PENDAHULUAN STRUKTUR ANTIGEN PADA BAKTERI ESCHERICHIA COL/

FAKTOR-FAKTOR VIRULENSI ENTEROTOKSIN DAN PERLEKATAN

ESCHERICHIA COLT TERHADAP KESEHATAN TERNAK DAN MANUSIA

PENDAHULUAN

Galur bakteri Escherichia coli enterotok-sigenik (ETEC) merupakan salah satu kelompok bakteri yang paling banyak menimbulkan diare neonatal pada ternak, seperti anak sapi, babi clan kambing atau pada anak-anak di bawah umur lima tahun (MOON, 1974; TZIPORI, 1985; SUPAR et al, 1989) . Bakteri ETEC penyebab diare pada anak babi pertama kali dideskripsikan oleh SMITH clan HALLS (1967), sedangkan pada manusia dipelajari oleh GORBAH et al. (1971) clan SACK et al. (1971) . Dewasa ini ETEC masih merupakan penyebab diare pada anak-anak BALITA di negara berkem-bang (AGUERo et al., 1985 ; CRAVIATO etal., 1988). Di samping itu, masih disinyalir sebagai penyebab diare bagi para pelancong atau turis asal negara maju ke negara berkembang (MERSON et al., 1976). ETEC jarang diisolasi dari kasus diare di negara maju, tetapi sering menyebabkan wabah diare pada anak-anak di rumah sakit clan para perawat (ESCRIBANO et al., 1987; BLANCO et al.,

1989) .

Kolibasilosis akibat infeksi galur ETEC sering mewabah menyerang ternak yang masih menyusu clan pasca sapih (SUPAR et al., 1989; HOLAND, 1990) clan penyakit kolibasilosi ini banyak menim-bulkan kerugian ekonomi pada peternakan babi intensif clan sapi perah (TZIPORI, 1985 ; SUPAR et al., 1989). Namun demikian galur ETEC mempu-nyai sifat host spesifik atau dengan kata lain tipe ETEC penyebab diare pada manusia berbeda de-ngan pada sapi clan pada babi . Sifat patogenitas ETEC penyebab diare ditentukan oleh kontribusi dari pengaruh 2 macam faktor virulensi yaitu ke-mampuan memproduksi enterotoksin clan antigen kolonisasi atau antigen perlekatan sehingga dapat menempel clan mengkolonisasi usus halus (TZIPORI,

1985) .

Pada kesempatan ini dikemukan suatu rangkuman hasil-hasil penelitian tentang faktor virulensi enterotoksin clan antigen kolonisasi dari Escherichia co/i bersifat enteropatogenik clan pe-ranannya terhadap kesehatan ternak clan kese-hatan manusia .

SUPAR

Balai Penelltian Veteriner

Jalan R.E. Martadinata 30, P.O. Box 52, Bogor 16114

STRUKTUR ANTIGEN PADA BAKTERI ESCHERICHIA COL/

Studi awal secara serologik tentang E. coli setengah abad yang lampau dapat clibeclakan 25 jenis 0-antigen , 55 K-antigen clan 20 H-antigen (KAUFFMAN, 1944; KAUFFMAN clan DU PONT, 1954) . Sejak penemuan itu hingga saat ini jumlah antigen

E. coil

bertambah menjadi 162 0-antigen, 90 K-antigen clan 50 H-antigen (EwINGS, 1986) . Vari-asi antigen tersebut sangat penting dalam mem-pelajari sifat epidemiologik kolibasilosis, akan tetapi tidak semua laboratorium medis veteriner clan kedokteran dapat mengadakan serotyping

E.

coli.

Ditinjau dari segi medis veteriner clan kedok-teran manusia, pemilihan teknik identifikasi anti-gen permukaan (antianti-gen perlekatan) clan ekstraseluler (enterotoksin) dari E. coli yang berhubungan dengan sifat virulensi tersebut dalam menimbulkan penyakit merupakan langkah yang penting dalam konfirmasi diagnosis penyakit . An-tigen permukaan pada

E. col/

dapat merangsang timbulnya reaksi imunologik dapat dipakai dalam klasifikasi serologik

E.coli,

baik yang bersifat pa-togenik maupun yang non papa-togenik . Sedangkan antigen ekstraseluler yang penting ialah enterotok-sin . Antigen permukaan yang penting ialah antigen perlekatan atau pili atau fimbriae berfungsi seba-gai faktor kolonisasi (GAASTRA clan DE GRAAF, 1982) . Sedangkan antigen somatik atau 0-anti-gen, antigen kapsul clan antigen H hanya berguna dalam mempelajari sistematik bakteri tersebut (EwINGS, 1986) . Oleh karena itu, mekanisme pa-togenesis ETEC dalam saluran pencernaan dimulai dengan perlekatan clan kolonisasi pada permukaan sel epitelium usus halus.

ENTEROTOKSIN

Galur E. coli enterotoksigenik yang menye-babkan diare akut pada manusia clan hewan ternak mempunyai kemampuan untuk memproduksi 2 macam enterotoksin yang berbeda (SMITH clan GYLES, 1970; SACK, 1975), yaitu toksin ticlak tahan panas (heat-labile toksin = LT) clan yang

tahan panas

(heat stable toxin = ST) .

Sifat sensi-tifitas terhadap panas dari toksin tersebut pertama kali dideskripsikan oleh SMITH dan GYLES (1970) . LT berubah menjadi tidak aktif setelah dipanaskan pada suhu 65°C selama 15 menit, sedangkan ST tidak terpengaruhi pada pemanasan 100°C selama 30 menit. Namun demikian ST yang dipanaskan pada suhu 121 °C selama 30 menit menjadi rusak. Sifat-sifat produksi toksin dikendalikan oleh gen yang terdapat dalam plasmid (SMITH dan HALLS, 1968) . Pada hewan neonatal yang terinfeksi bak-teri ETEC, toksin disekresikan ke dalam lumen usus. Di dalam rongga usus toksin merangsang sekresi sel epitelium usus halus, sehinggga sel epitelium mengeluarkan cairan tubuh dan garam-garam elektrolit secara berlebihan, namun sel epitelium tidak mengalami kerusakan, hanya men-derita dehidrasi .

SUPAR :Faktor-faktor Virulensi Enterotoksin dan Periekatan Escherichia Coli

ENTEROTOKSIN TIDAK TAHAN PANAS Enterotoksin yang tidak tahan panas (LT) diproduksi oleh galur ETEC asal hewan atau manusia . Toksin yang tidak tahan panas terdiri dari 2 subunit, yaitu subunit A (25 kilodalton = kd) dan 5 subunit B (11,5 kd) (Tabel 1) . Subunit A mempunyai kemampuan merangsang aktifitas en-zim adenilat siklase, subunit B terbentuk dari 5 monomer dapat merangsang perubahan bentuk morpologi sel adrenal Yl tikus (SACK dan SACK, 1975) . Subunit A mempunyai sifat melekat

(bind-ing)

terhadap target sel ganglioside GM1 pada mukosa usus halus (GILL dan RICHARDSON, 1980). Efek biologik LT serupa dengan toksin kholera (TAKEDA

et

al., 1983) . Sedangkan sifat fisiko-khemik LT ialah tidak dapat melalui membran dialisis (BYWATER, 1972) dan toksin ini dapat merangsang terbentuknya antibodi atau imuno-genik . Sifat imunogenisitasnya serupa dengan tok-sin kholera (EVANS dan EVANS, 1977) . Toktok-sin LT mempunyai berat molekul 85-90 kilodalton, dan sifat antigenisitas dan imunogenisitasnya serupa dengan toksin kholera yang dihasilkan oleh kuman Vibrio cholerae (RICHARDS dan DOUGLAS, 1978), oleh karena itu sifat-sifat biologik atau aktifitas kerja LT mirip dengan toksin kholera. Reaksi toksin dalam hospes dimulai dengan penempelan subunit B pada reseptor ganglioside GM 1 pada permukaan usus halus (Moss

et

al., 1979) . Translokasi subunit A ke dalam sel epitelium dan disosiasi menjadi dua subunit (Al dan A2) yang diikuti dengan adenosin phosphate ribosilasi yang di-katalisasi oleh Al-adenilat siklase, sebagai hasil reaksi akan terjadi kenaikan kandungan cyclic adenosin monophosphate (c-AMP) (GILL dan RICHARDSON, 1980) . Penumpukan cyc/ic-AMP

pada sel mukosa usus akan memblok absorbsi air pada bagian villus dan merangsang sekresi cairan tubuh dan garam elektrolit pada bagian krip usus halus. Sekresi lebih besar dari absorpsi sehingga hewan menjadi diare dan dehidrasi . Gen pengen-dali LT terdapat dalam konjugatif plasmid (dengan gen ToxA dan gen ToxB) yang diorganisir atau diatur oleh operon .

Struktur LT asal dari isolat

E.

co/i dari manusia (LTm) dan LT dari isolat E. coli asal anak babi (LTb) serupa . Akan tetapi ke dua toksin tersebut me miliki sifat antigenik dan sifat imunogenik yang berbeda. Perbedaannya terletak pada susunan asam amino sari subunit A dan subunit B (YAMAMOTO

et al.,

1987) . Deteksi enterotoksin LT dapat dilakukan secara

in vivo

dan

in

vitro. Uji biologik secara

in

vivo pertama kali dilakukan dengan metode

ilea/ loop

(SMITH dan GYLES, 1970) . Selanjutnya dikembangkan metode deteksi LT secara

in vitro,

yaitu dengan sel jaringan Yl (DONTA

et

al., 1974) dengan sel jaringan chinese hamster ovary (CHO) (GUERRENT

et

a/., 1974 atau dengan sel Vero (BLANCO

et

al., 1985) . Uji secara serologik, ELISA dan reaksi koaglutinasi telah dikembangkan (YOLKEN

et al.,

1977 ; RONNBERG dan WADSTROM, 1983) . Di Indonesia diketahui bahwa

E.

co/i K88 banyak ditemukan pada anak babi penderita diare, bakteri tersebut mempro-duksi LT . Studi komparatif metode ELISA dipelajari untuk deteksi LT pada

E.

co/i K88 isolat anak babi (SUPAR, 1986, 1987a, 1990) . Disamping itu me-tode hibridisasi DNA juga telah diaplikasikan untuk identifikasi gen pengendali LT (MAINIL

et al.,

1990) .

TOKSIN TAHAN PANAS (ST)

Enterotoksin dari E. coli yang tahan panas (ST) merupakan protein dengan berat molekul yang rendah ( Tabel 1) bersifat non imunogenik. Dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu STa dan STb . STa bersifat larut dalam metanol dan dapat lolos dari membran kantong dialisis (BURGESS

et

a/., 1978), menimbulkan diare pada anak mencit umur 3 hari (SUPAR, 1987) . STb tidak larut dalam metanol, tidak menimbulkan dehidrasi pada anak mencit, tetapi dapat menyebabkan akumulasi cair-an dalam loop usus cair-anak babi sapihcair-an, oleh karena itu dapat menyebabkan diare pada babi pada pe-riode pasca sapih (BURGESS,

et

al., 1978) .

Berbeda dengan dengan LT, STa berpengaruh terhadap aktifitas enzim guanilat siklase, menye-babkan kenaikkan kandungan cyclic guanosin mo nophosphate (c-GMP) . Hal ini akan menyebabkan rangsangan sekresi cairan tubuh pada permukaan usus halus. Rangsangan ini terjadi dalam waktu

yang relatif singkat dibanding dengan aktifitas LT

(GUERRENT

et al.,

1980) . Oleh kareana itu

E. coli

yang memproduksi STa dapat menyebabkan diare pada anak hewan neonatal

(early onset diarrhoea) .

STa disintesis dari senyawa polipeptida terdiri dari 72 asam amino, dalam proses pematangan me-ngalami pemecahan hingga menghasilan rantai polipeptida yang lebih pendek (18 asam amino)

(MOSELY

et al.,

1983) . Sifat stabilitasnya terhadap panas ditentukan oleh adanya cystein residu yang akan menghasikan ikatan disulfide (CHAN dan

GIANELLA, 1981) .

Gen yang mengendalikan sintesis STa terda-pat dalam plasmid, kemungkinan juga terdaterda-pat dalam plasmid pengendali LT atau dalam gen pengendali faktor kolonisasi atau terdapat dalam gen pengendali resistensi terhadap antibiotika

(GONZALEzdanBLANCO, 1985) . Rantai asam amino enterotoksin STa dart isolat

E.coli

dari manusia, babi atau sapi mempunyai struktur primer yang serupa, perbedaanya terletak pada letak asam amino pada bagian N-terminal (CHAN dan GIAN-ELLA, 1981) .

Cara deteksi yang paling klasik dipakai untuk identifikasi STa yang larut dalam metanol ialah

suckling mouse bioassay.

Metode ini masih sering dipakai di banyak negara berkembang (SUPAR,

1987) . Dalam dasawarsa .terakhir identifikasi STa dilakukan dengan radioimmunoassay, secara ELISA atau dengan hibridisasi DNA(MOSELY

et al.,

1983) .

ANTIGEN KOLONISASI ATAU FAKTOR PERLEKATAN

E.

coli enterotoksigenik mempunyai kemam-puan untuk menempel dan mengkolonisasi

diper-Tabel 1 . Sifat enterotoksin dari E. coli

(Sumber : BLANcoet ah,1991)

WARTAZOA Vol. 6 No. 1 T77.1997

mukaan sel mukosa usus halus dan tahun terhadap pengaruh aliran cairan dalam usus dan gerakan peristaltlk usus (GAASTRA DAN DE GRAAF 1982) . Sifat tersebut berhubungan dengan kemampuan bakteri memproduksi tonjolan pada permukaan sel berupa benang-benang halus atau sering disebut fimbria atau antigen perlekatan atau pili. Benang-benang halus tersebut berupa protein yang mem-punyai berat molekul 14-30 kilodalton . Ke-mampuan bakteri memproduksi protein ini diken-dalikan oleh gen yang terdapat dalam plasmid yang biasanya terdapat dalam plasmid yang mem-punyai gen pengendali enterotoksin . Antigen dari benang protein tersebut dapat menunjukan reaksi manose resisten hemaglutinasi dengan eritrosit spesifik . Benang-benang halus tersebut hanya ter-bentuk pada suhu 37°C dan tidak terter-bentuk pada suhu 18°C. Berdasarkan sifat dan besarnya berat molekul dibedakan beberapa macam antigen per-lekatan pada bakteri

E.

colt entero-toksigenik penyebab diare pada anak hewan ternak neonatal dan manusia (Tabel 2 dan Tabel 3) .

Antigen perlekatan atau antigen kolonisasi K88 pertama kali dilaporkan terdapat pada

E. coli

asal anak babi diare tahun 1961 (ORSKOV

et al.,

1961), namun antigen tersebut baru diidentifikasi beberapa tahun kemudian berupa fibril atau benang protein halus pada permukaan sel (STIRM

et al.,

1967) . Penelitian selanjutnya dapat dibe-dakan 3 macam, yaitu K88ab , K88ac dan K88ad

(GUINEE dan JANSEN, 1979) . Disamping ItU SMITH

danLINGGOOD (1972) melaporkan adanya antigen pada permukaan sel E. colt yang diisolasi dari anak sapi dan anak kambing. Antigen tersebut pertama kali diberi nama

common K antigen

(Kco) . Pe-meriksaan lebih lanjut antigen Kco dinamakan antigen K99(ORSKOV

et al.,

1975) . Pada penelitian

Sifat LT ST

STa STb

Bentuk senyawa Protein Protein Protein

Berat molekul (d) 85.000 - 90.000 1 .900-2000 5 .000

Sub unit IA dan 513 tidak ada tidak ada

berat molekul (d) A: 25.000 beret molekul (d) B: 11 .500

Reseptor ganglioside GM1 tidak diketahui tidak diketahui

Aktifitas terhadap adenilat siklase guanilat siklase tidak diketahui

Pengaruh c-AMP c-GMP tidak diketahui

Imunogenisitas imunogenik non imunogenik non imunogenik

Gen pengendali plasmid plasmid plasmid

diare pada anak babi ditemukan adanya isolat

E.

coli negatif K88 dan K99, tetapi bakteri tersebut mampu mengkolonisasi permukaan sel usus halus anak babi . Pemeriksaan lebih lanjut antigen kolonisasi tersebut merupakan fibria 987P atau F6

(NAGY

et al.,

1976) . Produksi antigen ini tidak dikendalikan oleh gen di dalam plasmid seperti pada K88 dan K99 melainkan dikendalikan oleh gen dalam khromosom (GAASTRA dan DE GRAAF,

1982) .

Pada E. coli K99 dari anak sapi diare diketahui masih mempunyai antigen fimbria yang lain de-ngan K99 antigen tersebut dinamakan fibria F41

(DE GRAAF dan RoORDA, 1982) . Antigen tersebut kadang-kadang ditemukan bersama-sama dengan antigen K99 pada satu sel E. coli isolat anak sapi diare dan tergolong dalam O-serogrup 101, tidak ditemukan pada O-serogrup yang lain (MORRIS

et

al.,

1982) . Disamping itu antigen F41 ditemukan pada

E. coli

yang negatif antigen kolonisasi K99, baik dari anak babi diare atau pun anak sapi

(MORRIS

et al.,

1982; SUPAR

et al.,

1989a; SUPAR,

1990) .

Asosiasi antara sifat perlekatan dan sifat en-terotoksigenisitasnya pada kelompok E. coli asal hewan dan manusia secara ringkas tertera pada Tabel 4 dan Tabel 5 . E. coli dari babi yang mem-punyai antigen kolonisasi K88, juga memmem-punyai sifat memproduksi 2 macam toksin, Secara feno-tifik dapat STa, STb atau LT saja, atau kedua jenis toksin ST dan LT . Sedangkan serotipe yang lain (K99, F41, F41 atau 987P) hanya memproduksi STa saja. Demikian halnya galur

Exoli

penyebab diare pada manusia hanya memproduksi satu jenis toksin (Tabel 5) . STa merangsang sekresi cairan tubuh atau diare pada hewan neonatal pada peri-ode yang sangat singkat. Pada hewan neonatal yang rentan waktu inkubasi infeksi E. coli yang

SUPAR : Faktor-faktor Virulensi Enterotoksin dan Perlekatan Escherichia Coli

Tabel 2. Sifat antigen perlekatan pada E. coli enterotoksigenik penyebab diare pada anak hewan ternak neonatal

MRHA: Mannose resistant hemaglutination ; nm : nanometer + : terjadi reaksi; - : tidak terjadi reaksi

(Sumber : (MORRISet al., 1985 : BLANco et al., 1991)

memproduksi STa sangat pendek atara 12-18 jam . Pada hewan percobaan mencit yang diinjeksi su-pernatan toksin STa dari galur

E. coli

K99, F41 atau 987P, akumulasi cairan dari hiper-sekresi pada usus halus (diare) terjadi dalam waktu 4 jam

(SUPAR, 1987) .

Antigen kolonisasi atau antigen perlekatan dari ETEC asal manusia pertama kali dinamakan colonisation factor antigen (CFA) dilaporkan oleh

EVANS dan EVANS (1977) dari galur E. coli H100 407 dari serotipe 078 Hi1 . CFA/I berupa fimbriae

berdiameter 6-7 nm . Adanya CFa/I bakteri terse-but dapat mengadakan reaksi hemaglutinasi eritrosit manusia, sapi dan eritrosit ayam dengan adanya D-mannose(EVANS

et al.,

1979; EVANS

et

al.,

1980 ; WADSTROM

_{et al.,}

1980 ; BLANCO

et al.,

1985) . Produksi CFA/1 dikendalikan oleh gen dalam plasmid yang biasanya mengandung juga gen pengendali sintesis enterotoksin STa (ECHE-VERRIA

et al.,

1986) . Sedangkan galur ETEC yang mempunyai anitigen CFA/II hanya mengadakan reaksi hemaglutinasi eritrosit anak sapi dengan adanya D-mannose. CFA/II lebih komplek diban-dingkan dengan CFA/I, karena galur ETEC positif CFA/II mempunyai coli surface antigen (CS1, CS2, CS3) . Sifat produksi antigen dikendalikan oleh gen yang terdapat dalam plasmid, biasanya juga ter-dapat gen pengendali LT atau ST (CRAVIATO

et al.,

1982; SMYTH, 1982) .

Galur ETEC asal manusia yang termasuk dalam O-grup 25 mempunyai antigen CFA/III. An-tigen ini dapat menempel pada epitelium usus kelinci dan mencit; juga bersifat hidropobik, akan tetapi tidak dapat terjadi reaksi hemaglutinasi eritrosit dengan adanya D-mannose . lsolat ETEC yang mempunyai CFA/III memproduksi enterotok-sin LT (HONDA

et al.,

1983, 1984) .

Morfologi Diameter MRHA

(nm) fibriler 2,1 + fibriler 4,8 + fimbriae 7,0 -fibriler 3,2 + fimbriae 5,0 + fibriler 3-4

-Nama antigen Asal Berat

kolonisasi hewan molekul

(dalton)

K88 (F4) babi 23.000-26 .000

K99 (F5) babi dan sapi 18.5000

987P (F6) babi 20.000

F41 babi dan sapi 29.500

F42 babi 31 .000

CS : Coli surface antigen

MRHA : Mannose resistant hemaglutination (Sumber : BLANco et al., 1991)

Mayoritas fenotipe, + : terdeteksi, - : tidak terdeteksi (Sumber : SUPAR, 1986, 1988, 1990; MORRIS 1985)

Tabel 5. Asosiasi antara antigen kolonisasi dan sifat enterotoksigenisitas ETEC asal manusia Colonization Sifat enterotoksigenisitas

factor antigen (CFA) CFA/I CFA/II CFA/III CFA/IV

+ : terdeteksi ; - : tidak terdeteksi ( Sumber : BLANco et al., 1991)

SEROTIPE ESCHERICHIA COLT BERSIFAT ENTEROPATOGENIK PADA TERNAK DAN

MANUSIA

E. coli enteropatogenik disinyalir sebagai penyebab diare utama pada ternak neonatal atau pada manusia. Banyak gejala penyakit enterik yang ditandai gejala diare, namun perbedaan

ter-WARTAZOA Vol. 6 No. 1 Th. 1997

letak pada jenis patogen, aktifitas biologik dari bakteri E. coli. Berdasarkan hal tersebut penyakit enterik yang disebabkan oleh E. coli dapat dibe-dakan menjadi enterotoksik, enterotoksemik, en-teroinvasif dan septisemik (MOON, 1974) . Dari ke empat jenis tersebut, E. coli enterotoksigenik (ETEC) dan yang bersifat enterotoksemik meru-pakan jenis agen penyakit yang terpenting dalam

Tabel 3. Sifat Colonization Factor Antigen (CFA)

antigen perlekatan pada E. Berat molekul (dalton) coli enterotoksigenik Morfologi penyebab diare Diameter (nm) pada manusia MRHA CFA I (F2) 15.58 fimbriae 6-7 +

CFA III (F3) CS1 16.300 fimbriae 6-7 +

CS2 15.300 fimbriae 6-7 + CS3 14.700 fimbriae 6-7 + CFA 111 18.000 fimbriae 6-7 -CFA IV CS4 17.000 fimbriae 6-7 + CS5 21 .000 fimbriae 6-7 + CS6 14.5000 fibriler 2-3

-LT STa Mayoritas O-serogroup

fenotipe - + STa 0-14, 15, 20, 25, 62, 63, 78, 90, 110, 114, 126, 128, 153 - + STa 0-6, 8, 9, 78, 80, 85, 115, 128, 139, 154,168 + - LT 0-25 - + STa 0-6, 25, 27, 92, 115, 148, 153, 159, 167, 169 Tabel 4. Antigen kolonisasi

Asosiasi antara faktor kolonisasi Asal hewan dan sifat LT enterotoksigenisitas Sifat STa ETEC asal enterotoksigenisitasnya STb hewan Fenotipe~ K88 (F4) babi + + + LT&ST 987P (6) babi - + - STa

K99 (F5) babi dan sapi - + - STa

F41 babi dan sapi - + - STa

F42 babi - + - STa

menyebabkan gangguan fungsi saluran pencer-naan berupa diare. Kelompok ETEC banyak menimbulkan diare pada ternak yang baru lahir dan banyak menimbulkan kematian (MOON, 1974; TZIPORI, 1985 ; SUPAR et al., 1989) .

Di Indonesia tidak banyak diteliti atau publi-kasi tentang ETEC yang berhubungan dengan diare pada anak BALITA atau pada orang dewasa . Namun tidak berarti ETEC tidak penting dan menimbulkan masalah pada kesehatan manusia, mungkin perhatian terhadap ETEC masih kurang . Kajian pada hasil-hasil publikasi penelitian dari luar negeri tentang bakteri ETEC pada manusia lebih komplek . Gambaran secara sepintas tentang ETEC penyebab diare pada manusia tertulis pada Tabel 5 . Sebelumnya ORSKov dan ORSKOV (1977) melaporkan serotipe ETEC dari beberapa negara di Eropa bahwa sebagian besar ETEC (70%) ter-golong dalam serogrup O-6, 8, 15, 25, 78, 115 atau 128 . Namun peneliti yang lain melaporkan bahwa

SUPAR : Faktor-faktor Virulensi Enterotoksin dan Perlekatan Escherichia Coli

Tabel 6 . Asosiasi antigen kolonisasi dan o-serotipe ETEC dari anak babi penderita diare dan

distribusinya di Indonesia

Daerah Antgen Sifat

fimbriae Hemolitik Jakarta K88 hemolitik K99 non hemolitik K99F41 F41 K88K99 hemolitik 987P non hemolitik Bogor K88 hemolitik K99 non hemolitik 11 987P Tangerang K88 hemolitik K99 non hemolitik F41 987P Medan K88 K99 F41 987P hemolitik non hemolitik 11 1 .

(Sumber :SUPAR, 1986, 1993, 1994; SUPAR etal., 1988, 1989,1989a, 1991)

kebanyakan serotipe ETEC yang ditemukan dari manusia penderita diare tergolong dalan serogrup 0-153 dan memproduksi enterotoksin STa (BLANco et al., 1989) . Hubungan antara sifat enterotoksisitas dan antigen perlekatan dari ETEC isolat dari manusia penderita diare dilaporkan bah-wa sekitar 50% mempunyai antigen kolonisasi CFA/I dan CFA/II dan sebagian kecil (5%)

mem-punyai antigen kolonisasi CFA/III dan CFA/IV (BLANCO et, al., 1985) .

ETEC yang mempunyai antigen perlekatan K88, K99, F41 atau 987P banyak ditemukan dari anak babi penderita diare dari berbagai peter nakan babi (SUPAR et al, 1988, 1989, 1989a, SUPAR, 1993, 1994) . Hubungan antara antigen perlekatan, enterotoksin dan serogrup-0 dari ETEC tersebut secara ringkas tertera pada Ta-bel 6. Pada anak sapi penderita diare dapat dite-mukan ETEC yang hanya mempunyai antigen perlekatan K99, F41 atau K99F41 (SUPAR 1986,

1990 , 1995) .

ETEC dari anak sapi penderita diare seroti-penya tidak terlalu banyak dibandingkan dengan yang tedapat pada anak babi Tabel 7 . Di samping itu, peneliti di luar negeri melaporkan serotipe E. coli yang mempunyai sifat attaching and effacing pada permukaan usus halus dan mampu mempro-duksi faktor virulensi shiga-like toxin (MAINIL, et

Enterotoksin O-serotipe LT 0-108,138,149,157 ST O-9, 20, 64, 101 ST 0-101 ST 0-9,101 LT danST 0-108 ST 0-9,20,141 LT 0 - 149,157 ST 0-9,20,101 ST 0-9,101 ST 0-9,20,141 LT 0-108, 138, 149, 157 ST 0-64,101 ST 0-101 ST 0-9,101 ST 0-9,20,141 LT 0 - 138,149,157 ST 0-9,64, 101 ST 0-9,101 ST O-9.20 F41 11 K99F41 "

al., 1987). Bakteri tersebut tergolong dalam 0-se-rogrup 5, 26, atau 101 . Kebanyakan bakteri terse-but diisolasi dari anak sapi diare yang fesesnya bercampur darah setelah melewati masa neonatal sampai umur 3 minggu . Peneliti yang lain melaporkan bahwa E. coli hemolitik yang ter-golong dalam 0-group 8, 98, 138, 141, 149 dan 157 yang diisolasi dari anak babi mampu mempro-duksi shiga-like toxin (HIDE et al., 1995) .

Tabel 7 . Antigen kolonisasi dari E. colienterotoksigenik dari anak sapi perah penderita diare umur 3-5 hari

Daerah Umur Antigen

anak sapi fimbriae Sukabumi A 2 hari K99 3 hari K99 5 hari K99 Ts 4 hari K99 F41 K99F41 Bandung B 3 hari K99 4 hari K99 5 hari K99 CS 4 hari K99 5 hari F41

Jawa Tengah 4-6 hari F41

NH: non hemolitik

(Sumber:SUPAR 1986, 1989, 1990, 1995) KESIMPULAN

Galur E. coli yang dapat menyebabkan diare pada ternak neonatal dan manusia memproduksi enterotoksin yang tidak tahan panas (LT) dan yang tahan panas (ST) . LT mempunyai berat molekul antara 85 .000 sampai 90.000 dalton dan bersifat imunogenik . LT terdiri dari satu subunit A dengan berat molekul 25.000 dalton dan 5 subunit B masing-masing mempunyai berat molekul 11 .500 dalton . ST mempunyai berat molekul antara 1 .900 sampai 5 .000 dalton, tidak imunogenik . Di sam-ping mempunyai sifat memproduksi enterotoksin galur

E.

collyang dapat menimbulkan diare mampu memproduksi antigen kolonisasi atau antigen per-lekatan, berupa tonjolan benang-benang halus pada permukaan sel dengan berat molekul antara 14 .500-31 .000 dalton . Antigen tersebut bersifat spesifik. Anak babi neonatal rentan terhadap ETEC yang mempunyai antigen perlekatan K88, K99, F41 atau 987P, ETEC tersebut berasosiasi dengan antigen somatik 0-8, 9, 20, 64,101, 115, 138, 141, 147, 149, atau 157 . Anak sapi neonatal hanya rentan terhadap ETEC yang mempunyai antigen per-lekatan K99 atau F41, ETEC penyebab diare terse-but tergolong hanya terbatas pada beberapa serogrup-08, 9, 20,101 . Sedangkan

E.

coli penye-bab diare pada anak-anak dan, manusia mempu-nyai antigen perlekatan

colonization factor antigen

I (CFA/1), CFA/II, CFA/III atau CFA/IV. ETEC penyebab diare pada manusia tergolong dalam serogrup-05, 8, 15, 20, 25, 27, 63, 78, 114, 115, 126, 128, 139, 148, 153, atau 167 . Dengan demikian ETEC

WARTAZOA Vol. 6 No . 1 Th. 1997 O-serotipe Sifat hemolitik 0-9 NH O_9 NH 0-9 NH 0-9 NH 0-101 NH O-101 NH 0-9 NH 0-9 NH 0-9 NH 0.9 NH 0_101 NH 0-101 NH

penyebab diare pada ternak dan manusia terdapat perbedaan yang spesifik yaitu sifat antigen kolonisasi atau antigen perlekatan . Oleh karean itu konfirmasi diagnosis diare akibat ETEC baik pada ternak atau manusia harus dapat mendeteksi an-tigen virulensi E. coli, yaitu deteksi enterotoksin, antigen kolonisasi atau kedua-duanya bukan hanya berdasarkan serotipe antigen somatik 0.

DAFTAR PUSTAKA

AGUERO M.E., L. REYES, V. PRADO, I . ORSKOV, F. ORSKOV and F. C. CABELLO. 1985 . Enterotoxi-genic

E.

coll in a population of infants with diarrhoea in Chile.

J. Clinic. Microbio/.

22: 576-581

BLANCO J. and E . A. GONZALEZ and R ANADON. 1985 . Colonization antigens and haemagglu-tinating patterns of

Escherichia coli. Eur. J.

Clinic. Microbio/.

4: 316-326 .

BLANCO J ., M. BLANCO, J . I . GARABAL and E. A. GONZALEZ. 1991 . Enterotoxins, colonization factors and serotypes of enterotoxigenic

Es

cherichia coli

from human and anilmals .

Mi-crobiologia SEM. 7:57-73

BLANCO J ., E. A. GONZALEZ, M. BLANCO, J .I . GARA-BAL, M.P.ALONSO, W. H. JANSEN and P.A .M . GUINEE . 1989.Prevalence of enterotoxigenic

E. coli

strains in outbreaks and sporadic cases of diarrhoea in Spain. Eur.

J. Microbio/

8: 396-399 .

SUPAR :Faktor-faktor Virulensi Enterotoksin dan Perlekatan Escherichia Coli BURGESS M. N. R . J. BYWATER, C. COWLEY, N. A.

MULAN and P . M. NESOME. 1978. Biological evaluation of methanol soluble heat-stable Escherichia coli enterotoxin in infant mice, pigs, rabbits and calves. Infect. lmmun. 21 : 526-531 .

BYWATER . R . J . 1972 . Dialysis and ultrafiltration of heat stable enterotoxin from Escherichia coli. J. Med. Microbio/. 5: 337-343.

CHAN S . K. and R. A. GIANNELLA. 1981 . Aminoacid sequence of heat-labile enterotoxin produced by Escherichia coli patogenic for man . J. Bio/. Chem. 256:7744-7746 .

CRAVIATO A., R. E . REYES, R. ORTEGA G. FERNANDEZ, R, HERNANDEZand D.LOPEZ. 1988 . Prospective study of diarrhoeal disease in a cohort of rural Mexican children : Incidence and isolated pathogens during the two years of life . Epidem. Inf. 101 : 123-134

DE GRAAF F. K . and I . ROORDA. 1982 . Production, purification and characterization of fimbrial adesive antigen F41 isolated from calf en teropathogenic Escherichia colt strain B41 . Infect. immun. 36: 751-753 .

DONTA S . T., H . W. MOON, T . GOJOBORI and T . YOKOTA. 1987 . Evolutionary origin of patho-genic determinant in enterotoxipatho-genic Es cherichia coli and Vibrio cholerae 01 . J. Bact.

169: 1352-1357 .

ECHEVERRIA P ., J . SERIWATANA D. N. TAYLOR, S. CHANGCHAWALIT, C. J . SMYTH, J. TWOHIG and B . ROWE . 1986. Plasmid coding for coloniza tion factor antigen I and 11, heat-labile entero-toxin, and heat-stable enterotoxin A2 in Escherichia coli Infect. lmmun. 51 :626-630 . ESCRIBANO A., I . ORSKOV, F .ORSKOVand R. BORRAS.

1987 . Enterotoxigenic Escherichia coli 0-153H45 from outbreak of diarrhoea in Spain . Med. Microbio. Immun. 176: 241-244. EVANS Jr . D. J . and D. G. EVANS . 1977. Dirrect

serological assay for the heat-labile entero-toxin from Escherichia coli Infect. Immun. 10: 1010-1017 .

EVANS Jr. D. J ., D. G. EVANS and H. L. DUPONT 1979 . Hemagglutination patterns of entero-toxigenic and enteropathogenik Escherichia coli determinated with human, bovine, chicken and guinea pig erythrocytes in the presence and absence of mannose. Infect. lmmun . 23 : 336-346 .

EVANS Jr. D. J ., D. G. EVANS, L. S .YOUNG and J .

cherichia coli; definition of seven hemaggluti-nation types. J. Clinic. Microbio/. 12:235-242 .

EWINGS W. H . 1986. Edward and Ewings identifi-cation of Enterobacteriaceae . Fourth edition. Elsevier, New York.

GAASTRA W. AND F . K . DE'GRAAF. 1982. Host-spe-cific fimbrial adhesins of non invasive entero-toxigenic Escherichia coli strains. Microbio/. Rev. 46 :129-161 .

GILL D. M. and S . H. RICHARDSON . 1980. Adenosil diphosphate ribosylation of adenylate cata-lysed by heat-stable enterotoxin of Es cherichia coli . Comparative with cholera toxin . J . Infect. Dis . 141 : 64-70.

GONZALEZ E . A. and J . BLANCO. 1985. Relation between antibiotic resistance and number of plasmids in enterotoxigenic and non entero toxigenic Escherichia coli. med. Microbio/. Immuno/.174 : 257-265.

GORBACH S .L., J . G. BANWELL, B . D. CHATTERJEE, B. JACOBS and R . B.SACK . 1971 . Acute undif-ferentiated human diarrhoea in the tropic.l . Alteration in intestial microflora. J. Clinic.

Invest. 50 :881-889.

GUERRANT R. L., J . M. HUGHES, B . CHANG, D. C. ROBERTSON and F . MUROD. 1980 . Activation of intestinal guanylate cyclase by heat-stable enterotoxin of Escherichia coli. Study in the tissue sensitivity, potential receptor and

iter-mediate. J. Infect . Dis . 142 : 220-228. GUERRANT R . L., L. L. BRUNTON, T . C. SCHNAITMAN,

L. I . REBHUN and A. G. GILMAN . 1974. Cyclic adenosine monophosphate and alteration of chinese hamster ovary cell morphology in rapid sensitive in vitro assay for enterotoxin of Vibrio cholerae and Escherichia coli Infect. lmmun. 10 : 320-327 .

GUINEE P . A. M and W.H . JANSEN . 1979. Behaviou r of Escherichia coli K antigens K88ab, K88ac and K88ad in immnoelectrophoresis double diffusion, and hemagglutination . Infect. lm-mun. 23 :700-705.

HIDE E . J ., I . D. CONNAOUGHTON, S . J . DRIESEN, D. HASE, R. P. MONCKTON and N. G. SAMMONS .

1995 . the prevalence of F107 fimbriae ant their association with shiga-like toxin II in Escherichia coli strains from weaned Austra-lian pigs . Vet. Microbio/. 47 : 235-243 . HOLLAND R . E . 1990. Some infectious causes of

diarrhoea in farm animals. Clinic. Microbio/. Rev. 3 : 345-375 .

HONDA T., M. M. A. KHAN. Y. TAKEDA and T. MIWATANI . 1983. Grouping of enterotoxigenic Escherichia coli by hydrophobicity and its relation to hemagglutination and enterotoxin production . FEMS Microbiolo. Lett. 17 : 273-276 .

HONDA T., M. ARITA and T. MIWATANI. 1984. Characterization of new hidrophobic pili of human Escherichia coli: A possible new colo nization factor. Infect. Immun. 43:959-965 . KAUFFMANN F . 1944 . Zur serologic der Coli

grouppe. Acta Patho/. Microbio% Scand. 21 : 20-45 .

KAUFFMANN F. and T. Du PONT . 1950 . Escherichia coli strains from infantile epidemic gastroen-teritis . Act Patho/. Microbio/. Scand. 27:552-564

MAINIL J . G., F. BEx, E . JACQUIMIN, P. POHL, M. COUTURIERand A. KAECKENBECK . 1990 . Preva-lence of four enterotoxin (STaP, STaH,STb and LT) and four adhesin subunit (K99, K88, 987P and F41 genes among Escherichia coli isolated from cattle . Am. J. Vet. Res. 51 : 187-190.

MAINIL J . G., C.J . DUCHENES, S . C. WHIPP, L. R. MARQUES, 0. D. O'BRIEN, T . A. CASEY, and H. W. MOON . 1987 . Shiga-like toxin production an attaching effacing activity of Escherichia coli associated with calf diarrhoea . Am. J. Vet. Res. 48 : 743-748 .

MERSON M. H ., G. K. MORRIS, D. A. SACK, J . G. WELLS, W. B. GREECH, J . C FEELEY, R . B . SACK, A. Z . KAPIKAIN and E . J . GANGAROSA. 1976 .

Traveller's diarrhoea in mexico : A propective study of american physicians and family members attending a congress. N. Engl. J. Med. 294:1299-1305 .

MOON, H . W. 1974 . Pathogenesis of enteric dis-eased caused by Escherichia coli. Ady. Vet. Sci. and Compa. Med. 18 : 178-211 .

MORRIS J .A., C. TORNS, A. C . SCOTT, W . J . SOJKA

and G. A. WELLS . 1982 . Adhesi n in vitro and invivo associated with and adhesive antigen (F41) produced by a K99 mutant of the refer-ence strain Escherichia coli B41 . Infect. lm-mun . 36: 1146-1153.

MORRIS J . A., W. J .SOJKAand R. A. READY. 1985 . Serological comparisosn of the Escherichia coli prototype strains for the F(Y)Att25 adhe sin implicated in the neonatal diarrhoea in calves . Res . Vet . Sci . 38: 246-247

WARTAZOA Vol. 6 No. 1 Th. 1997

Moss J ., S. GARRISON, P. H. FISHMAN and S. H. RICHARDSON. 1979 . Ganglioside sensitized un-responsive fibroblast to Escherichia coli heat labile enterotoxin . J. Clinic. Invest. 64 : 381-384 .

MOSELEY S .L ., J .W. HARDY, M . I . HUQ, P. ECHEVERIA, and S . FALKOW. 1983. Isolation and nucleotide sequence determination gene encoding a heat-stable enterotoxin of Es-cherichia coli. Infect. lmmun. 39:1167-1174 . NAGY B ., H. W. MOON and R . E. ISAACSON . 1976. Colonization of porcine small intestine by Es-cherichia coli. Ileal loop colonization adhesin by pig enteropatogens that lack K88 antigen and bysome capsular mutant . Infect. lmmun. 13:1214-1220.

ORSKOV I., F, ORSKOV, W. J . SOJKA and J.M . LEACH . 1961 . Simultaneous occurrence of Escherichia coli B and L antigen in strains from disease swine . Acta. Patho/. Scand. Sect . B. 53: 404-422 .

ORSKOV 1 . and F. ORSKOV . 1977. Special O:K :H : serotype among enterotoxigenic Escherichia co/i strains from diarrhoea adult and children. Occurrence of colonization factor antigens and hemaggluination abilities . Med. Microbio% Immuno/. 163 : 99-110.

ORSKOV I, F. ORSKOV. H . W. SMITH and W. J . SOJKA. 1975 . The establishment of K99, ther-molabile, transmissable Escherichia coli K an tigen previouly called Kco, possesed by calf

and lamb enteropathogenic strains. Acta Patho/. Micro. Scand. B .83 :31-36.

RICHARDS K.L. and S.D . DOUGLAS. 1978. Patho-physiologica l effect of Vibrio cholerae and enterotoxigenic Escherichia coli and their enterotoxins on eucaryotic cells . Microbio/. Rev. 42: 592-613 .

RONNBERG B. and T. WADSTROM. 1983. Rapid detection by coagglutination test of heat-labile enterotoxin in cells lysate from blood agar grown Escherichia coli. J. Clinic. Micro-bio/. 17 : 102-327 .

SACK R . B . 1975. Human diarrhoeal diasese caused by enterotoxigenic Escherichia coli. Ann. Rev. Microbio% 29: 333-353.

SACK D. A. and SACK R. B. 1975 . Test for entero-toxigenic Escherichia coll using Y1 adrenal cell in miniculture . Infect. lmmun. 11 : 334-336.

SUPAR :Faktor-faktor Virulensi Enterotoksin dan Perlekatan Escherichia Coli

SACK R. B., S . L. GORBACH, J . G. BANWELL, B .JA-COBS, and B. D. CHATTERJEE . 1971 . Entero-toxigenic Escherichia coli isolated from patients with severe cholera-like disease . J. Infect. Dis. 123 :378-385 .

SMITH H. W. and S . HALLS . 1967. Observation of the ligated intestinal segment and oral inocu-lation methods on Escherichia coli infection in pigs, calves, lambs and rabbits . J. Path. Bac-teriol. 93:499-531 .

SMITH H. W. and S . HALL S . 1968 . The trans-missable native of genetic factor in Es-cherichia coli that control enterotoxin production . J. Gen. Microbio/. 52 : 319-334. SMITH H. W. and C.L. GYLES. 1970. The relation-ship between two different enterotoxins pro-duced by enteropathogenic strains of Escherichia coli of porcine origin. J. Med. Microbio/. 3 : 387-401 .

SMITH H . W. and M. A. LINGGOOD . 1972 . Further observations on Escherichia coli enterotoxin with particular regard to those produced by atypical piglet strains and by calf and lamb strains : The transmissable nature of the en-terotoxin and of K antigen possesd by calf and lamb strains . J. Med. Microbio/. 5 :243-249. SMYTH C. J . 1982 . Two mannose-resistant

hae-magglutinins on ernterotoxigenic Escherichia coli serotype 06 :1<1 5 :H16 or H- isolated from travelers' and infant diarrhoea. J. Gen. Micro-bio/ 128: 2081-2096 .

STIRM S., F. ORSKOVE, I ORSKOV and A. BIRCH-AN-DERSEN . 1967 . Episome-carried surface anti-gen K88 on E. coli. Ill . Morphology . J. Bact. 93:879-884.

SUPAR, 1986. Penggunaan metode enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA untuk deteksi antigen pili K99, K88 pada Escherichia coli dari anak sapi dan anak babi penderita diare. Penyakit Hewan XVIII (32) : 159-168. SUPAR. 1987 . Diagnosis kolibasilosis pada anak

sapi . Penggunaan anak mencit untuk identifi-kasi enterotoksin tahan panas .Penyakit He-wan XIX (34) : 54-57.

SUPAR. 1987a. Studi perbandingan uji ELISA dan biakan jaringan sel adreanal Yi pada entero-toksin yang tidak tahan panas kuman Es cherichia coli K88 berasal dari anak babi penderita diare . Penyakit Hewan XIX(34)

58-64 .

SUPAR. 1990. Enteric colibacillosis in pigs (and

ate School of Tropical Veterinary Science and Agriculture, James Cook University of North

Queensland, Australia.

SUPAR. 1993 . Prospek pengendalian kolibasilosis neonatal dengan vaksin Escherichia coli mul-tivalen pada peternakan babi intensif di Tangerang, Jawa Barat . Penyakit hewan. XXV(46) :1 14-1 19

SUPAR. 1994. Distribusi infeksi Escherichia coli enterotoksigenik pada anak babi di Sumatera Utara dan prospek pengendaliannya dengan vaksin. Prosiding seminar nasional teknologi veteriner untuk meningkatkan kesehatan he-wan dan pengamanan bahan pangan asal ternak . Cisarua, Bogor. 173-179.

SUPAR . 1995 . Sudi kolibasilosis pada anak sapi perah dan deteksi Escherichia coli K99, F41, K99F41 . Prosiding temu ilmiah Nasional bi-dang veteriner, Bogor. Dalam percetakan . SUPAR, R . G. HIRST and B.E. PATTEN. 1988 .

K-ad-hesins and O-serogroups of enterotoxigenic Escherichia coli in calves and piglets in Indo nesia . Proceedings of the sixth Federation of Asian Veterinary Association Congress, De-pasar, Bali, Indonesia . 479-485 .

SUPAR, R. G. HIRST and B .E . PATTEN . 1989. Studies on the epidemiology of neonatal colibacillosis in food producing animals in Indonesia . Pro ceedings of the first seminar on Veterinary epidemiology . December, 6th 1989, Yogyakarta Indonesia: 103-132 .

SUPAR, R. G. HIRST and B.E . PATTEN. 1989a . Detection of enterotoxic Escherichia coli with F41 fimbrial antigen from pigs in Indonesia . Penyakit Hewan XXI(37) : 13-17

SUPAR, R. G. HIRST and B.E. PATTEN. 1991 . The importance of enterotoxigenic Escherichia coli containing the 987P antigen in causing neonatal colibacillosis in piglets in Indonesia. Vet. Microbio/ 26 :393-400

TAKEDA. Y., T. HONDA, H. SIMA, T. TSUJI and T. MIWATANI . 1983 . Analysis of antigenic deter-minant in cholera toxin, heat-labile entero toxin from human and porcine enterotoxigenic Escherichia coli. Infect. Immun. 41 :50-53 . TZIPORI S . 1985 . the relative importance of

patho-gens affecting neonates of domestic animals. Adv. Vet. Sci. and Comp. Med. 29:103-206 WADSTROM T. A. FARS, J. FREER, D. HALLBREG and A. LJUNGH . 1980. hidrophobic surface prop-erties of enterotoxigenic Escherichia coli. (ETEC) with different colonization factors

CFA/I, CFA/II, K88, K99 and attachment to intestinal epithelial cells. Scand. J. Infect. Dis. S24: 148-153 .

YAMAMOTO T., T. GOJOBOR and T . YOKOTA. 1987 . Evolutionary origin of pathogenic determinant in enterotoxigenic Escherichia coli and Vibrio cholerae. J. Bact. 169 :1352-1357 .

WARTAZOA Vol. 6 No. 1 Th. 1997

YOLKEN R . H., H. B. GREENBERG, M. H . MERSON, R . B. SACK and A. Z. KAPIKIAN . 1977 . Enzyme linked immunosorbent assay for detection of Escherichia coli heat labile enterotoxin. J. Clinic. Microbio/. 6: 439-444.