran setiap bahan y a n g diuji (fenol d a nbahan disinfektan uji) yang tidak mematikan bakteri uji dalam w a k t u 5 m e n i t , t e t a p i m e m a t i k a n b a k t e r i u j i d a l a m w a k t u 10 m e n i t .

72

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Tabel 5.1. Contoh Hasil Pengamatan Uji Koefisien Fenol Pengenceran Bahan

Lama Kontak 5 menit

10 m e n i t

15 m e n i t

Baku fenol 1 :80 1 :90 1 : 100

+ +

-

Disinfektan uji 1 : 100 1 : 150 1 : 200 1 :250

--

---

+ +

--

-+

--

+

+

(-) T i d a k a d a p e r t u m b u h a n b a k t e r i uji (+) A d a p e r t u m b u h a n b a k t e r i uji

Perhitungan koefisien fenol dilakukan sebagai berikut. P e n g e n c e r a n tertinggi l a r u t a n b a h a n uji y a n g m e m a t i k a n d a l a m w a k t u 10 menit, tetapi tidak m e m a t i k a n d a l a m 5 menit Koefisien fenol = P e n g e n c e r a n tertinggi larutan fenol yang m e m a t i k a n d a l a m w a k t u 1 0 menit, tetapi tidak m e m a t i k a n d a l a m 5 menit

Dengan demikian, sesuai dengan contoh hasil pengamatan y a n g ditunjukkan pada T a b e l 5 . 1 , b a h a n d i s i n f e k t a n u j i p a d a p e n g e n c e r a n 1:200 dapat m e m a t i k a n bakteri u j i dalam w a k t u 10 menit, tetapi tidak m e m a t i k a n dalam 5 menit. D ilain pihak, larutan fenol pada pengenceran 1:90 dapat m e m a t i k a n bakteri u j idalam w a k t u 10 menit, tetapi tidak m e m a t i k a n d a l a m 5 m e n i t . Jadi, koefisien f e n o l disinfektan u j i adalah sebagai berikut. 200 K o e f i s i e n f e n o l d i s i n f e k t a n uji =

=2,22

Penjelasan hasil uji koefisien fenol adalah sebagai berikut. •

•

•

Jika koefisien fenol yang diperoleh dikalikan dengan angka y a n g lebih kecil dari angka pengenceran y a n g tertera disinfektan tidak m e m e n u h i syarat. Jika koefisien fenol yang diperoleh dikalikan dengan angka y a n g sesuai dengan angka pengenceran y a n g tertera disinfektan tersebut m e m e n u h i syarat. Jika koefisien fenol yang diperoleh lebih kecil dari 0,05, termasuk disinfektan.

faktor 2 0 menghasilkan pada etiket, pengenceran faktor 2 0 menghasilkan pada etiket, pengenceran sampel yang diuji

bukan

BAB 6 GENETIKA BAKTERI

• •

Sifat dan Fungsi Materi Genetib •

Struktur DNA dan RNA • •

•

Genetiba

Dogma Sentral

Kromosom Babteri

Perpindahan Gen pada Babteri • •

73

Mutasi

Teknologi DNA Rekombinan

GENETIKA Genetika adalah telaah mengenai pewarisan dan keragaman ciri-ciri suatu organisme, baik uniseluler m a u p u n multiseluler. Penelitian genetika pada tahap m o l e k u l e r telah mengenali asam deoksiribonukleat ( D N A ) , suatu substansi k i m i a w i y a n g m e m b a n g u n k r o m o s o m , sebagai substansi y a n g m e n g a n d u n g i n f o r m a s i genetik y a n g dapat diturunkan atau diwariskan kepada keturunan. Sandi genetik yang terkandung di dalam D N A telah dipelajari dan d i u n g k a p k a n sehingga dapat diketahui bagaimana i n f o r m a s i genetik tersebut dapat m e n g e n d a l i k a n p e r t u m b u h a n dan aktivitas seluler. Sebagaimana prmsip-prinsip b i o k i m i a w i , prinsip-prinsip genetika j u g a bersifat universal. Telaah mengenai genetika mikroba telah banyak memberikan sumbangan dan menjadi m o d e l untuk mengungkap genetika organisme hidup lainnya. Sel-sel prokariot, t e r u t a m a bakteri, m e r u p a k a n sel tunggal y a n g p a l i n g sering dipelajari karena perubahan-perubahan y a n g terjadi d a l a m m a t e r i genetik sel i n i m e n g a k i b a t k a n perubahan sifat selulernya y a n g dapat segera diketahui dan m u d a h d i a m a t i . Selain i t u , laju p e r t u m b u h a n m i k r o b a dapat dikendalikan dengan baik dan populasi m i k r o b a dapat b e r k e m b a n g dengan cepat d i d a l a m suatu b i a k a n y a n g sesuai.

S I F A T D A NF U N G S I M A T E R I

GENETIK

M a t e r i genetik m e m p u n y a i k e d u d u k a n y a n g sangat penting d a l a m sebuah sel t e r m a s u k bakteri. O l e h karena itu, materi genetik harus mengandung informasi struktur, fungsi, dan r e p r o d u k s i sel d a l a m b e n t u k y a n g stabil. I n f o r m a s i tersebut d i j a b a r k a n d a l a m urutan bahan dasar p e n y u s u n m a t e r i genetik. I n f o r m a s i y a n g disandikan d a l a m m a t e r i genetik tersebut harus dapat dijabarkan u n t u k m e n g h a s i l k a n m o l e k u l y a n g esensial u n t u k struktur dan fungsi sel. M a t e r i genetik harus dapat m e l a k u k a n replikasi dengan cermat sehingga i n f o r m a s i genetik y a n g sama terdapat p u l a d a l a m sel-sel k e t u r u n a n dan dalam generasi berikutnya. U n i t biologis dasar y a n g d i w a r i s k a n tersebut disebut gen. G e n m e r u p a k a n asam deoksmbonukleat, suatu m a k r o m o l e k u l p o l i m e r i ky a n g dikenal dengan D N A . T i d a k ada s e n y a w a y a n g d e m i k i a n penting seperti D N A karena struktur D N A m e m b a w a i n f o r m a s i k e t u r u n a n y a n g m e n e n t u k a n sifat-sifat sebuah sel.

S T R U K T U R D N AD A N R N A

DNA A s a m deoksiribonukleat atau D N A merupakan substansi k i m i a y a n g berperan d a l a m penurunan i n f o r m a s i k e generasi berikutnya. D N A adalah m o l e k u l y a n g panjang m e n y e r u p a i sepasang tali y a n g biasanya diseb u t h e l i k s g a n d a . S e t i a p utas h e l i k s t e r d i r i atas n u k l e o t i d a - n u k l e o t i d a y a n g m e m b e n tuk r a n t a i n u k l e o t i d a . Setiap n u k l e o t i d a t e r d i r i atas t i g a bagian. 1. S e n y a w a c i n c i n m e n g a n d u n g n i t r o g e n y a n g d i s e b u t d e n g a n b a s a n i t r o g e n , t e r d i r i atas p u r i n dan p i r i m i d i n . 2. S e b u a h g u g u s g u l a (pentosa) y a n g disebut dengan deoksiribosa. 3. S e b u a h m o l e k u l f o s f a t .

Bab 6 - Genetika Bakteri

75

D N A m e m p u n y a i basa-basa p u r i n ( y a n g t e r d i r i atas a d e n i n dan g u a n i n ) d a n basa-basa p i r i m i d i n ( y a n g terdiri atas s i t o s i n d a n t i m i n ) . K e e m p a t j e n i s basa D N A tersebut tersusun d a l a m empat j e n i s nukleotida, yaitu sebagai berikut. • • • •

Deoksiadenosin-5-monofosfat (adenin-deoksiribosa-fosfat). Deoksiguanosin-5-monofosfat (guanin-deoksiribosa-fosfat). Deoksisitidin-5-monofosfat (sitosin-deoksiribosa-fosfat). Deoksitimidin-5-monofosfat (timin-deoksiribosa-fosfat).

K e e m p a t j e n i s n u k l e o t i d a i n i tergabung m e l a l u i ikatan fosfodiester, y a i t u setiap gugus fosfat m e n g h u b u n g k a n a t o m karbon n o m o r 3 pada deoksiribosa dengan a t o m karbon n o m o r 5 pada deoksiribosa berikutnya. Struktur D N A tampak sebagai untai y a n g m e n g a n d u n g gugus fosfat berselang-seling dengan gugus gula dan basa-basanya y a n g m e n g a n d u n g n i t r o g e n berikatan dengan gugus sula tersebut.

Gambar 6.1 S t r u k t u r p a r a l e l D N A u n t a i g a n d a .

76

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Basa-basa D N A tersebut m e m b e n t u k ikatan k o m p l e m e n t e r m e l a l u i ikatan hidrogen di antara basa-basa D N A . K a r e n a adanya ikatan hidrogen tersebut, terdapat dua p a sang basa komplementer, y a i t u adenin ( A ) dengan t i m i n ( T ) dan guanin ( G ) dengan sitosin ( C ) , seperti y a n g terlihat pada G a m b a r 6 . 1 . Ikatan hidrogen pada basa-basa k o m p l e m e n t e r dalam struktur D N A m e m b e n t u k untai g a n d a pada D N A . Terdapat dua i k a t a n h i d r o g e n pada setiap pasang A - T dan 3 ikatan h i d r o g e n pada setiap pasang G - C . Prinsip komplementaritas pasangan p u r i n dan p i r i m i d i n m e n e n t u k a n urutan basa pasangannya. H a l ini penting dalam replikasi untai baru D N A . D a l a m replikasi D N A , p e m a n j a n g a n rantai D N A m e n g i k u t i sifat antiparalel, y a i t u setiap utas m e n u j u arah y a n g b e r l a w a n a n s e h i n g g a y a n g s a t u d i a k h i r i o l e h g u g u s f o s f a t p a d a p o s i s i 5\ s e d a n g kan y a n g lain diakhiri o l e h gugus h i d r o k s i l bebas pada posisi 3 ' .

RNA Pada a k h i r abad k e - 1 9 d i t e m u k a n b a h w a sel m e n g a n d u n g asam n u k l e a t kedua; y a n g sekarang disebut dengan asam ribonukleat ( R N A ) . B a i k D N A m a u p u n R N A m e r u pakan m o l e k u l p o l i m e r i k linear. U n i t m o n o m e r disebut nukleotida, y a n g pada D N A disebut deoksiribonukleotida dan pada R N A disebut ribonukleotida.

Perbedaan antara RNA dan DNA Beberapa perbedaan antara R N A dan D N A adalah sebagai berikut.

S 1

1. R N A b i a s a n y a b e r u t a s t u n g g a l . 2. K o m p o n e n gula-fosfat yang menjadi kerangka utama R N A mengandung gula ribosa, b u k a n gula deoksiribosa. 3. B a s a t i m i n ( T ) d i g a n t i k a n o l e h basa urasil ( U ) . U r a s i l m e r u p a k a n basa y a n g sangat m i r i p dengan t i m i n dan juga berpasangan dengan adenin ( A ) .

DOGMA

SENTRAL

P r o s e s r e p l i k a s i D N A , p r o s e s t r a n s k r i p s i D N A m e n j a d i R N A u t u s a n {messenger RNA), d a n p r o s e s t r a n s l a s i R N A u t u s a n m e n j a d i p r o t e i n d i s e b u t d e n g a n dogma sent r a l biologi, seperti y a n g terlihat pada G a m b a r 6.2.

Replikasi DNA Replikasi D N A berjalan m e n g i k u t i prinsip replikasi semikonservatif, yaitu masingm a s i n g u n t a i D N A p a d a D N A h e l i k s g a n d a b e r t i n d a k s e b a g a i c e t a k a n (template). Hasil percobaan Meselson d a nStahl m e n u n j u k k a n bahwa j i k a D N A bereplikasi, kedua untai penyusun D N A i t u m e m i s a h dan masing-masing bertindak sebagai cetaka n (template) u n t u k s i n t e s i s u n t a i D N A y a n g l e n g k a p . M e s e l s o n d a n S t a h l m e m b i a k k a n E. coli d a l a m m e d i a k h u s u s , y a i t u s u m b e r N d a l a m m e d i a i t u m e n g a n d u n g i s o t o p ^-^N. D e n g a n d e m i k i a n , D N A y a n g d i s i n t e s i s m e m i l i k i k e r a p a t a n l e b i h t i n g g i d a r i p a d a n o r m a l karena ^^N tergabung d a l a m cincin p u r i n dan p i r i m i d i n . Selanjutnya, s e j u m l a h sel b i a k a n tersebut d i b i a k k a n k e m b a l i d a l a m m e d i a y a n g h a n y a m e n g a n d u n g isotop

;78

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Seperti y a n g terlihat pada G a m b a r 6 . 1 , ujung dengan gugus hidroksil melekat pada karbon 3 ' disebut dengan ujung D N A 3', sedangkan ujung dengan gugus fosfat m e l e k a t p a d a k a r b o n 5 ' d i s e b u t d e n g a n u j u n g D N A 5\ P a d a p r o s e s r e p l i k a s i D N A , penambahan nukleotida baru akan berlangsung dari ujung D N A 5 ' ke ujung D N A 3'. R a n g k a i a n proses replikasi D N A d i a w a l i oleh kerja e n z i m topoisomerase melonggarkan pilinan D N A untai ganda. Setelah itu, e n z i m helikase akan m e m b u k a ikatan h i d r o g e n d i antara basa-basa p e n y u s u n D N A . U n t a i ganda D N A y a n g telah t e r b u k a i n i a k a n d i s t a b i l k a n o l e h p r o t e i n p e n g i k a t u n t a i t u n g g a l (single strandbinding protein) s e h i n g g a b a s a - b a s a p a d a D N A u n t a i t u n g g a l y a n g t e l a h t e r b u k a t e r s e b u t t i d a k saling berikatan kembali. B e n t u k D N A untai ganda yang sebagian untainya telah d i b u k a m e n j a d i D N A u n t a i t u n g g a l i n i d i s e b u t d e n g a n replication fork\ p a d a l o k a s i i n i l a h r e p l i k a s i a k a n d i m u l a i , y a n g d i s e b u t d e n g a n origin oj replication ( o r i ) . P r o s e s selanjutnya adalah e n z i m R N A primase akan menyintesis R N A primer, berupa R N A untai pendek, u n t u k m e n g a w a l i sintesis D N A . Selanjutnya, e n z i m D N A polimerase III akan m e l a k u k a n polimerisasi dengan m e n a m b a h k a n nukleotida baru pada ujung 3', seperti pada G a m b a r 6.3. Untai cetakan DNA

Untai baru

Untai cetakan DNA

Untai baru

G a m b a r 6.3 R e a k s i p e n a m b a h a n n u k l e o t i d a p a d a r e p l i k a s i D N A . R e p l i k a s i D N A b e r l a n g s u n g d a r i u j u n g 5 ' k e u j u n g 3 ' . P e m a n j a n g a n b a s a - b a s a D N A o l e h e n z i m D N A p o l i m e r a s e III m e n g i k u t i prinsip k o m p l e m e n t a r i t a s D N A untai g a n d a , yaitu jika b a s a D N A pada untai c e t a k a n D N A ( D N A template )adalah adenin (A), nukleotida yang komplementer adalah basa timin (T).

Bab 6 - Genetika Bakteri

A

T

G

M T

A

i

c

9

M

G

G

A

M T

C G

T A

A

M T

G

c

c

G

771

A

M

DNA

T

Transkripsi

U

G

u

J

~y— Kodon

I

Metionin "j—|

L

^^^^^^ Prolin

j—

A

/\ Y

G

m

A

mRNA

Y Translasi

Leusin

Alanin

Protein

G a m b a r 6.2 D o g m a sentral biologi. D N A ditranskripsikan m e n j a d i m R N A , k e m u d i a n ditranslasi m e n j a d i protein y a n g terdiri atas rantai a s a m a m i n o .

nitrogen ' ' ' N . Setelah beberapa w a k t u tertentu, cuplikan biakan d i a m b i l . D N A k e m u d i a n diekstraksi d a n dianalisis dengan sentrifugasi gradien sesium klorida untuk membandingkan kerapatan D N A yang mengandung ' ' N dengan D N A yang n o r m a l ('•'N). D a r i percobaan tersebut, d u a hipotesis utama d i k e m u k a k a n u n t u k replikasi D N A . H i p o t e s i s y a n g p e r t a m a m e n g a t a k a n b a h w a D N A b e r e p l i k a s i s e c a r a semikonservatif, y a i t u k e d u a u n t a i h e l i k s D N A m e m i s a h d a n m a s i n g - m a s i n g u n t a i b e r t i n d a k sebagai cetakan u n t u k sintesis untai k o m p l e m e n t e r y a n g baru. Jadi, m a s i n g - m a s i n g t u r u n a n h e l i k s ganda m e n g a n d u n g satu untai i n d u k d a n satu u n t a i baru. H i p o t e s i s k e d u a m e n y a t a k a n b a h w a D N A m e n g a d a k a n r e p l i k a s i s e c a r a konservatif y a i t u h e l i k s ganda tetap u t u h s e l a m a berfungsi sebagai cetakan u n t u k p e m b e n t u k a n h e l i k s ganda baru. D a l a m hal i n i , kedua untai k e t u r u n a n D N A disintesis secara baru. U n t u k mengetahui hipotesis y a n g benar dari kedua hipotesis tadi, hasil replikasi D N A d i t e n t u k a n k e r a p a t a n n y a dengan cara sentrifugasi g r a d i e n s e s i u m k l o r i d a u n t u k membandingkan kerapatan D N A yang mengandung ' ^ N dengan D N A yang n o r m a l ('•'N). Pada hipotesis replikasi konservatif, beberapa D N A y a n g m e n g a n d u n g isotop ' • N harus a d a pada setiap generasi d a n s e m u a D N A baru harus m e m p u n y a i kerapatan n o r m a l . Jadi, pada generasi pertama, setengah D N A heliks ganda harus m e n g a n d u n g isotop ' ' N d a n setengahnya harus n o r m a l . S e b a l i k n y a , pada generasi pertama m o d e l replikasi s e m i k o n s e r v a t i f d i p e r k i r a k a n b a h w a semua m o l e k u l D N A m e m p u n y a i satu untai m e n g a n d u n g isotop ' - N d a n satu u n t a i n o r m a l . H a s i l p e n g a m a t a n pada data pita percobaan m e m u n g k i n k a n Meselson dan Stahl m e n y i m p u l k a n bahwa hipotesis y a n g benar adalah m o d e l s e m i k o n s e r v a t i f

Bab 6 - Genetika Bakteri

79

Karena proses replikasi D N A m e n g i k u t i prinsip replikasi semikonservatif, yaitu m a s i n g - m a s i n g u n t a i tunggal akan bertindak sebagai cetakan D N A , satu u n t a i D N A baru akan disintesis secara k o n t i n u oleh D N A polimerase III m e n g i k u t i arah replikasi d a r i u j u n g 5 ' k e u j u n g 3 ' , y a n g d i s e b u t d e n g a n leading strand, s e d a n g k a n u n t a i D N A y a n g l a i n d i s e b u t d e n g a n lagging strand karena d i s i n t e s i s d a l a m b e n t u k f r a g m e n - f r a g m e n pendek y a n g dikenal dengan fragmen O k a z a k i . Proses replikasi D N A akan diakhiri dengan dilepaskannya R N A p r i m e r o l e h e n z i m D N A polimerase I d a n proses penyambungan fragmen-fragmen D N A pendek o l e h e n z i m D N A ligase.

Transkripsi M a t e r i g e n e t i k s e l m e m p u n y a i ftingsi u t a m a m e n g a r a h k a n s i n t e s i s p r o t e i n . D N A s e n diri tidak secara langsung m e n j a d i w a d a h sintesis protein. I n f o r m a s i genetik D N A harus diubah terlebih d a h u l u m e n j a d i m o l e k u l R N A d a l a m proses y a n g disebut transkripsi. Wadah R N A kemudian digunakan untuk menghasilkan urutan asam amino pada protein d a l a m proses y a n g disebut translasi. Sintesis R N A terjadi m e l a l u i proses y a n g serupa dengan replikasi D N A . H e l i k s ganda D N A terlepas pada titik a w a l transkripsi u n t u k m e m u n g k i n k a n d i m u l a i n y a sintesis R N A . K o m p o n e n u t a m a transkripsi R N A adalah A T P , G T P , C T P , d a n U T P Z a t - z a t i n i d i p o l i m e r i s a s i m e n j a d i rantai R N A dari u j u n g 5' k e arah u j u n g 3 ' dengan m e n g g u n a k a n salah satu untai D N A sebagai cetakan. D e n g a n d e m i k i a n , R N A y a n g terbentuk m e m p u n y a i urutan nukleotida yang komplementer dengan untai D N A . D a l a m proses transkripsi, reaksi dikatalisis oleh e n z i m R N A polimerase. E n z i m i n i m e n g i k u t i prinsip komplementaritas sehingga rantai R N A merupakan salinan D N A y a n g tepat, dengan pengecualian b a h w a urasil d i m a s u k k a n k e d a l a m R N A m e n g g a n tikan timin yang adapada untai D N A .

Translasi Translasi atau proses sintesis protein d i d a h u l u i oleh p e n y a l i n a n bagian-bagian tertentu p a d a D N A m e n j a d i messenger R N A ( m R N A ) m e l a l u i s u a t u p r o s e s y a n g d i s e b u t t r a n s kripsi. D a l a m sel bakteri, k e b a n y a k a n protein disandikan o l e h sebuah r a n g k a i a n D N A tunggal d a n m e m a n j a n g y a n g disalin tanpa perubahan u n t u k m e m p r o d u k s i sebuah m o l e k u l / w R N A . H a l i n i sangat berlawanan dengan adanya suatu t e m u a n b a h w a k e b a n y a k a n s e l e u k a r i o t m e m i l i k i r a n g k a i a n - r a n g k a i a n p e n y a n d i y a n g d i s e b u t ekson y a n g disela oleh rangkaian-rangkaian bukan penyandi y a n g disebut intron. D a l a m proses translasi, sintesis m o l e k u l - m o l e k u l protein diatur o l e h w R N A , R N A transfer ( / R N A ) , d a n R N A ribosomal. Aturan-aturan y a n g dianut oleh rangkaian n u kleotida sebuah gen ketika ditranslasikan k e dalam urutan asam a m i n o sebuah protein d i s e b u t sandi genetik. R a n g k a i a n nukleotida dalam m o l e k u l m R N A y a n g bertindak sebagai bahan-antara ternyata harus secara berurut d a l a m k e l o m p o k - k e l o m p o k tiga (triplet). Setiap triplet n u k l e o t i d a , y a n g d i s e b u t kodon, m e n y a t a k a n s e b u a h a s a m a m i n o .

80

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

K o d o n m e r u p a k a n k o m p l e m e n bagi antikodon y a n g d i b a w a oleh / R N A . Peristiwa y a n g terlokalisasi pada r i b o s o m i n i m e l i b a t k a n m o l e k u l / R N A , y a i t u setiap m o l e k u l / R N A m e m b a w a asam a m i n o spesifik sehingga asam a m i n o y a n g tepat d i m a s u k k a n dalam rantai polipeptida j i k a ada k o d o n tertentu yang terbuka pada r i b o s o m . K a r e n a R N A adalah sebuah p o l i m e r linear y a n g tersusun atas 4 m a c a m basa n u k l e o t i d a , k i t a m e m p u n y a i 4^ = 6 4 t r i p l e t k o d o n . N a m u n d e m i k i a n , h a n y a 2 0 m a c a m asam a m i n o yang biasanya ditemukan dalam protein sehingga beberapa asam a m i n o dispesifikasikan o l e h beberapa k o d o n . S a n d i genetik u n t u k setiap k o d o n d a l a m sebuah m o l e k u l / w R N A y a n g ditranslasikan k e dalam asam a m i n o dapat dilihat pada Tabel 6 . 1 . S a n d i genetik i n i s a m a d a l a m setiap organisme, baik bakteri, t u m b u h a n , h e w a n , maupun manusia. D a r i 6 4 triplet k o d o n d a l a m sandi genetik, terdapat k o d o n A U G y a n g m e r u p a k a n k o d o n a w a l proses translasi dan tiga k o d o n ( U A A , U G A , d a n U A G ) y a n g m e r u p a k a n stop k o d o n y a n g tidak m e n y a n d i asam a m i n o . K e t i g a k o d o n tersebut m e r u p a k a n penanda akhir dari proses translasi. Proses translasi protein berlangsung d i ribosom, yang m e m i l i k i lokasi A ( a m i n o ) sebagai tempat m a s u k n y a / R N A , lokasi P (peptidil) sebagai tempat / R N A y a n g pada u j u n g n y a m e n e m p e l p o l i p e p t i d a , d a n l o k a s i E {exit) s e b a g a i l o k a s i k e l u a r n y a / R N A y a n g tidak lagi m e m b a w a asam a m i n o . Proses translasi d i m u l a i dari proses inisiasi, yaitu / R N A y a n g digunakan u n t u k proses translasi a w a l akan berinteraksi dengan asam a m i n o pertama m e m b e n t u k a m i n o a s i l - / R N A atau A ^ - f o r m i l m e t i o n i n - / R N A y a n g m e m b a w a antikodon U A C . Formilmetionin-/RNA kemudian akan bergabung dengan k o d o n p e r t a m a (start codon) A U G d a r i / w R N A p a d a l o k a s i P ( p e p t i d i l ) d i r i b o s o m .

T a b e i e . l Sandi Genetik Posisi pertama (ujung 5')

Posisi kedua

U

C

A

G

Posisi ketiga (ujung 3')

U

Fenilalanin Fenilalanin Leusin Leusin

Serin Serin Serin Serin

Tirosin Tirosin STOP STOP

Sistein Sistein STOP Triptofan

U C A G

C

Leusin Leusin Leusin Leusin

Prolin Prolin Prolin Prolin

Histidin Histidin Glutamin Glutamin

Arginin Arginin Arginin Arginin

U C A G

A

Isoleusin Isoleusin Isoleusin Metionin

Treonin Treonin Treonin Treonin

Asparagin Asparagin Lisin LIsin

Serin Serin Arginin Arginin

U C A G

G

ValIn Valin Valin Valin

Alanin Alanin Alanin Alanin

Glisin Glisin Glisin Glisin

U C A G

Asam Asam Asam Asam

aspartat aspartat glutamat glutamat

Bab 6 - Genetika Bakteri

81

Setelah proses inisiasi berlangsung, translasi dilanjutkan, dengan proses pemanjangan rantai polipeptida dengan terikatnya a m i n o a s i l - / R N A pada lokasi A y a n g m e m b a w a a n t i k o d o n y a n g k o m p l e m e n t e r terhadap k o d o n pada / ; / R N A . A m i n o a s i l - r R N A i n i akan berpindah k e lokasi P (peptidil), bergerak ke arah u j u n g 3 ' / ; / R N A , dan k e m u d i a n b e r p i n d a h k e l o k a s i E (exit) s e t e l a h m e m b e r i k a n a s a m a m i n o y a n g d i b a w a n y a s e s u a i dengan terjemahan a n t i k o d o n pada rantai polipeptida y a n g sedang t u m b u h . Proses p e m a n j a n g a n i n i berlangsung terus sesuai dengan j u m l a h k o d o n y a n g tersqsun pada m R N A sehingga m e m b e n t u k rantai polipeptida sampai b e r t e m u stop k o d o n y a n g terdapat pada / ; z R N A y a n g disebut dengan proses t e r m i n a s i translasi. Proses t e r m i n a s i translasi terjadi k e t i k a r i b o s o m mencapai salah satu dari stop k o d o n y a n g terdapat pada m R N A , yaitu U A A , U G A , atau U A G . B i l a r i b o s o m telah mencapai stop k o d o n tersebut, rantai polipeptida y a n g terbentuk akan terlepas; d e m i kian pula, / R N A dan r i b o s o m akan m e n g a l a m i disosiasi u n t u k dapat digunakan lagi ketika d i b u t u h k a n oleh sel.

K R O M O S O M

BAKTERI

M a t e r i genetik pada bakteri disebut dengan g e n o m bakteri. G e n o m bakteri biasanya disebut sebagai g e n saja. G e n b a k t e r i b i a s a n y a terdapat d a l a m m o l e k u l t u n g g a l D N A , w a l a u p u n dikenal pula adanya materi genetik di luar k r o m o s o m y a n g disebut dengan p l a s m i d . P l a s m i d tersebar luas d a l a m populasi bakteri. M e s k i p u n b a k t e r i bersifat haploid, p e m i n d a h a n gen dari satu generasi k e generasi b e r i k u t n y a berlangsung secara l i n e a r s e h i n g g a s e l a n a k a n p a s t i m e n e r i m a s a t u set g e n y a n g i d e n t i k d e n g a n s e l i n d u k nya setiap s i k l u s p e m b e l a h a n sel. K r o m o s o m b a k t e r i m e m p u n y a i berat k u r a n g lebih 2 - 3 % berat k e r i n g satu sel. B i l a d i e k s t r a k s i dari sel b a k t e r i , m o l e k u l D N A biasanya b e r b e n t u k m e l i n g k a r dengan panj a n g k u r a n g l e b i h 1 m m . D N A i n i m e m p u n y a i berat m o l e k u l y a n g t i n g g i k a r e n a terdiri atas h e t e r o p o l i m e r d a r i d e o k s i r i b o n u k l e o t i d a p u r i n dan p i r i m i d i n . G e n bakteri pada dasarnya merupakan informasi genetik y a n g amat m e n e n t u k a n sifat-sifat sel b a k t e r i . D a l a m proses r e p l i k a s i sel, i n f o r m a s i g e n e t i k i n i harus d i t u r u n kan secara lengkap k e sel anakan sehingga terjadi kestabilan genetik d a l a m suatu populasi-bakteri.

PERPINDAHAN

G E NPADA

BAKTERI

M a t e r i g e n e t i k d a n p l a s m i d d a l a m sel b a k t e r i dapat d i p i n d a h k a n k e sel p e n e r i m a lain dengan m e k a n i s m e konjugasi, transduksi, atau transformasi.

Konjugasi Konjugasi pertama kali ditemukan oleh Joshua Lederberg dan E d w a r d T a t u m . K o n j u gasi m e r u p a k a n p e m i n d a h a n m a t e r i genetik d i antara bakteri y a n g sejenis ataupun d e n g a n j e n i s b a k t e r i l a i n m e l a l u i p r o s e s mating s e l a t a u k o n t a k l a n g s u n g a n t a r - s e l bakteri. K o n j u g a s i dapat terjadi m e l a l u i dua cara, y a i t u transfer p l a s m i d dan transfer kromosom.

82

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

P l a s m i d adalah m a t e r i g e n e t i k e k s t r a k r o m o s o m y a n g terdiri atas D N A b e n a n g ganda yang m e l m g k a r dan m e m i l i k i ukuran 0 , 1 - 5 % k r o m o s o m bakteri. Berdasarkan k e p e m i l i k a n f a k t o r F (fertility plasmid), p o p u l a s i b a k t e r i t e r b a g i m e n j a d i 2 t i p e s e l . T i p e p e r t a m a a d a l a h s e l b a k t e r i y a n g m e m p u n y a i f a k t o r F (fertility plasmid) y a n g d i l a m b a n g k a n d e n g a n F ^ , sedangkan tipe k e d u a adalah sel b a k t e r i y a n g t i d a k m e m p u n y a i faktor F y a n g d i l a m b a n g k a n dengan F ' . S e l d o n o r (F'") dapat m e m i n d a h k a n m a t e r i genetik dan p l a s m i d D N A k e sel p e n e r i m a ( F ) m e l a l u i p i l i seks. Beberapa j e n i s plasm i d , termasuk p l a s m i d y a n g m e m b a w a gen-gen y a n g resisten terhadap suatu antibiotik, dapat dipindahkan dari satu bakteri k e bakteri y a n g lain m e l a l u i konjugasi.

Transduksi Transduksi d i t e m u k a n oleh N o r t o n Zinder dan Joshua Lederberg pada tahun 1952. Virus bakteri, y a n g disebut dengan bakteriofaga, akan mentransfer gen bakteri dari satu sel bakteri k e sel bakteri lain m e l a l u i proses transduksi. B a k t e r i o f a g a m e m p u n y a i lapisan protein y a n g mengelilingi materi genetik virus. K e t i k a menginfeksi bakteri dan m e n g a d a k a n r e p r o d u k s i d i d a l a m sel bakteri dan k e m u d i a n k e l u a r d a r i sel b a k t e r i dengan melisis sel bakteri, beberapa bakteriofaga y a n g keluar dari sel bakteri dapat m e m b a w a m a t e r i genetik y a n g berasal dari bakteri. B i l a bakteriofaga y a n g m e n g a n d u n g fragmen g e n b a k t e r i t e r s e b u t m e n g i n f e k s i b a k t e r i l a i n , b a k t e r i o f a g a i t u a k a n mentransfer gen bakteri ke bakteri lain. Proses transduksi sering terjadi dalam transfer gen bakteri dan dapat terjadi pada berbagai varietas bakteri G r a m - p o s i t i f dan bakteri Gram-negatif.

Transformasi Transformasi adalah suatu proses pengambilan fragmen-fragmen D N A oleh bakteri. F r a g m e n D N A atau p l a s m i d D N A dapat m e l i n t a s i d i n d i n g sel dan bersatu d a l a m gen o m sel tersebut sehingga m e n g u b a h genotipe sel b a k t e r i . Proses p e m i n d a h a n m a t e r i genetik m e l a l u i transformasi biasanya dilakukan d i laboratorium penelitian, tetapi dapat p u l a terjadi secara spontan m e s k i p u n dalam frekuensi y a n g kecil. T i d a k s e m u a jenis bakteri m e m i l i k i k e m a m p u a n untuk menyerap D N A m e l a l u i dinding selnya. Kondisi pertumbuhan d a n media pertumbuhan tertentu dibutuhkan a g a r ' m a m p u m e n y e r a p D N A . Diplococcus pneimoniae d a n Bacilius subtilis r e l a t i f l e b i h m u d a h m e n e r i m a fragmen D N A , s e d a n g k a n E. coli h a r u s d i i n k u b a s i k a n d a l a m m e d i a y a n g m e n g a n d u n g kadar k a l s i u m k l o r i d a y a n g t m g g i agar m e m b r a n selnya lebih permiabel dan lebih kompeten dalam menyerap D N A . D a l a m p e r k e m b a n g a n i l m u pengetahuan d a n t e k n o l o g i saat i n i , t r a n s f o r m a s i memegang peranan penting dalam penelitian, khususnya dalam bidang teknologi D N A rekombinan.

MUTASI M u t a s i adalah perubahan y a n g terjadi di dalam struktur dan urutan nukleotida suatu gen. M u t a s i dapat m e n i m b u l k a n perubahan genotipe suatu sel. M u t a s i sebenarnya

Bab 6 - Genetika Bakteri

83| rel="nofollow">

merupai
Tipe mutasi Perubahan-perubahan d a l a m rangkaian basa p u r i n dan p i r i m i d i n dapat terjadi d a l a m berbagai cara sehingga m e n y e b a b k a n m u t a s i gen. Secara u m u m , m u t a s i d i g o l o n g k a n d a l a m m u t a s i substitusi pasangan basa dan m u t a s i pergeseran k e r a n g k a .

Mutasi substitusi pasangan basa M u t a s i i n i terjadi akibat a d a n y a substitusi satu n u k l e o t i d a o l e h n u k l e o t i d a lain d i d a lam rangkaian n u k l e o t i d a tertentu suatu gen. Substitusi satu p u r i n o l e h p u r i n lain atau s a t u p i r i m i d i n d e n g a n p i r i m i d i n l a i n d i s e b u t transisi. P e n g g a n t i a n s a t u p u r i n o l e h p i r i m i d i n a t a u s e b a l i k n y a disebut transversi. S u b s t i t u s i p a s a n g a n b a s a i n i d a p a t m e n g a k i batkan salah satu dari tiga m a c a m m u t a s i y a n g m e m e n g a r u h i proses translasi, y a i t u 1. M u t a s i s a l a h - a r t i (/7//.s\s'em'^ A 7 7 z / / ^ / / o / 7 ) Perubahan triplet gen y a n g m e n g h a s i l k a n sebuah k o d o n pada w R N A y a n g m e n e tapkan asam a m i n o y a n g berbeda dari u r u t a n asam a m i n o y a n g ada d a l a m protein n o r m a l d i s e b u t m u t a s i s a l a h a r t i (missense miitation). C o n t o h j e n i s m u t a s i i n i p a d a m a n u s i a a d a l a h p e n y a k i t a n e m i a s e l s a b i t {sickle cell anemia). S u b s t i t u s i s a t u b a s a tunggal pada k o d o n dari asam a m i n o keenam dalam h e m o g l o b i n A mengubah a s a m a m i n o k e e n a m tersebut ( y a i t u asam g l u t a m a t m e n j a d i v a l i n ) s e h i n g g a terb e n t u k h e m o g l o b i n S p a d a a n e m i a sel sabit. Pada k o n s e n t r a s i o k s i g e n y a n g r e n d a h , m o l e k u l - m o l e k u l h e m o g l o b i n S dapat m e m e n g a r u h i b e n t u k sel darah m e r a h , y a i t u b e n t u k sel darah m e r a h terlihat m e n y e r u p a i bulan sabit. 2 . M u t a s i t a n m a k n a (nonsense mutation) Perubahan triplet gen y a n g menghasilkan sebuah k o d o n pada m R N A y a n g m e n g akhiri pemanjangan rantai polipeptida sehingga pembentukan protein berakhir sebelum w a k t u n y a pada proses translasi protein disebut dengan m u t a s i t a n m a k n a {nonsense mutation). H a s i l n y a a d a l a h s u a t u p o l i p e p t i d a y a n g t i d a k l e n g k a p d a n tidak berfungsi. 3. M u t a s i n e t r a l (neutral mutation) Perubahan triplet gen y a n g menghasilkan sebuah k o d o n m R N A y a n g menetapkan urutan asam a m i n o yang sama dengan protein yang n o r m a l karena k o d o n yang dihasilkan dari mutasi itu merupakan s i n o n i m dari k o d o n aslinya disebut mutasi n e t r a l (neutral mutation).

ipiiiiliili^^ 84

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Mutasi pergeseran kerangka M u t a s i i n i disebabkan oleh penambahan atau kehilangan satu atau lebih nukleotida di dalam suatu gen. H a l ini mengakibatkan bergesernya kerangka pembacaan. Penyisipan atau pengurangan satu basa D N A dapat m e n y e b a b k a n perubahan y a n g besar pada komposisi protein yang dihasilkan. Mutasi ini i m i u m n y a akan menghasilkan protein yang tidak berfungsi karena terbentuknya rangkaian asam amino yang sama sekali baru dari rangkaian n u k l e o t i d a / w R N A y a n g telah bergesar kerangkanya, y a n g d i transkripsikan dari D N A y a n g telah termutasi. C o n t o h tipe m u t a s i pergeseran kerangka adalah sebagai berikut. DNA :A G C GGA CGC T G A T G A RNA :UCG CCU GCG A C UA C U Pengurangan basa A pertama pada D N A akan menggeser kerangka bacaan berikut.

sebagai

DNA :GCG GAC GCT GAT GA RNA :CGC CUG CGA CUA CU

I

, I I L I

D a r i pergeseran k e r a n g k a tersebut, jelas b a h w a untai polipeptida y a n g d i h a s i l k a n p a d a saat translasi a k a n m e n u n j u k k a n k o m p o s i s i p r o t e i n y a n g m e m i l i k i u r u t a n a s a m a m i n o y a n g sangat berbeda antara u ru t an D N A y a n g asli d a n D N A y a n g telah termutasi. M u t a s i sering terjadi pada proses replikasi D N A . Beberapa m u t a s i terjadi akibat kerusakan y a n g d i t i m b u l k a n oleh cahaya ultraviolet atau sinar X . K a r e n a merupakan bagian tidak terpisahkan dari lingkungan (cahaya U V merupakan k o m p o n e n cahaya matahari), faktor inilah yang k e m u n g k i n a n menyebabkan banyak terjadi mutasi spontan. N a m u n d e m i k i a n , laju m u t a s i dapat d i t m g k a t k a n secara n y a t a dengan m e n y i n a r i b i a k a n dengan sinar-sinar tersebut. U n s u r - u n s u r y a n g dapat m e m p e r c e p a t laju m u t a s i disebut m u t a g e n . Zat-zat y a n g bersifat m u t a g e n t e r d i r i atas m u t a g e n f i s i k a d a n m u t a g e n k i m i a . M u t a g e n fisika m e l i p u t i r a d i a s i s i n a r X , s i n a r U V , d a n r a d i a s i ionik, sedangkan mutagen k i m i a antara lain asam nitrit, senyawa belerang, peroksida, epoksida, dan zat-zat y a n g terkena sinar radiasi U V . Pengaruh utama cahaya U V ialah menyebabkan pembentukan dimer m e l a l u i ikatan silang antara pirimidin-pirimidin y a n g bersebelahan dengan t i m i n sehingga akan m e n g h a m b a t proses replikasi D N A . Berbagai penelitian telah dilakukan untuk mempelajari pengaruh senyawa kimia y a n g dapat bereaksi dengan D N A selama proses replikasi D N A . K a r e n a k e k h a s a n replikasi D N A (yaitu replikasi bergantung pada ketelitian ikatan antara purin-pirim i d i n , m e l a l u i ikatani h i d r o g e n antara gugus a m i n o d a n h i d r o k s i l pada p u r i n d a n p i r i m i d i n ) , m o d i f i k a s i gugus a m i n o dan h i d r o k s i l tersebut dapat m e n g a k i b a t k a n m u tasi. S a l a h satu zat k u n i a y a n g dapat m e m e c a h gugus a m i n o dari p u r i n dan p i r i m i d i n adalah asam nitrit. Jenis zat k i m i a m u t a g e n i k l a i n n y a adalah analog basa-basa D N A , y a i t u zat-zat y a n g m e m p u n y a i struktur m i r i p dengan basa-basa D N A y a n g n o r m a l sehingga zat i t u dapat disalahgunakan selama berlangsungnya proses r e p l i k a s i D N A . W a l a u p u n s t r u k t u r n y a sangat m i r i p , analog-analog basa i n i t i d a k m e m p u n y a i sifat

Bab 6 - Genetika Bakteri

85

ikatan h i d r o g e n y a n g s a m a dengan basa-basa y a n g n o r m a l . H a l i n i dapat m e n y e b a b k a n terjadi kesalahan pada proses replikasi y a n g a k h i r n y a m e n y e b a b k a n terjadi mutasi.

Reparasi mutasi Sebagaimana telah d i u r a i k a n , kerusakan D N A dapat disebabkan o l e h radiasi sinar X , sinar U V , dan zat-zat k i m i a tertentu. U n t u k m e m p e r t a h a n k a n diri, setiap sel m e m i l i k i e n z i m - e n z i m khusus y a n g dapat m e m p e r b a i k i D N A y a n g termutasi. M e k a n i s m e inilah y a n g m e n y e b a b k a n sel dapat m e m p e r t a h a n k a n fungsi secara n o r m a l . U n t u k mempertahankan diri, beberapa jenis bakteri dan k h a m i r m e m i l i k i m e k a n i s m e fotoreaktivasi y a n g efisien u n t u k m e m p e r b a i k i kerusakan y a n g disebabkan oleh radiasi sinar U V. M e k a n i s m e fotoreaktivasi adalah sebagai berikut: k e t i k a terkena sinar U V , sel a k a n m e n g a k t i f k a n suatu e n z i m khusus y a n g d i a k t i f k a n o l e h sinar t a m pak u n t u k m e m o t o n g dan m e n g u r a i k a n ikatan antara d i m e r - d i m e r y a n g terbentuk akibat radiasi sinar U V sehingga dapat m e m u l i h k a n a k t i v i t a s sel-sel tersebut. M e k a n i s m e lain u n t u k perbaikan D N A yang telah termutasi adalah dengan menggunakan e n z i m endonuklease d a n eksonuklease untuk m e m o t o n g segmen-segmen D N A y a n g rusak. S e g m e n D N A y a n g terpecah tersebut k e m u d i a n diperbaiki dengan m e n g g u n a k a n e n z i m D N A polimerase dan D N A ligase, y a i t u dengan m e n g i s i celahcelah tersebut, k e m u d i a n m e n g g a b u n g k a n untai D N A tadi m e n j a d i satu k e m b a l i . S a l a h satu c o n t o h k e t i d a k m a m p u a n sel u n t u k m e m o t o n g d i m e r i s a s i p i r i m i d i n terl i h a t p a d a pendeviidL xerodermapigmentosum. K o n d i s i y a n g d i s e b a b k a n o l e h k e l a i n a n genetik i n i m e n y e b a b k a n kulit penderita sangat peka terhadap sinar U V sehingga cahaya matahari dapat menyebabkan kelainan pada kulit penderita, y a n g pada a k h i r n y a dapat m e n y e b a b k a n kanker kulit. H a l i n i disebabkan penderita tidak m e m p u n y a i m e kanisme reparasi untuk pemotongan dimer-dimer pirimidin y a n g terbentuk akibat radiasi sinar U V sehingga terjadi k e l a i n a n pada sel k u l i t .

TEKNOLOGI

D N A REKOMBINAN

Perkembangan pengetahuan tentang sifat-sifat gen, sifat plasmid, t e k n i k penyisipan m a t e r i genetik asing k e d a l a m sel, dan p e n e m u a n e n z i m endonuklease restriksi dan e n z i m D N A ligase telah m e m b a n g k i t k a n suatu t e k n i k y a n g d i g u n a k a n dengan sangat luas di d a l a m b i o l o g i m o l e k u l e r m o d e m , y a n g dikenal dengan t e k n o l o g i D N A r e k o m binan atau t e k n i k rekayasa genetika. T e k n o l o g i D N A r e k o m b i n a n telah d i k e m b a n g k a n sejak t a h u n 1973. I n i merupak a n s u a t u t e k n i k u n t u k m e m a n i p u l a s i g e n s e c a r a in vitro, m u l a i d a r i i s o l a s i g e n , p e n y i s i p a n g e n asing k e d a l a m g e n o m spesies tertentu, m o d i f i k a s i gen, dan k o n s t r u k s i plasmid-plasmid rekombinan yang dikehendaki, yang kemudian ditransformasikan ke d a l a m s i s t e m b i o l o g i s t e r t e n t u , s e p e r t i Escherichia coli a t a u Saccharomyces cerevisiae sehingga p l a s m i d r e k o m b i n a n tersebut m a m p u mengekspresikan protein d a l a m j u m l a h besar s e b a g a i m a n a y a n g d i i n g i n k a n . G e n y a n g berasal dari b i n a t a n g dan m a n u s i a dapat d i s i s i p k a n k e d a l a m D N A b a k t e r i atau j a m u r s e h i n g g a sel p e n e r i m a g e n a s i n g i t u dapat mengekspresikan protein y a n g disandi oleh gen y a n g disisipkan. D e n g a n d e m i -

86

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

kian, dapat d i p a h a m i b a h w a j i k a gen insulin y a n g berasal dari m a n u s i a disisipkan k e d a l a m s e l b a k t e r i Escherichia coli, b a k t e r i i n i k e m u d i a n d a p a t m e m b e n t u k i n s u l i n manusia. Berdasarkan keberhasilan t e k n i k rekayasa genetika, kini telah banyak m i k r o organisme ataupun tanaman yang dijadikan "pabrik" produksi senyawa-senyawa k i m i a seperti protein, h o r m o n , dan s e n y a w a lain y a n g dapat d i m a n f a a t k a n o l e h m a nusia u n t u k berbagai keperluan.

Teknik dan perangkat utama rekayasa genetika Beberapa teknik d a n perangkat utama yang digunakan dalam rekayasa dijelaskan berikut i n i .

genetika

Kloning gen Pada prinsipnya, k l o n i n g atau pengklonan gen adalah upaya u n t u k mengisolasi fragm e n D N A spesifik dengan cara m e m o t o n g gen menggunakan e n z i m endonuklease r e s t r i k s i d a n m e n y a t u k a n fi-agmen D N A t e r s e b u t d e n g a n p l a s m i d v e k t o r u n t u k d i p e r b a n y a k s e c a r a in vivo d i d a l a m h o s p e s b a k t e r i a t a u j a m u r d a n s i s t e m b i o l o g i s l a m . Tahapan penting d a l a m k l o n i n g gen adalah sebagai berikut. 1. Isolasi d a n p u r i f i k a s i D N A . 2 . P e m o t o n g a n D N A d e n g a n e n z i m e n d o n u k l e a s e u n t u k m e n d a p a t k a n fi-agmen D N A y a n g d i i n g i n k a n ( b i a s a n y a fi*agmen D N A y a n g d i a m b i l a d a l a h fi*agmen y a n g m e ngandung gen y a n g m e n y a n d i ekspresi protein y a n g dikehendaki). 3 . P e n y a t u a n fi*agmen D N A d e n g a n p l a s m i d v e k t o r m e n g g u n a k a n e n z i m D N A l i g a s e untuk menghasilkan plasmid D N A r e k o m b m a n (gabungan antara plasmid vektor d e n g a n fi-agmen D N A y a n g d i i n g i n k a n ) . 4. Transformasi plasmid D N A r e k o m b i n a n k e dalam hospes (misalnya, bakteri, j a mur, t u m b u h a n , atau hewan). 5. P l a s m i d r e k o m b i n a n m e m p e r b a n y a k d i r i d i d a l a m h o s p e s s e h i n g g a m e n g h a s i l k a n sejumlah salinan gen yang dikloning. ; 6. P e n y e l e k s i a n t r a n s f o r m a n y a n g m e n g a n d u n g p l a s m i d r e k o m b i n a n . 7. P e m u r n i a n g e n y a n g d i i n g i n k a n dan/atau d i l a n j u t k a n d e n g a n proses p e m u r n i a n galur y a n g didapat u n t u k d i b i a k k a n dalam skala besar sehingga diperoleh protein yang diinginkan.

Enzim endonuklease restriksi Salah satu k e m a j u a n pesat d a l a m bidang rekayasa genetika adalah d i t e m u k a n n y a enz i m endonuklease restriksi, suatu e n z i m y a n g dapat m e m o t o n g D N A d i l o k a s i tertentu. E n z i m e n d o n u k l e a s e r e s t r i k s i p e r t a m a k a l i b e r h a s i l d i i s o l a s i d a r i b a k t e r i Haemophilus irfluenzae p a d a t a h u n 1 9 7 0 o l e h H a m i l t o n S m i t h d a r i U n i v e r s i t a s J o h n H o p k i n s A m e r i k a . E n z k n i n i dapat m e m o t o n g D N A asing y a n g berasal dari virus p e m a k a n bakteri (bakteriofaga). S e j a k saat i t u , berbagai j e n i s e n z i m endonuklease r e s t r i k s i dapat diisolasi dari beberapa j e n i s bakteri. Beberapa e n z u n tersebut dapat m e n g e n a l i gugus spesifik ( g u -

Bab 6 - Genetika Babteri

87

gus palindromik) yang terdiri atas 4 basa, sedangkan yang lain dapat mengenali gugus pemotongan yang terdiri atas 6 basa. Beberapa contoh enzim endonuklease restriksi dapat dilihat pada Tabel 6.2. Vektor

kloning

Agar fragmen DNA dapat diklonkan ke dalam hospes, DNA harus diikat terlebih dahulu pada suatu wahana kloning atau vektor. Salah satu vektor untuk pengklonan gen yang sering digunakan adalah plasmid. Plasmid merupakan gen ekstrakromosomal yang dimiliki oleh bakteri Gram-negatif, bakteri Gram-positif, khamir, dan fungi. DNA plasmid terdiri atas DNA untai ganda yang berbentuk melingkar. Plasmid dapat melakukan replikasi secara otonom di dalam sel hospes. Plasmid yang ideal menjadi vektor kloning harus mempunyai sifat berikut. • Mampu melakukan replikasi sendiri. • Mempunyai ukuran kecil sehingga mudah diisolasi dan disisipkan. • Mempunyai banyak situs pemotongan (multiple cloning site) untuk memasukkan gen yang akan disisipkan. • Mempunyai gen marker selektif yang mudah diseleksi. Gen yang sering digunakan sebagai marker selektif adalah gen yang menyandi resistensi terhadap antibiotik atau gen yang menyandi enzim tertentu. Beberapa plasmid dapat digunakan dalam berbagai spesies hospes yang disebut shuttle vector. Shuttle vector dapat digunakan untuk pengklonan fragmen DNA dalam beberapa organisme, misalnya ke dalam bakteri, jamur, dan sel mamalia atau di antara bakteri, jamur, dan tanaman. Struktur plasmid yang digunakan untuk kloning gen umumnya mempunyai gen Ori untuk memulai replikasi secara otonom; gen marker selektif, misalnya gen amp', yang menyandi resistensi terhadap ampisilin, dan gen LacZ\ serta lokasi pengklonan (multiple cloning site, MCS) yang terdiri atas beberapa situs pemotongan enzim enfrabei 6^2 Beberapa Enzim Endonuklease Restriksi dan Lokasi ^Pemotongannya Nama Enzim

BamHI EcoRI Hindlll Hpal Haelll PsU Sall Hpall

Mikroorganisme Bacilius

amyloliguefaciens

Escherichia

coli RY13

Haemophilus

influenzae

Haemophilus

parainfluenzae

Haemophilus Providentia

aegyptius stuartii 164

Streptomyces Haemophilus

albus G parainfluenzae

Lokasi Pemotongan

GiGATCC GiAATTC AiAGCTT GTTiAAC GGjCC CTGCAiG GITCGAC CiCGC

88

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

donuklease restriksi, antara lain Xbal, BamHI, dan EcoRI, seperti yang terlihat pada Gambar 6.4. Pada saat ini, berbagai jenis plasmid telah dikonstruksi dan telah dipasarkan untuk berbagai tujuan kloning. Beberapa di antaranya adalah plasmid yang dipakai untuk kloning bakteri; plasmid untuk transformasi jamur; vektor faga untuk transduksi DNA; dan plasmid T pada Agrobactehum tiimefaciens untuk transformasi DNA pada tanaman. Konstruksi

DNA

rekombinan

Kita telah membahas enzim endonuklease restriksi dan vektor plasmid DNA sebagai wahana kloning dalam uraian terdahulu. Peranan enzim endonuklease restriksi dan plasmid DNA sangat penting dalam pembuatan molekul DNA rekombinan dengan menyisipkan DNA asing ke dalam wahana plasmid.

mencerna vektor plasmid d e n g a n e n z i m EcoRI

5'"" ^, 3 '

N G N C T . . . .

OH T —

POi" A —

A —

" ^ A A T T C N

_ PO4

G N OH — -

""3'

5

^, '

G a m b a r 6.4 Salah satu contoh struktur plasmid yang digunakan sebagai wahana kloning atau vektor. Plasmid ini mempunyai Ori untuk permulaan replikasi secara otonom dan gen marker selektif, yaitu gen amp', yang menyandi resistensi terhadap antibiotik ampisilin dan gen LacZ yang menyandi enzim P-galaktosidase. DNA asing dapat disisipkan pada lokasi kloning {multiple cloning site, MCS). Jenis enzim endonuklease restriksi yang dapat digunakan adalah BamHI, EcoRI, dan Xbal.

Bab 6 - Genetika Babteri

89

Enzim yang paling banyak digunakan dalam prosedur penyisipan fragmen DNA adalah enzim endonuklease restriksi yang dapat memotong DNA yang menghasilkan ujung DNA yang dapat berlekatan {sticky encf) dibandingkan dengan enzim yang menghasilkan ujung tumpul (bliint encf). Selanjutnya, ujung-ujung yang dapat berlekatan tersebut akan disambung kembali secara kovalen dengan bantuan enzim DNA ligase. Pemotongan dengan enzim endonuklease restriksi yang menghasilkan ujung DNA yang dapat berlekatan akan menghasilkan pengklonan yang efisien. Enzim DNA ligase berperan untuk menutup celah-celah pada untai DNA yang mempunyai ujung 5' fosforil dan 3' hidroksil sehingga membentuk ikatan fosfodiester pada molekul DNA. Secara skematis, peranan enzim endonuklease restriksi dan enzim DNA ligase dalam proses pembuatan DNA rekombinan dapat dilihat pada Gambar 6.5. Pengklonan

DNA

rekombinan

Molekul DNA rekombinan yang telah terbentuk dapat dimasukkan ke dalam sistem biologis tertentu sebagai hospesnya. Escherichia coli merupakan salah satu spesies bakteri yang paling sering digunakan dalam kloning gen. Proses memasukkan plasmid DNA rekombinan ke dalam sel bakteri di laboratorium umumnya dilakukan dengan cara transformasi atau elektroporasi. Transformasi adalah suatu teknik memasukkan plasmid DNA dengan cara meningkatkan permeabilitas dinding sel bakteri dengan menggunakan larutan CaCl, sehingga plasmid DNA dapat masuk ke dalam sel melalui pori-pori yang terdapat pada dinding sel bakteri. Elektroporasi adalah suatu teknik memasukkan plasmid DNA dengan menempatkan sel bakteri penerima dalam medan listrik agar dinding sel bakteri dapat dilalui oleh plasmid DNA. Dengan demikian, plasmid DNA dapat masuk ke dalam sel bakteri tanpa menyebabkan kerusakan pada sel bakteri. Selanjutnya, selama pertumbuhan sel bakteri Escherichia coli, plasmid akan bereplikasi secara otonom sehingga akan mengamplifikasi gen tertentu yang telah disisipkan ke dalam plasmid DNA tersebut. Apabila produk yang diinginkan adalah protein yang dihasilkan oleh sel bakteri Escherichia coli, setelah klon bakteri terpilih diperoleh, klon bakteri tersebut dapat dibiakkan dalam volume tertentu untuk menghasilkan protein yang hendak diproduksi. Tahapan rekayasa genetika tersebut dapat dilihat pada Gambar 6.6. Seleksi klon rekombinan

bakteri

yang

mengandung

plasmid

DNA

Dalam proses kloning gen, seleksi klon bakteri yang mengandung plasmid rekombinan atau tepatnya yang mengandung pilihan yang diklonkan ke dalam sel bakteri merupakan langkah yang sangat penting. Proses seleksi ini tergolong sulit karena dari ribuan sel bakteri, hanya beberapa sel bakteri yang kemungkinan dapat menerima plasmid DNA rekombinan. Setiap wahana plasmid mengandung gen tertentu yang bertindak sebagai marker selektif untuk mengenali apakah sel bakteri atau sel transforman dapat menerima plasmid DNA atau tidak.

90

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

ONAPIasmid

5' I

i r

I ^ ^ ^ ^

I

CTTAAG

I

Zl

3' I

I 3Zl

5

DNA dipotong dengan EcoRI

II G 1

•

G

II

CTTAA

AATTC

CTTAA

I

G I

AATTC I G I

- J

AATTC

G m

G I

CTTAA

Fragmen DNA asing yang akan disisipkan telah dipotong dengan EcoRI

m

G

Zl

CTTAA

AATTC

C

G C

Potongan fragmen DNA disambung dengan bantuan enzim DNA ligase

• GAATTC

IHZZZ!ZZ!1 G A A T T C C

II C T T A A G

I

Z]

CTTAAG

C

Fragmen DNA asing yang disisipkan ke dalam plasmid

Molekul DNA rekombinan

Gambar 6.5 Peranan enzim endonuklease restriksi dan enzim DNA ligase dalam DNA rekombinan.

pembuatan

Bila plasmid DNA yang digunakan mengandung gen amp', yang menyandi ekspresi enzim yang dapat merusak antibiotik ampisilin, sel bakteri yang mengandung plasmid dapat tumbuh dengan baik jika dibiakkan dalam media yang mengandung ampisilin. Sebaliknya, sel bakteri yang tidak menerima plasmid DNA akan mati ketika dibiakkan dalam media yang mengandung ampisilin (Gambar 6.7.). Dari kondisi ini, kita dapat mengetahui bahwa sel bakteri yang tumbuh dalam media yang mengandung ampisilin merupakan transforman yang kita kehendaki.

Bab 6 - Genetika Bakteri

91

Bakteri

yang dihasilkan

yang dihasilkan

G a m b a r 6.6 Tahapan rekayasa genetika. (1). Isolasi plasmid DNA dan DNA yang mengandung gen asing yang akan diklonkan. (2). Pemotongan plasmid DNA dan DNA asing dengan enzim endonuklease restriksi. (3). Penyatuan fragmen gen asing dengan plasmid DNA dengan bantuan DNA ligase. (4). Transformasi plasmid DNA rekombinan ke dalam sel bakteri. (5). Penyeleksian klon bakteri yang dikehendaki dan isolasi gen yang dihasilkan. (6). Isolasi produk protein spesifik sel bakteri, yaitu protein yang ekspresinya disandi oleh gen yang diklonkan ke dalam bakteri.

Namun demikian, hanya mengetahui bahwa kita telah mendapatkan koloni bakteri yang dapat tumbuh dalam perbenihan ampisilin tidak cukup akurat untuk menentukan apakah bakteri itu betul-betul membawa fragmen gen yang kita kehendaki. Oleh karena itu, diperlukan langkah berikutnya untuk mengidentifikasi keberadaan fragmen itu. Teknik pertama, jika fragmen gen yang disisipkan ke dalam bakteri menyandi protein tertentu yang dapat diidentifikasi, identifikasi protein yang dihasilkan dapat

02

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

dilakukan. Teknik kedua yang dapat dilakukan adalah mengidentifikasi gen yang disisipkan tersebut. Untuk tujuan ini, teknik yang umum dilakukan adalah teknik pelacak DNA (DNA probe), yaitu segmen dari DNA untai tunggal yang komplementer dengan gen yang akan dilacak dapat dimanfaatkan untuk mengidentifikasi keberadaan gen yang telah kita sisipkan dalam sel bakteri tersebut. • Plasmid DNA rekombinan

• • ^

Plasmid DNA rekombinan ditransformasikan ke dalam sel bakteri

Koloni yang tumbuh adalah sel transforman yang resisten terhadap ampisilin G a m b a r 6.7 Salah satu teknik untuk menyeleksi koloni bakteri yang mengandung rekombinan. Setelah proses transformasi, ada sebagian sel bakteri yang menerima dan sebagian besar lainnya tidak menerima plasmid DNA. Dengan membiakkan media yang mengandung ampisilin, kita dapat menyeleksi koloni bakteri yang plasmid DNA rekombinan.

plasmid DNA plasmid DNA bakteri pada mengandung

93

Cara identifikasi lain yang lebih akurat adalah dengan melakukan pengurutan DNA (seguencing of DNA) gen yang telah dikloning tersebut. Pemanfaatan dan aplikasi rekayasa genetika

Dalam beberapa tahun terakhir sejak teknologi DNA rekombinan dikembangkan, teknologi ini telah banyak digunakan dalam sejumlah besar penelitian, baik mengenai genom prokariot maupun genom eukariot. Aplikasi teknologi kloning gen antara lain sebagai berikut. 1. Memproduksi senyawa-senyawa yang bermanfaat secara lebih ekonomis dan efisien. 2. Mendapatkan berbagai informasi dari DNA yang telah diklonkan untuk digunakan dalam penelitian dasar ataupun dalam bidang kesehatan dan farmasi. 3. Mempelajari karakteristik suatu sel atau organisme melalui kloning gen. Dengan teknik rekayasa genetika, kita dapat memanfaatkan bakteri atau khamir untuk memproduksi protein manusia yang penting untuk pengobatan dan untuk keperluan lain dalam jumlah besar. Berbagai senyawa telah dihasilkan dengan cara ini, antara lain insulin manusia, interferon-alfa, interferon-beta, interferon-gamma, antigen virus hepatitis B, dan hormon pertumbuhan manusia. Teknik rekayasa genetika juga dipercaya mampu membawa kemajuan yang pesat dalam bidang kesehatan dan pertanian. Teknologi ini dapat meningkatkan pengetahuan kita tentang proses penyakit yang sulit disembuhkan, misalnya penyakit-penyakit yang disebabkan oleh kelainan genetik. Selain itu, dengan rekayasa genetika, kita dapat merekayasa berbagai spesies, baik bakteri, tanaman, ataupun hewan untuk menghasilkan senyawa-senyawa yang bermanfaat bagi manusia, terutama dalam meningkatkan kesehatan dan pemenuhan kebutuhan pangan.

BAB 7 KLASIFIKASI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI • •

94

Klasifikasi Babteri Identifikasi Bakteri

KLASIFIKASI

BAKTERI

Klasifikasi bakteri didasarkan pada kesamaan atau kemiripan sifat-sifat spesifik dan unik yang dimiliki bakteri. Suatu penataan klasifikasi secara sistematik ke dalam kelompok-kelompok disebut taksonomi. Bakteri diklasifikasikan berdasarkan sistem taksonomi seperti yang dikembangkan oleh Carolus Linnaeus untuk tanaman dan binatang pada tahun 1735. Sistem taksonomi menempatkan spesies di ujung dan kingdom di ujung yang lain, dengan urutan sebagai berikut. Kingdom : Seluruh organisme di dalam hierarki ini Filum/Divisio : Sekelompok kelas yang berkerabat Kelas : Sekelompok ordo yang serupa Ordo : Sekelompok famili yang serupa Famili : Sekelompok genus yang serupa Genus : Sekelompok spesies yang serupa Spesies : Sekelompok organisme yang berkerabat dekat. Individu-individu di dalam kelompok ini serupa dalam sebagian besar ciri-cirinya. Klasifikasi bakteri memerlukan metode penamaan {nomenclature) untuk memberi nama suatu kelompok bakteri tertentu. Pemberian nama untuk bakteri diatur dalam International Code of Nomenclature of Bacteria, yang memuat suatu tatacara penamaan bakteri menggunakan sistem pemberian nama binomial (binomialname), seperti dalam metode yang diajukan oleh Carolus Linnaeus. Sistem penamaan binomial terdiri atas dua kata, yaitu kata depan merupakan nama genus dan kata belakang merupakan specific epithet (spesies). Nama genus dimulai dengan huruf besar dan spesies ditulis dengan huruf kecil. Kedua kata ditulis dengan huruf miring atau diberi garis bawah, misalnya Escherichia coli. Salah satu cara klasifikasi prokariot yang dianut secara luas adalah metode klasifikasi dan determinasi menurut Bergey dalam Bergey's Manual of Determinative Bacteriolog)'. Dalam Bergey's Manual, prokariot dibagi dalam 2 golongan besar (domain), yaitu bakteri (bacteria) dan arkea (^archaea). Prokariot (organisme bersel tunggal) mempunyai materi genetik yang terdiri atas DNA yang terbuka dan tidak terbungkus dalam suatu selaput atau membran inti. Prokariot berkembang biak dengan membelah diri menjadi dua bagian. Eubacteria dan Archaebacteria termasuk dalam prokariot. Bakteri yang patogen pada manusia termasuk dalam Eubacteria. Klasifikasi prokariot adalah sebagai berikut. • Kingdom : Procaryote • Divisio : Cyanobacteria • Divisio II : Bacteria Bacteria dibagi dalam 3 kelas dan pembagian selanjutnya adalah sebagai berikut. • Ordo : Penamaan ordo berakhiran dengan -ales • Famili : Penamaan famili berakhiran dengan -aceae • Tribus : Penamaan tribus berakhiran dengan -ieae • Genus • Spesies

Sebagai contoh: Ordo : Eubacteriales Famili : Micrococcaceae Genus : Staphylococcus Spesies : Staphylococcus aureus Staphylococcus epidermidis Staphylococcus saprophyticus Nama bakteri biasanya dapat menunjukkan sifat bakteri, bentuk bakteri, atau nama penemu bakteri. Sebagai contoh, Bacilius adalah bakteri berbentuk batang; Micrococcus adalah bakteri berbentuk butir-butir kecil; Erwinia berasal dari nama Erwin; Pasteurella berasal dari nama Pasteur; Clostridium welchii ditemukan oleh Welch; dan Borrelia burgdorferi ditemukan oleh Willy Burgdorferi. IDENTIFIKASI

BAKTERI

Identifikasi jenis bakteri bukan suatu pekerjaan yang mudah karena memerlukan keterampilan dan beberapa informasi untuk menentukan spesies bakteri yang akan diidentifikasi. Beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain {a) ukuran, bentuk, dan susunan bakteri; {b) reaksi pewarnaan Gram; (c) gerakan bakteri: apakah dapat bergerak atau tidak; {d) tipe flagel: apakah flagel berada di ujung sel bakteri saja atau di seluruh tubuh; {e) ukuran dan bentuk koloni bakteri; (/) warna koloni: apakah menyekresi pigmen warna tertentu ke dalam media atau tidak; dan (g) konsistensi koloni bakteri. Identifikasi genus dan spesies bakteri lebih lanjut memerlukan informasi yang lebih lengkap, misalnya sifat-sifat biokimia bakteri, apakah bakteri dapat memfermentasi jenis karbohidrat tertentu, atau dapat menggunakan senyawa tertentu sebagai satu-satimya sumber energi. Uji serologi juga sermg digunakan dalam identifikasi akhir bakteri tertentu. Sebagai contoh, uji serologi untuk memastikan penyakit demam tifoid. Dengan mereaksikan serum penderita yang mengandung antibodi dengan antigen yang berasal dari Salmonella typhi, kita dapat memastikan apakah seseorang mengalami infeksi Salmonella typhi atau tidak. Identifikasi bakteri, khususnya bakteri yang patogen untuk manusia, dapat dilakukan dengan beberapa cara berikut, | l . Pengamatan sifat-sifat morfologi koloni bakteri. 2. Pengamatan mikroskopis melalui pewarnaan bakteri. 3. Identifikasi bakteri melalui uji sifat biokimia. 4. Identifikasi bakteri berdasarkan profil DNA. Pengamatan sifat-sifat morfologi koloni bakteri

Bakteri yang berasal dari bahan yang diperiksa, baik dari sampel klinis maupun dari sediaan farmasi tertentu, dibiakkan dalam media perbenihan yang sesuai. Sifat-sifat koloni yang tumbuh dapat diamati secara makroskopis untuk mengidentifikasi jenis' bakteri yang tumbuh dalam media perbenihan tersebut. Sifat-sifat morfologi koloni; bakteri yang perlu diamati adalah warna, bentuk, dan konsistensi koloni serta daya!^ hemolitik bakteri.

Bab 7 - Klasifikasi dan Identifikasi Bakteri

Warna

koloni

Pigmen yang diekskresikan oleh bakteri, baik dalam koloni maupun dalam media perbenihan, sering kali bersifat spesifik sehingga dapat dijadikan acuan untuk menentukan spesies bakteri. Sebagai contoh: • Staphylococcus aureus : berwarna kuning keemasan • Staphylococcus citreus : berwarna kuning sitrun • Staphylococcus albus : berwarna putih • Serratia marcescens : berwarna merah • Chromobacterium violaceum : berwarna violet • Pseudomonas aeruginosa : berwarna hijau Bentuk

koloni

bakteri

Pertumbuhan koloni bakteri dalam media perbenihan dapat berbentuk koloni yang kasar, halus, menjalar, atau beranyam. Bentuk koloni dapat dijadikan petunjuk untuk mengidentifikasi bakteri tertentu. Sebagai contoh, Proteiis minibilis membentuk koloni yang menjalar dalam media perbenihan, sedangkan Bacilius mycoicies membentuk koloni yang berbentuk seperti anyaman. Konsistensi

koloni

Beberapa koloni bakteri menghasilkan lendir yang spesifik. Daya

hemolitik

bakteri

Beberapa jenis bakteri dapat menunjukkan kemampuan menghemolisis sel darah merah jika dibiakkan dalam media agar darah. Pengamatan mikroskopis melalui pewarnaan bakteri

Bakteri sukar sekali dilihat dengan jelas dengan mikroskop cahaya biasa karena bakteri tidak berwarna jika diamati secara sendiri-sendiri. Dalam upaya memahami dan mempelajari struktur, penggolongan sifat, dan morfologi bakteri, dapat dilakukan pewarnaan bakteri. Sebelum pewarnaan, bakteri dapat disiapkan dengan membuat sediaan bakteri berupa suspensi bakteri, yaitu satu tetes larutan NaCI fisiologis ditambah biakan kuman. Sediaan ini kemudian disebarkan setipis mungkin di atas gelas preparat dan dibiarkan mengering pada suhu kamar. Selanjutnya, sediaan bakteri di atas gelas preparat direkatkan/difiksasi dengan dilewatkan dengan cepat di atas api sebanyak dua atau tiga kali. Setelah dingin, sediaan siap diwarnai. Beberapa hal berikut harus diperhatikan untuk memperoleh hasil pewarnaan yang baik. • Umur biakan sebaiknya 18-24 jam, kecuali bakteri Mycobacteriimi yang tumbuh sangat lambat karena morfologi dan struktur bakteri dapat mengalami perubahan jika biakan bakteri berumur lebih dari 24 jam. • Zat warna yang digunakan harus zat warna dengan kualitas yang baik. • Sediaan bakteri yang disebarkan di atas gelas preparat harus sedemikian tipis sehingga dapat memperlihatkan morfologi bakteri setelah diwarnai.

98

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Beberapa jenis pewarnaan bakteri yang telah dikenal selama ini adalah sebagai beri-| kut. I Pewarnaan

negatif

|

Pewarnaan ini dilakukan untuk melihat beberapa spesies bakteri yang sukar diwarnai. Dalam teknik ini, bakteri tidak diwarnai, yang diwarnai adalah latar belakangnya. Bakteri akan tampak terang dengan latar belakang warna hitam. Zat warna yang dipakai adalah zat warna nigrosin atau tinta India. Sediaan bakteri dibuat dengan disebar-ratakan dengan gelas objek lain atau dikenal dengan sediaan hapus. Pewarnaan ini sangat berguna untuk mengamati bentuk keseluruhan sel yang sangat kecil. Beberapa spesies bakteri yang diamati dengan pewarnaan negatif antara lain Treponema, Leptospira, dan Borrelia. Pewarnaan

sederhana

Pewarnaan ini merupakan teknik pewarnaan yang sangat sederhana, yaitu hanya dengan menambahkan satu jenis zat warna pada sediaan bakteri di gelas preparat yang telah difiksasi/direkatkan. Zat warna yang digunakan antara lain biru metilen, gentian violet, dan air fuksin. Pewarnaan

diferensial

Teknik pewarnaan diferensial menggunakan lebih dari satu macam zat warna. Dengan pewarnaan ini, bakteri dapat dibedakan menjadi dua kelompok fisiologi sehingga akan sangat memudahkan identifikasi spesies bakteri. Jenis pewarnaan diferensial yang banyak digunakan adalah pewarnaan Gram dan pewarnaan tahan asam. Pewarnaan Gram

Pada tahun 1884, seorang dokter berkebangsaan Denmark, Christian Gram, membuat zat warna khusus yang sangat penting dalam bidang bakteriologi. Prosedur pewarnaan Gram terdiri atas beberapa langkah berikut. 1. Sediaan bakteri difiksasi/direkatkan di atas gelas preparat dan diwarnai dengan karbol kristal ungu selama 5 menit. 2. Zat warna kristal ungu tersebut kemudian dicuci dan dibilas. 3. Sediaan diwarnai dengan larutan lugol (larutan I^ + KI) dan didiamkan selama 45-60 detik. 4. Larutan lugol ditiriskan dan sediaan dicuci dengan alkohol 96% selama 15-30 detik atau digoyang-goyangkan sampai tidak ada zat warna yang mengalir lagi. 5. Sediaan dicuci dengan air dan diwarnai dengan air fuksin selama 1-2 menit. 6. Sediaan dicuci, dikeringkan, dan diperiksa di bawah mikroskop. Zat warna karbol kristal ungu dan larutan lugol akan membentuk senyawa kompleks yang berwarna ungu. Setelah pencucian dengan alkohol 96%, beberapa kelompok bakteri dapat melepaskan zat warna ungu dengan mudah, sedangkan kelompok yang lain dapat mempertahankan zat warna ungu tersebut. Bakteri yang tidak memper-

Bab 7 - Klasifikasi dan Identifikasi Bakteri

99

tahankan zat warna ungu pada pencucian dengan alkohol 96% merupakan bakteri Gram-negatif, sedangkan kelompok bakteri yang mempertahankan zat warna ungu tersebut merupakan bakteri Gram-positif Karena tidak berwarna setelah dicuci dengan alkohol 96%, bakteri Gram-negatif perlu diwarnai dengan zat warna lain untuk mengetahui bentuknya di bawah mikroskop, yaitu dengan zat warna merah air fuksin atau safranin. Dengan demikian, bakteri Gram-negatif akan berwarna merah. Sebaliknya, zat warna ungu yang tidak tercuci oleh alkohol 96% pada bakteri Gram-positif menyebabkan penambahan zat warna merah safranin tidak menimbulkan pengaruh. Dengan demikian, sel bakteri Gram-positif tetap berwarna ungu atau biru lembayung. Rangkuman tentang diferensiasi warna pada bakteri Gram-positif dan bakteri Gramnegatif dapat dilihat pada Tabel 7.1. Perbedaan hasil pewarnaan Gram pada bakteri Gram-positif dan bakteri Gramnegatif dijelaskan oleh beberapa teori. • Teori Salton. Teori ini menjelaskan bahwa dinding sel bakteri Gram-negatif mengandung kadar lipid yang tinggi, sekitar 20%. Lipid ini dapat larut pada tahap pencucian sediaan dengan alkohol 96% sehingga pori-pori pada dinding sel membesar dan zat warna yang sudah diserap oleh sel akan dilepaskan kembali; akibatnya, bakteri tersebut menjadi tidak berwarna. Sebaliknya, pada bakteri Gram-positif, pencucian dengan alkohol 96% akan menyebabkan protein pada dinding sel mengalami denaturasi sehingga pori-pori mengecil dan kompleks ungu kristal iodium tetap terperangkap pada dinding sel; akibatnya, bakteri berwarna ungu. • Teori lain menyebutkan bahwa perbedaan warna bakteri Gram-positif dan Gramnegatif berkaitan dengan permeabilitas dinding sel. Teori ini didasarkan pada ketebalan lapisan peptidoglikan dalam dinding sel. Susunan dinding sel bakteri Gram-positif terdiri atas lapisan peptidoglikan yang tebal sekali (kurang lebih 30 lapisan) sehingga permeabilitas dinding sel bakteri Gram-positif kurang dan komTabel 7.1 Diferensiasi Zat Warna pada Proses Pewarnaan Gram Perlakuan

Gram-positif

Gram-negatif

Keterangan

Pewamaan dengan karbol ungu kristal

Ungu muda

Ungu muda

Zat warna diserap dalam dinding sel dan protoplasma

Pemberian cairan lugol

Ungu tengguli

Ungu tengguli

Terbentuk kompleks ungu kristal iodium

Pencucian dengan alkohol 9 6 %

Ungu

Tidak berwarna

Zat warna dilarutkan oleh alkohol dan keluar dari sel

Pewarnaan dengan air fuksin

Ungu

Merah

Zat warna kontras air fuksin akan menyebabkan sel bakteri Gram-negatif benA/arna merah

100

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

pleks ungu kristal iodium tidak dapat keluar dari dinding sel. Lapisan peptidoglikan bakteri Gram-negatif sangat tipis, hanya 1-2 lapisan sehingga permeabilitas dinding sel bakteri Gram-negatif lebih besar dan memungkinkan keluarnya kompleks ungu kristal iodium dari dinding sel. Pewarnaan tahan asam

Pewamaan tahan asam umumnya digunakan untuk membantu mengidentifikasi bakteri Mycobacterium, termasuk Mycobacterium tuberculosis dan Mycobacterhtm leprae. Pewamaan tahan asam juga dipakai untuk mengidentifikasi beberapa galur patogen dari genus Nocardia, Jika sediaan bakteri yang diwamai dengan zat wama karbol fuksin dicuci dengan larutan alkohol asam (etanol 60% dan ^^O^ 5%), bakteri tahan asam akan mempertahankan zat wama merah karbol fiiksin. Hal ini karena zat wama merah karbol fuksin lebih lamt dalam lipid yang terdapat pada dinding sel bakteri daripada dalam alkohol asam. Sebaliknya, bakteri bukan tahan asam akan melepaskan zat wama tersebut sehingga tidak berwama. Hal ini karena bakteri tersebut tidak mengandung lipid pada dinding selnya. Pewamaan tahan asam terdiri atas: • Pewamaan Ziehl Neelsen Cara pewamaan Ziehl Neelsen adalah sebagai berikut. 1. Sediaan bakteri yang telah direkatkan di atas gelas objek diwamai dengan larutan karbol fuksin dan dipanaskan di atas api kecil hingga keluar asap, kemudian dibiarkan selama 5 menit. 2. Sediaan dicuci dengan air dan dimasukkan ke dalam lamtan H^SO^ 5% selama 2 detik, kemudian dicuci dengan larutan alkohol 60% hingga tidak ada lagi zat wama merah yang mengalir. 3. Sediaan dicuci dengan air dan diwamai dengan lamtan bim metilen selama 1-2 menit, kemudian dicuci dengan air dan dikeringkan. Hasil pewamaan tahan asam: bakteri tahan asam akan berwama merah, sedangkan bakteri tidak tahan asam akan berwama biru. • Pewamaan Kinyoun Gabbett Cara pewamaan Kinyoun Gabbett atau pewamaan Tan Thiam Hok adalah sebagai berikut. 1. Sediaan bakteri yang telah direkatkan di atas gelas objek diwamai dengan lamtan Kinyoun selama 3 menit dan dicuci dengan au*. 2. Sediaan kemudian diwamai dengan lamtan Gabbett selama 1 menit, dicuci de-| ngan air, dan dikeringkan. | Hasil pewamaan Kinyoun Gabbett: bakteri tahan asam berwama merah, sedangkan bakteri lain berwama bim. Pewarnaan

spesial

Pewamaan spesial digunakan untuk mewamai bagian-bagian bakteri yang sulit diwarnai dengan pewamaan biasa, seperti endospora, flagel, dan simpai atau kapsul bakteri. Beberapa pewamaan spesial dijelaskan berikut ini.

Bab 7 - Klasifikasi dan Identifikasi Bakteri

1014

Pewarnaan endospora

Endospora tidak dapat diwarnai dengan pewarnaan biasa, seperti pewarnaan Gram atau pewarnaan sederhana karena zat warna sulit masuk ke dalam dinding sel endospora. Pewarnaan spora yang sering dilakukan adalah pewarnaan Schaeffer-Fulton, dengan langkah-langkah sebagai berikut. 1. Sediaan bakteri yang telah direkatkan di atas gelas objek dipanaskan dan diwarnai dengan hijau malasit {malachite green) selama 5 menit. Pemanasan dilakukan untuk membuka pori-pori dinding endospora agar zat warna dapat masuk ke dalam dinding sel endospora. 2. Sediaan dicuci dengan air selama 30 detik atau sampai tidak ada lagi zat warna yang mengalir. 3. Sediaan kemudian diwarnai dengan safranin untuk mewarnai bagian-bagian sel selain endospora. Pada pewarnaan Schaeffer-Fulton, endospora akan berwarna hijau di dalam sel yang berwarna merah atau merah muda. Teknik pewarnaan spora lainnya adalah pewamaan Klein. Pada pewarnaan ini, endospora akan berwama merah, sedangkan badan bakteri akan berwarna biru. P e w a r n a a n flagel

Teknik pewarnaan yang sering digunakan untuk mewamai flagel bakteri adalah pewarnaan Gray. Pada pewarnaan ini, mordan (zat pengikat warna) digunakan untuk meningkatkan afinitas flagel terhadap zat wama dan memperbesar diameter flagel. Suspensi garam asam tanat dapat memperbesar flagel dan dinding sel sehingga flagel dapat dilihat dengan mudah di bawah mikroskop biasa ketika diwarnai dengan karbol fuksin. Pewarnaan simpai

Pewarnaan simpai bakteri lebih sulit daripada pewarnaan bagian bakteri lainnya karena simpai bakteri dapat larut dalam air dan dapat rusak pada proses pewarnaan dan pencucian. Pewarnaan simpai yang sering digunakan adalah sebagai berikut. • Pewarnaan Burri-Gins. Pewamaan ini merupakan kombinasi pewarnaan negatif dan pewarnaan sederhana menggunakan karbol fuksin. Pada pewarnaan ini, simpai tidak berwarna dan terlihat sebagai bulatan terang dengan latar belakang gelap, sedangkan badan bakteri berwarna merah. • Pewarnaan Muir. Simpai akan berwarna bim, sedangkan badan kuman berwarna merah. • Pewarnaan Hiss. Simpai akan berwama ungu muda, sedangkan badan kuman berwarna ungu tua. Identifikasi bal
Identifikasi bakteri dapat dilakukan dengan uji biokimia. Bakteri dimasukkan dalam tabung berisi media perbenihan yang mengandung protein, salah satu jenis karbohi-

102

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

drat, larutan indikator pH (bromtimol biru), dan tabung Durham untuk mengetahui terbentuknya gas selama proses fermentasi. Keberadaan bakteri Escherichia coli dalam larutan yang mengandung glukosa akan menyebabkan glukosa mengalami fermentasi. Hal ini ditunjukkan oleh pembentukan gas dan perubahan warna indikator dari ungu menjadi kuning yang menunjukkan adanya perubahan pH larutan. Prosedur ini juga dapat dilakukan pada jenis bakteri lain yang dapat memfermentasi larutan gula tertentu. Identifikasi bakteri dengan uji biokimia biasanya dilakukan untuk mendeteksi spesies bakteri golongan enterik, suatu kelompok bakteri yang sangat heterogen yang terdapat dalam saluran cerna manusia dan hewan. Beberapa bakteri ini bersifat patogen dan dapat menyebabkan penyakit diare. Semua bakteri yang termasuk dalam famili Enterobacteriaceae bersifat oksidase negatif, antara lain genus Escherichia, Enterobacter, Shigella, Citrobacter, dan Salmonella. Escherichia, Enterobacter, dan Citrobacter dapat memfermentasi laktosa dan memproduksi asam dan gas sehingga dapat dibedakan dari Salmonella dan Shigella yang tidak dapat memfermentasi laktosa. Pemeriksaan biokimia selanjutnya untuk membedakan genus-genus dalam famili Enterobacteriaceae dapat dilihat pada Gambar 7.1 dan Tabel 7.2. Identifikasi bakteri berdasarkan profil DNA

Apabila mikroorganisme yang akan diidentifikasi sulit dibiakkan dalam media perbenihan, etiologi penyebab penyakit infeksi tidak dapat ditegakkan. Oleh karena itu, teknik identifikasi bakteri berdasarkan profil DNA bakteri semakin berkembang. Teknik ini dikembangkan untuk mendeteksi bakteri tertentu secara lebih cepat, khususnya bakteri yang bersifat patogen. Meragi laktosa Tidak)

Menggunakan asam sitrat sebagai sumber karbon Tidak)

( Ya )

( Ya

Menggunakan asam sitrat sebagai sumber karbon (Tidak)

( Ya

dekarboksilase

Ciirobacter

Enterobacter

G a m b a r 7.1 Skema uji sifat biokimia untuk identifikasi genus golongan bakteri enterik

Bab 7 - Klasifikasi dan Identifikasi Bakteri

103

untuk Identifikasi Bakteri Enterik Glukosa

Spesies Escherichia

coli

Enterobacter aerogenes

Laktosa

Sukrosa

Manitol

Salisin

Inositol

AG

AG

AG/-

AG

AG/-

-

AG

AG

AG

AG

AG

AG

AG

-

-

A

-

N-

Salmonella paratyphi A

AG

-

-

AG

-

-

Salmonella paratyphi B

AG

-

-

AG

-

AG

Salmonella choleraesuis

AG

-

-

AG

-

-

Shigella dysenteriae

A

-

-

-

-

-

Shigella

flexneh

A

-

-

A

-

-

Shigella

boydii

A

-

-

A

-

-

Shigella

sonnei

A

A. RL

A. RL

A

-

-

Salmonella

typhi

Keterangan: A = menghasilkan asam G = menghasilkan gas RL = reaksi berlangsung lambat

Beberapa teknik yang sudah dikembangkan antara lain teknik sidik jari DNA; reaksi rantai polimerase (PCR); pengurutan RNA ribosomal; dan teknik hibridisasi asam nukleat. Sidik

jari

DNA

(DNA

fingerprinting)

Identifikasi dengan pengurutan DNA genom utuh mikroorganisme sebetulnya sudah dapat dilakukan saat ini. Akan tetapi, untuk tujuan identifikasi rutin di laboratorium mikrobiologi, cara ini tidak efisien dan memerlukan waktu yang lama. Namun demikian, kita dapat membandingkan perbedaan potongan DNA jenis mikroorganisme tertentu dengan bantuan enzim endonuklease restriksi. Enzim endonuklease restriksi dapat memotong molekul DNA spesifik yang terdapat pada DNA genom mikroorganisme sehingga menghasilkan ft-agmen potongan DNA yang spesifik untuk setiap jenis mikroorganisme. Sebagai contoh, bakteri yang akan diidentifikasi adalah Salmonella typhi. Langkah pertama yang dilakukan adalah mengisolasi DNA genom dari dua tabung biakan Salmonella typhi, yaitu galur Salmonella typhi standar dan galur Salmonella yang akan diidentifikasi. DNA yang didapat kemudian dipotong dengan salah satu enzim endonuklease restriksi yang sama, misalnya EcoRI. Setelah itu, fragmen DNA hasil pemotongan dengan EcoRI dielektroforesis pada gel agarosa. Dengan membandingkan profil fragmen DNA yang terdapat pada gel agarosa, kita dapat menyimpulkan apakah kedua bakteri tersebut memiliki persamaan atau perbedaan genetik, yaitu melalui profil sidik jari DNA kedua bakteri yang diuji.

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Reaksi

rantai

polimerase

(polymerase

chaIn

reaction,

PCR)

^

Metode reaksi rantai polimerase (polymerase chain reaction, PCR) merupakan metode deteksi cepat dan sensitif yang telah dikembangkan untuk mendeteksi berbagai jenis bakteri. Metode ini merupakan salah satu metode yang paling sering digunakan untuk mendeteksi beberapa spesies bakteri patogen. Metode PCR ini dapat mengamplifikasi gen penanda spesifik pada spesies bakteri tertentu yang dapat digunakan sebagai penentu diagnosis. Fragmen DNA yang berasal dari gen penanda spesifik diamplifikasi dengan teknik PCR sehingga menghasilkan kadar DNA bakteri yang tinggi. Dengan demikian, dapat dideteksi dengan teknik elektroforesis gel agarosa. Adanya pita DNA yang mempunyai ukuran sesuai dengan ukuran gen spesifik yang diamplifikasi menunjukkan keberadaan mikroorganisme dalam bahan yang diuji. Pada saat ini, telah tersedia primer spesifik untuk setiap spesies mikroorganisme. Primer spesifik adalah oligonukleotida imtai pendek (berukuran 20-30 pasang basa), yang komplementer dengan sekuen DNA spesifik yang terdapat pada genom suatu mikroorganisme. Primer spesifik dapat mengamplifikasi sekuen DNA spesifik yang terdapat dalam genom suatu mikroorganisme dengan teknik PCR. Oleh karena itu, metode ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi spesies mikroorganisme tersebut. Pengurutan

RNA

ribosomal

(ribosomal

RNA

seguencing)

Teknik pengurutan RNA ribosomal [ribosomal RNA (rRNA) seguencing] digunakan untuk menentukan diversitas dan hubungan filogenik mikroorganisme. Teknik ini memiliki beberapa keuntungan antara lain: (1) Semua sel mempunyai ribosom; dengan demikian, jenis bakteri yang berkerabat dekat akan mempunyai sedikit perbedaan basa rRNA daripada bakteri yang berkerabat lebih jauh. (2) Gen rRNA jarang bermutasi dan rRNA yang paling sering digunakan merupakan sub-unit terkecil dari ribosom. DNA bakteri yang berasal dari tanah atau air dapat langsung diamplifikasi dengan teknik PCR menggunakan primer rRNA. Gen rRNA hasil amplifikasi ini dapat diurutkan untuk menentukan kekerabatan, genus, dan spesies bakteri tersebut. Teknik

hibridisasi

asam

nukleat

(DNA-DNA

hybridizatlon)

Teknik hibridisasi DNA didasarkan pada prinsip bahwa ikatan hidrogen di antara basa-basa DNA akan terputus apabila molekul DNA untai ganda dipanaskan sehingga DNA untai ganda tersebut akan terpisah menjadi dua DNA untai tunggal. Apabila kedua DNA untai tunggal tersebut didinginkan perlahan-lahan, kedua untai DNA tersebut akan bersatu kembali menjadi DNA untai ganda sesuai dengan kaidah komplementaritas, yaitu basa A (adenin) akan bergabung dengan basa T (timin) dan basa C (sitosin) akan bergabung dengan basa G (guanin) melalui ikatan hidrogen. Jika teknik ini digunakan pada masing-masing DNA untai tunggal dari bakteri yang sama atau bakteri yang berbeda, persamaan dan perbedaan urutan basa DNA di antara kedua bakteri tersebut akan dapat ditentukan. Bila urutan DNA sama, DNA untai ganda komplementaritas yang sama akan terbentuk. Sebaliknya, bila jenis bakteri berbeda,

/

Bab 7 - Klasifikasi dan Identifikasi Bakteri

105

DNA untai ganda tidak akan terbentuk karena komplementaritas dari basa-basa DNA tersebut berbeda. Teknik ini dikenal dengan hibridisasi asam nukleat. Teknik identifikasi dengan menggunakan DNA probe telah dikembangkan untuk tujuan identifikasi secara cepat. DNA probe adalah suatu fragmen DNA pilihan yang unik dan spesifik yang berasal dari genom bakteri. Setiap jenis bakteri mempunyai fragmen DNA yang dipilih untuk dijadikan sebagai DNA probe. Sebagai contoh, DNA probe untuk Salmonella harus dapat berhibridisasi dengan DNA semua galur Salmonella, tetapi tidak dengan DNA spesies yang berkerabat dekat dengan bakteri enterik ini. Hibridisasi antara DNA probe dan DNA genom bakteri dapat dideteksi dengan melabel DNA probe dengan zat radioaktif atau dengan fluoresensi.

BAB 8 PATOGENESIS INFEKSI BAKTERI • • •

Infeksi Bakteri

Habitat Mikroorganisme

Patogenisitas, Virulensi, dan Infeksi •

Perjalanan Penyakit Infeksi •

106

Penularan Penyakit Infeksi

Bab 8 - Patogenesis Infeksi Bakteri

INFEKSI

]07%

BAKTERI

Penyakit infeksi masih merupakan jenis penyakit yang paling banyak diderita oleh penduduk di negara berkembang, termasuk hidonesia. Salah satu penyebab penyakit infeksi adalah bakteri. Bakteri merupakan mikroorganisme yang tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, tetapi hanya dapat dilihat dengan bantuan mikroskop. Setelah penemuan mikroskop oleh Anthony Van Leeuwenhoek, pengetahuan tentang dunia mikroorganisme berkembang dengan sangat pesat. Penemuan berbagai jenis penyakit yang disebabkan oleh mikroorganisme, terutama bakteri, telah menambah pesatnya perkembangan ilmu kefarmasian. Selain itu, berbagai bentuk interaksi kehidupan dapat dipelajari secara mikroskopis untuk memahami dan menangani berbagai jenis penyakit infeksi yang disebabkan oleh bakteri. Pengetahuan tentang seluk-beluk bakteri sangat diperlukan dalam penemuan dan pengembangan pengobatan penyakit infeksi bakteri. Oleh karena itu, bab ini akan membahas hubungan antara bakteri dan hospes serta lingkungannya. Selain itu, akan dibahas patogenesis infeksi bakteri. HABITAT

MIKROORGANISME

Habitat adalah lokasi atau tempat tinggal spesifik suatu organisme, sedangkan niche adalah peranan atau fungsi spesifik organisme itu dalam komunitas. Suatu habitat terdiri atas beberapa faktor, meliputi suhu, tekanan hidrostatik, tekanan osmotik, pH, cahaya, substansi anorganik (seperti air, CO^, O,, dan mineral), dan substansi organik. Mikroorganisme yang terdapat di suatu lokasi dapat bersifat transient (tinggal sementara) atau bersifat indigenons (menetap dalam beberapa generasi dan umumnya dapat bertahan pada kondisi lingkungannya). Habitat alam mikroorganisme Tanah

Bakteri patogen yang terdapat di tanah antara lain Clostridium tetani, perfringens, Clostridium botulinum, dan Bacilius anthracis.

Clostridium

Air

Bakteri yang terdapat di dalam air antara lain Salmonella, Shigella, Vibrio cholerae, Legionella, dan Escherichia coli. Bakteri Escherichia coli biasanya digunakan sebagai indikator pencemaran air oleh tinja. Udara

Udara terbuka jarang mengandung bakteri patogen. Hal ini kemungkinan karena ada efek pengeringan, ozonisasi, dan radiasi sinar ultraviolet. Udara di dalam ruangan kemungkinan mengandung bakteri dan mikroba patogen yang berasal dari kulit, tangan, pakaian, dan saluran napas atas manusia.

Makanan

Beberapa mikroorganisme patogen dapat ditemukan di dalam makanan dan minuman, terutama dalam susu, antara lain Mycobacterium tuberculosis, Salmonella, Streptococcus, Corynebacterium diphtheriae, Shigella, Brucella, dan Staphylococcus) bakteri-bakteri inilah yang sering kali menjadi penyebab keracunan makanan. Flora normal

Flora normal adalah mikroorganisme yang hidup di dalam tubuh manusia yang dalam keadaan tertentu tidak menyebabkan penyakit pada manusia. Flora

normal

mulut

dan

saluran

napas

Berbagai mikroorganisme terdapat di mulut dan saluran napas. Mikroorganisme yang sering ditemukan dalam mulut adalah spesies Staphylococcus, sedangkan mikroorganisme yang paling dominan di dalam saluran napas adalaji spesies Streptococcus, Flora

normal

saluran

cerna

Mikroorganisme dalam saluran cerna terdapat di usus besar. Akan tetapi, mikroorganisme kadang-kadangjuga ditemukan di ileum distal individu normal. Mikroorganisme yang terdapat di usus besar antara lain Bacteroides, Bifidobacterium, Eubacterium, Lactobacillus, coliform, Streptococcus, dan Clostridium. Flora normal saluran cerna berperan penting dalam sintesis vitamin K, konversi pigmen empedu dan asam empedu, absorpsi zat makanan, dan merupakan mikroorganisme antagonis bagi mikroorganisme patogen. Flora

normal

saluran

genital

dan

saluran

urine

Beberapa mikroorganisme dapat ditemukan di saluran genitalis ekstema, saluran uretra anterior, dan vagina. Mikroorganisme yang sering dijumpai pada uretra adalah Mycobacterium smegmatis. Flora normal pada vulva wanita sangat dipengaruhi oleh kondisi normal tubuh. Flora

normal

kulit,

hidung,

dan

telinga

Bakteri yang sering ditemukan di kulit adalah Staphylococcus epidermidis, Micrococcus, Streptococcus hemolyticus alpha, Streptococcus non-hemolyticus, dan Sarcina: Staphylococcus aureus dapat menetap di hidung, sedangkan flora yang terdapat di liang telinga antara lain Streptococcus pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, dan Staphylococcus aureus. Bakteri

di dalam

darah

dan

jaringan

Dalam keadaan normal, darah dan jaringan bebas mikroorganisme. Akan tetapi, dalam keadaan tertentu, seperti mengunyah atau sikat gigi, flora komensal dapat masuk ke dalam darah atau jaringan. Dalam keadaan noimal, mikroorganisme tersebut segera dapat dimusnahkan oleh sistem kekebalan tubuh.

Bab 8 - Patogenesis Infeksi Bakteri

Hubungan

109

hospes-mikroorganisme

Hospes atau tuan rumah dapat didefinisikan sebagai tempat hidup parasit atau mikroorganisme. Menurut sifatnya, hospes terdiri atas beberapa jenis. • Hospes definitif, yaitu tempat mikroorganisme hidup, tumbuh, dan berkembang biak secara seksual. • Hospes perantara, yaitu tempat mikroorganisme tumbuh menjadi bentuk infektif yang siap ditularkan kepada manusia. • Hospes reservoir, yaitu hewan yang mengandung mikroorganisme dan merupakan sumber infeksi bagi manusia. • Hospes paratenik, yaitu hewan yang mengandung mikroorganisme tertentu pada stadium infektif tanpa menjadi dewasa. Stadium infektif ini dapat ditularkan dan menjadi dewasa pada hospes definitif. Wujud hubungan hospes-mikroorganisme ditentukan oleh keseimbangan antara virulensi mikroorganisme dan daya tahan hospes. Virulensi mikroorganisme merupakan tingkat patogenisitas yang dinyatakan dengan jumlah mikroorganisme atau mikrogram toksin yang dibutuhkan untuk membunuh binatang percobaan dengan syarat-syarat tertentu. PATOGENISITAS, VIRULENSI, DAN

INFEKSI

Patogenisitas merupakan kemampuan suatu organisme untuk menyebabkan penyakit. Proses infeksi terjadi ketika mikroorganisme menyerang hospes, yang berarti mikroorganisme masuk ke dalam jaringan tubuh dan berkembang biak. Respons hospes terhadap infeksi dapat berupa terganggunya fungsi tubuh, yang disebut dengan penyakit infeksi. Kemampuan suatu mikroorganisme patogen menimbulkan penyakit infeksi tidak hanya dipengaruhi oleh sifat-sifat mikroorganisme, tetapi juga oleh kemampuan hospes menahan infeksi. Kemampuan mikroorganisme untuk meningkatkan patogenisitas sangat bergantung pada faktor virulensi mikroorganisme itu. Faktor virulensi mikroorganisme adalah daya invasi dan toksigenisitas. Daya invasi

Daya invasi adalah kemampuan mikroorganisme untuk berpenetrasi ke dalam jaringan hospes, mengatasi pertahanan tubuh hospes, berkembang biak, dan menyebar ke dalam seluruh tubuh hospes. Daya invasi dipengaruhi oleh komponen permukaan dan enzim-enzim mikroorganisme yang dapat membantu penyebaran kuman dan membuat kuman resisten terhadap fagositosis. Contoh komponen permukaan antara lain selubung polisakarida yang dihasilkan oleh Streptococcm pneumoniae dan selubung polipeptida pada Bacilius anthracis. Toksigenisitas

•

Bakteri menghasijkan dua jenis toksin, yaitu endotoksin dan eksotoksin. Perbedaan kedua jenis toksin tersebut dapat dilihat pada Tabel 8.1. Jenis-jenis toksin yang dihasilkan oleh bakteri dapat dilihat pada Tabel 8.2.

{110

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

pTabel 8.1.

Perbedaan Eksotoksin dan Endotoksin Mikroorganisme Endotoksin

Eksotoksin

Pembeda Struktur kimia

Polipeptida

Kompleks polipeptida

Sifat fisik

Tidak stabil pada pemanasan

Stabil pada pemasanan

Tempat produksi

Dikeluarkan oleh kuman hidup dengan kadar yang tinggi dalam media cair

Merupakan komponen dinding sel kuman Gram-negatif

Bersifat antigenik; menghasilkan toksin dalam jumlah banyak; dan dapat dibuat toksoid

Tidak memicu pembentukan toksin; tidak dapat dibuat toksoid

Toksisitas

Sangat toksik; dapat menimbulkan kematian walaupun dalam dosis kecil

Kurang toksik; dapat menimbulkan kematian bila terdapat dalam jumlah besar

Reaksi tubuh

Tubuh tidak memberikan reaksi panas/demam

Menimbulkan reaksi demam

, Sifat imunologis

Beberapa bakteri Gram-positif yang menghasilkan eksotoksin antara lain Corynebacterium diphtheriae, Clostridium tetani, Clostridium botulinum, dan Staphylococcus. Bakteri Gram-negatif yang menghasilkan eksotoksin adalah Shigella dysenteriae. Vibrio cholerae, Escherichia coli, dan Pseudomonas aeruginosa. Mikroorganisme patogen harus melalui beberapa tahap berikut sebelum menimbulkan infeksi. • Harus dapat masuk ke dalam tubuh hospes • Harus dapat berkembang biak di dalam jaringan hospes • Harus mampu mengalahkan pertahanan tubuh hospes • Harus dapat merusak jaringan hospes PERJALANAN PENYAKIT

INFEKSI

Suatu penyakit sulit didefinisikan dengan tepat. Secara sederhana, keadaan sakit dapat dinyatakan sebagai kondisi berikut. • Penyimpangan dari keadaan normal, baik struktur maupun fungsi. • Keadaan ketika tubuh atau bagian tubuh tertentu tidak dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Faktor yang berperan pada kejadian penyakit

Ada beberapa faktor yang berperan pada setiap kejadian penyakit, yaitu sebagai berikut. 1. Penyebab atau keberadaan hama penyakit. 2. Manusia sebagai hospes. 3. Lingkungan yang memengaruhi.

Bab 8 - Patogenesis Infeksi Bakteri

111

.Tabel 8.2. Beberapa Jenis Toksin yang Diproduksi oleh Bakteri Bakteri Bacilius

Penyakit

anthracis

Antraks

Toksin edema; toksin letal

Clostridium

botulinum

Botulisme

Clostridium

difficile

Pseudomembranous

Clostridium

perfringens

Clostridium

tetani

Corynebacterium Escherichia

Vibrio

aureus

dysenteriae cholerae

Streptococcus

pyogenes

Toksin botulisme colitis

Enterotoksin

Gangren, keracunan makanan

o-toksin, enterotoksin, Hialuronidase

Tetanus

Tetanospasmin

Difteri

Toksin difteri

Diare, kolitis berdarah colitis) aeruginosa

Staphylococcus

Shigella

diphtheriae

coli

Pseudomonas

Toksin

{Hemorrhagic

Toksin yang tahan panas, toksin yang tidak tahan panas, verotoksin

Infeksi oportunistik. infeksi nosokomial

Eksotoksin A

Infeksi oportunistik, keracunan makanan, renjat toksik, infeksi pada kulit, sindrom kulit melepuh {scalded skin syndrome)

o-y-toksin, toksin renjat toksik, leukosidin, enterotoksin, eksfoliatin

Disentri basiler

Toksin Shiga

Kolera

Koleragen

Scarlet fever, renjat toksik

Toksin eritrogenik, toksin pirogenik

Penyakit dapat muncul setelah terjadi interaksi antara manusia sebagai hospes dan mikroorganisme patogen. Gambaran tentang interaksi antara manusia, hama penyakit, dan lingkungan sehingga terjadi penyakit dijelaskan dalam "model Gordon". John Gordon menggambarkan adanya titik temu antara hospes, hama penyakit, dan lingkungan. Faktor penentu interaksi

Interaksi antara ketiga faktor tersebut dipengaruhi oleh unsur-unsur penentu berikut. Hama

Penyakit

• Jumlah atau konsentrasi hama penyakit yang masuk ke dalam hospes. • Patogenisitas, toksisitas, dan reaktivitas hama penyakit. Manusia

sebagai

hospes

• Tingkat kepekaan hospes. • Imunitas hospes terhadap hama penyakit. • Status gizi, pengetahuan, dan pendidikan hospes.

112

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Lingkungan

• Kualitas dan sanitasi lingkungan, seperti udara, tanah, air, dan makanan. • Perilaku dan kesehatan seseorang. Model Gordon menyatakan bahwa apabila terjadi keseimbangan antara ketiga faktor tersebut, masyarakat berada dalam keadaan sehat, atau sebaliknya. Dengan demikian, dalam gambaran yang sederhana, hubungan antara ketiga faktor tersebut adalah sebagai berikut. 1. Orang berada dalam keadaan sehat apabila ketiga faktor tersebut dalam keadaan seimbang. 2. Orang menderita sakit apabila daya tahannya menurun. 3. Orang akan menderita sakit apabila kemampuan hama penyakit meningkat. 4. Orang akan menderita sakit karena perubahan lingkungan yang merugikan manusia. , Serangan penyakit akan menimbulkan sejumlah gejala pada tubuh hospes. Dengan mengikuti proses timbul dan naik-turunnya gejala tersebut, kita dapat memperoleh gambaran riwayat perjalanan penyakit. Riwayat perjalanan penyakit infeksi

Riwayat perjalanan penyakit infeksi terdiri atas empat tahap, yaitu sebagai berikut. Tahap

infeksi

Tahap infeksi adalah tahap ketika mikroorganisme masuk ke dalam tubuh, tetapi belum tampak gejala apa pun. Tahap inkubasi beberapa jenis penyakit infeksi berbeda. Contohnya, penyakit kolera mempunyai masa inkubasi beberapa jam sampai 5 hari. Tahap

penyakit

dini

Tahap penyakit dini adalah tahap ketika gejala penyakit sudah mulai tampak. Pada keadaan ini, hospes sudah dalam keadaan sakit, tetapi masih dapat melakukan aktivitas sehari-hari; apabila berobat, cukup dengan berobat jalan. Tahap

penyakit

lanjut

Tahap penyakit lanjut adalah tahap ketika penyakit bertambah berat sehingga hospes sudah tidak dapat beraktivitas secara normal; jika berobat, pasien sudah memerlukan perawatan. Tahap

akhir

penyakit

Tahap akhir penyakit adalah tahap ketika perjalanan penyakit sudah mencapai salah satu keadaan berikut. • Sembuh sempurna, artinya fungsi tubuh hospes kembali ke keadaan semula. • Sembuh dengan cacat, artinya penyakit telah sembuh, tetapi hospes mengalami ; cacat. Cacat ini dapat berupa cacat fisik, cacat fungsional, cacat mental, atau cacat sosial. J

-

Bab 8 - Patogenesis Infeksi Bakteri

1131

• Carrier, artinya liospes telah sembuh, tetapi di dalam tubuh hospes tetap mengandung hama penyakit yang sewaktu-waktu dapat menimbulkan sakit kembali dan/ atau dapat menulari orang lain yang ada di sekitar hospes. • Kronis, artinya penyakit tampaknya sudah sembuh, tetapi sebetulnya hospes belum sembuh sempurna. Gejala penyakit tidak bertambah ringan atau berat dan menahun. • Meninggal dunia, artinya hospes tidak mampu bertahan dari penyakit infeksi yang diderita sehingga terjadi komplikasi dan kematian. P E N U L A R A N PENYAKIT

INFEKSI

Penyakit menular adalah penyakit yang secara alamiah dapat berpindah dari satu orang kepada orang lain. Penularan terjadi akibat berpindahnya hama penyakit dari penderita ke calon penderita, baik secara langsung maupun secara tidak langsung. Beberapa penyakit juga dapat menular dari hewan kepada manusia, seperti antraks dari ternak dan pes dari tikus. Penyakit yang dapat menular dari binatang ke manusia disebut dengan zoonosis. Secara garis besar, penyakit infeksi dapat dibagi menjadi dua golongan. 1. Penyakit infeksi yang menular. 2. Penyakit infeksi yang tidak menular. Penularan suatu penyakit tidak terjadi begitu saja, tetapi membutuhkan kehadiran unsur-unsur tertentu, yang biasanya disebut dengan rantai penularan penyakit. Rantai penularan penyakit merupakan serangkaian faktor yang memungkinkan proses penularan suatu penyakit berlangsung. Mata rantai penularan penyakit

Faktor-faktor yang menjadi mata rantai penularan penyakit adalah sumber penularan, hama penyakit, serta pintu keluar dan pintu masuk infeksi. Sumber

penularan

Sumber penularan penyakit infeksi adalah tempat hama penyakit hidup dan berkembang biak secara alamiah. Penyakit menular ke seseorang dari sumber ini. Penyakit dapat ditularkan melalui sumber-sumber penularan berikut. • Manusia yang menderita penyakit infeksi, baik penderita dengan gejala yang jelas (klinis) atau dengan gejala yang tidak jelas (subklinis) maupun carrier (yaitu orang yang tidak sakit, tetapi tubuhnya mengandung dan mengeluarkan hama penyakit). • Hewan yang dapat menjadi sumber penularan. Beberapa jenis hewan, seperti sapi, kambing, anjing, tikus, babi, dan unggas, dapat menjadi sumber penularan penyakit infeksi. • Sumber penularan lain, seperti tanah, air, dan udara, yang mengandung hama penyakit yang dapat^menyebabkan infeksi.

i

114

Hama

Bubu Ajar Mibrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

penyakit

Hama penyakit merupakan mikroorganisme yang dapat menyebabkan penyakit infeksi pada hospes. Hama penyakit terdiri atas protozoa, bakteri, jamur, virus, dan parasit lain. Hama penyakit dapat hidup di dalam tubuh hospes sehingga dapat menimbulkan kerusakan dan kelainan pada sel-sel jaringan tubuh hospes, baik secara langsung maupun melalui toksin yang dihasilkannya. Selain yang bersifat patogen sejati (obligat), ada hama penyakit yang bersifat patogen fakultatif, seperti Clostridium tetani dan Staphylococcus aureus. Clostridium tetani yang sporanya banyak terdapat di tanah, debu, dan benda-benda yang kotor dan juga Staphylococcus aureus yang sporanya banyak terdapat di udara hanya akan menimbulkan penyakit apabila secara kebetulan masuk ke dalam tubuh melalui luka pada kulit. Pintu

keluar

dan

pintu

masuk

Infeksi

Pintu keluar adalah jalan yang dilalui oleh hama penyakit ketika keluar dari dalam tubuh hospes. Sebaliknya, pintu masuk adalah bagian tubuh hospes yang dilalui oleh hama penyakit ketika masuk ke dalam tubuh penderita. Pintu keluar dan pintu masuk infeksi terdiri atas: • Saluran napas Mikroorganisme dapat keluar dan masuk melalui hidung dan mulut ketika kita % bersin, bernapas, berbicara, batuk, dan mendahak. Ini terjadi pada penularan pe[ nyakit tuberkulosis, influenza, dan difteri. | Saluran cerna | I Mikroorganisme dapat keluar melalui mulut pada saat penderita muntah atau' I, melalui anus pada waktu buang air besar. Sebagai contoh, mikroorganisme penyakit kolera, disentri, tifus, dan diare. • Alat kelamin dan saluran kencing Beberapa mikroorganisme dapat keluar masuk dan ditularkan melalui alat kelamin dan saluran kencing. • Luka pada kulit Mikroorganisme dapat masuk melalui luka pada kulit, baik melalui gigitan binatang, serangga, nyamuk, ataupun luka yang disengaja (seperti melalui jarum suntik atau melalui alat tato pada kulit). Cara penularan

Pada umumnya, penyakit infeksi menular melalui udara, makanan, air, dan serangga atau terjadi di rumah sakit. Melalui

udara

Salah satu ciri khas penyakit yang ditularkan melalui udara adalah kecenderungan penyakit itu untuk berjangkit secara epidemik, muncul secara eksplosif, dan menyerang penderita dalam waktu singkat. •

Jika seorang penderita infeksi batuk, muntah, atau bersin, terembuslah percikan titik air yang mengandung mikroorganisme yang dapat menyebabkan penyakit. Titik air yang halus dan membawa bibit penyakit ini dapat menguap. Beberapa mikroorganisme yang dapat menyebabkan infeksi saluran napas tidak dapat bertahan lama di luar tubuh. Akan tetapi, ada juga beberapa mikroorganisme yang dapat bertahan sampai beberapa hari dan masih dapat menyebabkan infeksi. Penyakit infeksi yang ditularkan melalui udara dapat dikendalikan dengan beberapa cara berikut. • Mengurangi kontak antara penderita dan orang-orang yang ada di sekitar penderita. • Mempertinggi daya tahan tubuh terhadap penyakit infeksi. • Membuat ventilasi udara yang memadai pada bangunan rumah, kantor, sekolah, rumah sakit, dan angkutan umum. Melalui

makanan

Penyakit infeksi dapat ditularkan melalui makanan dengan beberapa cara. • Mikroorganisme yang ada dalam makanan menginfeksi hospes sehingga menyebabkan penyakit. • Mikroorganisme melepaskan eksotoksin ke dalam makanan sehingga menyebabkan keracunan makanan. Mikroorganisme yang menyebabkan infeksi usus dapat ditularkan melalui makanan, tetapi infeksi tidak selalu terjadi jika jumlah mikroorganisme sedikit atau hospes mempunyai daya tahan tubuh yang baik terhadap mikroorganisme tersebut. Beberapa faktor yang memungkinkan seseorang tertular penyakit infeksi melalui makanan antara lain sebagai berikut. • Tidak memasak makanan dengan baik. • Menyimpan makanan pada suhu yang tidak sesuai. • Makanan diperoleh dari sumber yang kurang bersih. • Keadaan sanitasi yang buruk. • Proses pengolahan makanan dan minuman menggunakan peralatan yang tidak memenuhi persyaratan kesehatan. • Pengawetan makanan yang kurang sempurna. Melalui

air

Penyakit infeksi dapat juga ditularkan melalui air minum yang tercemar. Cara pengendaliannya adalah sebagai berikut. • Pengendalian kesehatan masyarakat melalui penyuluhan tentang mengonsumsi air yang bersih dan sehat. • Pengendalian pembuangan limbah yang memenuhi syarat kebersihan. • Pengawasan terhadap minuman olahan dan susu. • Pengawasan terhadap sanitasi dan kesehatan karyawan yang bekerja di industri minuman atau air minum.

|116

Melalui

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

serangga

Jenis-jenis serangga tertentu merupakan vektor yang sangat penting dalam mata rantai penularan penyakit infeksi. Oleh karena itu, dalam penanggulangan infeksi yang diperantarai oleh serangga, pemutusan mata rantai penularan melalui pemberantasan vektor serangga sangat penting dilakukan. Terjadi

di rumah

sakit

(infeksi

nosokomial)

Penularan infeksi dapat terjadi di rumah sakit. Sumber infeksi rumah sakit dapat bersifat endogen atau autogen (sumber infeksi berasal dari penderita sendiri yang dibawa dari luar rumah sakit) atau eksogen (sumber infeksi berasal dari luar penderita). Infeksi nosokomial dapat terjadi pada penderita, tenaga kesehatan, dan setiap orang yang datang ke rumah sakit. Infeksi di rumah sakit disebabkan oleh beberapa hal berikut ini. • Adanya mikroorganisme, seperti bakteri, jamur, virus, dan parasit lain, di lingkungan rumah sakit. • Adanya reservoir mikroorganisme, seperti manusia, hewan, dan serangga, di lingkungan rumah sakit. • Kondisi lingkungan rumah sakit yang kurang baik, seperti kelembapan udara, suhu, dan tekanan udara. • Terjadi penularan infeksi melalui kontak langsung dengan penderita atau melalui alat-alat medis, udara, dan vektor.

BAKTERI PADA

BAB 9 PATOGEN MANUSIA

• •

117

Babteri Patogen

Kelompok Babteri Patogen

118

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

BAKTERI

PATOGEN

Bab ini menguraikan tentang kelompok bakteri yang bersifat patogen. Bakteri patogen adalah bakteri yang dapat menyebabkan penyakit infeksi pada manusia. Fakta bahwa bakteri dapat menyebabkan infeksi pada manusia telah diketahui sejak lama. Beberapa bakteri bahkan d^pat menyebabkan banyak kematian. Sampai saat ini, beberapa penyakit infeksi yang disebabkan oleh bakteri, seperti tuberkulosis, demam tifoid, difteri, kolera, disentri, dan pneumonia, masih merupakan masalah utama dalam bidang kesehatan di beberapa negara, termasuk Indonesia. Walaupun penyakit infeksi yang disebabkan oleh bakteri telah lama diketahui, beberapa spesies bakteri patogen baru diidentifikasi 30 tahun terakhir ini. Selain itu, banyak sekali jenis bakteri patogen yang telah lama dikenal kini bermutasi menjadi bakteri yang kebal terhadap berbagai jenis antibiotik. Sebagai contoh, Staphylococcus aureus dan Mycobacterium tuberculosis telah menjelma menjadi bakteri yang kebal terhadap berbagai jenis antibiotik sehingga membutuhkan penanganan yang serius dalam pengendaliannya. K E L O M P O K BAKTERI

PATOGEN

Bakteri-bakteri patogen dikelompokkan berdasarkan kriteria bakteriologisnya, yaitu pewamaan Gram, metabolisme, morfologi, pembentukan spora, serta kekerabatan secara filogenik dan genetik. Pada dasarnya, bakteri patogen dibagi dalam kelompok bakteri Gram-positif dan Gram-negatif, tetapi ada beberapa bakteri yang digolongkan tersendiri, yaitu mikoplasma, klamidia, spiroketa, dan mikobakterium seperti yang tercantum pada Tabel 9.1. Target organ tubuh dan penyakit mfeksi yang disebabkan oleh bakteri patogen dapat diUhat pada Tabel 9.2. Kelompok bakteri aerob Gram-negatif berbentuk batang dan bulat

Kelompok bakteri Gram-negatif yang bersifat aerob terdiri atas beberapa bakteri yang berkerabat dekat dengan genus Pseudomonas. Beberapa bakteri patogen yang penting dalam kelompok ini antara lain Pseudomonas aeruginosa, Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis, Bordetella pertussis, Haemophilus influenzae, Legionella pneumophila, Brucella, dan Franciseila. Banyak bakteri dalam kelompok ini hidup dalam tanah dan dalam air, tempat bakteri-bakteri ini berperan penting dalam dekomposisi, biodegradasi, dan siklus penggunaan unsur karbon dan nitrogen. Pseudomonas aeruginosa merupakan bakteri patogen yang oportunis bagi manusia, sering menyebabkan infeksi nosokomial, dan sangat sulit diberantas karena umumnya kebal terhadap berbagai antibiotik. Pseudomonas aeruginosa sering dite.mukan dalam seluruh jaringan tubuh orang yang mengalami penurunan atau kehilangan kekebalan tubuh terhadap bakteri. Bakteri ini dapat menginfeksi jaringan tubuh, saluran kemih, dan saluran napas. Bordetella pertussis dapat menyebabkan penyakit yang parah pada bayi dan balita, berupa batuk rejan dengan tingkat kematian yang cukup tinggi. Demikian pula, Legio-

Bab 9 - Bakteri Patogen pada Manusia

119

Tabel 9.1. Beberapa Jenis Bakteri yang Dapat Menyebabkan Penyakit pada Manusia Bakteri patogen

Penyakit

Bakteri G r a m - n e g a t i f Escherichia coli E. coli 0157:H7 Salmonella enterica Salmonella typhi Shigella dysenteriae Yersinia pestis Pseudomonas aeruginosa Vibrio cholerae Bordetella pertussis Haemophilus influenzae Helicobacter pylori Campylobacter jejuni Neisseria gonorrhoeae Neisseria meningitidis Brucella abortus Bacteroides fragilis

Gastroenteritis, meningitis neonatus Diare, sindrom uremik hemolitik (HUS) Gastroenteritis Demam tifoid Disentri basiler Sampar bubonik (Bubonic plague) Infeksi oportunistik, selulitis, pneumonia Kolera Batuk rejan (pertusis) Meningitis, pneumonia, sinusitis Ulkus usus dan lambung Gastroenteritis Gonore Meningococcemia dan meningitis Demam Infeksi anaerob

Bakteri Gram-positif • Staphylococcus aureus Streptococcus pyogenes (Strep Grup A) Streptococcus pneumoniae Bacilius anthracis Bacilius cereus Clostridium tetani Clostridium perfringens Clostridium botulinum Clostridium difficile Corynebacterium diphtheriae Listeria monocytogenes

Keracunan makanan, bisul, sindrom renjat toksik Sakit tenggorokan, scarlet fever, mastitis Pneumonia, otitis media, meningitis Antraks Keracunan makanan Tetanus Keracunan makanan, gangren, infeksi uterus Botulisme Diare, pseudomembranous colitis Difteri Listeriosis

B a k t e r i g o l o n g a n lain Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium leprae Chlamydia trachomatis Chlamydia pneumoniae Mycoplasma pneumoniae Riketsia Treponema pallidum Bonrelia burgdorferi

TB (tuberkulosis) Lepra/kusta Klamidia, limfogranuloma venereum, trakoma Pneumonia Pneumonia Riketsiosis Sifilis Penyakit Lyme

nella pneumophila, yang ditemukan pada tahun 1976, dapat menyebabkan penyakit pneumonia. Haemophilus influenzae dapat menginfeksi saluran napas dan dapat menyebabkan radang selaput otak. Neisseria gonorrhoeae dapat menyebabkan penyakit gonore yang dapat ditularkan melalui hubungan seksual, sedangkan Neisseria meningitidis dapat menyebabkan meningitis. Brucella abortus dapat menyebabkan bruselosis, yaitu infeksi kronis yang berhubungan dengan kegagalan reproduksi.

120

Bubu Ajar Mibrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

.Tabel 9.2. Target Organ Tubuh dan Penyakit Infeksi yang Disebabkan oleh Bakteri Patogen Bakteri p a t o g e n

Target o r g a n terinfeksi

Penyakit

Streptococcus mutans, S. oralis, S. sang uis, S.gordon ii

Rongga mulut

Helicobacter

Saluran cerna

Ulkus

Saluran cerna

Gastroenteritis

Saluran cerna

Diare

pylori

Salmonella, Campylobacter, Shigella Clostridium

difficile

E. coli

Karies gigi, gingivitis, infeksi periodontal

Saluran cerna

Pseudomembranous

Vibrio cholerae

Saluran cerna

Kolera

Staphylococcus aureus Bacilius cereus Clostridium perfringens Clostridium botulinum Salmonella E. coli0157:H7 Campylobacter jejuni

Saluran cerna

Keracunan makanan

Saluran cerna

Listeriosis

Haemophilus Pseudomonas

influenzae aeruginosa

Saluran napas

Sinusitis

Streptococcus

pyogenes

Saluran napas

Sakit tenggorokan

Saluran napas

Difteri

Streptococcus pneumoniae Staphylococcus aureus Pseudomonas aeruginosa Haemophilus influenzae Chlamydia pneumoniae Mycoplasma pneumoniae

Saluran napas

Pneumonia

Bordetella

Saluran napas

Batuk rejan (pertusis)

Listeria

monocytogenes

Corynebacterium

diphtheriae

pertussis

Mycobacterium

Saluran napas

Tuberkulosis paru

Chlamydia trachomatis Neisseria gononrhoeae Treponema pallidum E. coli Pseudomonas aeruginosa Staphylococcus aureus

tuberculosis

Saluran urine dan organ kelamin

Infeksi kelamin

Neisseria meningitidis Haemophilus influenzae Streptococcus pneumoniae Escherichia coli

Selaput otak

Radang selaput otak (meningitis)

Pseudomonas

aeruginosa

Telinga

Otitis ekstema

Streptococcus Haemophilus

pneumoniae influenzae

Telinga

Otitis media

colitis

Bab 9 - Bakteri Patogen pdda Manusia

Staphylococcus Pseudomonas Streptococcus

aureus aeruginosa pyogenes

Kulit

121

Jerawat, bisul, folikulitis, selulitis

Kelompok bakteri enterik

Bakteri enterik adalah kelompok bakteri yang terdapat di dalam saluran cerna, bersifat Gram-negatif dan anaerob fakultatif, dan terdiri atas bakteri-bakteri yang termasuk dalam famili Enterobacteriaceae. Escherichia coli merupakan salah satu spesies bakteri enterik. Escherichia coli yang merupakan flora normal usus digunakan sebagai indikator pencemaran tinja pada air minum, kolam renang, makanan, dan minuman. Escherichia coli merupakan bakteri yang paling sering digunakan dalam berbagai percobaan mikrobiologi dan biologi molekuler. Beberapa galur Escherichia coli bersifat patogen, misalnya galur E. coli 0157:H7 dapat mengontaminasi sayuran, daging, susu, dan air minum. Escherichia coli juga dapat menimbulkan infeksi pada saluran intestin dan saluran urine. Spesies-spesies bakteri enterik yang penting dan bersifat patogen pada manusia adalah Salmonella dan Shigella. Shigella dysenteriae dapat menyebabkan disentri basiler dan Salmonella enterica dapat menyebabkan gastroenteritis dan keracunan oleh makanan yang terkontaminasi. Salmonella typhi dapat menyebabkan demam tifoid. Beberapa jenis bakteri enterik lainnya adalah Proteus, Yersinia pestis, dan Erwinia. Kelompok bakteri pyogenic

cocci

Kelompok bakteri pyogenic cocci terdiri atas bakteri-bakteri yang dapat menyebabkan berbagai infeksi supuratif (infeksi yang disertai nanah), yang meliputi golongan bakteri Gram-positif (misalnya Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, dan Streptococcus pneumoniae) dan bakteri Gxdim-nQgdX\^{m\sa\nyaNeisseriagonorrhoeae dan N. Meningitidis). Golongan bakteri kokus Gram-positif merupakan bakteri yang paling sering menginfeksi. Hampir sepertiga kasus penyakit infeksi disebabkan oleh bakteri kokus Gram-positif, misalnya infeksi tenggorokan, pneumonia, otitis media, meningitis, keracunan makanan, berbagai infeksi kulit, dan sindrom renjat septik. Dua spesies Staphylococcus merupakan flora normal pada manusia, yaitu Staphylococcus epidermidis dan Staphylococcus aureus. Staphylococcus epidermidis terdapat di kulit dan membran mukosa, sedangkan Staphylococcus aureus dapat hidup normal di beberapa lokasi dalam tubuh manusia, antara lain kulit, membran hidung, dan saluran cerna. Seperti Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, khususnya beta-hemolytic group A streptococci, dapat menyebabkan infeksi supuratif. S. pyogenes kadang kala ditemukan sebagai flora normal pada saluran napas bagian atas, tetapi sering menyebabkan infeksi tenggorokan dan tonsilitis. Infeksi akut oleh Streptococcus sering kali menyebabkan komplikasi yang disebabkan oleh respons imun, yaitu mengakibatkan penderita mengalami penyakit demam rematik dan glomeruionefi-itis. Berbeda dengan Staphylococcus aureus, Streptococcus tidak resisten terhadap penisilin

«22

Bubu Ajar Mibrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedobteran

dan antibiotik golongan betalaktam lain. Jadi, antibiotik golongan betalaktam masih menjadi obat pilihan untuk infeksi akut yang disebabkan oleh bakteri Streptococcus, Kelompok bakteri yang menghasilkan endospora

Kelompok bakteri ini biasanya bersifat Gram-positif, berbentuk batang, dan dapa menghasilkan spora dalam sel (endospora). Dua genus yang penting diperhatikan adalah Bacilius dan Clostridium. Beberapa bakteri pembentuk spora bersifat patogen karena umumnya menghasilkan toksin yang berbahaya bagi tubuh manusia atau hewan. Bacilius anthracis dapat menyebabkan penyakit antraks pada hewan dan dapat menular pada manusia. Bacilius cereus, Clostridium perfringens, dan Clostridium botulinum dapat menyebabkan keracunan makanan. Clostridium tetani dapat menyebabkan tetanus. Kelompok bakteri Actinomycetes

dan kerabatnya

Actinomycetes bukan kelompok bakteri yang patogen, tetapi ada dua genus yang bersifat patogen pada manusia, yaitu Corynebacterium dan Mycobacterium. Mycobacterium tuberculosis merupakan bakteri penyebab penyakit tuberkulosis yang telah menginfeksi lebih dari 1,7 miliar orang per tahun di seluruh dunia dan telah menyebabkan kematian lebih dari 3 juta orang per tahun. Beberapa galur Mycobacterium tuberculosis bersifat resisten terhadap beberapa jenis obat antituberkulosis. Spesies lainnya adalah Mycobacterium leprae, yang dapat menyebabkan penyakit lepra, dan Corynebacterium diphtheriae, yang dapat menghasilkan toksin yang menyebabkan penyakit difteri. Riketsia dan Klamidia

Riketsia dan klamidia tidak mempunyai hubungan kekerabatan, tetapi kedua jenis bakteri ini merupakan parasit obligat intraseluler pada sel-sel manusia dan hewan. Riketsia tidak dapat dibiakkan di luar sel hospes karena mempunyai membran yang tidak sempurna sehingga tidak dapat menggunakan nutrisi dari lingkungannya. Riketsia hidup dalam seluran cerna hewan artropoda (serangga) dan dapat ditularkan melalui gigitan serangga tersebut. Riketsia dapat menyebabkan penyakit demam tifus, Rocky Mountain spottedfever, dan demam Q. Klamidia tidak mampu memproduksi energi ATP untuk menjalankan metabolismenya sehingga mikroorganisme ini bersifat sebagai parasit energi untuk inangnya. Klamidia merupakan bakteri sangat kecil yang dapat menginfeksi jaringan mata dan saluran urogenital. Chlamydia trachomatis dapat menyerang mata dan menyebabkan kebutaan, sedangkan Chlamydia pneumoniae dapat menyebabkan pneumonia. Mikoplasma

Mikoplasma merupakan kelompok bakteri yang tidak mempunyai dmding sel. Sel mikoplasma hanya dibungkus oleh membran sel. Bakteri ini dapat hidup di dalam tanah, sampah, dan sebagai parasit di dalam rongga mulut dan saluran urine manusia.

^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ K '

Bab 9 - B a b t e r i Patogen padd Manusia

123

Mycoplasma pneumoniae bersifat patogen pada manusia dan dapat menimbulkan penyakit pneumonia. Spiroketa

Spiroketa merupakan bakteri yang unik, baik morfologi sel maupun motilitasnya. Bakteri spiroketa memiliki bentuk yang sangat berbeda dari kelompok bakteri lainnya. Spiroketa sangat tipis, lentur, berbentuk seperti spiral, dan mempunyai filamen aksial atau endoflagel. Sebagian besar bakteri spiroketa hidup bebas dalam lumpur dan endapan atau hidup dalam rongga mulut dan saluran cerna binatang. Beberapa Spiroketa bersifat patogen pada binatang dan dapat ditularkan kepada manusia, misalnya penyakit leptospirosis. Spesies yang patogen pada manusia adalah Treponema pallidum, yang menyebabkan penyakit sifilis yang ditularkan melalui hubungan seksual, dan Borrelia burgdorferi, yang menyebabkan penyakit Lyme yang ditularkan melalui gigitan kutu. Spirilum

Spirilum merupakan bakteri Gram-negatif yang berbentuk heliks atau spiral. Tidak seperti spiroketa, bakteri spirilum mempunyai dinding sel yang kaku dan bergerak dengan flagel yang polar. Dua spesies penting yang bersifat patogen pada manusia adalah Campylobacter jejuni dan Helicobacter pylori. Campylobacter jejuni dapat menimbulkan penyakit diare, terutama pada anak-anak dan balita. Bakteri ini ditularkan melalui makanan yang terkontaminasi, misalnya daging dan ikan yang tidak dimasak dengan sempurna, atau melalui air minum. Helicobacter pylori dapat menginfeksi sel-sel mukosa usus manusia sehingga menyebabkan tukak usus dan juga dapat menjadi pemicu penyakit kanker adenokarsinoma. Vibrio

Vibrio merupakan bakteri Gram-negatif yang memiliki bentuk menyerupai koma atau melengkung. Beberapa genus vibrio merupakan bakteri yang umumnya terdapat di perairan, terutama di air laut. Bakteri vibrio bersifat anaerob fakultatif dan mempunyai flagel yang bersifat polar. Habitat hidup dan ekologi vibrio hampir sama dengan bakteri genus Pseudomonad, tetapi Pseudomonad lebih menyukai air tawar, sedangkan genus vibrio menyukai air laut. Vibrio cholerae merupakan salah satu spesies bakteri vibrio yang dapat menyebabkan kolera yang bersifat epidemik dengan angka kematian yang tinggi. Toksin kolera yang dihasilkan oleh Vibrio cholerae dapat menyebabkan diare hebat sehingga penderita mengalami dehidrasi berat dan kematian.

BAB 1 0 BAKTERI PATOGEN PADA SALURAN CERNA •

Pendahuluan

•

Escherichia

m m

Salmonella

m

\/ibrio

cholerae parahaemolyticus

m

\/ibrio

Clostridium m

uulnificus perfringens

Helicobacter m

124

dysenteriae

\/ibrio

m

typhi

Shigella m

coli

Bacilius

pylori cereus

Bab 10 - Bakteri Patogen pada Saluran Cerna

125j

PENDAHULUAN

Bai
coli

Morfologi dan fisiologi

Escherichia coli termasuk dalam famili Enterobacteriaceae. Bakteri ini merupakan bakteri Gram-negatif, berbentuk batang pendek (kokobasil), mempunyai flagel, berukuran 0,4-0,7 f.mi X 1,4 |im, dan mempunyai simpai. Escherichia CY;//tumbuh dengan baik di hampir semua media perbenihan, dapat meragi laktosa, dan bersifat mikroaerofilik. Struktur antigen

Escherichia coli mempunyai antigen O, H, dan K. Saat ini, telah ditemukan sekitar 150 tipe antigen O, 90 tipe antigen K, dan 50 tipe antigen H. Berdasarkan sifat-sifat fisiknya, antigen K dibedakan lagi menjadi 3 tipe, yaitu L, A, dan B.

Faktor virulensi

1. Antigen Permukaan Escherichia coli memiliki sedikitnya 2 jenis tipe fimbria, yaitu sebagai berikut, j • Tipe manosa sensitif (pili). • Tipe manosa resisten {Colonization Factor Antigen, CFAI dan II). ; Kedua tipe fimbria ini penting sebagai faktor kolonisasi, yaitu untuk pelekatan sel ^ bakteri pada sel hospes. Sebagai contoh, CFA I dan II melekatkan Escherichia coli enteropatogenik pada sel epitel usus. Enteropatogenik berarti dapat menimbulkan penyakit pada saluran intestin. Antigen kapsul K l sering ditemukan pada Escherichia coli yang diisolasi dari penderita bakteremia dan bayi penderita meningitis. Antigen Kl berperan menghalangi proses fagositosis sel bakteri oleh leukosit. 2. Enterotoksin Enterotoksin yang berhasil diisolasi dari Escherichia coli adalah sebagai berikut. • Toksin LT (termolabil). • Toksin ST (termostabil). Produksi kedua jenis toksin tersebut diatur oleh plasmid. Plasmid dapat pindah dari satu sel bakteri ke sel bakteri yang lain. Bakteri E. coli memiliki dua jenis plasmid, yaitu plasmid yang menyandi pembentukan toksin LT dan ST dan plasmid yang menyandi pembentukan toksin ST saja. Toksin LT bekerja merangsang enzim adenilat siklase yang terdapat di dalam sel epitel mukosa usus halus, yang menyebabkan peningkatan permeabilitas sel epitel usus sehingga terjadi akumulasi cairan di dalam usus dan berakhir dengan diare. Seperti toksin kolera, toksin LT bersifat sitopatik terhadap sel tumor adrenal dan sel ovarium serta meningkatkan permeabilitas kapiler pada tes kulit kelinci {rabbit skin). Kekuatan toksin LT 100 kali lebih rendah dibandingkan toksin kolera dalam menimbulkan diare.. Toksin ST tidak merangsang aktivitas enzim adenilat siklase dan tidak reaktif dalam tes kulit kelmci {rabbit skin). Untuk mendeteksi toksin ST, dipakai suckling mouse test, yang setelah 4 jam inokulasi akan memberikan hasil positif. Toksin ST adalah asam amino berbobot molekul 1970 dalton dan mempunyai satu atau lebih ikatan disulfida yang penting untuk mengatur stabilitas suhu dan pH. Toksin ST bekerja dengan mengaktifkan enzim guanilat siklase menghasilkan guanosin monofosfat siklik, menyebabkan gangguan absorpsi klorida dan natrium, serta dapat menurunkan motilitas usus halus. 3. Hemolisin Pembentukan hemolisin diatur oleh plasmid. HemoUsin merupakan protein yang bersifat toksik terhadap sel pada biakan jaringan. Peranan hemolisin pada proses infeksi Escherichia coli belum diketahui dengan jelas. Akan tetapi, galur Escherichia coli hemolitik ternyata lebih patogen daripada galur yang nonhemolitik.

Bab 10-BaMeri Patogen pada Saluran Cernd

" 127

Patogenesis dan gejala penyakit

Hampir semua hewan berdarah panas dapat dikolonisasi oleh Escherichia coli hanya dalam beberapa jam atau beberapa hari setelah dilahirkan. Kolonisasi pada bayi dapat terjadi oleh bakteri yang ada dalam makanan atau air atau dengan kontak langsung melalui pengasuh bayi. Kolonisasi Escherichia coli dalam saluran cerna manusia biasanya terjadi setelah 40 hari dilahirkan. Escherichia coli dapat melekat pada usus besar dan dapat bertahan selama beberapa bulan bahkan beberapa tahun. Perubahan populasi bakteri Escherichia co//terjadi dalam periode yang lama; hal ini dapat terjadi setelah infeksi usus atau setelah penggunaan kemoterapi atau antimikroba yang dapat membunuh flora normal. Lebih dari 700 serotipe antigenik Escherichia coli telah dikenal berdasarkan perbedaan struktur antigen O (antigen somatik), H (antigen flagel), dan K (antigen kapsul, selubung). Sebagai contoh, Escherichia coli serotipe 0157:H7 menunjukkan bahwa serotipe bakteri ini dibedakan berdasarkan jenis antigen 0157 dan antigen H7. Beberapa galur Escherichia coli menjadi penyebab infeksi pada manusia, seperti infeksi saluran kemih, infeksi meningitis pada neonatus, dan infeksi intestin (gastroenteritis). Ketiga penyakit infeksi tersebut sangat bergantung pada ekspresi faktor virulensi masing-masing serotipe Escherichia coli, termasuk adanya adhesin, invasin, jenis toksin yang diproduksi, dan kemampuan mengatasi pertahanan tubuh hospes. Infeksi Escherichia coli sering kali berupa diare yang disertai darah, kejang perut, demam, dan terkadang dapat menyebabkan gangguan pada ginjal. Infeksi Escherichia coli pada beberapa penderita, anak-anak di bawah 5 tahun, dan orang tua dapat menimbulkan komplikasi yang disebut dengan sindrom uremik hemolitik. Sekitar 2-7% infeksi Escherichia coli menimbulkan komplikasi. Sebagian besar penyakit yang disebabkan oleh infeksi Escherichia coli ditularkan melalui makanan yang tidak dimasak dan daging yang terkontaminasi. Penularan penyakit dapat terjadi melalui kontak langsung dan biasanya terjadi di tempat yang memiliki sanitasi dan lingkungan yang kurang bersih. Berdasarkan sifat virulensi, Escherichia coli dikelompokkan menjadi E. coli yang menyebabkan infeksi intestin dan E. coli yang menyebabkan infeksi ekstraintestin. Escherichia Escherichia

coli coli

yang

menyebabkan

enteropatogenik

infeksi

Intestin

(EPEC)

Jenis ini merupakan penyebab utama diare pada bayi. EPEC memiliki fimbria, toksin yang tahan terhadap panas (ST), dan toksin yang tidak tahan panas (LT), serta menggunakan adhesin, yang dikenal dengan intimin, untuk melekat pada sel mukosa usus. Infeksi EPEC mengakibatkan diare berair yang biasanya dapat sembuh sendiri, tetapi ada juga yang menjadi kronis. Lama diare yang disebabkan oleh EPEC dapat diperpendek dengan pemberian antibiotik. Escherichia

coli

enterotoksigenik

(ETEC)

ETEC merupakan bakteri penyebab diare pada anak dan wisatawan yang bepergian ke daerah yang bersanitasi buruk. Oleh karena itu, diare yang disebabkan oleh jenis bak-

128

Bubu Ajar Mii?r6Bibldgi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedobteran

teri ini sering dinamakan diare wisatawan. Faktor Icolonisasi ETEC yang spesifil< untuk manusia adalahfimbrial adhesin. Faktor ini menyebabkan ETEC dapat melekat pada epitel usus halus sehingga biasanya menyebabkan diare tanpa demam. Beberapa galur bakteri ini menghasilkan eksotoksin yang tidak tahan panas (LT). Struktur molekul dan fungsi LT mirip dengan protein toksin kolera (86 kDa). Subunit B melekat pada gangliosida GMl pada bnish border sel epitel usus halus dan memudahkan subunit A masuk ke dalam sel sehmgga dapat mengaktifkan adenilat siklase. ETEC juga memproduksi toksin yang tahan terhadap panas (ST). Toksin ini tahan dalam air mendidih selama 30 menit. Enterotoksin yang stabil terhadap pemanasan ini merupakan peptida yang memiliki bobot molekul sekitar 4000 dalton. Karena ukurannya yang kecil inilah, toksin ST diperkirakan sulit diinaktifkan oleh pemanasan. Toksin ini dapat menyebabkan konsentrasi guanosin monofosfat siklik dalam sitoplasma hospes meningkat sehmgga meningkatkan konsentrasi adenosin monofosfat setempat (cAMP). Hal ini menimbulkan hipersekresi air dan klorida secara terus-menerus dan lama dan disertai penghambatan resorpsi natrium. Lumen usus teregang oleh cairan dan mengakibatkan hipermotilitas dan diare. Untuk menghindari diare wisatawan, sangat dianjurkan untuk berhati-hati dalam memilih makanan yang kemungkinan terkontaminasi oleh ETEC. Profilaksis dengan suatu antimikroba dapat efektif, tetapi mungkin juga menimbulkan peningkatan resistensi bakteri pada antibiotik. Escherichia

coli

enteroinvasif

(EIEC)

Mekanisme patogenik EIEC mirip dengan patogenesis infeksi yang disebabkan oleh Shigella. EIEC masuk dan berkembang dalam epitel sel-sel kolon sehingga menyebabkan kerusakan pada sel kolon. Gejala klinis yang ditimbulkan oleh infeksi EIEC mirip dengan gejala diare yang disebabkan oleh Shigella. Gejala diare biasanya disertai dengan demam. Escherichia

co//enterohemoragik

(EHEC)

Jenis bakteri mi menghasilkan suatu toksin yang dikenal dengan verotoksin. Nama verotoksin sesuai dengan efek sitotoksik toksin ini pada sel vero, yaitu sel ginjal yang diperoleh dari ginjal monyet Afrika {African green monkey). EHEC dapat menyebabkan kolitis berdarah (yakni diare berat yang disertai perdarahan) dan sindrom uremik hemolitik (yakni gagal ginjal akut yang disertai anemia hemolitik mikroangiopatik dan trombositopenia). Banyak kasus kolitis berdarah dan komplikasinya dapat dicegah dengan memasak daging sampai matang sebelum dikonsumsi. Escherichia

coli

enteroagregatif

(EAEC)

Bakteri ini menunbulkan diare akut dan kronis dan merupakan penyebab utama diare pada masyarakat di negara berkembang. EAEC melekat pada sel manusia dengan pola khas dan menyebabkan diare yang tidak berdarah, tidak menginvasi, dan tidak menyebabkan infiamasi pada mukosa intestin. EAEC diperkirakan memproduksi EAST (entero aggregative ST toxin), yang merupakan suatu enterotoksin yang tidak tahan

Bab 10 - Babteri Patogen pada Saluran Cerna

129

panas. Di samping itu, EAEC juga memproduksi hemolisin yang diperkirakan mirip dengan hemolisin yang diproduksi oleh galur E. coli yang dapat menyebabkan infeksi saluran kemih. Peranan toksin dan hemolisin dalam virulensi EAEC belum diketahui dengan jelas. Demikian juga, peranan galur EAEC sebagai penyebab penyakit pada manusia masih kontroversial. Escherichia

Escherichia

coli

yang

menyebabkan

infeksi

ekstraintestin

c o / / u r o p a t o g e n i k (UPEC)

UPEC menyebabkan kira-kira 90% infeksi saluran kandung kemih mulai dari sistitis sampai pielonefritis. Bakteri yang berkolonisasi berasal dari tinja atau daerah perineum saluran urine yang masuk ke dalam kandung kemih. Kemungkinan wanita mengalami infeksi UPEC pada kandung kemih empat belas kali lebih besar daripada pria karena wanita mempunyai saluran uretra yang lebih pendek. UPEC biasanya menyebabkan infeksi sistitis tanpa gejala serius pada wanita yang saluran intestinnya telah terinfeksi UPEC sebelumnya. Bakteri yang terdapat pada daerah periureteral tersebut pada akhirnya masuk ke dalam kandung kemih ketika melakukan hubungan seksual. Dengan bantuan adhesin, UPEC dapat berkolonisasi pada kandung kemih penderita. Protein penting adhesin yang dikaitkan dengan patogenisitas UPEC adalah P-fimbria atau PAP (pili yang menyebabkan pielonefritis [jjyelonephritis-associated pili]). P-fimbria dapat berikatan dengan antigen P yang terdapat pada sel darah merah yang mengandung residu D-galaktosa-D-galaktosa. Fimbria ini tidak saja dapat berikatan dengan sel darah merah, tetapi juga dapat berikatan dengan senyawa galaktosa yang terdapat pada permukaan sel-sel epitel saluran kemih. UPEC biasanya menghasilkan siderofor yang dianggap berperan penting selama proses kolonisasi. Bakteri ini juga menghasilkan hemolisin yang bersifat sitotoksik terhadap membran sel hospes. Aktivitas hemolisin tidak hanya terbatas pada kemampuan melisis sel darah merah; tetapi a-hemolisin Escherichia coli dapat melisis limfosit, sedangkan P-hemolisin dapat menghambat aktivitas fagositosis dan kemotaksis neutrofil. Escherichia

c o / / m e n i n g i t i s n e o n a t u s (NMEC)

NMEC dapat menyebabkan meningitis pada bayi baru lahir. Galur bakteri ini dapat menginfeksi 1 dalam 2000-4000 bayi. Perjalanan infeksi biasanya terjadi setelah Escherichia coli masuk ke dalam pembuluh darah melalui nasofaring atau saluran gastrointestinal dan kemudian masuk ke dalam sel-sel otak. Antigen kapsul Kl dianggap sebagai faktor virulensi utama yang menyebabkan meningitis pada bayi. Antigen Kl dapat menghambat fagositosis, reaksi komplemen, dan respons reaksi imunitas hospes. Selain itu, siderofor dan endotoksin juga berperan penting dalam patogenesis NMEC. Pemeriksaan laboratorium

Isolasi dan identifikasi bakteri Escherichia coli dari bahan pemeriksaan klinik menggunakan metode dan media yang sesuai dengan pemeriksaan bakteri enterik lainnya. Pemeriksaan laboratorium untuk penyakit diare masih sulit dilakukan secara rutin

130

Bubu Ajar Mibrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedobteran

karena pemeriksaan secara tradisional dan serologi sering kali tidak mampu mendeteksi bakteri penyebab diare tersebut. Deteksi sebagian besar galur Escherichia coli patogen memerlukan metode khusus untuk mengidentifikasi toksin yang dihasilkan. Sampai saat ini, metode yang ada memerlukan uji menggunakan binatang percobaan dan biakan jaringan yang cukup mahal dan kurang praktis. Beberapa metode baru berdasarkan penetapan imunologis {immunoassay test) dan teknik hibridisasi DNA sudah banyak dikembangkan. Pengobatan

Bakteri Escherichia co//yang diisolasi dari infeksi yang terjadi di masyarakat biasanya sensitif terhadap obat antimikroba yang efektif terhadap bakteri Gram-negatif meskipun ada beberapa galur yang resisten. Galur yang resisten terutama dijumpai pada penderita yang memiliki riwayat pengobatan antibiotik. Cairan infiis dan elektrolit perlu diberikan pada penderita diare berat. Salmonella

typhi

Morfologi dan fisiologi

Salmonella yang termasuk dalam famili Enterobacteriaceae merupakan bakteri patogen bagi manusia dan hewan. Angka kesakitan akibat infeksi bakteri Salmonella sangat tinggi. Penyakit ini tidak saja terjadi di negara berkembang, tetapi juga berjangkit di negara maju. Angka kejadian infeksi Salmonella di seluruh dunia mencapai lebih dari 12,5 juta per tahim dan di Amerika Serikat diperkirakan sekitar 2 juta penderita salmonelosis setiap tahun. Infeksi Salmonella terjadi pada saluran cerna dan terkadang menyebar lewat peredaran darah ke seluruh organ tubuh. Infeksi Salmonella pada manusia bervariasi, yaitu dapat berupa infeksi yang dapat sembuh sendiri (gastroenteritis), tetapi dapat juga menjadi kasus yang serius apabila terjadi penyebaran sistemik (demam enterik). Dalam kondisi seperti ini, diperlukan penanggulangan yang tepat dengan antibiotik pilihan. Dalam perkembangannya, taksonomi Salmonella cukup rumit sehingga terdapat beberapa tata nama yang berbeda. Kauffinan-White menggolongkan Salmonella berdasarkan kekhasan antigenik, sedangkan Ewing, dkk. menyatakan bahwa terdapat tiga spesies Salmonella, yaitu Salmonella choleraesuis, Salmonella enteritidis, dan Salmonella typhi. Melalui pemetaan genetika, Salmonella disimpulkan termasuk dalam genus Arizona berdasarkan persamaan struktur genetik, filogenik, dan petunjuk evolusinya. Salmonella merupakan bakteri Gram-negatif, tidak berspora, tidak mempuyai simpai, tanpa fimbria, dan mempunyai flagel peritrik, kecuali Salmonella pullorum dan Salmonella gallinarum. Ukuran 1-3,5 ^m x 0,5-0,8 ^m. Besar koloni dalam media perbenihan rata-rata 2-4 mm. Sifat Salmonella typhi antara lain dapat bergerak, tumbuh pada suasana aerob dan anaerob fakultatif, memberikan hasil positif pada reaksi fermentasi manitol dan sor-

bitol, dan memberikan hasil negatif pada reaksi indol, DNAse, fenilalanin deaminase, urease, Voges Proskauer, dan reaksi fermentasi sukrosa dan laktosa. Salmonella typhi tidak tumbuh dalam larutan KCN, hanya sedikit membentuk gas H.S, dan tidak membentuk gas pada fermentasi glukosa. Salmonella tumbuh pada suasana aerob atau anaerob fakultatif, pada suhu 1 5 41°C. Suhu pertumbuhan optimum 37,5°C dengan pH media 6-8. Salmonella mempunyai gerak positif, dapat tumbuh dengan cepat pada perbenihan biasa, tidak meragi laktosa, sukrosa, membentuk asam, dan biasanya membentuk gas dari glukosa, maltosa, manitol, dan dekstrin. Sebagian besar isolat Salmonella dari spesimen klinik membentuk H 2 S . Pembentukan H 2 S bervariasi. Hanya 50% Salmonella enteritidis serotipe A yang membentuk H^S. Dalam perbenihan agar Salmonella-Shigella, agar Endo, dan agar MacConkey, koloni Salmonella berbentuk bulat, kecil, dan tidak berwama. Pada media WilsonBlair agar, koloni Salmonella berwarna hitam. Salmonella mati pada suhu 56°C dan pada keadaan kering. Dalam air, Salmonella dapat bertahan selama 4 minggu. Bakteri ini hidup subur dalam media yang mengandung garam empedu berkonsentrasi tinggi dan tahan terhadap brilliant green, natrium tetrationat, dan natrium deoksikolat. Senyawa-senyawa ini menghambat pertumbuhan bakteri coliform sehingga dapat digunakan untuk mengisolasi bakteri Salmonella dari tinja dalam media. Spesies Salmonella dapat ditentukan dengan uji reaksi biokimia atau uji serologi, sedangkan penentuan tipe faga berguna dalam bidang epidemiologi. Struktur dan tipe antigen

Salmonella mempunyai tiga jenis antigen utama, yaitu sebagai berikut. Antigen

somatik

atau

antigen

O

Antigen somatik atau antigen O adalah bagian dinding sel bakteri yang tahan terhadap pemanasan 100°C, alkohol, dan asam. Struktur antigen somatik mengandung lipopolisakarida. Beberapa di antaranya mengandung jenis gula yang spesifik. Antibodi yang terbentuk terhadap antigen O adalah IgM. Antigen

flagel

atau

antigen

H

Antigen ini mengandung beberapa unsur imunologik. Pada Salmonella, antigen ditemukan dalam 2 fase, yaitu fase 1 spesifik dan fase 2 tidak spesifik. Antigen H dapat dirusak oleh asam, alkohol, dan pemanasan di atas 60°C. Antibodi terhadap antigen H adalah IgG. Antigen

Vi atau

antigen

kapsul

Antigen Vi atau antigen kapsul merupakan polimer polisakarida bersifat asam yang terdapat di bagian paling luar badan bakteri. Antigen Vi dapat dirusak oleh asam, fenol, dan pemanasan 60°C selama 1 jam.

Faktor virulensi

Ada tiga faktor yang menentukan virulensi bakteri Salmonella. Daya

invasi

Dalam usus halus, bakteri Salmonella yang berpenetrasi di epitel masuk ke dalam jaringan sub-epitel sampai lamina propria. Mekanisme biokimia yang terjadi saat penetrasi belum diketahui dengan jelas, tetapi prosesnya menyerupai fagositosis. Setelah penetrasi, bakteri difagosit oleh makrofag, berkembang biak, dan dibawa oleh makrofag ke bagian tubuh yang lain, Endotoksin

Kemampuan Salmonella yang hidup intraseluler diduga karena memiliki antigen permukaan (antigen Vi). Simpai sel5^/wo«e//amengandungkompleks lipopolisakarida (LPS) yang berfungsi sebagai endotoksin dan merupakan faktor virulensi. Endotoksin dapat merangsang pelepasan zat pirogen dari sel-sel makrofag dan sel polimorfonuklear (PMN) sehingga mengakibatkan demam. Selain itu, endotoksin dapat merangsang aktivasi sistem komplemen, pelepasan kinm, dan memengaruhi limfosit. Su-kulasi endotoksin dalam peredaran darah dapat menyebabkan renjat septik akibat infeksi. ^ Enterotoksin

dan sitotoksin

-^j^m

Toksin lain yang dihasilkan oleh Salmonella adalah enterotoksin dan sitotoksffiT^ Kedua toksin ini diduga juga dapat meningkatkan daya invasi dan merupakan faktor ., virulensi Salmonella. 'M Patogenesis

"^Pl

Salmonelosis adalah infeksi yang disebabkan oleh Salmonella yang masuk ke dalam tubuh melalui makanan atau minuman yang terkontaminasi. Orang yang terinfeksi akan mengalami gejala demam, diare, kram perut, pusing, sakit kepala, dan rasa mual setelah 12 sampai 72 jam terinfeksi. Gejala ini dapat berlangsimg selama 7 hari. Penderita salmonelosis umumnya dapat sembuh tanpa perawatan dokter. Akan tetapi, sebagian penderita dapat mengalami diare yang sangat parah sehingga harus dirawat di rumah sakit. Infeksi parah terutama terjadi pada anak-anak dan penderita yang memiliki sistem pertahanan tubuh yang lemah. Virulensi Salmonella disobabkm oleh (a) kemampuan menginvasi sel-sel epitel inang, (b) mempunyai antigen permukaan yang terdiri atas simpai lipopolisakarida, (c) kemampuan melakukan replikasi interseluler, {d) menghasilkan beberapa toksin spesifik, (e) kemampuan berkolonisasi pada ileum dan kolon, (f) dan kemampuan menginvasi lapisan epitel intestin dan berkembang di dalam sel-sel limfoid. Manifestasi klinik salmonelosis terdiri atas beberapa sindrom, antara lain gastroenteritis, demam enterik, septisemia, dan penderita yang tidak menampakkan gejala sakit.

Bab 10 - Babteri Patogen pada Saluran Cerna

133

Gastroenteritis

Infeksi ini disebabkan oleh Salmonella typhimurium dan Salmonella enteritidis. Masa inkubasi penyakit ini berkisar antara 12-^8 jam atau lebih. Gejala yang timbul pertama kali adalah mual dan muntah yang mereda dalam beberapa jam, kemudian diikuti dengan nyeri abdomen dan demam. Diare merupakan gejala yang paling menonjol. Pada kasus yang berat, diare dapat bercampur darah. Penderita sering kali sembuh sendiri dalam 1-5 hari, tetapi dapat menjadi berat bila terjadi gangguan keseimbangan elektrolit dan dehidrasi. Diare disebabkan oleh meningkatnya sekresi cairan dan elektrolit dari intestin. Invasi Salmonella pada mukosa intestin akan diikuti oleh aktivasi adenilat siklase dalam mukosa usus. Peningkatan kadar adenilat siklase ini selanjutnya akan meningkatkan sekresi AMP siklik. Mekanisme stimulasi peningkatan adenilat siklase belum diketahui dengan jelas. Prostaglandin, enterotoksin, dan sitotoksin yang dilepaskan oleh Salmonella diduga berperan pada peningkatan sekresi enzim itu. Dengan meningkatnya kadar adenilat siklase dan AMP siklik, sekresi cairan dan elektrolit ke dalam lumen usus dapat meningkat sehingga menyebabkan diare, seperti yang terlihat pada Gambar 10.1. Penyebaran infeksi ke organ-organ lain biasanya tidak terjadi. Penyebab gastroenteritis yang paling sering ditemukan adalah Salmonella typhimurium. Bakteri penyebab dapat diisolasi dari tinja penderita dalam beberapa minggu, sedangkan pada pembawa bakteri {carrier), bakteri dapat ditemukan dalam tinja lebih dari 1 tahun. Demam

enterik

Demam enterik disebabkan oleh Salmonella typhi, Salmonella schottmuelleri, dan Salmonella paratyphi A. Mekanisme demam enterik didahului oleh pelekatan atau penempelan Salmonella, yang biasanya melalui makanan yang terkontaminasi, pada protein reseptor yang ada di permukaan sel epitel usus. Setelah terjadi proses fagositosis atau pinositosis bakteri oleh sel inang, bakteri akan berkolonisasi dan bermultiplikasi. Selanjutnya, terjadi invasi bakteri pada lapisan epitel intestin. Bakteri Salmonella akan berkembang biak secara intraseluler dan masuk ke dalam kelenjar getah bening. Bakteri ini kemudian masuk ke dalam peredaran darah dan sel-sel retikuloendotelium melalui ductus thoracicus, lalu menyebar ke dalam banyak organ tubuh. Akibat yang menonjol adalah hiperplasia, nekrosis jaringan limfoid, hepatitis, dan radang kandung empedu. Salmonelosis akan menimbulkan respons infiamasi yang dapat menyebabkan ulserasi, terutama yang disebabkan oleh infeksi Salmonella typhi dan Salmonella paratyphi. Selain itu, sitotoksin bakteri ini diduga juga dapat meningkatkan respons infiamasi. Invasi bakteri Salmonella dalam mukosa menyebabkan sel-sel epitel memproduksi dan melepaskan beberapajenis sitokin proinflamasi, seperti interleukin-1 (IL-1), IL-6, IL-8, TNF-2, IFN-U, MCP-1, dan GM-CSF. Pelepasan faktor-faktor infiamasi ini dapat menyebabkan kerusakan pada intestin. Gejala yang ditimbulkan dapat ringan sampai berat, seperti demam, sakit perut, leukositosis, sembelit, pembesaran limfa, dan diare. Pada beberapa kasus, penderita kehilangan nafsu makan, ruam pada wajah, dan bintik-bintik merah.

134

Bubu Ajar Mibrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedobteran

Kolonisasi bakteri dalam intestin

Bakteri masuk ke dalam tubuh melalui oral

Invasi bakteri dalam mukosa usus Sitotoksin

Infiamasi akut Ulkus Enterotoksin ^ SitokIn

Aktivasi adenilat siklase Peningkatan AMP siklik

kadar

Peningkatan produksi cairan

Diare

Gambar 10.1 Mekanisme diare akibat infeksi

Salmonella.

Gejala demam enterik yang disebabkan oleh Salmonella typhi umumnya muncul 1-3 minggu setelah penderita terinfeksi. Pada infeksi subklinik, beberapa individu akan membawa bakteri Salmonella dalam tubuhnya dalam jangka waktu yang cukup lama, tetapi tetap terlihat sehat.

Bab 10 - Bat?teri Patogen pada Saluran Cerna

135

Septisemia

Septisemia merupakan invasi dini bakteri ke dalam peredaran darah yang biasanya disebabkan oleh Salmonella choleraesuis. Bakteri tersebar luas dan cenderung menyebabkan nanah setempat, abses, meningitis, osteomielitis, pneumonia, dan endokarditis, khususnya pada penderita yang sistem kekebalannya menurun. Carrier

tanpa

gejala

Semua individu yang terinfeksi Salmonella mengekskresikan bakteri ini dalam tinja untuk jangka waktu yang bervariasi. Orang-orang ini disebut dengan convalescent carrier Pada bulan ketiga, sekitar 90% penderita tidak lagi mengekskresikan bakteri tersebut. Individu tertentu yang masih mengekskresikan bakteri Salmonella selama 1 tahun atau lebih disebut chronic carrier. Pemeriksaan laboratorium

Berbagai penyakit infeksi dapat menyebabkan diare, demam, dan sakit perut. Oleh sebab itu, pemeriksaan laboratorium untuk menentukan etiologi penyakit infeksi sangat penting dalam menunjang diagnosis klinik. Spesimen pemeriksaan yang harus diambil adalah darah, urine, dan tinja. Untuk kasus demam enterik dan septisemia, darah biasanya mengandung Salmonella di minggu pertama, sedangkan pada biakan urine, bakteri ditemukan di minggu kedua. Biakan bakteri yang diisolasi dari tinja biasanya akan menunjukkan hasil positif di minggu kedua atau ketiga, sedangkan pada gastroenteritis, bakteri akan positif di minggu pertama. Isolasi dan identifikasi Salmonella biasanya dilakukan dengan teknik perbenihan dan uji serologi. Teknik

perbenihan

Pembiakan dalam media yang

diperkaya

Spesimen diinokulasikan dalam kaldu selenit F atau kaldu tetrationat. Media ini akan menghambat pertumbuhan flora normal intestin, tetapi menumbuhkan bakteri Salmonella. Setelah diinkubasi selama 2 4 ^ 8 jam pada suhu 37°C, biakan diinokulasikan dalam media diferensial. Pembiakan dalam media selektif

Spesimen pemeriksaan ditanam pada media lempeng Salmonella-Shigella agar atau pada media deoxycholate citrate agar. Media agar ini dapat menumbuhkan Salmonella lebih subur daripada bakteri coliform. Pembiakan dalam media diferensial

Media eosin methylene blue (EMB), MacConkey, atau deoxycholate memungkinkan bakteri bukan peragi laktosa terdeteksi dengan cepat. Selain itu, pertumbuhan bakteri Gram-positif dapat dihambat dalam media-media tersebut. Perbenihan bismuth sulfite

agar dapat mendeteksi Salmonella typhi dengan cepat karena akan terbentuk koloni hitam oleh H,S yang dihasilkan oleh bakteri ini. Koloni-koloni spesifik yang telah ditumbuhkan dalam media selektif atau diferensial tersebut diidentifikasi lebih lanjut dengan uji reaksi biokimia atau uji serologi Uji

serologi

Metode ini digunakan untuk mengidentifikasi spesies bakteri yang terdapat dalam darah penderita dan menentukan titer antibodi penderita terhadap bakteri. Aglutinin serum akan meningkat tajam selama minggu kedua dan ketiga infeksi Salmonella. Paling sedikit diperlukan 2 bahan serum yang diperoleh dari interval pengambilan |i7-10 hari untuk membuktikan kenaikan titer. Uji a g l u t i n a s i

cepat

Uji ini dilakukan dengan mencampurkan serum yang mengandung antibodi spesifik dengan biakan yang tidak diketahui pada alat gelas. Reaksi aglutinasi kemudian diamati di bawah mikroskop. Uji ini berguna untuk pemeriksaan pendahuluan. Uji w i d a l

Uji ini dilakukan dengan membuat serangkaian pengenceran serum penderita, yang kemudian direaksikan dengan antigen spesifik yang berasal dari Salmonella. Hasil uji diinterpretasikan sebagai berikut. • Titer O yang tinggi atau kenaikan titer yang tinggi (1:160 atau lebih) menunjukkan dugaan terjadi infeksi aktif Salmonella. • Titer H yang tinggi (1:160 atau lebih) menunjukkan bahwa penderita pernah terinfeksi atau divaksinasi. rel="nofollow"> • Titer Vi yang tinggi menunjukkan bahwa penderita adalah pembawa bakteri m (carrier). Pencegahan dan pengobatan

Infeksi Salmonella biasanya berlangsung selama 5-7 hari dan pasien memerlukan perawatan jika mengalami dehidrasi berat dan infeksi telah menyebar dari usus. Penggantian cairan dan elektrolit sangat penting jika penderita mengalami diare parah. ^5 Banyak antibiotik efektif terhadap Salmonella. Kloramfenikol atau ampisilin meru-^ pakan antibiotik pilihan untuk mengatasi sahnonelosis. Pembawa bakteri (carrier) dalam usus sering dapat diobati dengan ampisilin atau amoksisilin dan probenesid., Akan tetapi, pembawa bakteri dalam kandung empedu memerlukan tindakan pembe-;, dahan (kolesistektonii) selain pemberian ampisilin. Imunisasi dengan vaksin monovalen Salmonella typhi memberikan proteksi yang i cukup baik. Vaksin akan merangsang produksi antibodi terhadap antigen Vi, O, dan H . | Beberapa penelitian menunjukkan bahwa antibodi terhadap antigen H dapat mem-j berikan perlindungan terhadap Salmonella typhi, tetapi antibodi terhadap antigen Vi'^ dan antigen O tidak. t

Pencegahan

dapat

dilakukan dengan

m i n u m a n serta upaya mengobati

dua jenis carrier, yaitu convalescent dalam

waktu yang

tinja selama

upaya

menjaga

kebersihan

makanan d a n

carrieryang berpotensi menjadi sumber infeksi. A d a

bervariasi) dan

carrier (bakteri dapat

ditemukan dalam

chronic carrier (bakteri dapat

I tahun). Selain itu, pencegahan juga dapat d i l a k u k a n dengan

kan imunisasi vaksin monovalen

tinja

ditemukan

dalam

memberi-

S a l m o n e l l a typhi.

U p a y a pengobatan d i l a k u k a n dengan cara berikut. •

Obat standar: kloramfenikol.

•

D e m a m

•

Carrier tanpa batu empedu:

tifoid: ampisilin, amoksisilin, trimetoprim-sulfametoksazol.

•

Carrier disertai kolelitiasis: antibiotik dan

ampisilin, amoksisilin, probenesid. pembedahan.

Epidemiologi Makanan yang terkontaminasi Salmonella merupakan sumber monelosis.

Banyak

hewan

secara alamiah terinfeksi oleh Salmonella dan mengandung annya.

K a r e n a Salmonella dapat

makanan

hidup d i dalam

lain, m a k a n a n y a n g tidak dimasak

penularan salmonelosis. dilakukan, 4 1 % daging

penularan utama

sal-

ternak seperti a y a m , k a l k u n , babi, sapi, atau h e w a n

Sebagai contoh,

daging,

telur, dan

produk-produk

dengan baik merupakan sumber

berdasarkan

lain

bakteri d idalam jaring-

hasil pemeriksaan

utama

rutin

yang

k a l k u n yang beredar di California, A m e r i k a Serikat, ternyata

terkontaminasi Salmonella. D e m i k i a n pula, 5 0 %

daging

ayam

dan 2 1 % telur

ayam

terkontaminasi Salmonella. Penelitian epidemiologi

menunjukkan bahwa penularan demam

enterik lain terutama disebabkan

tifoid dan

demam

oleh penularan orang per orang. Penyebaran

Salmo-

nella melalui air yang terkontaminasi tinja yang mengandung cara penyebaran

Salmonella merupakan

yang paling sering terjadi. Identifikasi Salmonella melalui

penentuan

sidik jari D N A dan tipe faga pada isolat S a l m o n e l l a penting d i l a k u k a n k e t i k a terjadi wabah

salmonelosis

untuk mencegah penyebaran

Salmonella k elingkungan d i seki-

tarnya. Faktor penting yang perlu diperhatikan dalam epidemiologi

salmonelosis

adalah

sekitar 3 % penderita salmonelosis akan menjadi p e m b a w a bakteri Salmonella{carrier) dan akan menjadi sumber penularan salmonelosis. menderita salmonelosis kanan

dan

penggunaan

minuman

Oleh sebab itu,orang yang

pernah

tidak diperkenankan menjadi pramusaji atau menyiapkan untuk orang

lain. H a l lain y a n g

penting

diperhatikan

antibiotik sebagai campuran pakan ternak dapat m e n i n g k a t k a n angka

jadian resistensi Salmonella terhadap berbagai upaya penanggulangan

antibiotik sehingga akan

bakteri inijika menginfeksi

ma-

adalah ke-

mempersulit

manusia.

Pengawasan Salmonella

sangat

sulit dimusnahkan

dari

lingkungan

karena

banyak

hewan d a n

manusia yang menjadi reservoir bakteri ini. Oleh karena itu, tindakan sanitasi untuk mencegah kontaminasi m a k a n a n dan m i n u m a n oleh Salmonella sangat penting dila-

138

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan K e d o R t e r a n

kukan. Daging, telur, dan produk-produknya harus dimasak dengan dan sayuran, terutama yang d i m a k a n mentah, perlu dicuci sebersih Pembawa

bakteri tidak diizinkan menyediakan

makanan

sempurna.

:

Buah

mungkin.

atau m i n u m a n

untuk

orang lain dan harus m e l a k u k a n tindakan higienis yang ketat. Pengobatan

yang

atau tindakan operasi k a n d u n g empedu

penyebaran

perlu dilakukan untuk mencegah

tepat

Salmonella oleh seorang carrier. Vaksin seorang

tifoid dapat

akan bepergian

diberikan untuk mencegah k e daerah endemik.

tidak terlalu lama sehingga perlu pengulangan

salmonelosis,

Efektivitas daya

terutama jika se-

lindung vaksin tifoid

setelah beberapa tahun.

Seorang yang terinfeksi Salmonelladan berada dalam perawatan medis harus tuh dalam m i n u m antibiotiksesuai dengan anjuran karena pengobatan tas a k a n m e n y e b a b k a n

penderita menjadi pembawa

pa-

yang tidak tun-

bakteri. Penderita perlu m e m i n t a

uji pemeriksaan tinja d i laboratorium u n t u k m e m a s t i k a n b a h w a bakteri S a l m o n e l l a typhi benar-benar s u d a h d i m u s n a h k a n .

Shigella

dysenteriae

Morfologi d a n fisiologi Shigella dysenteriae m e r u p a k a n spesies bakteri Shigella y a n g paling u m u m

ditemu-

k a n d iA s i a T i m u r d a n A m e r i k a T e n g a h . B a k t e r i i n i m e r u p a k a n b a k t e r i p a t o g e n

usus

yang u m u m n y a dikenal sebagai bakteri penyebab disentri (disentri basiler). Shigella dysenteriae termasuk dalam famili Enterobacteriaceae

dan tribus

r i c h i a . G e n u s iS/z/g^/Zd? d i n a m a k a n s e s u a i d e n g a n n a m a a h l i b a k t e r i o l o g i Jepang,

Kiyoshi Shiga, yang

Shigella dibedakan

menemukan

dari genus-genus

Esche-

berkebangsaan

basilus disentri pada t a h u n 1897.

lain karena m e n y e b a b k a n

gejala

Genus

klinik

yang

khas. H i n g g a saat i n i , telah d i t e m u k a n 4 spesies Shigella, yaitu S h i g e l l a dysenteriae, Shigellaflexneri, S h i g e l l a boydii, dan Shigellasonnei. K e e m p a t spesies tersebut

dibe-

dakan berdasarkan komponen

pada

utama yang dimiliki oleh antigen O yang terdapat

setiap genus Shigella. Setiap spesies dari genus Shigella dibedakan m e n j a d i

beberapa

serotipe b e r d a s a r k a n k o m p o n e n m i n o r a n t i g e n O .S h i g e l l a dysenteriae m e m p u n y a i 1 0 jenis

serotipe.

Shigella dysenteriae merupakan bakteri Gram-negatif berukuran 0,5-0,7 2-3

^ m . Bentuk morfologi

Shigella dysenteriae adalah

tunggal, tidak berspora, tidak berflagel sehingga

batang

pendek

tidak bergerak, dan dapat

kapsul. B e n t u k m o r f o l o g i Shigella dysenteriae sangat m i r i p dengan

jim x

atau

basil

memiliki

bakteri Salmo-

nella, tetapi Shigella dysenteriae dapat dibedakan berdasarkan reaksi fermentasi dan uji serologi. Shigella dysenteriae tidak m e m b e n t u k lebih rentan terhadap berbagai Dalam

media

gaspada reaksi fermentasi

bahan kimia jika dibandingkan

perbenihan, Shigella dysenteriae m e m b e n t u k

dan

dengan Salmonella.

koloni yang

halus

dan

mengilap. Shigella dysenteriae merupakan fakultatif anaerob.

bakteri yang

hidup

dalam

suasana

aerob

atau

S u h u o p t i m u m p e r t u m b u h a n b a k t e r i i n i a d a l a h 37°C d a n p H o p t i -

?•^•^t•«5},•••t^•^•«!^r.t^.•^

Bab 10 - Bakteri Patogen p a d a Saluran Cerna

m u m

6,4-7,8.

Shigella dapat

memfermentasi

berbagai

macam

karbohidrat,

139

kecuali

laktosa, m e n g h a s i l k a n a s a m t a n p a gas. B e r d a s a r k a n r e a k s i f e r m e n t a s i , S h i g e l l a dysenteriae dapat

dibedakan

dari spesies Shigella lain karena m e m b e r i k a n

hasil

negatif

pada fermentasi manitol. Shigella

dysenteriae

memiliki

daya

tahan yang

rendah

terhadap

k i m i a , m a t i p a d a s u h u 55°C, d a n b e r t a h a n h i d u p d a l a m f e n o l 0 , 5 % dalam fenol 1 % selama

berbagai z a t

selama 5 j a m

1j a m . A k a n t e t a p i , b a k t e r i i n i t a h a n t e r h a d a p s u h u d a n

bapan rendah, y a k n i dapat bertahan hidup d idalam es selama 2 bulan. D i a l a m bakteri ini dapat bertahan hidup d iair laut selama 2-5

dan

kelembebas,

bulan.

P a t o g e n e s i s d a n gejala p e n y a k i t Shigella dysenteriae

merupakan

klinis yang ditandai dengan air besar bercampur

bakteri patogen

penyebab sigelosis,

yaitu

kondisi

infeksi usus akut/radang usus y a n g disertai diare,

darah, lendir, dan nanah. M a s a

inkubasi sigelosis

buang

berkisar 1 - 7

hari ( u m u m n y a 4 hari). Patogenesis

Daya

Shigella dysenteriae dapat mencakup

tiga hal berikut.

invasi

Shigella dysenteriae

mampu

menembus

d a nm a s u k

k e dalam

se-sel

lapisan

p e r m u k a a n m u k o s a usus d ii l e u m terminal dan kolon. Setelah m e n e m b u s ini m e m p e r b a n y a k

diri sehingga

epitel

sel, bakteri

lapisan selyang telah mati akan mengelupas d a n

terjadi t u k a k pada m u k o s a usus. Reaksi radang m e n y e b a b k a n hanya pada bagian usus dan jarang menyebar k eorgan

demam.

Infeksi terbatas

lain.

Endotoiisin Endotoksin yang dihasilkan m a m p u memengaruhi kan

kegiatan biologis

dan

menyebab-

demam.

Elisotoiisin E k s o t o k s i n terdiri atas enterotoksin, n e u r o t o k s i n , dan sitotoksin.

Enterotoksin Enterotoksin yang-dihasilkan oleh Shigella dysenteriae m e r u p a k a n enterotoksin L T (termolabil) yang

berbeda dengan

yang

dihasilkan bakteri lain karena m a m p u m e -

nyerang kolon. Pada hewan percobaan, enterotoksin menyebabkan

sekresi enzim

nilat siklase pada m u k o s a usus (ileum terminal) dan peningkatan permeabilitas usus sehingga

t e r j a d i p e n i n g k a t a n c a i r a n d id a l a m u s u s . H a l i n i m e n y e b a b k a n

toksin diduga

sebagai penyebab diare berair {watery diarrhea). Proses

adeepitel

entero-

selanjutnya,

enterotoksin menyerang kolon dan m e n i m b u l k a n disentri.

Neurotoksin dan sitotoksin Peran toksin-toksin i n i pada sigelosis menyebabkan

kejang pada penderita

belum

diketahui dengan

anak-anak.

pasti, tetapi

diduga

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

140

Gejala yang d i t i m b u l k a n sigelosis dapat berupa d e m a m , diare.

Diare yang

klasik, diare

disebabkan

berair, dan

sigelosis dapat

kombinasi

yang terjadi, pemeriksaan

dibedakan

keduanya.

kejang perut, nyeri, dan menjadi

tiga, yaitu

Selain memperhatikan

diare

gejala-gejala

laboratorium perlu dilakukan untuk memastikan infeksi si-

gelosis, antara lain sebagai berikut. •

Pemeriksaan

spesimen

yang

diperoleh

dari usap dubur

atau dari tukak

mukosa

usus. •

Isolasi b a k t e r i d a l a m tinja h a r u s d i l a k u k a n secepat m u n g k i n k a r e n a S h i g e l l a dysenteriae tidak dapat bertahan hidup dalam jangka w a k t u yang lama karena zat-zat yang

bersifat asam

dalam

tinja dan pengaruh

adanya

bakteri lain d i luar tubuh.

Apabila spesimen tidak dapat dikirim secepatnya ke laboratorium, sebaiknya

digu-

nakan media transpor. Identifikasi bakteri dapat d i l a k u k a n m e l a l u i uji serologi

dan

uji b i o k i m i a .

Epidemiologi Shigella

merupakan

dysenteriae Indonesia.

bakteri yang

tersebar

luas d i seluruh dunia.

u m u m n y a ditemukan diAmerika Tengah Penyebaran

Spesies Shigella

dan Asia T i m u r , termasuk d i

bakteri ini terjadi dari manusia, baik yang terinfeksi

maupun

carrier atau reservoir, ke m a n u s i a lain m e l a l u i lalat, tangan y a n g kotor, tinja, m a k a n a n dan m i n u m a n , serta barang-barang

lain y a n g terkontaminasi.

Pada daerah yang m e m p u n y a i 4 m u s i m , terutama A m e r i k a Serikat, infeksi sigelosis paling sering terjadi pada m u s i m gugur

dan dingin. D iIndonesia,

infeksi

sigelosis

telah menjadi endemi. K e l o m p o k yang paling rentan terinfeksi adalah anak-anak berusia

1-4

yang

tahun. e

Pencegahan dan pengobatan Infeksi sigelosis merupakan

infeksi y a n g berasal dari m a k a n a n dan air. O l e h

itu, pencegahan infeksi ini dapat d i l a k u k a n dengan berbagai

karena

cara berikut.

•

Menjaga kebersihan

•

Menjaga kebersihan makanan dan

lingkungan.

•

M e l i n d u n g i m a k a n a n dan m i n u m a n dari p e n c e m a r seperti lalat.

•

M e l a k u k a n klorinasi air m i n u m .

•

Membuang

dan mengolah

minuman.

limbah dengan memperhatikan sanitasi lingkungan.

Infeksi sigelosis u m u m n y a dapat sembuh sendiri dalam w a k t u 2 - 7 hari, terutama pada penderita dewasa. Pada penderita anak-anak atau penderita berusia dapat berlangsung

matian. A n t i b i o t i k , seperti dapat

digunakan

tetapi, sebelum

lanjut, penyakit

lama, bahkan pada penderita gizi buruk dapat m e n g a k i b a t k a n ampisilin, tetrasiklin, dan

untuk mengobati

penggunaan

infeksi dan

mengurangi

antibiotik, uji kepekaan

ke-

trimetoprim-sulfametoksazol, angka

kematian.

Akan

bakteri terhadap antibiotik perlu

dilakukan. H a l ini karena semakin banyak d i t e m u k a n galur bakteri yang resisten terhadap antibiotik tertentu.

B a b l O - B a l ^ t e r i Patogen padd Saluran Cernd

Vibrio

141

cholerae

Morfologi d a n fisiologi Vibrio a d a l a h b a k t e r i y a n g u m u m d i j u m p a i d ip e r m u k a a n a i r d i s e l u r u h d u n i a . Vibrio dapat hidup d iair laut dan d iair t a w a r dan hidup bersama tahun 1883, Robert K o c h berhasil mengisolasi derita kolera

dan

membuktikan bahwa

d e n g a n b i n a t a n g air.

Pada

Vibrio cholerae dari saluran cerna

pen-

spesies

ini merupakan

penyebab

penyakit

kolera. Vibrio cholerae m e r u p a k a n bakteri berbentuk berukuran

batang b e n g k o k seperti k o m a

2 - A \im. S p e s i e s i n i t i d a k m e m b e n t u k

karena memiliki

flagel tunggal

atau monotrik.

spora

dan

bergerak

dan

sangat

Vibrio cholerae m e r u p a k a n

aktif

bakteri

Gram-negatif, bersifat anaerof fakultatif, dan dapat m e l a k u k a n metabolisme

berupa

respirasi dan fermentasi. Bakteri ini bersifat patogen pada m a n u s i a dan dapat

menye-

babkan gangguan pencernaan. dapat

Vibrio bergerak dengan flagel di d a l a m m e d i a cair

menyintesis banyak flagel lateral pada media padat.

Pada biakan yang

dan

sudah

lama, bentuk bakteri ini dapat menjadi batang lurus. Bakteri

Vibrio u m u m n y a m e m e r l u k a n faktor pertumbuhan yang relatif

sederhana

dan dapat t u m b u h dengan baik dalam media yang mengandung

garam mineral

asparagin

pertumbuhan

sebagai sumber

karbon dan nitrogen. Beberapa media

dan yang

sering d i g u n a k a n adalah alkaline taurocholate tellurite a g a r dan thiosulfate citrate bile salt sucrose ( T C B S )

agar.

Vibrio cholerae tidak tahan asam dan hidup pada p H o p t i m u m 8,5-9,5. S u h u t u m b u h a n o p t i m u m 37°C. K o l o n i V i b r i o c h o l e r a e b e r b e n t u k dan tampak bergranul. Spesies ini meragi

per-

cembung, bulat, halus,

laktosa dan manosa

tanpa

menghasilkan

gas. D a l a m m e d i a pepton, b a k t e r i i n i a k a n m e m b e n t u k i n d o l , y a n g d e n g a n a s a m

sulfat

akan membentuk warna merah.

P a t o g e n i s i t a s d a n gejala p e n y a k i t Vibrio cholerae memproduksi enterotoksin berbobot m o l e k u l 90.000 yang tidak tahan asam

d a npanas.

meningkatkan usus

Aktivitas enterotoksin

konsentrasi A M P

sehingga menyebabkan

mengaktifkan

siklik, dan

masif yang

aktivitas adenilat hipersekresi

mengakibatkan

siklase,

cairan

dari

kehilangan

banyak

c a i r a n t u b u h . V i b r i o b i o t i p e E l Tor m e m b e n t u k h e m o l i s i n y a n g d a p a t l a r u t d a n

mampu

m e l i s i s k a n sel darah

diare

menyebabkan

merah.

Variasi antigen m e m a i n k a n peranan penting dalam virulensi kolera. A n t i g e n flagel H

Vibrio cholerae sama

dengan antigen pada hampir semua

dapat ditentukan spesies y a n g menyebabkan tidak tahan panas. dung

Vibrio cholerae juga m e m i l i k i antigen somatik O yang

lipopolisakarida. Antibodi terhadap

bertanggung jawab

Vibrio sehingga

atas e p i d e m i

kolera, seperti y a n g terdapat pada biotipe

Inaba, dan Hikojima.

mengan-

antigen O bersifat protektif Serotipe O ,

d a n E l Tor. A d a t i g a f a k t o r a n t i g e n , y a i t u A , B , d a n C y a n g m e m b a g i jadi serotipe O g a w a ,

tidak

epidemi kolera. A n t i g e n flagel H bersifat

cholerae

serotipe O , m e n -

142

B u k u Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan K e d o k t e r a n ^

Antigen 0

Serotipe Ogawa

A. B

Inaba

A, C

Hikojima

A , B. C

Vibrio cholerae tidak bersifat invasif, tidak pernah m a s u k d a l a m sirkulasi darah, dan tetap terlokalisasi di dalam usus. Bakteri ini menghasilkan enterotoksin, musinase, dan endotoksin. T o k s i n kolera bereaksi dengan m u k o s a epitel usus dan akan sang

hipersekresi

air dan

klorida serta m e n g h a m b a t

absorpsi

natrium

merang-

yang

dapat

mengakibatkan diare, kehilangan banyak cairan bebas protein, elektrolit, bikarbonat, dan ion yang diperlukan oleh tubuh. Masa

inkubasi

Kehilangan

cairan

1 - 4 hari dengan tubuh

dapat

gejala

mual, m u n t a h , diare, dan

menyebabkan

dehidrasi,

bahkan kematian. A n g k a kematian tanpa pengobatan adalah

kejang

anuria, asidosis,

perut. kejang,

25-50%.

Epidemiologi P e n y e b a r a n k o l e r a k eE r o p a d a n A m e r i k a terjadi m u l a i t a h u n 1817. S e t e l a h i t u , e n a m g e l o m b a n g besar penyebaran menyebabkan

b i o t i p e E l Tor m e n y e b a b k a n ketujuh.

kolera terjadi d i seluruh dunia.

Vibrio cholerae telah

beberapa epidemi besar di beberapa negara di dunia. Pada tahun

Sejak

saat

epidemi

itu, biotipe

besar d iFilipina, yang disebut global

ini menyebar

Tengah, Afrika, dan beberapa negara

dengan

1916,

epidemi

luas k e seluruh Asia, T i m u r

Eropa.

Kekebalan Asam

l a m b u n g dapat m e m b u n u h

bakteri yang masuk dalam j u m l a h kecil. Antibodi

yang terbentuk adalah I g A dan IgG yang hanya ada dalam w a k t u yang relatif singkat.

Pencegahan dan pengobatan Vaksinasi

dapat

melindungi orang-orang

yang

kontak langsung

dengan

penderita.

L a m a efek proteksi vaksin ini b e l u m diketahui secara pasti. Peran vaksinasi mengatasi epidemi

belum jelas.

Beberapa tindakan pencegahan yang

dapat

dilakukan

adalah

sebagai berikut. •

Menjaga kebersihan makanan dan m i n u m a n .

•

Memasak makanan dan m i n u m a n dengan

•

Menjaga kebersihan dan sanitasi lingkungan.

•

Vaksinasi.

Pengobatan

sempurna.

yang dilakukan pada prinsipnya adalah menggantikan cairan tubuh

dan

elektrolit y a n g hilang dari t u b u h dengan cara rehidrasi dengan cairan dan elektrolit. Pengobatan

dengan

cairan atau rehidrasi.

antibiotik tetrasiklin

dapat

mempersingkat

periode

pemberian

Bab

Vibrio

10 - Bakteri Patogen pada Saluran Cerna

143

parahaemolyticus

Morfologi d a n fisiologi Vibrio parahaemolyticus adalah bakteri G r a m - n e g a t i f dan bersifat fakultatif

anaerob.

Sifat dan struktur Vibrio parahaemolyticus serupa dengan spesies Vibrio lain,

yaitu

berbentuk batang b e n g k o k m e n y e r u p a i k o m a (dapat m e m b e n t u k batang lurus dalam biakan y a n g lama), berukuran 2 - 4 |im,tidak m e m i l i k i spora, dan bergerak sangat

aktif

karena m e m i l i k i flagel monotrik. Metabolisme berupa fermentasi dan respirasi tanpa mengeluarkan

gas.

Vibrio parahaemolyticus m e m b u t u h k a n perbenihan selektif dengan p H 7,6-9,0. M a s a inkubasi biasanya generasi berkisar 9-15

optimum

12-24 j a m , tetapi dapat berkisar 4 - 3 0 j a m . W a k t u

menit. S u h u p e r t u m b u h a n 4^5°C. B a k t e r i i n i a k a n m a t i

pada

s u h u l e b i h d a r i 55°C. Vibrio parahaemolyticus m e r u p a k a n vibrio halofiliky a n g m e m b u t u h k a n m i n i m a l 2 %

NaCl,

sedangkan

biotipe

alginolyticus tahan sampai

rahaemolyticus tumbuh membentuk

koloni besar halus dan

media perbenihan agar T C B S , sedangkan

1 1 % NaCI.

Vibrio p a -

berwarna hijau

dalam

koloni Vibrio cholerae berwarna kuning.

P a t o g e n e s i s d a n gejala p e n y a k i t Pada u m u m n y a . Vibrio parahaemolyticus m e n i m b u l k a n reaksi hemolitik yang

khas

y a n g disebut dengan f e n o m e n a K a n a g a w a . H a m p i r 9 5 % isolat m e n u n j u k k a n hasil u j i hemolisis K a n a g a w a positif U j i ini mendeteksi hemolisin yang bersifat tahan

panas,

yang melisiskan eritrosit manusia dan kelinci, tetapi tidak melisiskan eritrosit kuda. H u b u n g a n y a n g pasti antara hemolisin dan enteropatogenik y a n g d i b e r i k a n k ed a l a m usus k e l i n c i dapat m e n y e b a b k a n dilatasi dan degenerasi

belum jelas.

kolera serta

Hemolisin

menyebabkan

usus.

Vibrio parahaemolyticus m e n i m b u l k a n gejala

klinik

berupa

gangguan

saluran

cerna, y a n g ditandai dengan diare berair dan k r a m perut. Pada sebagian besar terjadi m u a l , m u n t a h , d e m a m , mengandung meningkat

kasus,

dan sakit kepala. Gejala berupa disentri dengan

tinja

darah dan lendir serta d e m a m tinggi dengan j u m l a h sel darah p u t i h y a n g

kadang-kadang

ditemukan. Penyakit ini khas dengan

spektrum

sedang

sampai berat. Gejala berlangsung sampai 1 0 hari, rata-rata 72 j a m . P e r a w a t a n intensif diperlukan pada kasus y a n g berat. Infeksi sistemik dan k e m a t i a n j a r a n g terjadi. H a m pir semua orang rentan terhadap penyakit ini. Diagnosis klinik perlu ditegakkan dengan pemeriksaan laboratorium,yaitu dengan membiakkan spesimen

p e m e r i k s a a n y a n g terdiri atas usap d u b u r atau tinja d i d a l a m

media selektif T C B S dan kaldu alkali pepton dengan penambahan N a C I

3%.

Epidemiologi P e n y a k i t y a n g disebabkan oleh Vibriop a r a h a e m o l y t i c u s sering kali d i t u l a r k a nm e l a l u i konsumsi ikan m e n t a h atau ikan yang dimasak kurang sempurna. Penularan juga terjadi dari m a k a n a n yang telah dimasak dengan sempurna, tetapi tercemar oleh

tangan

144

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

penjamah

y a n g p a d a saat y a n g s a m a

kanan dengan air yang tercemar Kasus

sporadis dan

berbagai bagian

menangani

berisiko terjadi

beberapa wabah

babkan

laut yang tidak dimasak oleh

kejadian

luar biasa ( K L B )

dilaporkan

dari Bebe-

mengonsumsi

D i Jepang, 5 %kasus diare

Kasus-kasus

dise-

ini terjadi terutama pada

panas. Beberapa K L B yang terjadi disebabkan oleh galur K a n a g a w a urease

ma-

dan A m e r i k a Serikat.

terjadi d i A S , yang disebabkan

dengan sempurna.

Vibrio parahaemolyticus.

laut mentah. M e n c u c i

penularan.

dunia, terutama Jepang, Asia Tenggara,

rapa K L B dengan korban yang banyak makanan

makanan

musim

negatif dan

galur

positif

Lingkungan

pantai

merupakan

habitat

alami

ditemukan d iperairan pantai dan dalam tubuh ikan dan Temuan galur dengan

limbah

lain, karena

bakteri-bakteri tersebut

bila kondisi terhadap

r u m a h tangga,

perairan

seperti

tinja manusia

secara langsung

memungkinkan.

Selanjutnya,

adanya

atau sisa

akan tumbuh keadaan

biota laut dan pada akhirnya dapat m e m e n g a r u h i

Pencegahan dan

musim

panas,

kerang-kerangan.

Vibrio yang patogen d iperairan pantai menandakan

industri dan

Selama

Vibrio parahaemolyticus.

m u s i m dingin, bakteri ini d i t e m u k a n d il u m p u r laut, sedangkan selama

kontak makanan

dan

berkembang

ini akan

berpengaruh

manusia.

pengobatan

Pencegahan penularan penyakit yang disebabkan oleh bakteri Vibrio parahaemolyticus dapat dilakukan dengan mengonsumsi Apabila

akan

Pengawasan

dimakan terhadap

mentah, penderita,

limbah perlu mendapat

kebersihan

Perhatian

khusus

makanan

babkan

oleh yang

perlu

bebas

lingkungan, dan

upaya

dari

sempurna. bakteri

ini.

penanggulangan

dan penyimpanan

makanan

laut

tepat. dan

juru dise-

diberikan

pada para

Vibrio parahaemolyticus dapat

digunakan

kanamisin, tetrasiklin, dan

Vibrio

dipastikan

laut agar m e r e k a tidak menjadi s u m b e r penularan. Infeksi yang

y a n g berat, rehidrasi dan p e n a m b a h a n biotik

harus

perhatian utama. Pengolahan

harus dilakukan dengan cermat dan masak

makanan yang telah dimasak dengan

makanan

dalam

biasanya

pekerja

kapal,

dapat sembuh

perenang, sendiri.

Pada

cairan elektrolit perlu segera dilakukan. pengobatan

infeksi

ini adalah

kasus Anti-

kloramfenikol,

sefalotin.

vulnificus

Morfologi d a n fisiologi Vibrio vulnificus termasuk dalam negatif yang perairan

mempunyai

flagel

famili Vibrionaceae

dan merupakan

sehingga dapat bergerak.

laut dan pada plankton dan

kerang-kerangan

bakteri

Gram-

Bakteri ini ditemukan d i

laut. B a k t e r i Vibrio vulnificus

masih jarang dikenali, tetapi tingkat penyakit infeksi yang disebabkan oleh bakteri ini dapat mencapai 5 0 % : sebagian besardisebabkan oleh makanan oleh bakteri tersebut. dapat menyebabkan

lautyangterkontaminasi

B a k t e r i Vibrio vulnificus bersifat patogen pada m a n u s i a infeksi pada lambung

(gastroenteritis), infeksi luka pada

kerena kulit.

Bab 10 - Bakteri Patogen pada Saluran Cerna

dan bahkan dapat menyebabkan

septisemia. Bakteri ini pertama kali dikenal

penyebab infeksi pada tahun 1976 dan beberapa kan pada t a h u n

145

sebagai

kasus infeksi m u l a i didokumentasi-

1979.

Faktor virulensi Faktor virulensi bakteri Vibrio vulnificus d a l a m m e n y e b a b k a n tahui secara

pasti, tetapi d i p e r k i r a k a n terdiri atas beberapa

pada d i n d i n g sel bakteri i n i , antara lain sebagai 1.

Selubung

penyakit belum

komponen

yang

dike-

terdapat

berikut.

atau kapsul bakteri Vibrio vulnificus y a n g

mengandung

polisakarida.

Galur y a n g tidak m e m p u n y a i kapsul ini tidak bersifat virulen. 2.

Pili dan fimbria y a n g m e n g a n d u n g alat u n t u k m e n e m p e l

3.

senyawa /V-metilfenilalanin, yang

pada lapisan epitel sel-sel

merupakan

hospes.

L i p o p o l i s a k a r i d a ( L P S ) pada d i n d i n g sel b a k t e r i y a n g bersifat sebagai dan berperan penting dalam menyebabkan

demam

eksotoksin

dan renjat septik apabila

terin-

feksi bakteri i n i . B e r d a s a r k a n tipe antigen lipopolisakarida, bakteri Vibrio vulnificus d i k e n a l d a l a m 3 biotipe, y a i t u biotipe 1, y a n g d o m i n a n p a t o g e n pada

manusia,

b i o t i p e 2 ,y a n g d i t e m u k a n p a d a b i n a t a n g l a u t ( b e l u t ) , d a n b i o t i p e 3 ,y a n g d i t e m u k a n pada pekerja d ipengolahan 4.

produk

ikan.

Beberapa jenis e n z i m yang diproduksi oleh bakteri Vibrio vulnificus m e r u p a k a n faktor v i r u l e n s i , antara lain h e m o l i s i n (sitolisin), protease, esterase, kondroitinase, hialuronidase, D N A s e , dan

P a t o g e n e s i s d a n gejala Bakteri

16 j a m

setelah

pencernaan

pada

seseorang

matang. Bakteri ini juga dapat menjadi penyebab infeksi

kulit jika ada luka pada

yang mengandung

gangguan

m a k a n a n laut yang terkontaminasi bakteri ini,biasanya jika d i m a -

kan mentah atau setengah pada

musinase,

penyakit

Vibrio vulnificus dapat m e n y e b a b k a n

yang mengonsumsi

kolagenase,

sulfatase.

kulit, tersengat ikan laut, dan terpajan dengan

air laut

bakteri Vibrio vulnificus. Gejala penyakit biasanya m u n c u l

penderita

mengonsumsi

makanan

laut yang

dalam

terkontaminasi, dapat

berupa m u a l , m u n t a h , diare, dan sakit perut. Infeksi biasanya bersifat akut dan jarang menyebabkan misalnya

komplikasi. Pada

pengidap

penyakit

penderita yang

hati

kronis.

memiliki

pertahanan tubuh

Vibrio vulnificus dapat

lemah,

menginvasi

k e

peredaran darah secara sistemik, baik m e l a l u i infeksi pada kulit a t a u p u n dari saluran cerna sehingga tik, dan

dapat menyebabkan

kematian. Para pengidap

septisemia, d e m a m penyakit gangguan

tinggi, menggigil, renjat sephati, diabetes,

kelainan

lambung, penyakit ginjal, penyakit kanker, penurunan sistem imunitas,dan

pada

pengguna

steroid jangka panjang m e r u p a k a n penderita yang sangat rentan terhadap infeksi bakteri

Vibrio vulnificus. O l e h karena itu, para penderita ini tidak d i a n j u r k a n

sumsi m a k a n a n laut y a n g mentah atau tidak dimasak dengan

mengon-

sempurna.

Pemeriksaan laboratorium Infeksi bakteri Vibrio vulnificus dapat didiagnosis dengan bantuan pemeriksaan ratorium. Keberadaan

bakteri diperiksa pada

sampel

pemeriksaan y a n g berasal

labodari

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

146

penderita, yaitu feses, j a r i n g a n kulit y a n g luka infeksi, atau darah. P e m b i a k a n bakteri Vibrio vulnificus biasanya m e n g g u n a k a n yang

media spesifik u n t u k menghasilkan

biakan

baik.

Pencegahan dan

pengobatan

Penderita y a n g mengidap berbagai penyakit y a n g dapat m e n u r u n k a n daya tahan t u b u h disarankan untuk mengonsumsi

m a k a n a n laut yang telah dimasak dengan

sempurna.

Para tenaga medis hendaknya berhati-hati ketika menangani penderita yang terinfeksi oleh bakteri ini. Pemberian antibiotik m e r u p a k a n cara pengobatan

yang dianjurkan

untuk penderita y a n g terinfeksi.Beberapa antibiotiky a n g efektif antara lain tetrasiklin, golongan

sefalosporin, dan imipenem. Pengobatan

infeksi kulit m e m e r l u k a n tindakan

khusus untuk menghilangkan jaringan nekrotik pada luka infeksi.

Clostridium

perfringens

Morfologi d a n fisiologi Clostridium perfringens termasuk dalam famili Clostridiaceae. Bakteri ini merupakan bakteri anaerob G r a m - p o s i t i f yang bersifat patogen pada manusia. Bakteri ini t u m b u h pada suhu 3 T C dan p H

5-8.

P a t o g e n e s i s d a n gejala p e n y a k i t Infeksi Clostridiumperfringens ditandai dengan gangguan kolik tiba-tiba dan diikuti dengan Penyakit

ini u m u m n y a

menyebabkan

singkat, serta j a r a n g m e n y e b a b k a n

pencernaan

dengan

diare, rasa m u a l , kadang kala m u n t a h , dan gejala

ringan dan

berlangsung

gejala demam.

dalam

k e m a t i a n . Penyakit dengan gejala berat

waktu

disebabkan

oleh necrotizing enteritis, y a n g pernah terjadi pada a k h i r perang dunia I I d i J e r m a n dan Papua Nugini. Penelitian terhadap penyakit ini m e n u n j u k k a n bahwa Clostridium perfringens

ditemukan

makanan (sebanyak (sebanyak

pada

biakan

bakteri anaerob

semikuantitatif dari

1 0 -b a k t e r i p e r g r a m a t a u l e b i h ) a t a u d a r i s a m p e l t i n j a

1 0 ^b a k t e r i p e r g r a m

atau

lebih).

perfringens berkisar 6-24 j a m dan biasanya

Masa

10-12

inkubasi

bakteri Clostridium

jam.

Clostridium perfringens tipe A dapat m e n i m b u l k a n penyakit gangren cunan

sampel penderita

dan

kera-

makanan.

Penyakit

gangren

Penyakit ini termasuk toksemia, yang terjadi sebelum atau bersamaan dengan

terben-

t u k n y a gas d id a l a m j a r i n g a n . K a r b o h i d r a t j a r i n g a n t u b u h d i h a n c u r k a n d e n g a n

diikuti

p e m b e n t u k a n gas d a n a k a n t e r j a d i h e m o l i s i s i n t r a v a s k u l a rd a n s e p t i s e m i a .

Pencegahan

penyakit gangren dapat d i l a k u k a n dengan cara berikut. •

Pembedahan

untuk mengangkat jaringan yang mati dan gumpalan darah di tempat

bakteri berkembang

biak.

•

Pemberian antitoksin.

•

Pemberian antibiotikuntuk menghentikan pertumbuhan bakteri.

Perkembangan bakteri sudah

bakteri sulit dihentikan dengan menyebar

sehingga

pembedahan

jaringan setempat

perlu dilakukan amputasi bagian

anggota

jika badan

yang terkena u n t u k m e n y e l a m a t k a n j i w a penderita.

Keracunan Beberapa

makanan spora

Clos-

tridium perfringens. Jika daging tersebut dimasak pada suhu yang tidak dapat

m e m -

bunuh

d a g i n g d a n p r o d u k d a g i n g mentah k e m u n g k i n a n m e n g a n d u n g

spora,

Clostridium perfringens k e m u n g k i n a n besar dapat

berkembang

dengan baik. M a k a n a n m a s i h terlihat normal, tetapi setelah dikonsumsi atau bakteri

akan berkembang

dan

mencapai

jumlah yang

dapat

menginfeksi

biak

dicerna, usus. D i

d a l a m usus, Clostridium perfringens dapat m e m b e n t u k dan m e n g e l u a r k a n enterotoksin. Toksin ini merangsang e n z i m adenilat siklase pada dinding usus y a n g konsentrasi c A M P

(adenosin

monofosfat

siklik) meningkat sehingga

sekresi air dan klorida pada usus dan menghambat

reabsorpsi

mengakibatkan terjadi hiper-

natrium. Keadaan

dapat m e n i m b u l k a n rasa nyeri pada perut, diare, dan kadang-kadang

rasa m u a l

muntah. Gejala berlangsung

makanan

sekitar 8-24 j a m setelah m e n g o n s u m s i

ini dan yang

tercemar dan berakhir 12-18 j a m kemudian. Penyebaran penyakit ini sangat luas dan lebih sering terjadi pada

negara-negara

yang memiliki masyarakat yang m e m p u n y a i kebiasaan menyiapkan makanan cara-cara y a n g dapat m e n i n g k a t k a n perkembangbiakan

dengan

Clostridium perfringens.

Penularan Penularan bakteri Clostridiumperfringens terjadi m e l a l u i m a k a n a n y a n g t e r k o n t a m i nasi oleh tanah dan tinja, terutamaj i k a m a k a n a n tersebut s e b e l u m n y a d i s i m p a n cara yang m e m u n g k i n k a n bakteri berkembang Clostridium perfringens dikaitkan dengan

dengan

biak. H a m p i r semua penyakit infeksi

pemasakan

makanan dan daging yang k u -

rang baik, m i s a l n y a k a l d u daging, daging cincang, saus y a n g terbuat dari daging

sapi,

kalkun, dan a y a m . Spora dapat bertahan hidup pada suhu masak n o r m a l . Spora

dapat

tumbuh dan berkembang

saat p e n d i n g i n a n , saat p e n y i m p a n a n m a k a n a n p a d a s u h u k a -

mar, dan/atau saat p e m a n a s a n y a n g tidak sempurna. K o n t a m i n a s i bakteri y a n g

diper-

l u k a n u n t u k m e n i m b u l k a n gejala k l i n i s c u k u p b a n y a k , y a i t u s e k i t a r 10^ b a k t e r ip e r gram

makanan.

Hampir semua

orang rentan terhadap penyakit ini. Berdasarkan penelitian

dilakukan terhadap sukarelawan, tidak ditemukan adanya infeksi berulang

yang

kekebalan setelah terjadi

kali.

Pencegahan dan pengobatan Pencegahan Upaya

yang

dapat dilakukan untuk mencegah penularan infeksi bakteri ini adalah

sebagai berikut.

148

•

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Penyuluhan tentang penyiapan dan penyediaan

m a k a n a n dalam skala besar perlu

diberikan pada masyarakat, khususnya makanan dengan

bahan baku daging.

m e m u n g k i n k a n , m a k a n a n s e b a i k n y a d i s a j i k a n setelah d i m a s a k , saat m a s i h •

Jika

panas.

D a g i n g disaj ikan segera setelah d i m a s a k selagi m a s i h panas atau segera d i m a s u k k a n ke d a l a m p e n d i n g i n y a n g d i r a n c a n g secara tepat atau d i s i m p a n d id a l a m l e m a r i e s sampai w a k t u penyajian. Apabila diperlukan, m a k a n a n tersebut dipanaskan

kem-

bali secara sempurna. Jangan m e m a s a k

dipa-

daging setengah

matang kemudian

naskan kembali pada hari berikutnya, kecuali daging tersebut telah disimpan

pada

temperatur yang aman. Potongan daging dengan ukuran besar hendaknya

langsung

dimasak. U n t u k proses pendinginan cepat, m a k a n a n y a n g telah d i m a s a k

dimasuk-

kan k e d a l a m alat pendingin

cepat.

Pengobatan Pengobatan •

dapat d i l a k u k a n dengan cara berikut.

Pembersihan luka. Tindakan bedah perlu dilakukan untuk menghilangkan jaringan nekrotik yang menjadi tempat pertumbuhan bakteri.

• •

Pemberian antibiotik. Pemberian oksigen

hiperbarik. Penderita d i m a s u k k a n k edalam k a m a r berisi

ok-

sigen bertekanan tinggi beberapa kali sehari selama setengah j a m . Perlakuan ini m e n a i k k a n tingkat oksigenasi jaringan sehingga dapat m e n g h a m b a t bakteri anaerob

Pemeriksaan

pertumbuhan

tersebut.

laboratorium

Bahan pemeriksaan berupa spesimen

luka, nanah, jaringan, dan tinja penderita.

Bahan

pemeriksaan dibiakkan dalam media tioglikolatdan agar darah, selanjutnya diinkubasi dalam suasana anaerob. Isolat m u r n i

dapat

U j i konfirmasi dapat dilakukan dengan

dibiakkan dalam

perbenihan

agar

darah

uji reaksi biokimia.

untuk melihat

hemolisis. Pemeriksaan lain dapat dilakukan dengan uji lesitinase dengan

adanya

membiakkan

bakteri d id a l a m m e d i a k u n i n g telur. J i k a positif, a k a n terjadi presipitasi ( k e k e r u h a n ) di sekitar k o l o n i bakteri.

Helicobacter

pylori

Morfologi d a n fisiologi Pada tahun 1982, R o b i n W a r r e n dan Barry Marshall dari Australiaberhasil m e n e m u k a n dan m e m b i a k k a n suatu jenis bakteri yang berbentuk spiral dan t u m b u h dalam mikroaerofilik. dan

Bakteri yang diisolasi dari jaringan biopsi

ulkus peptikum

ini hampir selalu ditemukan pada penderita

radang

ulkus usus dua belas jari, atau t u k a k lambung. Bakteri ini semula diberi n a m a lobacter pyloridis karena struktur selnya mirip dengan

suasana

penderita gastritis kronis lambung, Campy-

spesies Campylobacter jejuni

yang j u g a dapat m e n g i n f e k s i saluran cerna. B a r u pada tahun 1989, berdasarkan sifatsifat fungsional dan e n z i m a t i s n y a , bakteri ini diberi n a m a Helicobacter pylori.

^^^^^^K

Bab 10 - Bakteri Patogen pada Saluran Cerna

Helicobacter pylori merupakan bakteri Gram-negatif, buh dalam suasana

spiral, dan

mikroaerofilik. Bakteri ini berukuran panjang 3 fim dan

0,5 f i m serta m e m i l i k i 4 - 6

flagel

sehingga dapat bergerak

P a t o g e n e s i s d a n gejala Helicobacter pylori merupakan melalui bahan

berbentuk

makanan

yang

dengan

149

tum-

diameter

bebas.

penyakit

bakteri patogen yang tercemar,

ditularkan melalui oral,

yaitu

dan sering kali ditularkan dari ibu k e bayi

tanpa ada gejala y a n g jelas atau asimtomatis. Bakteri ini m e r u p a k a n penyebab gastritis k r o n i s d a n b e r h u b u n g a n

erat dengan penyakit ulkus p e p t i k u m , gastritis atrofi,

kanker pada sistem pencernaan. bawah

B a k t e r i ini dapat berkolonisasi di saluran cerna

dan d i saluran hepatobilier.

Infeksi Helicobacter pylori juga telah

sebagai salah satu faktor risiko adenokarsinoma lambung

H e l i c o b a c t e r p y l o r i adalah

bagian

ditetapkan

lambung dan limfoma. Lokasi infeksi

bawah

dan mengakibatkan

yang sering kali disertai dengan komplikasi perdarahan berkolonisasi

peradangan

lambung. Helicobacter pylori

pertama kali di daerah antrum lambung yang tidak terlalu asam. Bakteri

ini m e n g g u n a k a n

flagel

dan tubuhnya yang berbentuk spiral untuk menembus

m u k o s a usus. Helicobacter pylori m e m p r o d u k s i tor yang terdapat

pada membran

mukosa

adhesin untuk menempel

usus. Beberapa s e n y a w a

lapisan

pada resep-

reseptor

adhesin

terdiri atas f o s f a t i d i l e t a n o l a m i n , h e m a g l u t i n i n , l a m i n i n , d a n a s a m sialat. E n z i m berperan penting dalam kolonisasi bakteri Helicobacter pylori di lingkungan yang asam.

dan

bagian

E n z i m urease

yang terdapat d ibagian

luar dan bagian

dalam

urease

lambung sitoplasma

bakteri dapat m e n g u r a i k a n urea menjadi a m o n i a dan bikarbonat sehingga dapat

meng-

ubah

pylori

suasana

asam

pada lambung.

Dengan

demikian,

dapat bertahan hidup dalam lingkungan bersuasana manfaat

bagi

kelangsungan

lambung dan

hidup

bakteri Helicobacter

asam. Proses tersebut sangat

bakteri, tetapi bersifat t o k s i k pada sel-sel

berepitel

usus.

(NH2)2C = O +

+ 2 H

p

•

"^^^^

HCO3- +

2 ( N H / )

P r o d u k s i a m o n i a o l e h urease bersifat t o k s i k u n t u k sel hospes. S e l a i n i t u , k e m a m p u a n bakteri Helicobacter pylori memproduksi dapat bakteri

merusak

lapisan sel-sel

Helicobacter

menghambat

pylori

bung.

mempunyai

glikosilasi lapisan mukosa

pertahanan lapisan m u k o s a Peningkatan Komponen

kadar

protease,

katalase, dan

saluran cerna.

struktur

yang

fosfolipase

Lipopolisakarida

unik

karena

usus, L P S j u g a dapat

pepsinogen

tersebut

dapat

memengaruhi

fungsi

asam

lam-

menstimulasi sekresi pepsinogen pada

usus.

dapat

memperbesar

risiko gangguan

usus

peptikum. lipid A pada L P S

bakteri Helicobacter pylori m e m p u n y a i

yang berbeda dengan struktur L P S pada bakteri Gram-negatif yang lain. Sifat genik

(LPS)

selain

sehingga sel-sel epitel sangat rentan terhadap

L P S Helicobacter pylori m a m p u

berupa ulkus

enzim

epitel m u k o s a

L P S Helicobacter pylori lebih rendah; sifat inilah y a n g diduga

bakteri Helicobacter pylori bersifat lebih persisten dibandingkan

struktur imuno-

menyebabkan

dengan bakteri pato-

gen lain. D i kondisi tertentu, infeksi bakteri Helicobacter pylori dapat

meningkatkan

B50

B u k u Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

kadar gastrin sehingga menyebabkan peningkatan asam di dalam duodenum. ini a k h i r n y a dapat m e n y e b a b k a n

ulserasi dan ulkus

Pemeriksaan

laboratorium

Bahan

yang

pemeriksaan

digunakan

Keadaan

duodenal.

untuk identifikasi bakteri ini adalah jaringan

biopsi dari ulkus. Berbagai penelitian telah dikembangkan u n t u k mendeteksi bakteri Helicobacter pylori, baik y a n g bersifat invasif m a u p u n non-invasif, meliputi uji biokimia, antara lain u j i urease,

katalase, pembiakan

pewarnaan G r a m atau pewarnaan

Giemsa.

bakteri, dan

identifikasi dengan

Salah satu teknik diagnosis

adalah

urea

b r e a t h test ( U B T ) . P a d a u j i i n i , p e n d e r i t a d i b e r i u r e a y a n g t e l a h d i l a b e l d e n g a n r a d i o a k t i f ' ^ C a t a u ''^C b e r s a m a

zat

makanan. Jika positif, dalam w a k t u 3 0 menit,

yang berlabel akan dikeluarkan melalui napas penderita sehingga dapat dideteksi

de-

ngan beta-counter. Beberapa teknik identifikasi secara molekuler juga telah d i k e m bangkan, misalnya metode reaksi rantai polimerase {polymerase chain reaction, P C R ) y a n g sangat sensitif dan spesifik. Pemeriksaan y a n g bersifat rutin adalah adanya

antibodi terhadap

bakteri Helicobacter pylori dalam

pemeriksaan

darah dan

uji antigen

pada feses penderita. A l a t diagnostik u j i E L I S A j u g a telah tersedia u n t u k u j i antibodi terhadap Helicobacter pylori dalam serum dan saliva penderita.

Pengobatan Eradikasi bakteri Helicobacter pylori merupakan prosedur penyakit dan menyembuhkan

pilihan untuk

mengobati

keluhan ulkus. Jenis antibiotik y a n g menjadi pilihan

pertama adalah klaritromisin dan amoksisilin dan disertai dengan pemberian prazol. A k a n tetapi, prevalensi resistensi primer Helicobacter pylori terus di seluruh dunia sehingga sangat m e m e n g a r u h i keberhasilan pengobatan. itu, penggunaan

Bacillus

Oleh

antibiotik y a n g tepat dan rasional m e l a l u i u j i resistensi

faktor penting dalam penanganan

infeksi yang disebabkan

ome-

bertambah sebab

merupakan

oleh bakteri ini.

cereus

Morfologi d a n fisiologi Bacillus cereus telah l a m a diketahui sebagai bakteri p e n y e b a b k e r a c u n a n

makanan

atau gangguan saluran cerna. B a k t e r i ini termasuk dalam famili Bacillaceae,

banyak

terdapat d i d a l a m t a n a h , b e r b e n t u k batang d e n g a n u k u r a n 0 , 3 - 2 , 2 |^m x 1 , 3 2 - 7 , 0 j a m , m e r u p a k a n bakteri Gram-positif, dan dapat m e m b e n t u k

endospora.

P a t o g e n e s i s d a n gejala p e n y a k i t Bacillus cereus mengonsumsi

dapat menyebabkan

keracunan makanan. Keracunan terjadi karena

makanan yang mengandung

enterotoksin yang diproduksi oleh bakteri

ini. Keberadaan

enterotoksin dalam makanan biasanya

Bacillus cereus.

Endospora

penuhnya

panas

oleh

disebabkan

oleh

endospora

y a n g t e r d a p a t p a d a m a k a n a n t i d a k d a p a t d i m a t i k a n se-

selama

proses

pemasakan

makanan.

Endospora

kemudian

Bal7lO^BSwefi'p&ogeh^

bersporulasi

dan berkembang

sehingga membentuk

toksin. Bakteri Bacillus

cereus

dapat m e m p r o d u k s i toksin emetik dan 3 jenis enterotoksin, yaitu enterotoksin H B L , Nhe,

dan

yang

dapat

EntK.

menyebabkan sehingga

Enterotoksin H B L dan enterotoksin N h e

menyebabkan

keracunan makanan, sedangkan

merupakan

enterotoksin

enterotoksin E n t K

tidak

keracunan makanan. Ketiga jenis enterotoksin ini bersifat sitotoksik

dapat

merusak

membran

sel hospes.

Enterotoksin non-hemolitik

merupakan enterotoksin yang menyebabkan diare pada keracunan m a k a n a n , toksin emetik menyebabkan

Nhe

sedangkan

m u a l , m u n t a h , dan sakit perut.

Penyakit infeksi Bacillus cereus y a n g d i t u l a r k a n m e l a l u i m a k a n a n dapat

m e n i m -

bulkan gejala-gejala berikut. 1.

Gejala penyakit y a n g berlangsung cepat y a n g ditandai dengan m u a l , m u n t a h , dan sakit perut, dengan m a s a inkubasi 1-6 j a m , disebut dengan emeticform. Gejala i n i menyerupai gejala yang disebabkan

2.

Gejala penyakit yang berlangsung

oleh bakteri Staphylococcus

aureus.

lebih lambat dengan masa inkubasi 8-16

jam,

disebut dengan diarrhealform. Bentuk ini ditandai dengan keluhan sakit perut dan diare.

Gejala

keracunan

ini menyerupai

keracunan

makanan

yang

disebabkan

bakteri Clostridiumperfringens. Gejala keracunan m a k a n a n pada tipe inkubasi cepat disebabkan y a n g tahan panas, sedangkan tipe yang lambat disebabkan enterotoksin H B L hemolitik. Diare disebabkan

oleh toksin emetik

oleh enterotoksin N h e

dan

oleh kenaikan permeabilitas

dinding

K e r a c u n a n m a k a n a n y a n g disebabkan oleh Bacillus cereus biasanya dapat

sembuh

sel usus a k i b a t a k t i v a s i e n z i m adenilat siklase. sendiri. A k a n tetapi, pemberian

cairan infiis bagi pasien y a n g diare dan

antibiotik dan obat lain y a n g sesuai dapat mempercepat penanganan

pemberian

penderita.

m

e

BAB 11 BAKTERI PATOGEN PADA SALURAN NAPAS

•

Pendahuluan

•

Streptococcus m

•

Streptococcus m

m

pneumoniae

Haemophilus influenzae

Corynebacterium

diphtheriae

Mycobacterium

tuberculosis

m

m m

Bordetella

pertussis

Mycoplasma pneumoniae m

152

Patogenesis

Legionelia pneumophila

Bab

11 - Bakteri Patogen p a d a Saluran Napas

153

PENDAHULUAN Bakteri patogen babkan

pada saluran napas merupakan golongan

bakteri yang dapat

penyakit infeksi pada saluran napas, baik saluran napas

bagian atas

saluran napas bagian bawah. Bakteri penyebab penyakit infeksi y a n g paling

menyemaupun dominan

pada s a l u r a n napas bagian atas adalah Streptococcus p n e u m o n i a e , y a n g dapat

menye-

b a b k a n faringitis, laringitis,tonsilitis, a t a u p u n epiglotitis. Jenis bakteri lain y a n g

dapat

m e n i m b u l k a n i n f e k s i s a l u r a n napas bagian atas adalah H a e m o p h i l u s influenzae, Corynebacterium

diphtheriae, Staphylococcus

d a nPseudomonas

aureus,

aeruginosa.

Bakteri patogen

pada saluran napas bagian b a w a h antara lain Bordetella pertussis

Mycobacterium

tuberculosis.

Bakteri-bakteri yang

dapat

menyebabkan

dan

pneumonia

adalah Streptococcus pneumoniae, C h l a m y d i apneumoniae, Legionella pneumophila, dan Mycoplasma

pneumoniae.

Streptococcus Morfologi d a n fisiologi Penggolongan

Streptococcus

didasarkan atas ( a ) reaksi h e m o l i s i s terhadap sel

darah

m e r a h dan (b) struktur antigen dan sifat antigenik.

Reaksi iiemoiisis

teriiadap sei daraii

merati

R e a k s i h e m o l i s i s terhadap sel darah m e r a h telah l a m a d i g u n a k a n u n t u k dalam lempeng

agar d a r a h d a n dapat m e l i s i s sel d a r a h m e r a h di s e k i t a r k o l o n i

sempurna, sedangkan Streptokokus

yang

sehingga

memperlihatkan warna kehijauan d isekitar ko-

tidak menghemolisis

s e ldarah m e r a h

digolongkan

streptokokus y - h e m o l i t i k . Streptokokus grup A hampir selalu merupakan sedangkan

grup

larut

dengan

s t r e p t o k o k u s a - h e m o l i t i k melisis sel darah m e r a h secara parsial

akibat reduksi hemoglobin loni.

menggolongkan

Streptokokus p-hemolitik menghasilkan hemolisin yang mudah

Streptococcus.

B dapat

termasuk a , p, atau y - h e m o l i t i k . Sebagian

dalam

p-hemolitik, besar

Strepto-

coccus p n e u m o n i a e adalah a-hemolitik, tetapi dapat menjadi p - h e m o l i t i k d a l a m sana anaerob.

Metode

reaksi hemolisis tidak dapat

digunakan

sua-

secara m u t l a k untuk

mengidentifikasi streptokokus, tetapi telah digunakan secara luas u n t u k mengidentifikasi spesies Streptococcus p n e u m o n i a e dan Streptococcus pyogenes secara cepat.

struktur antigen d a n sifat

antigenik

Struktur antigen dan sifat antigenik telah digunakan oleh Lancefield longkan Streptococcus digolongkan A

secara serologi.

untuk

Berdasarkan struktur antigen,

m e n u r u t abjad ( A , B , C ,D , dst.). S t r u k t u r d i n d i n g sel Streptococcus

paling banyak

diteliti d i antara grup bakteri yang

lain. D i n d i n g sel tersusun

unit-unit A^-asetilglukosamin berulang dan asam /V-asetil m u r a m a t , y a n g komponen

menggo-

Streptococcus

utama dari peptidoglikan.

reaksi serologi

Dulu, Streptococcus

diidentifikasi

antigen polisakarida dinding selnya. Lancefield golongan

atas

merupakan berdasarkan

telah menetapkan 8 0

grup antigen spesifik. Polisakarida grup A adalah polimer dari A^-asetilglukosamin ramnosa. Polisakarida inijuga dikenal dengan

grup

antigen karbohidrat.

dan

154

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Genus

termasuk kelompok

Streptococcus

bakteri Gram-positif yang

heterogen,

berbentuk bulat, dan tersusun m e n y e r u p a i bentuk rantai. Beberapa galur Streptococcus berperan penting dalam ekologi dan flora normal manusia dan hewan. Beberapa d i antara galur ituj u g a bersifat patogen terhadap manusia, seperti y a n g tercantum pada Tabel 11.1. Klasifikasi Streptococcus, terutama untuk tujuan medis, didasarkan pada kasi serogrup

komponen

d i n d i n g s e ld a nb u k a n p a d a n a m a spesies.

identifi-

Streptococcus

grup A m e r u p a k a n Streptococcus yang selama ini dianggap patogen dan menjadi p e nyebab penyakit infeksi. D u a spesies u t a m a y a n g sering m e n i m b u l k a n penyakit adalah Streptococcus pyogenes dan Streptococcus pneumoniae. Streptococcus pyogenes m e r u p a k a n salah satu bakteri streptokokus yang sering menginfeksi manusia. Sebanyak 5 - 1 5 % diperkirakanterdapat dalam

flora

paling nor-

m a l individu,biasanya pada saluran napas, tanpa m e m p e r l i h a t k a ntanda-tanda infeksi. Bakteri inijuga dapat menyebabkan

infeksi akut berupa faringitis, laringitis, scarlet

fever, penyakit j a n t u n g rematik, glomeruloneft-itis,dan s i n d r o m renjat toksik streptokokus. Pada tahun 1937, Shermann mengelompokkan karakter

fisiologis

{a) k e l o m p o k

genus Streptococcus

berdasarkan

dan pertumbuhan, terutama dengan batasan suhu pertumbuhan, yaitu

piogenik, m e l i p u t i Streptococcus y a n g bersifat patogen;

{b) kelompok

viridan, ditandai dengan hemolisis alfa pada agar darah; ( c )k e l o m p o k laktat, m e l i p u t i galur-galur yang m a m p u menghasilkan asam

laktat dari a i r s u s u ; d a n{ d ) k e l o m p o k

enterokokus, m e n c a k u p k e l o m p o k yang serupa dengan Streptococcus faecalis. Lancefield m e n g e m b a n g k a n klasifikasi berdasarkan sifat antigenik y a n g ditentukan o l e h k e b e r a d a a n k a r b o h i d r a t C pada d i n d i n g sel b a k t e r i . P a d a saat i n i , p e n g e l o m p o k a n d i d a s a r k a n p a d a h u r u f a b j a d ( A , B ,C , D , dst).

rapa Ikjpesies; i&trepfococcas dan Per^^^

ff^

Spesies

Grup antigenik

S.

pyogenes

A

Beta

Tenggorokan dan saluran napas

Faringitis, ^ pneumonia, s c a r l e t = f e v e r , dan impetigo

S.

agalactiae

B

Alfa, beta, gamma

Intestin. genital, dan saluran urine

Infeksi saluran urine, bisul, otitis media, meningitis, dan septisemia

Tipe hemolisis

Habitat pada manusia

«.^«^ Infeksi

S. e q u i

C

Beta

Saluran napas bagian atas

Impetigo dan faringitis

S.

faecalis

D

-

Tinja

Endokarditis

S.

pneumoniae

-

Saluran napas

Pneumonia, otitis media, meningitis, dan septisemia

S.

mutans

Mulut dan gigi

Endokarditis dan kerusakan gigi

Viridan

Alfa

'

; '

Bab

Beberapa

11 - Bakteri Patogen p a d a Saluran Napas

spesies Streptococcus

yang cukup

lactiae (grup B), yang sering menyebabkan ccus f a e c a l i s (grup

155

penting adalah Streptococcus

penyakit pada bayi baru lahir;

D ) , penyebab utama endokarditis; dan Streptococcus

yang berpengaruh pada bakteremia, meningitis, dan

aga-

Streptocoviridans,

pneumonia.

Streptococcus adalah bakteri Gram-positif yang m e m i l i k i k o l o n i m i k r o s k o p i k bentuk bulat dan tersusun seperti rantai. Bakteri ini m e m i l i k i diameter 0,6-1,0

ber-

mikron,

tidak bergerak, dan tidak m e m b e n t u k spora. Streptococcus p n e u m o n i a e berbentuk plokokus

dan

berdiameter

0,5-1,25

mikron. Bakteri ini tidak menghasilkan

katalase, bersifat anaerob fakultatif, tetapi ada sebagian yang bersifat anaerob Beberapa

galur Streptococcus

membentuk

di-

enzim obligat.

simpai polisakarida. Sebagian

besar

Streptococcus grup A , B, dan C m e m p u n y a i simpai yang m e n g a n d u n g asam hialuronat. S i m p a i ini terlihat paling jelas pada biakan yang m a s i h m u d a dan dapat

menghalangi

fagositosis. D i n d i n g sel Streptococcus m e n g a n d u n g p r o t e i n a n t i g e n M , T , R d a n F, k a r b o h i d r a t , dan

peptidoglikan.

Faktor virulensi Streptococcus grup A m e m p r o d u k s i berbagai jenis faktor virulensi yang jawab

bertanggung

atas berbagai j e n i s p e n y a k i t infeksi. F a k t o r - f a k t o r v i r u l e n s i tersebut m e l i p u t i

hal-hal berikut. 1.

Protein M dan asam

2.

Simpai asam hialuronat yang menghambat

lipoteikoat.

3.

Protein invasin, yaitu streptokinase, streptodornase,

fagositosis. D N A s e B ,h i a l u r o n i d a s e , d a n

streptolisin. 4.

Eksotoksin, yaitu toksin pirogenik (eritrogenik) yang menyebabkan

ruam

merah

di kulit pada scarlet fever dan sindrom renjat toksik streptokokus. Pada Streptococcus grup A , protein R dan T m e r u p a k a n protein y a n g digunakan sebagai penanda epidemiologis M

dan belum diketahui peranannya dalam virulensi. Protein

jelas berperan d a l a m v i r u l e n s i , yaitu pada fase k o l o n i s a s i d a n m e n g h a m b a t

sitosis. L e b i h d a r i 5 0Streptococcus p y o g e n e s

fago-

tipe protein M telah teridentifikasi ber-

dasarkan spesifisitas antigeniknya. Protein M m e m p u n y a i peran penting d a l a m pertukaran dan pemindahan antigen dalam Streptococcus grup A . Protein F diduga tidak langsung amino

fibronektin

berperan

pada

pelekatan Streptococcus

d ip e r m u k a a n

Simpai Streptococcus pyogenes

sehingga

mengandung

j a n t u n g manusia, otot polos, m a m p u m e n i p u respons

secara

gugus

y a n g m e n g a n d u n g asam hialuronatsecara

tidak dikenali sebagai

sitoplasma Streptococcus pyogenes komponen

pada

asam

mukosa.

mirip dengan jaringan inangnya. Hal ini menyebabkan kan sifat antigeniknya sehingga

pyogenes

fibroblas

bakteri dapat

antigen oleh inang.

beberapa

kimiawi

menyembunyiMembran

antigen yang mirip dengan

katup jantung, dan jaringan saraf

i m u n inang.

Kolonisasi Streptococcus pyogenes

d a l a m j a r i n g a n diduga akibat k e k e l i r u a n sis-

tem pertahanan tubuh inang dalam mengenali

bakteri ini sebagai

suatu antigen se-

hingga m e m u n g k i n k a n bakteri masuk ke dalam jaringan inang, terutama pada saluran

156

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

napas

atas atau kulit. A k i b a t n y a , bakteri dapat

gejala

peradangan.

bermultiplikasidan

menimbulkan

Beberapa penelitian m e n u n j u k k a n b a h w a Streptococcus pyogenes

menggunakan

|

a s a m l i p o t e i k o a t d a n p r o t e i n M p a d a d i n d i n g sel sebagai a d h e s i n u n t u k m e l e k a t p a d a sel epitel inang. K o l o n i s a s i p a d a s a l u r a n napas atas d a n faringitisa k u t dapat m e n y e b a r k e bagian lain saluran napas sehingga menyebabkan

infeksi pada telinga bagian tengah (otitis

m e d i a ) , s i n u s i t i s ,p n e u m o n i a , d a n b a h k a n m e n i n g i t i s . B a k t e r e m i a j u g a d a p a t b e r a k i b a t infeksi pada t u l a n g (osteomielitis) dan sendi (artritis). Invasi Streptococcus dan mteraksi toksin dengan

komponen

pyogenes

darah dan jaringan m a m a l i a dapat

merusak

dan m e m b u n u h sel-sel m a n g serta dapat merangsang respons peradangan y a n g m e r u gikan sel inang. Hialuronidase merupakan protein yang berperan dalam penyebaran infeksi dengan cara m e n g u r a i k a n asam hialuronat y a n g m e r u p a k a n k o m p o n e n

penting pada

bahan

dasar j a r i n g a n ikat. Streptokinase berperan d a l a m peristiwa lisis

fibrin.

E n z i m ini dapat

mengubah

plasminogen serum manusia menjadi plasmin, suatu enzim proteolitikyang menghancurkan

fibrin

dan protein-protein lain. Streptodornase A - D

adalah

m a m p u enzim

yang m a m p u m e l a k u k a n depolimerisasi D N A , sedangkan streptodornase B dan O dapat m e m e n g a r u h i aktivitas R N A .

P A T O G E N E S I S Streptococcus pyogenes m e r u p a k a n bakteri patogen

yang dapat menginfeksi

dengan m e l a k u k a n kolonisasi dan multiplikasi dengan cepat serta m a m p u

inang

mengelabui

sistem i m u n sel inang. Sebagian

besar penyakit yang disebabkan

oleh infeksi Streptococcus

pyogenes

terjadi pada saluran napas, kulit, dan sistem peredaran darah. Streptococcus pyogenes m e r u p a k a n penyebab u t a m a tonsilitis dan faringitis. Scarlet fever dan s i n d r o m renjat toksik streptokokus merupakan respons sistemik terhadap peredaran toksin-toksin bakteri d a l a m peredaran darah. Selain i t u ,d e m a m r e m a t i k dan glomerulonefritis m e rupakan penyakit y a n g timbul setelah infeksi Streptococcus. K e r u s a k a n katup-katup jantung akibat invasi Streptococcus grup A y a n g menyebabkan d e m a m r e m a t i kterjadi pada l - - 3 % i n f e k s i y a n g tidak ditangani dengan baik. Glomerulonefi-itisa k u t terjadi 3 m i n g g u setelah infeksi Streptococcus. L e b i h dari 2 3 % anak-anak y a n g kulitnya terin-, feksi oleh galur tertentu Streptococcus m e n g a l a m i nefritis atau hematuria.

G e j a l a klinis Beberapa jenis infeksi yang disebabkan

oleh Streptococcus

grup A

{Streptococcus

pyogenes) adalah sebagai berikut.

Faringitis Faringitis merupakan jenis infeksi yang paling sering terjadi akibat

Streptococcus^

pyogenes. Bakteri virulen melekat pada epitel faring dengan bantuan asam lipoteikoat!

Bdb

11 - Bakteri Patogen p a d a Saluran Napas

157

y a n g terdapat pada p e r m u k a a n pili. Pada bayi dan anak-anak, infeksi ini dapat dan menyebabkan

meluas

otitis media, bahkan infeksi pada selaput otak.

Impetigo Impetigo merupakan infeksi lokal pada kulit, khususnya pada anak-anak. Infeksi ini sangat m e n u l a r di kalangan anak kecil.

Endoifarditis Infeksi katup j a n t u n g akibat bakteremia Streptococcus pyogenes tup-katup jantung menyebabkan

Giomeruionefritis

y a n g menetap di k a -

endokarditis ulseratifakut.

a§€ut

Kondisi ini t i m b u l setelah beberapa

m i n g g u terinfeksi oleh Streptococcus

pyogenes.

Penyakit ini diawali dengan terbentuknya kompleks antigen antibodi pada selaput salis g l o m e r u l u s , y a n g m e r a n g s a n g dan

dapat

menyebabkan

respons

kerusakan pada

sistem k o m p l e m e n sel-sel

glomerulus.

ba-

dan imunitas seluler Pada

kondisi nefritis

akut, ditemukan darah dan protein dalam urine dan terjadi edema,

hipertensi,

dan

retensi nitrogen.

Demam

rematili

D e m a m rematik m e r u p a k a n salah satu kelainan yang paling berat akibat infeksi Strepgrup A . Kondisi demam

tococcus coccus

rematik biasanya didahului oleh

grup A 1 - 4minggu sebelumnya.

Jika tidak diobati dengan

infeksi Streptobaik, bakteri ini

akan m a s u k k ed a l a m k a t u p - k a t u p j a n t u n g . W a l a u p u n m e k a n i s m e terjadinya r e m a t i k b e l u m d i k e t a h u i secara pasti, diduga b a h w a respons berlebihan dapat menyebabkan pada

demam

peningkatan imun yang

deformitas katup jantung dan granuloma perivaskular

m i o k a r d i u m . Gejala spesifik d e m a m

rematik adalah demam,

y a n g berpindah-pindah, dan peradangan pada beberapa

lesu,

poliartritis

bagian jantung. Infeksi Strep-

tococcus berulang a k a n memperberat d e m a m rematik.

Erisipelas Erisipelas m e r u p a k a n infeksi Streptococcus masif dengan pinggiran

Demam D e m a m

grup A pada kulit dengan

gejala

edema

menonjol.

purpuraiis purpuraiis merupakan

demam

yang

t i m b u l jika Streptococcus

masuk k e

dalam uterus setelah proses melahirkan.

Baiiteremia Infeksi Streptococcus

yang menyebar

secara

sistemik dapat m e n y e b a b k a n

renjat toksik streptokokus, yaitu sindrom yang disebabkan

oleh eksotoksin

atau superantigen yang dilepaskan oleh Streptococcus pyogenes baran secara

sistemik.

sindrom pirogenik

ketika terjadi

penye-

i

158

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Pemeriksaan Bahan

laboratorium

pemeriksaan

B a h a n u n t u k pemeriksaan laboratorium dapat diperolah dari usap tenggorokan, darah,; atau serum imtuk u j i serologi.

Cara

pemeriksaan

Pemeriksaan langsung Pemeriksaan langsung dilakukan dengan m e m b u a t preparat dari spesimen dan k e m u d i a n m e l a k u k a n p e w a r n a a n G r a m . K o l o n i m i k r o s k o p i k t e r l i h a t b e r b e n t u k b u l a t d a n ,^ tersusun seperti rantai.

Perbenihan Spesimen pemeriksaan dibiakkan dalam media agar darah. Streptococcus grup A akan ' m e m p e r l i h a t k a n hemolisis d a l a m lempeng agar darah. Inkubasi d a l a m kondisi 1 0 % dapat mempercepat

CO^

terjadinya hemolisis. Sensitivitas terhadap basitrasin juga

dapat m e m b e d a k a n galur-galurStreptococcus. L e b i h dari 9 5 % Streptococcus pyogenes | sensitif terhadap basitrasin.

Uji

seroiogi

U j i i n i d i l a k u k a n u n t u k m e n g e t a h u i titer antibodi d a l a m s e r u m penderita, t e r u t a m a antibodi terhadap streptolisin O pada infeksi saluran napas

dan anti-hialuronidase

pada infeksi kulit. S e l a i n i t u ,j u g a dapat ditetapkan adanya titer antibodi

terhadap

s t r e p t o k i n a s e , D N A s e , d a n p r o t e i n M . U j i s e r o l o g i d i l a k u k a n d e n g a n m e n g a d s o r p s i k a n || antigen spesifik pada sel darah m e r a h domba, k e m u d i a n m e r e a k s i k a n n y a dengan s e rum

penderita. Reaksi aglutinasi antara antigen dan

antibodi yang

terjadi

dalam

beberapa m e n i t dapat m e n u n j u k k a n titer antibodi penderita.

Pengobatan dan pencegahan Penisilin G merupakan antibiotik pilihan pertama untuk mengobati

Streptococcus

grup A . Saat i n i , s e m u a Streptococcus grup A peka terhadap penisilin dan

sebagian

besar peka terhadap eritromisin. N a m u n demikian, pemeriksaan resistensi terhadap antibiotik sangat p e n t i n g d i l a k u k a nd a l a m p e m b e r i a n obat y a n g r a s i o n a l . U j i k e p e k a a n antibiotik serta penentuan dosis dan l a m a pemberian sangat penting d i l a k u k a n u n t u k mencapai pengobatan yang optimal, terutama untuk kasus endokarditis. S a m p a i saat i n i ,b e l u m ada v a k s i n y a n g dibuat u n t u k p e n c e g a h a n i n f e k s i Streptococcus. N a m u n , beberapa u p a y a telah d i l a k u k a n u n t u k m e n g u j i protein M sebagai calon vaksin.

spesifik

streptococcus

pneumoniae

Morfologi d a n fisiologi Streptococcus

pneumoniae merupakan bakteri diplokokus

Gram-positif, tidak

m e m -

bentuk spora, tidak m e m p u n y a i flagel, berbentuk seperti lanset, biasanya

berpasangan

dan berselubung

Diplokokus

terutama galur y a n g virulen, seperti pada G a m b a r

ini pertama kali d i t e m u k a n dalam

saliva manusia oleh

Stemberg

11.1.

dan Pasteur

pada

tahun 1881 di tempat yang terpisah. Walaupun kedua i l m u w a n ini berhasil m e n i m b u l kan kondisi septisemia dengan

penyakit

pada kelinci, mereka tidak menghubungkan

pneumonia.

Baru pada tahun

1886,

Frunkel

mengetahui b a h w a bakteri diplokokus ini dapat m e n y e b a b k a n

kondisi

dan

tersebut

Weichselbaum

pneumonia

lobaris.

Bakteri Streptococcus pneumoniae biasanya hidup sebagai flora n o r m a l dalam luran napas bagian

atas, tetapi dapat

menyebabkan

penyakit pneumonia,

sa-

sinusitis,

otitis, meningitis, dan infeksi lain. Bakteri Streptococcus pneumoniae dalam sputum kering y a n g tidak terkena sinar matahari langsung dapat bertahan selama beberapa bulan. Bakteri ini hanya

bertahan

selama beberapa hari d a l a m perbenihan biasa dan mati oleh sinar m a t a h a r i

langsung.

Streptococcus pneumoniae rentan terhadap senyawa permanganat,

HgCl2, d a n

antiseptik, seperti fenol, k a l i u m

sabun.

Struktur antigen A n t i g e n u t a m a pada bakteri Streptococcus

pneumoniae adalah

simpai

polisakarida

y a n g m e n e n t u k a n sifat virulensi bakteri dan lima jenis tipe spesifik. Jika bakteri ini direaksikan dengan serum anti-spesifik, selubung bakteri akan membengkak.

Reaksi

ini disebut dengan reaksi Quellung.

G a m b a r 11. 1 S t r e p t o c o c c u s p n e u m o n i a e gunakan mikroskop elektron.

terlihat sebagai sepasang diplokokus dengan meng-

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

160

P a t o g e n e s i s d a n gejala p e n y a k i t Bakteri Streptococcus p n e u m o n i a e m e r u p a k a n penyebab u t a m a penyakit pada saluran napas, p n e u m o n i a

lobaris. Selain itu, bakteri i n i dapat m e n i m b u l k a n sinusitis, otitis

media, osteomielitis, artritis, peritonitis, ulserasi kornea, dan meningitis. K o m p l i k a s i dapat terjadi dari p n e u m o n i a lobaris, berupa septisemia, empisema,

dan

endokarditis.

Pemeriksaan laboratorium B a k t e r i S t r e p t o c o c c u s p n e u m o n i a e d a p a t t u m b u h d e n g a n b a i k p a d a s u h u 37,5°C d a l a m media

aerob dan fakultatif anaerob.

Bakteri ini

akan membentuk koloni bulat kecil yang dikelilingizona kehijauan dalam

dengan

perbenihan

lempeng empedu

agar

p H7,6-7,8 d a l a m suasana darah. Streptococcus

1 0 % atau larutan natrium desoksikolat

penting untuk membedakan Bakteri Streptococcus hambat

pneumoniae menyebabkan

oleh

lisis d a l a m

larutan

2 %dalam w a k t u 1 0menit; sifat i n i

Streptococcus p n e u m o n i a e dari Streptococcus

viridans.

pneumoniae dapat meragi inulin. P e r t u m b u h a n bakteri i n i di-

optokin. Untuk memperoleh

perbenihan

yang m u m i dan

mengetahui

v i r u l e n s i b a k t e r i i n i ,b a h a n p e m e r i k s a a n d i s u n t i k k a n secara i n t r a p e r i t o n i u mp a d a t i k u s . putih.

J | |

Pengobatan Sebagian besar tipe Streptococcus pneumoniae sensitif terhadap penisilin. Pada pneumonia dan septisemia, dosis penisilin yang dianjurkan adalah satuan unit setiap hari, sedangkan tinggi agar dapat mencapai

k a s ^

500.000-1.000.000

pada kasus meningitis, diperlukan dosis yang

lebih

sawar darah otak.

P a d a saat m i , b a k t e r i Streptococcus p n e u m o n i a e d i k e t a h u i telah resisten

terhadap

berbagai jenis antibiotik, seperti tetrasiklin, eritromisin,dan linkomisin.

Haemophilus

influenzae

Morfologi d a n fisiologi H a e m o p h i l u s influenzae d i t e m u k a n oleh Pfeififer pada t a h u n 1892 pada w a k t u terjadi wabah influenza. Bakteri ini ternyata merupakan penyebab infeksi paru sekunder lam wabah

da-

tersebut.

Haemophilus

influenzae merupakan

kokobasilus

Gram-negatif dengan

ukuran

0 , 2 - 0 , 3 | i m X 0 , 5 - 0 , 8 \mv d a n m e m p u n y a i s i m p a i y a n g d a p a t d i t e n t u k a n d e n g a n

reaksi

Quellung. Bakteri ini tidak bergerak

dan memerlukan faktor-faktor pertumbuhan yang

dapat d id a l a m d a r a h u n t u k p e r t u m b u h a n n y a . H a e m o p h i l u s berasal dari k a t a

ter-

haemo

(berarti darah) dan philos (berarti menyukai). D a l a m media perbenihan, kolgni bakteri Haemophilus influenzae dapat

berbentuk

koloni kasar atau koloni halus. K o l o n i kasar dibentuk oleh bakteri yang tidak bershnpai yang berasal dari saluran napas, sedangkan bersimpai

yang

berasal

koloni halus dibentuk oleh bakteri

dari penyakit-penyakit invasif lain.

yang

Bakteri Haemophilus^

Bab

11 - Bakteri Patogen p a d a Saluran Napas

161

influenzae yang berkoloni halus dianggap virulen dan secara serologi dibagi dalam 6 tipe (a-f), yaitu berdasarkan jukkan

bahwa

senyawa

penyusun

Haemophilus influenzae yang

simpai Beberapa tidak bersimpai

penelitian

dapat

penyakit saluran napas kronis, terutama pada orang dewasa,

sedangkan

influenzae y a n g

penyakit

bersimpai

merupakan

meningitis,

selulitis, pneumonia,

merupakan

penyebab sebagian

penyebab berbagai

p e r i k a r d i t i s , d a ne p i g l o t i t i s

menun-

menyebabkan Haemophilus invasif,

seperti

a k u t . B a k t e r i \ipe

besar penyakit i n v a s i f Imunitas terhadap

b

bakteri ini

ditujukan terhadap substansi polisakarida simpai tipe b tersebut. Beberapa hemoglobin

spesies m e m e r l u k a n faktor X dan N A D . Faktor X adalah suatu

derivat

yang termostabil; N A D (nikotinamida adenin dinukleotida) juga

dikenal

sebagai koenzim Iatau faktor V yang termolabil. Haemophilus influenzae m e m e r l u k a n kedua faktor tersebut untuk pertumbuhannya.

Faktor X dapat diperoleh

dari ekstrak

ragi dan juga dapat dihasilkan oleh beberapa bakteri, seperti Staphylococcus

aureus.

Spesies Haemophilus u m u m n y a peka terhadap pendinginan dan pengeringan.

Bakteri-

bakteri ini merupakan

parasit pada manusia dan h e w a n , terutama sebagai

penghuni

k o m e n s a l s a l u r a n napas bagian atas pada m a n u s i a . S e k i t a r 3 0 % a n a k sehat d i p e r k i r a k a n m e m i l i k i Haemophilus influenzae dalam sekret orofaring dan sekret hidungnya. orang dewasa, virulensi

bakteri ini d i t e m u k a n dalam persentase

yang relatif tinggi.

galur-galur Haemophilus influenzae tertentu dan

berat pada epiglotis, laring, atau percabangan

Pada

Mekanisme

terjadinya infeksi

yang

bronkus belum diketahui dengan

pasti.

Identifikasi spesies H a e m o p h i l u s y a n g penting pada m a n u s i a didasarkan atas

reaksi

hemolisis dan kebutuhan faktor X dan faktor V. S e m u a spesies Haemophilus mereduksi nitrat, kecuali H a e m o p h i l u s ducreyi. Haemophilus

influenzae menyebabkan

meningitis bakterial akut pada bayi

anak-anak kecil, serta m e r u p a k a n penyebab beberapa penyakit infeksi bakteri trik lain. Pada orang dewasa,

bakteri ini sering dihubungkan

dengan

dan

pedia-

penyakit

paru

kronis. Pembiakan Haemophilus m e m e r l u k a n media perbenihan agar cokelat dan

perbe-

n i h a n L e v i n t h a l (Sc F i i d e . H a e m o p h i l u s d a p a t t u m b u h s e b a g a i s a t e l i t d i s e k i t a r b a k t e r i bakteri lain, seperti stafilokokus hemolitik, y a n g juga terdapat dalam spesimen K o l o n i - k o l o n i satelit ini t u m b u h lebih subur dibandingkan

dengan

klinik.

k o l o n i - k o l o n i lain

y a n g t u m b u h berjauhan dari stafilokokus tersebut. H a l ini karena bakteri stafilokokus menghasilkan faktor V yang diperlukan untuk pertumbuhan Pertumbuhan optimum CO^

p a d a s u h u 37°C d a n p H 7 , 4 - 7 , 8 .

Haemophilus. Inkubasi pada

1 0 % dapat m e n i n g k a t k a n pertumbuhan, bahkan kadang-kadang

suasana

diperlukan

oleh

beberapa galur tertentu. Haemophilus influenzae y a n g berasal dari penyakit-penyakit invasif, yaitu

bakteri Haemophilus tipe b y a n g

brospinal, dapat m e m b e n t u k sering kali berubah bentuk

simpai.

cairan

sere-

koloni mengilat dan mukoid. Koloni-koloni yang

ada

dalam.darah

dan

halus

menjadi koloni yang kasar karena kehilangan k e m a m p u a n

Tipe

koloni

berhubungan

dengan

struktur

antigen

m e m -

d a nvirulensi

bakteri. Haemophilus bersifat aerob dan anaerob fakultatif Beberapa influenzae dapat

membentuk

indol. Reaksi

bakteri Haemophilus

fermentasi atau peragian

tidak dipergunakan dalam identifikasi bakteri ini.

gula

biasanya

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mdhasisw^^ Farmasi'dan Kedokteran

•

Haemophilus influenzae sangat peka terhadap disinfektan dan kekeringan. Bakteri a k a n m a t i p a d a s u h u 55°C d a l a m w a k t u 3 0 m e n i t . B i a k a n b a k t e r i i n i s u k a r dipertahankan

d idalam

laboratorium karena bersifat

yang terbaik adalah dengan liofilisasi atau

autolitik. Cara

dipelihara/

penyimpanan

beku-kering.

Struktur antigen A n t i g e n penentu u t a m a Haemophilus influenzae yang bersimpai adalah

polisakarida

simpai. Polisakarida i n i m e n e n t u k a n c m khas tipe bakteri dan menjadi dasar penggolongan bakteri tersebut d a l a m 6 serotipe (a-f). Penyelidikan m e n u n j u k k a n b a h w a koloni berhubungan

tipe

dengan struktur antigen dan vu-ulensi bakteri. Perubahan

bentuk

bakteri y a n g terjadi setelah bakteri dibiakkan dalam perbenihan m e n u n j u k k a n

adanya

mutasi berupa hilangnya kemampuan

bakteri membentuk

polisakarida

simpai.

T i p e s e r o l o g i j e n i s p o l i s a k a r i d a y a n g d i l e p a s k a n s e c a r a in v i t r o a t a u in v i v o ditentukan d e n g a n u j i presipitasi, difusi agar, hemaglutinasi, atau

K a r e n a bakteri tipe b merupakan penyebab penyakit pada lebih dari 9 5 % invasif, t e m u a n antigen simpai tipe b dalam cairan tubuh penderita dapat diagnosis secara khas dan

dapat

flokulasi. penyakit

menetapkan

cepat.

P a t o g e n e s i s dan gejala penyakit Infeksi H a e m o p h i l u s influenzae dapat terjadi setelah menghuaip

droplet yang

dari penderita, penderita baru sembuh, atau carrier. M a n u s i a merupakan

berasal

satu-satunya

reservoir bakteri ini. T e m u a n Haemophilus influenzae bersimpai, terutama tipe b , d i dalam sputimi atau cairan telinga merupakan petunjuk adanya invasi Haemophilus

ke

dalam jaringan. Antibodi terhadap polisakarida tipe b,baik yang diperoleh karena infeksi alamiah m a u p u n karena vaksinasi, dapat mencegah invasi bakteri ke dalam jaringan. Haemophilus influenzae menyebabkan

sejumlah infeksi pada saluran napas

atas, seperti faringitis, otitis m e d i a , d a n sinusitis, y a n g berperan p e n t i n g p a d a

bagian

penyakit

paru kronis. Selain itu, infeksi saluran napas agaknya menjadi sumber invasi bakteri ke*dalam peredaran

darah dan penyebaran

ke bagian organ tubuh yang

lain.

Bakteri Haemophilus yang penting diperhatikan dalam dunia medis adalah

sebagai

berikut. •

Haemophilus influenzae tipe b,yang paling sering menjadi penyebab bakterial akut pada bayi dan

meningitis

anak-anak.

•

Haemophilus influenzae (basilus

•

Haemophilus ducreyi (basilus

Koch-Weeks).

Ducrey).

Penyakit terpenting yang disebabkan oleh Haemophilus influenzae adalah

meningitis

bakterial akut. Penyakit ini jarang terjadi pada bayi berusia kurang dari 3 bulan tidak u m u m d i j u m p a i pada a n a k - a n a k berusia di atas 6 t a h u n . Pada anak-anak, meningitis, bakteri inijuga menyebabkan

epiglotitis bakterial akut.

dan

selain

Bab

11 - Bakteri Patogen p a d a Saluran Napas

163

Pemeriksaan laboratorium Bahan pemeriksaan linga. Bahan

dapat menggunakan

pemeriksaan

nam pada perbenihan Staphylococcus

Ouellung

yang

bakteri tidak bersimpai

pemeriksaan dan

Keberadaan

khas sangat

antigen

diagnt)sis

pada pembiakan

dan juga

CO^

yang

10%. Haemophilus

yang tidak terkontaminasi oleh

membantu

diagnosis,

kecuali

bakteri

untuk bakteri-

Deteksi antigen

bermanfaat untuk menegakkan

khas

presumtif adanya

tidak memberikan

te-

dita-

darah.

y a n g berasal dari saluran napas.

simpai dalam cairan tubuh juga sangat memberikan

Gram

agar cokelat yang dieramkan dalam suasana

lain, misalnya cairan serebrospinal

ningitis.

sputum, atau cairan

streak technicjue dapat d i l a k u k a n u n t u k m e n g i s o l a s i

influenzae, terutama dari bahan Reaksi

cairan serebrospinal,

selanjutnya diuji dengan pewarnaan

d i dalam

serum

atau cairan

infeksi Haemophilus

polisakarida

diagnosis

me-

serebrospinal walaupun

influenzae

hasil positif

P e n c e g a h a n dan pengobatan Vaksinasi merupakan

upaya

pencegahan terbaik untuk menghindari

philus influenzae. V a k s i n yang dibuat masih m e m e r l u k a n huluan memberikan

berasal

dari polisakarida

uji klinik lanjutan. A k a n tetapi, berbagai

harapan y a n g sangat

infeksi

simpai yang

Haemo-

telah

berhasil

hasil uji penda-

baik.

Pemilihan antibiotik yang akan digunakan dalam pengobatan infeksi Haemophilus sebaiknya ditentukan berdasarkan

uji kepekaan

s e c a r a in v i t r o . W a l a u p u n

kebanyakan

Haemophilus influenzae peka terhadap ampisilin, kloramfenikol, tetrasiklin,

sulfona-

mida, dan kotrimoksazol, baik terapi tunggal dengan salah satu obat m a u p u n

kombi-

nasi obat-obat tersebut, kepekaan bakteri dan hasil suatu terapi tidak dapat diperkirakan dan diramalkan. Haemophilus influenzae tipe L-form y a n g resisten terhadap dapat

timbul selama

penisilin

pengobatan dengan penisilin; beberapa galur Haemophilus

fluenzae dapat m e m b e n t u k

enzim

Corynebacterium

in-

penisilinase.

dipittlieriae

Morfologi d a n fisiologi Bakteri 0,5-1

Corynebacterium |im, dan

tidak berspora

salah

dan tidak

Corynebacterium

diphtheriae berbentuk

satu ujung biasanya

ini biasanya

menyerang

berukuran

1,5-5

disinfektan, tetapi dapat

1 m e n i t d a n p a d a s u h u 58°C s e l a m a

x

ber-

IO menit. Bakteri

saluran napas, terutama laring, amandel, tonsil,

tenggorokan,

Infeksi bakteri j u g a dapat terjadi pada rongga h i d u n g bagian

hidung bagian dalam, m u l u t , mata, telinga tengah, dan vagina w a l a u p u n sangat terjadi.

}im

Bakteri Gram-positif ini

bergerak.

diphtheriae sangat peka terhadap

tahan dalam air mendidih selama dan nasofaring.

ramping,

menggembung.

depan, jarang

164

Buku Ajar Mikrobioiogh Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Corynebacterium diphtheriaemenyebabkan

penyakit difteri. Penyakit ini sering

menyerang anak-anak berusia kurang dari 15tahun yang tidak mendapatkan

imuni-

sasi, t e r u t a m a usia 1-9 t a h u n . Difteri j u g a dapat terjadi p a d a o r a n g d e w a s a y a n g t i d a k divaksinasi dan p a d a b a y i b a r u lahir.

P a t o g e n e s i s d a n gejala

penyakit

Difteri m e r u p a k a n penyakit infeksi akut, dengan m a s a inkubasi 1-7 hari. B a k t e r i ditularkan melalui kontak hubungan dekat atau melalui percikan ludah dari batuk

dan

bersin penderita. Penularan dapat pula terjadi melalui benda atau m a k a n a n y a n g telah terkontaminasi dan melalui udara yang dicemari oleh penderita yang akan

sembuh

atau carrier. Jalan m a s u k i n f e k s i y a n g u m u m adalah m e l a l u i saluran napas bagian atas, t e m p a t bakteri berkembang

biak pada lapisan superfisial selaput lendir. Setelah m a s u k k e

dalam tubuh, bakteri melepaskan toksin atau racun yang akan menyebar melalui darah dan dapat m e n y e b a b k a n

kerusakan jaringan d iseluruh tubuh, terutama j a n t u n g dan

saraf. B a k t e r i biasanya b e r k e m b a n g biak p a d a atau di sekitar p e r m u k a a n selaput lendir mulut atau tenggorokan dan menyebabkan

peradangan.

dari tenggorokan k epita suara dan dapat menyebabkan luran udara menyempit dan terjadi gangguan

Peradangan dapat pembengkakan

menyebar

sehingga

sa-

pemapasan.

Beberapa gejala klinik yang dijumpai adalah sebagai berikut. •

M u a l saat m e n e l a n , n y e r i tenggorokan, batuk keras, dan suara m e n j a d i parau.

•

M u a l dan muntah.

•

D e m a m dan sakit kepala.

•

Denyut jantung meningkat.

•

Terbentuk selaput^membran atau keabu-abuan

yang

tebal, berbintik, b e r w a m a

d ik e r o n g k o n g a n sehingga

hijau

kecokelatan

sukar sekali menelan dan terasa

sa-

kit. •

Apabila difteri bertambah parah, tenggorokan bengkak

sehingga

penderita

sesak

napas bahkan y a n g lebih m e m b a h a y a k a n , jalan napas dapat tertutup sama sekali. •

Kelenjar akan membesar

•

Telinga kadang kala terasa sakit akibat

d a n n y e r i d is e k i t a r leher.

•

P e m b e n g k a k a n kelenjar getah bening pada leher.

peradangan.

Pencegahan dan pengobatan Infeksi Corynebacterium diphtheriae dapat dicegah dengan

pemberian vaksin

(Difteri, Pertusis, dan Tetanus) pada balita untuk meningkatkan daya

D P T

tahan tubuh

terhadap serangan penyakit tersebut. A k a n tetapi, kekebalan h a n y a bertahan sekitar 1 0 tahun. O l e h k a r e n a i t u ,i m u n i s a s i d i a n j u r k a n u n t u k d i u l a n g i setiap 1 0t a h u n . Pengobatan penderita difteri dilakukan dengan m e m b e r i k a n antitoksinu n t u k m e n c e g a h t e r j a d i n y a i k a t a n - i k a t a nl e b i h l a n j u t a n t a r a t o k s i n y a n g t e r d a p a t d i d a l a m

darah

dan sel-sel j a r i n g a n y a n g m a s i h utuh. Penisilin atau antibiotik lain, seperti tetrasiklin dan eritromisin,dapat diberikan u n t u k mencegah infeksi sekunder dan u n t u k pengobatan chronic carrier.

a

Bab

11 - Bakteri Patogen p a d a Saluran Napas

165^

Epidemiologi Penyakit difteri dapat berjangkit d iseluruh dunia. M a n u s i a merupakan

satu-satunya

hospes a l a m i a h . B a k t e r i difteri m e n g h u n i saluran napas bagian atas dan dapat rang orang

lain

melalui droplet.

Dalam

klinik,

luka-luka pascabedah

menye-

kadang

kala

dapat terinfeksi oleh bakteri difteri.

Mycobacterium

tuberculosis

Morfologi d a n fisiologi tuberculosis berbentuk

Mycobacterium

batang

lurus atau bengkok, dengan

panjang

1-4 m i k r o n dan lebar 0 , 2 - 0 , 8 m i k r o n . M y c o b a c t e r i u m tuberculosis dapat hidup t u n g gal atau bergerombol.

Ciri-ciri lain bakteri ini adalah tidak bergerak,

tidak

berspora,

dan tidak bersimpai. Bakteri ini merupakan bakteri G r a m - p o s i t i f yang bersifat tahan asam

karena memiliki

asam

mikolat. Bakteri ini tampak

seperti m a n i k - m a n i k atau

tidak terwarnai secara merata pada pewarnaan. Mycobacterium tuberculosis kan

aerob obligat

kadar oksigen

yang

dapat

tumbuh dengan

merupa-

baik dalam jaringan yang

memiliki

y a n g tinggi seperti paru-paru. Selain itu, bakteri ini bersifat

intraseluler pada h e w a n dan manusia dan biasanya menginfeksi fagosit

patogen

mononuklear

seperti makrofag. P e r t u m b u h a n bakteri Mycobacterium tuberculosis berlangsung kup

lambat

dengan

waktu

generasi

12-18

jam.

Permukaan

tuberculosis bersifat h i d r o f o b i k dan d i n d i n g sel m e m p u n y a i

cu-

sel Mycobacterium

kandungan

lemak

yang

tinggi.

Penularan Tuberkulosis adalah penyakit menular yang sebagian besar disebabkan M y c o b a c t e r i u m tuberculosis. Spesies lain y a n g dapat m e n y e b a b k a n

oleh

bakteri

tuberkulosis

lah M y c o b a c t e r i u m kansasii, M y c o b a c t e r i u m bovis, dan M y c o b a c t e r i u m

Bakteri tuberkulosis dapat bertahan hidup pada keadaan udara kering m a u p u n

keadaan

dingin. H a l ini terjadi karena bakteri dapat berada d a l a m keadaan d o r m a n dan j u t n y a dapat aktif menginfeksi

ada-

intracellulare. selan-

kembali.

S u m b e r p e n u l a r a n u t a m a adalah penderita tuberkulosis. Pada saat batuk atau bersin, penderita m e n y e b a r k a n bakteri dalam droplet. Bakteri Mycobacterium yang

terdapat d i dalam

droplet dapat

bertahan dalam

tuberculosis

suhu kamar selama

beberapa

j a m . B a k t e r i a k a n m a s u k k ed a l a m paru-paru m e l a l u i saluran napas j i k a droplet sebut t e r h i r u p . S e t e l a h m a s u k k ed a l a m p a r u - p a r u , b a k t e r i dapat m e n y e b a r tubuh lain m e l a l u i sistem peredaran darah dan sistem saluran

ter-

k e bagian

limfa.

Patogenesis Tuberkulosis dapat

menyerang

semua

kelompok

umur, baik menyebabkah

kelainan

pada paru-paru ataupun kelainan pada bagian tubuh lain. Infeksi pada sebagian orang (80-90%)

tidak berkembang

menjadi penyakit tuberkulosis. Pada

besar

umumnya,

bakteri Mycobacterium tuberculosis bersifat d o r m a n (tidur) selama beberapa w a k t ud i

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

166

dalam t u b u h penderita dan biasanya dapat berkembang

secara aktif setelah sekitar

3-6

bulan terinfeksi.

Tuberkulosis

primer

Penularan tuberkulosis paru terjadi karena droplet yang mengandung

bakteri dibatuk-

k a n a t a u d i b e r s i n k a n k ed a l a m udara. P a r t i k e l i n f e k t i f i n i dapat m e n e t a p d a l a m bebas selama kelembapan.

1-2 j a m , bergantung pada keberadaan D a l a m suasana lembap

udara

sinar UV , ventilasi y a n g baik, dan

dan gelap, bakteri dapat bertahan hidup berhari-

hari sampai berbulan-bulan. Apabila terhirup oleh seseorang, partikel infektif ini akan menempel

pada saluran napas

atau paru-paru. Kebanyakan

partikel akan mati

atau

dibersihkan oleh makrofag sehingga keluar dari cabang trakeobronkus bersama

gerak-

an silia dan sekret trakeobronkus. Mycobacterium tuberculosis j u g a dapat m a s u k

me-

lalui kulit, m u k o s a , dan saluran gastrointestin. Apabila menetap dalam

sitoplasma

tubuh

lain.

pada jaringan paru, bakteri akan t u m b u h dan berkembang

makrofag,

Bakteri yang

tuberkulosis pneumonia

yang

kemudian

bersarang

akan terbawa

masuk

k e

biak

organ-organ

d ijaringan paru-paru akan m e m b e n t u k

sarang

kecil, yang disebut sarang primer atau sarang G h o n .

Sarang

ini dapat terbentuk d i m a n a saja di j a r i n g a n paru. Peradangan

saluran getah

bening

akan timbul dari sarang primer ini menuju hilus (limfangitis lokal) dan diikuti

pem-

besaran kelenjar getah bening (limfadenitis regional). Sarang primer limfangitis lokal dan

limfadenitis regional dapat

langsung

sekitar 3 - 8minggu.

membentuk Kompleks

kompleks

primer. Proses

ini dapat

primer ini selanjutnya dapat

ber-

berkembang

menjadi seperti berikut. 1.

S e m b u h sama sekali tanpa m e n i n g g a l k a n cacat; hal inilah y a n g b a n y a k terjadi.

2.

S e m b u h dengan meninggalkan sedikit bekas berupa garis-garis di hilus, dan m e n y e b a b k a n

fibrotik,

kalsifikasi

lesi p n e u m o n i a y a n g l u a s n y a lebih dari 5 m m .

Sebanyak

10 % di a n t a r a n y a dapat m e n g a l a m i r e a k t i v a s i . 3.

Terjadi komplikasi dan penyebaran. • •

Penyebaran dapat terjadi secara berikut.

Penyebaran

secara merata k esekitarnya.

Penyebaran

secara bronkogen

yang

d i sebelahnya.

sehingga

menyebar

pada paru yang

Bakteri dapat juga ke

dan

sputum

pada dan

Penyebaran

s e c a r a l i m f o g e n k eo r g a n t u b u h lain.

•

Penyebaran

secara hematogen

k e organ t u b u h lain.

sekunder

Bakteri Mycobacterium tuberculosis d o r m a n pada tuberkulosis p r i m e r dapat

berkem-

bang bertahun-tahun kemudian sebagai infeksi endogen menjadi tuberkulosis (tuberkulosis pasca-primer

m e n u r u n , seperti pada kondisi malnutrisi,

alkohol, penyakit maligna, diabetes, ginjal. Proses

dewasa

atau tuberkulosis sekunder). Tuberkulosis sekunder terjadi

karena faRtor imunitas yang dan gagal

paru ludah

usus.

•

Tuberkulosis

bersangkutan

tertelan bersama

A I D S (acguired i m m u n e deficiency

penggunaan syndrome),

penyakit dimulai dari sarang dini yang berlokasi d i bagian

atas p a r u b e r i n v a s i k e daerah p a r e n k i m paru. S a r a n g i n i m u l a - m u l a j u g a

berbentuk

Bab

11 - Bakteri Patogen p a d a Saluran Napas

167

sarang pneumonia kecil. Sarang ini kemudian menjadi tuberkel dalam 2-10

minggu.

T u b e r k e l adalah suatu g r a n u l o m a y a n g terdiri atas sel-sel histiosit dan sel-sel

datia-

L a n g h a n s (sel besar y a n g m e m i l i k i b a n y a k inti) y a n g d i k e l i l i n g i o l e h sel l i m f o s i t y a n g m e m i l i k i berbagai j a r i n g a n ikat. Bergantung pada j u m l a h bakteri, virulensi bakteri, dan imunitas penderita, dini dapat m e n g a l a m i perkembangan

sarang

berikut.

1.

Diresorpsi kembali dan sembuh tanpa meninggalkan

2.

Sarang m u l a - m u l a meluas, tetapi segera m e m b a i k dengan meninggalkan jaringan fibrosis.

cacat.

A d a juga y a n g m e m b u n g k u s diri menjadi keras dan m e n i m b u l k a n penga-

puran. Sarang dini yang meluas sebagai granuloma berkembang

menghancurkan

jaringan ikat di sekitarnya. Bagian tengahnya m e n g a l a m i nekrosis m e n j a d i

lembek

membentuk jaringan keju. Kavitas akan terbentuk apabilajaringan keju dibatukkan ke luar. K a v i t a s ini k e m u d i a n dapat m e n g a l a m i hal berikut. •

Meluas kembali dan menimbulkan sarang pneumonia baru. Tuberkulosis milier a k a n terjadi apabila isi kavitas tersebut m a s u k ke d a l a m peredaran darah arteri. Isi k a v i t a s tersebut dapat j u g a m a s u k k e d a l a m p a r u y a n g d i s e b e l a h n y a masuk k edalam tuberkulosis

•

Memadat

lambung dan selanjutnya k e dalam usus dan

atau

menyebabkan

usus.

dan membungkus

diri sehingga terbentuk t u b e r k u l o m a y a n g

dapat

mengapur dan m e n y e m b u h atau aktif kembali menjadi cair dan menjadi kavitas kembali. •

B e r s i h dan m e n y e m b u h , y a n g disebut j u g a open h e a l e d cavity. K a v i t a s k a d a n g kala berakhir sebagai kavitas yang terbungkus, menciut, dan berbentuk

seperti

bintang {satellite shaped).

Penyakit tuberkulosis Sampai sekarang, para klinisi, ahli radiologi, ahli patologi, ahli mikrobiologi, dan ahli kesehatan masyarakat belum memiliki kesepakatan tentang klasifikasi tuberkulosis. Beberapa klasifikasi berikut diperoleh dari sistem

lama.

1.

Pembagian

secara patologis: tuberkulosis primer dan tuberkulosis

2.

Pembagian

berdasarkan

aktivitas radiologis:

d a n cjuiscent ( b e n t u k a k t i f y a n g m u l a i 3.

Pembagian •

sekunder.

tuberkulosis paru aktif,

non-aktif,

menyembuh).

secara radiologis (luas lesi):

Tuberkulosis m i n i m a l , terdapat sebagian kecil infiltrat nonkavitas pada paru atau kedua paru. A k a n tetapi,j u m l a h n y a tidak melebihi satu lobus

•

M o d e r a t e l y a d v a n c e d tuberculosis, terdapat kavitas dengan diameter tidak leb i h d a r i 4 c md a n j u m l a h infiltrat b a y a n g a n h a l u s t i d a k l e b i h d a r i 4 c m . bayangannya

•

satu

paru. Apabila

kasar, tidak lebih dari sepertiga bagian satu paru.

F a r a d v a n c e d tuberculosis, terdapat infiltrat dan kavitas y a n g m e l e b i h i

keadaan

pada moderately advanced tuberculosis. Pada tahun 1974, American Thoracic Society memberikan klasifikasi baru kan aspek kesehatan masyarakat, yaitu sebagai berikut.

berdasar-

Bubu Ajar Mibrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

168

1.

Kategori 0: Tidak pernali terpajan dan

tidak pernah

terinfeksi; riwayat

kontak

negatif; uji tuberkulin negatif 2.

Kategori I :Terpajan tuberkulosis, tetapi tidak terbukti ada infeksi; r i w a y a t k o n t a k negatif; uji tuberkulin negatif

3.

Kategori II: T e r i n f e k s i tuberkulosis, tetapi tidak sakit; u j i t u b e r k u l i n positif; radio-

4.

Kategori III: Terinfeksi tuberkulosis dan sakit.

logi dan s p u t u m

Pada tahun

negatif

1991, W H O

membagi

terapi tuberkulosis dalam

empat

kategori,

yaitu

Kategori I : Terapi ditujukan untuk kasus baru dengan sputum positif; kasus

baru

sebagai berikut. 1.

dengan tuberkulosis 2.

berat.

Kategori II: Terapi d i t u j u k a n u n t u k kasus s e m b u h dan kasus gagal dengan B T A (bakteri tahan asam)

3.

sputum

negatif

Kategori III: Terapi ditujukan untuk kasus B T A negatif dengan kelainan paru

yang

tidak luas. 4.

Kategori IV: Terapi ditujukan untuk tuberkulosis kronis.

Penggolongan tuberkulosis yang banyak

dipakai d i Indonesia

adalah

penggolongan

berdasarkan kelainan klinis, radiologis, dan mikrobiologis, yaitu sebagai berikut. 1.

Tuberkulosis

2.

Bekas tuberkulosis paru.

paru.

3.

D u g a a n t u b e r k u l o s i s paru, y a n g terdiri atas d u a tipe. •

Dugaan tuberkulosis paru yang tidak diobati dengan sputum B T A

•

Dugaan tuberkulosis paru yang tidak diobati dengan sputum B T A negatif dan tanda-tanda lain juga

negatif

meragukan.

Gejala penyakit Keluhan

yang

dirasakan oleh

tanpa keluhan sama

penderita

dapat

sekali. Beberapa gejala

bermacam-macam,

tetapi dapat

infeksi tuberkulosis yang

paling

pula sering

dirasakan dijelaskan berikut ini.

Demam D e m a m

biasanya

menyerupai

influenza, tetapi panas badan

capai 4 0 " C - 4 P C . Serangan d e m a m

pertama dapat sembuh

kadang kala dapat sebentar, tetapi

dapat t i m b u l kembali. Keadaan ini sangat dipengaruhi oleh daya tahan t u b u h

men-

kemudian penderita

dan keparahan infeksi bakteri tuberkulosis.

Batukibatuk

darah

Gejala ini disebabkan

terjadi iritasi pada bronkus. B a t u k d i p e r l u k a n u n t u k

produk radang dari saluran napas.

Sifat batuk m u l a i dari batuk kering dan

menjadi batuk p r o d u k t i f (menghasilkan sputum) setelah t i m b u l peradangan. lanjut adalah yang

pecah.

batuk yang

bercampur

dengan darah karena adanya

membuang kemudian Keadaan

pembuluh

darah

Bab

Sesak Sesak

napas

Nyeri

169

napas

penderita bagian

11 - Bakteri Patogen'padd Saluran Napas

belum

dirasakan pada penyakit paru. Sesak

apabila

infeksi sudah

berlanjut, yaitu infiltrasi

napas

akan dirasakan

sudah

meliputi

paru-paru.

dada

Gejala i n ij a r a n g d i t e m u k a n , tetapi n y e r i dada dapat t i m b u l j i k a infiltrasi radang sampai

oleh

setengah

k epleura sehingga

m e n i m b u l k a n pleuritis. Kedua

penderita menarik atau melepaskan

sudah

pleura bergesekan

ketika

napas.

Maias Gejala malas sering ditemukan berupa anoreksia, tidak ada nafsu m a k a n , badan

makin

kurus, sakit kepala,

Gejala

meriang, nyeri otot, dan

berkeringat

pada m a l a m

hari.

malas m a k i n l a m a m a k i n berat dan hilang t i m b u l secara tidak teratur.

Pemeriksaan Pemeriksaan

fisik

Penderita pada u m u m n y a mengalami konjungtivitis pada mata, pucat karena

anemia,

d e m a m , dan badan kurus atau berat badan m e n u r u n . A n a m n e s i s dan pemeriksaan tuberkulosis sulit dibedakan

Pemeriksaan

dengan

pneumonia

fisik

biasa.

radiologis

P e m e r i k s a a n radiologis dada m e r u p a k a n cara y a n g praktis u n t u k m e n e n t u k a n lesi t u berkulosis. Selain itu,cara ini m e m b e r i k a n keuntungan, yaitu m e m b e r i k a n hasil yang akurat pada diagnosis tuberkulosis anak-anak dan milier, sedangkan hasil pemeriksaan s p u t u m h a m p i r selalu negatif Pada satu foto dada, sering kali didapatkan macam

bayangan

sekaligus,

infiltrat, garis-garis sema.

fibrotik,

terutama pada tuberkulosis yang

sudah

bermacam-

lanjut, seperti

kalsifikasi kavitas, atelektasis pada alveolus, dan

emfi-

^

Pemeriksaan

laboratorium

Pemeriksaan laboratorium dapat dilakukan dengan m e n g g u n a k a n darah atau sputum atau dengan

bahan

pemeriksaan

ujituberkulin.

Darah Pemeriksaan

darah kurang mendapat

perhatian karena hasilnya kadang

kala

mera-

gukan, tidak sensitif, dan tidak spesifik. K e t i k a tuberkulosis baru m u l a i aktif, j u m l a h leukosit akan ditemukan sedikit meninggi. Jumlah limfosit masih d ibawah

normal

dan laju endap darah m u l a i meningkat. N a m u n , ketika penyakit m u l a i sembuh, j u m l a h leukosit kembali normal dan j u m l a h limfosit tinggi. L a j u endap darah mulai turun k e arah normal. U j i serologi yang pernah dipakai untuk pemeriksaan darah adalah reaksi Takahashi. N a m u n , hasil positif dan negatif palsu pada uji ini masih besar

sehingga

170

B u k u Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

k u r a n g m e n d a p a t p e r h a t i a n . B e l a k a n g a n i n i ,d i g u n a k a n u j i p e r o k s i d a s e ( P A P - T b ) , tetapi juga tunggal

tuberkulosis

MycoDot,

kurang bermanfaat jika digunakan karena

kespesifikan

uji ini kurang baik.

Selain

yaitu cara pengujian cepat u n t u k mendeteksi keberadaan

mikobakteri dalam darah dengan menggunakan

antiperoksidase

sebagai sarana

diagnosis

itu, a d auji

antibodi

terhadap

antigen L A M {lipoarabinomannan).

Sputum Pemeriksaan s p u t u m m e r u p a k a n cara y a n g paling penting karena diagnosis

tuberku-

losis sudah dapat d i t e g a k k a n j i k a d i t e m u k a n bakteri B T A . P e m e r i k s a a n i n i m u r a h d a n m u d a h dan dapat

dilakukan d iPuskesmas.

Kendala uji ini hanyalah pada kesulitan

mendapatkan sputum, terutama pada penderita dengan batuk nonproduktif D a l a m hal ini, penderita d i a n j u r k a n u n t u k m i n u m 2 liter air p u t i h dan diajarkan m e l a k u k a n b a t u k refleks satu hari sebelum

pemeriksaan

sputum atau dapat j u g a diberi obat m u k o l i t i k

atau ekspektoran atau dengan inhalasi larutan garam hipertonik selama 2 0 - 3 0 Bila m a s i h sulit, s p u t u m d i a m b i l dengan cara

menit.

bronkoskopi.

S p u t u m y a n g a k a n diperiksa h e n d a k n y a s p u t u m segar. S p u t u m d i n y a t a k a n positif jika sekurang-kurangnya ditemukan 3 batang bakteri B T A pada satu Dengan yang

kata lain, diperlukan 5000

dianjurkan menggunakan

gabungan

cara pewarnaan

bakteri dalam

1 m ls p u t u m . P e w a r n a a n

c a r a T a n T h i a m Hok,

yang

merupakan

B T A

preparat. sediaan

modifikasi

Kinyoun-Gabbett.

Cara pemeriksaan sputum adalah sebagai berikut. •

Pemeriksaan preparat langsung dengan mikroskop

biasa.

•

Pemeriksaan preparat langsung dengan mikroskop

fluoresensi.

•

Pemeriksaan dengan biakan

•

Pemeriksaan resistensi terhadap obat antituberkulosis.

Uji

(kultur).

tuberkulin

Uji ini untuk menyatakan apakah seseorang pernah atau sedang mengalami Mycobacterium

tuberculosis, Mycobacterium

atau apakah seseorang pernah mendapat bantu menegakkan

diagnosis

bovis,

m e m -

tuberkulosis. uji Mantoux, yaitu dengan

me-

1 m l tuberkulin P P D {purified protein derivative) secara intrakutan

dan

m e n g a m a t i reaksi y a n g terjadi setelah 4 8 - 7 2 j a m . Reaksi berupa indurasi a k a n t i m b u l , y a n g terdiri atas infiltrat l i m f o s i t ( y a k n i p e r s e n y a w a a n seluler dan

lain

vaksinasi B C G . U j i ini berguna untuk

Uji tuberkulin dilakukan dengan menggunakan nyuntikkan

infeksi

atau mikobakteri patogen

antigen tuberkulin). Hasil pengujian

uji Mantoux

dibagi

kemerahan

antara dalam

antibodi empat

kategori, yaitu sebagai berikut. •

Indurasi berdiameter

0-5

m m : M a n t o u x negatif. D i sini, peran antibodi

humoral

Indurasi berdiameter 6-9

m m : Hasil M a n t o u x meragukan. D i sini, peran

antibodi

paling •

menonjol.

humoral masih •

menonjol.

Indurasi berdiameter seimbang.

10-15

m m : M a n t o u x positif. D i sini, peran kedua

antibodi

Bab

•

Indurasi berdiameter

11 - Bakteri Patogen pada Saluran Napas

lebih dari

15 m m :

Mantoux

171

positif kuat. D i sini,

peran

antibodi seluler paling menonjol. Hampir semua (99,8%).

penderita tuberkulosis m e n u n j u k k a n hasil positif pada uji M a n t o u x

K e l e m a h a n u j i i n i a d a l a h ( 1 )m e m b e r i k a n h a s i l p o s i t i f p a l s u p a d a

yang menerima vaksinasi B C G

(2) m e m b e r i k a n hasil negatif palsu pada penderita yang baru 2-10 tuberkulosis; panyakit

pasien

berusia tua; pasien

keganasan;

imunosupresan;

pada

d a n pada

pasien

atau apabila terinfeksi oleh Mycobacterium lain

pemberian pasien

yang

mengalami

malnutrisi,

kortikosteroid yang

yang

mengalami

minggu

lama;

dan

terpajan

uremia, atau

pada

pemberian

alergi, morbili, cacar

air,d a n

poliomielitis.

Pengobatan Aktivitas Obat-obat

obat yang

digunakan untuk menangani

tuberkulosis dapat

memiliki aktivitas

bakterisida atau aktivitassterilisasi.

Aktivitas bakterisida Golongan obat ini dapat m e m b u n u h mikobakteri yang sedang t u m b u h . A k t i v i t a s bakterisida biasanya d i u k u r dari kecepatan obat m e m b u n u h bakteri sehingga hasil negatif pada pembiakan bakteri ( 2bulan dari permulaan

memberikan

pengobatan).

Aktivitas sterilisasi Obat ini dapat m e m b u n u h bakteri yang m e m i l i k i pertumbuhan lambat atau

metabo-

lisme k u r a n g aktif A k t i v i t a ssterilisasi diukur dari angka k e k a m b u h a n setelah

peng-

obatan dihentikan.

Popuiasi bakteri

tuberkulosis

Selain aktivitas obat dalam pengobatan

tuberkulosis, faktor bakteri juga perlu

hatikan. Mitchison membagi bakterituberkulosis dalam beberapa populasi

diper-

berdasarkan

obat y a n g dapat m e m b u n u h bakteri tersebut, yaitu sebagai berikut.

Populasi A Bakteri tuberkulosis yang termasuk dalam kelompok dan berkembang

biak terus-menerus dengan

ini adalah bakteri yang

d i n d i n g kavitas atau di d a l a m lesi y a n g b e r - p H netral. I N H (isoniazid) bekerja baik pada populasi

tumbuh

cepat. B a k t e r i i n i b a n y a k terdapat

pada sangat

ini karena m e m i l i k i aktivitas bakterisida yang cepat dan tinggi.

R i f a m p i s i n dan streptomisin juga dapat digunakan pada populasi i n i , tetapi efektivitasnya lebih rendah dibandingkan I N H .

Populasi B Bakteri dalam kelompok

ini b e r t u m b u h sangat lambat dan berada dalam

lingkungan

asam ( p H rendah). L i n g k u n g a n asam melindungi bakteri terhadap obat antituberkulosis tertentu. H a n y a p i r a z i n a m i d a y a n g bekerja pada suasana

tersebut.

S ^ ^ K S u b u Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Populasi C Bakteri dalam kelompok bolisme)

ini berada dalam keadaan d o r m a n (tidak ada aktivitas

hampir sepanjang

w a k t u . Bakteri ini hanya sesekali

mengadakan

lisme secara aktif dalam w a k t u singkat. Bakteri jenis ini banyak dinding kavitas. Golongan

meta-

metabo-

terdapat d i dalam

obat yang dapat bekerja hanya rifampisin.

Populasi D Bakteri dalam kelompok

ini sepenuhnya

bersifat d o r m a n sehingga

sama sekali tidak

dapat dipengaruhi oleh obat antituberkulosis. J u m l a h populasi D tidak jelas dan

hanya

dapat d i m u s n a h k a n oleh m e k a n i s m e pertahanan t u b u h m a n u s i a sendiri.

Penggunaan

obat

tuberkulosis

D a l a m sejarah penggunaan

kemoterapi terhadap tuberkulosis, dulu hanya dipakai satu

jenis obat. N a m u n , resistensi ternyata banyak terjadi pada p e m a k a i a n U n t u k terapi tuberkulosis, W H O pendek dengan

pengawasan

merekomendasikan

langsung,

yang dikenal dengan

observedtreatment short course). Strategi D O T S m e n g g u n a k a n sedikitnya terdiri atas dua m a c a m obat

obat

istilah D O T S

tunggal. jangka (directly

k o m b i n a s i obat,

bersifat bakterisida. D e n g a n

kombinasi, k e m u n g k i n a n resistensi a w a l dapat

d i t e m u k a n resistensi terhadap dua m a c a m

obat

strategi p e n y e m b u h a n

yang

menggunakan

diabaikan karena jarang

sekali

obat atau lebih.

Jenis obat y a n g digunakan untuk mengatasi tuberkulosis adalah sebagai berikut.

Obat primer Obat p r i m e r terdiri atas: •

Isoniazid ( I N H )

•

Rifampisin

•

Pirazinamida

•

Streptomisin

•

Etambutol

Obat sekunder Obat sekunder terdiri atas: •

Kanamisin

•

A s a m /7-aminosalisilat

•

Tiosetazon

•

Etionamida

•

Protionamida

•

Sikloserin

•

Siprofloksasin

•

Norfloksasin

•

Ofloksasin

•

Klofazimin

(PAS)

Bab

Sebelum

11 - Bakteri Patogen p a d a Saluran Napas

173

rifampisin ditemukan, metode terapi tuberkulosis paru menggunakan

j a n g k a p a n j a n g , y a i t u I N H + s t r e p t o m i s i n H- P A S a t a u e t a m b u t o l . P e n g o b a t a n setiap hari dengan

fase a w a l selama 3 bulan dan d i l a n j u t k a n dengan

atau P A S selama

12-18

sistem

diberikan

I N H + etambutol

bulan.

Setelah rifampisin d i t e m u k a n , panduan obat menjadi I N H + rifampisin + streptom i s i n atau e t a m b u t o l setiap hari (fase a w a l ) dan diteruskan dengan atau e t a m b u t o l (fase Panduan pemberian

I N H + rifampisin

lanjut).

i n is e l a n j u t n y a

berkembang

menjadi

terapi jangka

pendek

dengan

I N H + rifampisin + streptomisin atau etambutol atau pirazinamida

hari sebagai fase a w a l selama

1-2bulan, dilanjutkan dengan

etambutol atau streptomisin 2 - 3kali seminggu obatan keseluruhan adalah 6-9

selama 4-7

bulan. Jadi, lama

peng-

bulan.

Panduan obat yang dipakai d iIndonesia dan dianjurkan oleh W H O rifampisin + e t a m b u t o l setiap hari selama fampisin 2 kali seminggu

setiap

I N H + rifampisin atau

adalah

1 bulan dan dilanjutkan dengan

I N H

I N H + ri-

selama 5 bulan.

A k a n tetapi, harga rifampisin dan pirazinamida yang mahal menjadi kendala menyebabkan

pengobatan

jangka pendek sering kali gagal akibat kepatuhan

tuberkulosis yang buruk. Hal ini menyebabkan

populasi bakteri tuberkulosis

meluas dan resistensi terhadap obat antituberkulosis semakin

yang

penderita semakin

meningkat.

Pencegahan Pencegahan

penularan penyakit tuberkulosis dapat d i l a k u k a n dengan

kontak langsung

dengan

makanan

dan

bergizi

seimbang;

istirahat yang

malam; dan menghindarkan menjadi perokok lingkungan yang

menghindarkan

penderita; m e n j a l a n k a n pola hidup sehat, m i s a l n y a cukup

dan jangan

aktif ataupun pasif

baik perlu dipelihara, misalnya dengan

tidur secara teratur agar tidak lembap

larut

Selain itu, sanitasi

menjemur

dan m e m b u k a jendela

makan

tidur terlalu kasur atau

dari pagi

alas

hingga

sore

bayi lahir

(0-1

hari. Pemberian

vaksin B C G

bulan) dapat m e m b e r i k a n vaksin

B C G

serangan

(hacille calmette giterin) segera setelah kekebalan

berkisar 7 0 - 8 0 % .

aktif terhadap tuberkulosis. Tingkat efektivitas

O l e h karena itu, kita harus tetap waspada

terhadap

bakteri penyebab tuberkulosis.

Bordetella

pertussis

Morfologi d a n fisiologi Bordetella pertussis pertama kali diisolasi oleh Bordet dan G e n g o u Bakteri ini menyerang Genus pok.

Pada

saluran napas dan menyebabkan

Bordetella berbentuk

kokobasilus

pada tahun

1906.

batuk rejan.

tunggal, berpasangan,

atau

berkelom-

isolasi primer, bakteri ini u m u m n y a m e n u n j u k k a n bentuk u n i f o r m , tetapi

sub-biakannya

berbentuk

pleomorfik. Bordetella pertussis tidak dapat

m e m i l i k i kapsul atau simpai yang hanya terlihat dengan koloni pada biakan agar adalah cembung,

pewarnaan

bergerak

khusus.

halus, mengilap, dan tembus

dan

Bentuk

cahaya.

174

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Bordetella pertussis m e r u p a k a n bakteri aerob, tidak m e m b e n t u k asetilmetilkarbinol, tetapi m a m p u menghasilkan dua m a c a m yang

bersifat termostabil dan

Bakteri

ini membentuk

memiliki

antigen

terhadap

infeksi dan

zona

permukaan antigen

protein yang hemolisis O yang

bersifat termolabil dan

pada

biakan

agar

termostabil dan

K yang

H^S, indol,

toksin, yaitu

merupakan

darah.

dan

endotoksin

dermonekrotik. Bakteri ini

tidak menimbulkan

faktor berdasarkan

juga

proteksi

uji

adsorpsi

aglutinin.

P a t o g e n e s i s d a n gejala p e n y a k i t Bordetella pertussis m e n y e b a b k a n

batuk rejan yang ditandai dengan batuk

mal. Pada orang dewasa, bakteri ini dapat m e n y e b a b k a n sakit u m u m n y a t i m b u l dalam

paroksis-

batuk berkepanjangan.

Gejala

10 h a r i setelah k o n t a k , d e n g a n m a s a i n k u b a s i 5 - 2 1

Penyakit ini terbagi dalam 3 stadium, yaitu stadium prodromal/kataral, stadium sismal (1-6 minggu), dan stadium

Stadium prodromailiiatarai •

konvalesen.

(1-2

minggu)

Gejala infeksi saluran napas bagian atas y a n g ringan, seperti batuk ringan, bersin, keluar cairan dari hidung, dan kadang-kadang

konjungtivitis.

•

Pemeriksaan fisik tidak m e m b e r i k a n hasil yang

•

Merupakan masa perkembangbiakan

stadium paroiisismai •

hari. parok-

(1-6

Peningkatan batuk paroksismal

menentukan.

b a k t e r i d id a l a m e p i t e l s a l u r a n

napas.

minggu) (batuk yang

hebat).

Dalam

15-20

detik, terjadi

5-20 batuk beruntun, biasanya diakhiri dengan keluarnya lendir/muntah, dan tidak ada kesempatan •

bernapas di antara batuk-batuk

tersebut.

Tarikan napas setelah batuk berakhir m e n i m b u l k a n bunyi yang

stadium

khas.

iionvaiesen

•

B a t u k selama beberapa bulan setelah permulaan sakit.

•

Keparahan penyakit bervariasi.

Batuk rejan dapat diikuti dengan k o m p l i k a s i radang otak y a n g serius dan fatal, tetapi hal inij a r a n g terjadi. K o m p l i k a s i berat t e r u t a m a terjadi pada bayi, sedangkan

stadium

paroksismal biasanya terlihat pada anak-anak dan orang dewasa. Beberapa tipe novirus dan C h l a m y d i ap n e u m o n i a e dapat menghasilkan gambaran klinis y a n g dengan kondisi yang disebabkan

ade-

serupa

oleh Bordetella pertussis.

Epidemiologi Penyakit pertusis

mudah

menular.

M a n u s i a m e r u p a k a n satu-satunya sumber Bordetella pertussis. Penyebaran

biasanya

disebabkan

atau batuk

rejan tersebar

d i seluruh dunia

dan

oleh orang-orang yang mengalami infeksi aktif Banyak kasus terjadi pada

balita dan sebagian besar meninggal

pada usia 1 tahun.

Bab

11 - Bakteri Patogen p a d a Saluran Napas

175

Pencegahan Pencegahan •

sebaiknya dilakukan dengan

Pencegahan rita dan

•

cara-cara

berikut.

terbaik adalah dengan menghindarkan kontak langsung dengan

pende-

imunisasi.

Vaksinasi aktif pada bayi penting dilakukan untuk menghindarkan komplikasib e rat dan m o r b i d i t a s t i n g g i pada usia balita. A n t i b o d i y a n g m a s u k m e l a l u i

plasenta

tidak cukup m e m b e r i k a n perlindungan terhadap infeksi bakteri tersebut. •

Setiap bayi sebaiknya m e n e r i m a 3 s u n t i k a n v a k s i n pertusis s e l a m a 1t a h u n p e r t a m a dan diikuti serum tambahan sampai j u m l a h keseluruhan 5

•

Pemberian vaksin D P T (Difteri, Pertusis, dan

dosis.

Tetanus).

Pengobatan Penderita biasanya diberikan eritromisin sebagai antibiotik pilihan utama, tetrasiklin, kloramfenikol, dan ampisilin. Isolasi bakteri dari nasofaring dapat mempersingkat baran bakteri. Pengobatan

serangan

gen dapat m e n c e g a h kerusakan

Mycoplasma

hebat dengan

masa penularan dan penye-

cara inhalasi dan pemberian

oksi-

otak.

pneumoniae

Morfologi d a n fisiologi M y c o p l a s m a p n e u m o n i a e m e r u p a k a n bakteri y a n g berbentuk bundar agak datar,

ber-

d i a m e t e r 1 0 |.uTi, b e r p i n g g i r a n b e n i n g , b a g i a n t e n g a h k e r u h d a n g r a n u l e r . D a l a m perbenihan,

bakteri ini t u m b u h j a u h k edalam media agar dan m e m b e n t u k

seperti telur c e p l o k [fried egg). P e r m u k a a n k o l o n i dapat mengabsorpsi

media

tampilan

sel darah

me-

rah dan m e m b e n t u k zona hemolisis. Bakteri ini t u m b u h sangat lambat, yaitu 5-10

hari

bahkan

lebih.

B a k t e r i M y c o p l a s m a p n e u m o n i a e tidak m e m p u n y a i d i n d i n g sel y a n g ketidakstabilan osmosis. susun

Seperti kebanyakan

atas tiga lapis), M y c o p l a s m a

pneumoniae

menggunakan

sterol u n t u k

b e n t u k s t r u k t u r n y a . B a k t e r i i n i dapat h i d u p t a n p a d i n d i n g sel k a r e n a dapat secara stabil dengan yang

lingkungan hospesnya

unik menyebabkan

ngan penanganan Mycoplasma

penanganan

mengontrol

sel e u k a r i o t ( d a l a m m e m b r a n y a n g

ter-

m e m -

berosmosis

(manusia atau hewan). Kombinasi

struktur

infeksi Mycoplasma pneumoniae berbeda d e -

infeksi bakteri pada u m u m n y a . Karena tidak memiliki dinding

pneumoniae

mudah

melakukan

interaksi pertukaran senyawa

inang dan bakteri. Pertukaran ini tidak hanya pertukaran nutrisi dan suplemen amino, tetapi juga senyawa

metabolit lain y a n g bersifat toksik. H a l ini

bakteri Mycoplasma p n e u m o n i a e dapat m e n i m b u l k a n berbagai

gangguan

sel,

antara asam

menyebabkan terhadap

sel

inang. Mycoplasma

pneumoniae

berarti *'kulit y a n g

adalah

salah

satu anggota

kelompok

halus". Mycoplasma pneumoniae memiliki

Mollicute

ukuran genom

sangat kecil d a n t i d a k m e m p u n y a i d i n d i n g sel y a n g k a k u seperti k e b a n y a k a n

yang yang

bakteri.

*

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

176

Mycoplasma pneumoniae bersifat anaerob fakultatif, suhu t u m b u h o p t i m u m

36-37"C,

dan p H o p t i m u m 7. Bakteri ini m e m e r l u k a n kolesterol dan asam lemak rantai untuk pertumbuhannya dan glukosa atau arginin sebagai sumber t a m a kali d i t e m u k a n , spesies Mycoplasma sangat

kecil. N a m u n , setelah

dikenali sebagai virus karena

diteliti, g e n o m

ditemukan

Mycoplasma

panjang

energi. Ketika

per-

berukuran mengandung

D N A dan R N A sehingga digolongkan sebagai bakteri. Bakteri ini sangat kecil sehingga m a m p u melalui membran saringan bakteri yang berukuran pori 450 n m . pneumoniae mempunyai genom 800

Mycoplasma

Kb.

Mycoplasma pneumoniae merupakan evolusi dari bakteri Gram-positif Lactohacillus, Bacillus, Streptococcus,

dan 2 spesies Clostridium m e r u p a k a n

plasma yang mempunyai genom 2500-2700

leluhur

Myco-

Kb. Meskipun kehilangan materi genetik

y a n g signifikan, M y c o p l a s m a p n e u m o n i a e dapat bertahan hidup dengan cara parasitik. Bakteri ini tidak pernah d i t e m u k a n secara bebas karena ketergantungannya pada inang untuk mendapatkan

asam

lemak, asam

amino, prekursor sintesis asam

kolesterol. Mycoplasma pneumoniae dijadikan model

nukleat

suatu sistem yang

dan

menggam-

b a r k a n syarat u t a m a y a n g harus d i m i l i k i suatu sel u n t u k dapat bereplikasi secara nom karena memiliki kemampuan

bereproduksi

dengan genom yang

oto-

sederhana.

P a t o g e n e s i s d a n gejala p e n y a k i t Mycoplasma

pneumoniae

tetapi penyakit

ini juga

merupakan

dapat

inkubasi infeksi ini adalah

penyebab utama pneumonia

disebabkan

oleh

primer,

riketsia.

1-4 m i n g g u dengan gejala m i r i p seperti p n e u m o n i a

virus, yaitu rasa lesu, d e m a m , sakit kepala, sakit tenggorokan, dada. S p u t u m penderita mengandung dijumpai patchypneumonicprocess, gambaran

atipikal

virus, klamidia, dan

batuk kering, dan nyeri

bercak-bercak darah. Pada sedangkan

Masa akibat

foto toraks,

secara patologi anatomik,

dapat

didapatkan

interstitial pneumonitis dan peribronkiolitis atau bronkiolitis disertai d e -

ngan nekrosis. Pada uji hemaglutinin, dijumpai sekitar 5 0 % kasus reaksi tidak spesifik terhadap golongan darah O .Titer penderita yang tidak diobati akan terus pada m i n g g u ke-3 sampai ke-4 setelah sakit. Titer lebih dari 3 2m e n d u k u n g infeksi Mycoplasma

pneumoniae.

Pemeriksaan

laboratorium

Bahan pemeriksaan

yang digunakan adalah usap tenggorokan,

sekresi

saluran

pembiakan

napas,

uretra, dan

bakteri selama 3-10

genital. Pemeriksaan

meningkat diagnosis

sputum, eksudat,

mikroskopis

dan

memerlukan

hari. M e d i a perbenihan yang digunakan adalah heart

infusionpepton broth, cairan asites 3 0 % , dan s e r u m k u d a atau kelinci. Uji serologi dapat menggunakan

uji pengikatan komplemen dan antigen glikolipid

hasil ekstraksi biakan Mycoplasma dalam k l o r o f o r m metanol. Selain uji tersebut, pat d i l a k u k a n u j i i m u n o f l u o r e s e n s i tidak langsung dan u j i h a m b a t a n

da-

hemaglutinasi.

Pengobatan Pengobatan

infeksi Mycoplasma pneumoniae m e m e r l u k a n cara yang sedikit berbeda

dari penanganan

infeksi bakteri lain pada u m u m n y a . K a v ^ m M y c o p l a s m a

pneumoniae

tidak m e m i l i k i d i n d i n g sel, antibiotik g o l o n g a n betalaktam tidak dapat dipakai u n t u k

Bab

mengobati

11 - Bakteri Patogen p a d a Saluran Napas

infeksi bakteri ini. Hal ini karena golongan

losporin) bekerja dengan

menghambat

177

betalaktam (penisilin dan

sefa-

sintesis d i n d i n g sel bakteri. O b a t p i l i h a n y a n g

digunakan adalah tetrasiklin dan eritromisin.

Epidemiologi Mycoplasma

pneumoniae

bersifat endemik

dan

dapat

ditularkan d i seluruh

dunia.

Infeksi M y c o p l a s m a p n e u m o n i a e dapat ditularkan m e l a l u i droplet, batuk, bersin, atau u d a r a apabila s e s e o r a n g berada d idekat penderita. I n f e k s i i n i dapat m e n y e r a n g saja, t e r u t a m a m a h a s i s w a dan calon tentara. K a s u s pada m a h a s i s w a dan calon dapat mencapai

5 0 % dari total kasus yang

Legionella

siapa tentara

ada.

pneumophila

Morfologi d a n fisiologi Legionella adalah bakteri yang dapat menyebabkan

penyakit saluran napas.

Penyakit

ini d u l u d i t e m u k a n pada orang-orang y a n g m e n g h a d i r i suatu k o n v e n s i L e g i o n A m e r i k a di Philadelphia pada tahun

Veteran

1976.

Bakteri Legionella sukar d i w a r n a i , bersifat Gram-positif, dan tidak m e m i l i k i m a a n biokimia dengan bakteri yang diketahui patogen

kesa-

pada manusia. B a k t e r i ini dapat

t u m b u h pada telur berembrio atau pada perbenihan kompleks yang diperkaya

dengan

suplemen biologik. B a k t e r i Legionella dapat d i t e m u k a n pada biopsi j a r i n g a n paru sesekali d i t e m u k a n pada cairan pleura, darah, dan

dan

dahak.

P a t o g e n e s i s d a n gejala p e n y a k i t L e g i o n e l l a t i d a k d i t u l a r k a n m e l a l u i k o n t a k l a n g s u n g dari penderita k eo r a n g d i s e k i tarnya. Infeksi diperoleh

dari sumber-sumber

udara atau melalui debu yang berhubungan

lingkungan d isekitar melalui inhalasi

dengan

sistem pendingin udara atau peng-

galian tanah. Gejala klinik dapat t i m b u l tiba-tiba, berupa d e m a m

tinggi, menggigil,

lesu,

tidak produktif, hipoksia, diare, dan lemas. Pemeriksaan darah m e n u n j u k k a n leukositosis, hiponatremia, hematuria, dan fungsi hati y a n g

Pemeriksaan

laboratorium

Diagnosis

didasarkan

biasanya

batuk adanya

abnormal.

pada peningkatan titer antibodi terhadap

Legionella

dalam serum penderita. Pewarnaan imunofluoresensi bakteri pada jaringan paru

yang

diperoleh dari biopsi atau otopsi dapat d i l a k u k a n u n t u k m e n e m u k a n bakteri Legionella. Pemeriksaan laboratorium jarang dilakukan dengan

cara m e m b i a k k a n balcteri i n i .

Pengobatan yang

dianjurkan

untuk mencegah komplikasi penyakit. Eritromisin dan antibiotik golongan

Pemberian

antibiotik pada penderita

merupakan

cara

pengobatan

makrolida

lainnya, seperti azitromisin, m e r u p a k a n obat pilihan u n t u k mengatasi infeksi losis i n i .

legione-

BAB 12 BAKTERI PATOGEN PADA KULIT DAN MATA

• • •

178

Pendahuluan

Staphyiococcus

Staphviococcus

aureus epidermis

m

Cfilamydia tracfiomatis

m

Streptococcus

pi/ogenes

m

Pseudomonas aeruginosa

m

Propionibacterium

acnes

Bab

12 - Bakteri Patogen p a d a Kulit dan Mata

179

P E N D A H U L U A N B e r b a g a i j e n i s balcteri h i d u p sebagai flora n o r m a l pada kulit m a n u s i a , sebagian adalah

bakteri Gram-positif. Staphylococcus

aureus d a n Streptococcus

besar

pyogenes

( G r u p A )a d a l a h j e n i s b a k t e r i patogen y a n g dapat m e n i m b u l k a n i n f e k s i d a n k e l a i n a n pada kulit. Kelainan kulit yang disebabkan oleh infeksi bakteri Staphylococcus aureus antara lain impetigo dan folikulitis, sedangkan Streptococcus pyogenes

infeksi kulit yang

disebabkan

oleh

antara lain erisipelas dan nekrosis. Selain kedua bakteri itu,

Pseudomonas juga merupakan bakteri patogen

oportunistik yang sering

menyebab-

kan infeksi kulit pada pasien luka bakar. Propionibacterium acnes m e r u p a k a n bakteri anaerob yang sering ditemukan pada jerawat. Beberapa jenis infeksi pada kulit

dan

mata yang disebabkan oleh bakteri tercantum pada Tabel 12.1. Bakteri y a n g sering m e n y e b a b k a n penyakit pada m a t a u m u m n y a berasal dari kulit atau dari s a l u r a n napas bagian atas, m i s a l n y a H a e m o p h i l u s influenzaed a n C h l a m y d i a trachomatis y a n g dapat menyebabkan konjungtivitis pada mata.

Staphylococcus

aureus

Morfologi d a n fisiologi Bakteri Staphylococcus termasuk dalam famili Micrococcaceae. Bakteri ini berbentuk bulat. K o l o n i m i k r o s k o p i k cenderung

berbentuk menyerupai buah anggur. M e n u r u t

bahasa Y u n a n i , Staphyle berarti anggur dan coccus berarti bulat atau bola. Salah satu spesies m e n g h a s i l k a n p i g m e n

berwama

kuning emas

sehingga

dinamakan

aureus

(berarti emas, seperti matahari). Bakteri ini dapat t u m b u h dengan atau tanpa bantuan oksigen. Pada tahun 1984, Rosenberg

m e n g a j u k a n tata n a m a berdasarkan p i g m e n

koloni

Staphylococcus, yaitu Staphylococcus aureus untuk koloni b e r w a m a k u n i n g emas

dan

Staphylococcus albus untuk koloni berpigmen putih. Staphylococcus albus sekarang

Tabel 12.1. Infeksi pada Kulit dan Mata yang Disebabkan oleh Bakteri Bakteri

Infeksi

Staphylococcus Staphylococcus

aureus

Impetigo, ruam, infeksi kulit Folikulitis, infeksi pada folikel rambut

epidermidis

Ruam kulit, infeksi ringan pada kulit

Streptococcus

pyogenes

Impetigo. erisipelas, kemerahan pada kulit Fasiitis nekrotik, kerusakan pada jaringan kulit

Pseudomonas

aeruginosa

Dermatitis, Infeksi pada pennukaan kulit Infeksi oportunistik pada luka bakar Otitis eksterna. Infeksi pada kanal kuping

Chlamydia

trachomatis

Propionibacterium

acnes

Konjungtivitis, infeksi pada mata Jerawat pada kulit

180

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

dikenal dengan Staphylococcus

epidermidis. Staphylococcus

aureus kebanyakan

k o l o n i d is a l u r a n h i d u n g d a n d ib a g i a n t u b u h lain. Staphylococcus

ber-|||

epidermidis dite-

m u k a n di kulit. Staphylococcus aureus m e m b e n t u k koloni berwarna k u n i n g pada media yang nutrisi. Staphylococcus kecil

epidermidis membentuk

darah, sedangkan Staphylococcus

Staphylococcus phylococcus

bersifat anaerob

agar

Staphylococcus

sedangkan

Staphylococcus

epidermidis bersifat nonpatogen

d i t e m u k a n d ih i d u n g 6 , 6 %

dan

bayi bemsia

Keracunan m a k a n a n akibat Staphylococcus

meng-

pada manusia, se-

dapat

hidup

sebagai

rambut, dan kulit orang 1 hari, 5 0 %

hari, 6 2 % bayi berusia usia 3 hari, dan 8 8 % bayi bemsia 4-8 sumsi makanan yang mengandung

aureus

epidermidis tidak

aureus bersifat patogen

n o r m a l tubuh, seperti pada hidung, tenggorokan,

Staphylococcus

yang

epidermidis bersifat n o n h e m o l i t i k .

fakultatif dan menghasilkan e n z i m katalase. Sta-

hasilkan enzim koagulase. Staphylococcus dangkan

kaya relatif

aureus dapat t u m b u h dalam larutan N a C I 1 5 % . Staphylococcus

menghasilkan enzim koagulase,

flora

putih dan

aureus sering kali bersifat h e m o l i t i k pada m e d i a

Staphylococcus

mengandung

koloni berwama

dapat terjadi j i k a seseorang

mengonGejala

makanan yang terkontaminasi. Gejala

yang timbul adalah m u a l , m u n t a h , k r a m perut, diare, dan

2

hari.

toksin yang berasal dari Staphylococcus.

m u n c u l 6 - 8 J a m setelah m e n g o n s u m s i

sehat.

bayi bemsia

u m u m

lemas.

Identifikasi Staphylococcus

adalah bakteri Gram-positif berbentuk

kadang-kadang

ditemukan d ibagian tengah gerombolan

telah difagositosis

atau bakteri yang

bulat. Bakteri

tumbuh pada biakan

tua yang

berdiameter 0,8-1,0 m i k r o n , tidak bergerak, dan tidak

Staphylococcus

Gram-negatif

bakteri, yaitu bakteri hampir

yang mati.

berspora.

Staphylococcus dapat dibedakan dari Streptococcus berdasarkan bentuk koloninya. K o l o n i mikroskopik Staphylococcus Streptococcus

berbentuk menyempal

buah anggur,

sedangkan

biasanya berbentuk seperti rantai.

U j i e n z i m katalase juga dapat m e m b e d a k a n

Staphylococcus

bersifat katalase positif, sedangkan

Staphylococcus

negatif. U j i i n i dapat d i l a k u k a n dengan koloni dalam lempeng

dari

Streptococcus

menambahkan

hidrogen peroksida

agar atau agar miring. B i a k a n katalase positif

oksigen dan gelembung. darah sudah mengandung

Streptococcus.

bersifat

katalase 3 % pada

menghasilkan

Pengujian ini tidak dapat dilakukan d a l a m agar darah karena katalase.

Pertumbuhan dan perbenihan Berbagai

spesies Staphylococcus

tumbuh dengan

37°C. K i s a r a n s u h u p e r t u m b u h a n a d a l a h Dalam

lempeng

menghasilkan

agar

pigmen.

biasa dengan Dalam

suasana

lempeng

baik dalarri k a l d u biasa pada

15-40°C d a n s u h u o p t i m u m a d a l a h agar

suhu 35°C.

a e r o b d a n s u h u 37°C, b a k t e r i i n i t i d a k darah pada s u h u 37''C,

pembentukan

p i g m e n k u r a n g baik. A k a n tetapi, apabila k o l o n i tersebut dipindahkan k eagar

biasa

atau perbenihan Loeffler dan diinkubasi pada suhu kamar, pembentukan pigmen

akan

sangat baik.

^

Bab

12 - Bakteri Patogen p a d a Kulit dan Mata

K o l o n i y a n g masih sangat m u d a tidak berwama. A k a n tetapi, pigmen

181

yang

larut

d a l a m a l k o h o l , eter, d a n k l o r o f o r m a k a n t e r b e n t u k s e i r i n g p e r t u m b u h a n b a k t e r i . aureus membentuk

Staphylococcus media

yang

baik. Staphylococcus

yang relatif lebih kecil. Staphylococcus darah, sedangkan

agak

koloni

kuning

dalam

berwarna

putih

aureus biasanya bersifat h e m o l i t i k pada

bersifiat a n a e r o b f a k u l t a t i f dan dapat

tumbuh karena

melakukan

respirasi aerob atau fermentasi dengan hasil u t a m a asam laktat. Staphylococcus dapat t u m b u h p a d a s u h u 15^5°C d a n d a l a m N a C I berkonsentrasi Staphylococcus

aureus menghasilkan

epidermidis tidak menghasilkan

enzim

enzim

bat bakteri j e n i s

lain dan perbenihan

koagulase,

yang

NaCI sampai

mengandung

aureus

15%. Hampir

sedangkan

ini. Untuk mengisolasi

tinja, digunakan media agar yang m e n g a n d u n g patogenisitas

agar

epidermidis tidak.

Staphylococcus

Staphylococcus

koloni besar berwarna

epidermidis membentuk

semua

Staphylococcus

Staphylococcus

1 0 % sebagai

manitol untuk

dari

penghammengetahui

bakteri.

D a y a t a h a n bakteri D i antara semua bakteri y a n g tidak m e m b e n t u k spora, Staphylococcus

aureus terma-

suk bakteri y a n g m e m i l i k i daya tahan paling kuat. Pada agar m i r i n g ,

Staphylococcus

aureus dapat

tetap hidup

berbulan-bulan,

baik dalam

lemari es maupun

pada

suhu

kamar. D a l a m keadaan kering pada benang, kertas, kain, dan dalam nanah, bakteri ini dapat

tetap hidup selama

6-14

minggu. Staphylococcus

aureus jenis tertentu

yang

t a h a n s e l a m a 5 m e n i t , tetapi m a t i d a l a m w a k t u 10 m e n i t d a l a m f e n o l 1/90, t e l a h dipakai sebagai bakteri standar untuk menilai daya antiseptik suatu disinfektan dalam uji koefisien fenol. D a y a tahan bakteri ini dalam berbagai

zat k i m i a adalah sebagai beri-

kut. Tingtura iodii 2 %

1 menit

H , 0 , 3 %

3 menit

H g C \

10 menit

F e n o f 2 %

15 menit

Alkohol 5 0 - 7 0 %

1 jam

Struktur antigen Bakteri Staphylococcus Sebagian

mengandung

polisakarida dan protein y a n g bersifat antigenik.

besar bahan ekstraseluler yang dihasilkan bakteri inijuga bersifat antigenik.

Polisakarida yang ditemukan pada jenis yang virulen adalah polisakarida A dan

yang

ditemukan pada jenis yang tidak patogen adalah polisakarida B. Polisakarida A m e r u pakan komponen merupakan

d i n d i n g sel y a n g dapat larut d a l a m a s a m trikloroasetat. A n t i g e n ini

komponen

peptidoglikan

faga terutama menyerang

bagian

yang dapat m e n g h a m b a t

fagositosis.

Bakterio-

ini.Antigen protein A berada di luar antigen

polisa-

karida; k e d u a antigen i n i m e m b e n t u k d i n d i n g sel bakteri.

M e t a b o l i t bakteri Staphylococcus

aureus menghasilkan tiga m a c a m

sin, eksotoksin, dan

enterotoksin.

metabolit, yaitu metabolit

nontok-

w^mmmmmmmmmmmmimmmmm 182

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Metabolit nontoksin

ipi

M e t a b o l i t n o n t o k s i n terdiri atas antigen p e r m u k a a n , koagulase,

lipase, tributirinase,

fosfatase, d a n katalase.

Antigen

permukaan

A n t i g e n i n i berfungsi u n t u k m e n c e g a h reaksi serangan oleh faga, m e n c e g a h koagulase, dan mencegah

reaksi

fagositosis.

Koagulase Enzim

i n i dapat

koagulase

menggumpalkan

oksalat plasma

reaktif dalam serum. Faktor koagulase

atau sitrat p l a s m a

karena

reaktif bereaksi dengan

faktor

koagulase

dan m e n g h a s i l k a n suatu esterase y a n g dapat m e m b a n g k i t k a n aktivitas p e n g g u m p a l a n sehingga

terjadi deposit fibrin pada p e r m u k a a n sel bakteri y a n g dapat

menghambat

fagositosis.

Hialuronidase E n z i m i n i terutama dihasilkan oleh jenis koagulase positif. Penyebaran bakteri dipermudah dengan faktor

adanya

e n z i m ini. O l e h karena itu, e n z i m ini disebut juga

sebagai

penyebar.

Fibrinolisin Enzim

m i melisiskan bekuan darah dalam pembuluh darah yang sedang

sehingga

bagian-bagian

meradang

bekuan y a n g penuh bakteri terlepas dan m e n y e b a b k a n

lesi

metastatik di tempat lain.

G e l a t i n a s e dan p r o t e a s e Gelatinase adalah e n z i m y a n g dapat mencairkan gelatin. Protease dapat

menekrosis

jaringan, termasuk tulang.

L i p a s e dan tributirinase Lipase terutama dihasilkan oleh jenis koagulase

positif, tetapi tidak m e m p u n y a i p e -

r a n a n y a n g spesifik. T r i b u t i r i n a s ea d a l a h e n z i m y a n g m e n y e b a b k a n t e r j a d i p e m i s a h a n lemak dalam perbenihan kaldu yang mengandung glukosa dan k u n i n g telur.

F o s f a t a s e , lisozim, dan penisilinase Patogenisitas bakteri berkaitan dengan

aktivitas fosfatase

dan pembentukan

koagu-

lase. A k a n tetapi, p e m e r i k s a a n fosfatase j a u h l e b i h sulit d i l a k u k a n . S e l a i n i t u , p e m e riksaan fosfatase k u r a n g spesifik j i k a a k a n dipakai sebagai petunjuk virulensi. L i s o z i m dibuat oleh sebagian

besar jenis koagulase

positif dan penting untuk menentukan

patogenesis bakteri. Penisilinase diproduksi oleh beberapa jenis Staphylococcus untuk mempertahankan diri terhadap antibiotikderivat p-laktam.

Katalase E n z i m ini dibuat oleh Staphylococcus

dan Micrococcus,

sedangkan

Pneumococcus

dan Streptococcus tidak m e m p r o d u k s i katalase. Keberadaan e n z i m i n i dapat diketahui

dengan

menuangkan

larutan H^O^ 3 %pada k o l o n i Staphylococcus

dan akan timbul gelembung

berumur 24

jam

udara.

Eksotoksin E k s o t o k s i n terdiri atas a - h e m o l i s i n , P-hemolisin, 5 - h e m o l i s i n , l e u k o s i d i n , sitotoksin, dan toksin eksfoliatin.

a-Hemolisin Toksin yang dihasilkan oleh Staphylococcus

virulen ini bersifat seperti berikut.

•

M e l i s i s k a n sel darah m e r a h kelinci, k a m b i n g , d o m b a , d a n

•

T i d a k m e l i s i s k a n sel darah

•

Menyebabkan

•

Dapat membunuh

sapi.

manusia.

nekrosis pada kulit manusia dan

hewan.

manusia dan hewan apabila terdapat dalam dosis yang

cukup

besan •

Menghancurkan

•

Bersifat sitotoksik terhadap biakan jaringan mamalia.

sel darah p u t i h kelinci.

S e m u a sifat tersebut dapat dinetralkan oleh i m u n o g l o b u l i n G (IgG), tetapi tidak dinetralkan oleh IgA dan

dapat

IgM.

p-Hemolisin Toksin

ini terutama dihasilkan oleh jenis Staphylococcus

yang berasal

dari

hewan.

p - H e m o l i s i n dapat m e l i s i s k a n sel darah m e r a h d o m b a d a n sapi. D a l a m h a l i n i , lisis terjadi setelah inkubasi selama T o k s i n dapat dibuat

1 j a m p a d a s u h u 37°C d a n

18 j a m pada suhu

10°C.

toksoid.

5-Hemolisin T o k s i n i n i dapat m e l i s i s k a n sel d a r a h m e r a h m a n u s i a d a n k e l i n c i , tetapi e f e k n y a

ter-

h a d a p sel d a r a h m e r a h d o m b a k u r a n g .

Leukosidin L e u k o s i d i n dapat m e r u s a k sel darah p u t i h berbagai j e n i s b i n a t a n g . A d a tiga tipe l e u kosidin, yaitu sebagai berikut. •

Toksin yang identik dengan

•

T o k s i n yang identik dengan 5-hemolisin, bersifat termostabil, dan

menyebabkan

perubahan

berasal

morfologi

semua

a-hemolisin. tipe

sel darah

putih, kecuali

yang

dari

domba. •

T o k s i n y a n g h a n y a m e r u s a k sel darah p u t i h m a n u s i a d a n k e l i n c i t a n p a a k t i v i t a s hemolitik. T o k s i n ini terdapat pada 4 0 - 5 0 % jenis

Staphylococcus.

Sitotoksin T o k s i n i n i m e m e n g a r u h i arah gerak sel darah p u t i h dan bersifat termostabil. S i t o t o k s i n diproduksi dalam suasana berikut ini.

184

•

Bu&u Ajdr Mikrobiologi: Panduan Mahdsisvwb FarrhasI ddn Kedokterdri

K o m p l e k s antigen zat menghasilkan suatu kompleks trimolekuler dari y a n g terdiri atas C'5, C'6, dan

•

Streptokinase mengubah

komplemen

C'7.

plasminogen

dengan C ' 3sehingga membentuk

menjadi plasmin yang kemudian

C ' 3aktif. B a k t e r i Staphylococcus

mukan pada penyakit granulomatosa

bereaksi

sering

dite-

septik kronis yang bersifat herediter;

pada

p e n y a k i t i n i ,sel darah p u t i h dapat m e l a k u k a n fagositosis, tetapi t i d a k dapat hancurkan bakteri

meng-

Staphylococcus,

T o k s i n eksfoliatin Toksin Staphylococcus

ini merupakan suatu protein ekstraseluler yang tahan

tetapi tidak tahan asam dan dapat menyebabkan

panas,

dermatitis eksfoliatif pada bayi

baru

l a h i r { R i t t e r 's d i s e a s e ) , i m p e t i g o , d a n n e k r o s i s p a d a k u l i t .

Enterotoksin Toksin ini terbentuk jika bakteri ditanam dalam perbenihan semisolid yang dung • •

mengan-

3 0 % . T o k s i n i n i terdiri atas p r o t e i n y a n g bersifat b e r i k u t i n i .

Nonhemolitik. Nondermonekrotik.

•

Nonparalitik.

•

Termostabil, dalam air mendidih tahan selama 3 0 menit.

•

Tahan terhadap pepsin dan

Toksin

ini merupakan

tripsin.

penyebab keracunan

makanan, terutama yang

mengandung

hidrat arang dan protein. M a s a inkubasi 2 - 6 j a m dan gejala t i m b u l secara yaitu m u a l , m u n t a h , dan diare. Pingsan kadang

kala dapat

mendadak,

terjadi sehingga

sering

diduga kolera. K o n d i s i i n i j a r a n g berakibat fatal dan p e n y e m b u h a n

biasanya

terjadi

setelah 2 4 - 4 8 j a m . E f e k m u n t a h terjadi karena toksin merangsang

pusat m u n t a h d i

susunan saraf pusat. Salmonella dan Clostridium dapat m e n i m b u l k a n keracunan

yang

serupa. Belimi

d i t e m u k a n cara

yang mengandung dengan

yang

mudah

untuk mendeteksi

bakteri

Staphylococcus

enterotoksin, tetapi ada hubungan antara pembentukan

enterotoksin

koagulase.

Staphylococcus

aureus menghasilkan dua tipe toksin y a n g m e m p u n y a i

superantigen, y a i t u enterotoksin dan toxic shock syndrome

lococcus aureus y a n g m e m b e n t u k enterotoksin bersifat koagulase semua koagulase

positif dapat m e m b e n t u k

aktivitas

toxin (TSST-1).

Staphy-

positif, tetapi tidak

enterotoksin.

Patogenesis Staphylococcus

aureus menyebabkan

berbagai jenis infeksi pada manusia, antara lain

mfeksi pada kulit, seperti bisul dan furunkulosls; infeksi y a n g pneumonia,

mastitis,

itu, Staphylococcus

flebitis,

aureus]ugdi menyebabkan

endokarditis. Staphylococcus

lebih serius,

seperti

dan meningitis; dan infeksi pada saluran urine. Selain infeksi kronis, seperti osteomielitis

dan

aureus merupakan salah satu penyebab u t a m a infeksi

nosokomial akibat luka tindakan operasi dan pemakaian alat-alat perlengkapan watan

d i r u m a h sakit. Staphylococcus

makanan akibat enterotoksin yang

aureus juga

dapat

menyebabkan

dihasilkannya dan menyebabkan

pera-

keracunan

sindrom

t o k s i k {toxic shock syndrome) akibat pelepasan superantigen k ed a l a m aliran

renjat

darah.

Faktor virulensi aureus m e m p u n y a i beberapa faktor virulensi berikut.

Staphylococcus •

Protein permukaan yang berfungsi untuk memudahkan

kolonisasi pada jaringan

inang. •

Beberapa protein invasin yang berfungsi untuk m e m b a n t u invasi dan b a k t e r i k ed a l a m t u b u h , seperti l e u k o s i d i n , k i n a s e , d a n

hialuronidase.

Beberapa faktor p e r m u k a a n yang dapat m e n g h a m b a t

fagositosis,

•

penyebaran

seperti

simpai

dan protein A . •

Zat-zat b i o k i m i a lain yang diproduksi untuk meningkatkan pertahanan fagositosis,

•

seperti karotenoid dan

E n z i m koagulase

terhadap

katalase.

dan faktor pembeku

{clotting factor) y a n g m e m e n g a r u h i

kerja

imunoglobulin tertentu. •

Beberapa toksin yang berfungsi untuk melisis membran lisin, leukotoksin, dan

•

Beberapa eksotoksin memperberat

•

gejala

sel inang, seperti

hemo-

leukosidin yang

mampu

merusak jaringan selinang sehingga

dapat

penyakit.

G e n resistensi terhadap antimikroba tertentu sehingga bakteri kebal terhadap mikroba

Staphylococcus

aureus menyebabkan

manusia. Impetigo

berbagai

infeksi bernanah dan keracunan

atau bisul pada bayi baru lahir m e r u p a k a n

infeksi Staphylococcus

pada

penyakit kulit

akibat

yang paling sering terjadi. Impetigo sering terjadi pada

anak, biasanya d isekitar hidung. Penyebaran daerah

anti-

tersebut.

penyakit ini cukup

anak-

tinggi, terutama d i

endemik.

Pneumonia Staphylococcus

merupakan penyakit yang penting karena

menunjuk-

kan tingkat kematian yang tinggi, yaitu lebih dari 5 0 % . Sekitar 7 5 % kasus

pneumonia

terjadi pada bayi berusia kurang dari 1 tahun. P n e u m o n i a Staphylococcus

terjadi jika

bakteri menyerang

aliran darah dan menyebabkan

akibat fatal, dan bakteri dapat

menyebar

paru, ginjal, hati, otot rangka, dan Infeksi Staphylococcus

septisemia.

Septisemia dapat

k e seluruh organ tubuh lain, seperti

ber-; paru-

otak.

aureus dapat

menginvasi

dan

menyerang

setiap

bagian

tubuh kita. B a k t e r i ini dapat d i t e m u k a n pada hidung, m u l u t , kulit, mata, jari, usus, hati. Bakteri ini akan bertahan dalam w a k t u yang lama di berbagai

tempat.

coccus aureus dapat tinggal sementara d idaerah kulit yang basah

dan dimiliki

2 0 - 5 0 %

manusia.

Anak-anak,

penderita

diabetes,

tenaga

kesehatan,

penyakit kulit biasanya berisiko tinggi mengalami infeksi Staphylococcus disebabkan luka

potong.

infeksi Staphylococcus

aureus biasanya

dan

Staphylooleh

d a n pasien aureus. Ini

terjadi pada luka terbuka

atau

186

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Gejala yang ditimbulkan bervariasi, bergantung dapat menyebar

k ej a r i n g a n t e t a n g g a

ataupun menyebar ke organ-organ,

pada lokasi infeksi. Infeksi ini

terdekat, menyebar

melalui pembuluh

tempat tersebut dapat m e n m i b u l k a n indikasi yang mengancam penyakit kronis, seperti diabetes,

darah,

seperti j a n t u n g dan ginjal. Penyebaran ke jiwa. Pasien

hepatids, kanker, atau gangguan

tempatpengidap

ginjal, atau

para

pemakai narkoba sangat rentan terinfeksi bakteri ini.

M e k a n i s m e infeksi Infeksi Staphylococcus

aureus dapat terjadi dengan

mekanisme:

(a) pelekatan

pada

p r o t e i n sel i n a n g ; {b) i n v a s i ; (c) p e r l a w a n a n terhadap sistem p e r t a h a n a n i n a n g ; d a n {d) pelepasan

beberapa jenis toksin.

Pelekatan pada protein sel S t r u k t u r s e lStaphylococcus penempelan

Inang yang

membantu

b a k t e r i p a d a sel inang. P r o t e i n tersebut adalah l a m i n i n d a n

aureus memiliki

protein permukaan

fibronektin

yang m e m b e n t u k matriks ekstraseluler pada permukaan epitel dan endotel. Selain itu, beberapa galur m e m p u n y a i ikatan protein kan penempelan

aureus m e m p u n y a i protein ikatan terhadap dapat

fibrin/fibrinogen

yang m a m p u

bakteri pada darah dan jaringan. Sebagian besar galur

berikatan dengan

kolagen

fibronektin

d a n

fibrinogen.

Adhesin

ditemukan pada galur bakteri yang

osteomielitis dan artritis septik: Interaksi dengan

meningkat-

Staphylococcus

kolagen penting untuk

yang

menyebabkan penempelan

bakteri pada jaringan. Fakta bahwa protein pengikat matriks (matriX'bindingprotein) merupakan vuiilensi Staphylococcus m u t a n Staphylococcus fibrinogen

aureus didasarkan pada suatu penelitian menggunakan

aureus yang tidak mempunyai

fibronektin

faktor galur

dan protein pengikat

{fibrinogen bindingprotein). Virulensi Staphylococcus

untuk endokarditis

pada tikus percobaan ternyata dapat berkurang karena k e t i d a k m a m p u a n galur m u t a n tersebut m e n e m p e l

pada jaringan/sel inang. Selain itu,virulensi galur m u t a n Staphy-

lococcus

aureus yang tidak m e m p u n y a i gen yang mengekspresikan

kolagen

{collagen-binding protein) ternyata j a u h lebih kecil sehingga

menyebabkan penempelan tor

infeksi artritis septik pada tikus percobaan.

protein

pengikat

tidak

H a l ini diduga

dan kolonisasi bakteri ddak efektif Kegagalan ikatan ligan dengan

fibrinogen,

fibronektin,

dan kolagen juga telah menghambat

p a d a p r o t e i n reseptor sel i n a n g y a n g

penempelan

dapat karena resepbakteri

bersangkutan.

Invasi Invasi Staphylococcus

aureus terhadap jaringan inang melibatkan sejumlah besar ke-

l o m p o k protein ekstraseluler. Beberapa Staphylococcus

protein berperan penting dalam proses invasi

aureus k e d a l a m sel inang.

a-Toksin a-Toksin adalah toksin yang paling dikenal sebagai toksin y a n g dapat merusak

m e m -

bran sel/jaringan inang. Toksin inimerupakan m o n o m e r yang berikatan dengan

m e m -

bran sel yang rentan. Sub-unit ini kemudian akan beroligomerisasi membentuk cincin heksamerik sehingga membentuk pori dalam membran sel yang mengakibatkan membran sel bocor. Sel-sel yang rentan memiliki reseptor spesifik untuk a-toksin sehingga toksin tersebut dapat terikat pada sel itu. Ini menyebabkan terbentuknya pori-pori kecil yang dapat dilewati kation-kation monovalen. Pada manusia, platelet dan monosit sensitif terhadap a-toksin. Setelah terikat dengan toksin ini, serangkaian reaksi sekunder yang dapat menyebabkan pelepasan sitokin akan terjadi. Rangkaian reaksi ini akan mempercepat pembentukan mediator inflamasi. Kejadian ini dapat menyebabkan gejala-gejala renjat septik selama infeksi Staphylococcus aureus yang berat. p-Toksin

p-Toksin adalah suatu spingomielinase yang merusak membran yang kaya kandungan lipid. Uji klasik untuk menentukan P-toksin adalah berdasarkan kemampuan toksin ini melisiskan eritrosit domba. Sebagian besar Staphylococcus aureus yang diisolasi dari manusia tidak terlihat menghasilkan P-toksin. p-Toksin dapat ditemukan dalam bakteriofaga lisogenik. 8-Toksin

5-Toksin adalah peptida pendek yang diproduksi oleh sebagian besar galur Staphylococcus aureus. Toksin ini juga diproduksi oleh Staphylococcus epidermidis. Peranan toksin ini pada penyakit belum diketahui. y - T o k s i n dan leukosidin

y-Toksin (yang dikenal sebagai leukotoksin) dan leukosidin adalah dua kompleks protein toksin yang dapat merusak membran sel yang rentan. Protein ini diproduksi secara terpisah, tetapi berperan bersamaan dalam merusak membran. Tidak ada bukti bahwa protein-protein ini membentuk multimer terlebih dulu sebelum penyisipan ke dalam membran. Leukosidin berbeda dengan leukotoksin. Leukosidin merupakan produk dari gen yang berbeda. Leukotoksin bersifat.hemolitik, sedangkan leukosidin tidak bersifat hemolitik. Hanya 2% isolat Staphylococcus aureus menunjukkan adanya leukosidin dan hampir 90% isolat yang diisolasi dari luka nekrotik kulit menunjukkan adanya leukotoksin. Oleh karena itu, protein ini diduga merupakan faktor penting pada infeksi nekrotik pada kulit. Koagulase

Koagulase adalah protein ekstraseluler yang dapat berikatan dengan protrombin inang untuk membentuk sebuah kompleks yang disebut stafilotrombin. Aktivitas spesifik protease dari trombin adalah mengubah fibrinogen menjadi fibrin. Uji koagulase merupakan salah satu cara yang dilakukan di laboratorium klinik untuk mengidentifikasi keberadaan Staphylococcus aureus dan untuk menunjukkan sifat virulensi bakteri ini, yaitu dapat melindungi dirinya dari fagositosis dan menghalangi kerja sistem imunitas inang.

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Stafilokinase

Stafilokinase adalah suatu enzim yang diproduksi oleh Staphylococcus aureus yangj berfimgsi sebagai aktivator plasminogen sehingga enzim ini dapat melisiskan fibrin. J Terbentuknya kompleks antara stafilokinase dan plasminogen akan mengaktifkan; plasmin yang akan melarutkan bekuan fibrin. Walaupun belum ada bukti kuat bahwa ] stafilokinase merupakan faktor virulensi, enzim yang bersifat fibrinolisis ini dapat dikatakan dapat membantu penyebaran bakteri dalam jaringan inang. E n z i m ekstraseluler lain

Staphylococcus aureus memproduksi enzim protease, lipase, deoksiribonuklease (DNAse), dan enzim pemodifikasi asam lemak (fatty acid modifying enzyme, FAME^. Enzim-enzim ini berperan penting dalam pertahanan diri bakteri dan kemungkinan membantu penyediaan nutrisi bagi bakteri. P e r l a w a n a n

t e r h a d a p s i s t e m p e r t a h a n a n inang

'wM

Staphylococcus aureus memiliki kemampuan mempertahankan diri terhadap meka-^ nisme pertahanan inang. Beberapa faktor pertahanan diri yang dimiliki oleh Staphylo-l coccus aureus dijelaskan berikut ini. S i m p a i polisakarida

Sebagian besar Staphylococcus aureus yang diisolasi secara klinis memiliki polisakarida, yang terdapat pada permukaan selnya. Polisakarida ini disebut sebagai raikrokapsul karena hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron; hal ini berbeda dari simpai bakteri lainnya yang dapat dilihat dengan mikroskop biasa. Staphylococcus aureus yang diisolasi dari infeksi memiliki kadar polisakarida yang tinggi. Akan tetapi, ketika dibiakkan dalam laboratorium, polisakarida tersebut menghilang. Fungsi kapsul dalam virulensi bakteri tidak terlalu jelas. Walaupun demikian, kapsul ini diduga dapat menghalangi proses fagositosis. Protein A

Protein A adalah protein permukaan yang terdapat pada Staphylococcus aureus yang berikatan dengan daerah Fc molekul IgG. Di dalam serum, bakteri akan bergabung dengan molekul IgG dengan orientasi yang keliru dengan permukaannya sehingga akan mengganggu opsonisasi dan fagositosis bakteri. Galur mutan Staphylococcus aureus yang tidak memiliki protein A akan lebih mudah difagositosis secara in vitro dan memiliki virulensi yang lebih rendah. Leukosklin

Leukosidin adalah toksin yang dihasilkan oleh Staphylococcus aureus yang secara spesifik ditujukan untuk menghalangi kerja polimorfonuklear leukosit. Fagositosis merupakan pertahanan terpenting untuk melawan mfeksi Staphylococcus aureus. Oleh sebab itu, leukosidin dapat dikatakan sebagai salah satu faktor virulensi.

Bab

12 - Bakteri Patogen p a d a Kulit dan Mata

P e l e p a s a n b e b e r a p a jenis

189

toksin

Eksotoksin

Proses infeksi Staphylococcus aureus akan menghasilkan berbagai jenis toksin yang bertanggung jawab atas gejala-gejala yang ditimbulkan selama infeksi berlangsung. Jenis-jenis toksin yang dapat merusak membran sel inang telah dibahas pada invasi. Beberapa toksin tersebut dapat melisiskan eritrosit dan menyebabkan hemolisis. Pelepasan a-toksin ke dalam sistem peredaran darah dapat menyebabkan renjat (shock). Superantigen

Staphylococcus aureus menghasilkan dua tipe toksin yang memiliki aktivitas superantigen, yaitu enterotoksin yang memiliki enam tipe antigenik (SE-A, SE-B, SE-C, SE-D, SE-E, dan SE-G) dan sindrom renjat toksik (TSST-1). Enterotoksin merupakan penyebab diare, mual, dan muntah, pada kasus keracunan makanan. TSST-1 dapat menyebabkan sindrom renjat toksik apabila dilepaskan ke dalam peredaran darah. Demikian pula, enterotoksin dapat menyebabkan sindrom renjat toksik jika berada dalam sistemik. TSST-1 bertanggung jawab atas 75% kasus sindrom renjat toksik. Lima puluh persen kasus sindrom renjat toksik akibat enterotoksin disebabkan oleh SE-B dan SE-C. Superantigen dapat menstimulasi sel T yang nonspesifik. Satu dari 5 sel T akan terstimulasi oleh adanya superantigen, sedangkan keberadaan antigen biasa umumnya hanya menstimulasi 1 dari 10.000 sel T Dengan demikian, sitokin akan dilepaskan dalam jumlah besar; hal inilah yang dapat menyebabkan terjadi gejala sindrom renjat toksik. T o k s i n eksfoliatin

Toksin ini menyebabkan sindrom kelainan kulit {scalded skin syndrome) pada bayi, dengan gejala pembengkakan dan pengelupasan epidermis. Toksin ini memiliki dua tipe antigenik, yaitu tipe A dan tipe B. Toksin ini memiliki aktivitas esterase dan diduga juga memiliki aktivitas protease. Akan tetapi, mekanisme enzim ini merusak lapisan epidermis kulit belum diketahui secara pasti. Toksin ini diduga menyerang protein spesifik yang terlibat dalam pertahanan lapisan epidermis sehingga terjadi pemisahan lapisan dermis dan epidermis kulit. Gejala penyakit

Beberapa jenis penyakit yang ditimbulkan oleh infeksi Staphylococcus adalah sebagai berikut. I m p e t i g o

Impetigo adalah penyakit infeksi kulit yang menimbulkan bintil-bintil berisi nanah. Folikulitis

Folikulitis adalah infeksi superfisial pada folikel-folikel rambut dan mengeluarkan pustula berwarna putih. Tempat pustula-pustula itu tumbuh akan terasa gatal selama I sampai 2 hari sebelumnya.

190

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Furunkel

Furunkel adalah infeksi Staphylococcus aureus yang menginvasi bagian dalam dari folikel rambut. Furunkel merupakan paradangan yang disertai pembengkakan dan menyakitkan. Walaupun dapat terjadi di seluruh bagian tubuh, infeksi ini lebih sering dijumpai di daerah wajah, leher, ketiak, dan anus. Furunkel dikenal dengan nama borok atau bisul. K a r b u n k e l

Karbunkel adalah radang di bawah kulit, yaitu kumpulan peradangan yang terikat satu dengan yang lain di bawah kulit. Karbunkel sering ditemukan di bagian belakang leher dan lebih banyak dijumpai pada pria dibandingkan pada wanita. Hidradenitis

Hidradenitis adalah infeksi pada kelenjar tertentu di wilayah ketiak dan alat genital. Mastitis

Mastitis adalah infeksi pada payudara. Infeksi ini terjadi pada payudara ibu yang sedang menyusui melalui luka atau melalui puting payudara yang terluka. Infeksi ini menyebabkan luka yang menyakitkan. Selulitis

Selulitis adalah infeksi di bagian terdalam lapisan kulit. Walaupun jarang terjadi, infeksi ini cukup serius. Selulitis biasanya disebabkan oleh Streptococcus dan hanya beberapa yang disebabkan oleh Staphylococcus. Infeksi biasanya dimulai dari bengkak yang lunak, kemerahan di sekitar luka, kemudian secara bertahap menyebar ke jaringan terdekat. Garis merah yang memanjang dari daerah infeksi sampai kelenjar getah bening, yang juga dapat terinfeksi, membengkak 2-3 kali ukuran normal. Kondisi yang serius disebut limfadenitis. Piomiositis

Piomiositis adalah infeksi pada otot. Infeksi ini umumnya terjadi di daerah tropis. Endokarditis

Endokarditis adalah infeksi pada katup jantung. Infeksi ini dapat terjadi jika Staphylococcus aureus menyerang endokardium yang merupakan bagian paling dalam dari jantung. Kondisi ini menyebabkan kerusakan permanen padajantung. Hal ini terutama terjadi pada pecandu narkoba yang menggunakan narkoba melalui injeksi intravena. Osteomielitis

Osteomielitis merupakan infeksi pada tulang dan pada otot-otot di sekitar tulang. Artritis

Septik

Artritis septik adalah infeksi Staphylococcus aureus yang menyebar ke pembuluh darah, tangan, kaki, dan punggung tempat abses kemudian berkembang. Bagian-

bagian yang terinfeksi akan membengkak dan berisi nanah. Bila ini dibiarkan, bagianbagian itu akan menjadi kaku. P n e u m o n i a

Infeksi Staphylococcus aureus pada paru-paru dapat menyebabkan pneumonia. Pneumonia dapat timbul setelah seseorang menderita flu. S i n d r o m kulit

terbakar

Sindrom kulit terbakar merupakan infeksi pada kulit yang mengelupas seperti terbakar. Sindrom ini sering menyerang bayi, anak-anak, dan penderita gangguan sistem kekebalan. Infeksi biasanya berupa keropeng yang terisolasi, yang menyerupai impetigo, dan terjadi di daerah yang tertutup popok atau di sekitar pusar (pada bayi baru lahir). Pada anak-anak yang berusia 1-6 tahun, sindrom diawali dengan sebuah keropeng di hidung atau telinga, diikuti dengan timbulnya daerah berwarna merah tua di sekitar keropeng tersebut, dan membentuk lepuhan-lepuhan yang mudah pecah. Blefaritis

Blefaritis adalah bentuk infeksi yang menyerang bagian tepi kelopak mata. Infeksi ini dapat juga menyebabkan mata merah dan bernanah. Paronikia

Paronikia adalah jenis infeksi yang terjadi pada tepi-tepi kuku yang dapat menyebabkan peradangan dan kulit melepuh atau dipenuhi nanah. S i n d r o m renjat

toksik

Sindrom infeksi ini menyebabkan demam tinggi, tekanan darah rendah, kulit terkelupas, dan kerusakan organ-organ tertentu. Sindrom ini dapat mengakibatkan kematian. Wanita yang menggunakan tampon berisiko terkena infeksi ini. K e r a c u n a n

m a k a n a n

Kondisi ini biasanya terjadi karena makanan yang dikonsumsi tercemar Staphylococcus aureus. Toksin yang dihasilkan oleh Staphylococcus aureus dapat menyebabkan keracunan yang ditandai dengan gejala mual, muntah, kejang perut, dan diare. Resistensi S t a p h y l o c o c c u s terhadap antimikroba

Galur Staphylococcus aureus yang diisolasi dari rumah sakit umumnya telah resisten terhadap berbagai antimikroba, bahkan telah resisten terhadap semua antibiotik yang beredar, kecuali terhadap vankomisin. Galur Staphylococcus aureus yang resisten terhadap vankomisin masih jarang dilaporkan. Galur MRSA {methicillin resistant Staphylococcus aureus) merupakan penyebab utama infeksi nosokomial yang bersifat multiresisten terhadap antibiotik, bahkan telah resisten terhadap antiseptik golongan amonium kuarterner sehingga dapat bertahan hidup di lingkungan rumah sakit.

192

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan K e d o k t e r a n ^

Pada tahun 1950-an dan awal tahun 1960, Staphylococcus merupakan penyebab utama infeksi nosokomial dan menjadi masalah yang berkepanjangan di bidang klinik. Walaupun saat ini infeksi nosokomial lebih sering disebabkan oleh Escherichia coli dan Pseudomonas aeruginosa, infeksi yang disebabkan oleh Staphylococcus tetap menjadi masalah dalam bidang kesehatan. Tingginya angka kesakitan dan multiresistensi terhadap antibiotik memerlukan penanganan yang serius. Multiresistensi terhadap antibiotik disebabkan oleh hal-hal berikut. • Gen tertentu pada bakteri mengalami mutasi kromosomal sehingga bakteri kebal terhadap antibiotik tertentu. • Bakteri mendapatkan gen resistensi ekstrakromosomal melalui proses transformasi, transduksi, transposon, ataupun melalui pemindahan fragmen DNA lainnya. Sejak era antibiotik yang ditandai dengan penggunaan penisilin pada tahun 1940-an, proses resistensi Staphylococcus terjadi dalam waktu singkat. Akibatnya, beberapa galur Staphylococcus aureus telah resisten terhadap semua antibiotik konvensional. Strategi baru dalam industri farmasi untuk penemuan antibiotik baru meliputi identifikasi target dengan pendekatan molekuler. Strategi ini diharapkan dapat bermanfaat dalam menemukan antimikroba baru yang mampu mengatasi infeksi yang disebabkan oleh Staphylococcus. Pemeriksaan laboratorium B a h a n

p e m e r i k s a a n

Bahan untuk pemeriksaan laboratorium dapat diperoleh dari usap tenggorokan, darah, nanah, sputum, atau cairan spinal. Cara

p e m e r i k s a a n

Pemeriksaan dapat dilakukan secara langsung atau dengan perbenihan. Pemeriksaan langsung

Bakteri yang berasal dari nanah atau sputum langsung dibuat preparat dan diperiksa dengan pewarnaan Gram. Di bawah mikroskop, bakteri yang bersifat Gram-positif ini akan terlihat tersusun sendiri, berpasangan, atau bergerombol menyerupai buah anggur. Perbenihan

Bahan pemeriksaan ditanam dalam lempeng media agar darah. Koloni yang khas akan terbentuk setelah diinkubasi pada suhu 37°C selama 18 jam. Hemolisis dan pembentukan pigmen baru terlihat jelas setelah beberapa hari dibiarkan pada suhu kamar. Jika bahan pemeriksaan mengandung berbagai jenis mikroba, dapat dipakai suatu perbenihan yang mengandung NaCl 10%. Pada media perbenihan telurit, Staphylococcus koagulase positif membentuk koloni berwarna hitam karena dapat mereduksi telurit.

Bab

Uji

12 - Bakteri Patogen p a d a Kulit dan Mata

193|^

iioaguiase

Uji koagulase dapat^dilakukan dengan menggunakan gelas objek atau dengan tabung reaksi. M e n g g u n a k a n gelas objek

Cara ini digunakan untuk menentukan adanya reaksi koagulase atau dampingfactor. Cara ini tidak dianjurkan untuk keperluan pemeriksaan rutin karena banyak faktor yang dapat memengaruhinya, antara lain harus menggunakan plasma manusia segar dan diperlukan bakteri Staphylococcus dalam jumlah yang cukup besar. M e n g g u n a k a n tabung reaksi

Cara ini dilakukan untuk menemukan adanya koagulase bebas dan cukup menggunakan plasma kelinci. Hasil positif jika terjadi penggumpalan atau bila tabung reaksi dibalik, gumpalan plasma tidak terlepas dan tetap melekat pada dinding tabung. P e n e n t u a n

tipe

batiteriofaga

Cara ini penting untuk menentukan tipe Staphylococcus yang diisolasi dari lingkungan rumah sakit. Sebanyak 70-80% flora Staphylococcus dari rumah sakit resisten terhadap penisilin. Selain itu, pemeriksaan tipe faga dapat digunakan untuk menentukan jenis galur bakteri yang berasal dari manusia atau hewan. Pengobatan

Uji sensitivitas antibiotik diperlukan untuk memilih antibiotik yang tepat untuk mengatasi infeksi. Penisilin atau derivatnya dapat diberikan, kecuali pada pasien yang alergi. Terapi oral penisilin semisintetik, seperti kloksasilin atau dikloksasilin, cukup berhasil untuk infeksi akut. Oksasilin dan nafsilin tidak dianjurkan untuk terapi oral karena absorpsinya kurang baik dalam saluran cerna. Jika penderita alergi terhadap penisilin, eritromisin dapat digunakan. Pengobatan parenteral dengan injeksi nafsilin atau oksasilin dianjurkan untuk infeksi Staphylococcus yai^g berat dan sistemik. Untuk pasien yang alergi, dapat diganti dengan vankomisin atau sefalosporin. Pemberian antibiotik kadang kala harus dilengkapi dengan tindakan bedah, baik untuk pengeringan abses maupun untuk nekrotomi. Pencegahan

Belum ada vaksin yang tersedia untuk menstimulasi kekebalan tubuh manusia melawan infeksi Staphylococcus, Serum hiperimun manusia dapat diberikan pada pasien rumah sakit sebelum tindakan bedah. Upaya pengembangan vaksin dapat dilakukan jika telah diketahui mekanisme molekuler interaksi antara protein adhesin Staphylococcus dan reseptor spesifik pada jaringan inang. Komponen yang dapat menghambat interaksi tersebut sehingga dapat mencegah penempelan dan kolonisasi bakteri kemungkinan akan dirancang.

194

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Pengawasan

Di rumah dan terutama di rumah sakit, penyebaran infeksi Staphylococcus hanya dapat dibatasi dengan meningkatkan sanitasi higienis, membuang barang-barang yang terkontaminasi, dan mensterilkan alat-alat yang terkontaminasi. Penderita luka yang terinfeksi Staphylococcus harus dijauhkan dari bayi yang baru lahir dan orang dewasa yang rentan terhadap infeksi bakteri. Penggunaan antibiotik yang tidak rasional sebaiknya dihindari agar tidak mempercepat resistensi. Proses pembedahan dan penggunaan alat-alat harus dilakukan secara aseptis. Penularan melalui udara, terutama di ' ruang bedah rumah sakit, dapat dihindari dengan mensterilkan ruangan dengan menggunakan sinar ultraviolet. Staphylococcus

epidermis

Morfologi d a n fisiologi

Bakteri Staphylococcus epidermidis merupakan bakteri Gram-positif, koloni berwarna putih atau kuning, dan bersifat anaerob fakultatif. Bakteri ini tidak mempunyai lapisan protein A pada dinding sel, dapat meragi laktosa, tidak meragi manitol, dan bersifat koagulase negatif. Gejala penyakit

Staphylococcus epidermidis dapat menyebabkan infeksi kulit ringan yang disertai dengan pembentukan abses. Staphylococcus epidermidis biotipe-1 dapat menyebabkan infeksi kronis pada manusia. Chiamydia

trachomatis

Morfologi d a n fisiologi

Chiamydia trachomatis termasuk dalam famili Chlamydiaceae. Bakteri ini dapat membentuk badan inklusi intrasitoplasma yang padat dan mengandung glikogen. Chiamydia trachomatis umumnya peka terhadap sulfonamida, dapat menyebabkan pneumonitis pada tikus dan manusia, serta dapat menyebabkan penyakit trakoma, konjungtivitis inklusi, uretritis nonspesifik, salpingitis, servisitis, pneumonitis pada bayi, dan limfogranuloma. Klamidia merupakan bakteri intraseluler yang bersifat obligat dan diketahui sebagai penyebab penyakit pada manusia, seperti penyakit menular seksual, infeksi mata, dan infeksi paru pada bayi baru lahir yang ditularkan pada saat dilahirkan dari ibu yang mengidap infeksi klamidia. Bakteri Chiamydia trachomatis dapat ditumbuhkan pada kantong kuning telur bertunas dan dapat membentuk badan inklusi elementer.

Bab

12 - Bakteri Patogen p a d a Kulit dan Mata

195

P a t o g e n i s i t a s d a n gejala p e n y a k i t T r a k o m a

Konjungtivitis yang disebabkan oleh infeksi klamidia dapat muncul tiba-tiba atau secara pelan-pelan. Infeksi dapat berlangsung tahunan jika tidak diobati. Namun, penyakit yang berlangsung lama di daerah hiperendemis disebabkan oleh terjadinya re-infeksi berulang kali. Ciri khas dari penyakit ini adalah timbulnya folikel limfoid dan inflamasi pada konjungtiva. Dalam perjalanan penyakit, sesuai dengan keparahan penyakit dan lama inflamasi, penyakit ini dapat menimbulkan terbentuknya jaringan parut di sekitar kelopak mata sehingga dapat menimbulkan deformitas pada kelopak dan bulu mata. Deformitas pada kelopak dan bulu mata selanjutnya dapat menyebabkan abrasi kronis pada kornea mata dan terbentuk jaringan parut yang dapat mengganggu penglihatan dan dapat menimbulkan kebutaan pada usia dewasa. Trakoma pada anak-anak di negara berkembang merupakan penyakit endemis. Akan tetapi, pada usia dini, trakoma sering tidak dapat dibedakan dari konjungtivitis yang disebabkan oleh bakteri lain. Diagnosis banding trakoma adalah nodulus pada ^^elopak mata yang disebabkan oleh Molluscum contagiosimu reaksi toksik atau pengobatan jangka panjang dengan tetes mata, dan infeksi Staphylococcus kronis pada pinggir kelopak mata. Reaksi alergi karena pemakaian lensa kontak juga dapat menimbulkan gejala menyerupai trakoma, yaitu terbentuk nodulus tarsalis, jaringan parut pada konjungtiva, dan pannus pada kornea. Beberapa galur klamidia yang dapat menyebabkan penyakit trakoma adalah Chiamydia trachomatis serovar A, B, Ba, dan C. Konjungtivitis

inklusi

Konjungtivitis inklusi atau swimming pool cunjungtivitis merupakan kunjungtivitis jinak yang dapat dijumpai pada bayi yang baru lahir atau pada orang dewasa. Secara klinis, konjungtivitis inklusi berbeda dengan trakoma karena tidak menunjukkan adanya pannus dan parut pada kornea. Meskipun dianggap sebagai penyakit yang dapat sembuh sendiri, penyakit ini dapat menetap selama beberapa bulan atau bahkan bertahun-tahun pada orang dewasa. Bakteri penyebab penyakit ini adalah Chiamydia trachomatis serotipe E sampai K. Bahan pemeriksaan dapat diambil dari serviks seorang ibu atau mata seorang bayi. Masa inkubasi pada bayi yang baru lahir adalah 5-12 hari. Penyakit ini timbul secara mendadak dan ditandai dengan infiltrasi konjungtiva dari kelopak mata bagian bawah disertai dengan eksudat purulenta. Konjungtiva terlihat menebal, terdapat infiltrasi sel polimorfonuklear (PMN) pada jaringan epitel, dan terlihat adanya badan basofilik intrasitoplasma yang tidak dapat dibedakan dari trakoma. Stadium akut berlangsung selama.2 minggu. Gejala kemudian menurun secara bertahap, tetapi kelainan kornea tidak kembali normal dalam beberapa bulan dan dapat menimbulkan filtrasi selama I tahun.

196

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Pada orang dewasa, penyakit ini timbul berupa konjungtivitis folikuler akut,.yang disertai dengan pembentukan sedikit sekret dan pembesaran ringan kelenjar folikuler. Folikel ini ditemukan pada trakoma, tetapi hipertrofi lebih jelas pada kelopak mata bagian bawah. Kornea tidak mengalami perubahan. Pada pemeriksaan mikroskopis, sampel folikel tidak menunjukkan perubahan nekrotik. Penyakit ini dapat sembuh spontan pada orang dewasa, tanpa meninggalkan kelainan pada kornea atau konjungtiva. Akan tetapi, penyakit ini cenderung berlangsung lebih lama pada bayi. Meskipun sebenarnya merupakan penyakit pada mata, infeksi dapat pula terjadi pada saluran urogenital, yang ditularkan lewat hubungan seks. Badan inklusi dapat ditemukan dalam kerokan saluran urogenital ibu dari bayi yang sakit. Infeksi umumnya terbatas pada muara serviks bagian luar dan pada epitel transisi yang secara histologis serupa dengan epitel konjungtiva. Infeksi pada seorang wanita dapat tidak menimbulkan keluhan apa pun. Sebaliknya, infeksi ini dapat menimbulkan gejala uretritis pada pria. Bayi dapat tertular dari ibunya pada waktu lahir, sedangkan orang dewasa sering kali terkena infeksi dari kolam renang yang tercemar oleh seseorang yang mengidap infeksi pada saluran urogenitalnya. Penyakit ini dapat dicegah dengan pemberian perak nitrat (AgN03), sediaan sulfa, atau tetrasiklin yang diberikan secara topikal. P n e u m o n i a

Penyakit paru yang disebabkan oleh infeksi bakteri Chiamydia trachomatis bersifat sub-akut. Penyakit ini menyerang neonatus yang lahir dari ibu yang mengidap infeksi pada serviks. Secara klinis, penyakit ini ditandai dengan serangan yang berlangsung perlahan-lahan, tetapi berbahaya, berupa batuk, demam ringan, bercak-bercak infiltrat pada fototoraks akibat hiperinfiltrasi, eosinofilia, dan peningkatan IgM dan IgG. Sekitar setengah dari kasus pada bayi mempunyai gejala prodromal berupa rinitis dan kunjungtivitis. Lama sakit umumnya 1-3 minggu sampai 2 bulan. Spektrum penyakit ini cukup luas, yaitu mulai dari rinitis sampai pneumonia berat. Pneumonia yang terjadi pada bayi sering kali akhirnya berkembang menjadi asma atau penyakit paru destruktif. Diagnosis biasanya ditegakkan dengan teknik imunofluoresensi langsung. Titer antibodi spesifik IgG yang tinggi mendukung diagnosis klinik. Masa inkubasi penyakit tidak diketahui, tetapi pneumonia dapat muncul pada bayi berusia I sampai 18 minggu (lebih sering terjadi pada bayi berusia 4-12 minggu). Infeksi nasofaring biasanya tidak terjadi sebelum usia 2 minggu. Kiamidiasis

Infeksi klamidia dapat ditularkan melalui hubungan seksual. Pada pria, infeksi klamidia dapat berupa uretritis; pada wanita, berupa servisitis mukopurulen. Manifestasi klinis uretritis terkadang sulit dibedakan dengan gonore, yang meliputi adanya sekret mukopurulen dalam jumlah sedikit atau sedang, gatal pada uretra, dan rasa panas ketika buang air seni. Infeksi tanpa gejala ditemukan pada 1-25% pria dengan aktivitas seksual aktif. Komplikasi dan gejala yang terjadi pada infeksi uretra pada pria berupa

Bab 12 - Bakteri Patogen p a d a Kulit dan Mata

197-

epididimitis, infertilitas, dan sindrom Reiter. Pada pria homoseksual, hubungan seks anorektal dapat menyebabkan proktitis klamidia. Pada wanita, manifestasi klinis kiamidiasis kemungkinan sama dengan gonore dan sering kali muncul sekret endoserviks mukopurulen, disertai dengan pembengkakan, eritema, dan mudah menyebabkan perdarahan endoserviks akibat peradangan epitel endoserviks. Akan tetapi, 70% wanita dengan aktivitas seksual aktif yang menderita klamidia tidak menunjukkan gejala. Komplikasi dan gejala lain dapat berupa salpingitis dan risiko infertilitas, kehamilan di luar kandungan, atau nyeri pelvis kronis. Infeksi kronis tanpa gejala pada endometrium dan saluran tuba dapat menunjukkan manifestasi klinis yang sama. Manifestasi klinis lain yang jarang terjadi adalah bartolinitis; sindrom uretral berupa disuria dan piuria (kencing nanah); perihepatitis (sindrom Fitz-Hugh-Curtis); dan proktitis. Infeksi selama kehamilan dapat mengakibatkan ketuban pecah dini dan menyebabkan kelahiran prematur, serta dapat menyebabkan konjungtivitis dan radang paru pada bayi yang baru lahir. Infeksi klamidia pada endoserviks meningkatkan risiko terkena infeksi HIV {human immunodeficiency virus). Infeksi klamidia dapat terjadi bersamaan dengan gonore dan tetap bertahan walaupun gonore telah sembuh. Karena servisitis yang disebabkan oleh gonokokus dan klamidia sulit dibedakan secara klinis, pengobatan untuk kedua bakteri ini dilakukan setelah diagnosis pasti dilakukan. Pengobatan gonore tidak selalu dilakukan jika diagnosis penyakit disebabkan oleh Chiamydia trachomatis. Masa inkubasi penyakit belum diketahui dengan jelas, diperkirakan 7-14 hari atau lebih. Sebanyak 35-50% kasus uretritis non-gonokokus di Amerika Serikat ditemukan disebabkan oleh Chiamydia trachomatis serotipe D sampai K. L i m f o g r a n u l o m a

v e n e r e u m

Limfogranuloma venereum adalah penyakit seksual menular yang disebabkan oleh Chiamydia trachomatis. Penyakit ini terutama ditemukan di daerah tropis dan subtropis. Galur Chiamydia trachomatis yang menyebabkan limfogranuloma venereum berbeda dengan galur Chiamydia trachomatis yang menyebabkan uretritis dan servisitis. Gejala penyakit timbul dalam 3-12 hari atau lebih setelah terinfeksi. Pada penis dan vagina, timbul lepuhan kecil berisi cairan yang tidak disertai nyeri. Lepuhan ini berubah menjadi ulkus (luka terbuka) yang segera membaik sehingga sering kali tidak diperhatikan oleh penderita. Selanjutnya, terjadi pembengkakan kelenjar getah bening pada salah satu atau kedua selangkangan. Kulit di atas kelenjar getah bening tersebut akan tampak kemerahan; jika tidak diobati, lubang (sinus) akan terbentuk pada kulit di atas kelenjar getah bening tersebut. Nanah atau cairan kemerahan akan keluar dari lubang ini dan dapat membaik, tetapi biasanya meninggalkan jaringan parut atau kambuh kembali. Gejala lain adalah demam, tidak enak badan, sakit kepala, nyeri sendi, nafsu makan berkurang, muntah, sakit punggung, dan infeksi rektum yang menyebabkan keluarnya nanah bercampur darah.

198

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Pembuluh getah bening dapat mengalami penyumbatan karena penyakit yang berulang dan berlangsung lama sehingga terjadi pembengkakan jaringan. Infeksi pada daerah rektum dapat menyebabkan pembentukan jaringan parut yang selanjutnya mengakibatkan penyempitan rektum. Pada kasus seperti ini, tindakan bedah biasanya diperlukan. Pemeriksaan laboratorium

Pemeriksaan laboratorium Chlamydici trachomatis perlu dilakukan untuk menegakkan diagnosis infeksi klamidia secara klinis. Spesimen pemeriksaan diambil dari organ yang terinfeksi. Spesimen diperiksa dengan metode imunofluoresensi langsung menggunakan antibodi monoklonal; penetapan imunologis enzim (ElA); DNA probe; uji amplifikasi asam nukleat (nucleic acid amplification test, NAAT), dan dengan menggunakan biakan sel. NAAT dapat dilakukan pada spesimen urine. Epidemiologi

Penyakit yang disebabkan oleh infeksi klamidia tersebar di seluruh dunia. Infeksi ini banyak ditemukan di negara berkembang dan bersifat endemis, terutama pada masyarakat yang kurang mampu. Di daerah endemis, trakoma muncul pada masa kanakkanak, dan kemudian, meninggalkan jaringan parut di masa remaja dengan tingkat distabilitas yang bervariasi dan kemungkinan dapat menjadi buta. Penularan infeksi terjadi melalui kontak langsung dengan penderita yang terinfeksi, yaitu melalui sekret yang keluar dari mata dan nasofaring, ataupun secara tidak langsung melalui benda-benda yang terkontaminasi, seperti handuk, pakaian, dan benda lain yang terkontaminasi. Masa penularan berlangsung selama masih ada lesi aktif di konjungtiva. Lalat, terutama Miisca sorbens di Afrika dan Timur Tengah, dan jenis Hippelates di Amerika Selatan merupakan binatang yang ikut berperan dalam penyebaran penyakit. Pencegahan dan pengobatan Konjungtivitis

d a n

traiioma

Pencegahan dan pengobatan konjungtivitis dan trakoma yang disebabkan oleh klamidia dapat dilakukan dengan cara berikut. 1. Memberikan penyuluhan pada masyarakat tentang pentingnya menjaga kebersihan perorangan, terutama yang berkaitan dengan risiko penggunaan sarana dan prasarana umum. 2. Memperbaiki fasilitas sanitasi dasar, selalu menggunakan air dan sabun, serta sering mencuci muka dan menghindarkan penggunaan peralatan mandi bersama. 3. Menyediakan fasilitas pelayanan kesehatan dan pengobatan yang cukup serta fasilitas untuk menemukan penderita, terutama anak-anak prasekolah. 4. Melakukan investigasi epidemiologis untuk mencari faktor yang berperan dalam proses penularan penyakit pada situasi tertentu. 5. Melakukan disinfeksi serentak terhadap seluruh peralatan yang tercemar.

Bab

12 - Bakteri Patogen p a d a Kulit dan Mata

199

6. Melakukan investigasi terhadap kontak dan sumber infeksi pada seluruh anggota keluarga, teman bermain, dan teman sekolah penderita. 7. Memberikan pengobatan spesifik. Di daerah penyebaran penyakit yang merata, pengobatan massal dapat dilakukan, terutama ditujukan pada anak-anak dan balita (yaitu dengan memberikan salep mata tetrasiklin atau eritromisin 2 kali sehari selama 5 hari). 8. Memberikan pengobatan oral dengan antibiotik tetrasiklin, eritromisin, sulfonamida, dan azitromisin. Infeksi

urogenital

Pencegahan dan pengobatan infeksi urogenital yang disebabkan oleh klamidia dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut. 1. Memberikan penyuluhan kesehatan dan pendidikan seksual dengan penekanan pada penggunaan kondom ketika melakukan hubungan seksual dengan bukan pasangan. 2. Melakukan pemeriksaan pada wanita yang aktif secara seksual, orang-orang yang akan menikah atau baru menikah, dan orang-orang yang mempunyai beberapa pasangan seksual atau yang tidak konsisten menggunakan kondom. 3. Melakukan disinfeksi serentak terhadap benda-benda yang terkontaminasi oleh sekret uretra dan vagina. 4. Melakukan investigasi riwayat kontak dengan penderita atau sumber infeksi. 5. Tidak melakukan hubungan seksual dengan pasangan yang diketahui menderita infeksi klamidia. 6. Menggunakan kondom atau tidak berganti-ganti pasangan seksual. Profilaksis dapat diberikan pada pasangan seksual penderita dan pengobatan yang sama diberikan pada pasangan tetap. Bayi yang dilahirkan dari ibu yang terinfeksi dan belum mendapat pengobatan sistemik perlu mendapat pemeriksaan fototoraks pada usia 3 minggu dan diulangi lagi sesudah 12-18 minggu untuk mengetahui adanya pneumonia klamidia subklinis. Pengobatan spesifik dapat dilakukan dengan pemberian doksisiklin 100 mg 2 kali sehari selama 7 hari atau tetrasiklin 500 mg 4 kali sehari selama 7 hari. Eritromisin merupakan obat alternatif dan obat pilihan untuk bayi baru lahir dan wanita hamil. Selain itu, dapat juga diberikan azitromisin dosis tunggal 1 gram/hari. Streptococcus

pyogenes

Morfologi d a n fisiologi

Streptococcus pyogenes atau yang dikenal dengan Streptococcus beta hemolyticus groupA merupakan bakteri Gram-positif berbentuk kokus dengan diameter 0,5-1 |.im. Streptococcus pyogenes tumbuh tersusun menyerupai bentuk rantai yang khas. Dalam media perbenihan cair yang sesuai, Streptococcus pyogenes dapat membentuk rantai panjang yang terdiri atas 8 buah kokus atau lebih. Seperti yang diuraikan dalam Bab 11, Streptococcus dapat menimbulkan berbagai jenis penyakit infeksi. Bab ini akan

200

Buku Ajdr Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

menguraikan lebih lanjut tentang beberapa hal yang berhubungan dengan penyakit infeksi kulit yang disebabkan oleh Streptococcus pyogenes. Penyakit infeksi S t r e p t o c o c c u s

pyogenes

Streptococcus pyogenes dapat menyebabkan infeksi kulit berupa erisipelas, impetigo, atau infeksi kulit lain. Erisipelas

Erisipelas merupakan penyakit infeksi pada kulit yang cukup serius yang disebabkan oleh Streptococcus pyogenes. Jika bakteri masuk melalui kulit atau selaput lendir, erisipelas dapat terjadi, yaitu berupa selulitis superfisialis dengan batas lesi yang tegas, berwarna merah terang, terjadi edema, dan sangat nyeri. Keadaan ini dapat menyebabkan destruksi lokal pada lapisan dalam kulit, bahkan dapat terjadi invasi ke dalam peredaran darah dan dapat menyebabkan sepsis. Penderita akan tampak sakit berat disertai dengan demam tinggi. Pada pemeriksaan laboratorium, tampak terjadi leukositosis, yaitu jumlah leukosit lebih dari 15.000. Titer antistreptolisin O (ASO) meningkat setelah 7-10 hari. Pada kondisi ini, bakteri Streptococcus pyogenes tidak ditemukan di dalam darah melainkan di dalam cairan getah bening dari pinggir lesi yang sedang meluas, terutama di dalam jaringan subkutan. Pengobatan dengan antibiotik dianjurkan untuk mencegah komplikasi yang fatal sehingga biasanya dapat menekan mortalitas. Namun, penyakit ini dapat berkembang dengan sangat cepat pada bayi, pada penderita yang kekebalan tubuhnya menurun, dan pada penderita yang menggunakan kortikosteroid sehingga dapat menyebabkan kematian. Penyakit ini cenderung kambuh pada tempat yang sama sehingga terbentuk sumbatan pada saluran getah bening yang bersifat menahun. Kulit setempat tumbuh secara tidak teratur sehingga terjadi elephantiasis nostras verrucosa. Jika lokasi infeksi terjadi di bibir, dapat terjadi makrokeilia, yaitu pembengkakan bibir yang bersifat persisten. Impetigo

Seperti Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes dapat menimbulkan infeksi kulit yang disebut dengan impetigo. Infeksi impetigo bersifat superfisial disertai dengan pembentukan vesikulopustular (erupsi berupa vesikula dan pustula) di lapisan bawah stratum komeum. Infeksi ini biasanya terjadi pada anak-anak usia sekolah dan sangat menular. Bagian kulit yang mengelupas diliputi oleh krusta (kulit yang mengerak) berwarna kuning madu. Infeksi yang disebabkan oleh Streptococcus pyogenes biasanya bersifat lokal. Namun, jika dapat mencapai lapisan kulit yang lebih dalam, bakteri akan merusak jaringan kulit yang lebih dalam dan memproduksi berbagai senyawa yang dapat mempercepat terjadi invasi bakteri. Beberapa senyawa yang dapat menjadi faktor invasi bakteri Streptococcus pyogenes melalui lesi pada kulit adalah sebagai berikut.

Bab

12 - Bakteri Patogen p a d a Kulit dan Mata

20l|;

• • • •

Streptokinase, yaitu enzim yang dapat menguraikan bekuan darah {dot). Hialuronidase, yaitu enzim yang dapat menguraikan asam hialuronat. Deoksiribonuklease, yaitu enzim yang dapat mendegradasi DNA. Leukosidin Streptococcus, yaitu senyawa yang mampu merusak leukosit sehingga bakteri tahan terhadap sel-sel kekebalan tubuh hospes. • Toksin eritrogenik, yaitu senyawa yang dapat menyebabkan demam, dan ruam merah pada kulit. Infeksi

lain

Infeksi lain yang disebabkan oleh Streptococcus pyogenes yang menyerang jaringan kulit yang lebih dalam adalah selulitis, miositis, dan fasiitis nekrotik. Pengobatan

Pemberian antibiotik yang tepat merupakan cara pengobatan yang terbaik untuk infeksi yang disebabkan oleh Streptococcus pyogenes. Sampai saat ini, semua Streptococcus beta hemolyticus group A sensitif terhadap penisilin G. Uji sensitivitas bakteri Streptococcus beta hemolyticus group A terhadap berbagai jenis antibiotik penting dilakukan dalam pemilihan obat yang rasional. P s e u d o m o n a s

aeruginosa

Morfologi d a n fisiologi

Bakteri Pseudomonas aeruginosa termasuk dalam famili Pseudomonadaceae. Bakteri ini merupakan bakteri Gram-negatif, mempunyai flagel tunggal yang bersifat polar atau terkadang terdiri atas 2-3 flagel, dan mempunyai ukuran 0,5-1 |im x 3 - 4 f.im. Bila ditumbuhkan pada perbenihan tanpa sukrosa, bakteri ini dapat memproduksi lapisan lendir polisakarida ekstraseluler. Galur yang diisolasi dari bahan klinik sering kali mempunyai pili yang berperan penting dalam pelekatan pada permukaan sel dan resistensi bakteri terhadap fagositosis. Pseudomonas aeruginosa sering kali dihubungkan dengan penyakit yang ditularkan secara nosokomial pada manusia, yaitu infeksi yang didapat di rumah sakit. Bakteri ini sering diisolasi dari penderita luka dan luka bakar yang berat. Selain dapat menyebabkan infeksi pada kulit, mata, atau telinga, Pseudomonas aeruginosa dapat menyebabkan infeksi^ pada saluran napas bagian bawah, saluran kemih, dan organ lain. Bakteri Pseudomonas aeruginosa sangat mudah beradaptasi dan dapat tumbuh dalam lingkungan yang sangat kekurangan sumber energi, bahkan dapat hidup dan tumbuh dalam air suling. Bakteri ini dapat menggunakan asetat sebagai sumber karbon dan amonia sebagai sumber nitrogen. Suhu pertumbuhan optimum adalah 37"C, tetapi juga dapat tumbuh pada suhu 42"C. Pseudomonas aeruginosa merupakan satu-satunya bakteri yang menghasilkan pigmen piosianin, yang berwarna biru kehijauan dan dapat larut dalam kloroform. dan pigmen fluoresen, pioverdin, yang larut dalam air.

202

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Daya tahan

Pseudomonas aeruginosa lebih tahan terhadap lingkungan fisik dan bahan kimia daripada bakteri lain. Bakteri ini resisten terhadap beberapa jenis disinfektan, antiseptik, dan antibiotik yang sudah sering kali digunakan dalam pengobatan. Bakteri ini dapat hidup dalam suasana lembap dan pada alat kesehatan, lantai, kamar mandi, dan tempat-tempat air. Disinfektan yang efektif adalah fenol dan p-glutaraldehida. Bakteri ini akan mati dengan pemanasan tinggi, misalnya dalam air mendidih. P a t o g e n i s i t a s d a n gejala p e n y a k i t

Sebagaimana diuraikan sebelumnya, Pseudomonas aeruginosa merupakan bakteri oportunistik. Oleh karena itu, perjalanan penyakit infeksi bakteri ini tentunya didahului oleh penurunan kondisi atau kekebalan tubuh penderita. Infeksi yang disebabkan oleh Pseudomonas aeruginosa umumnya bersifat invasif dan toksigenik. Tahapan infeksi bakteri Pseudomonas aeruginosa terdiri atas {a) penempelan bakteri dan kolonisasi; {b) invasi lokal; dan (c) penyebaran bakteri melalui sistem peredaran darah. Namun demikian, tahapan infeksi tersebut tidak harus dilalui semua karena proses infeksi dapat berhenti di setiap tahap, bergantung pada sifat dan kondisi penderita. P e n e m p e l a n bakteri d a n

kolonisasi

Walaupun proses kolonisasi umumnya terjadi setelah bakteri menempel pada sel hospes, mekanisme transmisi bakteri Pseudomonas aeruginosa menjadi patogen bagi penderita belum diketahui secara pasti karena bakteri ini banyak tersebar di dalam lingkungan dan merupakan flora normal tubuh manusia. Pili dan fimbria sel bakteri Pseudomonas aeruginosa akan menempel pada sel-sel epitel penderita. Adhesin bakteri akan berikatan dengan reseptor yang terdapat pada sel-sel epitel yang mengandung senyawa galaktosa, manosa, atau asam sialat. Setelah menempel pada reseptor di sel epitel, bakteri tersebut akan berkembang biak dengan pesat atau melakukan kolonisasi. Pseudomonas aeruginosa yang bersifat mukoid memproduksi eksopolisakarida sebagai simpai dinding sel bakteri yang dapat melindungi bakteri dari sel-sel pertahanan tubuh penderita, seperti sel limfosit, sel fagosit, antibodi, dan sistem komplemen sehingga bakteri dapat tumbuh dengan baik. Invasi

Kemampuan Pseudomonas aeruginosa menginvasi jaringan tubuh bergantung pada kemampuan bakteri ini memproduksi berbagai enzim ekstraseluler yang dapat merusak fungsi sel-sel kekebalan tubuh penderita. Enzim ekstraseluler yang berperan adalah protease, yang terdiri atas enzim elastase dan alkalin protease. Enzim ektraseluler ini dapat merusakjaringan kolagen, IgA, IgG, komplemen, dan dapat melisiskan fibronektin serta merusakjaringan epitel. Pseudomonas aeruginosa juga memproduksi beberapa protein yang membantu proses invasi, yaitu sitotoksin, hemolisin, dan leukosidin. Selain itu, produksi pigmen

Bab

12 - Bakteri Patogen p a d a Kulit dan Mata

203

piosianin juga dianggap sebagai salah satu faktor virulensi bakteri Pseudomonas aeruginosa. Bakteri ini juga memproduksi eksotoksin A dan eksotoksin S yang juga merupakan faktor penting dalam proses invasi Pseudomonas aeruginosa. P e n y e b a r a n bakteri melaiui s i s t e m p e r e d a r a n

d a r a h

Mekanisme diseminasi atau penyebaran bakteri Pseudomonas aeruginosa ke dalam sistem peredaran darah belum sepenuhnya diketahui secara pasti. Beberapa produk ekstraseluler bakteri diperkirakan memegang peranan sangat penting dalam diseminasi Pseudomonas aeruginosa ke dalam sistem peredaran darah. Pseudomonas aeruginosa resisten terhadap fagositosis karena memiliki kapsul bakteri yang bersifat mukoid dan lipopolisakarida (LPS). Selain itu, bakteri ini memiliki enzim protease yang dapat menghambat kerja komplemen, merusak antibodi IgG, dan menginaktifkan interferon dan sitokin. Endotoksin Pseudomonas aeruginosa dapat menimbulkan gejala-gejala septisemia, antara lain demam, hipotensi, dan koagulasi di pembuluh darah. Penyakit infeksi P s e u d o m o n a s

aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa dapat menyebabkan beberapa penyakit infeksi pada kulit dan mata. Dermatitis

Dermatitis merupakan infeksi kulit yang disebabkan oleh Pseudomonas aeruginosa. Penyakit yang biasanya dapat sembuh sendiri ini sering kali berjangkit di antara perenang yang menggunakan kolam renang yang terkontaminasi oleh Pseudomonas aeruginosa. Tempat-tempat umum lain yang sering menjadi sumber penularan antara lain tempat mandi sauna dan kamar mandi hotel dan penginapan. Dermatitis Pseudomonas juga sering dialami oleh bayi atau orang tua yang menggunakan pembalut (di a per). Otitis

e k s t e r n a

Infeksi ini sering diderita oleh perenang atau anak-anak melalui air kolam renang atau air mandi yang terkontaminasi oleh Pseudomonas aeruginosa. Air yang tercemar tersebut masuk melalui telinga dan menyebabkan infeksi pada kanal telinga sampai bagian tengah telinga. Folikulitis

Infeksi ini disebabkan oleh bakteri Pseudomonas aeruginosa yang menyerang folikel rambut. Infeksi kemudian dapat berkembang menjadi lesi kulit yang parah atau jerawat yang sulit disembuhkan. Infeksi p a d a

m a t a

Jika bakteri Pseudomonas aeruginosa dapat berkolonisasi pada jaringan epitel kornea mata, terutama ketika sistem kekebalan tubuh penderita menurun, invasi bakteri akan

204

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

terjadi. Hal ini dapat menyebabkan kerusakan jaringan kornea dan dapat menyebabkan kebutaan. Infeksi p a d a luka

b a k a r

Pseudomonas aeruginosa merupakan bakteri oportunistik yang sering ditemukan pada penderita luka bakar, khususnya luka bakar yang sangat parah. Selain infeksi lokal, sebagaimana yang telah dijelaskan, infeksi Pseudomonas aeruginosa dapat berkembang menjadi infeksi sistemik di berbagai organ tubuh lain, terutama ketika daya tahan tubuh menurun atau ketika penderita juga mengidap berbagai penyakit lain, seperti kanker, diabetes, AIDS, neutropenia, atau menderita luka bakar yang parah. Pseudomonas aeruginosa dapat menyebabkan bakteremia, septisemia, dan beberapa infeksi lain, seperti endokarditis, pneumonia, osteomielitis kronis, dan infeksi saluran kemih. Selain itu, Pseudomonas aeruginosa dapat menyebabkan infeksi pada saluran cerna, mulai dari orofaring sampai rektum. Pemeriksaan laboratorium

Pemeriksaan laboratorium untuk menentukan keberadaan bakteri Pseudomonas aeruginosa perlu dilakukan untuk memastikan penyebab infeksi. Bakteri ini dapat tumbuh pada berbagai media yang biasanya digunakan untuk mengisolasi bakteri. Media selektif yang digunakan biasanya adalah media agar darah atau media eosin-methyl thionine blue agar. Pseudomonas aeruginosa dapat diidentifikasi dengan pewarnaan Gram, tidak meragi laktosa, memberikan reaksi oksidase positif, dan dapat tumbuh pada suhu 42''C. Koloni Pseudomonas aeruginosa berbau seperti buah-buahan dan berwarna spesifik. Pengobatan dan pencegahan

Beberapa jenis antibiotik tidak efektif terhadap Pseudomonas aeruginosa. Oleh sebab itu, uji resistensi bakteri perlu dilakukan untuk memilih antibiotik yang tepat. Bakteri ini biasanya peka terhadap amikasin, gentamisin, tobramisin, dan kolistin. Kombinasi antibiotik gentamisin dan karbenisilin sering digunakan untuk mengobati infeksi Pseudomonas aeruginosa yang berat. Bakteri Pseudomonas aeruginosa sangat penting diperhatikan karena merupakan bakteri utama dalam infeksi nosokomial agar penyebarannya tidak semakin meluas. Sterilitas alat-alat medis dan alat bantu medis hendaknya diperhatikan dan lingkungan rumah sakit dijaga agar tetap bersih dan higienis. Epidemiologi

Infeksi Pseudomonas aeruginosa biasanya terjadi pada penderita yang mempunyai daya tahan tubuh yang menurun, misalnya penderita yang mengidap penyakit metabolik tertentu yang dapat menurunkan daya tahan tubuhnya; penderita luka bakar atau sakit berat; pasien yang mengonsumsi obat imunosupresan; atau pasien yang menggunakan alat-alat bantu medis.

Selain terdapat pada tanah dan air, Pseudomonas juga merupakan flora di kulit dan saluran cerna individu normal. Pada umumnya, Pseudomonas aeruginosa dapat ditemukan di lingkungan rumah sakit dan peralatan yang digunakan di dalam rumah sakit, seperti pada kateter, peralatan suntik dan infiis, peralatan makan, makanan, minuman, peralatan mandi, dan alat kesehatan lain. Penyebaran nosokomial melalui pasien ke pasien dan antarpetugas kesehatan lebih sering terjadi daripada penyebaran melalui udara. Pengawasan terhadap penyebaran bakteri ini, khususnya di rumah sakit, perlu mendapatkan perhatian utama. Di bangsal luka bakar atau unit perawatan penyakit kanker, prevalensi bakteri Pseudomonas aeruginosa mencapai lebih dari 30% dari semua penyebab infeksi. Propionibacterium

a c n e s

Morfologi d a n fisiologi

Propionibacterium acnes merupakan bakteri anaerob yang ditemukan pada kulit. Bakteri ini tumbuh dengan lambat dan bersifat Gram-positif P a t o g e n i s i t a s d a n gejala p e n y a k i t

Jerawat adalah penyakit kulit yang menyerang lebih dari 85% kalangan remaja di seluruh dunia. Jerawat atau acne dapat dibagi dalam tiga kategori, yaitu komedo, inflamasi, dan nodular cystic acne. Jerawat timbul karena beberapa faktor, yaitu produksi sebum yang berlebihan, hiperkeratinasi abnormal pada folikel, hiperkeratinosit, kolonisasi bakteri Propionibacterium acnes, dan inflamasi. Jerawat terjadi apabila saluran ke permukaan kulit untuk mengeluarkan sebum yang diproduksi oleh kelenjar minyak rambut pada lapisan dermis tersumbat. Dalam keadaan normal, sel-sel folikel rambut dapat keluar. Akan tetapi, jika terjadi jerawat, sel-sel folikel rambut bersama dengan sebum akan menggumpal dan menyumbat saluran folikel rambut pada lapisan epidermis kulit sehingga membentuk komedo yang menonjol di permukaan kulit. Komedo ini akan berkembang menjadi inflamasi (injiammatory acne) apabila terinfeksi oleh bakteri, terutama bakteri Propionibacterium acnes. Bakteri ini menggunakan gliserol dalam sebum sebagai sumber nutrisi. Propionibacterium acnes membentuk asam lemak bebas dari sebum, yang menyebabkan sel-sel neutrofil menunjukkan respons untuk mengeluarkan enzim yang dapat merusak dinding folikel rambut. Keadaan ini dapat menyebabkan inflamasi sehingga timbul pustula dan papula pada kulit. Pada beberapa individu, jerawat dapat berkembang menjadi nodular cystic acne, yang ditandai dengan terbentuknya nodula atau parut akibat peradangan. Lesi pada kulit ini disertai dengan adanya nanah pada jerawat dan akan meninggalkan bekas luka yang permanen pada kulit ketika sembuh. Pengobatan

Obat-obat topikal tidak dapat mengurangi sebum yang diproduksi oleh kelenjar minyak rambut pada lapisan kulit karena produksi sebum berhubungan dengan faktor

206

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

hormonal seseorang. Perubahan hormonal individu dapat mengurangi produksi sebum. Obat-obat topikal untuk komedo antara lain sediaan asam salisilat, retinoid, tretinoin, tazaroten, dan adapalen. Jerawat yang disertai peradangan dapat diobati dengan antibiotik yang dapat menghilangkan atau menghambat pertumbuhan bakteri Propionibacterium acnes, antara lain eritromisin dan benzamisin. Beberapa sediaan topikal juga sering digunakan, yaitu salep yang mengandung benzoil peroksida atau tretinoin. Sediaan isotretinoin dapat digunakan untuk jerawat yang semakin parah. Akan tetapi, sediaan ini harus digunakan secara hati-hati terutama untuk wanita hamil, walaupun hanya untuk beberapa hari, karena mempunyai efek teratogenik.

BAB 1 3 BAKTERI PATOGEN PADA SALURAN UROGENITAL • • m

Neisseria Treponema Leptospira

m m

207

Pendahuluan

Cardnerella

gonorrhoeae pallidum interrogans uaginalis

208

Bubu Ajar Mikrobiologi: Pand

PENDAHULUAN

Berbagai jenis bakteri dapat menimbulkan penyakit infeksi pada saluran urine dan alat reproduksi. Sistem saluran urine terdiri atas ginjal, ureter, kandung kemih, dan uretra. Sistem reproduksi wanita adalah ovarium, saluran telur, uterus, serviks, vagina, dan alat genital bagian eksternal. Sistem reproduksi pria terdiri atas testis, kelenjar prostat, dan penis. Urine steril dalam keadaan normal, tetapi dapat terkontaminasi oleh bakteri yang merupakan flora normal kulit di sekitar uretra tempat urine tersebut dikeluarkan. Oleh karena itu, urine yang dikeluarkan langsung dari kandung kemih mengandung jumlah bakteri yang jauh lebih sedikit dibandingkan urine yang dikeluarkan secara normal melalui uretu^. Infeksi saluran urine dan alat reproduksi biasanya disebabkan oleh bakteri yang dapat masuk dari luar ke dalam sistem saluran urine dan sistem reproduksi. Karena letak alat kelamin dan anus berdekatan, infeksi saluran urine umumnya berasal dari bakteri enterik yang terdapat dalam saluran cerna. Sebagian besar infeksi saluran urine disebabkan oleh Escherichia coli, Proteus, Klebsiella, Enterococcus, Pseudomonas, dan Leptospira. Bakteri yang menyebabkan infeksi pada sistem reproduksi adalah bakteri yang ditularkan melalui hubungan seksual. Di antara beberapa golongan bakteri yang dapat ditularkan melalui hubungan seksual, bakteri yang palmg sering menjadi penyebab infeksi pada sistem reproduksi adalah Neisseria gonorrhoeae dan Treponema pallidum. Seperti yang telah dibahas pada Bab 12 tentang kiamidiasis, bakteri Chiamydia trachomatis merupakan bakteri yang dapat menyebabkan uretritis non-gonokokus, berupa limfogranuloma veiiereum, yang juga merupakan salah satu penyakit seksual menular. Neisseria

gonorrltoeae

Morfologi d a n fisiologi

Neisseria gonorrhoeae atau gonokokus termasuk dalam famili Neisseriaceae. Bakteri ini berbentuk. diplokokus, berdiameter 0,8 |im, selalu berpasangan, berkapsul, tidak bergerak secara aktif, dan tidak berspora. Secara umum, struktav Neisseria gonorrhoeae mirip Neisseria meningitidis, tetapi keduanya dapat dibedakan dari hasil fermentasinya, yaitu Neisseria gonorrhoeae tidak menghasilkan asam dari peragian maltosa. Perbedaan antara galur yang berasal dari isolasi primer dan galur hasil subkultur terletak pada sifat virulensi bakteri. Galur gonokokus yang berasal dari isolasi primer mempunyai pili pada permukaan selnya, sedangkan galur yang berasal dari subkultur, tidak atau sedikit mempunyai pili. Pili berfungsi sebagai alat penempel pada sel epitel uretra, mukosa mulut, atau sperma. Pili juga dapat menghambat fagositosis dan berfungsi sebagai alat pemindah plasmid, baik antar-gonokokus maupun dengan bakteri lain, seperti Escherichia coli. Koloni bakteri hasil isolasi primer berbentuk cembung dengan permukaan yang mengilap, bersifat mukoid, dan berdiameter 1-5 mm. Galur subkultur membentuk

Bab 13 - Bal?teri Patogen p a d a Saluran Urogenital

209|

koloni yang kurang cembung dan kurang mengilap. Bakteri ini bersifat aerob atau mikroaerofilik. Untuk menumbuhkan bakteri ini, diperlukan kondisi udara yang mengandung kadar CO^ sekitar 5%. Berdasarkan jenis protein yang terdapat pada membran selnya, Neisseria gonorrhoeae memiliki 16 serotipe. P a t o g e n i s i t a s d a n gejala p e n y a k i t

Penyakit yang disebabkan oleh infeksi gonokokus disebut gonore. Pada umumnya, infeksi primer dimulai pada epitel silindris dari uretra atau beberapa kelenjar di sekitarnya. Bakteri dapat masuk melalui mukosa serviks, konjungtiva, atau saluran rektum. Bakteri menempel pada permukaan sel epitel atau mukosa, mencapai jaringan ikat di bawah kulit dalam tiga hari, dan menembus ruang antarsel. Selanjutnya, terjadi peradangan berupa infiltrasi leukosit polimorfonuklear dan terbentuk kista retensi dan abses karena penyumbatan saluran/kelenjar eksudat. Kerusakan pada epitel menyebabkan terbentuknya celah pada mukosa sehingga dapat mempermudah dan mempercepat masuknya bakteri. Penularan gonore banyak terjadi melalui kontak seksual. Infeksi pada pria ditandai dengan keluhan disuria dan pengeluaran nanah ketika buang air kecil. Sekitar 10% penderita tidak menunjukkan gejala sehingga berpotensi menjadi sumber penularan. Demam dan leukositosis terkadang timbul, tetapi jarang dijumpai gejala sistemik yang lain. Infeksi pada wanita umumnya menunjukkan gejala yang ringan. Gejala biasanya berupa disuria atau poliuria, keluar getah dari vagina, demam, atau nyeri perut. Komplikasi juga dapat timbul berupa radang pelvis, yang merupakan kelanjutan infeksi yang terjadi dalam saluran tuba falopi (tuba uterus). Hal ini dapat menyebabkan terjadi kemandulan di kemudian hari. Meskipun dapat disembuhkan, jaringan parut yang terbentuk akan menghalangi keluarnya sel telur dan cairan dari ovarium. Keluhan lainnya adalah perihepatitis atau peritonitis. Kolonisasi gonokokus di dalam rektum ditemukan pada 50% penderita. Vulvovaginitis dapat ditemukan pada anak perempuan berusia 2-8 tahun atau pada wanita menopause. Infeksi pada anak juga dapat terjadi pada masa perinatal, saat melewati jalan lahir, yaitu konjungtivitis pada neonatus. Jika dibiarkan, kondisi ini dapat menyebabkan kebutaan. Neonatus juga dapat terkena artritis gonore destruktif pada saat kelahiran karena sang ibu menderita gonore diseminata pada saat melahirkan. Infeksi gonore diseminata (IGD) terjadi apabila gonokokus mukosa menginvasi aliran darah. Diseminasi dapat terjadi dari saluran urogenital, anorektal, atau faring. Kejadian diseminasi dipengaruhi oleh faktor bakteri dan daya tahan hospes. Faktor

bakteri

Gonokokus yang diperoleh dari darah, cairan sendi, mukosa uretra pria asimtomatik, serviks, uterus wanita ketika menstruasi, atau bahan peritoneum biasanya membentuk koloni transparan. Sebaliknya, gonokokus yang diambil dari uretra pria yang menderita uretritis simtomatik atau dari serviks wanita pada pertengahan siklus haid biasanya

f;

210

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedol?teran

i membentuk koloni legap. Oleh karena itu, koloni transparan tampaknya merupakan bentuk gonokokus invasif. Akan tetapi, perubahan sifat invasif koloni tersebut belum ^ diketahui secara pasti. Galur IGD umumnya sangat peka terhadap penisilin G, kecuali I yang mampu memproduksi p-laktamase. Di samping itu, kebutuhan nutrisi arginin, - hipoxantin, dan urasil, yang dikenal dengan tipe oksotipe Arg', Hyx-, dan Ura", sering ; dihubungkan dengan infeksi mukosa asimtomatik. i D a y a t a h a n

h o s p e s

^ Faktor hospes yang penting dalam perkembangan infeksi gonore diseminata (IGD) adalah defisiensi atau kelainan salah satu komponen komplemen C5 ,C7, atau C8 karena komponen tersebut penting untuk kerja bakteriolisis dalam serum. Faktor hormonal pada wanita kemungkinan memegang peranan penting karena kebanyakan kasus IGD terjadi pada masa menstruasi atau kehamilan. Patogenesis manifestasi klinik artritis septik, meningitis, dan endokarditis lebih berhubungan dengan invasi aktif gonokokus, sedangkan patogenesis mioperikarditis, hepatitis, dan artritis steril belum jelas. Mekanisme hipersensitivitas diduga terjadi melalui pembentukan kompleks imun. Selain itu, efek toksik endotoksin gonokokus pada jaringan kemungkinan dapat menimbulkan manifestasi klinik tersebut. Epidemiologi

Gonore metastatik dapat terjadi karena penyebaran secara hematogen. Angka kejadian sekitar 1% dari penderita gonore. IGD (infeksi gonore diseminata) terjadi setelah infeksi mukosa gonokokus, dengan prevalensi 1-5%. Angka kejadian lebih tinggi pada populasi yang memiliki risiko tinggi mengalami infeksi mukosa dan pada dewasa muda dibandingkan pada orang tua. Kejadian gonore bervariasi berdasarkan jenis kelamin. Pada era pra-antibiotik, kebanyakan kasus infeksi gonokokus diseminata terjadi pada pria. Setelah adanya antimikroba dan terapi infeksi simtomatik pada pria, infeksi gonokokus diseminata lebih sering terjadi pada wanita dan kemungkinan pada pria homoseksual. Kira-kira separuh kasus infeksi gonokokus diseminata pada wanita terjadi lima hari sebelum menstruasi sampai selesai menstruasi atau pada kehamilan. Penelitian Amstrong dkk. (1976) menunjukkan bahwa galur IGD ditemukan pada hampir separuh isolat yang diperoleh dari penderita infeksi gonokokus diseminata dan hanya 5% isolat pada penderita infeksi mukosa lokalisata. Masa inkubasi IGD kemungkinan dipengaruhi oleh faktor hospes dan sifat invasif bakteri. Data menunjukkan kasus-kasus IGD terjadi beberapa hari setelah infeksi mukosa, tetapi masa inkubasi umumnya 7-30 hari. Pada wanita, IGD sering terjadi pada menstruasi pertama setelah infeksi mukosa. Pencegahan dan pengobatan

Pencegahan infeksi gonokokus pada mata bayi dapat dilakukan dengan meneteskan larutan AgNOj 1% ke dalam saccus conjimctivalis (kantong konjungtiva) pada setiap bayi yang lahir. Pengobatan kasus infeksi gonore diseminata (IGD) terdiri dari beberapa prosedur.

Bab 13 - Bakteri Patogen p a d a Saluran Urogenital

211

1. Kemoterapi Pemberian antimikroba merupakan terapi utama IGD, antara lain sebagai berikut. • Penisilin G intravena 100.000 unit/kg bb/hari sampai terjadi perbaikan, kemudian diikuti ampisilin oral 0,5 g sebanyak 4 kali sehari selama 7 hari. • Ampisilin oral 3,5 gram + 1 gram probenesid atau 3 gram amoksisilin + 1 gram probenesid diikuti ampisilin 0,5 g sebanyak 4 kali sehari selama 7 hari. • Tetrasiklin oral 0,5 g sebanyak 4 kali sehari selama 7 hari. • Eritromisin oral 0,5 g sebanyak 4 kali sehari selama 7 hari. • Spektinomisin intramuskular 2 g sebanyak 2 kali sehari selama 3 hari. • Sefazolin intramuskular atau intravena 1,5 g sebanyak 3 kali sehari selama 7 hari. • Sefoksitin intravena 4-6 g sehari selama 7 hari. • Trimetoprim-sulfametoksazol 3 tablet sebanyak 3 kali sehari selama 5 hari. 2. Istirahat Penderita artritis septik sebaiknya dirawat untuk mencegah kerusakan sendi yang lebih parah dan untuk pemberian obat yang teratur, sedangkan penderita tenosinovitis dan/atau lesi kulit dapat berobat jalan. 3. Analgetik Pemberian analgetik kadang-kadang diperlukan, terutama jika timbul rasa nyeri. 4. Tempat dan cara penularan juga perlu diketahui agar penyakit ini dapat diobati dengan baik dan untuk menghindari penularan lebih lanjut. T r e p o n e m a

pallidum

Morfologi d a n fisiologi

Treponema pallidum adalah bakteri yang berbentuk seperti spiral halus dan berukuran panjang 5-15 mikron dan garis tengah 0,009-0,5 mikron. Setiap lekukan gelombang berjarak 1 mikron dan setiap bakteri rata-rata terdiri atas 8-14 gelombang. Bakteri ini bergerak sangat aktif karena bentuk spiralnya yang halus sehingga hanya dapat terlihat dengan mikroskop medan gelap atau teknik imunofluoresensi. Treponema pallidum sukar diwarnai dengan zat warna anilin, tetapi dapat mereduksi perak nitrat menjadi logam perak yang melekat pada permukaan bakteri. Treponema pallidum mempunyai membran luar atau selubung yang disebut periplasma. Selubung ini melindungi komponen-komponen sel (secara keseltiruhan disebut dengan silinder protoplasma). Suatu filamen aksial yang terdiri atas tiga sampai enam fibril terletak di antara periplasma dan silinder protoplasma. Bakteri berkembang biak dengan pembelahan melintang. Akan tetapi, bakteri yang patogen pada manusia belum pernah dapat dibiakkan pada media perbenihan biasa, perbenihan jaringan, ataupun telur bertunas. Galur Reiter yang berhasil ditanam secara anaerob in v/7ro diduga hanya merupakan bakteri saprofit yang secara morfologis serupa dengan Treponema pallidum. Galur ini memerlukan media pertumbuhan yang mengandung 11 macam asam amino, vitamin, garam, mineral, dan serum albumin. Galur-galur Treponema pallidum non-virulen, seperti galur Reiter dan Noguchi, telah

212

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

berhasil dibiakkan secara in vitro dan menjadi sumber antigen untuk identifikasi dan pemeriksaan laboratorium. Dalam keadaan anaerob pada suhu 25°C, Treponema pallidum dapat tetap hidup dan bergerak aktif selama 4-7 hari jika disimpan dalam perbenihan cair yang mengandung albumin, natrium karbonat, piruvat, sistein, dan ultrafiltrat serum sapi. Bakteri tetap dapat bertahan hidup paling sedikit 24 jam dalam darah segar atau plasma yang disimpan pada suhu 4°C. Kenyataan ini harus diperhatikan jika akan melakukan transfusi darah. Satu galur Treponema pallidum dapat dibiakkan dalam testis kelinci, yaitu galur Nichols. Treponema pallidum cepat mati dalam keadaan kering dan pada suhu 42°C. Kondisi ini dimanfaatkan dalam terapi demam untuk penyakit sifilis. Arsen, air raksa, dan bismut dapat menyebabkan imobilisasi dan kematian bakteri penyebab sifilis. Efek tersebut dapat dipercepat dalam suhu tinggi. Sebaliknya, bakteri dapat aktif kembali jika diberikan zat yang mengandung gugus -SH, misalnya sistein. Struktur antigen

Treponema pallidum mempunyai tiga jenis antigen, yaitu protein yang tidak tahan panas, polisakarida yang tahan panas, dan antigen lipoid yang serupa dengan senyawa yang terdapat dalam kardiolipin. Permukaan bakteri Treponema pallidum mengandung asam sialat yang berfungsi untuk menghambat aktivasi jalur komplemen alternatif dan hialuronidase yang dapat menguraikan asam hialuronat sehingga dapat meningkatkan ke'mampuan invasi bakteri ini. Ditmjau dari kespesifikan, antigen dibagi dalam dua kelompok, yaitu antigen yang terdapat pada genus yang berbeda dan antigen yang terbatas pada suatu spesies saja. Antigen Treponema yang khas adalah antigen yang dapat ditentukan dengan uji imobilisasi {Treponema pallidum immobilization tes t, TPI). Uji ini merupakan suatu reaksi yang memerlukan adanya komplemen dan inkubasi dalam suasana anaerob selama 18 jam pada suhu 35°C. Hasil uji dinyatakan positifjika bakteri tidak bergerak lagi, yang berarti telah mati. Uji ini dapat membedakan antara bakteri penyebab sifilis dan bakteri penyebab treponematosis lainnya. P a t o g e n e s i s d a n gejala p e n y a k i t

Treponema pallidum masuk ke dalam tubuh penderita saat melakukan hubungan seksual melalui luka-luka goresan yang amat kecil pada epitel, dengan menembus selaput lendir utuh, atau kemungkinan melalui kulit yang utuh lewat kantung rambut. Masa inkubasi bakteri ini 10-90 hari dengan rata-rata selama 21 hari setelah infeksi. Infeksi Treponema pallidum menyebabkan penyakit sifilis. Walaupun penyebaran bakteri ini tidak seluas penyakit kelamin lain, kerusakan organ yang diakibatkan infeksi ini sangat berat dan dapat memengaruhi seluruh organ tubuh. Pada dasarnya, dikenal dua macam sifilis, yaitu sifilis akuisata dan sifilis kongenital. Sifilis akuisata adalah sifilis yang didapatkan melalui hubungan seksual, sedangkan sifilis kongenital adalah sifilis yang ditularkan dari ibu pengidap penyakit sifilis ke bayi yang dilahirkan. Perjalanan penyakit ini terdiri atas beberapa stadium.

Bab 13 - Bakteri Patogen p a d a Saluran Urogenital

213^

1. Stadium primer Kondisi ini ditandai dengan munculnya bisul kecil keras pada lokasi infeksi, biasanya pada ujung batang pelir pria atau pada leher rahim atau vagina wanita. Bisul ini tidak gatal ataupun sakit. Sifilis primer dapat berkembang tanpa diketahui. Pada stadium ini, bakteri menyerang kelenjar getah bening sehingga menyebabkan pembesaran dan mengeras. Setelah 3-5 minggu, bisul akan sembuh dan penyakit ini tampak tidak menunjukkan adanya gejala dari luar. Akan tetapi, selama kurun waktu tersebut, bakteri disebarkan lewat aliran darah ke seluruh tubuh. 2. Stadium sekunder Stadium ini didahului oleh adanya ruam yang timbul setiap saat pada 2-12 minggu setelah hilangnya pembengkakan, yang menyebabkan limfadenopati. Gejala sifilis sangat mirip dengan penyakit menular yang lain. Selain ruam, gejala lainnya adalah radang tenggorokan, pembengkakan kelenjar getah bening, demam, lesu, pusing, dan kadang kala disertai dengan sebagian rambut rontok. Luka patogenik terjadi pada selaput lendir, mata, dan sistem saraf pusat. Luka-luka ini penuh dengan bakteri Trepomma. Stadium ini hanya berlangsung beberapa minggu. Gejala-gejala stadium sekunder, termasuk luka patogenik, akan hilang tanpa pengobatan. Bila berlangsung selama 2 tahun, seorang penderita sifilis pada stadium primer dan sekunder dapat menularkan penyakitnya kepada orang lain. 3. Stadium laten Apabila tidak diobati dengan baik, sifilis sekunder akan berlanjut ke tahap sifilis laten. Pada tahap ini, sifilis tidak menunjukkan gejala yang jelas. Stadium ini dapat berlangsung selama berbulan-bulan, bertahun-tahun, dan bahkan seumur hidup. Stadium ini dapat diketahui dengan pemeriksaan darah penderita. Empat tahun pertama stadium laten disebut dengan fase laten dini. Periode sesudahnya disebut dengan fase laten lanjut. Pada fase laten lanjut, tidak ada tanda-tanda sifilis aktif, tetapi hasil pemeriksaan serologik menunjukkan hasil positif 4. Stadium lanjut Apabila stadium laten tidak mendapatkan pengobatan dan perawatan yang baik, penyakit sifilis akan berlanjut ke stadium tersier atau lanjut. Stadium ini dialami oleh sekitar 30% penderita yang tidak mendapatkan pengobatan dan biasanya terjadi 5-40 tahun kemudian. Luka-luka patogenik terjadi pada sistem saraf pusat, sistem pembuluh darah jantung, kulit, dan organ-organ vital lain, seperti mata, otak, tulang, ginjal, dan hati. Luka-luka ini disebut gumata, yang kemudian pecah menjadi borok. Penderita dapat terserang penyakit jiwa, kebutaan, atau penyakit jantung. P e n y a k i t sifilis Sifilis

saraf

Selama stadium lat-en dini, sepertiga penderita sifilis dapat mengalami serangan pada susunan saraf pusatnya. Setengah dari golongan ini akan menderita neurosifilis laten

214

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

jika tidak mendapat pengobatan. Stadium primer dapat berlangsung lebih dari 5 tahun. Penyakit ini tanpa gejala, tetapi gejala klasik dapat timbul dalam bentuk demensia paralitik. Sifilis

kardiovaskular

Setelah kurun waktu 10-40 tahun sejak terjadi sifilis primer, penderita yang tidak mendapatkan pengobatan dapat menunjukkan gejala-gejala terinfeksi sifilis kardiovaskular. Kelainan serius terjadi pada aorta dan arteri paru-paru. Reaksi peradangan yang terjadi dapat menyebabkan stenosis yang berakibat angina dan insufisiensi miokardium sehingga dapat menyebabkan kematian. Sifilis

kongenital

Penyakit sifilis kongenital terjadi pada bayi, yaitu beberapa waktu atau beberapa tahun setelah lahir. Wanita hamil yang menderita sifilis, terutama pada stadium sekunder, dapat menularkan sifilis pada bayi yang dikandungnya melalui plasenta (transplasenta). Trepomma pallidum yang terkandung dalam darah ibu masuk ke dalam janin pada kehamilan 16 minggu. Jika infeksi terjadi secara masif, dapat mengakibatkan kematian janin atau bayi yang dilahirkan. Infeksi sifilis dapat mengakibatkan gangguan pertumbuhan janin di dalam atau di luar uterus. Jika sifilis terjadi pada 6 minggu terakhir kehamilan, janin biasanya tidak terkena sifilis karena bakteri belum sempat tersebar ke dalam darah ibu. Ada dua jenis sifilis kongenital yang diketahui, yaitu sifilis kongenita prekoks, dan sifilis kongenita tarda. Sifilis kongenita p r e k o k s

Penyakit ini mulai timbul pada bayi baru lahir atau setelah berusia 1-3 bulan. Terlihat bula pada telapak tangan, condylomata lata, osteokondritis, atau periostitis epiphysis tulang panjang, yang dapat menyebabkan pseudoparalisis, kelainan pada tulang tibia, patah tulang spontan, atau penonjolan tulang dahi. Selain itu, dapat terjadi gejala penyumbatan hidung, hepatosplenomegali, atau atrofi dan distrofi otot sehingga berat badan tidak bertambah. Sifilis kongenita tarda

Penyakit ini mulai menunjukkan gejala pada bayi yang berusia 1 tahun sampai usia 6-7 tahun, yaitu berupa tuli saraf Jce-8 atau tuli perseptif, deformitas gigi seri atas tengah, dan keratitis interstitialis (radang stroma kornea). Sifilis

d ' e m b l e e

Penularan penyakit ini terjadi melalui infeksi tusukan jarum yang dalam, misalnya transfiisi darah. Biasanya tidak dijumpai stadium primer, tetapi langsung dijumpai tanda-tanda stadium sekunder. P e m e r i k s a a n laboratorium

Diagnosis penyakit sifilis biasanya dapat ditentukan dari gabungan informasi dan pemeriksaan gejala, riwayat kontak dengan penderita lain, dan laboratorium. Peme-

Bab

13 - Bakteri Patogen p a d a Saluran Urogenital

215

riksaan laboratorium dilakukan melalui pemeriksaan darah secara serologi atau pemeriksaan bakteri dengan mikroskop medan gelap. Pengamatan produk luka dengan mikroskop medan gelap untuk mengetahui morfologi dan gerak bakteri Treponema pallidum merupakan cara standar untuk memastikan diagnosis sifilis primer. Gerak bakteri dalam preparat segar berupa bahan yang diambil dari jaringan di tempat lesi pada tubuh penderita, tanpa pewarnaan, dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop medan gelap. Darah atau nanah dalam preparat dapat menyulitkan pemeriksaan. Uji serologi biasanya dilakukan dengan menggunakan antigen nontreponema (uji reagin) atau menggunakan antigen treponema. Uji ini dilakukan untuk mengukur titer antibodi terhadap treponema yang terkandung di dalam darah penderita. Uji r e a g i n ( n o n t r e p o n e m a l

antigen

test)

Reagin terdiri atas antibodi IgM dan IgA yang ditujukan pada beberapa antigen yang tersebar luas dalam jaringan normal. Reagin dapat ditemukan dalam serum penderita sifilis yang belum mendapatkan pengobatan, yaitu 2-3 minggu setelah terinfeksi. Dalam cairan serebrospinal, ditemukan 4-8 minggu setelah infeksi. Contoh uji ini adalah uji flokulasi dan uji pengikatan komplemen. Kedua uji tersebut dapat memberikan hasil yang kualitatif, yaitu dengan menentukan kadar reagin dalam serum yang telah diencerkan dalam suatu pengenceran berseri. Pengenceran tertinggi yang masih menunjukkan hasil uji positif merupakan titer serum yang sebenarnya. Positif palsu dapat terjadi apabila keberadaan reagin dalam serum disebabkan oleh berbagai kondisi lain, misalnya lepra, malaria, morbili, mononukleosis infeksiosa, vaksinasi, dan penyakit kolagen (lupus eritematosus sistemik, poliarteritis nodosa). 1. Uji flokulasi Uji ini berdasarkan flokulasi partikel antigen yang berupa lipid dalam beberapa menit setelah dikocok dengan reagin. Uji flokulasi yang semula positif akan berubah menjadi negatif setelah 6-24 bulan setelah pengobatan yang efektif pada sifilis stadium laten dini. Contoh uji flokulasi adalah uji Kahn, uji VDRLiVenereal Disease Research Laboratory), dan uji RPR {RapidPlasma Reagin). 2. Uji pengikatan komplemen Uji ini berdasarkan kemampuan serum yang mengandung reagin mengikat komplemen jika terdapat kardiolipin sebagai antigen. Hasil positif palsu dapat diperoleh jika serum yang diperiksa bersifat antikomplemen. Contoh uji ini adalah uji WR (Wassermann reaction). Uji WR menggunakan sel darah merah*domba sebagai indikator. Hasil uji positif apabila tidak terjadi hemolisis; sebaliknya, hasil negatif jika terjadi hemolisis. Uji a n t i b o d i

t r e p o n e m a

Antigen yang digunakan untuk uji ini adalah bakteri Treponema yang masih hidup, telah dimatikan, atau salah satu fraksi Treponema. Hasil uji ini diharapkan lebih spesifik. Beberapa contoh uji antibodi Treponema:

216

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

1. Uji fluoresensi antibodi treponema Uji ini sangat spesifik dan sensitif terhadap antibodi Treponema. Serum penderita yang diperiksa terlebih dulu diabsorpsi oleh antigen Reiter yang diolah dengan getaran berfi-ekuensi tinggi (sonikasi). Dalam uji ini, bakteri Treponema yang telah dimatikan direaksikan dengan seruni penderita dan y-globulin yang telah dilabel. Bakteri akan terlihat berfluoresensi jika terkena sinar ultraviolet. Uji akan menunjukkan hasil positif pada stadium laten dini dan biasanya tetap positif sampai beberapa tahun setelah pengobatan yang efektif. Oleh karena itu, hasil uji ini tidak dapat digunakan untuk menilai efektivitas pengobatan. Kandungan IgM dalam darah bayi yang baru lahh* dapat membuktikan terjadinya infeksi di dalam uterus (sifilis kongenital). Hasil akan negatif apabila ibu terkena sifilis pada bulan-bulan terakhir kehamilan. Hasil uji positif palsu dapat terjadi jika IgM yang dibentuk oleh tubuh bayi dideteksi sebagai infeksi sifilis. 2. Uji imobilisasi Uji imobilisasi Treponema pallidum (TPI) menggunakan treponema yang masih bergerak aktif sebagai antigen. Dalam serum penderita sifilis yang ditambahkan komplemen, bakteri yang semula masih dapat bergerak aktif akan mengalami imobilisasi. Peristiwa imobilisasi relatif lambat, memerlukan waktu peremajaan selama 18 jam. 3. Uji pengikatan komplemen Uji pengikatan komplemen Treponema pallidum menggunakan antigen yang berasal dari fi-aksi protein bakteri Treponema pallidum galur Reiter, contohnya uji RPCF {Reiter Protein Complement Fixation). Hasil positif palsu dapat terjadi apabila fi*aksi protein tersebut kurang mumi, misalnya mengandung lipopolisakarida. 4. Uji hemaglutinasi pasif Uji hemaglutinasi pasif Treponema pallidum menggunakan sel darah merah domba yang telah diolah dengan Treponema pallidum. Uasil uji positif apabila terjadi aglutinasi sel darah merah domba tersebut. Epidemiologi

Sejak tahun 1962, kasus sifilis di Amerika Serikat yang dilaporkan bertambah setiap tahun sekurang-kurangnya 4,7%. Seperti halnya gonore, jumlah sifilis dini (kasus primer, sekunder, dan laten dini) yang dilaporkan tidak menunjukkan angka kejadian yang sebenarnya karena kebanyakan kasus tidak dilaporkan. Pencegahan dan pengobatan

Belum ada vaksin yang dikembangkan untuk penyakit sifilis sehingga upaya pencegahan sangat penting. Upaya perorangan dapat dilakukan dengan penggunaan kondom 'dan tidak berganti pasangan seksual. Untuk masyarakat, cara pencegahan utama adalah melakukan pengendalian dengan pemeriksaan rutin dan pengobatan penderita. Sifilis bawaan dapat dicegah dengan perawatan pralahir.

Bab

Leptospira

13 - Bakteri Patogen p a d a Saluran Urogenital

217

interrogans

Morfologi d a n fisiologi

Leptospira merupakan bakteri penyebab penyakit leptospirosis. Bakteri ini berbentuk spiral halus dengan ujung bengkok, bergerak sangat aktif, dan berukuran 0,1 |.un x 6-20 )im. Leptospira bersifat aerob obligat. Suhu pertumbuhan bakteri ini adalah 28-30°C. Bakteri ini tumbuh dengan baik pada perbenihan yang mengandung serum kelinci 10% dan dapat juga dibiakkan pada selaput korioalantois. Perbenihan yang sering digunakan untuk membiakkan bakteri Leptospira antara lain perbenihan Vervoot, Fletcher, Cox, dan Noguchi. P a t o g e n e s i s d a n gejala p e n y a k i t

Penularan Leptospira terjadi lewat makanan atau minuman yang tercemar urine binatang yang menjadi reservoir bakteri ini. Bakteri juga dapat masuk melalui kulit yang terluka atau konjungtiva sewaktu mandi dalam kolam, air sungai, atau ketika banjir yang biasanya tercemar oleh Leptospira. Infeksi Leptospira dimulai dengan masuknya bakteri ke dalam tubuh melalui kulit yang terluka atau mukosa tanpa menimbulkan kelainan setempat. Selanjutnya, bakteri Leptospira akan masuk ke dalam peredaran darah dan menimbulkan leptospiremia sehingga bakteri masuk ke dalam organ-organ tubuh, terutama ginjal dan hati. Masa inkubasi infeksi Le/?/ayp/>Y/berkisar 10-12 hari. Setelah itu, beberapa gejala akan muncul, antara lain demam mendadak, sakit perut, menggigil, mual, dan muntah. Penderita umumnya mengeluh sakit otot, sakit kepala hebat, mimisan {epistaxis), dan dapat terjadi konjungtivitis. Pada minggu kedua, Leptospira mulai menyerang ginjal. Leptospira dapat ditemukan dalam urine pada akhir minggu kedua sampai hari ke-40. Kerusakan pada ginjal dapat menyebabkan gagal ginjal dan berakibat fatal sehingga sering kali harus diatasi dengan dialisis. Infeksi Leptospira dapat menyerang susunan saraf pusat sehingga menimbulkan gejala meningitis dan ensefalitis. P e m e r i k s a a n laboratorium

Isolasi dan identifikasi Leptospira dapat dilakukan pada bahan pemeriksaan berupa urine, darah, atau cairan serebrospinal. Bahan pemeriksaan dibiakkan dalam media perbenihan cair atau media semisolid yang mengandung 10% serum kelinci. Morfologi bakteri dapat dilihat dengan pewarnaan Burri, Becker Kranz, atau Giemsa. Uji serologi sangat penting untuk mendiagnosis leptospirosis. Antibodi baru umumnya dapat ditemukan setelah hari ketujuh atau kesepuluh. Titer antibodi akan semakin meningkat sampai minggu ketiga atau keempat. Pengobatan dan pencegahan

Beberapa jenis antibiotik dapat diberikan untuk pengobatan leptospirosis, antara lain penisilin, tetrasiklin, streptomisin, atau antibiotik golongan makrolida. Pengobatan sebaiknya dilakukan sedini mungkin untuk mencegah komplikasi penyakit.

218

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Leptospirosis sebenarnya merupakan penyakit pada hewan, tetapi dapat menular ke manusia. Sumber infeksi utama adalah tikus dan hewan lain, seperti babi, dan hewan peliharaan, seperti anjing. Orang-orang yang bekerja dengan bersinggungan dengan hewan reservoir berisiko tinggi tertular leptospirosis, misalnya petani, peternak, penangkap ikan di sungai, pekerja tambang, penggali parit, dan pekerja di rumah potong hewan. Leptospirosis juga dapat melanda masyarakat yang terkena musibah banjir karena air banjir dapat tercemar oleh urine tikus atau urine hewan reservoir lain. Pencegahan dapat dilakukan dengan memberikan vaksin Leptospira untuk memberikan kekebalan bagi mereka yang berisiko tinggi tertular atau dengan membasmi hewan yang menjadi reservoir bakteri Leptospira. Gardnerella

vaginalis

Morfologi d a n fisiologi

Infeksi pada vagina awalnya disebut dengan vaghutis, yang di dalamnya termasuk vaginitis yang disebabkan oleh Trichomonas vaginalis dan bakteri anaerob lain, seperti Peptococcus dan Bacteroides sehingga disebut vaginitis nonspesifik. Namun, setelah Gardner dan Dukes menemukan spesies baru yang menjadi penyebab utama infeksi ini pada tahun 1955, istilah vaginitis nonspesifik mulai ditinggalkan. Spesies bakteri yang menjadi penyebab utama inflamasi pada vagina atau vaginosis bakterial {bacterial vaginosis) ini kemudian diberi nama Gardnerella vaginalis. Vaginosis bakterial adalah suatu keadaan abnormal pada ekosistem vagina yang disebabkan bertambahnya pertumbuhan flora vagina bakteri anaerob menggantikan Lactobacillus yang mempunyai konsentrasi tinggi sebagai flora normal vagina. Gardnerella vaginalis merupakan bakteri anaerob berbentuk batang yang mengalami hiperpopulasi sehingga menggantikan flora normal vagina. Akibatnya, suasana vagina yang semula bersifat asam menjadi basa. Perubahan ini terjadi akibat berkurangnya jumlah Lactobacillus yang membantu menjaga keasaman vagina dan menghambat pertumbuhan mikroorganisme anaerob lain di vagina. Meskipun vaginosis bakterial tidak dikategorikan sebagai penyakit menular seksual, penularan penyakit ini berkaitan dengan hubungan seksual. Berdasarkan hasil beberapa penelitian, angka kejadian vaginosis bakterial ditemukan meningkat seiring dengan meningkatnya frekuensi hubungan seksual. Bakteri Gardnerella vaginalis juga dapat ditemukan pada pria yang menjadi pasangan wanita yang mengidap vaginosis bakterial, tetapi tanpa gejala. Gardnerella vaginalis ditemukan pada sebagian besar wanita menikah yang mengalami tanda dan gejala vaginosis bakterial; Gardnerella vaginalis ]\xgdi ditemukan pada 70% pria pasangan seksualnya. P a t o g e n e s i s d a n gejala p e n y a k i t

Vaginosis bakterial didefinisikan sebagai suatu keadaan abnormal pada ekosistem vagina yang ditandai oleh pergantian konsentrasi Lactobacillus yang tinggi sebagai flora

Bab 13 - Bakteri Patogen p a d a Saluran Urogenital

219

normal vagina oleh konsentrasi bakteri anaerob yang tinggi, terutama Bacteroides, Mobiluncus, Gardnerella vaginalis, dan Mycoplasma hominis. Jadi, vaginosis bakterial bukan suatu infeksi yang disebabkan oleh satu mikroorganisme, melainkan timbul akibat perubahan kimiawi dan berlebihnya pertumbuhan bakteri yang berkolonisasi di vagina. Sampai sekarang belum diketahui dengan pasti bagaimana bakteri Gardnerella vaginalis dapat menyebabkan vaginosis bakterial. Bakteri ini merupakan flora normal dalam vagina dan dapat ditemukan pada 50% wanita sehat meskipun dalam jumlah sedikit. Kolonisasi bakteri Lactobacillus dijumpai pada wanita normal. Bakteri-bakteri ini mampu mempertahankan suasana asam pada vagina dan memproduksi H , 0 , yang diketahui bersifat toksik dan dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain yang dapat menyebabkan vaginosis bakterial. Pada penderita vaginosis bakterial, terjadi penurunan populasi bakteri Lactobacillus secara menyeluruh, sementara populasi yang tersisa tidak mampu menghasilkan H.O^Pertumbuhan beberapa jenis bakteri anaerob secara berlebihan dapat mengubah asam amino menjadi senyawa amin sehingga dapat menaikkan pH cairan vagina dan menurunkan populasi Lactobacillus, serta menciptakan suasana yang kondusif untuk populasi dan kolonisasi bakteri Gardnerella vaginalis. Dalam suasana pH vagina yang lebih tinggi, beberapa senyawa amin akan mudah menguap dan menimbulkan bau amis. Senyawa amin juga diketahui menyebabkan iritasi kulit dan mempercepat pelepasan sel-sel epitel vagina sehingga sekret vagina yang keluar berbau tidak sedap. Senyawa amin aromatik yang menimbulkan bau amis tersebut adalah trimetilamin, suatu senyawa amin yang dominan pada penderita vaginosis bakterial. Berbagai senyawa amin lain yang terdapat pada sekret vagina antara lain putresin, kadaverin, metilamin, isobutilamin, feniletilamin, histamin, dan tiramin, yang berasal dari bakteri ini. Selain itu, terdapat asam-asam organik di dalam vagina penderita vaginosis, yaitu asam asetat dan suksinat, yang bersifat sitotoksik dan menyebabkan pengelupasan epitel vagina. Hasil pengelupasan yang terkumpul membentuk sekret vagina. Dalam pH alkalis, bakteri Gardnerella vaginalis melekat erat pada sel-sel epitel vagina yang lepas dan membentuk clue cell. Clue cell adalah sel-sel epitel yang sarat dengan bakteri. Secara mikroskopis, clue cell terlihat granular dengan pinggiran sel yang hampir tidak terlihat. Hampir separuh penderita vaginosis bakterial tidak mengeluh karena vaginosis bakterial bersifat asimtomatik. Jika ada keluhan, gejala pertama yang timbul adalah adanya cairan vagina yang berbau amis. Wanita yang menderita vaginosis bakterial akan mengeluh adanya cairan vagina yang berbau tidak enak. Bau lebih menusuk setelah sanggama dan mengakibatkan darah menstruasi berbau abnormal. Iritasi daerah vagina atau sekitarnya, berupa gatal dan rasa terbakar, relatif lebih ringan daripada trikomoniasis. Sepertiga penderita mengeluh gatal dan rasa terbakar, sementara yang lain mengeluhkan kemerahan dan edema pada vulva. Biasanya tidak ada keluhan pruritus, disuria, nyeri abdomen, dispareunia, atau nyeri waktu kencing. Pada pemeriksaan, terlihat sekret vagina yang encer berwarna putih keabu-abuan di sekitar vagina.

220

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

D i a g n o s i s v a g i n o s i s bakterial

Secara klinik, penegakan diagnosis vaginosis bakterial memerlukan tiga dari empat kriteria berikut: (a) ada clue cell pada pemeriksaan mikroskopik preparat basah, (b) tercium bau amis setelah penetesan KOH 10% pada cairan vagina, (c) terlihat sekret vagina yang homogen, kental, tipis, dan berwarna seperti susu, dan (d) pH vagina lebih dari 4,5. Dari keempat kriteria tersebut, petunjuk yang paling baik adalah pemeriksaan basah untuk mencari adanya clue cell (sel epitel vagina yang diliputi oleh coccobacilius yang padat) dan bau amis pada penetesan KOH 10%. Namun, bau amis tidak selalu dapat dievaluasi, misalnya pada keadaan tertentu, seperti menstruasi. Oleh sebab itu, diperlukan uji tambahan untuk menunjang diagnosis vaginosis bakterial, antara lain pewarnaan Gram. Pewarnaan Gram dapat dilakukan pada pulasan cairan vagina. Kombinasi pH vagina lebih dari 4,5 dan pewarnaan Gram terhadap cairan vagina merupakan metode diagnosis yang baik Meskipun vaginosis bakterial sering ditentukan dengan isolasi bakteri anaerob Gardnerella vaginalis, sampai sekarang cara ini tidak dapat dipakai untuk kriteria diagnosis. Pewarnaan Gram terhadap cairan vagina pasien vaginosis bakterial memperlihatkan sesuatu yang khas, yaitu banyak mikroorganisme Gramnegatif berukuran kecil menyerupai Gardnerella vaginalis pada keadaan tidak ditemukan Lactobacillus. Diagnosis vaginosis bakterial memerlukan tiga keadaan secara bersamaan, yaitu jumlah Lactobacillus menurun, jumlah bakteri lain meningkat, dan pH vagina juga meningkat. Kriteria diagnosis vaginosis bakterial berdasarkan pewarnaan Gram didasarkan pada sistem skoring, yaitu sebagai berikut. • Derajat 1: Normal, didominasi oleh Lactobacillus. • Derajat 2: Intermediet, jumlah Lactobacillus berkurang. • Derajat 3: Abnormal, tidak ditemukan Lactobacillus atau hanya ditemukan sejumlah kecil bakteri tersebut, disertai dengan bertambahnya jumlah Gardnerella vaginalis atau bakteri yang lain. Akhir-akhir ini, tingkat kepercayaan dalam mengenali berbagai morfologi kuman menggunakan pulasan vagina melalui pewarnaan Gram telah dievaluasi karena tingkat kepercayaannya tidak terlalu tinggi. Hal ini karena morfologi kuman berdasarkan pewarnaan Gram sangat variabel dan sangat bergantung pada kemampuan interpretasi hasil pewarnaan Gram. Sistem skoring yang digunakan untuk melihat flora vagina dengan pewarnaan Gram adalah berdasarkan pengenalan morfologi kuman yang paling dapat dipercaya, yaitu bentuk batang Gram-positif dengan ukuran besar {Lactobacillus), bentuk batang/halus Gram-negatif dengan ukuran bervariasi {Bacteroides atau Gardnerella), dan bentuk batang/bengkok Gram-negatif dengan ukuran bervariasi {Mobiluncus). Meskipun demikian, sistem skoring tetap mempunyai keuntungan, yaitu dapat menyingkirkan flora normal; dengan kata lain, sistem ini dapat membantu

.

B a b 13 - Bakteri Patogen p a d a Saluran Urogeriital

22li

menentukan apakah yang terlihat dengan pewarnaan Gram merupakan gambaran flora normal atau vaginosis bakterial. Epidemiologi

Berdasarkan beberapa hasil penelitian, bakteri penyebab vaginosis dapat ditemukan pada cairan amnion, korioamnionitis, endometritis setelah melahirkan, dan bakteremia. Tingginya angka kematian bayi yang disebabkan oleh berat badan lahir yang rendah, kelahiran prematur, dan ketuban yang pecah secara dini sering kali disebabkan oleh vaginosis. Oleh karena itu, upaya pencegahan vaginosis bakterial diharapkan dapat menurunkan tingkat kematian bayi secara tidak langsung.

BAB 14 B A K T E R I PATOGEN PADA S I S T E M S A R A F

• •

Pendahuluan

Neisseria meningitidis

m Listeria m o n o c y t o g e n e s •

Clostndium tetani

m Clostridium botulinum m Mycobacterium

222

leprae

Bab

14 - Bakteri Patogen p a d a Sistem Saraf

223

PENDAHULUAN

Infeksi bakteri pada sistem saraf pusat jarang terjadi, tetapi dapat berakibat fatal bagi penderitanya. Salah satu penyakit infeksi yang serius pada sistem saraf pusat adalah meningitis. Gejala umum meningitis tidak spesifik, tetapi sering kali ditandai dengan demam, sakit kepala, dan kaku pada leher. Selain itu, dapat menimbulkan kejang dan koma. Meningitis dapat disebabkan oleh berbagai mikroorganisme termasuk bakteri, antara lain Streptococcus pneumoniae, Haenwphilus influenzae, dan Neisseria meningitidis. Lebih dari 50 spesies bakteri, termasuk bakteri oportunistik, telah dilaporkan dapat menyebabkan meningitis, antara lain Listeria monocytogenes, Streptococcus grup B, Staphylococcus, dan beberapa bakteri Gram-negatif Selain itu, beberapa jenis bakteri patogen pada sistem saraf dapat menimbulkan penyakit yang disebabkan oleh neurotoksin yang dihasilkan oleh bakteri tersebut, misalnya Clostridium tetani dan Clostridium botulinum. Mycobacterium leprae merupakan satu-satunya bakteri yang dapat tumbuh dan berkembang di dalam sistem saraf perifer. Neisseria meningitidis

«

Morfologi d a n fisiologi

Neisseria meningitidis termasuk dalam famili Neisseriaceae. Bakteri Gram-negatif ini berbentuk kokus dan terdiri atas beberapa grup, yaitu Neisseria meningitidis A, B, C, D, X, Y, Z, dan Z'; penggolongan didasarkan atas reaksi aglutinasi. Bakteri Neisseria meningitidis grup A, B, dan C merupakan penyebab utama penyakit di klinik. Bakteri ini mempunyai kapsul dan pili. P a t o g e n e s i s d a n gejala p e n y a k i t

Meningokokus masuk ke dalam tubuh lewat saluran napas bagian atas dan berkembang biak dalam selaput nasofaring. Setelah itu, dapat terjadi penyebaran sistemik. Masa inkubasi bakteri Neisseria meningitidis berkisar dari beberapa hari sampai 1 minggu. Penyakit ditandai dengan gejala-gejala berikut. • Lesi metastatik di berbagai tempat di^badan, misalnya kulit, selaput otak, persendian, mata, dan paru-paru. • Demam ringan yang dapat disertai dengan faringitis. • Meningokoksemia. • Meningitis. • Artritis. • Perikarditis. • Status hipoadrenergik (sindrom Waterhouse-Friderichsen). Penularan

Penularan bakteri Neisseria meningitidis terjadi lewat kontak langsung, misalnya melalui droplet dari hidung dan tenggorokan penderita. Bakteri ini biasanya menye-

224

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

babkan infeksi sub-klinis pada mukosa. Invasi dengan jumlah bakteri yang cukup untuk menyebabkan terjadinya penyakit sistemik sangat jarang dijumpai. Prevalensi carrier yang mencapai 2 5 % atau lebih dapat terjadi tanpa ada gejala meningitis. Selama terjadi wabah, lebih dari setengah penderita dapat menjadi pembawa bakteri {carrier) Neisseria meningitidis. Penyebaran bakteri ini melalui barang dan alat-alat tidak terbukti. Penularan dapat terus terjadi sampai bakteri meningokokus tidak ditemukan lagi di hidung dan mulut. Meningokokus biasanya hilang dari nasofaring dalam waktu 24 jam setelah pengobatan dengan antibiotik. Penisilin dapat menekan jumlah bakteri untuk sementara, tetapi biasanya tidak menghilangkan bakteri ini dari orofaring. Pencegahan dan pengobatan

Untuk menghindari penularan infeksi Neisseria meningitidis, pengawasan yang ketat sebaiknya dilakukan terhadap anggota keluarga penderita, rumah penitipan anak, dan kerabat dekat lain untuk menemukan penderita secara dini. Pengobatan dini yang tepat harus segera dilakukan khususnya pada penderita yang demam. Pemberian obat kemoterapi profilaksis yang efektif perlu dilakukan untuk melindungi terhadap kontak antara penderita dan anggota keluarga lainnya. Selain itu, kontak di antara anggota keluarga dalam satu rumah, personel militer yang berbagi tempat tidur, dan orangorang yang secara sosial sangat dekat dan saling bertukar peralatan makan, seperti teman dekat di sekolah dan sebagainya, perlu diperhatikan. Anak-anak di tempat penitipan perlu mendapatkan perhatian. Terapi profilaksis perlu diberikan jika ditemukan salah satu di antara mereka terinfeksi. Harus dilakukan pembersihan secara menyeluruh dari sekret hidung dan tenggorokan, serta barang-barang yang terkontaminasi. Pengobatan profilaksis dapat dilakukan dengan pemberian rifampisin 2 kali sehari selama 2 hari, yaitu sebesar 600 mg per dosis untuk orang dewasa; 10 mg/kg berat badan untuk anak berusia di atas 1 tahun; dan 5 mg/kg berat badaii untuk bayi berusia kurang dari 1 bulan. Rifampisin tidak dianjurkan untuk wanita hamil. Pengobatan untuk orang dewasa dengan seftriakson 250 mg secara intramuskular dapat diberikan sebagai dosis tunggal dan terbukti cukup efektif, sedangkan untuk anak berusia di bawah 15 tahun, diberikan 125 mg secara i/itramuskular. Siprofloksasin 500 mg per oral dapat juga diberikan untuk orang dewasa. Bila bakteri sensitif terhadap sulfadiazin, obat ini dapat diberikan pada orang dewasa dengan dosis 4 gram dibagi dalam 4 dosis; dosis untuk bayi dan anak-anak adalah 125-150 mg/kg berat badan per hari dibagi dalam 4 dosis. Epidemiologi

Infeksi yang disebabkan oleh bakteri Neisseria meningitidis dapat terjadi setiap saat, tetapi biasanya terjadi pada akhir musim dingin dan awal musim semi. Infeksi meningokokus awahiya terjadi pada anak-anak dan dewasa muda. Laki-laki lebih banyak terserang daripada wanita dan sering terjadi pada pendatang baru yang berkumpul atau berjejalan^ di barak-barak atau asrama penampungan. Wilayah yang

Bab

14 - Bakteri Patogen p a d a Sistem Saraf

225

selama ini dikenal sebagai daerah endemis adalah Afrika Tengah. Di sana, infeksi Neisseria disebabkan oleh Neisseria meningitidis grup A. Pada tahun 1996, wabah meningokokus dilaporkan berjangkit di Afrika Barat dengan total penderita yang dilaporkan sebanyak 150.000 penderita. Wabah terjadi di Burkina Faso Chad, Mali, dan Nigeria. Dalam kurun waktu 10 tahun terakhir, kejadian luar biasa (KLB) yang disebabkan oleh Neisseria meningitidis grup A dilaporkan terjadi di Nepal, India, Etiopia, Sudan, dan beberapa negara Afrika lain. Selama tahun 1980 dan 1990-an, Neisseria meningitidis grup B diketahui sebagai penyebab infeksi di benua Eropa dan Amerika. Wabah yang terjadi biasanya ditandai dengan peningkatan jumlah kasus 5-10 kali dari biasanya. Akhir-akhir ini, wabah dilaporkan terjadi di Selandia Baru, daerah timur laut negara bagian Amerika Serikat yang menghadap ke laut pasifik. Sejak tahun 1990-an, KLB yang disebabkan oleh grup C dilaporkan terjadi di Amerika Serikat dan Kanada. KLB ini biasanya menyerang anak-anak usia sekolah dan mahasiswa, yang penularannya kadang kala terjadi di tempat-tempat banyak orang berkumpul. Di Amerika Serikat, grup Y ternyata makin sering dijumpai sebagai penyebab infeksi seperti halnya grup B dan C. Penyebaran galur meningokokus baru biasanya ditandai dengan meningkatnya angka kejadian infeksi meningokokus yang menyerang hampir semua kelompok umur. Listeria

m o n o c y t o g e n e s

Morfologi d a n fisiologi

Listeria monocytogenes adalah bakteri yang dapat menyebabkan infeksi pada sistem saraf pusat sehingga menyebabkan meningitis. Bakteri ini terdapat dalam feses binatang dan tersebar di dalam tanah dan air. Listeria monocytogenes berbentuk kokobasilus, bersifat Gram-positif, dan cenderung membentuk rantai-rantai pendek yang terdiri atas 3-4 bakteri. Bakteri ini berukuran 0,4 x 0,5-2,0 nm dan mempunyai flagel peritrik. Listeria monocytogenes tumbuh dengan baik pada perbenihan agar darah dan agar triptosa. Pada perbenihan agar darah, koloni bakteri ini dikelilingi oleh zona hemolisis beta, sedangkan pada perbenihan agar triptosa, koloninya bening. Bakteri ini tumbuh optimal pada suhu 37"C. Listeria monocytogenes bersifat aerob, tetapi pertumbuhannya dapat meningkat jika dibiakkan pada kondisi O, dikurangi dan kadar CO. 5-10%. Bakteri ini membentuk katalase dan dapat meragi beberapa jenis gula membentuk asam tanpa gas, tidak membentuk indol atau H,S, dan tidak menghidrolisis urea atau mereduksi nitrat. P a t o g e n e s i s d a n gejala p e n y a k i t

Penyakit listeriosis yang disebabkan oleh Listeria monocytogenes dapat menyerang orang dewasa dan bayi yang baru lahir. Orang dewasa biasanya menunjukkan gejala ringan atau tanpa gejala. Akan tetapi, bakteri ini dapat menginvasi sistem saraf pusat sehingga menyebabkan meningitis. Hal ini sering terjadi pada orang-orang yang sistem kekebalan tubuhnya menurun karena adanya penyakit lain, seperti diabetes.

kanker, dan AIDS, atau menerima obat-obat imunosupresan. Mortalitas penyakit meningitis yang disebabkan oleh Listeria monocytogenes sangat tinggi, yaitu sekitar 50%. Listeria monocytogenes kadang kala dapat masuk ke dalam peredaran darah sehingga dapat menimbulkan beberapa penyakit, terutama sepsis. Salah satu faktor vhoilensi Listeria monocytogenes adalah ketika bakteri masuk ke dalam sel-sel makrofag, tetapi tidak dapat dimusnahkan oleh sel makrofag. Akibatnya, terjadi proliferasi bakteri yang cepat di dalam sel sehingga dapat menginfeksi sel-sel lain yang ada di sekelilingnya. Listeria monocy^togenes sangat berbahaya jika menginfeksi wanita hamil. Jika terinfeksi oleh Listeria monocytogenes, ibu yang sedang hamil tidak menunjukkan gejala yang spesifik, tetapi hanya terjadi gejala seperti infeksi flu biasa. Namun, janin yang dikandungnya dapat terinfeksi melalui plasenta sehingga dapat menyebabkan keguguran, kelainan prematur, dan lahir mati (stillbirth). Pada beberapa kasus, infeksi | tersebut tidak menimbulkan gejala dalam beberapa minggu setelah lahir atau bayi mengalami meningitis seperti yang disebabkan oleh bakteri lain. Akan tetapi, kondisi ini sebenarnya dapat menimbulkan kerusakan otak sehingga menyebabkan kematian. Angka kematian bayi yang disebabkan oleh listeriosis sangat tinggi, yaitu mencapai 60%. Penularan bakteri Listeria monocytogenes pada umumnya berasal dari makanan. Berbagai jenis makanan dapat menjadi sumber penularan bakteri ini. Listeria monocytogenes merupakan salah satu bakteri patogen yang dapat hidup pada suhu dingin sehingga dapat berkembang biak selama proses penyimpanan makanan dalam ruang pendingin. P e m e r i k s a a n laboratorium

Bahan pemeriksaan yang dipakai untuk diagnosis laboratorium bakteri Listeria monocynogenes adalah sekret serviks, sekret vagina, darah tali pusat, darah, dan cairan serebrospinal. Pemeriksaan bahan dengan pewarnaan Gram juga dapat dilakukan secara langsung untuk mengetahui keberadaan bakteri Listeria monocytogenes. Beberapa cara deteksi juga telah dikembangkan, antara lain pembiakan dalam media selektif dan uji biokimia cepat. Uji serologi menggunakan antibodi monoklonal juga telah dikembangkan atau dengan menggunakan metode reaksi rantai polimerase (PCR) dan DNA probe untuk mendeteksi gen spesifik yang terdapat dalam genom Listeria mono|v cytogenes. W Pengobatan dan pencegahan

Obat yang sering digunakan untuk mengatasi infeksi listeriosis adalah penisilin G, eritromisin, dan tetrasiklin. Pencegahan terhadap infeksi Listeria monocytogenes sangat sulit dilakukan karena sukarnya mengenali infeksi listeriosis, baik pada hewan maupun pada manusia. Listeriosis dapat dicegah pada neonatus dengan melakukan pengobatan segera terhadap ibunya. Pencegahan harus ditujukan untuk menyingkirkan hewan reservoir dan perlu dilakukan pasteurisasi susu dan makanan lamnya.

Bab 14 - Bakteri Patogen pada Sistem Saraf

Clostridium

227

tetani

Morfologi d a n fisiologi

Clostridium /^/a;?/termasuk dalam famili Clostridiaceae. Bakteri anaerob ini bersifat Gram-positif, berbentuk basil, dan dapat bergerak karena mempunyai flagel peritrik. Clostridium tetani tumbuh subur pada jaringan yang mati di sekitar luka dalam kondisi anaerob dengan suhu ST^'C dan pH 7-7,5. Spora bakteri ini lonjong atau bulat yang biasanya lebih besar dari badan bakteri sehingga terlihat menggembung. Spora resisten terhadap pemanasan dan zat kimia. P a t o g e n e s i s d a n gejala p e n y a k i t

Infeksi Clostridium tetani dapat terjadi setiap saat jika luka terkontaminasi oleh tanah atau kotoran hewan. Kontaminasi biasanya terjadi pada luka kecelakaan atau luka tembakan. Kebanyakan kasus infeksi bakteri terjadi akibat luka tusukan yang dalam dan terkontaminasi oleh spora Clostridium tetani. Bakteri ini menghasilkan eksotoksin yang berbahaya bagi tubuh manusia atau hewan. Toksin yang diproduksi selama bakteri ini berkembang masuk melalui aliran darah menuju sistem saraf pusat. Toksin dapat menyebabkan kontraksi muskular spasmodik atau lebih dikenal dengan tetanus. Gejala tetanus yang sangat kuat berupa kontraksi otot yang menyakitkan, biasanya di leher dan dagu, disebabkan oleh neurotoksin yang dihasilkan oleh bakteri ini, yaitu tetanospamin. Gejala ini merupakan gejala awal yang biasanya diikuti dengan kekakuan otot kerongkongan sehingga menyebabkan kesulitan menelan dan kejang hebat pada otot tenggorokan. Akibatnya, terjadi kesulitan bernapas sehingga menyebabkan kematian. Tetanus neonatal dapat terjadi pada janin dari ibu yang belum memiliki kekebalan terhadap tetanus. Bayi yang dilahirkan oleh ibu yang tidak mempunyai kekebalan terhadap Clostridium tetani tidak memiliki imunitas yang diturunkan oleh ibu ketika janin masih dalam kandungan. Hal ini dapat menyebabkan janin sangat rentan terinfeksi oleh bakteri Clostridium tetani sehingga bayi yang terinfeksi dapat meninggal pada saat dilahirkan. Toksin tetanus

Toksin tetanus merupakan substansi yang paling beracun. Toksin ini diproduksi oleh bakteri dan dilepaskan saat sel melisis. Toksin ini memiliki afinitas yang tinggi untuk jaringan saraf sehingga sering disebut sebagai neurotoksin. Akan tetapi, neurotoksin sebenarnya tidak memberikan keuntungan apa-apa pada bakteri Clostridium tetani. Toksin ini labil terhadap oksigen, panas, dan rusak pada 56^C selama 5 menit. Imunitas

Tidak seperti penyakit lain, kesembuhan dari tetanus tidak memberikan efek kekebalan tubuh. Tetanospasmin tingkat letal sekalipun tidak cukup merangsang respons imun. Imunisasi profilaksis terdiri atas toksoid tetanus, bagian dari vaksin DPT (Difteri Per-

tusis, dan Tetanus), atau vaksin DT (Difteri dan Tetanus). Tiga dosis diberikan pada tahun pertama kelahiran bayi, vaksmasi diulangi satu tahun kemudian, dan diulangi lagi pada saat anak berusia 6 tahun.

4

Epidemiologi

Bakteri Clostridium tetani dapat ditemukan sebagai saprofit di saluran cerna herbivora dan terdistribusi luas di tanah, terutama yang mengandung pupuk kandang. ; Clostridium

botulinum

I Morfologi d a n fisiologi

I Bakteri Clostridium botulinum termasuk dalam famili Clostridiaceae. Bakteri anaerob I ini berbentuk batang, berspora (endospora), dan bersifat Gram-positif. Clostridium I botulinum tersebar di seluruh dunia dan dapat ditemukan dalam tanah dan kadangI kadang dalam feses hewan. Spora bakteri ini sangat tahan terhadap pemanasan pada f suhu lOO^C selama 3-4 jam. f Selama pertumbuhan, Clostridium botulinum menghasilkan toksin yang dapat dikeluarkan ke dalam lingkungan sekitarnya. Beberapa tipe toksin Clostridium botulinum telah dikenal, antara lain tipe A, B, C, D, E, dan F. Toksin tipe A, B, dan E sering menjadi penyebab penyakit pada manusia. Tipe C dapat mengakibatkan leher lemas pada unggas; tipe D dapat menyebabkan botulisme pada sapi. Toksin tipe A, B, dan E merupakan toksin yang paling toksik pada manusia. Ketiga toksin ini dapat dirusak dengan pemanasan pada lOO^'C selama 20 menit. Patogenesis dan gejala penyakit

Penyakit infeksi yang disebabkan oleh Clostridium botulinum disebut dengan botulisme, yaitu suatu gejala intoksikasi akibat mengonsumsi makanan yang tercemar oleh toksin yang dihasilkan oleh bakteri Clostridium botulinum. Penyebab paling sering adalah kontaminasi makanan dalam wadah kaleng, makanan yang disimpan dalam kondisi kedap udara, atau makanan yang diasap dengan rempah-rempah dan dimakan tanpa dimasak lagi. Dalam makanan seperti ini, Clostridium botulinum akan tumbuh dalam suasana anaerob dan menghasilkan toksin. 1 Toksin Clostridium botulinum diperkirakan bekerja dengan menghambat pcmI bentukan asetilkolin pada ujung saraf sehingga menyebabkan paralisis flaksid. Gejala penyakit mulai muncul setelah 18-96 jam mengonsumsi makanan yang mengandung Clostridium botulinum, dengan gejala berupa gangguan penglihatan, sulit menelan, kesulitan bicara, dan tanda-tanda paralisis. Kematian dapat terjadi aki- ^ bat paralisis pemapasan atau henti jantung (cardiac arrest). m Gejala-gejala gangguan intestinal jarang terjadi, tidak ada demam, dan penderita" I tetap sadar sampai mengalami kematian. Tingkat kematian akibat intoksikasi toksin Clostridium botulinum sangat tinggi. Penderita yang sembuh tidak membentuk zat antitoksin dalam darahnya.

P e m e r i k s a a n laboratorium

Uji laboratorium yang digunakan untuk menetapkan adanya infeksi Clostridium botulinum biasanya dilakukan dengan mengidentifikasi toksin yang dihasilkan bakteri ini. Toksin kadang kala dapat ditemukan dalam darah penderita dan dalam sisa makanan yang terkontaminasi. Mencit yang disuntikkan toksin ini secara intraperitoneal akan segera mati. Tipe antigenik toksin dapat diidentifikasi dengan uji netralisasi dengan antitoksin spesifik. Toksin botulinum dalam makanan dapat juga ditentukan dengan uji aglutinasi sel darah merah yang dilapisi dengan serum antitoksin yang spesifik. Pengobatan

Untuk menyelamatkan penderita botulisme, dapat diberikan antitoksin. Antitoksin trivalen (A, B, dan E) telah tersedia dan dapat segera diberikan secara intravena pada penderita. Epidemiologi, p e n c e g a h a n , dan p e n g a w a s a n

Sebagaimana telah diuraikan, Clostridium botulinum tersebar luas di dalam tanah sehingga spora bakteri ini sering kali mencemari sayuran, buah-buahan, dan bahanbahan yang lain. Jika dikalengkan atau diawetkan, makanan harus dipanaskan terlebih dahulu sebelum dihidangkan dan dimakan untuk memastikan spora bakteri Clostridium botulinum telah dirusak dengan pemanasan yang baik. Makanan yang toksik mungkin rusak dan tengik dan kalengnya menggembung, tetapi dapat juga tidak kelihatan berbahaya sama sekali. Oleh sebab itu, makanan kaleng, terutama makanan kaleng yang tidak diproduksi dengan cara pembuatan makanan dalam kaleng yang baik, harus dimasak terlebih dahulu. Mycobacterium

leprae

Morfologi d a n fisiologi

Penyakit lepra atau kusta atau Morbus Hansen adalah penyakit kronis yang disebabkan oleh infeksi Mycobacterium leprae. Bakteri ini belum dapat dikembangbiakkan dalam media perbenihan bakteri ataupun biakan sel. Mycobacterium leprae dapat dibiakkan pada jaringan telapak kaki tikus dengan jumlah mencapai 10^ per gram jaringan atau dapat diinokulasikan pada binatang percobaan, yaitu armadillo. Bakteri Mycobacterium leprae dapat berkembang di dalam tubuh armadillo mencapai 10^-10'^ bakteri per gram jaringan. Mycobacterium leprae merupakan bakteri tahan asam yang dapat dilihat secara mikroskopis dengan pewarnaan Ziehl Neelsen. P a t o g e n e s i s d a n gejala p e n y a k i t

Penyakit ini pertama-tama menyerang susunan saraf tepi, kemudian dapat menyerang kulit, mukosa mulut, saluran napas atas, dan organ tubuh lain. Manifestasi klinis pe-

230

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farrnasi dan Kedokteran

nyakit ini sangat bervariasi dengan spektrum yang berada di antara dua bentuk klinis penyakit kusta, yaitu bentuk lepromatosa dan bentuk tuberkuloid. K u s t a b e n t u k

l e p r o m a t o s a

Pada kusta bentuk lepromatosa, kelainan kulit berbentuk nodula, papula, makula, dan infiltrat yang tersebar simetris dalam jumlah banyak. Bentuk ini menyerang daerah hidung dan dapat membentuk krusta, menyumbat jalan napas, dan dapat terjadi epistaksis. Serangan pada mata dapat menipibulkan iritis dan keratitis. K u s t a b e n t u k

tuberkuloid

Pada kusta tipe tuberkuloid ini, lesi kulit biasanya tunggal dan jarang, batas lesi tegas, dan mati rasa. Bentuk ini menyerang saraf dan mengakibatkan rangsang yang diterima oleh saraf menjadi lebih berat. Kusta bentuk lainnya adalah borderline leprosy. Jenis kusta ini merupakan gambaran dari kedua bentuk kusta tersebut dan lebih labil. Jenis kusta ini cenderung menjadi lepromatosa jika tidak diobati dengan benar dan dapat menjadi tuberkuloid jika diobati dengan benar. I Bentuk awal kusta ditandai dengan munculnya makula hipopigmentasi dengan batas lesi yang tegas dan dapat berkembang menjadi bentuk tuberkuloid, borderline, atau lepromatosa. Gejala klinis kusta dapat juga berupa "reaksi kusta" yang akut dan berat. Reaksi kusta ini disebut dengan erythema nodosum leprosum pada penderita tipe lepromatosa. Habitat dan penularan

L

Sampai saat ini, manusia merupakan satu-satunya yang diketahui berperan sebagai reservoir. Di Lusiana dan Texas, hewan armadillo liar diketahui secara alamiah dapat menderita penyakit kusta sehingga diduga secara alamiah dapat terjadi penularan dari armadillo ke manusia. Penularan kusta ditemukan terjadi pada monyet dan simpanse yang ditangkap di Nigeria dan Sierra Leone. Meskipun cara penularan yang pasti belum diketahui dengan jelas, penularan di rumah tangga dan kontak hubungan dekat dalam waktu yang lama tampaknya sangat berperan dalam penularan. Berjuta-juta basil dikeluarkan melalui lendir hidung penderita kusta tipe lepromatosa yang tidak diobati dan basil tersebut terbukti dapat hidup selama tujuh hari pada lendir hidung yang kering. Ulkus kulit pada penderita kusta lepromatosa dapat menjadi sumber penyebaran Mycobacterium leprae. Bakteri ini kemungkinan masuk melalui saluran napas dan juga melalui kulit yang terluka. Pada anak-anak berusia di bawah satu tahun, penularan diduga terjadi melalui plasenta. Masa inkubasi berkisar dari 9 bulan sampai 20 tahun dengan rata-rata 4 tahun untuk kusta tuberkuloid dan 2 kali lebih lama untuk kusta lepromatosa. Penyakit ini jarang sekali ditemukan pada anak-anak berusia di bawah 3 tahun, meskipun lebih dari 50 kasus telah ditemukan pada anak-anak berusia di bawah I tahun dan juga ditemukan pada bayi berusia 2,5 bulan.

M

Bab 14 - Bakteri Patogen p a d a Sistem Saraf

231

Sampai saat ini, penyakit kusta masih merupakan masalah besar, terutama di negara berkembang. Jumlah penderita kusta di Indonesia menempati urutan keempat di dunia. Keadaan iiy menunjukkan bahwa beberapa provinsi di Indonesia masih merupakan daerah endemik penyakit kusta, antara lain beberapa daerah di kawasan timur Indonesia. Papua menempati urutan pertama dan diikuti oleh Maluku, Sulawesi Selatan, Aceh, Kalimantan Selatan, dan Jawa Timur. D i a g n o s i s penyal
Diagnosis klinis dilakukan melalui pemeriksaan kulit secara lengkap dengan menemukan tanda-tanda terserangnya saraf tepi, berupa gejala hipestesia, anestesia, paralisis pada otot, dan ulkus tropikum. Pemeriksaan dilakukan dengan uji sensasi kulit dengan rabaan halus, ditusuk dengan jarum, dan diskriminasi suhu. Diagnosis banding harus dilakukan terhadap penyakit lain yang menimbulkan penyakit kulit yang infiltratif, seperti limfoma, lupus eritematosus, psoriasis, skleroderma, dan neurofibromatosis. Gejala klinis leismaniasis difosa, infeksi jamur pada kulit, pakidermoperiostosis {pachydermoperiostosis), dan miksedema (myxedema) dapat mirip dengan kusta lepromatosa, tetapi tidak ditemukan bakteri tahan asam. Karena kekurangan gizi, jaringan parut pada kulit dapat mirip dengan kusta tuberkuloid. Diagnosis penyakit kusta lepromatosa ditegakkan dengan ditemukannya bakteri tahan asam pada preparat yang diambil dari jaringan kulit. Pada kusta tipe tuberkuloid, jumlah bakteri kemungkinan sangat sedikit sehingga sulit ditemukan pada pemeriksaan. Dalam keadaan ini, media kulit hendaknya dikirim pada ahli patologi yang berpengalaman dalam menegakkan diagnosis kusta. Gejala terserangnya saraf dan ditemukannya bakteri tahan asam merupakan gejala kusta. Pengobatan dan pencegahan

Terapi kombinasi sangat dianjurkan karena angka resistensi bakteri Mycobacterium leprae terhadap dapson dan rifampisin sangat tinggi. Pengobatan yang dianjurkan oleh WHO untuk kusta tipe lepromatosa adalah rifampisin, dapson, dan kiofazimin selama 24 bulan. Kusta tipe tuberkuloid diobati dengan rifampisin dan dapson selama 6 bulan. Jika diperlukan, pengobatan dapat diperpanjang sampai pemeriksaan spesimen kulit menunjukkan hasil negatif Penderita yang mendapatkan pengobatan harus dipantau untuk melihat kemungkinan terjadi efek samping obat. Komplikasi tertentu yang ditemukan selama pengobatan perlu dirujuk ke pusat rujukan penyakit kusta. Beberapa upaya yang dilakukan untuk mencegah infeksi Mycobacterium leprae adalah sebagai berikut. 1. Penyuluhan kesehatan yang menekankan pada pemberian informasi tentang ketersediaan obat-obatan yang efektif, tidak terjadinya penularan dari penderita yang berobat secara teratur, dan upaya pencegahan cacat fisik dan sosial. 2. Pencarian penderita, khususnya penderita tipe multibasiler yang menular, dan pengobatan kombinasi sedini mungkin secara teratur agar penderita tersebut tidak menjadi sumber penularan.

3. Pemeriksaan dini terhadap orang-orang yang kontak dengan sumber infeksi. Hal ini sangat bermanfaat. Pemeriksaan berkala di rumah tangga dan orang-orang yang kontak dekat sebaiknya dilakukan 12 bulan sekali sglama 5 tahun setelah kontak terakhir dengan kasus yang menular. 4. Uji coba lapangan di Uganda, India, Malawi, Myanmar, dan Papua Nugini terhadap pemberian vaksin BCG menunjukkan vaksin ini dapat mengurangi risiko penyakit kusta tuberkuloid pada orang-orang yang kontak dengan penderita. Penelitian terapi profilaksis dengan dapson menunjukkan terapi ini dapat memberikan perlindungan sekitar 50% terhadap penyakit ini. Namun, metode ini tidak dianjurkan, kecuali dengan pengawasan yang intensif. 5. Isolasi tidak diperlukan untuk penderita kusta tipe tuberkuloid. Isolasi terhadap kontak harus dilakukan untuk kasus kusta lepromatosa sampai pengobatan kombinasi diberikan. Perawatan di rumah sakit biasanya dilakukan untuk penanganan reaksi obat. Tidak ada pembatasan bagi penderita yang sudah dianggap tidak menular lagi untuk bekerja atau bersekolah.

0

BAB 15 BAKTERI PATOGEN PADA SISTEM KARDIOVASKULAR DAN SISTEM LIMFATIK •

Pendahuluan

•

Versinia pestis m

Richettsia

m Bacilius anthracis m Borrelia burgdorferi m Brucella melitensis

233

234

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

PENDAHULUAN

Sistem kardiovaskular berfungsi untuk mengalirkan darah ke seluruh tubuh yang berpusat padajantung. Dalam sistem kardiovaskular, darah dipompakan oleh jantung melalui pembuluh darah arteri di paru-paru ke seluruh tubuh. Selanjutnya, melalui pembuluh darah kapiler, darah akan dialirkan kembali melalui vena ke dalam jantung. Sistem iimfatik merupakan bagian yang penting dalam sirkulasi darah karena sistem limfatik berfungsi untuk menyaring plasma darah yang terdapat di antara jaringan dan pembuluh darah kapiler. Sistem limfatik terdiri atas limpa, pembuluh limfa, pembuluh limfa kapiler, cairan limfa atau cairan getah bening, dan nodus limfa atau kelenjar limfa. Cairan getah bening dalam pembuluh limfa mengalir di seluruh tubuh dan kontak dengan jaringan yang berada di sekitar pembuluh limfa kapiler. Pembuluh limfa kapiler sangat permeabel sehingga dapat dimasuki oleh mikroorganisme dan produk mikroorganisme dalam keadaan tertentu. Kelenjar limfa juga berperan penting dalam sistem kekebalan tubuh. Oleh karena itu, jika ada bakteri yang masuk ke dalam kelenjar limfa, kinerja sel-sel yang berperan dalam ununitas tubuh akan terpengaruh. Dalam keadaan normal, tidak ada mikroorganisme apa pun dalam darah (steril). Namun, begitu bakteri dapat mencapai saluran darah, bakteri tersebut dapat menyebar ke seluruh tubuh. Dalam keadaan tertentu, bakteri dapat masuk ke dalam sistem peredaran darah, tetapi tidak menimbulkan penyakit. Ketika seseorang dirawat di rumah sakit, darah sering kali terkontaminasi oleh bakteri, yang disebabkan oleh beberapa perlakuan, misahiya penggunaan kateter dan pemberian obat melalui intravena. Darah dan cairan limfa mengandung berbagai sel fagosit untuk mempertahankan tubuh dari aktivitas bakteri. Akan tetapi, apabila sistem pertahanan tubuh dalam sistem kardiovaskular dan sistem limfatik gagal mengatasi invasi bakteri yang masuk, bakteri akan berkembang dengan cepat di dalam darah sehingga dapat menyebabkan septisemia atau sepsis. Sepsis sering kali dapat menimbulkan kelainan pada sistem limfatik, yaitu terjadi inflamasi kelenjar limfa yang disebut limfangitis. Gejala sepsis yang paling menonjol adalah demam, menggigil, napas tersengal-sengal, dan detak jantung meningkat dengan cepat. Jika menyebabkan penurunan tekanan darah dan disfungsi organ tertentu, sepsis dapat menyebabkan severe sepsis, yang apabila tidak ditangani dengan cepat dapat menimbulkan renjat septik {septic shock) dan kematian. Sebagian besar kejadian renjat septik disebabkan oleh invasi bakteri Gram-negatif di dalam darah. Seperti kita ketahui, dinding sel bakteri Gram-negatif mengandung endotoksin yang dikeluarkan ketika sel bakteri lisis. Endotoksin ini menyebabkan; penurunan tekanan darah dengan cepat sehingga menimbulkan renjat. Bakteri Gram-positif juga sering menyebabkan penyakit yang berhubungan^ dengan sistem peredaran darah. Invasi bakteri Staphylococcus dan Streptococcus da- i lam aliran darah dapat menimbulkan sindrom renjat toksik {toxic shock syndrome). Beberapa perlakuan selama perawatan di rumah sakit dapat menyebabkan infeksi: nosokomial yang disebabkan oleh bakteri Gram-positif. Sebagaimana diuraikan pada Bab 11, Streptococcus juga dapat menyebabkan kelainan padajantung, yaitu endokarditis bakterial. Penyakit ini timbul akibat bakte-

Bab 15 - Bakteri Patogen pada Sistem Kardiovaskular dan Sistem Limfatik

235

rem ia oleh Streptococcus li-henwlyticus, Pneumococciis, Staphylococcus, atau bakteri coliform. Penyakit ini dapat terjadi pada katup jantung yang normal ataupun yang telah mengalami deformasi sehingga dapat terjadi endokarditis bakterial ulseratif yang akut. Destruksi katup jantung yang cepat sering kali dapat menyebabkan kematian. Beberapa Streptococcus lain, seperti Streptococcus viridans dan Streptococcus faecalis, dapat menyebabkan endokarditis bakterial subakut. Penyakit ini umumnya terjadi karena infeksi pada katup jantung yang abnormal dan penyakit jantung kongenital. Selain itu, infeksi ini dapat terjadi setelah pencabutan gigi; 30% penderita mengalami bakteremia oleh Streptococcus a-hemolyticus dan Streptococcus faecalis. Lesi bersifat progresif sehingga proses penyembuhan yang sedang terjadi akan disertai dengan suatu peradangan yang aktif Pada tahap tersebut, suatu proses vegetasi akan terjadi, yang terdiri atas fibrin, trombosit, dan bakteri yang melekat pada daun katup jantung. Tanpa penanganan dan pengobatan yang tepat, endokarditis bakterial subakut dapat berakibat fatal. Jenis bakteri lain yang dapat menimbulkan kelainan pada sistem peredaran darah adalah Yersiniapestis, Rickettsia, Brucelia melitensis, Bacilius anthracis, dan Borrelia burgdorferi. Yersinia

pestis

Morfologi d a n fisiologi

Yersinia pestis termasuk dalam famili Enterobacteriaceae. Bakteri Gram-negatif ini berbentuk kokobasil dan membentuk koloni berantai ataupun sendiri-sendiri. Ketika berada dalam hospes reservoir, bakteri Yersinia pestis tidak memiliki kapsul. Sebaliknya, pada hospes definitif (hewan pengerat dan manusia), Yersinia pestis memiliki kapsul atau simpai. Bakteri ini mempunyai flagel sehingga dapat bergerak. P a t o g e n e s i s d a n gejala p e n y a k i t

Yersinia pestis merupakan bakteri patogen pada tikus atau binatang pengerat lainnya. Namun, bakteri ini dapat juga menyebabkan infeksi pada manusia melalui gigitan tikus. Pada umumnya, penyakit yang ditimbulkan berupa pembengkakan kelenjar limfa atau radang paru-paru, disebut dengan penyakit pes atau sampar. Yersinia pestis hidup dalam saluran cerna tikus. Infeksi pada manusia terjadi bila seseorang digigit oleh tikus sehingga bakteri dapat masuk melalui pembuluh darah. Selama berada di dalam pembuluh darah, bakteri tersebut kehilangan kapsulnya. Namun, sebagian besar bakteri tersebut akan difagosit oleh sel-sel darah putih dan makrofag; hanya sejumlah kecil bakteri yang dapat bertahan hidup di dalam makrofag. Di dalam makrofag, bakteri akan menyintesis ulang kapsul pelindungnya dan beberapa antigen virulen. Bakteri yang telah memiliki kapsul tersebut akan menghancurkan makrofag dan bebas ke dalam lingkungan ekstraseluler. Setelah memiliki kapsul, bakteri resisten terhadap fagositosis oleh sel polimorfonuklear leukosit. Infeksi akan segera penyebar melalui pembuluh limfa dan menyebabkan demam, pembengkakan,

dan perdarahan. Dalam beberapa jam setelah infeksi, bakteri akan menyebar melalui pembuluh darah ke hati, limpa, dan paru-paru. Bakten yang terdapat di dalam paruparu penderita dapat keluar melalui batuk atau bersin sehingga dapat ditularkan kepada orang lain. I Penyakit yang ditimbulkan oleh Yersinia pestis dapat berupa bubonic plague dan pneumonic plague. B u b o n i c

p l a g u e

Bubonic plague (pes bubonik) ditandai dengan pembengkakan pada kelenjar li yang disertai dengan ruam berwarna hitam, pneumonia, dan perdarahan pada organorgan dalam. Angka kematian penderita yang tidak diobati dapat mencapai 90%. Infeksi biasanya disebabkan oleh gigitan binatang pengerat, dengan masa inkubasi berkisar 2-6 hari. P n e u m o n i c

p l a g u e

Pneumonic plague (pes pneumonia) ditularkan melalui batuk atau bersin penderita yang terinfeksi. Masa inkubasi berkisar 1-3 hari. Infeksi biasanya ditandai dengan pneumonia. Angka kematian penderita yang tidak diobati mencapai 100%. Faktor virulensi

Daya virulensi Yersinia pestis ditimbulkan oleh faktor-faktor berikut. 1. Angka pertumbuhan bakteri. Daya virulensi galur Yersinia pestis biasanya da disamakan dengan angka pertumbuhan bakteri tersebut di dalam kelenjar limfa. Galur berdaya virulensi tinggi dapat berkembang biak secara eksponensial (log phase) tanpa adanya fase penyesuaian {lag phase) terlebih dahulu, dan sebaliknya galur berdaya virulensi rendah. 2. Antigen yang dihasilkan. Antigen yang menghasilkan daya virulensi dan paling banyak dihasilkan oleh sel-sel Yersinia pestis adalah antigen V, antigen W, dan antigen selubung fraksi I (FI). Kemampuan Yersinia pestis untuk tidak dapat dimakan oleh sel-sel kekebalan, seperti makrofag atau sel polimorfonuklear (PMN), biasanya disebabkan oleh antigen V dan W. Antigen fraksi I (FI) merupakan suatu antigen imunogen dan antifagosit yang dapat ditemukan pada galur Yersinia pestis yang memiliki daya invasi tinggi. 3. Produksi bakteriosin. Yersinia pestis memproduksi bakteriosin yang mirip dengan pestisin I, yaitu suatu substansi yang dapat menyebabkan pembentukan koagulase serta memiliki aktivitas fibrinolisis. 4. Kemampuan menghasilkan enzim guanosin monofosfat sintetase. Enzim ini digunakan dalam pembentukan purin. Yersinia pestis yang memiliki daya virulensi rendah tidak menghasilkan enzim ini. Epidemiologi

Bubonic plague atau yang biasa disebut penyakit "hlack death"" merupakan penyakit yang bersifat epidemi pada manusia, tersebar di Eropa dan Asia selama al:fed per-

tengahan. Saat i t u , p e n y a k i t i n i dianggap sebagai penyebab k e m a t i a n h a m p i r sepertiga p e n d u d u k d u n i a . T a n p a d i k e t a h u i d e n g a n p a s t i , bubonic plague k e m u d i a n t i d a k l a g i m e n j a d i w a b a h e p i d e m i . W a l a u p u n b e g i t u , s e c a r a s p o r a d i s , Yersinia pestis m a s i h dapat d i t e m u k a n pada kelenjar air liur binatang pengerat. Perubahan y a n g drastis d a l a m e p i d e m i o l o g i p e n y a k i t pes tersebut k e m u n g k i n a n disebabkan o l e h beberapa faktor nonspesifik, seperti peningkatan k o n t r o l terhadap h e w a n pengerat d a n penggunaan insektisida yang telah meluas d i seluruh dunia sehingga m a m p u m e n g h a m b a t p e r t u m b u h a n v e k t o r - v e k t o r tersebut. S e l a i n i t u , f a k t o r virulensi tersebut k e m u n g k i n a n dapat m e n g i n d u k s i sistem kekebalan t u b u h m a n u s i a s e h i n g g a s a n g a t e f e k t i f d a l a m m e n c e g a h i n f e k s i o l e h b a k t e r i Yersinia pestis.

Diagnosis D i a g n o s i s i n f e k s i Yersinia pestis h a r u s s e s e g e r a m u n g k i n d i t e g a k k a n m e n g i n g a t s i f a t v i r u l e n s i b a k t e r i i n i y a n g s a n g a t l u a r b i a s a . P e s p n e u m o n i a (pneumonic plague) d a p a t m e n y e b a b k a n k e m a t i a n , bahkan dapat terjadi d a l a m 2 4 j a m sejak m u n c u l n y a gejala klinis pertama. D i a g n o s i s dapat d i l a k u k a n d e n g a n m e n e m u k a n d a n m e n g i d e n t i f i k a s i b a k t e r i tersebut pada biopsi j a r i n g a n kelenjar l i m f a penderita. Beberapa gejala k l i n i k y a n g dapat m u n c u l p a d a saat gejala a w a l adalah sebagai b e r i k u t . • • •

Rasa n y e r i hebat di daerah sekitar kelenjar l i m f a y a n g m e n g a l a m i inflamasi. D e m a m tinggi, lemas, dan sakit kepala. R i w a y a t kontak dengan binatang pengerat.

Pencegahan dan pengobatan Pencegahan dapat d i l a k u k a n secara nonspesifik dan spesifik. Pencegahan nonspesifik d i l a k u k a n dengan m e m e l i h a r a sanitasi l i n g k u n g a n sekitar agar terhindar dari vektorvektor penyakit, yaitu tikus dan binatang pengerat lainnya. Pencegahan spesifik dapat d i l a k u k a n dengan m e m b e r i k a n v a k s i n y a n g m e n g a n d u n g b a k t e r i Yersinia pestis i n a k t i f A k a n t e t a p i , p e n g g u n a a n v a k s i n i n i t e r b a t a s p a d a o r a n g d e w a s a saja ( 1 8 - 6 1 t a h u n ) k a r e n a d a p a t m e n i m b u l k a n e f e k s a m p i n g y a n g t i d a k diinginkan, y a i t u dapat m e n y e b a b k a n reaksi inflamasi y a n g berulang. M e n g i n g a t angka k e m a t i a n y a n g sangat tinggi j i k a tidak mendapatkan perawatan y a n g i n t e n s i f , p e n g o b a t a n s e s e g e r a m u n g k i n s a n g a t d i b u t u h k a n p a d a i n f e k s i Yersinia pestis. P e r a w a t a n y a n g i n t e n s i f d a p a t m e n u r u n k a n a n g k a k e m a t i a n p e n d e r i t a s a m p a i dengan 5-20%. Obat yang paling efektif untuk mengobati penyakit i n i adalah streptomisin. Selain itu, obat p i l i h a n lain j u g a dapat digunakan, y a i t u tetrasiklin, sulfadiazin, dan k l o r a m fenikol. p - L a k t a m tidak selalu m e m b e r i k a n hasil y a n g baik. Penderita sebaiknya segera diisolasi selama lebih dari 4 8 j a m setelah didiagnosis mengingat penyakit i n i sangat m u d a h ditularkan m e l a l u i udara.

238

B u b u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedokteran

Rickettsia Morfologi dan fisiologi Rickettsia t e r m a s u k d a l a m f a m i l i R i c k e t t s i a c e a e . M e s k i p u n b e r u k u r a n s a n g a t k e c i l s e p e r t i v i r u s , Rickettsia t e r g o l o n g d a l a m b a k t e r i . B a k t e r i i n i m e m i l i k i a s a m n u k l e a t D N A dan R N A , b e r k e m b a n g b i a k dengan pembelahan biner, d i n d i n g sel m e n g a n d u n g mukopeptida, m e m p u n y a i ribosom, m e m p u n y a i e n z i m yang aktif pada metabolisme, dapat m e m b e n t u k A T P sebagai sumber energi, dan p e r t u m b u h a n n y a dapat dihambat dengan antibakteri. Bakteri i n i merupakan bakteri intraseluler obligat, berbentuk batang, k o k o i d , atau pleomorf, berukuran 0 , 3 - 1 m i k r o n , dan bersifat Gram-negatif. B e b e r a p a s p e s i e s y a n g p e n t i n g a n t a r a l a i n Rickettsia prowazekii, Rickettsia rickettsii, Rickettsia tsutsugamushi, d a n Rickettsia typhi. Rickettsia d a p a t t u m b u h d e n g a n b a i k j i k a m e t a b o l i s m e s e l h o s p e s d a l a m t i n g k a t r e n d a h , m i s a l n y a d a l a m t e l u r b e r t u n a s p a d a s u h u 3 2 ' ' C . P a d a s u h u 0°C d a n 36°C, b a k teri i n i akan kehilangan aktivitasnya, berupa aktivitas h e m o l i t i k , respirasi, toksisitas, dan infektivitas. p Rickettsia t u m b u h d a l a m b e r b a g a i b a g i a n d i d a l a m s e l h o s p e s , s e p e r t i d a l a m s i t o plasma dan inti sel. Secara m i k r o s k o p i s , bakteri i n i dapat dilihat d i b a w a h m i k r o s k o p dengan pewarnaan Giemsa berwarna biru.

Patogenesis dan gejala penyakit B a k t e r i Rickettsia d a p a t b e r k e m b a n g d e n g a n b a i k d i d a l a m s e l e n d o t e l p e m b u l u h darah sehingga terjadi inflamasi dan dapat m e n y e b a b k a n nekrosis. Selanjutnya, dapat mengakibatkan trombosis p e m b u l u h darah. Vaskulitis dapat terjadi pada beberapa organ sebagai pertanda terjadi gangguan hemostatik. P e n u m p u k a n limfosit, leukosit p o l i m o r f o n u k l e a r , dan m a k r o f a g dapat d i t e m u k a n pada j a r i n g a n otak. P e m b u l u h darah j a n t u n g dan organ-organ lain j u g a dapat terkena k e l a i n a n y a n g serupa. P a d a u m u m n y a , i n f e k s i Rickettsia d i t a n d a i d e n g a n k e l u h a n d e m a m , s a k i t k e p a l a , malas, lesu, k e l a i n a n d i k u l i t , serta pembesaran kelenjar l i m f a dan h a t i . P e n y a k i t i n i k a d a n g k a l a disertai dengan perdarahan d i b a w a h kulit. Pada kasus berat, d i t e m u i g e j a l a s t u p o r , d e l i r i u m , r e n j a t (shock\ d a n b e r c a k - b e r c a k g a n g r e n d i k u l i t a t a u j a r i n g a n s u b k u t a n . J e n i s p e n y a k i t y a n g d i t i m b u l k a n o l e h b a k t e r i Rickettsia t e r d i r i a t a s t i g a g o l o n g a n , y a i t u g o l o n g a n t i f i i s , g o l o n g a n spottedfever, d a n g o l o n g a n d e m a m s e m a k .

Golongan

tifus

P e n y a k i t i n i d i s e b a b k a n o l e h Rickettsia p e n y e b a b t i f u s e p i d e m i k d a n t i f u s e n d e m i k , y a i t u Rickettsia prowazekii d a n Rickettsia typhi. B a k t e r i b e r k e m b a n g b i a k d i d a l a m sitoplasma sel hospes dan m e n i m b u l k a n d e m a m tinggi. M a s a inkubasi 5-18 hari. Gejala penyakit pada tifus endemik biasanya lebih ringan dibandingkan dengan tifus epidemik dan jarang berakibat fatal.

Bab 15 - Babteri Patogen pada Sistem Kardiovaskular dan Sistem Limfatik

239

Tifus epidemil<

P e n y a k i t i n i d i s e b u t j u g a d e n g a n lq^se'borne typhus, camp fever, a t a u jail fever, y a n g d i s e b a b k a n o l e h Rickettsia prowazekii. P a d a t a h u n 1 9 1 5 , t e r j a d i w a b a h b e s a r y a n g menelan korban 315.000 orang meninggal d i Serbia. Sekarang, penyakit ini relatif j a r a n g d i t e m u k a n dan kebanyakan terjadi di A f r i k a Utara. P e n y a k i t i n i d i t u l a r k a n o l e h k u t u m a n u s i a Pediculus vesimenti, y a n g b e r s a r a n g d i d a l a m lipatan pakaian. D a l a m sehari, k u t u tersebut beberapa k a l i k e l u a r u n t u k m e n g hisap darah hospes. J i k a darah y a n g dihisap m e n g a n d u n g bakteri, bakteri akan berk e m b a n g b i a k d i d a l a m usus k u t u d a n k e l u a r b e r c a m p u r d e n g a n t i n j a k u t u . P a d a saat menghisap darah, k u t u mengeluarkan tinja. G i g i t a n k u t u m e n i m b u l k a n gatal. Jika digaruk, tinja y a n g i n f e k t i f dapat m a s u k m e l a l u i l u k a gigitan sehingga m e n g a k i b a t k a n infeksi pada hospes dengan gejala d e m a m tinggi. Tifus endemil<

P e n y a k i t i n i d i s e b a b k a n o l e h Rickettsia typhi, y a n g d a h u l u d i s e b u t Rickettsia mooseri. Penyakit i n i ditularkan dari tikus k etikus dan dari tikus k emanusia oleh k u t u tikus Polyplax spinulosa. K u t u m a n u s i a j u g a d a p a t m e n u l a r k a n p e n y a k i t i n i . M e k a n i s m e infeksi serupa dengan m e k a n i s m e tifus epidemik, y a i t u m e l a l u i tinja k u t u dan luka pada kulit. P e n y a k i t i n i banyak d i j u m p a i pada daerah pelabuhan dan pedesaan atau tempat-tempat yang k u m u h . Rickettsia prowazekii d a n Rickettsia typhi m e m p u n y a i s t r u k t u r a n t i g e n y a n g s e rupa. O l e h karena i t u , setelah sembuh, penderita akan kebal terhadap kedua j e n i s bakteri tersebut.

Golongan

spotted

fever

P e n y a k i t i n i d i t a n d a i d e n g a n d e m a m b e r a t y a n g d i s e b a b k a n o l e h Rickettsia y a n g s u k a r dibedakan dengan g o l o n g a n tifus. B a k t e r i dapat berkembang biak di dalam sitoplasma dan inti sel hospes. P e n y a k i t i n i d i t u l a r k a n m e l a l u i gigitan k u t u , dan b a k t e r i dapat berk e m b a n g di dalam tubuh k u t u , termasuk di dalam o v a r i u m dan kelenjar ludah k u t u , sehingga penularan dapat terjadi m e l a l u i air ludah k u t u atau sengkenit tersebut. Selain sebagai vektor, k u t u atau sengkenit j u g a merupakan reservoir primer. G o l o n g a n p e n y a k i t i n i m e n c a k u p Rocky Mountain spotted fever ( y a n g d i s e b a b k a n o l e h Rickettsia rickettsii), Mediterranean fever, South African tick-bite fever, Kenya tick fever, d a n Indian tick typhus ( s e m u a n y a d i s e b a b k a n o l e h Rickettsia conorii). S e c a r a k l i n i s , g e j a l a p e n y a k i t g o l o n g a n spotted fever m e n y e r u p a i g o l o n g a n t i f u s , h a n y a berbeda pada kelainan kulit yang d i t i m b u l k a n . Gejala penyakit dapat ringan, m i s a l n y a Mediterranean fever, d a n d a p a t p u l a b e r a t , m i s a l n y a Brazilian spottedfever. Mortalitas golongan penyakit inij u g a beragam. Mortalitas pada orang tua yang m e n d e r i t a Rocky Mountain spotted fever d a p a t m e n c a p a i 6 0 % .

Golongan

demam

semak

P e n y a k i t i n i d i s e b u t d e m a m s e m a k a t a u scrub typhus. P e n y e b a b p e n y a k i t i n i a d a l a h Rickettsia akamushi, Rickettsia nipponica, Rickettsia orientalis, d a n Rickettsia tsutsu-

ganiushi. D e m a m s e m a k t e r j a d i d i d a e r a h s e m a k b e l u k a r a t a u d a e r a h p a n t a i . D i d a e r a h p a n t a i , d e m a m s e m a k d i t u l a r k a n m e l a l u i t u n g a u trombiculid, d e n g a n g e j a l a k l i n i s mirip penyakit tifus endemik. ,

Antigen dan antibodi Rickettsia u m u m n y a m e m p u n y a i t i g a m a c a m a n t i g e n u t a m a , y a i t u a n t i g e n g r u p , a n t i g e n s p e s i e s , d a n a n t i g e n y a n g m i r i p d e n g a n Proteus. A n t i g e n g r u p l a r u t d a l a m e t e r berasal dari lapisan luar selubung bakteri. A n t i g e n spesies adalah antigen y a n g berasal d a r i b a d a n b a k t e r i . K e m i r i p a n s t r u k t u r a n t i g e n d e n g a n Proteus d a p a t d i m a n f a a t k a n untuk tujuan identifikasijenis bakteri, yaitu dengan reaksi Weil-Felix. A n t i b o d i riketsiosis m u l a i m u n c u l pada m i n g g u kedua sejak t i m b u l gejala sakit dan mencapai puncak s e w a k t u atau setelah p e n y e m b u h a n . U n t u k diagnosis, titer antib o d i d a l a m s e r u m y a n g d i a m b i l p a d a saat d e m a m t i n g g i d i b a n d i n g k a n dengan t i t e r antibodi dalam masa konvalcsen.

Pemeriksaan laboratorium B a h a n pemeriksaan y a n g d i g u n a k a n adalah darah penderita y a n g d i i n o k u l a s i k a n paHa m a r m u t , tikus, atau telur bertunas. Gejala-gejala y a n g khas akan d i j u m p a i pada mar- j m u t jantan, berupa demam, pembengkakan skrotum, nekrosis, perdarahan, dan akhir- i n y a kematian. Jika darah penderita d i a m b i l pada m i n g g u pertama sakit, bahan y a n g diinokulasikan haruslah darah y a n g tidak mengandung serum. Selain itu, serum penderita dapat diperiksa secara s e r o l o g i k dengan reaksi W e i l - F e l i x , i m u n o f i u o r e s e n s i , a t a u r e a k s i fiksasi k o m p l e m e n . R e a k s i W e i l - F e l i x a d a l a h r e a k s i a g l u t i n a s i t e r h a d a p b a k t e r i Proteus. A n t i b o d i p e n derita akan bereaksi dengan antigen O polisakarida bakteri. G a l u r i n i hanya akan b e r e a k s i d e n g a n a n t i g e n O y a n g t i d a k t e r t u t u p o l e h a n t i g e n H flagel, y a i t u Proteus O X . Pada reaksi W e i l - F e l i x , d i g u n a k a n tiga m a c a m galur, y a i t u 0 X - 2 , O X - 1 9 , d a n O X - K . H a s i l reaksi tersebut dapat d i g u n a k a n u n t u k m e m b e d a k a n berbagai m a c a m riketsiosis. 0 X - 1 9 positif pada tifus e n d e m i k dan epidemik; O X - K positif pada dem a m s e m a k ; 0 X - 2 d a n 0 X - 1 9 p o s i t i f p a d a Rocky Mountain spotted ^i-wr Mediterranean fever, d a n South African tick-bite fever.

Pencegahan dan pengobatan Beberapa upaya pencegahan dapat dilakukan untuk menghindari riketsiosis, y a i t u sebagai berikut. 1. M e m u m s m a t a r a n t a i i n f e k s i , m i s a l n y a m e m b a s m i k u t u d e n g a n i n s e k t i s i d a d a n membasmi tikus yang menjadi pembawa bakteri. 2. M e n j a g a kebersihan sanitasi dan lingkungan. 3. M e n d i r i k a n b a n g u n a n sehat sehingga t i d a k m e n j a d i l e m p a i bersarangnya t i k u s 4. M e l a k u k a n p r o g r a m vaksinasi secara teratur dan berkala. B a k t e r i i n i peka terhadap pemanasan d a n pengeringan. Pengobatan bagi penderita y a n g terinfeksi dapat d i l a k u k a n dengan pemberian antibiotik, antara lain tetrasiklin dan kloramfenikol.

f

"BaBTs'^Ba^^Patoge^a^

Bacilius

antitracis

Morfologi dan fisiologi P a d a t a h u n 1 8 7 7 , R o b e r t K o c h b e r h a s i l m e n g i s o l a s i b a k t e r i Bacilius anthracis y a n g m e n j a d i p e n y e b a b p e n y a k i t a n t r a k s p a d a h e w a n . Bacilius anthracis b a n y a k d i t e m u k a n pada penyakit zoonosis, infeksi pada ternak lembu, kambing, domba, dan babi. B a k t e r i y a n g d i k e l u a r k a n m e l a l u i feses, u r i n e , d a n s a l i v a h e w a n y a n g t e r i n f e k s i dapat bertahan hidup d i ladang m e m b e n t u k endospora yang dapat bertahan l a m a s a m p a i l e b i h d a r i 6 0 t a h u n . B i l a endospora i n i tertelan o l e h h e w a n , sepsis y a n g fatal dapat terjadi pada h e w a n ternak tersebut. Penularan pada m a n u s i a biasanya terjadi pada peternak, keluarga peternak, d a n lingkungan d i sekitarnya atau m e l a l u i produk ternak yang terkontaminasi. Bacilius anthracis m e r u p a k a n b a k t e r i b e r u k u r a n b e s a r ( y a i t u 1 - 1 , 2 } i m x 3 - 7 j i m ) , bersifat Gram-positif, berbentuk batang dengan endospora sentral, dan dapat tersusun seperti b a m b u , seperti y a n g terlihat pada G a m b a r 15.1. B a k t e r i i n i tidak dapat bergerak d a n dapat t u m b u h secara aerob atau anaerob pada m e d i a perbenihan biasa.

Patogenesis dan gejala penyakit I n f e k s i y a n g d i s e b a b k a n o l e h Bacilius anthracis t e r j a d i m e l a l u i e n d o s p o r a . B e g i t u m a s u k ke d a l a m t u b u h , endospora a k a n d i m a k a n o l e h m a k r o f a g . N a m u n , sel m a k r o f a g t i d a k d a p a t m e n g h a n c u r k a n b a k t e r i i n i . D i d a l a m s e l m a k r o f a g , Bacilius anthracis b e r m u l t i p l i k a s i dengan cepat dan b a h k a n dapat m e r u s a k sel-sel m a k r o f a g . F a k t o r v i r u l e n s i u t a m a Bacilius anthracis a d a l a h d u a j e n i s e k s o t o k s i n . T o k s i n y a n g p e r t a m a a d a l a h edema toxin, y a n g m e n y e b a b k a n e d e m a a t a u p e m b e n g k a k a n , d a n t o k s i n y a n g k e d u a a d a l a h lethal toxin, y a n g d a p a t m e m b u n u h s e l - s e l m a k r o f a g sehingga bakteri i n i dapat terhindar dari sistem kekebalan tubuh penderita. Selain i t u .

G a m b a r 15.1 Bacilius anthracis dalam pewarnaan Gram (1500 x). Sel bakteri berbentuk batang dengan ujung segi empat; di dalam sel bakteri terdapat endospora sentral di tengah-tengah sporangium.

242

B u b u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n K e d o k t e r a n

s e l u b u n g s e l a t a u k a p s u l b a k t e r i Bacilius anthracis s a n g a t u n i k k a r e n a t i d a k m e n g a n d u n g p o l i s a k a r i d a s e b a g a i m a n a k a p s u l b a k t e r i l a i n , t e t a p i m e r u p a k a n s u a t u poly-Dglutamyl capsule, y a i t u k a p s u l y a n g m e n g a n d u n g p o l i p e p t i d a p o l i - D - g l u t a m a t . O l e h s e b a b i t u , i n f e k s i Bacilius anthracis d i p e r k i r a k a n t i d a k d a p a t m e n s t i m u l a s i r e s p o n s s i s t e m k e k e b a l a n t u b u h . J a d i , b e g i t u Bacilius anthracis d a p a t m a s u k k e d a l a m p e r e daran darah, infeksi akan cepat berkembang tanpa dihambat o l e h sistem pertahanan tubuh penderita. D e n g a n d e m i k i a n , penderita akan m e n g a l a m i septisemia dan renjat septik, y a n g pada a k h i r n y a dapat menyebabkan kematian. P e n y a k i t a n t r a k s d a p a t m e n y e r a n g m a n u s i a d a l a m t i g a b e n t u k , y a i t u antraks kulit, antraks saluran cerna, d a n antraks paru.

Antraks

kulit

A n t r a k s k u l i t {cutaneous anthrax) a d a l a h i n f e k s i Bacilius anthracis p a d a k u l i t . E n d o s p o r a Bacilius anthracis m a s u k k e d a l a m t u b u h m e l a l u i l e s i a t a u l u k a p a d a k u l i t , k e m u d i a n m e n y e b a b k a n pustula y a n g khas pada kutan. Infeksi i n i biasanya terjadi pada peternak atau pekerja r u m a h pemotongan h e w a n . B a k t e r i u m u m n y a tidak dapat m a s u k k e dalam sistem peredaran darah. A k a n tetapi, j i k a bakteri m a s u k k e dalam peredaran darah, a n g k a k e m a t i a n dapat mencapai l e b i h dari 2 0 % .

Antraks

saluran

cerna

A n t r a k s s a l u r a n c e r n a (gastrointestinal anthrax) a d a l a h m f e k s i y a n g d i s e b a b k a n p e n d e r i t a m e n e l a n e n d o s p o r a Bacilius anthracis y a n g t e r d a p a t d a l a m m a k a n a n a t a u daging y a n g terkontaminasi. Gejala antraks i n i antara lain m u a l , m u n t a h , sakit perut, dan diare disertai darah. L u k a akan terjadi pada saluran cerna, d i sekitar m u l u t , tenggorokan, dan terutama pada usus halus. A n g k a k e m a t i a n infeksi saluran cerna y a n g disebabkan oleh antraks lebih dari 5 0 % .

Antraks

paru

A n t r a k s p a r u (pulmonary anthrax) a d a l a h i n f e k s i y a n g d i s e b a b k a n p e n d e r i t a m e n g h i r u p e n d o s p o r a Bacilius anthracis. I n f e k s i s e p e r t i i n i s a n g a t b e r b a h a y a b a g i m a n u s i a karena endospora k e m u n g k i n a n besar m u d a h m a s u k k e d a l a m peredaran darah. G e j a l a k l i n i s i n f e k s i i n i t i d a k spesifik, sama seperti infeksi biasa, y a i t u d e m a m r i n g a n , batuk, dan n y e r i dada. J i k a t i d a k d i t a n g a n i dengan cepat, endospora dapat m a s u k k e d a l a m peredaran darah. B e g i t u h a l tersebut terjadi, bakteri akan segera berkembang dengan pesat dan penderita a k a n m e n g a l a m i renjat septik d a l a m w a k t u 2 - 3 h a r i . K e m a t i a n akan terjadi dalam w a k t u 2 4 - 3 6 j a m . A n g k a kematian akibat antraks paru mencapai 100%.

Pemeriksaan laboratorium P e m e r i k s a a n l a b o r a t o r i u m b a k t e r i Bacilius anthracis b i a s a n y a d i l a k u k a n d e n g a n c a r a isolasi dan identifikasi bakteri dari bahan pemeriksaan, m e l i p u t i p e m b i a k a n bakteri, u j i s e r o l o g i u n t u k m e n e n t u k a n k e b e r a d a a n Bacilius anthracis d e n g a n m e n g g u n a k a n antibodi m o n o k l o n a l , dan pemeriksaan D N A spesifik dengan t e k n i k reaksi rantai p o l i m e r a s e ( P C R ) d a n DNA probe.

Bab 15 - Bakteri Patogen pada Sistem Kardiov^askular dan Sistem Limfatik

243

Pengobatan dan pencegahan P e m b e r i a n a n t i b i o t i k m e r u p a k a n cara pengobatan y a n g d i a n j u r k a n bagi penderita y a n g b e l u m pernah mendapatkan imunisasi antraks. A n t i b i o t i k y a n g dapat digunakan antara lain p e n i s i l i n , siprofloksasin, d a n d o k s i s i k l i n . A n t i b i o t i k j u g a dapat diberikan sebagai terapi p r e v e n t i f bagi m e r e k a y a n g berisiko tinggi terinfeksi endospora bakteri Bacilius anthracis. P e m b e r i a n v a k s i n pada h e w a n ternak m e r u p a k a n prosedur tetap y a n g harus dilak u k a n d i daerah endemis. Selain itu, pemberian vaksin antraks bagi manusia j u g a dapat d i l a k u k a n secara bertahap s e b a n y a k 6 k a l i d a l a m k u r u n w a k t u 18 b u l a n , k e m u d i a n d i u l a n g setiap tahun.

Borrelia

burgdorferi

Morfologi dan fisiologi Pada tahun 1975 d i k o t a L y m e , Connecticut, A m e r i k a Serikat, terjadi sebuah kasus infeksi y a n g b e l u m pernah dikenal sebelumnya. Infeksi tersebut berjangkit d i antara anak-anak m u d a . Pada a w a l n y a , m e r e k a diduga menderita suatu penyakit y a n g gejalanya menyerupai artritis reumatoid. Penyakit yang disebabkan oleh gigitan kutu ini k e m u d i a n diberi n a m a sesuai dengan n a m a k o t a pertama kali p e n y a k i t i n i d i t e m u k a n , y a i t u p e n y a k i t L y m e {Lyme disease). P e n y a k i t L y m e p e r t a m a k a l i d i t e m u k a n o l e h D r . A l l e n Steere. Saat i n i , penyakit L y m e j u g a d i t e m u k a n d i beberapa negara, antara lain Eropa, Jepang, Cina, dan Australia. D i A m e r i k a , penyakit L y m e merupakan penyakit y a n g u m u m d i j u m p a i , dengan angka kesakitan lebih dari 10.000 kasus per tahun. Pada tahun 1983, penyebab u t a m a penyakit L y m e dapat diidentifikasi oleh W i l l y Burgdorfer. D i a berhasil mengisolasi suatu bakteri y a n g termasuk dalam golongan s p i r o k e t a , g e n u s Borrelia, d a r i s a l u r a n c e r n a k u t u lxodes. B a k t e r i i n i t e r n y a t a d a p a t bereaksi secara spesifik dengan serum penderita penyakit L y m e . D e n g a n d e m i k i a n , bakteri penyebab p e n y a k i t L y m e dapat diidentifikasi. B a k t e r i tersebut k e m u d i a n diberi n a m a Borrelia burgdorferi. V e k t o r u t a m a b a k t e r i Borrelia burgdorferi a d a l a h k u t u /xodes scapularis, y a n g d a p a t m e n u l a r k a n Borrelia burgdorferi m e l a l u i g i g i t a n n y a . Borrelia burgdorferi m e r u p a k a n b a k t e r i p a t o g e n p a d a m a n u s i a , b e r u k u r a n 2 0 3 0 f i m X 2 - 3 |.nn, dan m e m p u n y a i endoflagel sehingga dapat bergerak bebas. B a k t e r i ini tersebar luas d i l i n g k u n g a n y a n g basah, d a l a m usus binatang, d a n rongga m u l u t m a n u s i a . T i d a k s e p e r t i b a k t e r i g o l o n g a n s p i r o k e t a y a n g l a i n , Borrelia burgdorferi d a p a t d i b i a k k a n p a d a m e d i a p e r b e n i h a n , y a i t u m e d i a Barbour-Stoenner-Kelly (BSK), y a n g m e n g a n d u n g s e r u m k e l i n c i . Borrelia burgdorferi t u m b u h d e n g a n b a i k p a d a s u h u 32°C d e n g a n s u a s a n a m i k r o a e r o b i k . P e r t u m b u h a n b a k t e r i i n i t e r g o l o n g l a m b a t , y a i t u m e m i l i k i w a k t u generasi 1 0 - 1 2 j a m .

Patogenesis dan gejala penyakit Gejala pertama penyakit L y m e adalah reaksi r u a m pada kulit d i sekitar gigitan. Lesi k e m e r a h a n i n i k e m u d i a n m e m b e s a r h i n g g a m e n c a p a i d i a m e t e r 15 c m . G e j a l a r u a m i n i

244

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

dialami oleh sekitar 7 5 % penderita. Gejala lain y a n g m u n c u l adalah d e m a m ringan dan gejala y a n g m e n y e r u p a i gejala f l u biasa selama k u r a n g lebih beberapa m i n g g u . B i l a k e a d a a n i n i t i d a k diatasi d e n g a n b a i k , gejala p e n y a k i t a k a n m e m a s u k i fase k e d u a , yaitu terjadi kelainan jantung. D e n y u t jantung u m u m n y a menjadi tidak teratur dan k a d a n g k a l a d i b u t u h k a n alat pacu j a n t u n g . K e a d a a n i n i dapat berlanjut, y a n g ditandai d e n g a n t e r j a d i n y a k e l a i n a n - k e l a i n a n saraf, m i s a l n y a paralisis p a d a m u k a , m e n i n g i t i s , dan ensefalitis. Beberapa bulan atau beberapa tahun k e m u d i a n penderita akan m e n g alami gangguan artritis kronis dan kerusakan persendian. Pada j a n g k a panjang, gejala penyakit L y m e m e n y e r u p a i gejala penyakit sifilis y a n g disebabkan o l e h j e n i s spiroketa lain.

Pengobatan Pengobatan y a n g sedini m u n g k i n sangat d i a n j u r k a n u n t u k m e n g h a m b a t perjalanan penyakit. P e m b e r i a n antibiotik y a n g tepat harus d i l a k u k a n u n t u k m e n g o b a t i p e n y a k i t L y m e agar tidak m e n i m b u l k a n k o m p l i k a s i y a n g berkepanjangan.

Brucella

melitensis

Morfologi dan fisiologi B a k t e r i Brucella melitensis m e r u p a k a n p a r a s i t o b l i g a t p a d a h e w a n d a n m a n u s i a . B a k t e r i ini pertama kali d i t e m u k a n oleh D a v i d Bruce pada t a h u n 1887 pada seorang penderita bruselosis di pulau Malta. Pada tahun 1897, bakteri yang serupa d i t e m u k a n p a d a h e w a n t e r n a k y a n g m e n g a l a m i a b o r s i d a n d i s e b u t d e n g a n Brucella abortus. Selanjutnya, pada t a h u n 1914, T r a u m m e n e m u k a n bakteri sejenis pada babi, y a n g d i b e r i n a m a Brucella suis. Brucella m e r u p a k a n b a k t e r i y a n g d a p a t t u m b u h d i d a l a m uterus h e w a n y a n g rentan. Pertumbuhan bakteri i n i m e m b u t u h k a n karbohidrat m e s o e r i t r i t o l y a n g b a n y a k terdapat pada fetus dan m e m b r a n d i s e k e l i l i n g fetus. Bakteri G r a m - n e g a t i f ini berbentuk kokobasil, berukuran 0,5-0,7 f i m x 0,6-1,5 ^ m , t i d a k d a p a t b e r g e r a k , t i d a k b e r s p o r a , d a n b e r s i f a t a e r o b . Brucella melitensis t u m b u h lambat d a n m e m e r l u k a n perbenihan yang k o m p l e k s , terutama pada isolasi primer. Pada perbenihan agar serum dekstrosa atau agar triptikase, bakteri i n i m e m b e n t u k k o l o n i y a n g halus, m u k o i d , dan j e r n i h atau sedikit k e r u h . B a k t e r i ini tersebar di seluruh d u n i a d a n m e r u p a k a n p e n y e b a b p e n y a k i t p a d a h e w a n . Brucella melitensis d a p a t h i d u p d a l a m tanah y a n g l e m b a p selama 7 2 hari, d a l a m susu selama 17 hari, dan d a l a m a i r laut selama 7 2 hari. Berdasarkan hal tersebut, penularan antara h e w a n d a n m a n u s i a k e m u n g k i n a n besar dapat terjadi.

Patogenesis dan gejala penyakit T r a n s m i s i b a k t e r i Brucella melitensis d a p a t t e r j a d i k a r e n a k o n t a k l a n g s u n g d e n g a n bahan-bahan y a n g terkontaminasi, m i s a l n y a pada r u m a h potong h e w a n d a n m e l a l u i p r o d u k h e w a n d a n s u s u . O r a n g y a n g b e r i s i k o t i n g g i t e r t u l a r b a k t e r i Brucella melitensis

adalah petugas l a b o r a t o r i u m , peternak, pemerah susu, dan dokter h e w a n y a n g sering k o n t a k dengan bakteri i n i . B a k t e r i dapat m a s u k m e l a l u i kulit y a n g terluka, k e m u d i a n m e n g i n v a s i m e l a l u i peredaran darah, m a s u k k e dalam p e m b u l u h l i m f a dan kelenjar limfa. Gejala penyakit y a n g d i t i m b u l k a n adalah d e m a m , m e n g g i g i l , d a n lemah. Pada kasus y a n g berat, penderita berkeringat deras dan d e m a m pada m a l a m h a r i . I n f e k s i y a n g d i s e b a b k a n o l e h Brucella melitensis b i a s a n y a b e r a t d a n d a p a t m e n y e b a b k a n k e m a t i a n . P e n d e r i t a i n f e k s i Brucella melitensis b i a s a n y a a k a n m e n g a l a m i d e m a m t i n g g i s a m p a i 40°C s e t i a p s o r e . O l e h s e b a b i t u , d e m a m y a n g d i s e b a b k a n o l e h b a k t e r i i n i s e r i n g k a l i d i s e b u t d e n g a n undulant fever. S e l a i n m e l a l u i l u k a p a d a k u l i t , b a k t e r i Brucella melitensis b i a s a n y a m a s u k k e dalam tubuh m e l a l u i susu h e w a n ternak yang tidak dipasteurisasi dengan baik. Bakteri m a s u k m e l a l u i lesi abrasi pada kulit atau m e m b r a n m u k o s a m u l u t , tenggorokan, dan saluran cerna. B e g i t u m a s u k k e d a l a m tubuh, bakteri akan d i m a k a n o l e h m a k r o f a g . D a l a m makrofag, bakteri akan bermultiplikasi, kemudian masuk melalui sistem l i m fatik ke dalam kelenjar getah bening. Dari sini, bakteri akan menyebar ke dalam hati, g i n j a l , d a n s u m s u m t u l a n g . K e m a m p u a n b a k t e r i Brucella melitensis u n t u k b e r k e m bang dan t u m b u h d i dalam makrofag merupakan faktor virulensi bakteri d a n daya tahan bakteri terhadap antibiotik.

Pemeriksaan laboratorium B a h a n pemeriksaan untuk menegakkan diagnosis infeksi bruselosis adalah darah, cairan serebrospinal, s u m s u m t u l a n g , j a r i n g a n biopsi k e l e n j a r l i m f a dan h a t i , serta s e r u m u n t u k u j i s e r o l o g i . B a h a n p e m e r i k s a a n d a p a t d i b i a k k a n p a d a m e d i a Brucella agar. S e b a g i a n b i a k a n d i i n k u b a s i d a l a m s u a s a n a C O ^ 1 0 % u n t u k m e n u m b u h k a n Brucella abortus, t e r u t a m a p a d a i s o l a s i p r i m e r . U j i s e r o l o g i m e r u p a k a n c a r a p e m e r i k s a a n y a n g penting u n t u k mengetahui adanya infeksi bruselosis. Tes aglutinasi pada serum penderita atau pada susu ternak merupakan cara y a n g sering digunakan u n t u k m e n e g a k k a n d i a g n o s i s i n f e k s i b a k t e r i Brucella melitensis.

Pengobatan dan pencegahan S a m p a i saat i n i , p e m b e r i a n a n t i b i o t i k t e t r a s i k l i n tetap m e r u p a k a n t e r a p i p i l i h a n u n t u k pengobatan bruselosis. Pemberian antibiotik sering kali harus diperpanjang karena bakteri dapat t u m b u h dengan baik pada sel-sel m a k r o f a g . K o m b i n a s i t e t r a s i k l i n dan streptomisin j u g a sering digunakan dalam beberapa m i n g g u pengobatan. U p a y a pencegahan bruselosis terutama ditujukan terhadap h e w a n sumber infeksi. Imunisasi h e w a n ternak dapat d i l a k u k a n dengan pemberian v a k s i n y a n g m e n g a n d u n g b a k t e r i y a n g d i l e m a h k a n . V a k s i n y a n g m e n g a n d u n g g a l u r b a k t e r i Brucella abortus strain 19 d i g u n a k a n u n t u k v a k s i n a s i s a p i ; Brucella melitensis strain Rev I d i g u n a k a n untuk vaksinasi biri-biri dan k a m b i n g . Pencegahan bruselosis pada manusia terutama ditujukan pada pengawasan pengolahan produk ternak dan produk susu yang menjadi sumber infeksi. I m u n i s a s i a k t i f pada manusia b e l u m d i l a k u k a n secara massal.

s

B A B 16 PERANAN MIKROORGANISME DALAM INDUSTRI MAKANAN DAN SEDIAAN FARMASI • •

Mikroorganisme d a l a m B a h a n M a k a n a n • •

•

Pendahuluan

Kerusakan Makanan

Pengawetan Bahan Makanan

P e r a n a n Mikroorganisme d a l a m Produksi Bahan Makanan

•

P e r a n a n Mikroorganisme d a l a m Produksi Sediaan Farmasi

246

Bab 16 - Peranan Mibroorganisme

2471

PENDAHULUAN K e m a m p u a n manusia dalam menghasilkan produk yang dibutuhkan untuk keperluan h i d u p sangat terbatas. N a m u n , k e b u t u h a n m a n u s i a s e m a k i n l a m a s e m a k i n besar sehingga m a n u s i a berusaha u n t u k m e m e n u h i berbagai m a c a m k e b u t u h a n tersebut. Salah satu cara y a n g d i l a k u k a n m a n u s i a u n t u k m e m e n u h i k e b u t u h a n h i d u p adalah dengan m e l a k u k a n p e n e l i t i a n g u n a m e n d a p a t k a n t e k n o l o g i tepat g u n a u n t u k m e n d a p a t k a n berbagai produk y a n g dibutuhkan dalam kehidupan. D a l a m bidang pangan, m u n c u l kesulitan m e m e n u h i kebutuhan m a k a n a n dengan s e m a k i n bertambahnya j u m l a h populasi di dunia, tanpa m e l a k u k a n upaya-upaya untuk mengawetkan bahan makanan. Selain m e r u p a k a n sumber gizi bagi manusia, bahan m a k a n a n j u g a m e r u p a k a n sumber mikroorganisme. Pertumbuhan bakteri dalam bahan pangan d a n makanan dapat m e n y e b a b k a n perubahan fisik atau k i m i a y a n g tidak d i i n g i n k a n sehingga m a k a n a n tersebut tidak l a y a k d i k o n s u m s i . O l e h karena i t u , beberapa cara p e n g a w e t a n m a k a n a n telah d i k e m b a n g k a n u n t u k mengatasi proses k e r u s a k a n m a k a n a n y a n g disebabkan oleh bakteri. Penyebaran beberapa gangguan kesehatan diperantarai oleh m a k a n a n d a n m i n u m a n y a n g terkontaminasi oleh bakteri, antara lain tifus, kolera, diare, dan disentri. Penyebaran b a k t e r i - b a k t e r i tersebut dapat m e n y e b a b k a n w a b a h p e n y a k i t . Peredaran m a k a n a n d a n m i n u m a n harus mendapatkan pengawasan y a n g ketat agar m a k a n a n y a n g d i k o n s u m s i tidak mengandung m i k r o o r g a n i s m e y a n g berbahaya bagi manusia. S a l a h satu s i s t e m y a n g saat i n i d i a n u t o l e h B a d a n P e n g a w a s O b a t d a n M a k a n a n d i s e l u r u h d u n i a a d a l a h s i s t e m Hazani Amlysis and'Critical Control Point. S i s t e m i n i m e r u p a k a n perangkat u t a m a bagi lembaga pemerintah u n t u k m e l a k u k a n pengawasan, pemantauan, dan identifikasi masalah kesehatan yang disebabkan oleh m a k a n a n y a n g t e r k o n t a m i n a s i , serta panduan u n t u k m e l a k u k a n u p a y a m e n g h i n d a r i k o n t a m i n a s i m i k r o b a patogen pada proses pengolahan makanan. Peranan m i k r o o r g a n i s m e dalam industri sediaan farmasi telah l a m a d i k e m b a n g k a n u n t u k m e n g g a n t i k a n proses sintesis k i m i a y a n g lebih r u m i t d a n m a h a l , antara lain dalam proses pembuatan antibiotik, vaksin, asam a m i n o , v i t a m i n , e n z i m , dan steroid. Bab ini akan membahas peranan m i k r o o r g a n i s m e dalam menghasilkan produk m a k a n a n d a n p r o d u k farmasi y a n g dapat d i m a n f a a t k a n u n t u k m e n i n g k a t k a n kesehatan masyarakat.

M I K R O O R G A N I S M E DALAM BAHAN MAKANAN Bahan makanan alamiah mengandung mikroorganisme yang beberapa d i antaranya bersifat patogen. M i k r o o r g a n i s m e tersebut berasal dari l i n g k u n g a n y a n g k e m u n g k i n a n m a s u k k e d a l a m m a k a n a n selama proses penanganan, pengolahan, dan p e n y i m p a n a n . Tabel 16.1 m e r a n g k u m beberapa m i k r o o r g a n i s m e y a n g dapat m e n c e m a r i bahan makanan sehingga berpotensi menjadi sumber penyakit.

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran 'j

Tabel 16.1. J e n i s Bakteri y a n g Dapat Mencemari Bahan Pangan Bahan p a n g a n

Mikroorganisme

Daging ternak dan daging unggas mentah, susu segar, telur, dan makanan basah

Salmonella Clostridium

perfringens

Staphylococcus Bacilius

cereus

Escherichia Vibrio

aureus

coli

parahaemolyticus

Daging ternak dan daging unggas, makanan kering, buah. sayuran, dan rempah-rempah Makanan dingin dan produk susu. terutama yang menggunakan bahan baku susu mentah Sereal, makanan kering, produk susu, daging, rempahrempah, dan sayuran Bahan pangan mentah Ikan segar dan olahannya, kerang, dan makanan laut

Shigella

Makanan basah, susu. kacang-kacangan, kentang, tuna, udang, kalkun, salad, dan makaroni

Streptococcus

Susu, es krim, telur, lobster, salad kentang, dan salad telur

Daging D a g i n g h e w a n ternak, seperti sapi, k a m b i n g , kerbau, dan babi dapat t e r k o n t a m i n a s i oleh berbagai m i k r o o r g a n i s m e dari udara, peralatan, tempat p e m o t o n g a n , atau dari petugas pengolahan. F l o r a y a n g u m u m terdapat d a l a m daging segar antara lain Pseudomonas, Staphylococcus, Enterococcus, d a n coliform. S e l a i n i t u , b a n y a k h e w a n y a n g d i s e m b e l i h d a n d i p o t o n g m e m b a w a m i k r o o r g a n i s m e e n t e r i k , s e p e r t i Salmonella, Campylobacter, Escherichia coli, Yersinia enterocolitica, histeria monocytogenes, d a n Clostridium perfringens. P r o s e s p e m o t o n g a n h e w a n y a n g t i d a k b a i k d a p a t m e n i n g k a t k a n penularan m i k r o o r g a n i s m e dari h e w a n satu ke h e w a n y a n g lain. D e m i k i a n pula, k o n t a m i n a s i m i k r o o r g a n i s m e dapat terjadi pada penggilingan daging dalam pembuatan daging g i l i n g sehingga proses i n i m e m e r l u k a n pengawasan pengolahan yang baik.

Unggas F l o r a pada daging unggas segar berasal dari flora n o r m a l y a n g terdapat pada kulit unggas atau berasal d a r i k o n t a m i n a s i pada saat p e n y e m b e l i h a n , p e n g u l i t a n , d a n p e m bersihan isi perut unggas. Jenis bakteri y a n g biasanya terdapat pada daging unggas s e g a r a d a l a h Pseudomonas.

Telur B a g i a n sebelah d a l a m telur y a n g baru keluar biasanya bebas dari m i k r o o r g a n i s m e . K u l i t t e l u r k e m u n g k i n a n m e n g a n d u n g Salmonella y a n g b e r a s a l d a r i k o t o r a n a y a m d a n dapat m e n g o n t a m i n a s i i s i t e l u r pada saat t e l u r d i p e c a h k a n . B a n y a k n y a m i k r o o r g a n i s m e y a n g terdapat d a l a m t e l u r sangat bergantung pada k e b e r s i h a n dan cara p e n y i m panan.

Bab 16 - Peranan Mibroorganisme

249

Susu Susu y a n g diolah dengan benar dan baik, m i s a l n y a dengan pasteurisasi dan sterilisasi, m e r u p a k a n p r o d u k y a n g a m a n d i k o n s u m s i . A k a n tetapi, susu segar y a n g diperoleh dari h e w a n dapat t e r k o n t a m i n a s i dari h e w a n y a n g m e n y u s u i atau dari peralatan dan lingkungan tempat pemerahan susu. Gangguan pencernaan dapat d i a l a m i orang y a n g m e n g o n s u m s i susu y a n g t i d a k d i o l a h secara higienis k a r e n a susu sangat berpotensi m e n g a n d u n g Salmonella, Staphylococcus aureus, Bacilius cereus, Yersinia enterocolitica, d a n Lis teria monocytogenes. Pengasaman susu d a n fermentasi susu dapat m e n g h i l a n g k a n atau m e n g h a m b a t pertumbuhan bakteri enterik yang patogen.

Ikan dan kerang-kerangan Flora n o r m a l pada ikan d a n h e w a n laut lain ditentukan oleh kualitas m i k r o b a y a n g terdapat di perairan tempat h e w a n laut itu ditangkap. Ikan dan kerang-kerangan j u g a d a p a t t e r k o n t a m i n a s i d a r i l i n g k u n g a n t e m p a t p e n g o l a h a n n y a . B a k t e r i Vibrio parahaemolyticus d a n Vibrio cholerae m e r u p a k a n k o n t a m i n a n y a n g u m u m t e r d a p a t p a d a ikan d a n m a k a n a n laut lain. Bakteri penyebab gastroenteritis i n i dapat d i h i l a n g k a n dengan pemanasan. D a l a m kerang-kerangan, j u g a dapat d i t e m u k a n beberapa bakteri p a t o g e n , a n t a r a l a i n Salmonella, Escherichia coli. Vibrio parahaemolyticus, d a n Clostridium.

Buah dan sayuran B a g i a n sebelah d a l a m t a n a m a n y a n g sehat biasanya bebas d a r i m i k r o o r g a n i s m e patogen. N a m u n , p e r m u k a a n t a n a m a n tersebut dapat d i c e m a r i o l e h berbagai m i k r o o r g a n i s m e . P e n c e m a r a n buah dan sayuran dapat terjadi selama proses panen, penanganan pascapanen, d a n penyimpanan. Buah-buahan m e m p u n y a i p H relatif lebih rendah daripada sayuran d a n m e m i l i k i k e m u n g k i n a n terkontaminasi oleh m i k r o o r g a n i s m e lebih rendah daripada sayuran. Sanitasi dan penggunaan air y a n g bersih m e r u p a k a n faktor penting d a l a m penanganan buah dan sayuran. Beberapa bakteri dapat mencem a r i b u a h d a n s a y u r a n , a n t a r a l a i n Salmonella, Shigella, d a n Vibrio cholerae.

Makanan kering J e n i s b a k t e r i y a n g s e r i n g k a l i m e n c e m a r i m a k a n a n k e r i n g a d a l a h Clostridium d a n Bacilius. S p o r a k e d u a b a k t e r i i n i s a n g a t t a h a n t e r h a d a p p r o s e s p e n g e r i n g a n . P r o s e s p e n g e r i n g a n y a n g k u r a n g b a i k m e m u n g k i n k a n b a k t e r i Salmonella d a n Escherichia coli t e t a p a d a s e t e l a h p e n g e r i n g a n . M a k a n a n - m a k a n a n k e r i n g i n i a m a n d i k o n s u m s i s e l a m a d a l a m keadaan k e r i n g . A k a n tetapi, j i k a proses p e n g o l a h a n n y a dengan cara r e h i d r a s i , m a k a n a n tersebut harus d i p e r l a k u k a n s a m a seperti m a k a n a n segar. P e n a m bahan r e m p a h - r e m p a h harus d i l a k u k a n s e b e l u m proses pemanasan karena r e m p a h rempah sering kali terkontaminasi oleh mikroorganisme.

250

Bubu Ajdr Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Fdrrridsi dan Kedokteran

K E R U S A K A N MAKANAN B a h a n pangan atau m a k a n a n disebut rusak atau tidak layak d i m a k a n j i k a sifat-sifat bahan pangan atau m a k a n a n tersebut telah berubah. K e r u s a k a n pangan dapat disebabkan oleh berbagai faktor, antara lain adanyapertumbuhan dan aktivitas m i k r o o r g a n i s m e , kerusakan k a r e n a serangga atau binatang pengerat, adanya aktivitas e n z i m dan n o n e n z i m d a l a m b a h a n m a k a n a n , d ^ a d a n y a k e r u s a k a n fisik, m i s a l n y a k a r e n a p r o s e s pembekuan, pengermgan, pemanasan, dan tekanan. Gejala keracunan sering terjadi ketika seseorang m e n g o n s u m s i m a k a n a n y a n g mengandung bahan-bahan berbahaya, termasuk m i k r o o r g a n i s m e , y a n g tidak dapat terdeteksi langsung dengan indra m a n u s i a . B a h a n - b a h a n k u n i a berbahaya y a n g terdapat d a l a m m a k a n a n sulit d i k e t a h u i secara langsung sehingga sering m e n y e b a b k a n keracunan makanan. M i k r o o r g a n i s m e berbahaya y a n g terdapat d a l a m m a k a n a n kadang-kadang dapat dideteksi j i k a p e r t u m b u h a n m i k r o o r g a n i s m e tersebut m e n y e b a b k a n perubahan tertentu pada makanan, misalnya m e n i m b u l k a n bau asam, bau busuk, dan lain-lain. A k a n tetapi, tidak semua m i k r o o r g a n i s m e m e n i m b u l k a n perubahan y a n g m u d a h diketahui sehingga sering m e n i m b u l k a n masalah j i k a kita m e n g o n s u m s i m a k a n a n tersebut. K e r u s a k a n m a k a n a n dapat diketahui dari berbagai tanda berikut. : 1. K e k e n y a l a n produk daging d a n ikan berubah, yang disebabkan oleh pecahnya ^ struktur d a g m g oleh berbagai jenis bakteri. i 2 . T e k s t u r s a y u r a n m e l u n a k , t e r u t a m a d i s e b a b k a n o l e h Erwinia carotovora, Pseudomonas marginalis, d a n Sclerotinia sclerotiorum. f 3. K e k e n t a l a n susu dan santan berubah, yang disebabkan oleh penggumpalan protein dan pemisahan serum. I 4 . Terbentuk lendir pada produk daging, ikan, d a n sayuran, y a n g disebabkan Oleh f p e r t u m b u h a n b e r b a g a i m i k r o o r g a n i s m e , t e r u t a m a b a k t e r i a s a m l a k t a t , Lactobacilt lus, Enterococcus, d a n Bacilius, Proses penguraian bahan pangan oleh m i k r o o r g a n i s m e dapat dijabarkan sebagai berikut. I 1. M a k a n a n berprotein + mikroorganisme proteolitik akan membentuk asam amino, \ amin, amonia, dan H^S, I 2 . M a k a n a n berkarbohidrat + mikroorganisme yang memfermentasi karbohidrat I a k a n m e m b e n t u k a s a m , a l k o h o l , d a n gas. i; 3 . M a k a n a n b e r l e m a k + m i k r o o r g a n i s m e l i p o l i t i k a k a n m e m b e n t u k a s a m l e m a k d a n |: gliserol. Perubahan pada m a k a n a n y a n g disebabkan o l e h m i k r o o r g a n i s m e t i d a k terbatas pada p e n g u r a i a n saja, t e t a p i b e b e r a p a m i k r o o r g a n i s m e dapat m e n g u b a h w a r n a m a k a n a n atau m e n g u b a h tekstur makanan. Beberapa perubahan m a k a n a n y a n g disebabkan oleh m i k r o o r g a n i s m e dapat dilihat pada T a b e l 16.2 b e r i k u t i n i .

Tabel 16.2. J e n i s M i k r o o r g a n i s m e dan J e n i s Kerusakan pada Bahan Makanan | Makanan

Kerusakan makanan

Mikroba penyebab

Acar

Menjadi hitam Berlendir

Bacilius nigrificans Lactobacillus plantarum

Daging babi

Menjadi masam

Daging masak

Menjadi hijau

* Clostridium Lactobacillus

putrefaciens

Daging mentah

Pembusukan

Escherichia coli Proteus vulgaris Pseudomonas

Ikan

Penguraian Perubahan tekstur

Clostridium sp. Pseudomonas

Roti

Rusak Kemerahan Kehijauan

Bacilius mesentericus Serratia marcescens Rhizopus nigncans Penicillium glaucum

Telur

Pembusukan Berjamur

Clostridium sporogenes Penicillium glaucum CIadosporium herbarum

Makanan kaleng

Pembusukan Pembentukan gas, asam, dan HjS

Clostridium botulinum Clostridium thermosaccharolyticum Clostridium nigrificans Bacilius sp.

PENGAWETAN BAHAN MAKANAN P a d a p r i n s i p n y a , u p a y a p e n g a w e t a n b a h a n m a k a n a n d i d a s a r k a n p a d a (a) p e n c e g a h a n a t a u p e n g h i l a n g a n k o n t a m i n a s i m i k r o o r g a n i s m e , (b) p e n g h a m b a t a n p e r t u m b u h a n d a n metabolisme mikroorganisme, dan (c) pembunuhan mikroorganisme kontaminan. P e m i l i h a n m e t o d e pengawetan m a k a n a n harus m e m p e r h a t i k a n j e n i s d a n sifat m a k a n a n y a n g akan d i a w e t k a n dan j u g a jenis spora bakteri y a n g tahan terhadap pemanasan y a n g k e m u n g k i n a n terdapat d a l a m bahan m a k a n a n tersebut. Penanganan bahan m a k a n a n secara aseptis sangat penting d i l a k u k a n agar m a k a n a n tidak tercemar serta m e n g u r a n g i kerusakan m a k a n a n dan m e m p e r k e c i l k e m u n g k i n a n kontaminasi oleh bakteri patogen. Pengepakan, pengemasan, d a n pengalengan makanan yang telah diolah harus m e m e n u h i C a r a P r o d u k s i M a k a n a n y a n g B a i k agar m a k a n a n terhindar dari m i k r o organisme y a n g dapat merusak m a k a n a n . S e l a i n cara p e n a n g a n a n y a n g b a i k d a n aseptis, beberapa cara p e n g a w e t a n b a h a n m a k a n a n berikut dapat dilakukan.

252

B u b u Ajdr Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedokteran

Pemanasan Pemanasan pada s u h u t i n g g i dapat d i l a k u k a n u n t u k m e n g o n t r o l p e r t u m b u h a n m i k r o o r g a n i s m e d a l a m m a k a n a n dan telah d i k e n a l sejak z a m a n d u l u . S a m p a i saat ini, pengg u n a a n s u h u t i n g g i m a s i h b a n y a k d i g u n a k a n k a r e n a cepat, m u r a h , dan tepat sasaran. M e t o d e pemanasan y a n g dikembangkan penggunaannya pada m a k a n a n adalah pasteurisasi. M e t o d e i n i p e r t a m a k a l i d i k e m b a n g k a n o l e h L o u i s P a s t e u r u n t u k m e n cegah p e m b u s u k a n pada m i n u m a n anggur. M i n u m a n y a n g b a i k d i h a s i l k a n dari g u l a anggur y a n g diubah menjadi alkohol. Jika bakteri atau j a m u r t u m b u h d i dalam m i numan itu,alkoholyang diproduksi akan mengalami metabolisme yang menyebabkan rasa y a n g tidak enak. Pasteur m e n e m u k a n b a h w a pemanasan y a n g t e r k e n d a l i dapat m e m u s n a h k a n m i k r o o r g a n i s m e penyebab p e m b u s u k a n tanpa m e n g u b a h rasa m i n u m a n anggur tersebut. Pasteurisasi tidak mensterilkan z a t atau bahan, tetapi dapat m e n g u r a n g i sebagian besar m i k r o o r g a n i s m e y a n g sensitif pada suhu tinggi, termasuk m i k r o o r g a n i s m e y a n g p a t o g e n , a n t a r a l a i n Salmonella, Mycobacterium, d a n Brucella. M e t o d e p a s t e u r i s a s i m u l a - m u l a d i l a k u k a n p a d a s u h u 62°C s e l a m a 3 0 m e n i t . N a m u n , sejalan dengan b e r k e m b a n g n y a pengetahuan tentang sifat-sifat m i k r o o r g a n i s m e , telah d i t e m u k a n j e n i s m i k r o o r g a n i s m e y a n g lebih resisten terhadap pemanasan. O l e h sebab itu, suhu pasteurisasi ditetapkan berdasarkan w a k t u k e m a t i a n t e r m a l jenis m i k r o o r ganisme patogen y a n g paling resisten. Pemanasan susu pada suhu y a n g terlampau tinggi tidak d i k e h e n d a k i karena dapat m e r u s a k k o m p o n e n y a n g t e r k a n d u n g d a l a m s u s u t e r s e b u t . S e l a m a i n i , Mycobacterium tuberculosis d i p e r k i r a k a n m e r u p a k a n m i k r o o r g a n i s m e d a l a m s u s u m e n t a h y a n g p a l i n g r e s i s t e n t e r h a d a p p a n a s . O l e h k a r e n a i t u , s u h u p a s t e u r i s a s i s u s u a d a l a h 61,7°C s e l a m a 3 0 m e n i t ; b a k t e r i Mycobacterium tuberculosis t e r b u n u h p a d a s u h u 60°C s e l a m a 1 5 m e n i t . N a m u n , r i k e t s i a k e m u d i a n d i t e m u k a n d a l a m s u s u , y a i t u Coxiella burnetii. B a k t e r i i n i l e b i h r e s i s t e n t e r h a d a p p a n a s d a r i p a d a Mycobacterium tuberculosis. D e n g a n d e m i k i a n , s u h u p a s t e u r i s a s i s u s u d i n a i k k a n m e n j a d i 6 2 , 8 ' ' C s e l a m a 3 0 menit. Saat ini, industri p r o d u k s i susu m e n g g u n a k a n salah satu m e t o d e pasteurisasi y a n g telah dikembangkan berikut. 1. Metode Suhu T i n g g i - W a k t u Singkat (High TemperatureShort Time, HTST) V M e t o d e i n i menggunakan peralatan y a n g m a m p u m e m a n a s k a n susu pada suhu 71°C s e l a m a 1 5 d e t i k . P e n g a t u r a n s u h u d a n w a k t u b e r g a n t u n g p a d a s i f a t b a h a n ^ y a n g a k a n d i a w e t k a n . Sebagai c o n t o h , es k r i m y a n g m e m i l i k i k a d a r l e m a k y a n g • l e b i h t i n g g i m e m e r l u k a n s u h u 82°C s e l a m a 2 0 d e t i k . 2 . Metode Suhu R e n d a h - W a k t u L a m a ( L o w T e m p e r a t u r e - H o l d i n g , LTH) P a d a p r o s e s i n i , s u s u d i p a n a s k a n p a d a s u h u 6 1 , 7 - 62,8°C s e l a m a 3 0 m e n i t . 3 . Metode Pemanasan Suhu U l t r a - r m g g i ( U i t r a - H i g h Temperature, UHT) M e t o d e i n i dapat m e m b u a t m a k a n a n atau m i n u m a n terbebas dari m i k r o o r g a n i s m e • tanpa m e m e n g a r u h i rasa dan n i l a i gizi m a k a n a n atau m i n u m a n tersebut. Beberapa p r o d u k , antara lain susu, p r o d u k susu, es k r i m , j u s , dan m i n u m a n l a i n n y a , dapat diproses m e n g g u n a k a n cara i n i , y a i t u dengan m e m a n a s k a n p r o d u k pada s u h u

Bab 16 - Peranan Mibroorganisme

253

1 4 0 - 1 5 0 " C selama 1-2 detik. Selanjutnya, p r o d u k d i p i n d a h k a n secara cepat k e d a l a m ruang pendingin u n t u k d i d i n g i n k a n . P r o d u k k e m a s a n i n i dapat d i s i m p a n dengan aman dalam suhu kamar untuk jangka w a k t u yang cukup lama. Peralatan y a n g digunakan dalam masing-masing metode pasteurisasi tersebut harus dirancang dan d i o p e r a s i k a n s e d e m i k i a n rupa sehingga setiap p e r t i k e l susu y a n g dipanaskan dapat dipertahankan pada suhu tersebut selama w a k t u y a n g telah ditetapkan. P r o d u k y a n g t e l a h d i p r o s e s h a r u s d i s i m p a n p a d a s u h u 10°C a t a u l e b i h r e n d a h u n t u k m e n c e g a h p e r t u m b u h a n m i k r o o r g a n i s m e y a n g bertahan h i d u p s e l a m a proses pasteurisasi.

Pengalengan Pengalengan m e r u p a k a n m e t o d e dasar sterilisasi bahan m a k a n a n y a n g telah l a m a digunakan dalam pengolahan makanan. Pada tahun 1810, seorang Perancis bernama N i c h o l a s A p p e r t t e l a h m e n e r b i t k a n L ' Art de Conserver, y a n g b e r i s i u r a i a n h a s i l risetnya d a l a m pengawetan m a k a n a n . Pada tahun y a n g sama, Peter D u r a n d dianugerahi paten Inggris u n t u k uraian mengenai pemanfaatan w a d a h t i m a h ( k a l e n g ) d a l a m pengawetan makanan. Cara kerja pengalengan makanan menggunakan prinsip autok l a f U a p b e r t e k a n a n d e n g a n s u h u d i atas lOO^C d i d a l a m r u a n g y a n g j e n u h d e n g a n uap air m e r u p a k a n m e t o d e y a n g paling e f e k t i f karena dapat m e m a t i k a n seluruh sel vegetatif dan spora bakteri. T e k n i k pengawetan m a k a n a n dengan pengalengan perlu m e m p e r t i m b a n g k a n beberapa faktor, antara lain resistensi m i k r o o r g a n i s m e terhadap panas, laju penembusan panas ke dalam bahan m a k a n a n y a n g m e m p u n y a i konsistensi y a n g berbeda-beda, dan u k u r a n w a d a h tempat m a k a n a n tersebut d i k e m a s . B a k t e r i terp e n t i n g y a n g h a r u s d i m u s n a h k a n d a r i m a k a n a n y a n g d i k a l e n g k a n a d a l a h Clostridium botulinum, y a i t u b a k t e r i a n a e r o b y a n g m a m p u m e n g h a s i l k a n t o k s i n y a n g s a n g a t mematikan. K o n s e p penting y a n g perlu diperhatikan d a l a m proses pengalengan m a k a n a n adalah j i k a suhu y a n g digunakan lebih tinggi, w a k t u y a n g d i b u t u h k a n u n t u k m e m b u n u h seluruh m i k r o o r g a n i s m e lebih singkat. S e m a k i n tinggi konsentrasi bakteri, semakin lama proses pemanasan y a n g dibutuhkan u n t u k m e n g h i l a n g k a n seluruh m i k r o o r g a nisme.

Penggunaan suhu rendah Seperti telah d i k e t a h u i , p e r t u m b u h a n bakteri sangat bergantung pada suhu o p t i m a l p e r t u m b u h a n bakteri. P e r t u m b u h a n bakteri d a n aktivitas m e t a b o l i s m e bakteri dapat dihambat pada suhu 0 " C atau lebih rendah. Penggunaan suhu rendah u n t u k pengawetan m a k a n a n dapat berupa pendinginan atau p e m b e k u a n .

Pendinginan P e n g a w e t a n m a k a n a n d e n g a n cara p e n d i n g i n a n dapat m e n u r u n k a n p e r t u m b u h a n m i k r o o r g a n i s m e . B a n y a k bakteri, t e r m a s u k bakteri patogen, tidak dapat m e m p e r b a nyak diri dalam suhu rendah. Aktivitas e n z i m akan berhenti pada suhu rendah. O l e h

ipii 254

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

karena i t u , p e n y i m p a n a n m a k a n a n pada s u h u rendah sangat d i p e r l u k a n d a l a m proses pengawetan makanan. Kendati begitu, perlu diperhatikan bahwa beberapa jenis bakt e r i d a p a t t u m b u h p a d a s u h u d i n g i n ( s e k i t a r 4°C), m i s a l n y a Pseudomonas.

Pembekuan Proses p e m b e k u a n sering kali m e n j a d i metode pilihan u n t u k pengawetan m a k a n a n karena dapat m e n g h e n t i k a n p e r t u m b u h a n m i k r o o r g a n i s m e . P e m b e n t u k a n kristal es dapat m e n y e b a b k a n kerusakan sel m i k r o o r g a n i s m e . S e l a i n i t u , p e m b e k u a n m e n g h e n tikan p e r t u m b u h a n bakteri karena air berada dalam bentuk padatan sehingga tidak m e n d u k u n g reaksi b i o l o g i s d i d a l a m sel bakteri.

Dehidrasi D e h i d r a s i a d a l a h proses p e n i a d a a n air. Proses i n i dapat d i l a k u k a n d e n g a n b e b e r a ^ cara, seperti p e n g e r i n g a n dengan sinar m a t a h a r i , pemanasan, atau p e n g g u n a a n g u l a atau garam dengan kadar tinggi. Pengeringan m a k a n a n dengan m e n j e m u r m a k a n a n d ib a w a h sinar matahari atau dengan pemanasan buatan d i d a l a m o v e n besar m e r u p a k a n cara y a n g e f e k t i f u n t u k menghentikan pertumbuhan mikroorganisme. L i o f i l i s a s i a t a u b e k u - k e r i n g (freeze-drying) t e l a h d i g u n a k a n s e c a r a l u a s u n t u k pengawetan k o p i , susu, daging, dan sayuran. Pada proses ini, m a k a n a n harus d i b e k u k a n terlebih dahulu sebelum dikeringkan dalam ruang v a k u m . Kualitas bahan makanan h a s i l l i o f i l i s a s i l e b i h b a i k d i b a n d i n g k a n h a s i l d e h i d r a s i atau p e m b e k u a n saja k a r e n a massa y a n g didapat lebih ringan dan lebih stabil. M e s k i p u n pengeringan dapat m e n g h e n t i k a n pertumbuhan m i k r o o r g a n i s m e , proses ini tidak m e n j a m i n m a k a n a n bebas dari m i k r o o r g a n i s m e karena dehidrasi h a n y a m a m p u menghambat pertumbuhan.

Tekanan osmotik M e n g e r i n g k a n m a k a n a n atau m e n a m b a h k a n gula atau garam d a l a m konsentrasi t i n dapat m e n g h a m b a t p e r t u m b u h a n m i k r o o r g a n i s m e dengan m e n u r u n k a n suplai k e l e m bapan y a n g dibutuhkan. Selama beberapa tahun, garam d a n gula telah digunakan sebagai bahan p e n g a w e t m a k a n a n . K e d u a bahan i n i m e n u r u n k a n a k t i v i t a s air d a l a m m a k a n a n d i b a w a h batas y a n g d i p e r l u k a n u n t u k p e r t u m b u h a n sebagian besar m i k r o organisme. Perbedaan tekanan o s m o t i k l i n g k u n g a n di luar sel m i k r o o r g a n i s m e dapat m e n y e b a b k a n p l a s m o l i s i s d a n k e m a t i a n sel m i k r o o r g a n i s m e . P e n a m b a h a n g u l a dan g a r a m akan m e n y e b a b k a n air keluar dari sel bakteri karena adanya perbedaan tekanan o s m o t i k antara l i n g k u n g a n di luar sel dan cairan d i d a l a m sel bakteri. D e n g a n d e m i k i a n , suasana l i n g k u n g a n a k a n m e n y e b a b k a n sel m e n g a l a m i dehidrasi sehmgga sel tidak dapat t u m b u h . Konsentrasi garam dan gula y a n g tinggi dapat d i m a n f a a t k a n u n t u k m e n g a w e t k a n m a k a n a n . Sebagai contoh, pengawetan buah dalam bentuk selai dan j e l l y dengan m e n a m b a h k a n gula dan pengawetan ikan atau daging dengan m e n a m b a h k a n g a r a m agar dapat d i s i m p a n lebih l a m a . N a m u n d e - j

I.

Bab 16 - Peranan Mibroorganisme

255

m i k i a n , perlu diperhatikan b a h w a beberapa j e n i s bakteri dapat hidup d a l a m k o n d i s i kadar garam yang tinggi.

P E R A N A N M I K R O O R G A N I S M E DALAM P R O D U K S I BAHAN MAKANAN Pemanfaatan m i k r o o r g a n i s m e dalam produksi bahan makanan d i l a k u k a n dengan beberapa cara, antara lain m e m a n f a a t k a n aktivitas m e t a b o l i s m e spesifik m i k r o o r g a n i s m e y a n g dapat m e n g u b a h s e n y a w a tertentu m e n g h a s i l k a n suatu p r o d u k y a n g lebih bermanfaat dan m e m p u n y a i nilai gizi y a n g lebih tinggi. Selain itu, m i k r o o r g a n i s m e dapat m e n g h a s i l k a n produk m e t a b o l i k y a n g m e m p u n y a i nilai gizi tinggi atau p r o d u k metab o l i k y a n g dapat m e m p e r k a y a cita rasa m a k a n a n . Berbagai u p a y a telah d i l a k u k a n untuk memperoleh beberapa jenis enzim penting yang dibentuk oleh mikroorganisme. E n z i m - e n z i m tersebut dapat d i m a n f a a t k a n u n t u k berbagai tujuan, t e r m a s u k u n t u k m e n i n g k a t k a n m u t u p r o d u k m a k a n a n dan m i n u m a n . Beberapa jenis produk makanan dan m i n u m a n yang memanfaatkan mikroorganisme dijelaskan berikut ini.

Produk makanan dan minuman fermentasi P e n g o l a h a n bahan m a k a n a n secara fermentasi dengan m e m a n f a a t k a n m i k r o o r g a n i s m e telah lama dilakukan. Penggunaan fermentasi dalam pengolahan makanan diawali dengan pembuatan bir sekitar 6 0 0 0 tahun S M dan pembuatan roti dengan bantuan ragi pada 4 0 0 0 tahun S M . Selanjutnya, pembuatan kecap dan taoco d i m u l a i sejak tahun 722 S M . Pada abad ke-17, produksi hasil fermentasi m u l a i d i l a k u k a n , antara lain p e m b u a t a n a s a m a s e t a t m e n g g u n a k a n Acetobacter d a n a n g g u r s e b a g a i b a h a n d a s a r . Pada tahun 1817, m u l a i diproduksi e n z i m dari t u m b u h a n dan j a r i n g a n h e w a n y a n g dapat m e m e c a h pati m e n j a d i gula maltosa. Pada tahun 1860, d i t e m u k a n suatu e n z i m dari ragi y a n g dapat mengubah sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa. F e r m e n t a s i adalah proses perubahan k i m i a suatu substrat o r g a n i k m e n j a d i suatu produk tertentu melalui aktivitas enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme. Pada saat i n i , berbagai j e n i s m a k a n a n dan m i n u m a n hasil f e r m e n t a s i t e l a h b a n y a k dimanfaatkan u n t u k m e m e n u h i nilai gizi masyarakat dan banyak beredar di pasaran, bahkan d i m a s u k k a n d a l a m m e n u m a k a n a n sehari-hari karena dapat dibuat dengan cara y a n g m u d a h , praktis, m u r a h , dan a m a n . Beberapa p r o d u k hasil fermentasi dapat dilihat pada Tabel 16.3. Berdasarkan jenis bahan baku pangan yang digunakan, produk fermentasi terdiri atas beberapa m a c a m .

Produk

fermentasi

kacang-kacangan

K e c a p m e r u p a k a n salah satu c o n t o h hasil fermentasi k a c a n g - k a c a n g a n y a n g terbuat d a r i k e d e l a i d e n g a n b a n t u a n Aspergilius sp. d a n Rhizopus sp. P e m b u a t a n k e c a p m e m butuhkan bahan-bahan y a n g sederhana, yaitu kedelai dan larutan garam. Kedelai y a n g

256

Bubu Ajar Mibrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

oleh M i k r o o r g a n i s m e Bahan b a k u p a n g a n

Mikroorganisme

Produk fermentasi

Susu

Streptocx)ccus sp. Leuconostoc sp. Penicillium roqueforti

Keju

Susu

Lactobacillus Streptococcus Streptococcus

bulgaricus ttiermophilus lactis

Yoghurt Krim asam

Daging

Pediococcus

cerevisiae

Sosis

Ikan kecil

Bacilius sp. haiofilik

Saus ikan

Buah cokelat

Candida

krusei

Biji cokelat

Buah kopi

Erwinia

dissolvens

Biji kopi

Kubis, sayuran

Lactobacillus

Kedelai

Aspergilius Aspergilius

Kedelai

Rhizopus Rhizopus

Kedelai hitam

Aspergilius oryzae Rhizopus oligosporus

Taoco

Kedelai

Bacilius natto

Natto (Jepang)

Kedelai

Aspergilius oryzae Zygosaccharomyces

Kimchi (Korea)

sp.

Kecap

oryzae soyae

Tempe

oligosporus oryzae

Miso (Jepang) rouxii Acar

Sawi hijau

Lactobacillus

Tepung terigu

Saccharomyces

sp.

Bungkil kacang

Neurospora sp. Rhizopus sp.

Oncom merah Oncom putih

Beras

Monascus

Angkak/nasi merah

Beras ketan

Amylomyces rouxii Saccharomyces cerevisiae

Tape ketan

Singkong

Saccharomyces

Tape singkong

Susu kuda.domba

Lactobacillus Lactobacillus

Nasi dan kacang hijau

Leuconostoc mesenteroides Torulopsis candida

cerevisiae

purpureus

cerevisiae bulgaricus leichmannii

Roti

Kumiss (Rusia) Idll (India)

sudah dibersihkan m u l a - m u l a direbus d a n direndam, k e m u d i a n dicuci d a n dikupas untuk difermentasi menjadi semacam tempe kedelai. Tempe kedelai ini k e m u d i a n dikeringkan d a n direndam dalam larutan garam. G a r a m merupakan senyawa yang selektif terhadap p e r t u m b u h a n m i k r o b a , hanya m i k r o b a tahan garam y a n g dapat t u m buh dengan baik. D a l a m proses pembuatan kecap, m i k r o b a tahan g a r a m y a n g dapat b e r p e r a n a d a l a h Zygosaccharomyces d a n Lactobacillus.

Bab 16 - Peranan Mibroorganisme

257

Produk fermentasi kedelai lainnya yang kita kenal adalah tempe dan taoco. T e m p e m e r u p a k a n salah satu p r o d u k tradisional Indonesia y a n g m e r u p a k a n s u m b e r protein nabati. P e m b u a t a n tempe pada dasarnya m e l a l u i beberapa tahap, yaitu perendaman, perebusan, pengupasan, d a n proses fermentasi dengan p e n a m b a h a n ragi tempe. M i k r o o r g a n i s m e y a n g s e r i n g d i g u n a k a n d a l a m p e m b u a t a n t e m p e a d a l a h Rhizopus oligosporus, Rhizopus oryzae, d a n Klebsiella, B e b e r a p a j e n i s b a k t e r i l a i n j u g a d a p a t b e r p e r a n d a l a m p r o s e s f e r m e n t a s i t e m p e , a n t a r a l a i n Bacilius sp., Lactobacillus sp., Pediococcus sp., Streptococcus s p . , d a n b e b e r a p a b a k t e r i p e n g h a s i l v i t a m i n B , , . N a m u n d e m i k i a n , k e b e r a d a a n b e b e r a p a b a k t e r i s e p e r t i Bacilius sp t i d a k d i k e h e n d a k i karena m e r u p a k a n bakteri k o n t a m i n a n y a n g dapat m e n y e b a b k a n gangguan pada pencernaan.

Produk

fermentasi

susu

P r o d u k fermentasi susu y a n g paling kita kenal adalah y o g h u r t dan keju. Pembuatan y o g h u r t m e n g g u n a k a n b a h a n d a s a r s u s u d a n b a k t e r i a s a m l a k t a t , y a i t u Lactobacillus bulgaricus d a n Streptococcus lactis. P e m b u a t a n k e j u m e n g g u n a k a n b a k t e r i a s a m l a k t a t , s e p e r t i Streptococcus lactis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus bulgaricus, d a n Lactobacillus lactis. D e n g a n proses f e r m e n t a s i , rasa y o g h u r t m e n j a d i asam k a r e n a terjadi perubahan l a k t o s a m e n j a d i a s a m laktat. A p a b i l a t i d a k d i i n g i n k a n rasa y a n g t e r l a l u a s a m , p e m a n i s (gula atau sirup) dapat d i t a m b a h k a n . Selain itu, dapat d i t a m b a h k a n bahan perasa buatan lain y a n g berasal d a r i rasa b u a h y a n g d i k e h e n d a k i . Y o g h u r t m e r u p a k a n p r o d u k fermentasi y a n g b a n y a k m e n g a n d u n g zat g i z i . Proses fermentasi y a n g terjadi pada pembuatan y o g h u r t m e n i n g k a t k a n nilai gizi produk i n i sehingga lebih t i n g g i daripada nilai gizi susu sebagai bahan b a k u . Y o g h u r t m e n g a n d u n g b e b e r a p a j e n i s v i t a m i n , k h u s u s n y a v i t a m i n B , d a n B,„dan b e b e r a p a j e n i s a s a m a m i n o y a n g berguna bagi kesehatan. Selain mengandung beberapa jenis vitamin, yoghurt berkhasiat m e m p r o d u k s i zat y a n g d a p a t m e n g h a m b a t p o p u l a s i m i k r o b a e n t e r i k y a n g m e r u g i k a n . Lactobacillus bulgaricus m e r u p a k a n b a k t e r i a s a m l a k t a t y a n g m e n g h a s i l k a n z a t y a n g d i s e b u t bulgarikan. Z a t i n i d a p a t m e n g h a m b a t p e r t u m b u h a n b a k t e r i Staphylococcus aureus, Shigella dysenteriae, Salmonella typhi, d a n Clostridium botulinum.

Produk

fermentasi

beras, ketan, dan

singkong

Proses f e r m e n t a s i beras atau s i n g k o n g m e n g g u n a k a n ragi tape d a n m i k r o b a asam laktat. B e b e r a p a p r o d u k hasil f e r m e n t a s i y a n g kita k e n a l adalah tape s i n g k o n g , tape ketan, b r e m ( B a l i ) , badek ( J a w a Tengah), sake (Jepang), d a n b r e m padat ( J a w a Timur). Proses f e r m e n t a s i d a l a m p e m b u a t a n tape dan b r e m sering k a l i m e n g g u n a k a n dua j e n i s b i a k a n m i k r o b a y a n g berbeda. M i k r o o r g a n i s m e y a n g p a l i n g berperan d a l a m f e r m e n t a s i t a p e a d a l a h Amylomyces rouxii, Endomycopsis hurtonii, d a n Saccharomyces cerevisiae.

258

B u k u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n K e d o k t e r a n

Produk fermentasi

buah dan

sayuran

Beberapa jenis p r o d u k fermentasi buah dan sayuran antara lain anggur, sake dari tebu, a c a r b u a h , a c a r s a y u r a n , a s i n a n , d a n nata de coco. Salah satu produk fermentasi buah dan sayuran yang dibuat dalam skala industri a d a l a h nata de coco. Nata de coco m e r u p a k a n h a s i l f e r m e n t a s i a i r k e l a p a d e n g a n b a n t u a n Acetobacter xylinum. B a k t e r i i n i s e c a r a a l a m i d i t e m u k a n p a d a t a n a m a n b e r g u l a y a n g telah m e n g a l a m i fermentasi atau pada sayuran dan buah-buahan bergula y a n g sudah m e m b u s u k . G u l a pada a i r k e l a p a d i u b a h m e n j a d i a s a m asetat dan b e n a n g - b e n a n g selulosa. S u a t u m a s s a y a n g p a d a t d e n g a n k e t e b a l a n t e r t e n t u k e m u d i a n a k a n t e r b e n t u k . Nata de coco m e r u p a k a n s e l u l o s a y a n g b e r b e n t u k p a d a t , k e n y a l , b e r w a r n a p u t i h , d a n m a n i s . P r o d u k f e r m e n t a s i i n i dapat d i k o n s u m s i sebagai m i n i m i a n y a n g k a y a a k a n serat. P r o d u k fermentasi buah d a n sayuran l a i n n y a y a n g telah d i k e n a l adalah acar (pickle). A c a r b i a s a n y a d i b u a t d a r i m e n t i m u n , t o m a t , b u n c i s , l o b a k , d a n s a y u r a n . Buah, m i s a h i y a m e n t i m u n , y a n g m a s i h m u d a dicuci bersih dan d i m a s u k k a n ke dalam wadah tertentu y a n g berisi larutan fermentasi yang mengandung garam 8 - 16%, gula 1 % , d a n b a k t e r i a s a m l a k t a t Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus brevis, d a n Lactobacillus plantarum. S e l a m a p r o s e s f e r m e n t a s i b e r l a n g s u n g , g a r a m d i t a m b a h k a n secara bertahap dengan interval satu m i n g g u s a m p a i kadar larutan g a r a m a k h i r mencapai 16%. Fermentasi biasanya berlangsung 6 - 9 m m g g u . Beberapa bakteri k o n t a m i n a n y a n g berasal dari bahan dasar biasanya a k a n t u m b u h l e b i h d a h u l u , misdLlnysiPseudofnonas.Akm t e t a p i , b a k t e r i t e r s e b u t a k a n d i k a l a h k a n p e r t u m b u h a n n y a o l e h b a k t e r i a s a m l a k t a t Leuconostoc mesenteroides. S e l a n j u t n y a , b a k t e r i Lactobacillus brevis d a n Lactobacillus plantarum y a n g l e b i h t a h a n t e r h a d a p a s a m d a n g a r a m a k a n t u m b u h dan berperan d a l a m m e n y e l e s a i k a n proses fermentasi. Setelah proses ferm e n t a s i selesai, acar m e n t i m u n tersebut d i m a s u k k a n k e d a l a m b o t o l atau k a l e n g dan disterilkan.

Produk

fermentasi

sereal

Salah satu p r o d u k fermentasi sereal adalah roti. R o t i adalah m a k a n a n y a n g dibuat dari t e r i g u y a n g d i f e r m e n t a s i m e n g g u n a k a n r a g i Saccharomyces cerevisiae. D a l a m p e m buatan roti, jenis terigu y a n g digunakan adalah tepung terigu y a n g bersifat sangat elastis d a n k u a t u n t u k m e n a h a n p e n g e m b a n g a n a d o n a n a k i b a t t e r b e n t u k n y a gas k a r bon dioksida (CO^). Pengembangan v o l u m e adonan mengakibatkan roti yang dioven akan mekar. H a l i n i terjadi karena struktur berongga y a n g terbentuk d i dalam roti. S e l a m a p r o s e s f e r m e n t a s i , d i h a s i l k a n gas d a n a l k o h o l . J i k a k a d a r a l k o h o l t e l a h m e n c a p a i 4 - 5 % , a k t i v i t a s Saccharomyces cerevisiae a k a n b e r h e n t i . A l k o h o l y a n g d i h a s i l k a n s e l a m a proses f e r m e n t a s i a k a n m e n g u a p pada saat p e m a n g g a n g a n a d o n a n r o t i

Protein sel tunggal (sing/e celi protein,

SCP)

Pencarian sumber bahan makanan baru terus-menerus dikembangkan karena semakin bertambahnya populasi dunia dan semakin terbatasnya sumber m a k a n a n bagi m a n u -

Bab 16 - Peranan Mikroorganisme

259|

sia. D e n g a n p e r k e m b a n g a n b i o t e k n o l o g i , k i t a dapat m e m a n f a a t k a n m i k r o o r g a n i s m e t e r t e n t u secara luas u n t u k m e m e n u h i k e b u t u h a n m a n u s i a , t e r m a s u k b a h a n pangan. Karena m e m i l i k i k e m a m p u a n memperbanyak selnya dalam w a k t u singkat, m i k r o o r ganisme diperkirakan dapat menjadi suatu w a h a n a y a n g unggul u n t u k m e m p r o d u k s i senyawa tertentu yang dibutuhkan oleh manusia. Berbagai jenis senyawa penting, antara lain protein, karbohidrat, lemak, v i t a m i n , dan m i n e r a l , dapat dihasilkan oleh m i k r o o r g a n i s m e m e l a l u i suatu proses rekayasa, baik secara k i m i a m a u p u n dengan memanfaatkan teknik-teknikbioteknologi. Sel m i k r o o r g a n i s m e yang m a m p u m e m p r o d u k s i suatu s e n y a w a y a n g penting sebagai bahan pangan dan u n t u k kesehatan manusia d i k e m b a n g b i a k k a n dalam j u m l a h y a n g besar. D e n g a n d e m i k i a n , s e n y a w a y a n g d i i n g i n k a n d a p a t d i p e r o l e h d a l a m w a k t u singkat, baik u n t u k suplemen m a k a n a n ataupun sebagai s u m b e r m a k a n a n a l t e r n a t i f Salah satu c o n t o h pengembangan y a n g telah d i l a k u k a n adalah protein sel tunggal {singlc celI protein, S C P ) . P r o t e i n sel t u n g g a l a d a l a h b a h a n m a k a n a n y a n g m e m i l i k i k a n d u n g a n p r o t e i n y a n g t i n g g i , b e r u p a t o t a l b i o m a s s a sel m i k r o o r g a n i s m e atau p r o t e i n y a n g d i i s o l a s i dari s e l mikroorganisme. Protein seltunggal dikembangkan untuk menjadi sumber protein alternatif karena semakin meningkatnya kebutuhan protein, sedangkan sumber protein y a n g diperoleh dari lahan secara tradisional s e m a k i n b e r k u r a n g . S C P m e r u p a k a n salah satu upaya m e m a n f a a t k a n k e m a m p u a n m i k r o o r g a n i s m e u n t u k b e r k e m b a n g biak dengan sangat cepat sehingga dapat m e m p r o d u k s i p r o t e i n dalam w a k t u yang lebih singkat dibandingkan dengan produksi protein oleh h e w a n a t a u t u m b u h a n . P r o d u k s i p r o t e i n sel t u n g g a l d a p a t d i l a k u k a n d e n g a n c a r a m e m b i a k k a n b e r b a g a i j e n i s b a k t e r i , a l g a , k a p a n g , d a n k h a m i r d a l a m b i a k a n s k a l a besar, k e m u d i a n d i k e r i n g k a n u n t u k diproses sebagai bahan pangan y a n g kaya protein. M e s k i p u n p e m b i a k a n m i k r o o r g a n i s m e dalam proses produksi S C P t e r u t a m a d i l a k u k a n u n t u k m e m p e r o l e h k a n d u n g a n p r o t e i n , sel m i k r o o r g a n i s m e j u g a m e n g a n d u n g k a r b o h i d r a t , l e m a k , v i t a m i n , d a n m i n e r a l . I s t i l a h p r o t e i n sel t u n g g a l d i g u n a k a n u n t u k m e m bedakan dari p r o t e i n y a n g berasal dari t u m b u h a n dan h e w a n multiseluler. P r o t e i n m i k r o b a diharapkan dapat berperan penting dalam m e n c u k u p i k e b u t u h a n protein dunia sehingga dapat m e n g u r a n g i k e b u t u h a n pangan y a n g berasal dari kedelai, ikan, dan daging.

P E R A N A N M I K R O O R G A N I S M E DALAM P R O D U K S I SEDIAAN FARMASI Sebagaimana telah diuraikan, peran m i k r o o r g a n i s m e dalam industri m a k a n a n d a n m i n u m a n sangat p e n t i n g karena m i k r o o r g a n i s m e m a m p u m e r o m b a k bahan baku atau substrat tertentu m e n j a d i suatu produk baru. Berdasarkan f e n o m e n a tersebut, kita akan m e m b a h a s beberapa peran m i k r o o r g a n i s m e dalam menghasilkan p r o d u k - p r o d u k y a n g dapat b e r m a n f a a t d a l a m bidang f a r m a s i . B e r i k u t ini diuraikan beberapa jenis sediaan farmasi y a n g dihasilkan oleh m i k r o organisme.

260

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Antibiotik Era m o d e m penggunaan antibiotik untuk mengatasi penyakit mfeksi d i m u l a i ketika A l e x a n d e r F l e m i n g pada tahun 1928 m e n e m u k a n penisilin y a n g dihasilkan o l e h Penicillium notatum. Pada tahun 1940, sebuah k e l o m p o k peneliti yang diketuai oleh H o w a r d Flory dan E m s t C h a i n dari Universitas O x f o r d berhasil m e l a k u k a n u j i klinik pertama u n t u k m e m b u k t i k a n efektivitas penisilin dalam pengobatan penyakit infeksi. Para i l m u w a n Inggris i n i kemudian melakukan penelitian yang intensif bersama i l m u w a n A m e r i k a S e r i k a t s e h i n g g a d i t e m u k a n s u a t u g a l u r Penicillium y a n g l e b i h p r o d u k t i f u n t u k p r o d u k s i s k a l a i n d u s t r i . S e j a k saat i t u , berbagai u p a y a p e n c a r i a n a n t i b i o t i k b a r u t e l a h dilakukan dan beberapa jenis antibiotik baru telah ditemukan dan diproduksi dalam skala industri. Sebetuhiya, antibiotik tidak terlalu sulit ditemukan, tetapi sangat sedikit y a n g dapat d i p r o d u k s i d a l a m skala besar dan dapat d i g u n a k a n d a l a m pengobatan. D a l a m T a b e l 16.4, dapat d i l i h a t b a h w a sebagian besar a n t i b i o t i k y a n g d i p r o d u k s i saat i n i d i d a p a t k a n d a r i g o l o n g a n Streptomyces y a n g u m u m n y a h i d u p d i d a l a m t a n a h . H a n y a s e d i k i t a n t i b i o t i k y a n g d i h a s i l k a n o l e h Bacilius d a n s e l e b i h n y a d i h a s i l k a n o l e h j a m u r , t e r u t a m a g e n u s Penicillium d a n Cephalosporium,

Enzim Beberapa j e n i s m i k r o o r g a n i s m e dapat m e n g h a s i l k a n e n z i m y a n g dapat d i g u n a k a n u n t u k berbagai keperluan. E n z i m tersebut dapat diisolasi dari m i k r o o r g a n i s m e karena enzim yang dihasilkan u m u m n y a disekresikan k e dalam media pertumbuhan mikroorganisme sehingga m u d a h dipisahkan dan dimurnikan. Beberapa jenis e n z i m y a n g dihasilkan o l e h m i k r o o r g a n i s m e antara lain amilase, pektinase, pektinesterase, invertase, streptokinase, dan streptodomase. S e l a m dapat menghidrolisis pati menjadi dekstrin dan gula, e n z i m amilase dapat digunakan u n t u k berbagai keperluan, seperti u n t u k m e m b u a t l e m atau bahan perekat, m e n j e m i h k a n sari buah, dan dapat d i g i m a k a n dalam industri kertas dan industri farmasi. Pektinase digunakan u n t u k m e n j e m i h k a n sari buah. Selain itu, e n z i m i n i digunakan u n t u k m e n g h i d r o l i s i s p e k t i n d a l a m batang t a n a m a n r a m i u n t u k m e n g u r a i serat selulosa yang digunakan dalam pembuatan kain linen dan k a m n g goni. Invertase adalah j e n i s e n z i m y a n g dapat menghidrolisis sukrosa m e n j a d i g l u k o s a dan levulosa sehingga banyak digunakan dalam pembuatan kembang gula dan produksi simp. Protease digunakan u n t u k memperhalus tekstur kulit dan pengolahan kulit lainnya; u n t u k m e l e p a s k a n perekat dari k a i n sutera; u n t u k m e n j e m i h k a n k e k e m h a n b i r o l e h protein; dan sebagai campuran dalam sabun cuci pakaian. Aspergilius foetidus d a n Byssochlamys fulva m e n g h a s i l k a n b e b e r a p a j e n i s e n z i m y a n g dapat m e n g u r a i k a n p e k t i n , antara lain pektinesterase, poligalakturonase, d a n galaktanase.

p a b e r T 6 . 4 . ' B e b e r a p a J e n i s M i k r o o r g a n i s m e PenghasiJ A n t i b i o t i k Antibiotik

Efektif t e r h a d a p

M i k r o o r g a n i s m e penghasil

Penisilin G, Sefalotin

Penicillium notatum Ceptialosporium sp.

Bakteri Gram-positif

Asam l^iavulanat

Streptomyces

Bakteri Gram-positif dan Gram-negatif

Aztreonam

Ctiromobacterium

clavuligerus violaceum

Bakteri Gram-positif dan Gram-negatif

Imipenem

Streptomyces

cattleya

Bakteri Gram-positif dan Gram-negatif

Streptomisin

Streptomyces

griseus

Bakteri Gram-positif dan Gram-negatif

Gentamisin

Micromonospora

Vankomisin

Amycolatopsis orientalis (Nocardia orientalis)

Bakteri Gram-positif, khususnya Staphylococcus aureus

Klindamisin

Streptomyces

lincoinensis

Bakteri Gram-positif dan Gramnegatif, khususnya Bacteroides anaerob

Eritromisin, Azitromisin

Streptomyces

eryttireus

Bakteri Gram-positif dan Gram-negatif selain bakteri enterik, Neisseria, Legionelia, Mycoplasma

sp.

Bakteri Gram-positif dan Gramnegatif, khususnya Pseudomonas

Polimil^sln

Bacilius

polymyxa

Bakteri Gram-negatif

Basitrasin

Bacilius

subtilis

Bakteri Gram-negatif

Amfoterisin

Streptomyces

nodosus

Fungi

Nistatin

Streptomyces

noursei

Fungi (Candida)

Rifampisin

Streptomyces

Tetrasiklin

Streptomyces

Kloramfenikol

Streptomyces

mediterranei sp. venezuelae

(Histoplasma)

Bakteri Gram-positif dan Gramnegatif, Mycobacterium tuberculosis Bakteri Gram-positif dan Gramnegatif, riketsia Bakteri Gram-positif dan Gram-negatif

B e b e r a p a s p e s i e s b a k t e r i Streptococcus d a p a t m e n g h a s i l k a n e n z i m y a n g b e r m a n f a a t u n t u k terapi, antara lain streptokinase dan streptodomase. Filtrat biakan perbenihan b a k t e r i Streptococcus juga m e n g a n d u n g e n z i m h i a l u r o n i d a s e , p r o t e i n a s e , d a n b e b e r a p a enzim yang memengaruhi asam nukleat. Streptokinase dapat digunakan untuk m e m b a n t u e n z i m proteolitik d a l a m darah dan dapat m e n g a k t i f k a n p l a s m i n o g e n darah. Jadi, streptokinase dapat m e m b a n t u m e n g h i l a n g k a n bekuan darah d i d a l a m p e m b u l u h darah. E n z i m streptodomase dapat menguraikan deoksiribonukleoprotein ( D N P ) dan D N A , yang merupakan senyawa k o m p l e k s y a n g ada d a l a m nanah. Dengan d e m i k i a n , penggunaan e n z i m streptodomase dapat m e n g u r a n g i viskositas nanah penderita. P a d a saat i n i , berbagai j e n i s e n z i m telah berhasil d i i s o l a s i d a r i berbagai j e n i s bakteri atau j a m u r d a n telah dimanfaatkan u n t u k berbagai keperluan, termasuk d a l a m bidang industri farmasi.

P e n g e m b a n g a n t e k n i k a m p l i f i k a s i D N A s e c a r a in vitro, y a i t u r e a k s i r a n t a i p o l i m e r a s e (polymerase chain reaction, P C R ) , t i d a k t e r l e p a s d a r i d i t e m u k a n n y a e n z i m polimerase yang tahan terhadap pemanasan tinggi. E n z i m ini dihasilkan oleh bakteri Thermus aguaticus. T e k n i k P C R k i n i t e l a h d i g u n a k a n s e c a r a l u a s d a l a m p e n e l i t i a n penelitian b i o l o g i molekuler, dalam diagnosis berbagai penyakit infeksi y a n g disebabkan o l e h bakteri, v i r u s , j a m u r , dan parasit, serta d a l a m diagnosis k e l a i n a n k e l a i n a n D N A pada sel m a n u s i a .

Vitamin V i t a m i n m e r u p a k a n s e n y a w a y a n g sangat penting dalam m e m b a n t u m e t a b o l i s m e dan sering digunakan u n t u k m e n i n g k a t k a n kesehatan dan daya tahan tubuh. M i k r o o r g a nisme dapat menjadi sumber y a n g m u r a h u n t u k mendapatkan bahan b a k u v i t a m i n . V i t a m i n B , ^ d i p r o d u k s i o l e h Pseudomonas denitrificans d a n Propionibactehum shermanii. R i b o f l a v i n j u g a d a p a t d i p r o d u k s i m e l a l u i p r o s e s f e r m e n t a s i d e n g a n b a n t u a n Ashbyagossypii. D e m i k i a n p u l a , v i t a m i n C d a p a t d i p r o d u k s i m e l a l u i p r o s e s m o d i f i k a s i g l u k o s a d e n g a n b a n t u a n Acetobacter.

Dekstran D e k s t r a n m e r u p a k a n eksopolisakarida y a n g dihasilkan o l e h beberapa spesies bakteri a s a m l a k t a t , a n t a r a l a i n Leuconostoc mesenteroides d a n Leuconostoc dextranicus. Dekstran dapat dimanfaatkan dalam bidang pengobatan u n t u k substitusi plasma darah. Jika dekstran diberikan secara intravena, sejumlah efek f a r m a k o l o g i s y a n g m e n g u n tungkan bagi kesehatan dapat diperoleh karena dekstran m e m p u n y a i efek antiplatelet, antifibrin, serta berguna sebagai p e n a m b a h v o l u m e plasma pada keadaan h i p o v o l e m i a dan dapat menghalangi agregasi trombosit.

A s a m amino Beberapa m i k r o o r g a n i s m e dapat menghasilkan beberapa j e n i s asam a m i n o d a l a m j u m l a h y a n g cukup banyak. Sebagai contoh, lisin, asam glutamat, dan triptofan dihas i l k a n o l e h Corynebacterium glutamicum. P a d a T a b e l 1 6 . 5 , d a p a t d i l i h a t b e b e r a p a jenis asam a m i n o y a n g diproduksi m e l a l u i proses fermentasi oleh berbagai jenis m i kroorganisme.

Steroid Steroid m e r u p a k a n s e n y a w a y a n g sangat penting dan digunakan d a l a m pengobatan. Sebagai contoh, k o r t i s o n digunakan u n t u k mengatasi inflamasi, sedangkan estrogen dan progesteron d i g u n a k a n sebagai obat kontrasepsi oral. S e n y a w a g o l o n g a n steroid sangat sulit d i p r o d u k s i m e l a l u i proses k i m i a atau isolasi dari h e w a n . A k a n tetapi, m i k r o o r g a n i s m e m a m p u m e n g o n v e r s i substrat tertentu y a n g m u d a h didapat m e n j a d i steroid. D e n g a n b i o k o n v e r s i , s e n y a w a prekursor dapat diubah m e n j a d i p r o d u k farmasi y a n g lebih bermanfaat. Sebagai contoh, sterol dapat diubah menjadi steroid o l e h

Bab 16 - Peranan Mibroorganisme

263

PSbel 16.5. Beb4JPMUWimilHlyang D i p r o d u k s i IVIelalui Proses [ Fermentasi

Jenis asam amino

Mikroorganisme

oL-Alanin

Microbacterium

L-Alanin

Streptomyces

coelicolor

L-Arginin

Brevibacterium

flavum

L-Asam glutamat

Corynebacterium glutamicum Brevibacterium flavum Arttirobacter paraffineus

L-Glutamin

Corynebacterium

L-HJstidin

Brevibacterium

flavum

L-Isoleusin

Brevibacterium

flavum

ammoniaphilum

glutamicum

L-Leusin

Brevibacterium

L-Lisin

Corynebacterium glutamicum Brevibacterium flavum

L-Metionin

Corynebacterium

glutamicum

L-Fenilalanin

Corynebacterium

glutamicum

L-Prolin

Brevibacterium

L-Ornitin

Corynebacterium

L-Treonin

Brevibacterium

L-Triptofan

Corynebacterium

L-TIrosin

Corynebacterium

L-Valin

Brevibacterium

lactofermentum

flavum glutamicum flavum glutamicum glutamicum lactofermentum

Streptomyces, p r o g e s t e r o n d a p a t d i u b a h m e n j a d i 1 1 - a - h i d r o k s i p r o g e s t e r o n o l e h Rhizopus nigricans. T a b e l 1 6 . 6 m e m p e r l i h a t k a n c o n t o h b i o k o n v e r s i b e b e r a p a j e n i s substrat o l e h m i k r o o r g a n i s m e u n t u k m e n g h a s i l k a n p r o d u k - p r o d u k steroid.

A s a m sitrat A s a m sitrat m e r u p a k a n salah satu p r o d u k fermentasi y a n g d i p r o d u k s i dengan bantuan m i k r o o r g a n i s m e . Pada a w a l n y a , asam sitrat diekstraksi dari buah j e r u k , k e m u d i a n pada tahun 1923, d i k e m b a n g k a n suatu proses fermentasi u n t u k m e n g h a s i l k a n asam sitrat. Saat i n i , dua per tiga asam sitrat total y a n g d i p r o d u k s i d i g u n a k a n d a l a m p e m buatan m a k a n a n d a n m i n u m a n , antara lain m i n u m a n bersoda, permen, buah y a n g d i b e k u k a n , selai, es k r i m , anggur, d a n berbagai j e n i s k u e . D a l a m i n d u s t r i f a r m a s i , a s a m sitrat d i g u n a k a n sebagai bahan pengawet sediaan tablet dan salep. M i k r o o r g a n i s m e y a n g s a n g a t b e r p e r a n d a l a m p r o s e s f e r m e n t a s i a d a l a h Aspergilius niger. A s a m sitrat m e r u p a k a n produk pertama y a n g dihasilkan m e l a l u i penggunaan m i k r o b a dengan fermentasi p e r m u k a a n . Substrat y a n g d i g u n a k a n berasal dari berbagai gula, tetapi substrat y a n g m e m b e r i k a n hasil paling baik adalah sukrosa dan glukosa.

Riibii Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

; Substrat oleh M i k r o o r g a n i s m e Jenis substrat .Progesteron

Produk

Mikroorganisme

1-Dehidrostonolakton

Cylindrocarpon

Progesteron

1,4-Androstadien-3,17-dion

Fusarium

radicicola

solani

Progesteron

15a-Hidroksi-4-pregnen-3,20-dion

Streptomyces

4-Androsten-3,17-dion

11 a-Hldroksi-4-androsten-3,17dion

Rtiizopus

Hidrokortison

Prednisolon

Arttirobacter

simplex

Kolesterol

1,4-Androstadien-3,17-dion

Arttirobacter

simplex

P-Sitosterol Kolesterol Stigmasterol Kampesterol

9a-Hidroksi-4-androsten-3,17-dion

Mycobacterium

aureus

arrtiizus

fortuitum

B i l a fermentasi d i l a k u k a n dengan baik, sekitar 7 0 % substrat a k a n diubah m e n j a d i asam sitrat.

Vaksin V a k s i n adalah suatu produk biologis y a n g terbuat dari m i k r o o r g a n i s m e , k o m p o n e n m i k r o o r g a n i s m e , atau t o k s i n y a n g telah d i l e m a h k a n atau d i m a t i k a n y a n g berguna u n t u k merangsang t i m b u l n y a kekebalan t u b u h seseorang secara spesifik terhadap jenis m i k r o o r g a n i s m e y a n g terkandung dalam v a k s i n y a n g diberikan. Salah satu bentuk v a k s i n adalah v a k s i n y a n g m e n g a n d u n g bakteri atau v i r u s y a n g telah d i l e m a h k a n dengan m e n g g u n a k a n bahan seperti formaldehida dan timerosal. Berbagai j e n i s v a k s i n telah dikembangkan dan dimanfaatkan untuk merangsang sistem imunitas tubuh. D a l a m p r o d u k s i v a k s i n y a n g berasal dari bakteri, d i b u t u h k a n s e j u m l a h besar bakteri u n t u k proses pembuatan v a k s i n . Pada pembuatan v a k s i n , bakteri dapat dilem a h k a n atau d i m a t i k a n . D e n g a n k e m a j u a n b i o t e k n o l o g i saat i n i , t e k n i k r e k a y a s a genetika sering digunakan untuk mengembangkan dan m e m p r o d u k s i sub-unit vaksin. Sebagai produk biologis, v a k s i n m e m i l i k i karakteristik tertentu dan m e m e r l u k a n penanganan khusus sejak diproduksi hingga digunakan pada u n i t - u n i t pelayanan. S u h u y a n g b a i k u n t u k p e n y i m p a n a n v a k s i n a d a l a h 2-8°C. P e n y i m p a n a n d i l u a r k e t e n tuan y a n g dipersyaratkan akan m e n u r u n k a n atau m e n g h i l a n g k a n potensi v a k s i n . K e r u s a k a n v a k s i n dapat m e n g a k i b a t k a n kerugian sumber daya y a n g tidak sedikit, bahkan dapat m e n i m b u l k a n efek pasca-imunisasi y a n g tidak d i i n g i n k a n . Pada u m u m n y a , v a k s i n akan rusak j i k a terpajan panas atau terkena sinar matahari langsung. A k a n tetapi, beberapa vaksin j u g a tidak tahan terhadap pembekuan, bahkan dapat rusak d a l a m w a k t u y a n g lebih singkat daripada j i k a v a k s i n terpajan panas. O l e h karena i t u , tenaga kesehatan, terutama apoteker, harus sangat m e m p e r h a t i k a n penanganan dan penyimpanan vaksin. Beberapa jenis vaksin yang telah digunakan untuk meningkatkan kekebalan tubuh terhadap penyakit infeksi antara lain sebagai berikut.

Bab 16 - Peranan Mibroorganisme;

Vaksin

BCG

V a k s i n i n i d i b u a t d a r i Mycobacterium bovis g a l u r Bacilius Calmette Guerin (BCG) y a n g sudah dilemahkan dan digunakan untuk mencegah penyakit tuberkulosis.

Vaksin

DPT

V a k s i n i n i m e n g a n d u n g t o k s o i d tetanus m u m i , t o k s o i d d i f t e r i m u m i , dan b a k t e r i pertusis y a n g d i i n a k t i f k a n dan digunakan u n t u k mencegah penyakit difteri, tetanus, dan pertusis.

Vaksin

campak

Vaksin ini dibuat dari virus campak yang dilemahkan dan digunakan untuk mencegah penyakit campak.

Vaksin itepatitis

B

rekombinan

V a k s i n i n i m e n g a n d u n g antigen virus hepatitis B , H B s A g , y a n g tidak m e n g i n f e k s i y a n g d i h a s i l k a n d a r i b i a k a n sel r a g i d e n g a n t e k n o l o g i r e k a y a s a D N A . A n t i g e n y a n g d i h a s i l k a n o l e h s e l r a g i Hansenula polymorpha i n i d i m u m i k a n d e n g a n m e t o d e u l t r a sentrifugasi, kromatografi k o l o m , dan diinaktifkan dengan formaldehida. V a k s i n i n i digunakan u n t u k mencegah infeksi virus hepatitis B .

Vaksin orai

poiio

V a k s i n i n i m e m p a k a n v a k s i n t r i v a l e n y a n g m e n g a n d u n g suspensi tiga tipe v i m s p o l i o h i d u p galur S a b i n , y a i t u tipe 1, tipe 2 , dan tipe 3, y a n g telah d i l e m a h k a n . V a k s i n i n i digunakan untuk mencegah infeksi v i m s polio.

Protein rekombinan manusia Peranan m i k r o o r g a n i s m e dalam pengembangan protein r e k o m b i n a n m a n u s i a sangat besar. H a l i n i d i p a c u o l e h p e r k e m b a n g a n t e k n o l o g i b i o l o g i m o l e k u l e r d a n r e k a y a s a genetika. Salah satu contoh produk protein hasil rekayasa genetika y a n g pertama kali d i produksi adalah H u m u l i n , yaitu insulin rekombinan manusia yang diproduksi pada tahun 1982 oleh E l i Lilly, sebuah pemsahaan farmasi A m e r i k a Serikat. D N A manusia yang menyandi produksi insulin disisipkan k e dalam plasmid vektor, kemudian d i k l o n k a n k e d a l a m s e l Escherichia coli s e b a g a i i n a n g . A p a b i l a s e l Escherichia coli ini dibiakkan, bakteri ini akan menghasilkan insulin yang sama dengan insulin endogen y a n g diproduksi oleh pankreas manusia karena d i d a l a m sel tersebut terdapat fragmen D N A manusia yang menyandi protein insulin. D e n g a n proses s e m p a , berbagai j e n i s p r o t e i n r e k o m b i n a n saat i n i t e l a h d i h a s i l k a n , s e b a g a i m a n a t e r c a n t u m pada Tabel 16.7. H o r m o n insulin sangat dibutuhkan u n t u k terapi diabetes melitus, t e m t a m a bagi penderita diabetes tipe 1 y a n g sangat bergantung pada i n s u l i n eksogen.

266

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran j

S e b e l u m insulin r e k o m b i n a n m a n u s i a d i p r o d u k s i secara rekayasa genetika, s u m b e r insulin diperoleh dari pankreas h e w a n , seperti sapi, kuda, dan babi. Insulin y a n g diperoleh dari pankreas h e w a n dapat digunakan pada m a n u s i a karena hanya berbeda beberapa asam a m i n o j i k a dibandingkan dengan insulin manusia. Insulin y a n g berasal dari babi paling banyak digunakan u n t u k m e n g g a n t i k a n insulin m a n u s i a karena h a n y a berbeda 1 asam a m i n o , sedangkan i n s u l i n sapi m e m p u n y a i perbedaan tiga asam a m i n o dibandingkan insulin manusia. Pada pemakaian j a n g k a panjang, k h u s u s n y a bagi penderita diabetes m e l i t u s tipe 1, penggunaan insulin h e w a n ternyata m e n i m b u l k a n efek alergi. O l e h karena itu, upaya m e m p r o d u k s i insulin m e lalui teknik rekayasa genetika dengan m e n g k l o n gen insulin pada bakteri atau j a m u r telah dilakukan. Pada saat i n i , i n s u l i n y a n g d i g u n a k a n d a l a m p e n g o b a t a n diabetes m e r u p a k a n i n sulin r e k o m b i n a n manusia yang dihasilkan dengan teknik rekayasa genetika.

Tabel 16.7. Beberapa P r o d u k Farmasi yang Diperoleh Melalui Rekayasa Genetika P r o d u k rekayasa g e n e t i k a

Diproduksi oleh

Kegunaan

Insulin manusia

Esctierichiia coli

Terapi diabetes

Hormon pertumbuhan manusia

Escherichia

Terapi kekurangan hormon pertumbuhan pada anak

Interferon-alfa

Escherichia coli dan Saccharomyces cerevisiae

Terapi leukemia, melanoma, dan hepatitis

Interferon-gamma

Escherichia

coli

Terapi penyakit granulomatosa kronis

Taxol

Escherichia

coli

Terapi kanker ovarium

Interleukin

Escherichia

coli

Terapi kanker dan meningkatkan sistem imun

Escherichia

coli

Terapi kulit akibat luka bakar, ulkus

Relaxin

Escherichia

coli

Membantu mempemnudah proses kelahiran bayi

Prourokinase

Escherichia co//dan Saccharomyces cerevisiae

Antikoagulan

Faktor nekrosis tumor {tumor necrosis factor, TNF)

Escherichia

Terapi tumor

Faktor pemicu koloni {colony stimulating factor, CSF)

Escherichia coli dan Saccharomyces cerevisiae

Faktor pertumbuhan epidennal {epidermal factor, EGF)

coli

growth

coli

Meningkatkan daya tahan tubuh terhadap infeksi dan terapi leukemia

BAB 17 ANALISIS KEAMANAN SEDIAAN FARMASI DAN MAKANAN S E C A R A MIKROBIOLOGI •

•

Pendahuluan

•

Pengujian C e m a r a n Bakteri

•

Identifikasi Bakteri P a t o g e n

Pengujian Sterilitas S e d i a a n F a r m a s i d a n A l a t Kesehatan •

Pengujian Potensi Antibiotik •

267

Pengujian Potensi Vitamin

268

B u b u Ajar Mihrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedokteran S

PENDAHULUAN Pengawasan m u t u d a n keamanan produk farmasi d a n m a k a n a n sangat penting dilakukan guna m e m b e r i k a n j a m i n a n kepada masyarakat b a h w a produk-produk y a n g mereka gunakan dan k o n s u m s i m e m e n u h i persyaratan yang telah ditentukan. T i n g k a t k o n s u m s i m a s y a r a k a t terhadap sediaan farmasi, y a n g m e l i p u t i obat, obat tradisional, m a k a n a n , m i n u m a n , k o s m e t i k a , dan alat kesehatan, cenderung terus bertambah seiring dengan perubahan pola konsumsi masyarakat. N a m u n demikian, masih banyak masyarakat yang belum menyadari risiko d a n dampak mengonsumsi suatu p r o d u k y a n g tidak m e m e n u h i kualitas secara m i k r o b i o l o g i s terhadap kesehatan. O l e h sebab i t u , t u j u a n pengawasan d a n pemeriksaan m u t u p r o d u k secara m i k r o b i o l o g i s adalah m e n j a m i n keamanan, keselamatan, dan kesehatan masyarakat d a l a m m e n g o n sumsi atau m e n g g u n a k a n sediaan farmasi. R u a n g lingkup pengujian m i k r o b i o l o g i yang akan dijelaskan dalam bab ini mencakup pengujian cemaran bakteri dan j a m u r pada obat, obat tradisional, m a k a n a n , m i n u m a n , dan k o s m e t i k a ; u j i sterilitas p r o d u k farmasi; u j i koefisien fenol; u j i potensi a n t i b i o t i k ; d a n u j i potensi v i t a m i n . Jenis pengujian m u t u dan k e a m a n a n secara m i k r o b i o l o g i s dapat d i l i h a t pada T a b e l 1 7 . 1 .

Makanan, M i n u m a n , dan Alat Kesehatan

1

Produk

Pengujian

Obat tetes mata, salep mata

Uji sterilitas

Obat suntik/infus

Uji sterilitas

Alat kesehatan steril

Uji sterilitas

Antibiotik

Uji potensi

Vitamin

Uji potensi

Obat non-steril (sediaan oral dan sediaan topikal)

Uji angka lempeng total (ALT) Uji angka kapang-khamir (AKK) Uji mikroba patogen

Obat tradisional

Uji angka lempeng total (ALT) Uji angka kapang-khamir (AKK) Uji mikroba patogen

Kosmetika

Uji angka lempeng total (ALT) Uji angka kapang-khamir (AKK) Uji mikroba patogen

Makanan dan minuman

Uji angka lempeng total (ALT) Uji angka kapang-khamir (AKK) Uji mikroba patogen Angka coliform

Produk komplemen, suplemen makanan

Uji angka lempeng total (ALT) Uji angka kapang-khamir (AKK) Uji mikroba patogen

Bab 17 - Analisis Keamanan Sediaan Farmasi

269

PENGUJIAN CEMARAN BAKTERI Pengujian c e m a r a n bakteri d i l a k u k a n pada sediaan obat, obat tradisional, m a k a n a n , m i n u m a n , k o s m e t i k a , d a n alat kesehatan. S e b e l u m pengujian c e m a r a n bakteri d a l a m sampel dilakukan, sampel perlu dihomogenkan. Pengujian cemaran bakteri mencakup berbagai cara berikut. 1. 2. 3. 4.

A n g k a lempeng total ( A L T ) . M e t o d e filtrasi. Angka kapang-khamir ( A K K ) . Pemeriksaan bakteri patogen.

Homogenisasi sampel pemeriksaan H o m o g e n i s a s i adalah suatu cara penyiapan sampel p e m e r i k s a a n u n t u k m e m p e r o l e h distribusi m i k r o b a sebaik m u n g k i n d i dalam sampel y a n g akan diperiksa. Tujuan h o m o g e n i s a s i adalah m e m b e b a s k a n sel-sel bakteri atau j a m u r y a n g m u n g k i n t e r l i n d u n g d i d a l a m bahan pemeriksaan d a n u n t u k m e n o r m a l k a n k e m b a l i sel-sel bakteri dan j a m u r yang m u n g k i n viabilitasnya berkurang karena kondisi yang kurang mengu n t u n g k a n d a l a m sediaan farmasi y a n g akan diperiksa. Setelah dibersihkan dengan alkohol 7 0 % , wadah sampel yang akan diperiksa d i b u k a secara aseptis. S a m p e l d i t i m b a n g atau d i u k u r d a n d i h o m o g e n k a n d a l a m larutan p e n g e n c e r , misalnyapeptone diliitionfliiid, bufferedpeptone water, a t a u l a r u t a n d a p a r f o s f a t , m e n g g u n a k a n a l a t h o m o g e n i s a s i (blender, stomacher). Perbandingan antara sampel d a n larutan pengencer y a n g d i g u n a k a n adalah sebagai berikut. •

• •

Sampel makanan S e b a n y a k 2 5 g r a m s a m p e l d i l a r u t k a n d a l a m 2 2 5 m l peptone dUution fluid (?DF) a t a u buffered peptone water ( B P W ) . Kosmetika S e b a n y a k 5 g r a m s a m p e l d i l a r u t k a n d a l a m 4 5 m l l a r u t a n letheen broth, Obat d a n obat tradisional S e b a n y a k 1 0 g r a m s a m p e l d i l a r u t k a n d a l a m 9 0 m l l a r u t a n letheen broth a t a u peptone dilution fluid ( P D F ) j i k a o b a t t i d a k m e n g a n d u n g b a h a n p e n g a w e t a t a u bukan antimikroba.

Angka lempeng total (ALT) Pengujian angka lempeng total adalah pengujian y a n g dilakukan untuk m e n g h i t u n g angka bakteri aerob mesofil y a n g terdapat dalam suatu sampel.

Cara

penentuan

Sampel y a n g akan diuji terlebih dahulu dihomogenkan dalam larutan pepton penge n c e r {peptone dilution fluid, P D F ) s e h i n g g a d i d a p a t p e n g e n c e r a n 1 0 ' . D a r i h a s i l pengenceran tersebut, dipipet sebanyak I m l k e d a l a m tabung pertama y a n g berisi 9 m l

larutan pengencer P D F sehingga diperoleh pengenceran 1 0 1 C a m p u r a n d i k o c o k homogen. Pengenceran d i l a k u k a n d e m i k i a n seterusnya sehingga diperoleh pengenc e r a n b e r t i n g k a t \0\ 1 0 ^ 1 0 " ^ d a n s e t e r u s n y a . L a r u t a n letheen broth d i g u n a k a n u n t u k obat, obat tradisional, d a n k o s m e t i k a y a n g m e n g a n d u n g pengawet. L a r u t a n p e n g e n c e r letheen broth d i g u n a k a n k a r e n a d a p a t m e n g i n a k t i f k a n p e n g a w e t y a n g b i a s a terdapat d a l a m sediaan. K e b e r a d a a n p e n g a w e t d a l a m s a m p e l dapat m e n g h a m b a t pertumbuhan bakteri. D a r i s e t i a p h a s i l p e n g e n c e r a n , d i p i p e t 1 m l k e d a l a m c a w a n p e t r i d a n d i b u a t duplo. S e l a n j u t n y a , k e d a l a m s e t i a p c a w a n p e t r i , d i t u a n g s e b a n y a k 1 5 - 2 0 m l m e d i a plate count agar ( P C A ) y a n g d i c a i r k a n p a d a s u h u 45° ± 1 °C. C a w a n p e t r i s e g e r a d i g o y a n g k a n perlahan supaya sampel tercampur rata dengan media perbenihan. Setelah m e d i a m e m b e k u , c a w a n p e t r i d i i n k u b a s i p a d a s u h u 35-37°C s e l a m a 2 4 ^ 8 j a m d e n g a n p o s i s i terbalik. S k e m a p e m e r i k s a a n angka l e m p e n g total dapat dilihat pada G a m b a r 1 7 . 1 . P e r t u m b u h a n k o l o n i pada setiap c a w a n y a n g m e n g a n d u n g 3 0 - 3 0 0 k o l o n i dicatat. Pada setiap pemeriksaan, selalu disertakan m e d i a k o n t r o l u j i ( b l a n g k o ) . A n g k a l e m peng total u n t u k 1 g r a m atau 1 m l sampel dihitung dengan m e n g a l i k a n j u m l a h ratarata k o l o n i pada c a w a n dengan faktor pengenceran.

Sampel

1

10-2

10-3

10-4J w 1 ml

\

10-5

Ij J

^ 1 ml

\

^ v ^ 1 ml

>• duplo

Iml

Plate count agar

15 - 20 ml

G a m b a r 17.1 Skema pemeriksaan angka lempeng total (ALT). Pemeriksaan ini bertujuan untuk menentukan jumlah kandungan bakteri aerob mesofil dalam suatu sampel.

Bab 17 - Analisis Keamanan Sediaan Farmasi

Contoh

271

perhitungan

Pengenceran

J u m l a h k o l o n i bakteri Petri 1

Petri 2

Re rata

10-^

129

131

130

10-2

26

24

25

D a r i d a t a t e r s e b u t , d a p a t d i s i m p u l k a n b a h w a a n g k a l e m p e n g t o t a l ( A L T ) = 1,3 x 10^ koloni/gram (menggunakan aturan j u m l a h koloni 3 0 - 3 0 0 ) .

Metode filtrasi M e t o d e ini dapat d i l a k u k a n apabila kandungan bakteri diperkirakan rendah. P r o d u k yang biasanya mengandung j u m l a h bakteri y a n g rendah antara lain obat oral, m i n u m a n ringan, air m i n u m dalam kemasan, atau produk lain y a n g diproses dengan baik. Prinsip penentuan angka bakteri dengan cara filtrasi adalah p e r t u m b u h a n bakteri aerob mesofil p a d a p e n y a r i n g m e m b r a n s e t e l a h d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 4 - ^ 8 j a m d a l a m perbenihan y a n g sesuai.

Cara

penentuan

Sebanyak 100 m l sampel atau sejumlah y a n g diperlukan disaring dengan peralatan p e n y a r i n g v a k u m m e n g g u n a k a n filter b a k t e r i y a n g b e r d i a m e t e r 0 , 4 5 n m , k e m u d i a n dibilas dengan air suling steril y a n g b e r v o l u m e sama dengan v o l u m e sampel y a n g d i s a r i n g . P e r a l a t a n p e n y a r i n g d i b u k a . S e l a n j u t n y a , filter b a k t e r i d i p i n d a h k a n s e c a r a aseptis d e n g a n pinset d a n d i l e t a k k a n d i atas p e r m u k a a n m e d i a p e r b e n i h a n P C A d a l a m c a w a n petri. Pengerjaan diupayakan sedemikian rupa agar tidak ada g e l e m b u n g udara a n t a r a filter b a k t e r i d a n m e d i a P C A . C a w a n d i i n k u b a s i d a l a m p o s i s i t e r b a l i k p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 4 - 4 8 j a m . J u m l a h k o l o n i y a n g t u m b u h p a d a m e m b r a n d i h i t u n g . J u m l a h tersebut m e n y a t a k a n j u m l a h bakteri dalam 100 m l sampel.

Angka kapang-khamir (AKK) Perhitungan angka kapang-khamir bertujuan untuk menentukan j u m l a h koloni kapang dan k h a m i r y a n g terdapat dalam suatu sampel. Pada prinsipnya, pengujian i n i m e n g gunakan metode yang hampir sama dengan penentuan A L T , hanya berbeda pada m e d i a p e r b e n i h a n y a n g d i g u n a k a n . P a d a p e n e n t u a n A K K , d i g u n a k a n m e d i a sabouraud dextrose agar ( S D A ) a t a u potato dextrose agar ( P D A ) .

Cara

penentuan

Pada pemeriksaan A K K , v o l u m e larutan sampel yang dipipetkan k e dalam media S D A / P D A pada setiap p e n g e n c e r a n adalah 0,5 m l . M e d i a p e r b e n i h a n S D A / P D A d i t u a n g t e r l e b i h d a h u l u , k e m u d i a n sebanyak 0,5 m l s a m p e l d i p i p e t k a n k e atas p e r m u k a a n media, lalu digoyang perlahan sambil diputar sampai merata. Pemeriksaan dilakukan duplo d a n d i s e r t a k a n b l a n g k o m e d i a S D A / P D A .

G a m b a r 17.2 Skema pemeriksiaan angka kapang-khamir (AKK). Pemeriksaan ini bertujuan untuk menentukan jumlah kandungan kapang dan khamir dalam suatu sampel.

S e l u r u h c a w a n p e t r i d i i n k u b a s i p a d a s u h u 20-25°C d a n d i a m a t i m u l a i h a r i k e t i g a sampai hari kelima. Jumlah koloni yang tumbuh dihitung dengan menjumlahkan k o loni yang t u m b u h pada kedua cawan petri. S k e m a pemeriksaan angka kapang-khamir dapat dilihat pada G a m b a r 17.2.

Contoh

perhitungan

Pengenceran 10-^

J u m l a h k o l o n i bakteri Petri 1

Petri 2

Rerata

29

30

59

D a r i d a t a t e r s e b u t , d i p e r o l e h A K K = 5 , 9 x 10^ k o l o n i / m l . P e n j u m l a h a n k o l o n i d a l a m cawan petri 1 dan 2 dapat d i l a k u k a n j i k a v o l u m e larutan sampel hasil pengenceran y a n g d i i n o k u l a s i k a n adalah 0,5 m l .

Bab 17 - Analisis K e a m a n a n Sediaan Farmasi

2 73

Pemeriksaan bakteri patogen K e b e r a d a a n b a k t e r i patogen d a l a m sediaan f a r m a s i , m a k a n a n , m i n u m a n , d a n alat kesehatan harus dihindari agar pengguna produk terlindung dari efek y a n g m e r u g i k a n yang disebabkan oleh produk yang dikonsumsi. Pemeriksaan bakteri patogen bertujuan untuk m e n e n t u k a n apakah suatu produk m e n g a n d u n g bakteri patogen y a n g tidak d i p e r b o l e h k a n terdapat d a l a m suatu sediaan f a r m a s i , m a k a n a n d a n m i n u m a n , serta alat kesehatan. Beberapa m i k r o o r g a n i s m e patogen yang harus diidentifikasi dalam suatu produk adalah sebagai berikut. • • • • • • • • •

Escherichia coli. Staphylococcus aureus. Salmonella typhi. Vibrio cholerae. Vibrio parahaemolyticus. Clostridium perfringens. Bacilius cereus. Pseudomonas aeruginosa. Candida albicans.

IDENTIFIKASI B A K T E R I PATOGEN Identifikasi bakteri Escherichia

coli

U n t u k m e n g i d e n t i f i k a s i a d a n y a b a k t e r i Escherichia coli d a l a m s a m p e l , p e r l a k u a n p e r t a m a adalah m e n g h o m o g e n k a n sampel d a l a m larutan pengencer y a n g sesuai s e h i n g g a d i d a p a t k a n hasil pengenceran 1 0 ' . S e l a n j u t n y a , dibuat pengenceran bertingkat sehingga diperoleh pengenceran 1 0 - d a n 1 0 ^ Dari hasil pengenceran 1 0 ' , dipipet masing-masing 1m l untuk diinokulasikan k edalam 3 buah tabung yang telah b e r i s i m e d i a MacConkey broth ( M C B ) d a n t a b u n g D u r h a m . L a n g k a h i n i j u g a d i l a k u k a n u n t u k s a m p e l d e n g a n p e n g e n c e r a n 1 0 - d a n \0'\ K e s e m b i l a n t a b u n g y a n g t e l a h d i i n o k u l a s i d i i n k u b a s i p a d a s u h u 35-37°C s e l a m a 2 4 - 4 8 j a m . G a s y a n g t e r b e n t u k pada t a b u n g D u r h a m d i a m a t i . S e t i a p t a b u n g y a n g p o s i t i f , y a i t u t i m b u l gas, d i i n o k u l a s i k a n k e d a l a m m e d i a Escherichia coli broth ( E C B ) d a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 44°C selama 2 4 j a m . A p a b i l a timbul gas, biakan diinokulasikan pada permukaan media p a d a t s e l e k t i f , y a i t u eosin methylene blue agar ( E M B A ) , k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a suhu 37"C selama 24 j a m . Jika bagian tengah k o l o n i y a n g t u m b u h pada media E M B A m e n u n j u k k a n kilap l o g a m d a n bintik biru kehijauan, k o l o n i d i i n o k u l a s i k a n pada m e d i a mitrient agar ( N A ) d a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 3 7 " C s e l a m a 2 4 j a m . L a n g k a h selanjutnya adalah pengujian konfirmasi, yaitu uji I M V I C , dengan menginokulasikan b i a k a n b a k t e r i p a d a m e d i a N A k e d a l a m indol, metil merah, voges proskauer, d a n sitrat ( I M V l C ) . H a s i l u j i k o n f i r m a s i Escherichia coli p o s i t i f j i k a u j i I M V I C m e n u n j u k k a n hasil berikut.

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Uji indol

Positif

Uji metil merah

Positif

Uji voges proskauer

Negatif

Uji sitrat

Negatif

Ujlindol D a r i b i a k a n m u m i nutrient agar m i r i n g , d i i n o k u l a s i k a n 1 s e n g k e l i t b i a k a n k e d a l a m m e d i a tryptone broth, k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 1 8 - 2 4 j a m . Sebanyak 0,2-0,3 m l pereaksi indol ditambahkan k edalam tabung. W a r n a merah tua pada permukaan media m e n u n j u k k a n reaksi indol positif.

Uji metil

meralt

D a r i b i a k a n m u m i nutrient agar m i r i n g , d i i n o k u l a s i k a n 1 s e n g k e l i t b i a k a n k e d a l a m m e d i a methyl red-voges proskauer ( M R - V P ) , k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C selama 4 8 j a m . D e n g a n m e n g g u n a k a n pipet, 5 m l b i a k a n d i p i n d a h k a n k e d a l a m tabung reaksi, d i t a m b a h k a n 5 tetes m e r a h m e t i l , dan d i k o c o k sampai h o m o g e n . W a m a k u n i n g menunjukkan reaksi negatif dan w a m a merah menunjukkan hasil positif

Uji voges

prosliauer

D a r i b i a k a n m u m i nutrient agar m i r i n g , d i i n o k u l a s i k a n 1 s e n g k e l i t b i a k a n k e d a l a m m e d i a metlryl red-voges proskauer ( M R - V P ) , k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 3TC selama 4 8 j a m . D e n g a n m e n g g u n a k a n pipet, 1 m l biakan dipindahkan k e d a l a m tabung reaksi, d i t a m b a h k a n 0,5 m l larutan a-naftol dan 0,2 m l l a m t a n k a l i u m h i d r o k s i d a , k e m u d i a n dikocok sampai h o m o g e n dan didiamkan selama 2 - 4 j a m . W a m a merah m u d a hingga m e r a h tua m e n u n j u k k a n reaksi positif, sedangkan w a m a tidak berubah m e nunjukkan reaksi negatif

Uji

sitrat

D a r i b i a k a n m u m i nutrient agar m h i n g , d i i n o k u l a s i k a n 1 s e n g k e l i t b i a k a n k e d a l a m m e d i a simmons citrate, k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u Sl^'C s e l a m a 4 8 - 9 6 j a m . W a m a b i m m e n u n j u k k a n reaksi positif, sedangkan w a m a hijau m e n u n j u k k a n reaksi negatif.

Identifikasi dan penghitungan bakteri

coliform

Coliform a d a l a h g o l o n g a n b a k t e r i y a n g t e r d i r i a t a s b a k t e r i f e k a l d a n b a k t e r i n o n - f e k a l . P e n g u j i a n d a n p e n g h i t u n g a n b a k t e r i coliform m e n g g u n a k a n m e d i a brilliant green lactose bile 2% ( B G L B 2 % ) . P r i n s i p p e n e n t u a n a n g k a b a k t e r i coliform a d a l a h a d a n y a p e r t u m b u h a n b a k t e r i coliform y a n g d i t a n d a i d e n g a n t e r b e n t u k n y a g a s p a d a t a b u n g D u r h a m s e t e l a h d i i n k u basi pada m e d i a y a n g sesuai, k e m u d i a n d i c o c o k k a n dengan angka y a n g tertera pada Tabel 17.2 atau 17.3. Pengujian menggunakan metode N i l a i D u g a Terdekat terdiri atas dua cara, y a i t u m e n g g u n a k a n deretan 3 tabung reaksi dan deretan 5 t a b u n g reaksi.

I

S a m p e l d i h o m o g e n k a n dan diencerkan d a l a m larutan pengencer y a n g sesuai seh i n g g a d i p e r o l e h h a s i l p e n g e n c e r a n 1 0 ' , 1 0 ^ d a n \0\ S e l a n j u t n y a , s e b a n y a k 1 m l larutan sampel 1 0 ' dipipet k e dalam 3 tabung reaksi yang masing-masing berisi tab u n g D u r h a m t e r b a l i k d a n 5 m l m e d i a lauryl sulphate tryptose broth ( L S T B ) a t a u lactose broth. P e r l a k u a n y a n g s a m a d i b e r i k a n t e r h a d a p l a r u t a n h a s i l p e n g e n c e r a n 10"^ d a n 10"^ pada 3 deret tabung k e d u a dan ketiga, seperti y a n g d i t u n j u k k a n pada s k e m a p e m e r i k saan pada G a m b a r 17.3. S e l u r u h t a b u n g d i i n k u b a s i p a d a s u h u 3TC s e l a m a 2 4 - 4 8 j a m . S e t e l a h 2 4 j a m , dicatat j u m l a h t a b u n g y a n g m e m b e n t u k gas p a d a m a s i n g - m a s i n g p e n g e n c e r a n . S e l a n j u t n y a , tabung y a n g tidak m e m b e n t u k gas diinkubasi k e m b a l i selama 2 4 j a m dan d i c a t a t j u m l a h t a b u n g y a n g m e m b e n t u k gas. Uji konfirmasi dilakukan dengan m e m i n d a h k a n sebanyak 1 sengkelit dari tiap t a b u n g y a n g m e m b e n t u k g a s p a d a m e d i a lauryl sulphate tryptose broth k e d a l a m t a b u n g y a n g b e r i s i 1 0 m l brilliant green lactose bile 2 % ( B G L B 2 % ) . S e m u a t a b u n g d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 4 - 4 8 j a m . P e m b e n t u k a n gas p a d a t a b u n g D u r h a m d a l a m m e d i a B G L B 2 % m e m p e r k u a t b u k t i a d a n y a b a k t e r i coliform. J u m l a h tabung y a n g positif pada u j i konfirmasi i n i dicatat dan d i c o c o k k a n dengan a n g k a coliform t o t a l p a d a D a f t a r N i l a i D u g a T e r d e k a t m e n g g u n a k a n d e r e t a n 3 t a b u n g pada Tabel 17.2.

1

2

3

G a m b a r 17.3 Skema pemeriksaan angka coliform dengan metode Nilai Duga Terdekat menggunakan deretan 3 tabung.

Tabel 17.2. Daftar Nilai Duga Terdekat (Most Probable M e n g g u n a k a n 3 Tabung . K o m b i n a s i / j u m l a h t a b u n g y a n g positif

Numben

IVIPN)

1 :10

1 : 100

1 :1000

MPN per g r a m a t a u per m l

0

0

0

<3

0

0

1

3

0

1

0

3

1

0

0

4

1

0

1

7

1

1

0

7

1

1

1

11

1

2

0

11

2

0

0

9

2

0

1

14

2

1

0

15

2

1

1

20

2

2

0

21

2

2

1

28

3

0

0

23

3

0

1

39

3

0

2

64

3

1

0

43

3

1

1

75

3

1

2

120

3

2

0

93

3

2

1

150

3

2

2

210

3

3

0

240

3

3

1

460

3

3

2

1100

3

3

3

>1100

T o t a l a n g k a coliform d a l a m s a m p e l y a n g d i p r o d u k s i d e n g a n b a i k d a n h i g i e n i s k a d a n g k a l a sangat s e d i k i t , a n t a r a l a i n d a l a m p r o d u k air, a i r m i n u m d a l a m k e m a s a n , d a n s u s u . J a d i , u n t u k p e n e n t u a n a n g k a coliform d a l a m p r o d u k a i r , a i r m i n u m d a l a m kemasan, dan susu, digunakan metode N i l a i D u g a Terdekat m e n g g u n a k a n deretan 5 tabung. Pada prinsipnya, cara penentuan menggunakan deretan 5 tabung sama dengan metode N i l a i D u g a Terdekat m e n g g u n a k a n deretan 3 tabung.

9

5*^ '^ Bab"l7-'AnalisisKedmarian Sediaan Fdfmasi**"^77

Sampel air

1

2

3

10 ml LSTB Kekuatan ganda

5 ml LSTB Kekuatan tunggal

5 ml LSTB Kekuatan tunggal

G a m b a r 17.4 Skema pemeriksaan angka coliform dengan metode Nilai Duga Terdekat menggunakan deretan 5 tabung.

P a d a p e n e n t u a n a n g k a coliform d e n g a n m e t o d e N i l a i D u g a T e r d e k a t m e n g g u n a k a n 5 t a b u n g , d i p a k a i m e d i a lauryl sulphate tryptose broth ( L S T B ) d e n g a n k e k u a t a n ganda dan kekuatan tunggal. Cara penentuan dengan menggunakan 5 tabung lebih peka daripada menggunakan 3 tabung. S a m p e l dipipet m a s i n g - m a s i n g sebanyak 10 m l d a n d i m a s u k k a n k e d a l a m 5 t a b u n g p e r t a m a y a n g b e r i s i 1 0 m l m e d i a lauryl sulphate tryptose broth ( L S T B ) a t a u lactose broth, k e k u a t a n g a n d a , y a n g d i d a l a m n y a t e r d a p a t t a b u n g D u r h a m y a n g t e r b a l i k . Selanjutnya, sebanyak 1 m lsampel dipipet dan d i m a s u k k a n k e dalam deretan 5 tabung yang kedua y a n g masing-masing berisi 5 m l L S T B dengan kekuatan tunggal. D e m i k i a n pula, k e dalam deretan 5 tabung yang ketiga, sebanyak 0,1 m l sampel dipipet d a n d i m a s u k k a n k e d a l a m 5 m l L S T B dengan kekuatan tunggal, seperti ditunjukkan pada s k e m a p e m e r i k s a a n a n g k a coliform p a d a G a m b a r 1 7 . 4 . S e l u r u h t a b u n g d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 4 - 4 8 j a m . S e t e l a h 2 4 j a m , dicatat j u m l a h tabung y a n g m e m b e n t u k gas pada m a s i n g - m a s i n g deretan tabung. T a b u n g y a n g tidak m e m b e n t u k gas diinkubasi k e m b a l i selama 2 4 j a m d a n dicatat j u m l a h t a b u n g y a n g m e m b e n t u k gas. U j i konfirmasi dilakukan dengan m e m i n d a h k a n sebanyak 1 sengkelit dari tiap t a b u n g y a n g m e m b e n t u k g a s p a d a m e d i a lauryl sulphate tryptose broth k e d a l a m t a b u n g y a n g b e r i s i 1 0 m l brilliant green lactose bile 2 % ( B G L B 2 % ) . S e m u a t a b u n g d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 4 - 4 8 j a m . G a s y a n g t e r b e n t u k p a d a t a b u n g D u r h a m d a l a m m e d i a B G L B 2 % m e m p e r k u a t b u k t i a d a n y a b a k t e r i coliform.

BuSuAja?^liSro^^

|Tabel 17.3. Daftar Nilai Duga Terdekat {Most Probable I M e n g g u n a k a n 5 Tabung

Number, IVIPN)

K o m b i n a s i / j u m l a h t a b u n g y a n g positif

MPN/100 m l

0-0-0

<2

0-0-1

2

0-1-0

2

0-2-0

4

1-0-0

2

1-0-1

4

1-1-0

4

1-1-1

6

1-2-0

6

2-0-0

4

2-0-1

7

2-1-0

7

2-1-1

9

2-2-0

9

2-3-0

12

3-0-0

8

3-0-1

11

3-1-0

11

3-1-1

14

3-2-0

14

3-2-1

17

4-0-0

13

4-0-1

17

4-1-0

17

4-1-1

21

4-1-2

26

4-2-0

22

4-2-1

26

4-3-0

27

4-3-1

33

5-0-0

23

5-0-1

30

5-0-2

40

'TT*^

Bab 17 - Analisis Keamanan Sediaan Farmasi

5-1-0

30

5-1-1

50

5-1-2

60

5-2-0

50

5-2-1

70

5-2-2

90

5-3-0

80

5-3-1

110

5-3-2

140

5-3-3

170

5-4-0

130

5-4-1

170

5-4-2

220

5-4-3

280

5-4-4

350

5-5-0

240

5-5-1

300

5-5-2

500

5-5-3

900

5-5-4

1600

5-5-5

>1600

^

279

J u m l a h t a b u n g y a n g p o s i t i f p a d a u j i k o n f i r m a s i d i c a t a t . N i l a i D u g a T e r d e k a t coliform p e r 1 0 0 m l s a m p e l k e m u d i a n d i h i t u n g d e n g a n m e n g g u n a k a n D a f t a r N i l a i D u g a Terdekat m e n g g u n a k a n 5 tabung, seperti d i t u n j u k k a n pada T a b e l 17.3.

Identifikasi bakteri Clostridium

perfringens

S a m p e l y a n g a k a n d i p e r i k s a d i h o m o g e n k a n d a n d i e n c e r k a n d e n g a n l a r u t a n peptone dilution fluid ( P D F ) h i n g g a d i d a p a t k a n p e n g e n c e r a n 1 0 ' . L a r u t a n s a m p e l h a s i l p e n g enceran dipipet sebanyak 2 m l dan d i m a s u k k a n k e d a l a m tabung y a n g berisi 18 m l fluid thioglycollate medium, k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 4 j a m .

280

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Bila terlihat pertumbuhan, biakan diinokulasikan ke dalam cawan petri yang berisi m e d i a s e l e k t i f sulfite polymyxin sulfadiazine agar ( S P S A ) d a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 4 - 4 8 j a m d e n g a n p o s i s i t e r b a l i k p a d a b e j a n a a n a e r o b . B i l a t e r l i h a t p e r t u m b u h a n k o l o n i s p e s i f i k y a n g d i d u g a b a k t e r i Clostridium perfringens, i d e n t i f i k a s i dilanjutkan dengan u j i k o n f i r m a s i , antara lain pewarnaan spora, u j i m o t i l i t a s d a l a m m e d i a s e m i s o l i d , d a n u j i r e d u k s i n i t r a t . B i a k a n d i i n o k u l a s i k a n p a d a m e d i a nitrate broth d a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 4 j a m . S e t e l a h i t u , s e b a n y a k 0 , 5 - 1 m l larutan a - n a f t i l a m i n dan 0,5-1 m l asam sulfanilat ditambahkan k e dalam biakan. W a m a m e r a h m u d a sampai m e r a h akan t i m b u l apabila bakteri mereduksi nitrat m e n jadi nitrit.

Identifikasi bakteri Salmonella

typhi

Sampel yang akan diperiksa terlebih dahulu dihomogenkan dan dilakukan pra-pengay a a n d e n g a n l a m t a n lactose broth ( L B ) , y a i t u d e n g a n m e m i n d a h k a n 2 5 m l s a m p e l s e c a r a a s e p t i s k e d a l a m b o t o l y a n g b e r i s i 2 2 5 m l m e d i a lactose broth ( L B ) , k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 4 j a m . S e b a n y a k 10 m l b i a k a n pra-pengayaan d i p i n d a h k a n k e d a l a m m e d i a p e n g a y a a n y a n g t e r d i r i a t a s 1 0 0 m l m e d i a tetrathionate brilliant green agar ( T B G B ) d a n 1 0 0 m l m e d i a selenite cysteine broth ( S C B ) , k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 2>TC s e l a m a 2 4 jam. B a k t e r i Salmonella typhi d i i d e n t i f i k a s i d e n g a n m e n g i n o k u l a s i k a n 1 s e n g k e l i t b i a k a n p e n g a y a a n p a d a c a w a n p e t r i y a n g b e r i s i m e d i a brilliant green agar ( B G A ) d a n bismuth sulfite agar ( B S A ) a t a u p e r b e n i h a n s e l e k t i f l a i n n y a , s e p e r t i SalmonellaShigella agar ( S S A ) , xylose lysine desoxycholate agar ( X L D A ) , d a n hektoen enteric agar ( H E A ) . P e r b e n i h a n k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 4 j a m . K o l o n i y a n g t u m b u h p a d a m e d i a d i d u g a m e m p a k a n Salmonella typhi ykdi m e n u n j u k k a n c i r i ciri sebagai berikut. • •

• • •

Pada B G A , k o l o n i b e r w a m a merah m u d a hingga merah atau bening hingga buram dengan lingkaran merah m u d a sampai merah. Pada B S A , k o l o n i b e r w a m a cokelat, abu-abu sampai h i t a m , dan kadang-kadang dengan kilap l o g a m . W a m a media di sekitar k o l o n i m u l a - m u l a cokelat, k e m u d i a n menjadi h i t a m j i k a masa inkubasi ditambah. Pada beberapa galur, k o l o n i b e r w a m a hijau dengan daerah d i s e k e l i l i n g n y a b e r w a m a lebih gelap. Pada S S A , k o l o n i tidak b e r w a m a sampai merah muda, bening sampai buram. Pada X L D A , k o l o n i b e r w a m a merah m u d a dengan bintik h i t a m di tengah. Pada H E A , k o l o n i b e r w a m a b i m hijau dengan atau tanpa b i n t i k h i t a m di tengah.

L a n g k a h berikutnya adalah u j i konfirmasi.Pada u j i ini, dipilih 2 - 5 k o l o n i spesifik dari m e d i a s e l e k t i f d a n d i i n o k u l a s i k a n p a d a m e d i a nutrient agar ( N A ) , k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 0 - 2 4 j a m . K o l o n i p a d a nutrient agar k e m u d i a n d i i n o kulasikan dengan metode tusukan dan goresan u n t u k mengerjakan uji-uji berikut.

Bab 17 - Analisis K e a m a n a n Sediaan Farmasi

Penanaman

pada media triple sugar Iron agar

(TSIA)

K o l o n i d u g a a n Salmonella d i p i n d a h k a n k e p e r b e n i h a n m i r i n g T S I A d e n g a n c a r a menggores pada bagian m i r i n g dan m e n u s u k pada bagian tegak perbenihan, k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 3TC s e l a m a 2 4 ^ 8 j a m . P e r u b a h a n y a n g t e r j a d i d i a m a t i . Pada bagian tegak, Salmonella akan: • • •

Memfermentasi glukosa, w a m a media bembah dari ungu menjadi kuning. T i d a k m e m f e r m e n t a s i sakarosa, w a m a m e d i a tetap ungu. M e m b e n t u k H^S, w a m a media bembah dari ungu menjadi hitam. Pada bagian miring, Salmonella akan:

• •

M e m f e r m e n t a s i laktosa atau sakarosa, w a m a m e d i a m e n j a d i k u n i n g . T i d a k m e m f e r m e n t a s i laktosa dan sakarosa, w a m a m e d i a tetap m e r a h atau tidak bembah.

UJI pada urea agar

,

K o l o n i d u g a a n Salmonella d i g o r e s k a n p a d a p e r m u k a a n m e d i a urea agar m i r i n g , k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 4 j a m . T i m b u l n y a w a m a m e r a h m u d a m e n u n j u k k a n reaksi positif, sedangkan tidak ada perubahan w a m a m e n u n j u k k a n reaksi negatif.

UJI dekarboksllasi

llsin

K o l o n i d u g a a n Salmonella d i i n o k u l a s i k a n p a d a p e r b e n i h a n c a i r lysine decarboxylase broth, k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 4 8 j a m . T i m b u l n y a w a m a u n g u menunjukkan reaksi positif

UJI voges

proskauer

K o l o n i d u g a a n Salmonella d i m a s u k k a n m a s i n g - m a s i n g 1 s e n g k e l i t k e d a l a m 2 t a b u n g r e a k s i y a n g m a s i n g - m a s i n g b e r i s i 0 , 2 m l p e r b e n i h a n voges proskauer ( V P ) . T a b u n g k e - I d i i n k u b a s i p a d a s u h u k a m a r d a n t a b u n g k e - 2 d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 4 - 4 8 j a m . S e l a n j u t n y a , pada tiap tabung, diteteskan 2 tetes l a m t a n k r e a t i n , 3 tetes l a m t a n a - n a f t o l , dan 2 tetes pereaksi K O H . P e n g o c o k a n d i l a k u k a n tiap k a l i pereaksi d i t a m b a h k a n . P e n g a m a t a n d i l a k u k a n s e l a m a 15 m e n i t , t e r b e n t u k n y a w a m a m e r a h j a m b u sampai m e r a h tua m e n u n j u k k a n reaksi positif, sedangkan j i k a tidak bembah, menunjukkan reaksi negatif

UJI Indol K o l o n i d u g a a n Salmonella d i i n o k u l a s i k a n s e b a n y a k 1 s e n g k e l i t k e d a l a m m e d i a i n d o l d a l a m t a b u n g , k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 4 j a m . S e l a n j u t n y a , ditambahkan 1 m lpereaksi indol. Terbentuknya gelang merah m e n u n j u k k a n reaksi positif, sedangkan bila tidak b e r w a m a atau k u n i n g kecokelatan, m e n u n j u k k a n reaksi negatif

282

Uji

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

serologi

K o l o n i d u g a a n Salmonella d i a m b i l s e b a n y a k 1 s e n g k e l i t d a n d i s u s p e n s i k a n d e n g a n j s a t u t e t e s l a r u t a n N a C l fisiologis p a d a k a c a o b j e k . S e l a n j u t n y a , s u s p e n s i d i t e t e s i d e n g a n a n t i s e r u m Salmonella p o l i v a l e n O d a n d i h o m o g e n k a n d e n g a n m e n g g o y a n g k a n • k a c a o b j e k a t a u m e n g g u n a k a n s e n g k e l i t . P e n g a m a t a n d i l a k u k a n s e l a m a 5 m e n i t . Sal- \ monella p o s i t i f j i k a t e r j a d i a g l u t i n a s i .

I d e n t i f i k a s i b a k t e r i Staphylococcus

aureus

S a m p e l y a n g a k a n d i p e r i k s a d i h o m o g e n k a n d a n d i e n c e r k a n d e n g a n l a r u t a n peptone \ dilution fluid ( P D F ) h i n g g a d i d a p a t k a n p e n g e n c e r a n 1 0 ' . S e b a n y a k 2 , 0 m l l a r u t a n \ sampel hasil pengenceran 1 0 ' diambil dan dimasukkan k e dalam tabung reaksi y a n g \ b e r i s i 1 8 , 0 m l m e d i a ttypticase soy broth ( T S B ) , l a l u d i m k u b a s i p a d a s u h u 37°C ; selama 2 4 - 4 8 j a m . B i a k a n dalam T S B kemudian diinokulasikan dengan menggunakan s e n g k e l i t p a d a l e m p e n g m e d i a Baird Parker agar ( B P A ) . P e r l a k u a n y a n g s a m a d i b e - \ r i k a n j u g a u n t u k k o n t r o l p o s i t i f d e n g a n m e n g g o r e s k a n Staphylococcus aureus p a d a m e d i a y a n g s a m a . S e m u a b i a k a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 4 - 4 8 j a m d e n g a n j p o s i s i c a w a n t e r b a l i k . K o l o n i y a n g d i d u g a m^rwpdkm Staphylococcus aureus a d a l a h ; k o l o n i spesifik y a n g b e r w a m a h i t a m mengkilat dengan lingkaran cerah di sekeliling- ' nya. Selanjutnya, k o l o n i dugaan y a n g spesifik dipiUh dari biakan B P A u n t u k d i l a k u k a n 4 u j i k o n f i r m a s i , y a i t u u j i k o a g u l a s e . K u r a n g - l e b i h 1 0 k o l o n i d u g a a n Staphylococcus :; d i p i l i h d a r i b i a k a n B P A d a n d i i n o k u l a s i k a n k e d a l a m m e d i a brain-heart infusion broth j ( B H I B ) . B i a k a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 3 7 ' ' C s e l a m a 2 0 - 2 4 j a m . S e b a n y a k 0 , 1 m l d a r i 'k setiap b i a k a n d a l a m B H I B dipipet d a n d i p i n d a h k a n k e d a l a m t a b u n g r e a k s i steril. | S e l a n j u t n y a , d i t a m b a h k a n 0,3 m l p l a s m a k e l i n c i p a d a m a s i n g - m a s i n g t a b i m g . T a b u n g ' k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 4 - 6 j a m . D i a m a t i a d a n y a r e a k s i p e n g - 'i g u m p a l a n p l a s m a . P e n g g u m p a l a n m e n u n j u k k a n k o a g u l a s e Staphylococcus aureus | positif.

i d e n t i f i k a s i b a k t e r i Pseudomonas

aeruginosa

Uji bakteri i n i biasanya dilakukan untuk pemeriksaan kualitas dan j a m i n a n m u i produk kosmetika. D a r i hasil homogenisasi pada penyiapan sampel, dipipet 2,0 m l sampel hasil pengenceran 1 0 ' dan dimasukkan k e dalam tabung reaksi yang berisi 1 8 , 0 m l m e d i a trypticase soy broth ( T S B ) . B i a k a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 4 - 4 8 j a m . D a r i b i a k a n T S B , d i a m b i l satu sengkelit d a n d i i n o k u l a s i k a n pada perm u k a a n m e d i a cetrimide agar, k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 4 8 - 7 2 j a m . D i a m a t i adanya pertumbuhan k o l o n i b e r w a m a kehijauan. K o l o n i spesifik y a n g I b e r w a m a k e h i j a u a n tersebut d i a m b i l dan d i s u s p e n s i k a n d a l a m 0,5 m l T S B , k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 j a m . S a t u s e n g k e l i t b a k t e r i d i a m b i l d a r i m e d i a i n i d a n d i b i a k k a n p a d a m e d i a Pseudomonas agar P ( P A P ) d a n m e d i a Pseudomonas agar F ( P A F ) p a d a 37°C s e l a m a 7 2 j a m . S e l a n j u t n y a , d i l a k u k a n u j i p i g m e n . S a t u s e n g k e l i t l a i n n y a d i g o r e s k a n p a d a nutrient agar m i r i n g d a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a

Bab 17 - Analisis K e a m a n a n Sediaan Farmasi

283

24 j a m . Selanjutnya, d i l a k u k a n u j i oksidase, uji katalase, uji p e r t u m b u h a n pada 41 "C, . an uji mikroskopis dengan pewarnaan G r a m .

Uji

pigmen

C o l o n i Pseudomonas aeruginosa y a n g t u m b u h p a d a m e d i a Pseudomonas agar F P A F ) b e r w a m a k u n i n g k e h i j a u a n , s e d a n g k a n k o l o n i y a n g t u m b u h p a d a m e d i a Pseuiomonas agar P ( P A P ) b e r w a r n a h i j a u k e b i r u a n .

Uji

oiisidase

S a t u s e n g k e l i t b i a k a n d i a m b i l d a r i b i a k a n nutrient agar m i r i n g d a n d i t o t o l k a n p a d a . ertas s i t o k r o m , y a i t u kertas y a n g telah d i j e n u h k a n dengan yV,A^-dimetil-/7-fenilendiamin dihidroklorida. Pembentukan warna merah yang kemudian berubah menjadi ungu m e n u n j u k k a n uji oksidase positif.

Uji

iiataiase

S a t u s e n g k e l i t b i a k a n d i a m b i l d a r i b i a k a n nutrient agar m i r i n g d a n d i c a m p u r d e n g a n setetes larutan h i d r o g e n p e r o k s i d a 3 % pada kaca objek. P e m b e n t u k a n g e l e m b u n g gas m e n u n j u k k a n u j i katalase p o s i t i f

Uji pertumbuiian

pada suit u 41° C

S a t u s e n g k e l i t b i a k a n d i a m b i l d a r i b i a k a n nutrient agar m i r i n g d a n d i i n o k u l a s i k a n p a d a m e d i a trypticase soy broth, k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 41°C s e l a m a 2 4 - 4 8 j a m . K e k e r u h a n m e n u n j u k k a n p e r t u m b u h a n pada suhu 41''C p o s i t i f H a l i n i m e n u n j u k k a n b a h w a b a k t e r i t a h a n t e r h a d a p s u h u 4 1 °C; b a k t e r i g o l o n g a n Pseudomonas t a h a n terhadap pemanasan.

Pewarnaan

Gram

P a d a p e w a m a a n G r a m , Pseudomonas aeruginosa m e r u p a k a n b a k t e r i G r a m - p o s i t i f berbentuk batang.

I d e n t i f i k a s i b a k t e r i Bacilius

cereus

U j i b a k t e r i Bacilius cereus b i a s a n y a d i l a k u k a n u n t u k p e m e r i k s a a n k u a l i t a s d a n j a m i n a n m u t u produk m a k a n a n dan obat tradisional. D a r i hasil homogenisasi, 1 m l s a m p e l d i p i p e t k e d a l a m c a w a n p e t r i y a n g b e r i s i m e d i a Kim & Goepfert agar a t a u Bacilius cereus agar. B i a k a n k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 4 - 4 8 j a m d e n g a n p o s i s i c a w a n t e r b a l i k . K o l o n i y a n g d i d u g a Bacilius cereus d i i n o k u l a s i k a n p a d a m e d i a nutrient agar m i r i n g d a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 3 7 ' ' C s e l a m a 2 4 j a m . S e l a n j u t n y a , d i lakukan uji konfirmasi, yang m e l i p u t i uji pencairan gelatin, uji reduksi nitrat, dan uji voges proskauer.

Uji pencairan

gelatin

D a r i b i a k a n m u r n i nutrient agar m i r i n g , d i i n o k u l a s i k a n 1 s e n g k e l i t k e d a l a m m e d i a tryptone broth y a n g m e n g a n d u n g 1 2 % g e l a t i n . B i a k a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 3 7 ' ' C

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

s e l a m a 2 4 j a m , k e m u d i a n d i d i n g i n k a n p a d a s u h u 4°C s e l a m a 3 0 m e n i t . A p a b i l a b i a k a n tetap cair, gelatinase p o s i t i f . B i l a m e d i a d a l a m t a b i m g k e m b a l i m e n j a d i padat, gelat i n a s e n e g a t i f . Bacilius cereus m e m b e r i k a n r e a k s i p o s i t i f

Uji redulisi

nitrat

D a r i b i a k a n m u m i nutrient agar m i r i n g , d i i n o k u l a s i k a n 1 s e n g k e l i t k e d a l a m m e d i a nitrate broth. B i a k a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 3TC s e l a m a 2 4 j a m , k e m u d i a n d i t a m bahkan pereaksi nitrat ( 0 , 5 - 1 m l lamtan a-naftilamm dan 0,5-1 m l asam sulfanilat). Jika timbul w a m a jingga sampai merah, biakan m e n u n j u k k a n reduksi nitrat positif. Bacilius cereus m e m b e r i k a n r e a k s i p o s i t i f

Uji voges

prosliauer

ii

D a r i b i a k a n m u m i nutrient agar m i r i n g , d i i n o k u l a s i k a n 1 s e n g k e l i t k e d a l a m me< voges proskauer. B i a k a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 3TC s e l a m a 2 4 - 4 8 j a m . S e b a n y a k 0 , 6 m l l a m t a n a - n a f t o l dan 0,2 m l l a m t a n k a l i u m hidroksida 4 0 % d i t a m b a h k a n k e d a l a m 1 m l biakan d a n didiamkan selama 2 - 4 j a m . W a m a merah m u d a hingga merah m e n u n j u k k a n r e a k s i p o s i t i f . Bacilius cereus m e m b e r i k a n r e a k s i p o s i t i f .

I d e n t i f i k a s i b a k t e r i Vibrio

parahaentolyticus

U j i b a k t e r i Vibrio parahaemolyticus b i a s a n y a d i l a k u k a n u n t u k p e m e r i k s a a n k u a l i t a s dan j a m i n a n m u t u produk makanan dan m i n u m a n . Sampel yang akan diuji d i h o m o g e n k a n d e n g a n l a m t a n m e d i a alkalinepeptone water d a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 3TC selama 2 4 j a m . P e n a n a m a n d i l a k u k a n dari biakan i n i dengan cara digoreskan pada m e d i a s e l e k t i f thiosulphate citrate bile salt sucrose ( T C B S ) agar, k e m u d i a n d i i n k u - ; b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 0 - 2 4 j a m . Vibrio parahaemolyticus a k a n t u m b u h s e b a - ; gai k o l o n i bulat berdiameter 2 - 3 m m , dengan w a m a hijau atau b i m di bagian tengah \ koloni. Selanjutnya, dilakukan u j i konfirmasi terhadap k o l o n i dugaan, y a n g m e l i p u t i penanaman pada m e d i a T S I A , u j i fermentasi karbohidrat, u j i motilitas, u j i sifat h a l o p i k , u j i d e k a r b o k s l l a s i l i s i n , u j i p e r t u m b u h a n p a d a s u h u 42°C, d a n p e w a m a a n G r a m .

Penanaman

pada media

triple sugar Iron agar

(TSIA)

K o l o n i d u g a a n d i i n o k u l a s i k a n d e n g a n c a r a d i g o r e s k a n p a d a p e r m u k a a n d a n ditusi3P? k a n hingga dasar tabung y a n g berisi m e d i a T S I A , k e m u d i a n d i i n k u b a s i pada s u h u i 37°C s e l a m a 2 4 j a m . Vibrio parahaemolyticus m e n y e b a b k a n p e r m u k a a n m e d i a m e n - ^ j a d i m e r a h dan bagian dasar m e d i a b e r w a m a k u n i n g (asam), tetapi tidak menghasilk a n gas a t a u H ^ S .

Uji fermentasi

karbohidrat

K o l o n i d u g a a n d i i n o k u l a s i k a n p a d a s e j u m l a h m e d i a peptone sugar broth, y a n g masing-masing ditambahkan sukrosa, maltosa, d a n manitol, k e m u d i a n diinkubasi p a d a s u h u 37**C s e l a m a 2 4 j a m . W a m a k u n i n g m e n u n j u k k a n t e r b e n t u k n y a a s a m , y a n g berarti terjadi proses fermentasi.

B a b 17 - Analisis K e a m a n a n Sediaan Farmasi

285^

Vibrio parahaemolyticus d a p a t m e m f e r m e n t a s i m a l t o s a d a n m a n i t o l , t e t a p i t i d a k memfermentasi sukrosa.

Uji

motilitas

K o l o n i dugaan d i i n o k u l a s i k a n dengan cara d i t u s u k k a n k e d a l a m m e d i a m o t i l i t a s , k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 4 j a m . D i a m a t i a d a n y a d i f u s i p e r t u m b u h a n d i s e k i t a r t u s u k a n . Vibrio parahaemolyticus m e r u p a k a n b a k t e r i y a n g m o t i l (bergerak).

Uji sifat

liaiofiiili

K o l o n i d u g a a n d i i n o k u l a s i k a n k e d a l a m 4 t a b u n g b e r i s i m e d i a salt trypticase broth y a n g masing-masing mengandung 0 % , 6 % , 8%, dan 1 0 % N a C l , k e m u d i a n diinkubasi. Vibrio parahaemolyticus t u m b u h p a d a m e d i a y a n g m e n g a n d u n g 6 % d a n 8 % N a C l , tetapi tidak t u m b u h pada media y a n g mengandung 0 % dan 1 0 % N a C l .

Uji dekarboiisiiasi

lisin

K o l o n i d u g a a n d i i n o k u l a s i k a n p a d a m e d i a lysine decarboxylase broth d a n d i i n k u b a s i pada suhu 37"C s e l a m a 4 hari. Pengamatan d i l a k u k a n setiap h a r i . A p a b i l a terjadi d e k a r b o k s l l a s i , m e d i a a k a n b e r w a r n a u n g u . Vibrio parahaemolyticus m e m b e r i k a n reaksi positif

Uji pertumbulian

pada Suhu 42?C

K o l o n i d u g a a n d i i n o k u l a s i k a n p a d a m e d i a trypticase soy broth d a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 4 2 ' ' C s e l a m a 2 4 j a m . Vibrio parahaemolyticus d a p a t t u m b u h p a d a s u h u t e r sebut.

Pewarnaan

Gram

Vibrio parahaemolyticus m e r u p a k a n b a k t e r i G r a m - n e g a t i f y a n g b e r b e n t u k k o m a a t a u batang.

I d e n t i f i k a s i b a k t e r i Vibrio

cholerae

U j i b a k t e r i Vibrio cholerae b i a s a n y a d i l a k u k a n u n t u k p e m e r i k s a a n k u a l i t a s d a n j a m i n a n m u t u produk makanan dan m i n u m a n . S a m p e l y a n g t e l a h d i h o m o g e n k a n d e n g a n l a r u t a n m e d i a alkaline peptone water d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 6 j a m . S a t u s e n g k e l i t ( b e r d i a m e t e r 5 m m ) d i i n o k u l a s i k a n p a d a m e d i a thiosulphate citrate bile salt sucrose ( T C B S ) agar, k e m u d i a n d i i n k u b a s i pada suhu 37"C selama 1 8 - 2 4 j a m . D i a m a t i p e r t u m b u h a n k o l o n i besar d e n g a n d i a m e t e r 2 - 3 m m , halus, b e r w a m a k u n i n g , datar, bagian t e n g a h k e r u h d a n b e n i n g d i s e k e l i l i n g n y a . K o l o n i y a n g d i d u g a Vibrio cholerae d i i n o k u l a s i k a n p a d a m e d i a nutrient agar m i r i n g d a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 37°C s e l a m a 2 4 j a m . Selanjutnya, dilakukan u j i konfirmasi terhadap koloni dugaan, yang meliputi penanaman pada m e d i a T S I A , uji oksidase, uji fermentasi karbohidrat, uji motilitas, dan p e w a m a a n G r a m .

286

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Penanaman

pada media

tripie sugar iron agar

(TSIA)

S a t u s e n g k e l i t b i a k a n d i a m b i l d a r i b i a k a n nutrient agar m i r i n g d a n d i i n o k u l a s i k a n p a d a m e d i a T S I A , k e m u d i a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 3TC s e l a m a 2 4 j a m . B i a k a n Vibrio cholerae a k a n b e r w a m a k u n i n g d i p e r m u k a a n d a n d i d a s a r t a b u n g t a n p a p e m b e n t u k a n gas H . S .

UJI

oksidase

Kertas saring ( 6 x 6 c m ) disiapkan di dalam cawan petri. Bagian tengah kertas diberi • 3 tetes p e r e a k s i t e t r a m e t i l p a r a f e n i l e n d i a m i n . S e l a n j u t n y a , satu sengkelit b i a k a n d i a m b i l d a r i b i a k a n nutrient agar m i r i n g d a n d i t o t o l k a n p a d a b a g i a n k e r t a s s a r i n g y a n g sudah j e n u h dengan pereaksi sepanjang 3 - 6 m m . Pembentukan w a m a u n g u tua y a n g c e p a t m e n u n j u k k a n r e a k s i p o s i t i f . Vibrio cholerae m e m b e r i k a n r e a k s i o k s i d a s e • positif

Uji fermentasi

karbohidrat

j | |

S a t u s e n g k e l i t b i a k a n d i a m b i l d a r i b i a k a n nutrient agar m i r i n g d a n d i i n o k u l a s i k m T ^ p a d a s e j u m l a h m e d i a peptone sugar broth y a n g m a s i n g - m a s i n g d i t a m b a h k a n g l u k o s a , s u k r o s a , m a n o s a , d a n m a n i t o l . S e l a n j u t n y a , d i i n k u b a s i p a d a s u h u 3TC s e l a m a 4 - 5 hari d a n d i a m a t i setiap hari. M u n c u l n y a w a m a k u n i n g m e n u n j u k k a n t e r b e n t u k n y a a s a m , y a n g b e r a r t i t e r j a d i p r o s e s f e r m e n t a s i . Vibrio cholerae d a p a t m e m f e r m e n t a s i glukosa, sukrosa, manosa, dan manitol.

Uji

motilitas

S a t u s e n g k e l i t b i a k a n d i a m b i l d a r i b i a k a n nutrient agar m i r i n g d a n d i i n o k u l a s i k a n dengan cara ditusukkan k e dalam media motilitas, k e m u d i a n dimkubasi pada suhu 37°C s e l a m a 1 8 - 2 4 j a m . A d a n y a p e r t u m b u h a n m e n y e b a r d i a m a t i d i s e k i t a r t u s u k a n . Vibrio cholerae m e n u n j u k k a n m o t i l i t a s p o s i t i f .

Pewarnaan

Gram

Vibrio cholerae m e m p a k a n b a k t e r i G r a m - n e g a t i f , y a n g b e r b e n t u k b a t a n g b e n g k o k .

I d e n t i f i k a s i Cattdida

albicans

P e m e r i k s a a n Candida albicans b i a s a n y a d i l a k u k a n t e r h a d a p p r o d u k - p r o d u k k o s m e tika. Bahan pemeriksaan yang akan diuji dihomogenkan dan diencerkan dengan penge n c e r a n 1 : 1 0 . D a r i h a s i l p e n g e n c e r a n s a m p e l 1:10 i n i , d i p i p e t s e b a n y a l 1 0 m l , 1 m l , dan 0,1 m l , dan d i m a s u k k a n k e dalam 3 buah wadah y a n g masing-masing berisi 4 0 m l , 1 0 m l , d a n 1 0 m l m e d i a sabouraud dextrose broth ( S D B ) . B i a k a n d i i n k u b a s i p a d a s u h u 20-25°C s e l a m a 4 8 j a m . K o l o n i y a n g t u m b u h d e n g a n c i r i - c i r i p u t i h k e k u n i n g a n dengan tepi y a n g tidak rata d i a m b i l untuk u j i mikroskopis dan pengamatan m o r f o l o g i k o l o n i d a n b e n t u k k l a m i d o s p o r a C . albicans.

B a b 17 - Analisis K e a m a n a n S e d i a a n F a r m a s i

Pengamatan

287

klamidospora

Koloni yang diduga sebagai koloni Candida alhicans pada media sabourauddextrose broth diambil dan diinokulasikan ke dalam cawan petri yang berisi media corn meal agar (CMA). Inokulasi dilakukan dengan membuat 2 goresan pada media perbenihan corn meal agar (CMA), masing-masing sepanjang 3,5 cm dan berjarak 1,2 cm. Goresan melintang terhadap kedua goresan tersebut kemudian dibuat dari koloni yang telah diencerkan dengan NaCl 0,9%. Perpotongan keempat goresan ditutup dengan kaca penutup steril berukuran 22 x 22 mm. Uji kontrol dengan Candida alhicans pembanding dibuat pada salah satu sektor media corn meal agar (CMA) pada cawan petri yang sama. Cawan petri diinkubasi pada suhu 22-25°C selama 48 jam. Tutup cawan petri dibuka, kemudian biakan diamati langsung tanpa membuka kaca penutup dengan menggunakan mikroskop pembesaran 10 dan 40 kali. Ciri-ciri mikroskopis Candida albicans adalah berbentuk bulat telur, berkelompok, satu-satu, atau berderet-deret. Candida albicans dapat membentuk pseudomiselia, yaitu sel yang memanjang, dan membentuk blastospora, yaitu spora bulat pada bagian ujung sel. Candida albicans membentuk klamidospora, yaitu sel yang membesar dan berdinding tebal. Jika dibiakkan pada serum manusia atau hewan dan diinkubasi pada suhu kamar selama 3-5 jam, C albicans akan membentuk germ tube, yaitu tunas menonjol panjang yang keluar dari sel. PENGUJIAN STERILITAS SEDIAAN FARMASI DAN ALAT KESEHATAN

Uji sterilitas adalah suatu pengujian yang dilakukan untuk mengetahui ada tidaknya mikroorganisme hidup atau yang mempunyai daya hidup dalam suatu sediaan yang telah disterilkan. Pengujian sterilitas dilakukan terhadap sediaan farmasi dan alat kesehatan yang pada kemasannya ditandai dengan tulisan STERIL. Sediaan farmasi tersebut antara lain sebagai berikut. • Sediaan yang disuntikkan, misalnya obat suntik dan infus. • Sediaan obat mata steril, misalnya tetes mata dan salep mata. • Sediaan bedak tabur steril. • Sediaan tablet impian. • Sediaan larutan steril. • Alat kesehatan untuk tindakan bedah, misalnya benang bedah, kapas steril, kasa steril, dan peralatan steril lain. Prinsip uji sterilitas adalah menginokulasikan atau membiakkan mikroorganisme yang terdapat di dalam sediaan uji pada media perbenihan yang sesuai. Uji sterilitas sediaan yang sering digunakan adalah sebagai berikut. 1. Pengujian secara langsung Pengujian ini dilakukan dengan menginokulasikan sediaan yang akan diuji ke dalam media perbenihan yang sesuai secara aseptis. Sediaan yang dapat diuji dengan cara ini antara lain sebagai berikut.

C 288

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

a. Sediaan yang bervolume kurang dari 10 ml. b. Sediaan yang tidak mengandung antibiotik atau antimikroba. Apabila sediaan mengandung antimikroba, antimikroba tersebut harus diinaktifkan terlebih dahulu dengan larutan inaktivator. 2. Pengujian dengan penyaringan menggunakan filter yang sesuai Pengujian ini dilakukan dengan menyaring larutan sediaan melalui suatu membran yang sesuai, kemudian meletakkan membran tersebut pada media perbenihan yang sesuai secara aseptis. Sediaan yang dapat diuji dengan cara ini antara lain sebagai berikut. a. Sediaan larutan bervolume besar, misalnya cairan infus. b. Serbuk yang dapat larut. c. Sediaan lemak/minyak. d. Sediaan bervolume lebih dari 10 ml. e. Sediaan yang mengandung antibiotik dan antimikroba. Penyiapan sampel

Berikut ini diuraikan beberapa hal yang sangat perlu diperhatikan dalam penyiapan sampel untuk pengujian sterilitas suatu sediaan. Jumlah

sampel

Jumlah sampel yang diperlukan dalam setiap pengujian disesuaikan dengan yang tertera pada Tabel 17.3. Volume

sampel

yang

diinokulasikan

Volume sampel dari tiap wadah yang harus diinokulasikan ke dalam media disesuaikan dengan yang tertera pada Tabel 17.4. Sediaan

yang

mengandung

bahan

pengawet

Jika sediaan mengandung bahan pengawet, dilakukan percobaan pendahuluan untuk mendapatkan volume media yang sesuai agar daya pengawet tidak menghambat pertumbuhan mikroorganisme. Mikroba uji yang digunakan untuk uji daya pengawet adalah sebagai berikut. • Bacillus subtilis ATCC 6633. • Bacteroides vulgatus ATCC 8482. • Candida albicans ATCC 10231. I j a b e i 17.3. J u m l a h Sampel u n t u k Pengujian Sterilitas Sediaan J u m l a h w a d a h dalam tiap bets

J u m l a h s a m p e l uji

< 100

10% atau 4. diambil yang lebih besar

>100-500

10

>500

2 % atau 20. diambil yang lebih kecil

Tabel 17.4. V o l u m e S a m p e l d a n Volume Media y a n g D i g u n a k a n u n t u k Uji ^Sterilitas Volume sediaan pada t i a p w a d a h < 1 ml

Volume m e d i a cair FTM d a l a m t i a p tabung

Volume s a m p e l yang diinokulasikan Seluruh isi wadah

15 ml

V o l u m e m e d i a cair TSB d a l a m tiap tabung 15 ml

1 - 1 0 ml

1 ml

15 ml

15 ml

1 0 - < 5 0 ml

5 ml

40 ml

40 ml

5 0 - < 1 0 0 ml

10 ml

80 ml

80 ml

Volume sampel dan volume media yang dipakai pada cara penyaringan 5 0 - < 1 0 0 ml

Seluruh isi wadah

100 ml

100 ml

1 0 0 - 5 0 0 ml

Seluruh isi wadah

100 ml

100 ml

> 500 ml

500 ml

100 ml

100 ml

FTM = fluid thioglycollate medium TSB = Trypticase soy broth

Inokulum ketiga mikroba uji tersebut dibuat dengan konsentrasi mikroba 100-1000 sel/ml. Bacillus subtilis ATCC 6633 dan Bacteroides vulgatus ATCC 8482 digunakan untuk fluid thioglycollate medium, sedangkan suspensi Candida albicans ATCC 10231 digunakan untuk media trypticase soy broth. Sediaan yang akan diuji diencerkan dalam sejumlah pengenceran bertingkat, misalnya dengan melakukan pengenceran 2 kali, 4 kali, 8 kali, dan 16 kali, yang disesuaikan dengan dosis pengawet. Setelah itu, setiap hasil pengenceran sampel tersebut dimasukkan ke dalam media trypticase soy broth dan fluid thioglycollate medium yang telah disiapkan. Volume media dapat dilihat pada Tabel 17.4. Jumlah tabung media trypticase soy broth dan fluid thioglycollate medium disesuaikan dengan jumlah tabung hasil pengenceran sampel. Sebanyak 0,1 ml suspensi mikroba uji diinokulasikan ke dalam masing-masing tabung. Seluruh tabung diinkubasi selama 7 hari pada suhu 35°C untuk fluid thioglycollate medium dan 25°C untuk trypticase soy broth. Diamati adanya pertumbuhan mikroba uji dalam tabung percobaan. Pertumbuhan mikroba pada pengenceran sampel yang terendah dicatat. Dengan mengetahui faktor pengenceran sampel, dapat diketahui volume media yang dapat menginaktifkan daya pengawet dalam sampel. Volume inilah yang akan digunakan untuk penetapan sterilitas sediaan selanjutnya. Sediaan

yang

bersifat

bakteriostatili

dan

fungistatik

Pengujian sterilitas sediaan antibiotik yang bersifat sebagai bakteriostatik dan fungistatik tidak dapat dilakukan dengan penyaringan. Karena itu, daya menghambat pertumbuhan bakteri atau jamur harus diinaktifkan terlebih dahulu dengan menggunakan suatu inaktivator, yaitu senyawa kimia atau enzim. Mikroba uji yang digunakan untuk uji inaktivasi bakteriostatik dan fungistatik adalah sebagai berikut.

290

Bubu Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

• Bacillus subtilis ATCC 6633. • Candida alhicans ATCC \023\. • Escherichia coli ATCC 10536. • Pseudomonas aeruginosa ATCC 10940. • Staphylococcus aureus ATCC 653S. Inoivulum mikroba-mikroba uji tersebut dibuat dengan konsentrasi 100-1000 sel mikroba/ml. Bacillus subtilis ATCC 6633, Escherichia coli ATCC 10536. Pseudomonas aeruginosa ATCC 10940, dan Staphylococcus aureus ATCC"6538 digunakan untuk fluid thioglycollate medium, sedangkan suspensi Candida albicans ATCC 10231 digunakan untuk media trypticase soy broth. Disiapkan sejumlah tabung yang masingmasing berisi 15 m\ fluid thioglycollate medium (FTM) dan sejumlah tabung yang masing-masing berisi 15 ml trypticase soy broth (TSB). Sampel yang akan diuji diencerkan dengan pengenceran yang disesuaikan dengan dosis bakteriostatik atau fungistatik sampel tersebut. Setelah itu, larutan inaktivator dengan dosis tertentu ditambahkan pada setiap pengenceran sampel, kemudian didiamkan. Sebagai contoh, jika yang akan diuji adalah antibiotik golongan penilisin, larutan inaktivator yang ditambahkan adalah enzim penisilinase. Setelah 15 menit masa inaktivasi, sebanyak 1 ml campuran diambil dari masingmasing tabung dan dimasukkan ke dalam media FTM dan media TSB. Selanjutnya, sebanyak 0,1 ml suspensi mikroba uji diinokulasikan ke dalam tabung percobaan tersebut. Percobaan ini dilakukan beberapa kali, tetapi dengan variasi masa inaktivasi, yaitu 30, 60, 90, dan 120 menit. Seluruh tabung diinkubasi selama 7 hari pada suhu 35"C untuk fluid thioglycollate medium dan 25"C untuk trypticase soy broth. Diamati adanya pertumbuhan pada tabung percobaan dengan dosis yang tertinggi dan masa inkubasi tertentu, yang berarti mikroba masih dapat hidup. Dosis yang didapat merupakan dosis yang digunakan untuk penetapan selanjutnya. Fertilitas

media

yang

digunakan

Uji fertilitas media perlu dilakukan untuk mengetahui apakah media yang digunakan dalam uji sterilitas cukup baik dan layak digunakan. Empat tabung berisi fluid thioglycollate medium (FTM) dan dua tabung berisi trypticase soy broth (TSB) disiapkan. Sebanyak 0,1 ml suspensi inokulum Bacillus subtilis (1000 spora hidup/ml) diinokulasikan ke dalam 2 tabung FTM dan sebanyak 0,1 ml suspensi Bacteroides vulgatus (1000 sel/ml) diinokulasikan ke dalam 2 tabung FTM lainnya. Ke dalam 2 tabung TSB, diinokulasikan suspensi Candida albicans (1000 sel/ml). Seluruh tabung diinkubasi selama 7 hari pada suhu 35"C untuk fluid thioglycollate medium dan 25°C untuk trypticase soy broth. Pengujian ini dilakukan bersamaan dengan pengujian sterilitas sampel. Sterilitas

media

Uji sterilitas media dilakukan untuk menjamin bahwa media yang digunakan benarbenar steril. Sebuah tabung berisi fluid thioglycollate medium dan sebuah tabung

B a b 17 - Analisis K e a m a n a n S e d i a a n F a r m a s i

291

berisi trypticase soy broth dari bets yang sama dengan yang akan digunakan untuk pengujian sterilitas sampel diinkubasi pada suhu dan waktu yang sama dengan media yang digunakan untuk uji sterilitas. Pengujian Pengujian

sterilitas

secara

langsung

Pada dasarnya, pengujian ini dilakukan dengan secara langsung menginokulasikan sediaan yang akan diuji ke dalam fluid thioglycollate medium dan trypticase soy broth. Perlu diperhatikan bahwa setiap sampel membutuhkan penanganan yang berbeda sesuai dengan bentuk dan jenis sampel. Pengujian sterilitas sampel biasanya digolongkan berdasarkan bentuk sampel, sebagaimana akan dibahas berikut ini. Sampel berbentuk

cairan

Sejumlah volume sampel yang akan diuji diambil, sesuai dengan Tabel 17.4, secara aseptis menggunakan pipet steril atau jarum suntik dan diinokulasikan ke dalam tabung yang berisi fluid thioglycollate medium dan tabung yang berisi trypticase soy broth. Campuran dihomogenkan dengan hati-hati. Selanjutnya, inkubasi dilakukan selama 14 hari pada suhu SS^'C untuk fluid thioglycollate medium dan pada suhu 25°C untuk trypticase soy broth. Pengamatan dilakukan setiap hari sesering mungkin secara visual, dimulai pada hari ke-3 sampai hari terakhir. Bila sampel yang diuji menyebabkan media menjadi keruh atau tidak ada pertumbuhan mikroorganisme antara hari ke-3 dan ke-7 sejak pengujian dimulai, sejumlah tertentu dari perbenihan tersebut dipindahkan ke dalam tabung berisi media yang baru. Perbenihan pertama dan perbenihan yang baru diinkubasi selama tidak kurang dari 7 hari sejak dilakukan pemindahan kedua dan selama total waktu tidak kurang dari 14 hari. Sampel berbentuk

padat

Sejumlah tertentu sediaan uji dalam bentuk padat atau yang terlebih dahulu dibuat larutan atau suspensi dalam larutan pengencer atau pendispersi yang sesuai, yaitu tidak kurang dari 300 mg sampel dari setiap wadah atau seluruh isi wadah jika sampel kurang dari 300 mg, disiapkan, kemudian diinokulasikan dalam fluid thioglycollate medium dan trypticase soy broth, yang masing-masing bervolume 40 ml, dan dihomogenkan dengan hati-hati. Selanjutnya, inkubasi dilakukan selama 14 hari pada suhu 35°C untuk fluid thioglycollate medium dan pada suhu 25°C untuk trypticase soy broth. Pengamatan dilakukan seperti pada pengamatan sampel berbentuk cairan. Sampel berbentuk salep, minyak, atau lemak yang tidak larut dalam isopropil

miristat

Sampel dibagi dalam dua kelompok yang masing-masing terdiri atas 10 wadah. Dari kesepuluh wadah tersebut, diambil dan ditimbang masing-masing sebanyak 100 mg.

' 292

B u k u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedokteran

kemudian dimasukkan ke dalam 100 ml larutan pendispersi dan dikocok hingga homogen. Larutan pendispersi disesuaikan dengan sampel dan tidak bersifat antimikroba. Sebanyak 10 ml suspensi dimasukkan ke dalam 80 ml media trypticase soy broth dan 80 ml fluid thioglycollate medium, kemudian dihomogenkan dengan hatihati. Selanjutnya, inkubasi dilakukan selama 14 hari pada suhu 35°C untuk fluid thioglycollate medium dan pada suhu 25°C untuk trypticase soy broth. Pengamatan dilakukan seperti pada pengamatan sampel berbentuk cairan. Kapas, perban, pembalut, benang bedah, dan

sejenisnya

Kira-kira 100-500 mg sampel dari bagian paling luar dan bagian paling dalam dari bahan yang akan diuji atau keseluruhan bahan yang akan diuji jika ukurannya kecil diambil secara aseptis. Sampel kemudian dimasukkan ke dalam fluid thioglycollate medium dan trypticase soy broth, dan dihomogenkan dengan hati-hati. Selanjutnya, inkubasi dilakukan selama 14 hari pada suhu 35°C untuk fluid thioglycollate medium dan pada suhu 25°C untuk trypticase soy broth. Pengamatan dilakukan seperti pada pengamatan sampel berbentuk cairan. Peralatan steril

Apabila bentuk dan ukurannya memungkinkan, alat-alat dimasukkan secara keseluruhan ke dalam media sebanyak tidak lebih dari 1000 ml, kemudian diinkubasi. Untuk alat-alat yang berlubang, seperti alat transfusi dan infus, atau alat-alat yang bentuknya tidak memungkinkan untuk memakai cara perendaman, hanya saluran yang dilalui cairan yang harus steril. Lubang dan saluran alat yang diuji, masing-masing sebanyak 20 alat, dibilas dengan tidak kurang dari 15 ml fluid thioglycollate medium dan trypticase soy broth. Bilasan kemudian diinokulasikan ke dalam 100 ml fluid thioglycollate medium dan 100 ml trypticase soy broth. Biakan dikocok sampai homogen. Selanjutnya, inkubasi dilakukan selama 14 hari pada suhu 35°C untuk fluid thioglycollate medium dan pada suhu 25°C untuk trypticase soy broth. Pengamatan dilakukan seperti pada pengamatan sampel berbentuk cairan. Untuk peralatan yang lubang atau lumen salurannya sangat kecil sehingga larutan fluid thioglycollate medium tidak dapat mengalir, digunakan alternative thioglycollate medium. Selanjutnya, inkubasi dilakukan secara anaerob. A l a t suntik steril a t a u alat suntik siap pakai

Pengujian alat suntik siap pakai yang terpasang jarum steril dilakukan dengan membilas rongga alat dengan media nutrient broth sesuai dengan volume alat suntik. Apabila alat suntik dikemas dengan jarum terpisah, jarum dipasang secara aseptis pada alat suntik, kemudian dibilas dengan nutrient broth. Setelah itu, cairan pembilas dimasukkan ke dalam fluid thioglycollate medium dan trypticase soy broth. Biakan dikocok sampai homogen. Selanjutnya, inkubasi dilakukan selama 14 hari pada suhu 35°C untuk fluid thioglycollate medium dan pada suhu 25°C untuk trypticase soy broth. Pengamatan dilakukan seperti pada pengamatan sampel berbentuk cairan.

B a b 17 - Analisis K e a m a n a n S e d i a a n F a r m a s i

Pengujian

sterilitas

dengan

293j

penyaringan

Pengujian sterilitas dengan cara penyaringan menggunakan membran filter yang mempunyai ukuran pori-pori 0,45 jam dan garis tengah 47 mm. Kecepatan aliran larutan 55 sampai 75 ml/menit pada tekanan 70 cmHg. Ada tiga jenis membran filter, yaitu sebagai berikut. • Membran hidrofilik. • Membran hidrofobik. • Membran hidrofilik-hidrofobik. Untuk beberapa jenis sediaan, biasanya dilakukan pembilasan membran filter setelah penyaringan sediaan. Larutan pembilas yang digunakan untuk membilas membran filter adalah sebagai berikut. • Larutan A, yaitu larutan pepton 0,1%. Larutan ini digunakan untuk larutan air. • Larutan D, yaitu larutan pepton 0,1% dan Tween 80 0,1%. Larutan ini digunakan untuk larutan yang mengandung minyak/lemak. • Larutan K, yaitu larutan pepton 0,5%, ekstrak daging sapi 0,3% {beef extract 0,3%), dan polisorbat 80 1%. Larutan ini digunakan untuk larutan selain lemak/ minyak, contohnya petrolatum. Pengujian sterilitas dengan cara penyaringan pada dasarnya dapat digunakan untuk pengujian sterilitas sediaan yang berbentuk larutan atau serbuk yang dapat larut dalam larutan pengencer. S a m p e l b e r b e n t u k cairan y a n g d a p a t b e r c a m p u r d e n g a n air

Sejumlah volume tertentu sediaan uji berbentuk cairan yang dapat bercampur dengan pembawa air, misalnya larutan infus atau obat suntik, disaring melalui satu atau dua membran terpisah, dibantu dengan pompa vakum. Salah satu membran atau setengah bagian membran, apabila hanya digunakan satu membran, dimasukkan secara aseptis ke dalam 100 ml fluid thioglycollate medium, kemudian diinkubasi pada suhu 35*'C selama tidak kurang dari 7 hari. Membran atau setengah bagian yang satu lagi dimasukkan ke dalam trypticase soy broth, kemudian diinkubasi pada suhu 25"C selama tidak kurang dari 7 hari. Apabila sediaan yang akan diuji bersifat bakteriostatik atau fungistatik, membran dibilas sebanyak tiga kali dengan 100 ml Larutan A setelah penyaringan. Setelah dibilas, membran dimasukkan ke dalam media perbenihan seperti cara di atas. S a m p e l b e r u p a c a i r a n y a n g t i d a k b e r c a m p u r d e n g a n p e m b a w a air

Sejumlah volume tertentu, tidak kurang dari 20 wadah atau 40 wadah jika volume sediaan sedikit, disaring melalui satu atau dua buah membran terpisah. Jika sediaan uji berupa cairan kental yang sulit disaring, larutan pengencer yang steril dapat ditambahkan secukupnya untuk menambah kecepatan aliran penyaringan. Bila sediaan uji bersifat bakteriostatik atau mengandung zat pengawet, membran dibilas sebanyak

294

B u k u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedokteran

tiga kali dengan 100 ml Larutan A setelah penyaringan. Bila sediaan mengandung lesitin atau minyak, cairan pembilas yang dipakai adalah Larutan D. Selanjutnya, membran diperlakukan seperti pada prosedur sediaan cairan yang dapat bercampur dengan pembawa air. Sampel berupa salep dan minyak y a n g larut d a l a m isopropil miristat

Disiapkan 20 wadah sediaan uji atau 40 wadah jika isinya sedikit. Dari masing-masing wadah, diambil paling sedikit 100 mg, kemudian dilarutkan dalam paling sedikit 100 ml larutan isopropil miristat yang telah disterilkan dengan penyaringan menggunakan membran 0,22 |im, pH 6,5. Bila diperlukan, sediaan dihangatkan pada suhu 45°C selama 15 menit, kemudian disaring melalui membran filter dengan bantuan pompa vakum. Setelah penyaringan, membran dicuci dua kali dengan 200 ml Larutan D, kemudian dibilas sekali lagi dengan 100 ml Larutan A. Selanjutnya, membran diperlakukan seperti pada prosedur sediaan cairan yang dapat bercampur dengan pembawa air. Bila sediaan uji mengandung vaselin (petrolatum), cairan pembilas yang digunakan adalah Larutan K. Sebelum penyaringan, membran dibasahi dengan kira-kira 200 ml cairan pembilas. Setelah penyaringan, membran dibilas tiga kali dengan 100 ml cairan pembilas. Selanjutnya, membran diperlakukan seperti pada prosedur sediaan cairan yang dapat bercampur dengan pembawa air. Peralatan yang

berlubang

Sterilitas peralatan yang mempunyai bagian berupa saluran atau lumen steril dapat diuji dengan cara mengalirkan sejumlah tertentu Larutan D ke dalam saluran alat yang akan diuji tersebut, yaitu masing-masing 100 ml untuk paling sedikit 20 alat. Cairan bilasan dikumpulkan dan disaring melalui membran filter menurut prosedur untuk sampel cairan yang dapat bercampur dengan air. Penafsiran hasil uji Tahap

pertama

Setelah interval waktu tertentu dan akhir masa inkubasi, pertumbuhan mikroorganisme diamati pada semua wadah. Pertumbuhan ditandai dengan terjadi kekeruhan atau pertumbuhan pada permukaan media. Jika tidak terjadi pertumbuhan, sampel dinyatakan memenuhi syarat. Apabila ditemukan pertumbuhan mikroorganisme, sediaan uji dinyatakan tidak memenuhi syarat sterilitas, kecuali dapat dibuktikan dengan pengujian ulang atau dengan cara lain bahwa pengujian tidak memenuhi syarat. Sebagai contoh, jika pertumbuhan mikroorganisme terbukti disebabkan oleh penyiapan sampel dan teknik pengujian yang kurang aseptis, pengujian dapat diulang pada tahap kedua. Tahap

kedua

Jumlah sampel yang diambil untuk uji tahap kedua minimal 2 kali jumlah tahap pertama. Volume yang diuji dari sediaan uji dan volume media sama dengan pengujian

Bab 17 - Analisis Keamanan Sediaan Farmasi

295

tahap pertama. Jika tidak terdapat pertumbuhan mikroorganisme, sediaan uji dinyatakan memenuhi syarat sterilitas. Jika ditemukan pertumbuhan mikroorganisme, hasil yang diperoleh membuktikan bahwa sampel uji tidak memenuhi syarat. PENGUJIAN POTENSI ANTIBIOTIK

Antibiotik adalah suatu senyawa yang dihasilkan oleh mikroorganisme yang pada konsentrasi rendah dapat memusnahkan atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain. Pengujian potensi antibiotik dilakukan untuk memberikan jaminan bahwa kualitas dan mutu antibiotik yang digunakan dalam pengobatan memenuhi persyaratan yang telah ditentukan. Prinsip penetapan potensi antibiotik dalam sediaan obat adalah membandingkan dosis larutan sediaan uji terhadap dosis larutan baku pembanding yang menghasilkan derajat hambatan yang sama pada mikroorganisme uji. Pada umumnya, pengujian potensi antibiotik secara mikrobiologi menggunakan dua metode, yaitu metode tabung atau turbidimetri dan metode lempeng silinder atau difusi agar. Metode turbidimetri

Prinsip metode ini adalah berdasarkan hambatan pertumbuhan biakan mikroorganisme dalam media cair yang mengandung larutan antibiotik. Pada metode ini, mikroorganisme uji yang sesuai diinokulasikan ke dalam media cair yang mengandung antibiotik di dalam tabung. Kemampuan antibiotik menghambat pertumbuhan mikroorganisme uji ditunjukkan dengan kekeruhan media pada tabung uji. Kekeruhan media dalam tabung uji dengan kekeruhan media dalam tabung antibiotik baku pembanding merupakan rasio potensi antibiotik. Metode lempeng silinder

Prinsip metode ini adalah membandingkan zona hambatan pertumbuhan mikroorganisme uji oleh dosis senyawa antibiotik yang diuji terhadap zona hambatan oleh dosis antibiotik baku pembanding pada media lempeng agar. Metode ini dilakukan dengan menginokulasikan mikroorganisme uji yang sesuai dan peka ke dalam media lempeng agar pada cawan petri. Silinder besi tahan karat diletakkan di atas permukaan media lempeng agar. Larutan antibiotik dimasukkan ke dalam silinder besi tahan karat tersebut dan diinkubasi. Larutan antibiotik akan berdifusi ke dalam media dan menghambat pertumbuhan mikroorganisme uji di sekeliling silinder. Rasio potensi antibiotik merupakan perbandingan ukuran garis tengah zona hambatan yang disebabkan larutan antibiotik uji dan antibiotik baku pembanding. Penetapan potensi antibiotik menurut Farmakope Indonesia edisi III

Penetapan potensi antibiotik menurut Farmakope Indonesia edisi 111 memerlukan 6 buah cawan petri untuk satu jenis sediaan uji. Jika akan dilakukan pengujian potensi

296

B u b u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedokteran

antibiotik dalam sediaan uji yang lain yang memiliki baku pembanding yang sama, diperlukan kelipatan 6 cawan petri lagi. Jadi, dibandingkan dengan pengujian menurut Farmakope Indonesia edisi IV, penetapan potensi antibiotik menurut Farmakope Indonesia edisi III memiliki kerugian dari segi praktis dalam hal penyiapan sediaan karena menurut Farmakope Indonesia edisi IV, cukup menambah 3 lempeng, dan masing-masing lempeng berisi 3 silinder untuk S3 dan 3 silinder untuk U3. Gambar 17.5 menunjukkan pola peletakan silinder dalam cawan petri untuk penetapan potensi antibiotik menurut Farmakope Indonesia edisi 111. Penyiapan

larutan

antibiotik

baku

pembanding

Sejumlah tertentu antibiotik baku ditimbang dengan saksama dan dilarutkan dalam pelarut yang sesuai hingga diperoleh konsentrasi larutan induk baku setara dengan 1 mg/ml. Pengenceran selanjutnya dilakukan dengan larutan pengencer yang sesuai hingga diperoleh larutan baku dengan dosis baku tinggi (St), dosis baku menengah (Sm), dan dosis baku rendah (Sr) yang sesuai. Um

Um St

-o Ur

Ut

Ur

Ut

Sm

Sm

Um

Um

S t ^ . ^ ^ ^ ^ ~ ^ - \ S r

o

«o Ur

Ut

St^^

^ S r

Ur

Sm

Um St

Ur

Ut Sm

G a m b a r 17.5 Rancangan penetapan potensi antibiotik menurut Farmakope Indonesia edisi III. Dibutuhkan 6 buah cawan petri dengan pola penempatan silinder pada setiap cawan seperti pada gambar. Semua cawan diinkubasi pada suhu ST^'C selama 24 jam, kemudian zona hambatan yang terbentuk diukur.

B a b 17 - Analisis K e a m a n a n S e d i a a n F a r m a s i

Penyiapan

larutan

antibiotik

297

uji

Larutan induk uji diencerkan dengan pengenceran yang sesuai hingga diperoleh larutan uji dengan dosis uji tinggi (Ut), dosis uji menengah (Um), dan dosis uji rendah (Ur) yang sesuai. Cara

penetapan

Enam buah cawan petri disiapkan untuk penetapan ini. Sejumlah 20 ml media uji yang sesuai (45-50°C) dituangkan ke dalam setiap cawan petri dan dibiarkan memadat (lapisan dasar). Agar inokulum sebanyak 5 ml dituangkan ke permukaan lapisan, kemudian digoyangkan perlahan-lahan hingga membentuk lapisan yang merata dan dibiarkan memadat. Pada permukaan agar inokulum dalam setiap cawan, diletakkan 3 silinder besi tahan karat untuk larutan baku dan 3 silinder besi tahan karat untuk larutan uji, sebagaimana pola peletakan silinder pada Gambar 17.5. Sejumlah 0,250 ml larutan baku dan larutan uji diteteskan ke dalam setiap silinder dan dibiarkan selama kurang lebih 1 jam. Semua cawan diinkubasi pada suhu 37"C selama 18-24 jam. Zona hambatan pertumbuhan yang terbentuk di sekeliling silinder diamati. Diameter zona hambatan pertumbuhan tersebut kemudian diukur. Perhitungan potensi antibiotik menurut Farmakope Indonesia edisi III adalah sebagai berikut. Standar (S)

Uji (U)

Jumlah zona konsentrasi rendah

81

U1

Jumlah zona konsentrasi menengah

82

U2

Jumlah zona konsentrasi tinggi

83

U3

Jumlah sediaan

81 + 8 2 + 8 3 = 8

U1 + U 2 + U3 = U

Kontras linear

8 3 - 8 1 = Ls

U 3 - U 1 =Lu

Ls + Lu b= (d-^)\r^h

U

S Ys = — nd Yu-Ys

nd

Rasio potensi Ru = antilog Mu

Potensi = Ru x 100%

Keterangan: b = d= h = n = /=

Kemiringan (slope) regresi zona log konsentrasi semua sediaan Banyaknya ragam konsentrasi setiap sediaan = 3 Banyaknya sediaan termasuk standar = 2 Banyaknya penggandaan setiap perlakuan = 6 Interval log konsentrasi berdampingan (log 81 - log 82 = log 82 - log 83)

M29S

B u b u Ajdr Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedobteran

Penetapan potensi antibiotik menurut Farmakope Indonesia edisi IV

Prinsip penetapan potensi antibiotik menurut Farmakope Indonesia edisi IV adalah menginterpolasikan derajat hambatan pertumbuhan mikroorganisme uji yang diperoleh secara difusi agar dari dosis sediaan uji terhadap kurva baku dari dosis-dosis sediaan baku. Penetapan menggunakan rancangan satu tingkat dengan kurva baku menggunakan 5 dosis larutan baku pembanding (SI, S2, S3, S4, S5) dan satu dosis larutan uji dengan konsentrasi yang sama dengan dosis standar (S3), yang disebut U3. S3

S3

S1

S2

3 cawan petri

3 cawan petri

S3

3 cawan petri

3 cawan petri

Gambar 17.6 Rancangan penetapan potensi antibiotik menurut Farmakope Indonesia edisi IV. Dibutuhkan 15 buah cawan petri dengan pola penempatan silinder pada setiap cawan seperti pada gambar.Tiap perlakuan dikerjakan secara triplo. Semua cawan diinkubasi pada suhu 37°C selama 24 jam. Selanjutnya, zona hambatan yang terbentuk diukur.

B a b 17 - Analisis K e a m a n a n S e d i a a n F a r m a s i

299

Penetapan potensi antibiotik sediaan uji memerlukan 15 cawan petri karena penetapan dilakukan secara triplo. Untuk memperoleh kurva baku, keenam silinder pada setiap lempeng diisi selang-seling dengan dosis tengah baku (S3) dan dosis pengenceran baku lainnya (SI, S2, S4, atau S5). Perlakuan ini dikerjakan secara triplo untuk setiap dosis. Jadi, pada setiap 3 lempeng, 9 silinder diisi dengan dosis tengah baku (S3) dan 9 silinder sisa diisi dengan dosis pengenceran baku lainnya (SI, S2, S4, atau S5). Untuk setiap sediaan uji, keenam silinder pada lempeng diisi selang-seling dengan dosis tengah baku (S3) dan enceran larutan uji yang sebanding (U3). Jadi, pada ketiga lempeng untuk sediaan uji, 9 silinder diisi dengan dosis tengah baku (S3) dan 9 silinder sisa diisi dengan U3. Skema rancangan penetapan potensi antibiotik menurut Farmakope Indonesia edisi IV ditunjukkan pada Gambar 17.6. Hal yang penting diperhatikan dalam penetapan potensi antibiotik adalah inokulum, larutan antibiotik pembanding, dan tingkat dosis. Inokulum

Pada pembuatan inokulum mikroorganisme uji dalam media cair, konsentrasi inokulum yang dibutuhkan pada penetapan potensi antibiotik adalah 10^ sampai 10"^ sel/ml. Mikroorganisme uji yang digunakan adalah galur murni berupa galur koleksi laboratorium yang terstandar, peka terhadap antibiotik yang akan diuji, dan selalu dilakukan peremajaan minimal satu minggu sekali. Larutan

antibiotik

pembanding

Penentuan potensi antibiotik memerlukan antibiotik standar sebagai baku pembanding. Baku pembanding terdiri atas baku pembanding internasional, baku pembanding nasional, dan baku pembanding kerja. Baku pembanding yang biasa digunakan untuk penetapan potensi sediaan antibiotik adalah baku pembanding kerja {working Standard). Tingkat

dosis

Perbandingan dosis antibiotik yang akan diuji harus dibuat sedemikian rupa agar tingkat dosisnya selalu tetap. Pada Farmakope Indonesia edisi IV, tingkat dosis adalah 4:5. Terdapat 5 tingkat dosis, yaitu SI, S2, S3, S4, dan S5, dengan S3 sebagai acuan. Contoh: S3 = 1 0 f-ig/ml maka dosis baku lainnya adalah S2 = 4 / 5 x lO^ig/ml = 8 ^g/ml SI = 4 / 5 x 8 ng/m 1 = 6,4 |ig/mI 84 = 5 / 4 x lO^ig/ml = 12,5 ^g/ml 85 = 5/4 X 12,5 Mg/ml = 15,625 [ig/m\ Perhitungan potensi antibiotik menurut Farmakope Indonesia edisi IV menggunakan metode garis lurus, transformasi logaritma dengan prosedur penyesuaian kuadrat terkecil, dan uji linearitas.

, B u b u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n K e d o b t e r a n l " "iiiitfr.niirfrairitiiir'iifiiir-r

Berdasarkan hasil pengukuran zona hambatan yang terbentuk sesuai dengan pola penetapan pada Gambar 17.6, data zona hambatan pertumbuhan yang dihasilkan oleh antibiotik baku pembanding dan antibiotik uji diolah lebih lanjut seperti pada Tabel 17.5. ^^^^ibef^T^sTH y n d o n e s i a Edisi IV

1 Diameter z o n a h a m b a t a n p e r t u m b u h a n ( m m )

No

"s3

S1

i2

Baku pembanding

ii

i4

Sampel S3

iT

3 4 5

"e

7

s"

Jumlah Rerata Korektor Hasil koreksi Rerata 8 3 Korektor 8 1 Korektor 8 2 Hasil koreksi 8 1 Hasil koreksi 8 2

= = = = =

Rerata Rerata Rerata Rerata Rerata

semua baku pembanding 8 3 8 1 - rerata 8 3 8 2 - rerata 8 3 , dan seterusnya. 8 1 + korektor 8 1 8 2 + korektor 8 2 , dan seterusnya.

83

U3

33

B a b 17 - Analisis K e a m a n a n S e d i a a n F a r m a s i

301

Kurva baku dibuat dari data hasil koreksi, dengan log dosis baku (S) sebagai sumbu X dan diameter zona hambatan pertumbuhan sebagai sumbu Y. Kurva baku kemudian dibuat berdasarkan data yang diperoleh pada Tabel 17.6 berikut. Pengolahan Data u n t u k Penghitungan Potensi A n t i b i o t i k Menurut i F a r m a k o p e Indonesia Edisi IV Larutan baku

L o g S =X

Diameter z o n a h a m b a t a n (mm) = Y

Dosis S I Dosis 8 2 Dosis 8 3 Dosis 8 4 Dosis 8 5

Setelah itu, nilai a (intersept) dan b (slope) dicari dari regresi linear sehingga dapat diperoleh persamaan regresi linear Y = a + b X Dengan memasukkan harga log S3 ke dalam variabel X pada persamaan tersebut, nilai Y akan didapat berdasarkan ekstrapolasi terhadap kurva baku. Untuk antibiotik uji (Yu): Vi;

= y + fU3-83;

= a + bXu Dosis uji = antilog X^ Potensi antibiotik uji =

dosis uji 83

x 100%

PENGUJIAN POTENSI VITAMIN

Pengujian potensi vitamin pada dasarnya dilakukan dengan membandingkan dosis larutan sediaan uji terhadap dosis larutan baku pembanding yang menghasilkan derajat pertumbuhan yang sama pada mikroba uji. Uji potensi vitamin merupakan kebalikan dari uji potensi antibiotik, yaitu uji potensi vitamin didasarkan atas peningkatan pertumbuhan mikroba uji. Media perbenihan yang digunakan adalah media yang mengandung semua faktor pertumbuhan, kecuali faktor yang akan diuji. Sebagai contoh, untuk menentukan potensi asam pantotenat digunakan pantothenate assay medium, yaitu suatu media perbenihan yang tidak mengandung asam pantotenat, tetapi mengandung semua nutrisi dan vitamin yang esensial untuk pertumbuhan mikroba uji

" ^ I T i f i r l i r " ^ " Ajar Mibrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n K e d o b t e i g n i

yang digunakan (yaitu Lactobacillus plantarum). Penambahan vitamin (asam pantotenat) dalam berbagai konsentrasi ke dalam media perbenihan akan meningkatkan derajat pertumbuhan mikroba uji yang dapat diukur secara turbidimetri. Penyiapan inokulum mikroba uji

Mikroba uji yang akan digunakan dalam penetapan potensi vitamin dibiakkan pada perbenihan agar miring dan diinkubasi pada suhu yang sesuai selama 24 jam. Satu sengkelit biakan dari biakan agar miring dipindahkan ke dalam media micro inoculum broth dan diinkubasi pada suhu yang sesuai selama 24 jam. Biakan inokulum dalam media cair ini kemudian disentrifugasi. Cairan supematan dibuang dan endapan dicuci tiga kali dengan 10 ml larutan NaCl 0,9% sambil disentrifugasi. Setelah dicuci, endapan sel disuspensi dengan 10 ml larutan NaCl 0,9%, kemudian diencerkan 1:100 dengan NaCl 0,9%, atau setara dengan 35-40% transmitan (T) jika diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 660 nm. Satu tetes inokulum diinokulasikan ke dalam 10 ml media pengujian yang digunakan untuk penetapan potensi vitamin. Pembuatan kurva baku

Larutan standar untuk pembuatan kurva baku senantiasa dibuat baru saat akan dilakukan penetapan potensi vitamin. Pada umumnya, pembuatan kurva baku dilakukan dengan membuat larutan vitamin yang akan diuji dalam berbagai konsentrasi, yaitu konsentrasi 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; dan 1 ^g dalam 10 ml larutan yang mengandung media pengujian yang sesuai untuk masing-masing jenis vitamin yang akan ditetapkan potensinya. Satu tetes atau 20 fil inokulum kemudian diinokulasikan ke dalam deretan tabung ini dan dikocok sampai homogen. Seluruh tabung diinkubasi pada suhu yang sesuai selama 24 jam. Setelah diinkubasi, kerapatan optik masingmasing media di dalam setiap tabung diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 540 nm. Selanjutnya, kurva baku dibuat berdasarkan hasil pengukuran kerapatan optik media perbenihan terhadap logaritma dosis larutan vitamin. Jenis mikroba uji dan media penetapan potensi vitamin dapat dilihat pada Tabel 17.7. Pembuatan larutan uji

Tiga dosis larutan baku vitamin dipilih berdasarkan kurva baku, yaitu dosis yang terletak di daerah pusat kurva. Berdasarkan konsentrasi atau dosis larutan baku vitamin tersebut, dibuat 3 jenis konsentrasi larutan vitamin yang akan diuji, dengan konsentrasi yang sama dengan ketiga dosis vitamin baku yang telah dipilih dari kurva baku. Ketiga dosis larutan uji ini digunakan untuk penetapan potensi vitamin.

Bab 17 - Analisis Keamanan Sediaan Farmasi . 303

L l a b e l 17.7. M i k r o b a Uji, Media Pengujian, dan S u h u Inkubasi u n t u k ^Penentuan Potensi Beberapa Jenis Vitamin M i k r o b a uji

Lactobacillus plantarum ATCC 8014

Lactobacillus deibrueckii

Media

Pantothenate assay medium

Vitamin

Suhu inkubasi 37°C

A s a m pantotenat Vitamin B^^

ssp. lactisATCC 4797

Vitamin B^^ assay . medium

Lactobacillus plantarum

Biotin assay medium

37°C

Biotin

Inositol assay medium

25-30°C

Inositol

Folic acid assay medium

37°C

A s a m folat

Niacin assay medium

37°C

Niasin

Riboflavin assay medium

37°C

Riboflavin (vitamin B^)

Thiamine assay medium

37°C

Tiamin (vitamin B^)

ATCC 8014

Saccharomyces

cerevisiae

ATCC 8090

Enterococcus hirae ATCC 8043

Lactobacillus plantarum ATCC 8014

Lactobacillus rhamnosus ATCC 4769

Lactobacillus femientum ATCC 9338

Cara penetapan

Enam buah tabung reaksi steril disiapkan untuk penetapan ini. Sejumlah 0,5 ml larutan dari tiap dosis larutan baku yang dipilih dipipet ke dalam tiga buah tabung. Demikian juga, ketiga dosis larutan vitamin yang akan diuji potensinya dipipet ke dalam tiga buah tabung lainnya. Sebanyak 4,5 ml media uji steril yang sesuai ditambahkan ke dalam setiap tabung dan dikocok sampai homogen. Sebagai blangko, digunakan 0,5 ml air suling steril ditambah dengan 4,5 ml media steril. Selanjutnya, satu tetes atau 20 ^1 inokulum diinokulasikan ke dalam masing-masing tabung dan dikocok sampai homogen. Semua tabung diinkubasi pada suhu yang sesuai selama 24 jam. Setelah masa inkubasi, kerapatan optik media dalam setiap tabung diukur menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 540 nm. Berdasarkan data yang didapat, potensi vitamin dapat ditentukan secara biometri, yaitu dengan membandingkan dosis larutan sediaan uji terhadap dosis larutan baku vitamin yang menghasilkan derajat pertumbuhan yang sama pada mikroba uji.

DAFTAR PUSTAKA

Batzing, B, L. 2002. Microbiology: An Introduction. USA: Brooks/Cole Thomson Leaming. Brown, T. A. 1995. Gene Cloning: An Introduction. 3'^ Ed. Manchester, United Kingdom: Stanley Thomes Publisher, Ltd. Crueger, W., and Crueger, A. 1988. Biotechnology: TextbookofIndustrial Microbiology. New York: Madison, Inc. Departemen Kesehatan RI. 1979. Farmakope Indonesia, Edisi III. Jakarta: Departemen Kesehatan RI. Departemen Kesehatan RI. 1992. Prosedur Operasional Baku Pengujian Mikrobiologi. Jakarta: Pusat Pemeriksaan Obat dan Makanan, Dirjen POM. Departemen Kesehatan RI. 1995. Farmakope Indonesia. Edisi IV. Jakarta: Departemen Kesehatan RI. Harmitadan Radji, M. 2008. Buku Ajar Analisis Hayati. Edisi 3. Jakarta: EGC Penerbit Buku Kedokteran. Harvey, R. A., Champe, R C , and Fisher, B. D. 2007. Microbiology. 2"^^ Ed. USA: Lippincott Williams & Wilkins. Hidayat, N., Masdiana, C. P, dan Suhartini, S. 2006. Mikrobiologi Industri. Yogyakarta: Penerbit ANDI. Hugo, W. B., and Russel, A. D. 2000. Pharmaceutical Microbiology. 6^ Ed. London: Blackwell Scientific Publication. Jawetz, E., Melnick, J. L., and Adelberg, E. A. 2002. Medical Microbiology. 22"** Ed. USA: Lange Medical Publications, McGraw-Hill. Pelezar, M. J., dan Chan E. C. S. 1986. Dasar-dasar Mikrobiologi. Jakarta: UI Press. Radji, M. 2006. Penuntun Praktikum Mikrobiologi Farmasi. Edisi 2. Depok: Departemen Farmasi FMIPA, UI. Sardjoko. 1991. Bioteknologi: Latar Belakang dan Beberapa Penerapannya. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama. Schlegel, H. G. 1993. General Microbiology. Ed. England: Cambridge University Press. Staf Pengajar FKUI. 1994. Buku Ajar Mikrobiologi Kedokteran. Jakarta: Binarupa Aksara. Tortora, G. J., Funke, B. R., and Case, C. L. 2004. Microbiology: An Introduction. 8^ Ed. New York: Pearson Benjamin Cummings. Volk, W. A., and Wheeler, M. F. 1988. Mikrobiologi Dasar. Edisi 5. Jakarta: Penerbit Erlangga. 304

INDEKS

Angka, kapang-khamir, 268t, 269, 271, 272g lempeng total, 71, 268t, 269, 270g Anthony van Leeuwenhoek, 2, 107, 108 Antibiotik, 66, 68-69, 83, 87, 137, 260, 260t, 295-300 Antifungi, 65, 66, 260t Antigen, llOt, 125, 126, 131, 141-142, 153, 154t, 159, 162, 181, 182, 212,240 flagel. Lihat Ai\X\gQr\ H, 125, 127, 131 glikolipid, 176 H. Z./77a/Antigen flagel, 125, 127, 131 H7, 127 K. Lihat An\\gQn kapsul, 125, 127, 174 Kl, 126, 129 kapsul. Lihat AnWgm K, 125, 127, 131 LAM, 170 lipoid,212 lipopolisakarida, 125, 145 O. I/T/a/Antigen somatik, 125, 127, 131, 142, 240 P, 129 permukaan, 126, 174, 182 protein A, 181 Reiter, 216 selubung fraksi I (FI), 236 somatik. L/T/a/antigen O, 127, 131 treponema, 212 tuberkulin, 170 V, 236 Vi, 131

A

Acne, 205 nodular cystic acne, 205 Actinomycetes, 41, 122 Adenilat siklase, 126, 128, 133, 139, 141, 147, 151 Adenosin difosfat, ADP, 44 Adenosin monofosfat, AMP, 128, 147 Adenosin trifosfat, ATP, 43 Aerob, 26, 28t, 130 obligat, 28t, 165,217 Agar, 24, 29 Agrobacterium, 47 A. tumefaciens, 88 AHEC, 128 Air mendidih, 58 Aktivitas metabolik, 41 dL-alanin, 262t L-alanin, 262t Alanin, 80t Alga, 8, 18, 259 Amfitrik, 13 Amfoterisin, 68, 260t Amilase, 261 Amycolatopsis orientalis, 260t Anabolik, 43, 44, 44g Anabolisme, 43 Anaerob, 25 aerotoleran, 27, 28t fakultatif, 25, 28t obligat, 28t l,4-androstadien-3,l7-dion, 264t 4-androsten-3,l 7-dion, 264t

305

virus hepatitis B, 93, 265 W, 236 Antikoagulan, 266t Antiseptik, 69 Antitoksin, 147, 164, 228, 229 Antraks, 4, 12, l l l t , 113, 119t, 122, 241243 kulit, 242 paru, 242 saluran cerna, 242 L-Arginin, 262t Arkea, 7, 95 Armadillo,3\,229, 230 Arthrobacter, A. paraffineus, 262t A. simplex, 264t Artritis, 156, 160, 223 septik, 186, 190,211 Asam amino, 10, llt, 52, 77g, 79, 262t, 263 Asam folat, 303t L-Asam glutamat, 262t Asam klavulanat, 260t Asam nukleat, 8, 1 It, 25,47, 69, 76, 104, 176, 198 Asam organik, 47, 52, 66, 219 Asam pantotenat, 301, 302t Asam piruvat, 46-47, 49, 49t Asam sitrat, 51,263-264 Aseptik, 3, 60 Aseptis, 56, 71, 194, 251, 269, 280, 291 AsetilCoA, 50-51,50g Ashbya gossypii, 262 Asidofil, 23 Aspergillus, foetidus, 261 niger, 70, 263 oryzae, 256t soyae, 256t Aspergillus sp., 255 ATP, 25, 43-44, 47, 49, 44g, 50g Autoklaf, 57-58 ,253 . Azitromisin, 177, 199, 260t Aztreonam, 260t

B Bacillaceae, 150 ^ac/7/w.ssp.,251t, 256t, 257 Bacillus, 96 B. amyloliguefaciens, 87t B anthracis,4, 11, 108, 110, lllt, 119t, 122, 241-243 B cereus, U% 120t, 122,150-151,2481 B. mesentericus, 2511 B. mycoides, 97 B. nigrificans, 2511 B. polymyxa, 260t B. subtilis, 47, 82, 260t /
B. vulgatus ATCC 8482, 288-290 Badan inklusi, llt, 194, 196 Bahan pengawet, 66, 70, 288 Baird Parker agar, BPA, 282 Bakteremia, 126, 155, 157, 204, 221 Bakteri, 7, 10-11 aerob, 16, 25, 31, 119, 269, 270g, 271 obligat, 25, 28t anaerob, 29, 30g aerotoleran, 26, 27, 28t fakultatif, 25, 26, 28t obligat, 26, 28t bentuk sel, 10 enterik, 102g, 103t, 121, 125 mikroaerofilik, 31 patogen, 118, 118t, 124, 152, 178, 207, 222, 233, 273 pyogenic cocci, 121 termofil, 23, 29 Bakteriofaga, 82, 86, 181, 193 Basilus Ducrey, 162 Basilus Koch-Weeks, 162 Basitrasin, 68, 158, 260t Batuk rejan, 118t, 119, 120t, 173, 174 Bejana anaerob, 30g, 30, 280

Bentuk sel bakteri, 10 Bergey's Manual, 95 Bifidobacterium, 108 Binomial nomenclaiure, 6 Biogenesis, 3 Biokonversi, 5, 263, 264t Bioremediasi, 5 Bioteknologi modem, 6 Biotin, 25, 302t Biotin assay medium, 302t Bismuth sulfite agar, 31, 135, 280 Bobot kering, 41 Bordetella pertussis, 118t, 119, 120t, 173-175 Borrelia burgdorferi, 96, 119t, 123, 235, 243-244 Botulisme, 26, 57, lllt, 119t,228 Brain-heart infusion broth (BHIB), 282 Brevibacterium, B.flavum, 262-263t B. lactofermentum, 262-263t Brilliant green,3\, 131 Brilliant green agar, 31, 280 Brilliant green lactose bile 2%, 274, 275,277 Brucella, 108, 119, 244 B abortus, 118t, 119, 244, 245 B. melitensis, 235, 244-245 B. suis, 244 Bruselosis, 119, 244-245 Bubonic plague, 118t, 236 Buffered peptone water, BP W, 269 Byssochlamys fulva, 261

Chlamydia, pneumoniae, 119t, 120t, 122,' 153, 174 trachomatis, 119t, 120t, 122, 179, 194199,208 Christian Gram, 98 Chromobacterium violaceum, 97, 260t Cladosporium herbarum, 2511 Clostridium sp., 2511 C. botulinum, 57, 107, 110, llOt, 119t, 120t, 122, 223,228-229, 251t, 253 C difficile, llOt, 119t, 120t C. nigrificans, 25\t C. perfi-ingens, 107, llOt, 119t, 120t, 122, 146-148, 248t, 278-280 C. putrefaciens, 2511 C sporogenes, 2511 C. tetani, 107, llOt, 114, 119t, 227-228 C. thermosaccharolyticum, 2511 C welchii, 96 Coccobacillus, 10, 220 Coliform, 38, 108,131,248,268t, 274-278 Colonization Factor Antigen, 126 Colony stimulating factor (CSF), 266t Condylomata lata, 214 Corn meal agar, CMA, 287 Corynebacterium diphtheriae, 108, llOt, 119t, 120t, 122, 163-165 glutamicum, 262-263t Coxiella burnetii, 58, 252 Cutaneous anthrax, 242 Cylindrocarpon radicicola, 264t

C

D

Campylobacter, 31, 120t, 125,248 CJejuni, 118t, 120t, 123, 148 Candida albicans, 70, 286-287 identifikasi, 286 ATCC 10231,289-290 Cara produksi makanan yang baik, 251 Cephalosporium sp., 260t Cetrimide agar, 282 Chaim Weizermann, 5

Daging, 2, 121, 137, 147, 242, 248, 248t, 250, 256t Daya invasi, 109, 132, 139 Deep fi'eezing, 33 Dehidrasi, 60, 123, 133,254 1-Dehidrostonolakton, 264t Dekstran, 262 Demam, enterik, 130, 133, 135

[ B 2 i ^ J ^ M i ^ ? r o b i o l o g i : P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n

Kedobte^^^

Endospora, 19, 101, 122, 150,228, 241, 241 g, 242 Endotoksin, 16, 109, llOt, 132, 139, 142, 174, 203,234 Energi, 18t, 25,43,44, 54g Enterobacter aerogenes, 103t Enterobacteriaceae, 102, 121, 125, 130, 138, 235 Enterococcus, faecalis, 47 hirae ATCC 8043, 303t Enterotoksin, llOt, 126, 128, 132, 139, 151, 184 EntK, 151 HBL, 151 LT, 139 Nhe, 151 Entner-Doudoroff, 47 Enzim, 5, 19,261 dL-alanin, 262t adenilat siklase, 126, 139, 147 DNA, 74 amilase, 261 fingerprinting, 103 Bacillus, 5 probe, 92, 105, 198, 226, 242 deoksiribonuklease, 188, 201 DNA-girase, 69 DNA ligase, 79, 90g DNA-ligase,79,89,90g,91g DNA polimerase, 78, 79 DNA-polimerase, 78, 79 DNA-girase, 69 DNA-rekombinan, 6, 85, 88, 89, 90g eksonuklease, 85 Dogma sentral biologi, 76, 77g , endonuklease, 85, 86, 87t, 90g, 103 Doubling time, 33 fibrinolisin, 182 fosfatase, 182 E B-galaktosidase, 88g EAEC, 128 gelatinase, 182 EIEC, 128 guanilat siklase, 126 Eksonuklease, 85 guanosin monofosfat sintetase, 236 Eksotoksin, 109, llOt, 139, 155, 183, 189 helikase, 78 A, not, 203 hialuronidase, 182, 201 pirogenik, 157 invertase, 261 S, 203 katalase, 26, 28t, 180, 182 tidak tahan panas (LT), 128 koagulase, 180, 182, 185 Ekstrak daging, 29, 293 lipase, 52, 182, 188 Embden-Meyerhof, 47, 48g lisozim, 182 Endoflagel, 123, 243 oksirase, 30 Endokarditis, 135, 154t, 157, 184, 190 pektinase, 261 bakterial, 234-235 penisilinase, 163, 182 Endonuklease, 85, 86, 87t, 90g, 103 purpuralis, 157 rematik, 121, 157 semak, 239 Deoksiribonuklease, 188, 201 Dermatitis, 179t, 203 eksfoliatif, 184 Desulfovibrio, 52 Diagnosis penyakit, 214, 231 Diare, 102, llOt, 118-120t, 127-128, 134g berair, 127, 139, 143 wisatawan, 128 Difteri, llOt, 114, 119t, 164 Dinding sel bakteri, 7, 14-16, 15g, 18t, 99, 131, 145, 154 Diplococcus, 10, 155, 159, 159g, 208 D. pneumoniae, 82 Disentri basiler, lllt, 118t, 121, 138 Disinfektan, 56, 63-68, 71-72, 202

peptidase, 52 polimerase, 262 protease, 52, 182, 188, 261 RNA primase, 78 stafilokinase, 188 streptodomase, 261 streptokinase, 201, 261 superoksida dismutase, SOD, 26, 28t topoisomerase, 78 tributirinase, 182 urease, 149 Eosin methylene blue agar, 273 Eosin methylene blue (EMB), 135 EPEC, 127 Epidemiologi, 137, 140, 142, 143, 165, 174, 177, 198,204,210,216,221, 224, 228, 229, 236 Epidermal growth factor (EGF), 266t Erisipelas, 157, 179, 179t,200 Eritromisin, 69, 160, 175, 177, 199,206, 260t Erwinia carotovora, 250 Erythema nodosum leprosum, 230 Escherichia coli, 25, 47, 70, 85, 103t, 108, not, 118t, 121, 125-130, 248t, 2511, 266t, 273 AHEC, 128 EAEC, 128 EIEC, 128 EPEC, 127 ATCC 10536, 290 RY13, 87t ETEC, 127 NMEC, 129 UPEC, 129 0157: H7, 118t, 120t, 121 ETEC, 127 Eubacterium, 108 F

FAD, 45 FADH2,50g, 51 Faktor nekrosis tumor, 266t Faktor pemicu koloni, 266t

Faktor pertumbuhan epidermal, 266t Faktor virulensi, 109, 126, 127, 132, 145, 155, 185, 226, 236, 241,245 Faringitis, 153, 154t, 156 Fase kematian, 35g, 36 Fase lag, 34, 35g Fase log, 35, 35g Fase pertumbuhan, 34, 36, 69 fase kematian, 35g, 36 fase lag, 34, 35g fase log, 35, 35g fase stasioner, 35, 35g Fase stasioner, 35, 35g L-Fenilalanin, 263t Fermentasi, 4, 23, 46, 47, 53, 255 asam piruvat, 49t glukosa, 46g produk, asam amino, 262t, 263 asam sitrat, 263 makanan dan minuman, 255-258, 256t air kelapa, 258 beras, 257 buah, 258 kacang-kacangan, 255 ketan, 257 sayuran, 258 sereal, 258 singkong, 257 susu, 257 susu, 249 Fibrinolisin, 182 Filter, 38, 271, 288 Chamberland-Pasteur, 62 gelas, 62 HEPA, 62 high efficiency particulate air, 62 membran, 62 Seitz, 62 udara, 62 Filtrasi, 38, 271 Fimbria, 13, 18t, 126, 145 tipe manosa,

310

B u b u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedokteran

resisten, 126 sensitif, 126 Fimbrial adhesin, 128 Flagel, llt, 13, 13g, 18t, 96, 101 amfitrik, 13 antigen, 125, 127, 131 endoflagel, 123,243 lofotrik, 13 monotrik, 13, 143 peritrik, 13, 130, 225,227 Flavin adenin dinukleotida (FAD), 45 Flora normal, 108 hidung, 108 kulit, 108, 179,208 mulut, 108 saluran cerna, 108, 121, 135 saluran genital, 108 saluran napas, 108, 121, 159 saluran urine, 108 telinga, 108 vagina, 218 Fluid thioglycollate medium, 278, 289293 Folic acid assay medium, 303t Folikulitis, 1211, 179t, 189, 203 Fosfatase, 182 Fosfolipida, 10, llt, 16, 18t, 25 Fotosintesis, 4, 8, 43 Fragmen Okazaki, 79 Francesco Redi, 2 Fungi, 7 Fungisida, 66 Fungistatik, 289 Furunkel, 190 Fusarium solani, 264t

164, 168, 174, 176, 177, 189, 194, 195,202, 205,209,212, 217,218,223,225,227,228, 229, 235,238, 241,243,244 Gelatinase, 182,284 Gen, 74 Generasi spontan, 2, 3 Genetika, 74 Genom bakteri, 81, 105 Gentamisin, 69, 204, 260t Glikokaliks, 11, 18t Glikolisis, 46-47, 46g, 48g Glomerulonefritis, 121, 154, 156, 157 Glukosa, 46, 46g, 47, 51 g, 103t, 261 L-Glutamin, 262t Gonokokus, 197, 208-211 Gonore, 118t, 119, 209-210 diseminata, 209-210 metastatik, 210 Gram-negatif, 12g, 13g, 14, 15g, 16, 18t, 99, 99t, 118t, 119, 260t Gram-positif, 12g, 14, 15g, 18t, 99, 99t, 119t,260t Granul metakromat, 18 Guanilat siklase, 126 Guanosin monofosfat sintetase, 236

H Habitat mikroorganisme, 107 Haemophilus, H. aegyptius, 87t H. influenza, 86, 87t, 118t, 120t, 160163 H. parainfluenzae, 87t Halofil, ekstrem, 7, 23 G fakultatif, 23 P-Galaktosidase, 88g obligat, 23 Gangren, llOt, 119t, 146, 238 Hansenula polymorpha, 265 Gardnerella vaginalis, 218-221 Hazard A nalysis and Critical Control Gastroenteritis, 118t, 120t, 133 Point, 247 Gastrointestinal anthrax, 242 Hektoen enteric agar, HEA, 280 Gejala penyakit, 127, 139, 141, 143, 145, Helicobacter pylori, 118t, 120t, 123, 148146, 149, 150, 151, 160, 162, 150

Helikase, 78 Hemolisin, 126, 129, 183,202 a-hemolisin, 129, 153, 183 P-hemolisin, 129, 153, 184 y-hemolisin, 153, 183 Hialuronidase, 182, 201 Hibridisasi asam nukleat, 104 Hidradenitis, 190 Hidrokortison, 264t 9a-hidroksi-4-androsten-3,l7-dion, 264t 11 P-hidroksi-4-androsten-3,17-dion, 264t 15Y-hidroksi-4-pregnen-3,20-dion, 264t High efficiency particulate air, 62 High Temperature-Short Time, 252 Hikojima, 142 Hipertermofil, 229 L-Histidin, 262t Homogenisasi sampel, 269 Hormon pertumbuhan, 93, 266t Hospes, 11,86, 109, 111,210 definitif, 109, 235 perantara, 109 reservoir, 109,235 paratenik, 109 Humulin, 265 I Identifikasi bakteri, 273-287 Bacillus cereus, 282 Candida albicans, 286 Clostridium perfringens, 278 coliform, 21A Escherichia coli, 273 Pseudomonas aeruginosa, 282 Salmonella typhi, 280 Staphylococcus aureus, 282 Vibrio cholerae, 285 Vibrio parahaemolyticus, 284 Ikan, 123, 143,248t, 249, 25It Imipenem, 146, 260t Impetigo, 154t, 157, 189, 200 Imunitas, 111,227, 264 Imunofluoresensi, 176, 177, 196, 198, 211,240

Inaba, 142 Industri makanan, 5, 19, 246 Infeksi bakteri, 107 Infeksi nosokomial, llOt, 116, 119, 191, 204 Inflamasi, 128, 133, 187,205,218,263 Infus, 268t, 287, 292, 293 Inklusi, 18, 18t, 194, 196 Inokulum, 27, 37, 70, 299, 302 Inositol, 103t,303t Inositol assay medium, 3031 Insulin, 86, 93, 265, 266, 266t interferon, 203 alfa, 93, 266t beta, 93 gamma, 93, 266t Interleukin, 133, 266t International Code of Nomenclature, 95 Inulin, 160 Invasi, 133, 156, 186, 202 Invasin, 127, 155, 185 Invertase, 261 L-Isoleusin, 262t J

Jalur Embden-Meyerhof 47, 48g Jalur Entner-Doudoroff, 47 Jalur glikolisis, 47 Jalur metabolisme, 44, 45, 45g, 47 Jalur pentosa fosfat, 47 Jerawat, 121t, 179, 203, 205-206 K

Kampesterol, 264t Karbunkel, 190 Katabolisme, 43, 45, 54g lemak, 53 Katalase, 26, 28t, 180, 182 Kekebalan, 3, 108, 119, 142, 173, 227, 234, 265 Kekeruhan, 40, 148, 283,295 Kemoterapi, 69, 127, 172, 211, 224 Kerang, 144, 248t, 249 Kerusakan makanan, 247, 250, 2511

L Kim & Goepfert agar, 283 Klamidia, 118, 119t, 122, 176, 194-199 L' Art de Conserver, 253 Klamidiasis, 196 Lactobaci!lus,29,4% 109,218-220, 2511 Klasifikasi, 6 L deibrueckii ssp. lactis ATCC 4797, bakteri, 95 302t mikroorganisme, 6 Lfermentum ATCC 9338, 303t Streptococcus, 154, 154t L plantarum, 25It, 258, 302 tuberkulosis, 167 ATCC 8014, 302-303t Klebsiella, 12,208, 257 L rhamnosus ATCC 4769, 303t Klindamisin, 69, 260t Lactose broth, 275, 277, 280 Klon bakteri, 89, 91g Lagging strand, 79 Kloning, 86, 88 Lauryl sulphate tryptose broth, LSTB, DNA, 6 275, 277 gen, 86, 89, 93 Lazzaro Spallanzani, 3 vektor, 87 Leading strand, 79 wahana, 87, 88g Legionelia pneumophila, 119, 177 Kloramfenikol, 69, 136, 144, 163,237, Legionelosis, 177 261t Koagulase, 180, 182, 185, 187, 193,282 Lempeng hitung, 36, 37, 41 Lepra. Lihat Kusta, 119t, 122, 229 Kodon, 79, 80-83 Lepromatosa, 230, 231, 232 Koefisien fenol, 71, 72, 72t, 181, 268 Leptospira, 98, 208,217 Koenzim, 27, 43 L interrogans,2\l'2\S N A D \ 43, 161 Leptospiremia, 217 N A D P \ 43 Leptospirosis, 123,217,218 flavin adenin dinukleotida (FAD), 45 Letheen broth, 269, 270 A, 45, 50, 50-5 Ig, 52 Leuconostoc, Kolera, l l l t , 118t, 141-143 dextranicus, 262 Kolesterol, 176, 264t mesenteroides, 256t, 258, 262 Koloni bakteri, 21, 92g, 96, 97 Leukosidin, 111, 183, 187, 188, 201 Kolonisasi bakteri, 13, 149, 205, 219 L-Leusin, 262t Komedo, 205, 206 Limfogranuloma venereum, 119, 197,208 Konjugasi, 14, 18t, 81 Konjungtivitis, 169, 179t, 195, 198, 209, Lipase, 52, 182, 188 Lipopolisakarida, 10, 16, 18t, 69, 125, 145 217 L-Lisin, 262t folikuler akut, 196 Lisozim, 182 inklusi, 194, 195 Kosmetika, 268, 268t, 269, 282, 286 Listeria monocytogenes, 119t, 120t, 225Kota Lyme, 243 226, 248, 249 Kromosom, 6, 10, 17, 18t, 74, 81 Listeriosis, 119t, 120t, 225-226 bakteri, 17, 81 Lofotrik, 13 Kusta, 229-232 Louis Pasteur, 3, 4, 252 borderline leprosy, 230 Low Temperature-Holding, 252 lepromatosa, 230, 231, 232 Lyme disease, 243 tuberkuloid, 230, 231,233 Lysine decarboxylase broth, 281, 285

M

MacConkey agar, 32 Makanan fermentasi, 27, 255-258 Makromolekul, 10, llt, 14, 18t Mannitol sal t agar, 32 Martinus Beijerrinck, 5 Masa emas mikrobiologi, 3 Mastitis, 119t, 184, 190 Materi genetik, 17, 18t, 74, 79, 81 Media anaerob, 29 Media biakan khusus, 31 Media diferensial, 31, 135 Media kompleks, 29 * Media pengayaan, 32, 280 Media perbenihan, 23, 27, 28, 29, 70 Media pertumbuhan bakteri, 29-32 anaerob, 29 biakan khusus, 31 diferensial, 31, 135 kompleks, 29 pengayaan, 32, 280 selektif, 31, 135, 143, 204, 226, 280 sintetik, 29 Media selektif, 31, 135, 143, 204, 226, 280 Media sintetik, 29 Membran plasma, 11, 16, 17, 18t, 63 Membran sitoplasma, llt, 16 Meningitis, 118, 119, 120t, 161,223,224 neonatus, 118t, 129 Meningokoksemia, 223 Meningokokus, 223, 224, 225 Mesofil,21,22, 22g, 269 Mesosom, 17 Messenger RNA, 16, 79 Metabolisme, 43 karbohidrat, 45 lemak, 52 protein, 52 Metabolit bakteri, 181 Metanogen, 7 Methyl red-voges proskauer, MR-VP, 21A L-Metionin, 262t

Metode lempeng gores, 33 Metode lempeng silinder, 295 Metode turbidimetri, 295 Micro inoculum broth, 302 Microbacterium ammoniaphilum, 262t Micromonospora sp., 260t Mikoplasma, 122 Mikroaerofilik, 28t, 125, 148, 209 Mikrobiologi, 2, 3 Mikroskop elektron, 8, 17, 159g, 188 Minuman fermentasi, 257 Missense mutation, 83 Model Gordon, 111, 112 Monotrik, 13, 143 Morbus Hansen, 229 mRNA,'llt,69,77g,79, 83 Mutasi, 82, 83 pergeseran kerangka, 84 substitusi pasangan basa, 83 tanmakna, 83 netral, 83 salah-arti, 83 Mycobacterium, M. bovis, 165, 170, 265 M.fortuitum, 264t M. leprae, 31, 100, 119t, 122, 229-232 M. smegmatis, 108 M. tuberculosis, 58, 100, 108, 119t, 120t, 122, 165-173,252 Mycoplasma, 260t M. hominis, 219 M. pneumoniae, 119t, 120t, 123, 175177 N NAD,43, 161 NADH, 47, 50g NADP, 43 a-Nastrol, 274, 281,284 Nata de coco, 258 Neisseria, N. gonorrhoeae, 13, 118t, 119, 120t, 208-211 N. meningitidis, 118t, 119, 120t, 223225

^ ^ • B u k u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedokteran

Neisseriaceae, 208, 223 Neurotoksin, 139, 223,227 Neutral mutation, 83 Niacin assay medium, 303t Niasin, 303t Nilai Duga Terdekat, 38-39,274-277,278t Nistatin, 68, 260t NMEC, 129 Nocardia, 100 A^. orientalis, 260t Nodular cystic acne, 205 Nonsense mutation, 83 Nontreponemal antigen tes t, 215 Nucleic acid amplification test, 198 Nukleoid, 11 Nukleus, 7, 17 Nutrient agar, 29, 274, 283-284, 286 Nutrient broth, 29, 292

O

Obat non-steril, 268t Obat suntik, 268t, 287 Obat tetes mata, 268t Obat tradisional, 268, 268t, 269, 283 Obat tuberkulosis, 172 primer, 172 sekunder, 172 Ogawa, 142 Okazaki, 79 Oksirase, 30 L-Omitrin, 263t Osteomielitis, 156, 190 Otitis ekstema, 120t, 179t, 203 P

Pantothenate assay medium, 301, 302t Paronikia, 191 Pasteurisasi, 4, 58, 249, 252 Patogenesis, 106, 127, 132, 139, 143, 145, 146, 149, 150, 156, 160, 162, 164, 165, 174, 176, 177, 184,212,217,218, 223,225, 227, 228, 229, 235,238, 241, 243,244

PCR, 104, 150, 226, 262 Pektinase, 261 Pemanasan, 57, 252 basah, 57 air mendidih, 58 pasteurisasi, 4, 58, 249, 252 sterilisasi bertahap, 58 uap bertekanan, 57, 253 kering, 58 pembakaran, 59 sterilisasi dengan udara panas, 58 Pembakaran, 59 Pembekuan, 33, 254 Pembelahan biner, 7, 33, 34g, 238 Pemeriksaan, bakteri patogen, 273-287 Bacillus cereus, 283 bakteri coliform, 274 Candida albicans, 286 Clostridium perfringens, 278 Escherichia coli, 273 Pseudomonas aeruginosa, 282 Salmonella typhi, 280 Staphylococcus aureus, 282 Vibrio cholerae, 285 Vibrio parahaemolyticus, 284 laboratorium, 129, 135, 145, 148, 150, 158, 160, 163, 169, 176, 177, 192, 198, 204,214,217, 226, 229, 240, 242, 245 Penamaan binomial, 6, 95 Pendinginan, 22, 59, 253 Pengalengan, 253 Pengawasan mutu, 268 Pengawet, 66, 70, 288 Pengawetan makanan, 22, 66, 116, 247, 251 Pengenceran berseri, 37, 215 Pengenceran bertingkat, 270, 273, 289 Pengendalian mikroorganisme, 56 antibiotik, 68 antiseptik, 69 autoklaf, 57-58 ,253 kemoterapi, 69

pengeringan, 59, 254 penyaringan, 61 secara fisika, 56 secara kimia, 62 sinar radiasi, 56, 60 suhu rendah, 59, 253 tujuan, 56 Pengeringan, 59, 254 Penghitungan langsung, 38, 40 Pengklonan DNA rekombinan, 89 Pengobatan, 130, 136, 140, 142, 144, 146, 147, 148, 150, 158, 160, 163, 164, 171, 175, 176, 177, 193, 198,201,204,205,210, 216,217, 224, 226, 229, 231, 237, 240, 243, 244, 245 Pengujian cemaran bakteri, 269 angka kapang-khamir, 268t, 271, 272g angka lempeng total, 268t, 269, 270g metode filtrasi, 271 pemeriksaan bakteri patogen, 268t, 273 Pengujian potensi antibiotik, 295-301 menurut Farmakope Indonesia, edisi III, 295-297 edisi IV, 297-301 metode lempeng silinder, 295 metode turbidimetri, 295 Pengujian potensi vitamin, 301-305 Pengukuran pertumbuhan bakteri, 36 lempeng hitung, 36 metode tidak langsung, 40 aktivitas metabolik, 41 bobot kering, 41 kekeruhan, 40 Nilai Duga Terdekat, 38-39, 274-277, 278t pengenceran berseri, 37 penghitungan langsung, 38, 40 penyaringan, 38 Penicillium, P. glaucum, 2511 P notatum, 260, 260t Penisilin G, 158, 201,226, 260t Penisilinase, 163, 182

Pentose phosphate pathway, 47 Penularan penyakit, 113-116, 198,214, 218 Penyakit infeksi, 107, 111, 113, 114, 118t Penyakit Lyme, 119t, 123, 243, 244 Penyaringan, 38, 61, 288, 289t, 293 Peptidase, 52 Peptidoglikan, 7, 14, 15g, 18t, 99, 153 Peptone dilutionfluid, 269, 278, 282 Peptone sugar broth, 284, 286 Peranan mikroorganisme, 4, 5, 255, 259, 265 Perbenihan agar cokelat, 161, 163 Perbenihan Levinthal & Filde, 161 Peritrik, 13, 130, 225,227 Pertumbuhan bakteri, 21 faktor-faktor, 21 media, 29 pengukuran, 36 siklus, 33 Pes bubonik, 236 Petrofl'-Hausser cell counter, 40 Pewarnaan bakteri, 97-101 diferensial, 98-100 Gram, 14, 98, 99, 99t, 283, 285, 286 tahan asam, 100 Kinyoun Gabbett, 100, 170 Ziehl Neelsen, 100, 229 negatif, 11, 98 sederhana, 98 spesial, 100 endospora, 101 Schaeflfer-Fulton, 101 flagel, 101 Gray, 101 Simpai, 101 Burri-Gins, 101 Hiss, 101 Muir, 101 Pewarnaan Burri-Gins, 101 Pewarnaan diferensial, 98-100 Pewarnaan endospora, 101 Pewarnaan flagel, 101 Pewarnaan Giemsa, 150, 238

f 316

Buku Ajar Mikrobiologi: Panduan Mahasiswa Farmasi dan Kedokteran

Pewarnaan Gram, 14, 98, 99, 99t, 283, 285, 286 Pewarnaan Gray, 101 Pewarnaan Hiss, 101 Pewarnaan Kinyoun Gabbett, 100, 170 Pewarnaan Muir, 101 Pewarnaan negatif, 11, 98 Pewarnaan Schaeffer-Fulton, 101 Pewarnaan sederhana, 98 Pewarnaan simpai, 101 Pewarnaan spesial, 100 Pewarnaan tahan asam, 100 Pewarnaan Ziehl Neelsen, 100, 229 Pili, 12g, 13, 126, 129, 208 seks, 14, 18t, 82 Piomiositis, 190 Plasmid, 111,17, 18t, 81,82,87, 126 DNA rekombinan, 86, 89, 92g rekombinan, 85, 89 Plasmolisis, 23, 59, 60, 254 Plasmoptisis, 60 Plate count agar, 270, 270g Pneumonia, 12, 118t, 119t, 159, 176, 191, 196, 236 Pneumonicplague, 236, 237 Polimerase, 262 Polimiksin, 68, 260t Polisakarida, 10, llt, 14, 16, 24, 29, 110, 131,153 ekstraseluler, EPS, 12,201 Polymerase chain reaction, PCR, 104, 150, 262 Postulat Koch, 4 Potato dextrose agar, PDA, 271 Prednisolon, 264t Primer spesifik, 104 Produk farmasi, 266t, 268t Produk fermentasi, 255-258, 263 Profilaksis, 128, 199, 224, 227, 232 Progesteron, 263, 264t L-Prolin, 263t Propionibacterium, P acnes. 179,205-206 P. shermanii, 262

Proses aseptis, 56 Protease, 52, 182, 188,261 Protein, 52, 69, 76, 77g Protein A, 185, 188 Protein M, 155, 156 Protein pengikat, fibrinogen, 186 kolagen, 186 matriks, 186 untai tunggal, 78 Protein rekombinan, 265 Protein sel tunggal, 258, 259 Proteus, P mirabilis, 97 P vulgaris, 2511 Protozoa, 7, 69, 114 Prourokinase, 266t Providentia stuartii, 87t Pseudomonas, 5, 2511 P aeruginosa, 69, 97, 11 It, 118t, 119, 120t, 201-205,282 P ATCC 10940, 290 P. denitrificans, 262 P. marginalis, 250 Pseupodia, 7 Psikrofil,21,22g Psikrotrof, 22, 22g Pulmonary anthrax, 242 Q

Quellung, 159, 160, 163 R

Reaksi anabolik, 43, 44, 44g Reaksi fiksasi komplemen, 240 Reaksi katabolik, 43, 44g Reaksi kusta, 230 Reaksi Quellung, 159, 160, 163 Reaksi Weil-Felix, 240 Reducing media, 29 Rekayasa genetika, 6, 85, 86, 91 g, 93, 266t Relaxin, 266t Replikasi DNA, 69, 76, 78g

Resistensi, 17, 87, 185, 191 Respirasi, aerob, 49, 51g anaerob, 25, 49, 52 glukosa, 46, 46g seluler, 47, 49, 52 Rhizobium, 47, 52 Rhizopus, R. arrhizus, 264t R. nigricans, 2511, 263 Riboflavin, 262, 303t Riboflavin assay medium, 303t Ribosom, llt, 17, 18t Ribosomal RNA seguencing, 104 Rickettsia, 238-240 Rifampisin, 69, 172, 2611 Riketsia, 119t, 122 RNA, 74, 76 RNA primase, 78 RNA transfer, 79 Robert Hooke, 2 Robert Koch, 3, 4, 141,241 Rocky Mountain spottedfever, 122, 239 /-RNA, llt, 104 Ruangan aseptis, 60, 62

Sampar bubonik, 118t Sandi genetik, 79, 80, 80g Sarcinae, 10 Sayuran, 121, 248t, 249, 258 Sclerotinia sclerotiorum, 250 Sediaan farmasi, 259, 287 Sefalotin, 144,260t Sejarah mikrobiologi, 2 Selenite cysteine broth (SCB), 280 Selulitis, 118t, 121t, 190, 201 Sepsis, 200, 234 Septisemia, 135, 154t, 204, 234 Sergei Winogradsky, 5 Serotipe, Hikojima, 142 Inaba, 142 Ogawa, 142 Serratia marcescens, 97, 25 It Shigella, 102, 108, 120t,248t S boydii, 103t, 138 S dysenteriae, 103t, lllt, 118t, 138-140 Sflexneri, 103t, 138 S. sonnei, 103t, 138 Shuttle vector, 87 Sidik jari DNA, 103, 137 Sifilis, 119t, 123,212-214 S akuisata, 212 Sabouraud dextrose agar (SDA), 31, 271 d'emblee,214 Saccharomyces cerevisiae, 85, 256t, 257, kardiovaskular, 214 258, 266t kongenital, 212, 214, 216 ATCC 8090, 303t prekoks, 214 Salep mata, 268t, 287 tarda, 214 Salmonella,4% 102, 108, 120t, 134g,248t primer, 213,215 S choleraesuis, 103t, 130, 135 saraf, 213 S. enterica, 118t, 121 sekunder, 213 S enteritidis, 130, 131, 133 Sigelosis, 139-140 S. gallinarum, 130 Siklus Krebs, 46, 49, 50g, 52 SparatyphiA, 103t, 133 Siklus pertumbuhan bakteri, 33 SparatyphiB, \03t Simmons citrate, 274 S pullorum, 130 Sinar gamma, 61 S. schottmuelleri, 133 Sinar katode, 61 S typhi, 31,96, 103t, 118t, 130-138,280 Sinar radiasi, 56, 60 S. typhimurium, 133 gamma, 61 Salmonella Shigella agar (SSA), 135, 280 katode, 61

318

. B u b u Ajar Mikrobiologi: P a n d u a n Mahasiswa Farmasi d a n Kedokteran

ultraviolet, 60, 194 X,61,84, 85 Sitoplasma, llt, 17, 19, 166, 238 B-Sitosterol, 264t Sitotoksin, 132, 139, 183,202 Soybean-casein digest agar, 70 Spirilum, 10, 123 Spiroketa, 10, 118, 123,243 Spottedfever, 239 Stafilokinase, 188 Staphylococcus, 10, 96, 108, 121, 191 S albus, 97, 179 S aureus, 71,97, 108, lllt, 119t, 120t, 179-194, 248t, 282 ATCC 6538, 290 S. citreus, 97 S epidermidis, 96, 108, 121, 179t, 194 S. saprophyticus, 96 Staphylococcus streak technigue, 163 Sterilisasi, 56, 62, 249, 253 bertahap, 58 dengan udara panas, 58 Steroid, 263, 264t Stigmasterol, 264t Streak plate method, 33 Streptococcus, 10, 49t, 108, 153-158, 248t, 256t S. agalactiae, 154t, 155 S egui, 154t Sfaecalis, 154t, 155,235 S. gordonii, 120t S. hemolyticus alpha, 108 S. mutans, 120t, 154t S. non-hemolyticus, 108 S. oralis, 120t S. pneumoniae, 108, 119t, 120t, 154t, 159-160 Spyogenes, lllt, 119t, 121, 154t, 155-157, 199-201 S. sanguis, 120t S. viridans, 155,235 Streptodomase, 155, 156, 261 Streptokinase, 155, 156, 184, 201,261

Streptokokus a-hemolitik, 153 p-hemolitik, 153 y-hemolitik, 153 Streptolisin O, 158 Streptomisin, 68, 172, 237, 260t Streptomyces sp., 2611 Streptomyces, S albus G, 87t S. aureus, 264t S. cattleya, 260t S. clavuligerus, 260t S. coelicolor, 262t S erythreus, 260t S griseus, 260t S. lincolnensis, 260t S. mediterranei, 2611 S. nodosus, 260t S. noursei, 260t S. venezuelae, 2611 Struktur DNA, 74, 75 Stmktur RNA, 74 Struktur sel bakteri, 11, 12g, 68 Suhu di bawah titik nol, 59 Suhu rendah, 59, 253 pembekuan, 33, 254 pendinginan, 22, 59, 253 suhu di bawah titik nol, 59 Sulfite polymyxin sulfadiazine agar, SPSA, 280 Superantigen, 157, 184, 189 Superoksida dismutase, SOD, 26, 28t Suplemen makanan, 268t Susu, 23, 58, 108, 249, 252, 256t, 257 T

Tabung Durham, 53, 102, 275g, 2779 Taxol, 266t Tekanan osmotik, 23, 24g, 59, 60, 254 Teknik aseptik, 3 Telur, 137, 248 Teori generasi spontan, 2, 3 Teori Salton, 99 Teori sel, 2 ,

Indeks

Termofil, 21, 23 bakteri, 23, 29 ekstrem, 7 Tetanospasmin, llOt, 227 Tetanus, 26, llOt, 122, 227 Tetrasiklin, 69, 177, 245,261t Tetrathionate brilliant green agar (TBGB), 280 Thiamine assay medium, 303t Thiosulphate citrate bile sah sucrose, TCBS, 284, 285 Tifus endemik, 239 Tiamin, 25, 303t Tifus epidemik, 239 L-Tirosin, 263t Toksigenisitas, 110 Toksin bakteri, 110 Toksin botulisme, 57, 110 Toksin pirogenik, 111, 155, 157 Toksin Shiga, 111 Toksin termolabil, 126 Toksin termostabil, 126 Toksin tetanus, 227 Toksin difteri, 110 Toksin eritrogenik, 111, 201 Topoisomerase, 78 Toxic shock syndrome, 185, 234 Toxic shock syndrome toxin (TSST-1), 184 Trakoma, 119t, 195, 198 Transduksi, 82, 88, 192 Transformasi, 82, 89, 91 g, 192 Transkripsi, 69, 79 Translasi, 69, 79-81,83 Transpor elektron, 16, 49, 52 L-Treonin, 263t Treponema pallidum, 119t, 120t, 123, 211-216 Treponema pallidum immobilization test, 212 L-Triptofan, 263t Tributirinase, 182 /RNA, llt, 80 Tryptone broth, 274, 283

319

Tuberkulin, 168, 169, 170 Tuberkulosis, 119t, 120t, 165-169 primer, 166 sekunder, 166 Tujuan pengendalian mikroorganisme, 56 Tumor necrosis factor (TNF), 266t U Uap bertekanan, 57, 253 Uji aglutinasi, 136, 229 cepat, 136 Uji amplifikasi asam nukleat, 198 Uji angka coliform, 268t, 275-277 Uji angka kapang-khamir (AKK), 268t, 271-272 Uji angka lempeng total (ALT), 268t, 269-271 Uji antibodi treponema, 215 Uji bakteri patogen, 268t, 273 Uji dekarboksilasi lisin, 281, 285 Uji efektivitas bahan pengawet, 70 Uji fermentasi karbohidrat, 284, 286 Uji fertilitas media, 290 Ujiflokulasi, 215 Uji fluoresensi antibodi treponema, 216 Uji hemaglutinasi pasif, 216 Uji imobilisasi, 212, 216 UjilMVIC,273 Uji indol, 274,281 UjiKahn,215 Uji katalase, 283 Uji kepekaan bakteri, 140, 201 Uji koagulase, 187, 193,282 Uji koefisien fenol, 71, 72, 181, 268 Uji konfirmasi, 148, 275, 277, 280, 282, 283, 284, 285 Uji Mantoux, 170 Uji metil merah, 274 Uji mikroba patogen, 268t, 273-287 Uji motilitas, 280, 285, 286 Uji MycoDot, 170 Uji oksidase, 283, 286 Uji pencairan gelatin, 283

Uji pengikatan komplemen, 176,215,216 Uji peroksidase antiperoksidase, 170 Uji pertumbuhan, 283, 285 Uji pewarnaan Gram, 14, 98, 99, 99t, 283, 285, 286 Uji pigmen, 283 Uji potensi antibiotik, 295-301 Uji potensi vitamin, 301-303 Uji reagin, 215 Uji reduksi nitrat, 280, 284 UjiRPR,215 Uji sensitivitas antibiotik, 193 Uji serologi, 96, 136, 158, 176, 215, 226, 242,282 Uji sifat biokimia, 101, 102g, 140, 150, 226 Uji sifat halofilik, 285 Uji sitrat, 274 Uji sterilitas, 268, 287-295 Uji tuberkulin, 168, 169, 170 Uji urease, 150 UjiVDRL,215 Uji voges proskauer, 274, 281, 284 Uji widal, 136 Uji WR, 215 Ultra-High Temperature, 252 Unsur kelumit, 24 UPEC, 129 Urea agar, 281 Urea breath test, UBT, 150 Urease, 149 V

Vaginosis bakterial, 218,220 Vaksin, 264 antraks, 243 BCG, 173,232, 265 campak, 265 DPT, 164, 175,227, 265 DT, 228 hepatitis B rekombinan, 265 Leptospira, 218 mono\a\en Salmonella typhi, 136, 137

oral polio, 265 pertusis, 175 tifoid, 138 Vaksinasi, 142, 163, 175,240 L-Valin, 263t Vankomisin, 68, 193,260t Vektor kloning, 87 Vibrio, 10, 123 Vibrio biotipe El Tor, 141 V. cholerae, 108, lllt, 118t, 120t, 123, 141-142,285 V. parahaemolyticus, 143-144,248t, 284 V. vulnificus, 144-146 Vibrionaceae, 144 Virulensi, 109, 110, 126, 132, 145, 155, 185,236 Virus, 8 Virus bakteri, 82 Vitamin, 27, 262, 268t,301 B,, 257, 303t B,, 303t B,2, 16, 257, 262, 302t Vitamin B,^ assay medium, 302t Voges Proskauer, 131, 274, 281, 284 Volutin, 18 W

Wahana kloning, 87, 88, 889 Waktu generasi, 33, 35, 143, 165, 243 Waktu kematian termal, 57, 58, 252 Waktu pengurangan desimal, 57 Weil-Felix, 240 Wilson-Blair agar, 131 X

Xylose lysine desoxycholate agar, XLDA, 280 Y

Yersinia, enterocolitica, 125, 248, 249 pestis, 118t, 235-237

SEKILAS TENTANG PENYUSUN lahir di Bangkalan Madura pada tanggal 12 Desember 1950. Setelah mendapat gelar Sarjana Farmasi dan Apoteker dari Departemen Farmasi Universitas Indonesia, penulis mengikuti program S2 di Program Pascasarjana Ilmu Biomedik, kekhususan Mikrobiologi, Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia. Dalam program S2 tersebut, penulis mendapatkan gelar Master dalam bidang Ilmu Biomedik. Penulis kemudian menempuh program Doktor (S3) di Nara Institute of Science and Technology Jepang dan memperoleh gelar PhD dalam bidang biosciences and biotechnology. Sejak menjadi staf pengajar di Departemen Farmasi Universitas Indonesia pada tahun 1982, penulis mengasuh beberapa mata kuliah, antara lain Mikrobiologi Farmasi, Imunologi, Virologi, Bioteknologi Farmasi, dan Farmakologi Molekuler. Selain mengajar, sebagai dosen senior, penulis telah banyak membimbing penelitian mahasiswa, baik pada Program Sarjana maupun Program Pascasarjana Ilmu Kefarmasian Universitas Indonesia. Berbagai hasil penelitian penulis yang terkait dengan bidang mikrobiologi dan bioteknologi telah dipublikasikan di berbagai jurnal ilmiah, baik jurnal nasional maupun jurnal internasional. Beberapa penghargaan telah diraih oleh penulis, antara lain Satyalancana Karya Sapta 20 tahun dari Pemerintah RI, penghargaan sebagai Peneliti Terbaik Universitas Indonesia, penghargaan sebagai Penulis Makalah Internasional, dan penghargaan sebagai Penulis Buku dari Universitas Indonesia. Maksum Radji

321