3. METODE PENELITIAN
4.3 Perubahan Histopatologis Cerebrum dan Medula Spinalis
Sistem saraf pusat (SSP) terlindungi dari invasi bakteri melalui adanya meningen, tengkorak otak, dan blood-brain barrier. Ketiga lapisan meningen berfungsi sebagai barier penyebaran infeksi sehingga infeksi dapat terjadi di epidural, subdural, subarachinoid, atau otak (Reid dan Fallon 1992). Dalam kondisi normal, sistem saraf pusat (SSP) steril. Apabila SSP terinfeksi bakteri maka infeksi akan menyebar dengan cepat dan mengakibatkan meningitis (Ironside 1994).
Hasil pengamatan histopatologi menunjukkan bahwa mencit yang diinfeksikan 107 cfu/ml E. sakazakii mengalami meningitis ringan, dan bukan meningitis purulenta. Hal ini ditandai dengan penebalan arachnoid meningen, infiltrasi sel radang dan udema di sub arachnoid (Gambar 16, Gambar 17).
Gambar 16 Meningen cerebrum mencit kontrol yang normal (kiri), dan meningitis pada mencit yang diberi E. sakazakii dengan dosis infeksi 107 cfu/ml (kanan).
Keterangan: Gambar kiri: arachinoid dan piamater tipis, tidak ada infiltrasi sel radang di sub arachnoid. Gambar kanan: (anak panah) penebalan arachnoid, infiltrasi sel radang, udema di sub arachnoid, (g) gliosis difus. Pewarnaan HE. Pembesaran: 100x.
Gambar 17 Medula spinalis mencit neonatus kontrol (kiri) dan yang diberi E. sakazakii dengan dosis infeksi 107 cfu/ml (kanan).
Keterangan: Kiri: (Sp) Substansi putih, (CC) Canalis centralis, meningen normal. Kanan: (Meningitis) penebalan arachnoid, kongesti, (mi) peningkatan microglia, (ma) malacia, (CC) canalis centralis. Pewarnaan HE. Pembesaran: 200x.
Perubahan histopatologis cerebrum dan medula spinalis menunjang hasil pengamatan perubahan patologi anatomi akibat infeksi E. sakazakii, dimana terjadi penimbunan cairan berwarna kemerahan di sub arachnoid pada kepala mencit yang dinekropsi (Gambar 12). Penyebab meningitis dan encephalitis pada mencit yang diinfeksikan E. sakazakii diduga berasal dari toksin E. sakazakii karena infeksi bersifat akut, dan tidak ditemukan koloni bakteri maupun pus di meningen. Toksin memiliki berat molekul yang lebih rendah dibandingkan bakteri sehingga lebih mudah menembus blood brain barrier.
Blood-brain barrier sebagai salah satu pelindung otak dibentuk oleh satu lapis sel endotel. Blood-brain barrier berfungsi mengatur perpindahan molekul antara darah dan cairan interstitial otak. Selain itu, blood-brain barrier efektif menangkal berbagai neurotoksin (Lu 1995). Gangguan fungsional pada blood- brain barrier pada meningitis menyebabkan peningkatan aktivitas pinositik yang diikuti dengan pemisahan kerapatan hubungan interseluler (intercelluler tight junction) (Reid dan Fallon 1992).
Infeksi bakteri terhadap SSP merupakan proses dinamis yang dipengaruhi berbagai faktor, antara lain predisposisi, tingkat virulensi mikroorganisme, dan rute infeksi. Beberapa faktor predisposisi infeksi bakteri ke SSP yaitu (1) bayi prematur karena pertahanan yang kuat pada epitel choroid baru terbentuk pada akhir masa gestasi, (2) kondisi imunosupresi, (3) disfungsi limpa, dan (4) penyakit Acquired Immunodeficiency Syndrom (AIDS) (Reid dan Fallon 1992). Oleh karena itu, infeksi E. sakazakii lebih sering terjadi pada neonatus, bayi immunocompromised, bayi dengan berat badan lahir rendah (BBLR), bayi prematur, dan bayi yang lahir dari ibu yang mengidap Human Immunodeficiency Virus (HIV) (Kane 2004). Mencit neonatus yang digunakan pada penelitian secara umum memiliki daya tahan tubuh yang baik dan dilahirkan dari induk mencit yang sehat. Oleh karena itu, meningitis yang terjadi bersifat ringan.
Terdapat tiga rute infeksi bakteri ke SSP, yaitu: (1) penyebaran secara langsung akibat infeksi bakteri di lokasi yang berdekatan dengan SSP, misalnya sinus paranasalis, telinga tengah, fraktura pada tulang tengorak (Ironside 1994), (2) penyebaran melalui aliran darah yang terjadi bila tubuh mengalami sepsis atau emboli septik (Reid dan Fallon 1992), (3) infeksi iatrogenik yang mengikuti
infeksi organisme ke dalam cairan cerebrospinal (Ironside 1994). Meningitis akibat E. sakazakii dan/atau toksinnya diduga berasal dari sepsis. Menurut Saez- Liorens dan McCracken (2003), sebanyak 25% neonatus yang menderita sepsis berlanjut menjadi meningitis.
Infeksi terhadap SSP sangat berbahaya karena bila organisme patogen berhasil menembus pertahanan otak maka proliferasi organisme tersebut akan paling cepat terjadi di otak dibandingkan organ lain karena keterbatasan sistem pertahanan di otak (Reid dan Fallon 1992). Pelepasan mediator inflamasi oleh organisme dapat menstimulasi sel makrofag otak (misalnya astrosit dan mikroglia), endotel kapiler cerebral, atau keduanya untuk membentuk sitokin (Saez-Liorens dan McCracken 2003).
Sel glia seperti astrosit, oligodendroglia, mikroglia dan sel ependim akan berespon ketika terjadi cedera pada SSP. Respon tersebut berupa gliosis dan satelosis. Gliosis merupakan peningkatan jumlah sel glia yang biasanya mencakup respon astrosit yang mencolok. Selain itu, bila terjadi infeksi SSP maka sel glia akan berkumpul di tempat terjadinya lesi atau mengubah bentuk dan fungsinya (Damjanov 2000). Kerusakan SSP akibat infeksi mikroorganisme menyebabkan sel mikroglia memfagosit sel-sel mati atau rusak pada SSP melalui pembentukan nodulus glia. Sel mikroglia yang dijumpai di sekitar infark atau abses otak memfagosit myelin kaya lemak sehingga sitoplasmanya bervakuol dan tampak berbusa. Sel ini disebut sel gitter. Adapun rataan jumlah sel mikroglia pada cerebrum dan medula spinal mencit neonatus pada penelitian ini disajikan pada Tabel 8 dan Gambar 18.
Tabel 8 Rataan jumlah mikroglia pada cerebrum dan medula spinalis mencit neonatus akibat infeksi E. sakazakii dengan berbagai dosis infeksi secara per oral
Kelompok Dosis Infeksi Cerebrum Medula Spinalis Kontrol NaCl fisiologis 34,84 ± 9,76a*) 54,02 ± 21,27a
I 103 cfu/ml 40,64 ± 8,13ab 50,04 ± 7,79a II 104 cfu /ml 44,76 ± 6,53ab 51,76 ± 21,85a III 105 cfu /ml 50,15 ± 13,50ab 73,40 ± 25,20a IV 106 cfu /ml 55,08 ± 12,58b 74,02 ± 12,12a V 107 cfu /ml 79,57 ± 15,19c 71,37 ± 15,95a
Gambar 18 Grafik rataan jumlah sel mikroglia pada cerebrum dan medula spinalis mencit neonatus akibat infeksi E. sakazakii dengan berbagai dosis infeksi secara per oral.
Berdasarkan Tabel 8, infeksi E. sakazakii dengan berbagai dosis infeksi menyebabkan peningkatan jumlah mikroglia di otak dibandingkan dengan kontrol. Rataan jumlah mikroglia di cerebrum pada dosis infeksi 103 cfu/ml, 104 cfu/ml, dan 105 cfu/ml tidak berbeda nyata (P>0,05) dengan kontrol. Pada cerebrum, rataan jumlah mikroglia dengan dosis infeksi 106 cfu/ml berbeda nyata (P<0,05) dengan kontrol, sedangkan rataan jumlah mikroglia dengan dosis infeksi 107 cfu/ml sangat berbeda nyata (P<0,05) dengan kontrol. Dengan demikian, dosis infeksi terendah E. sakazakii terhadap SSP yaitu 106 cfu/ml. Selain itu, peningkatan dosis infeksi berbanding lurus dengan peningkatan jumlah mikroglia otak. Peningkatan mikroglia di otak menunjukkan bahwa E. sakzakii dan/atau toksinnya dapat menyebabkan encephalitis. Pada gambaran histopatologis diidentifikasi terjadi gliosis difus di cerebrum (Gambar 16) dan medula spinalis (Gambar 17).
Berbeda halnya dengan cerebrum, rataan jumlah mikroglia di medula spinalis mencit neonatus akibat pemberian E. sakazakii secara per oral pada berbagai dosis infeksi tidak berbeda nyata (P>0,05) dengan kontrol. Walaupun demikian, terdapat perbedaan mencolok antara mencit kontrol, kelompok I (dosis infeksi 103 cfu/ml), dan kelompok II (dosis infeksi 104 cfu/ml) dengan kelompok III (dosis infeksi 105 cfu/ml), IV (dosis infeksi 106 cfu/ml), dan V (dosis infeksi 107 cfu/ml). Rataan jumlah mikroglia medula spinalis kontrol, kelompok I, dan kelompok II berjumlah lima puluhan, yakni secara berturut-turut 54,02, 50,04, dan
51,76 sel. Sedangkan rataan jumlah mikroglia medula spinalis kelompok III, kelompok IV, dan kelompok V lebih banyak, yakni secara berturut-turut 73,40, 74,02, dan 71,37.
Selain meningitis dan peningkatan mikroglia, pada medula spinalis mencit neonatus yang diinfeksikan E. sakazakii terjadi malacia (myelomalacia) (Gambar 17). Malacia yang paling parah terjadi pada mencit di kelompok V, yakni yang diinfeksi E. sakazakii dengan dosis 107 cfu/ml. Malacia merupakan pelunakan atau pengempukan bagian atau jaringan. Di sistem saraf pusat, malacia merupakan tanda terjadi nekrosa jaringan saraf. Nekrosa pada otak biasanya bersifat nekrosa kolikuasi karena otak mengandung banyak lipoid yang mudah mengalami autolisis (Koestner dan Jones 2006).
Menurut Koestner dan Jones (2006), gambaran histopatologi malacia susunan saraf pusat ditandai dengan adanya massa tanpa struktur yang di dalamnya masih ada pembuluh-pembuluh darah yang belum rusak. Selain itu, di luar daerah nekrosa terlihat edema, perdarahan, gliosis, dan degenerasi neuron. Hal ini sesuai dengan temuan histopatologi pada medula spinalis mencit perlakuan di penelitian ini. Pada medula spinalis mencit perlakuan terjadi edema, gliosis difus, dan perdarahan (Gambar 17). Malacia dapat disebabkan oleh gangguan vaskularisasi, radang bernanah, infeksi jamur, toksin, dan defisiensi gizi (Jubb et al. 1993; Koestner dan Jones 2006).
Hasil penelitian ini yang menunjukkan terjadinya meningitis dan peningkatan sel mikroglia di cerebrum, serta meningitis, malacia dan peningkatan sel mikroglia di medula spinalis pada mencit neonatus sebagai hewan coba mendukung data bahwa E. sakazakii dan/atau toksinnya berpotensi menyerang SSP dan menyebabkan meningoencephalitis. Menurut Bar-Oz et al. (2001), E. sakazakii memiliki kecenderungan menyerang SSP sehingga menyebabkan gangguan saraf dan penderitaan pasien. Selain itu, ventrikulitis, hidrosephalus, kiste, dan abses akibat E. sakazakii juga pernah dilaporkan (Lai 2001; Bar-Oz et al. 2001). Hingga kini belum ada data mengenai tempat masuknya E. sakazakii ke otak. Plexus choroid merupakan tempat masuknya infeksi bakteri ke otak yang menurut Reid dan Fallon (1992) paling sering terjadi.
Dosis infeksi E. sakazakii terhadap SSP lebih tinggi dibandingkan dengan usus karena sebelum menyerang SSP tubuh berupaya mengeleminir bakteri ini melalui sistem kekebalan tubuh. Infeksi E. sakazakii dan/atau toksinnya terhadap usus terjadi secara langsung, sedangkan infeksi E. sakazakii dan/atau toksinnya terhadap SSP merupakan lanjutan infeksi di usus akibat mengalirnya bakteri dan/atau toksinnya dalam darah (bakterimia/sepsis).