Ekspresi Fenotipe dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grup C Isolat Asal Babi dan Kera

m w a d c r l w - r l C * L r l u

ik,

aewa i s a i

mci-

atas

lor

m a

(I*.

j o r l ) r c y S ~ E , ~ i i w i I r ) c l i t

EKSPRESI FENOTIP DAN AKTlVlTAS

BlOLOGl STREPTOKOKUS GRUP

C

ISOLAT

ASAL BABI

DAN

KERA

Oleh

:

IWAN HARJONO UTAMA

PROGRAM PASCASARJANA

INSTITUT

PERTANlAN BOGOR

SUMMARY

IWAN HARJONO UTAMA. Phenotypic Expression and Biological

Activities of Group C Streptococci Isolated from Pigs and Monkeys. (under

supervision of

Hj.

AISJAH GlRlNDRA as chairman, I WAYAN TEGUH WIBAWAN. FACHRIYAN HASMl PASARIBU, H. ENDHIE D. SETIAWAN and

H GATUT ASHADI as members).

Thirty four isolates of streptococci from streptococcosis outbreaks in

pigs and monkeys had been -identified and characterized. All isolates

belonged to Lancefield's group C streptococci, and based on biochemical

reactions identified as Streptococcus equi subsp. zooepidemicus.

Twenty eight isolates (82,35%) produced mucoid colonies on blood agar,

turbidity in liquid media, diffuse colonies on soft agar and had hydrophylic

properties. In contrast, six isolates

(17,65%)

formed rough colonies on blood agar, sediment in liquid media with clear supernatant, compact colonies on

soft agar and had hydrophobic character. These phenotypic properties

seemed to be related to the encapsulation of these bacteria. Bacteria with

mucoid colonies expressed capsular structures on their surface. The

capsular structure were confirmed electronmicroscopicaIly. No comparable

result was shown by bacteria with rough colonies.

The acriflavin and decapsulation tests indicated that the main

component of capsule is hyaluronic acid. The hyaluronic acid capsule

phagocytic activity of polymorphonuclear (PMN) cells and for the adhesion of

bacteria on host's epithelial cells.

IWAN HARJONO UTAMA. Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi

Streptokokus Grup C Isolat Asal Babi dan Kera (di bawah bimbingan Hj.

AISJAH GlRlNDRA sebagai ketua, I WAYAN TEGUH WIBAWAN,

FACHRIYAN HASMl PASARIBU. H. ENDHIE D. SETIAWAN dan H. GATUT

ASHADI (Alm) sebagai anggota).

Tiga puluh empat isolat Streptokokus yang berasal dari wabah

streptokokosis pada babi dan kera telah diidentifikasi dan dikarakterisasi.

Semua isolat termasuk Streptokokus grup C menurut Lancefield dan

Streptococcus equi subsp. zooepidemicus menurut reaksi

biokimiawinya. Dua puluh delapan isolat (82,35%) tumbuh sebagai koloni

mukoid pada agar darah, menimbulkan kekeruhan dalam media cair, koloni

difus pada' media agar lunak (soft agar) dan memiliki sifat hidrofil.

Sebaliknya, enam isolat (17,65%) tumbuh sebagai koloni kasar pada media

agar darah, membentuk endapan dalam media cair dengan supernatan

jernih, koloni kompak di agar lunak dan rnemiliki sifat hidrofob. Slfat-sifat

fenotip tampaknya berhubungan dengan keberadaan kapsul. Bakteri dengan

koloni mukoid memperlihatkan struktur kapsul di permukaan selnya, ha1 ini

ditunjang dengan pengamatan elektron mlkroskop. Bakteri dengan

tampaknya berperan penting dalarn ketahanan bakteri terhadap aktivitas

fagositosis sel pofimorfonuklear (PMN) dan untuk perlekatan bakteri pada sel

inang.

EKSPRESI FENOTIP DAN AKTlVlTAS BlOLOGl

STREPTOKOKUS GRUP C ISOLAT ASAL BABl

DAN KERA

oleh

:

IWAN HARJONO UTAMA

Disertasi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Doktor

pada

Program Pascasarjana

lnstitut Pertanian Bogor

PROGRAM PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN

'

BOGOR

Judul disertasi : EKSPRESI FENOTIP DAN AKTlVlTAS

BlOLOGl STREPTOKOKUS GRUP-C ISOLAT ASAL BABl DAN KERA

Nama mahasiswa : IWAN HARJONO UTAMA Nomor pokok : 93550

Program studi : Sains veteriner

Menyetujui

L

Prof. Dr. Hi. Aisiah Girindra Ketua

Dr. Drh. I Wavan T. Wibawan. MS Dr. Drh. Fachrivan

&

Hasmi Pasaribu

Anggota Anggota

--

ttd.

Dr. Drh. H. Endhie D. Setiawan. MS. Prof. Dr. H. Gatut Ashadi (Alrn)

Anggota Anggota

Ketua Program Studi Ssins Veteriner

~roVbr.~-~asduki Partadiredia.

M*!

Tanggal. lulus ujian :

Penulis lahir di Bogor tanggal 6 April 1961, anak tunggal dari Eddy G.

Utama (alrn) dan Mien Ashadi (alrn). Tahun 1980 ia lulus dari SMA

Kesatuan Bogor, masuk lnstitut Pertanian Bogor tahun 1980 (Tingkat

Persiapan Bersama) dan lulus Dokter Hewan tahun 1985. Pendidikan

pascasarjana di tnstitut Pertanian Bogor jurusan sains veteriner dimulai

tahun 1986 dan lulus Magister Sains tahun 1989. Mendapat kesempatan

melanjutkan program doktor di lnstitusi yang sama pada tahun 1993 dan

lulus pada tahun 1998.

Pengalaman bekerja dimulai'dari asisten luar biasa pada tahun 1982

dalam mata ajaran Biokimia ~ a s a r ' l .dan 2, Anatomi ~ e t e r i n e r I dan 2 serta

Mikrobiologi Umurn di Fakultas Kedokteran Hewan IPB. Tahun 1989 hingga

sekarang penulis bekerja sebagai staf pengajar Biokimia Veteriner di

Program Studi Kedokteran Hewan (sekarang Fakultas Kedokteran Hewan)

Universitas Udayana-Bali. Penulis juga ikut rnembantu mengajar Patologi

Klinik Veteriner di institusi yang sama dan Kimia Klinik di Jurusan Kimia

Program Studi Matematika dan llmu Pengetahuan Alam (sekarang telah

menjadi Fakultas Matematika dan llrnu Pengetahuan Alam) Universitas

UCAPAN TERIMA KASlH

Penulis sangat berterima kasih kepada Prof. Dr. Hj. Aisjah Girindra,

pembimbing utamanya atas saran d a n bimbingannya selarna penelitian.

Ucapan terirna kasih juga ditujukan kepada anggota pembimbing lainnya, Dr.

Drh. I Wayan Teguh Wibawan, MS, Dr. Drh. Fachriyan Hasmi Pasaribu, Dr.

Drh. H. Endhie D. Setiawan, MS dan Prof. Dr. H. Gatut Ashadi atas

bimbingannya.

Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Tim Manajemen Program

Doktor (TMPD) Dikti dan Tim Proyek Hibah Bersaing VI I 1 I 1997-1999

Direktorat Pembinaan Penelitian dan Pengabdian pada Masyarakat

(Ditbinlitabrnas) Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Republik

Indonesia atas dana penelitian yang diberikan. Kepada Kepala

Laboratorium Biokimia Fakultas Matematika dan llmu Pengetahuan Alam

lnstitut Pertanian Bogor, Kepala Laboratorium Patologi Veteriner dan Kepala

laboratorium Mikrobiologi Fakultas Kedokteran Hewan lnstitut Pertanian

Bogor juga di&apkan terima kasih atas ijin dan fasilitas yang diberikan

selama penelltian ini berlangsung. Tidak lupa juga diucapkan terima kasih

kepada teknisi

laboratorium-laboratorium

tersebut atas bantuan teknis yang

diberikan selarna penelitian. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada

beberapa perpustakaan seperti perpustakaan Balai Penelitian Veteriner-

perpustakaan bagian Mikrobiologi Fakultas Kedokteran Universitas

Indonesia, perpustakaan Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia,

perpustakaan pusat lnstitut Pertanian Bogor-Darmaga dan pusat informasi

lainnya yang telah banyak membantu penulis.

~ e n e l i t i a n ini tidak dapat diselesaikan tanpa bantuan dari berbagai

pihak seperti Balai Penyidikan Penyakit Hewan (BPPH) Wilayah VI

Denpasar-Bali, Dinas Peternakan Propinsi Daerah Tingkat I Bali. BPPH

Wilayah I l t Bandarlampung-Lampung, BPPH Wilayah VII Maros-Sulawesi

Selatan dan lnstansi lainnya. Untuk itu diucapkan terima kasih atas

kerjasama yang baik ini.

Kepada Bagian Mikrobiologi Justus Leibig Universitat-Giessen,

Germany diucapkan terima kasih atas bantuannya dalam preparasi sediaan

elektron mikroskop dan beberapa isotat rujukan termasuk isolat streptokokus

grup C yang diberikan.

Akhir kata, disertasi ini tidak mun$kin tersusun tanpa bantuan kedua

orang tua Eddy G. Utama (Alm). dan Mien Ashadi (Alm) yang telah

membesarkan penulis serta istri tercinta Drh. Ninuk Sri Rejeki yang telah

mendampingi penulis dalam suka dan duka. Untuk kolega dan karyawan

dari Fakultas Kedokteran Hewan Universitas Udayana juga diucapkan terima

kasih atas perhatiannya selama penulis mengikuti tugas belajar ini.

Bogor, Juli 1998

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan pada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat

dan rahmat yang diberikan hingga penelitian ini dapat diselesaikan.

Penelitian ini membahas streptokokus grup

C

yang merupakan bakteri

komensal tapi berpeluang menjadi patogen baik pada hewan mau pun

manusia. Permasalahan ini sering terabaikan terutama dari kalangan

praktisi medis

.

dan veteriner. Kemunculan wabah streptokokosis yang

menyerang babi dan kera pada tahun 1994 di Bali yang kemudian menyebar

ke daerah lainnya merupakan salah satu bukti ha1 di atas. Selain merupakan

penyakit yang baru pertama kali dilaporkan di Indonesia, bakteri

penyebabnya juga baru dan telah dipelajari serta diteliti sebagian sifat-

sifatnya dalam disertasi ini.

Akhir kata, tak ada karya manusia yang sempurna meskipun usaha ke

arah itu selalu dilakukan, demikian juga halnya disertasi ini. Kritik dan saran

positif sangat diharapkan untuk perbaikan disertasi ini.

Bogor, Juli 1 998

DAFTAR IS1

Halaman

DAFTAR IS1 ... i

DAFTAR TABEL ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR LAMPIRAN ... viii

I PENDAHULUAN ... 1

1 1 Latar Belakang ... 1 1 2 Tujuan Penelitian

. .

... 4

...

.

1 3 Kegunaan Penelltlan 5

I1 TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1 Sifat Streptokokus ... : ... 6 2.2 Streptococcus equi subsp

.

zooepidemicus pada Hewan dan

Manusia ... 8 . 2.3 Komponen Kimiawi Permukaan Sel S . equi subsp

.

zooepidemicus ... 9 2.3.1 Kapsul sebagaj Komponen Permukaan Sel ... 9 2.3.2 Dinding Sel ... 14

2.3.2.1 Peptidoglikan, Asam Teikoat dan Lipoteikoat ... 14 2.3.2.2 Karbohidrat Dinding Sel ... 17 2.3.2.3 Antigen Protein ... 19 2.4 Antigen Ekstra Seluler ... 22 2.5 Sifat Permukaan Sel Bakteri ... 23 2.6 Perlekatan Bakteri pada Sel lnang ... 26 2.7 Fagositosis oleh Sel Polimorfonuklear (PMN) ... 28 2.7.1 Biologi PMN ... 28 2.7.2 Proses Fagositosis oleh PMN ... 29 2.8 Kapsul dan lmunopatogenesisnya ... 32

Ill 8AHAN DAN METODA : ... 37

3 1 Bahan ... 37

...

3.1 . 2 Hewan Percobaan 37

... .

3.1 3 Media Umum 37

3.1 . 4 Media untuk Uji Biokimia ... 38 3 1 . 5 Bahan Kimia Padat ... 38 3.1 . 6 Kit untuk Pengujian Serologis Streptokokus ... 39

...

3.7 . 7 Kertas Cakram Antibiotika 39

3.1.8 Bahan Kimia Cair ... 39 3.1 . 9 Bahan-bahan Lain ... 40 3.1.10 Alat-alat ... 40

...

3.1 Metoda Penelitian 41

3.2.1 Isolasi, Pengamatan Makroskopis dan Mikroskopis

Bakteri ...

1

... 41

...

3.2.2 Penentuan Grup secara Serologis 42

3.2.2.1 Pembuatan Antigen Utuh untuk Uji

Koaglutinasi ... 42 3.2.2.2 Pembuatan Ekstrak Antigen untuk Uji

.

.

lmunod~fus~ Ganda ... 43 3.2.3 Pengujian Biokimia ... 44 3.2.4 Uji Kepekaan terhadap Antibiotika In

vitro

... 45 3.2.5 Karakterisasi lanjut : Pengamatan Ekspresi Fenotip

lsolat ...

.

.

... 46

...

3.2.6 Pengujian Kimiawi dan Konfirmasi Struktural Kapsui 47 3.2.6.1 Uji Akriflavin ...

:.

... 47 3.2.6.2 Uji Dekapsulasi ... 48 3.2.6.3 Salt Aggregation Test ( S A T ) ... 48 3.2.6.4 Pengamatan Elektron Mikroskopi ... 49 3.2.7 Elektroforesis SDS-PAGE ... 51

3.2.8 Uji Aktivitas Biologi Isolat ... 53 3.2.8.1 Uji Fagositosis In

vitro

... 53 3.2.8.2 Uji Fagositosis In

vivo

... 56 3.2.9 Uji Perlekatan pada Sel lnang ... 57

3.2.9.1 Pengaruh Perlakuan terhadap Sel Bakteri

Berkapsul ... 59 3.2.9.2 Pengaruh Perlakuan terhadap Sel Epitel ... 60 3.2.10 Analisis Data ... 61 3.2.1 1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 62

4.1 Isolasi. Pengamatan Makroskopis dan Mikroskopis

Bakteri ... 63 4.2 Penentuan Grup Secara Serologis _{. . .} ... 65 4.3 Sifat Biok~rn~aw~ ... 67 4.4 Kepekaan lsolat Terhadap Antibiotika ... 68 4.5 Karakterisasi lanjut : Pengamatan Ekspresi Fenotip

lsolat ... 71 4.6 Pengujian Kapsul ... 76 4.6.1 Uji Akriflavin ... 76 4.6.2 Uji Dekepsulasi ... 77 4.6.3 Salt Aggregation Test (SAT) ... 78 4.6.4 Elektron Mikroskopi ... 81 4.7 Elektroforesis SDS-PAGE Ekstrak Antigen lsolat ... 81 4.8 Aktivitas Biologi lsolat ... 83 4.8.1 Fagositosis Bakteri In vitro ... 83 4.8.2 Fagositosis

In

vivo ... 89

...

4.8.3 Perlekatan Bakteri pada Sel lnang 94

4.8.3.1 Pengaruh Perlakuan terhadap Sel Bakteri

Berkapsul ... ... 97 4.8.3.2 Pengaruh Perlakuan terhadap Sel

...

Epitel 99

...

V KESIMPULAN DAN SARAN 103

DAFTAR TABEL

Judul Halaman

Kemampuan Memfermentasi Trehalosa dan Sorbitol dari

ke 3 Spesies Streptokokus Grup C ..: ... 7

Sifat Biokimiawi Streptokokus Grup C ... 8

Pengamatan Makroskopis lsolat Streptokokus a-Hemolitik

dari Beberapa Daerah di Indonesia ... 63

Hasil Pengujian Serologis lsolat Streptokokus Asal Babi dan

Kera dari Beberapa Daerah di Indonesia ... 67

Hasil Pengujian Beberapa Sifat Biokimiawi lsolat Streptokokus

Grup C dari Betserapa Daerah di Indonesia ... 68

Sebaran Kepekaan lsolat S. equi subsp. zooepidemicus dari Beberapa Daerah di lndonesia terhadap Bermacam-macam

Antibiotika ...

. . .

... 69

Karakterisasi Lanjutan Ekspresi Fenotip lsolat S. equi subsp.

zooepidemicus darj Beberapa Daerah di Indonesia ... 72

Karakterisasi Lanjutan Sifat Permukaan Sel S. equi subsp.

zooepidemicus dari Beberapa Daerah di Indonesia ... 80

Aktivjtas dan Kapasitas Fagositosis Bakteri Berkapsul dan

Tidak Berkapsul oleh PMN Babi

In

vitro ... 85

Kapasitas Fagositosis Bakteri berkapsul dan Tidak Berkapsul

oleh Kultur Makrofag Peritoneal Mencit In vitro ... 86

Aktivjtas dan Kapasitas Fagositosis Bakteri Berkapsul dan Tidak Berkapsul olehPMN dan Sel Makrofag Peritoneal

12 Aktivitas dan Kapasitas Fagositosis- Bakteri Berkapsul dan Tidak Berkapsul oleh PMN dan Sel Makrofag Darah Mencit

In vivo. ... 92

13 Perlekatan

S.

equi subsp. zooepidemicus pada Sel Epitel

Mukosa Buccalis Babi ... 95

14 Pengaruh Perlakuan S. equi subsp. zooepidemicus Berkapsul dengan Hialuronidase terhadap Perlekatan pada Sel Epitel

Buccalis Babi ... 98

15 Pengaruh Berbagai Perlakuan pada Sel Epitel Mukosa Buccalis

...

Babi terhadap Perlekatan S. equi subsp. zooepidemicus 100

16 Preinkubasi Sel Epitel Mukosa Buccalis Babi dengan Asam Hialuronat terhadap Perlekatan S. equi subsp.

DAFTAR GAMBAR

Judul Halaman

Struktur Monomer Asam Hialuronat Disakarida ... ... .. 11

D~agram Skematis Lintasan Biosintesis Asam Hialuronat

Disakarida

...

... ... ... ... ... .... ... ... ... . .. . .. 13

Beberapa Struktur Umum Peptidogtikan dan Konfigurasi

.Susunan Kornponennya ... .. 15

Struktur Kimia Asam Teikoat tipe Gliserol dan tipe Ribitol ... 15

Hubungan antara Asam Teikoat (Rantai Sampingnya) dengan

Polimer Polisakarida dari Peptidoglikan ... ... ... ...

...

..

.

..

.

.. . ...

. . .

16

Struktur Pembalut Sel Bakteri Kokus Gram Positif ... 18

Pengaturan Tulang Punggung Gliserofosfat dari Asam Lipoteikoat yang Mengandung Sekeiompok Asam Amino

Bermuatan Positif (biasanya Lisin) ... 20

Model Umurn Proses Antigen, Menunjukkan Lintasan

Konvensional MHC-I dan MHC-I1 ... 31

Reaksi Serologis Penentuan Grup Streptokokus asal Babi

Menggunakan Strepfo-Grouping Kit ... 66

Ekspresi Fenotip Isolat S. equi subsp. zooepidemicus pada

Media Cair 74

Kolonr S. equi subsp. zooepidemicus pada Soft Agar ... ... .. 7 5

Reaksi Akriflavin dengan Kapsul S. equi subsp.

zooepidemicus ...

...

.

... ... .. . .. . .. . ... .. .

..

. ...

.

... . .

.

.

. . . . .

.

. . . 76

[image:165.509.40.457.17.527.2]

14 Elektron Mikroskopik Sel S.

equi subsp. zooepidemicus

...

(33.200 x) 82

15 Pola Elektroforetik Ekstrak Antigen S.

equi subsp.

...

zooepiderni~us

83

16 Grafik Kapasitas Fagositosis Bakteri Berkapsul dan Tidak

Berkapsul oleh PMN Babi In vitro ... 85

17 Grafik Kapasitas Fagositosis Bakteri Tidak Berkapsul oleh

Kultur Makrofag Peritoneal Mencit In

vitro ... 87

I 8 Fagositosis Bakteri Tidak Berkapsul oleh PMN (Pewarnaan

Giemsa 1 600 x) ...

:

... 88

19 Grafik Aktivitas Fagositosis Bakteri Berkapsul dan Tidak Berkapsul oleh PMN dan Sel Makrofag Peritoneal Mencit

In

vivo

...

90

20 Grafik Kapasitas Fagositosis Bakteri Berkapsul dan Tidak Berkaps~ii oieh PMN dan Sel Makrofag Peritoneal Mencit

In

vivo ...

91

21 Grafik Kapasitas Fagositosis Bakteri Berka-psul dan Tidak Berkapsul oleh PMN dan Sel Makrofag Darah Mencit

In

vivo..

... 93

22 Grafik Kemampuan Melekat Sel Bakteri Berkapsul dan

Tidak Berkapsul pada Set HeLa ... 96

23 Grafik Pengaruh Perlakuan Kimia pada Sel Bakteri Berkapsul

terhadap Kemampuan Melekatnya pada Sel HeLa

...

97

24 Grafik Pengaruh Preinkubasi Sel HeLa dengan Larutan Asam Hialuronat 4 mg / ml terhadap Kemampuan Melekat

DAFTAR LAMP IRAN

No Judul Halaman

1 Nilai Rujukan Kepekaan Bakteri terhadap Antibiotika

( I n vitro) ... ... ... ... .... 125

2 Hasil Pengujian Sifat Biokimiawi Streptokokus Grup C

Pendahuluan : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grup C lsolaf asal

Babi dan Kera

I

'PENDAHULUAN

1 1 Latar Belakang

DI negara berkembang mash ditemukan masyarakat yang gemar

mengkonsurnsr daging babi atau darah yang tidak dimasak atau d~masak

setengah matang Hal ini rnenjadi salah satu faktor pendukung penyebaran

penyakit, terutarna yang bersifat zoonosis. Banyak bakteri yang hidup

komensal dalarn tubuh hewan rnaupun manusia, yang aicibat stress 1

imunodepresi dapat mengakibatkan bakteri tersebut mampu menirnbulkan

penyakit.

Bakteri patogen memiliki banyak faktor yang berperan dalam

rnempertahankan diri terhadap sistem kekebalan inang. Secara garis besar

faktor tersebut dapat dibagi menjadi faktor ekstraseluler (metabolit) dan

faktor yang berasosiasi dengan sel / antigen permukaan (Mims, 1982).

Secara serologis, streptokokus dikelornpokkan oleh Lancefield

rnenjadi beberapa grup di antaranya grup A, B, C. D, G, dan L (Davies.

Dulbecco, Eissen, Ginsberg dan Wood. 1973). Hingga saat ini diketahui

S t r e p t o c o c c u s pyogenes (grup A) banyak dikaitkan dengan infeksi pada

manusia dan S. a g a l a c t i a e banyak dikaitkan dengan kasus mastitis pada

sapi perah dan penyakit neonatal pada manusia (Hardie, 1986).

Streptokokus lainnya bervariasi, baik dalarn serogrup maupun dalam inang

yang dihuninya, rnisalnya S. d y s g a l a c t i a e asal sapi (grup C) dan S. canis

Pendahuluan : Ekspresi Fenotip dan AMivitas Biologi Streptokokus Grup C lsolat asal 2

Babi dan Kera

Devriese, Hommez, Baltz dan Scheiffer (1986) juga menunjukkan

Streptococcus canis tidak hanya berasal dari anjing, tetapi juga dari hewan

la~nnya. Penggolongan streptokokus akhir-akh~r ini bukan saja berdasarkan

atas ekovar dan serologis, tetapi juga dilakukan dengan analisis hibridisasi

DNA-DNA (Devriese, 1991 ).

Streptokokus grup C (SGC) terdiri dari empat spesies, yaitu S.

equisirnills, S. dysgalactiae, S. equi, dan S. zooepidemicus (Davies et

at.,

1973). Berdasarkan analisis hibridisasi DNA-DNA, streptokokus grup C

dikelompokkan menjadi tiga spesies yaitu S. equisimilis, S. dysgalactiae. S.

equi subsp. equi dan S. equi subsp. zooepidemicus (Farrow dan Collins,

1984). Bakteri ini umumnya merupakan komensal pada babi dan manusia

(S. equisimilis), kuda (S. equi subsp. egui), babi, kuda dan hewan lainnya (S. equi subsp. zooepidemicus) (Blood dan Radostits, 1989; Farrow dan Collins.

1984; Jorm, Love dan Bailey. 1994). Meskipun demikian, kasus infeksi

SGC pada babi tidak banyak dilaporkan (Evans, 1944; Roberts, Ramsey,

Switzer dan Layton, 1968; Kahn dan Ross, 7972).

Pada bulan April 1994 dilaporkan terjadi wabah penyakit yang

menyerang babi pada peternakan rakyat di Bali yang dikaitkan dengan

infeksi streptokokus. Pada waktu yang bersamaan terjadi pula wabah pada

kera di beberapa Tarnan Wisata Alam di Bali oleh jenis bakteri yang sarna.

Berjangkitnya wabah streptokokosis pada kera akibat minum air sungai

Pendal~uluan : Ekspresi Fenotip dan AMivitas Biologi Streptokokus Grup C lsolat asal Babi dan Kera

1994). Kasus ini merupakan kejadian pertarna di Indonesia, sebelumnya

tidak pernah dilaporkan kasus infeksi streptokokus yang dikaitkan dengan

kematian babi dan kera. Sebanyak 2200 ekor babi dan ratusan ekor kera di

Taman Wisata Alarn mati akibat penyakit ini (Rudyanto dan Dharrna, 1994;

Suharsono dan Dibia, 1994). Bakteri Streptococcus sp. yang rnenghasilkan

tipe hemolisis beta pada agar darah dapat diisolasi secara konsisten

(Dharma, 1994). Bakteri penyebab wabah ini kernudian dapat digolongkan

ke dalarn grup C (Dartini, Soeharsono, Ekaputra, Dibia, Dharrna dan

Supartika, 1994; Wibawan dan Pasaribu, 1994). Dalarn waktu singkat kasus

ini telah menyebar ke Surnatera Utara dengan kernatian ternak babi

mencapai 8422 ekor dan kerugian mencapai lebih dari Rp. 101.300.000,-

(seratus satu juta tiga ratus ribu rupiah) (Hasibuan, 1994). Wabah

streptokokosis juga terjadi di Lampung sebanyak 2 kasus (Anon. 1995),

Sulawesi Selatan serta Sulawesi Utara sebanyak 14 kasus (Anon. 1996 a,

b).

Kapsul rnerupakan struktur terluar dari sel bakteri dan urnurnnya

terdiri dari karbohidrat. Asarn hialuronat merupakan komponen utarna

pembentuk kapsul streptokokus grup C (Davies et at., 1973); komponen ini

dijumpai pula pada kapsul Pasteurella multocida (Esslinger. Seleirn dan

Blobel, 1989). Mengingat sebagian besar isolat SGC asal babi dan kera

rnemilik~ kapsul (Wibawan dan Pasaribu, 1994) rnaka penelitian ini dilakukan

Pendahuluatl : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Siologi Streptokokus Grup C Isolat asal 4

Babi dan Kera

1. Kasus streptokokosis pada babi dan kera rnerupakan kasus baru di

Indonesia

2 S~fat khas bakteri penyebab. terutama dika~tkan dengan keberadaan

kapsulnya

3 Sifat dan peran kapsul dalam proses infeksi, khususnya sebagai faktor

antrfagositik dan sebagai faktor adhesif bakteri pada perrnukaan sel inang.

? .2 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk :

1. Mengidentifikasi spesies isolat Streptococcus sp. yang didapat dari kasus

streptokokosis pada babi dan kera di Indonesia.

2. Melakukan karakterisasi fenotip bakteri yang dikaitkan dengan

keberadaan kapsul dan sifat perrnukaan sel.

3. Mengetahui peran kapsul dalam proses infeksi, khususnya sebagai faktor

antifagositik dan perannya dalam proses perlekatan bakteri pada sel

inang.

Hipotesis yang akan diuji :

Keberadaan kapsul pada perrnuka'an SGC bertanggung jawab terhadap

ekspresi fenotip, sifat antifagositik dan menjadi perantara proses perlekatan

Pendahuluan : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grup C lsolat asal 5 Babi dan Kera

I . 3 Kegunaan Penelitian

Penelitian ini diharapkan mampu menggali informasi dasar khususnya

tentang sifat-sifat agen sehingga dapat digunakan sebagai landasan

pernilihan kandidat vaksin streptokokus. Vaksin dapat dibuat menggunakan

sel bakteri utuh atau komponen permukaan sel sebagai antigen. Komponen

asam hialuronat kapsul merupakan kandidat antigen terpilih untuk

pengembangan vaksin kapsul streptokokus yang dikonyugasikan dengan

protein seperti toksoid tetanus. Percobaan ini pernah dilakukan pada

polisakarida meningokokus grup A, B dan C dan berhasil dengan baik

(Jennings dan Lugowski, 1981 ). Pengembangan vaksin tersebut

dimungkinkan mengingat sifat bakteri ini kurang imunogenik (Hutomo,

1998). Pembuatan bahan diagnostik berupa antigen sel utuh dari S. equi

subsp. zooepidemicus untuk pemantauan kasus di lapangan secara

serologis merupakan alternatif lain dari kepentingan penelitian h i .

Penelaahan lebih lanjut mengenai kemampuan perlekatan bakteri pada sel

inang dan komponen penghambatnya diharapkan menjadi dasar untuk

pengembangan terapi anti perlekatan rnikroba pada sel inang mengingat

telah banyak mikroba resisten terhadap beberapa antibiotika. Terapi anti

perlekatan ini di masa depan diharapkan menjadi terapi alternatif yang

sangat potensial guna pencegahan infeksr oleh bakteri (Ofek, Kahane dan

Tinjatran Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Akfivitas Biologi Strepfokokus Grrup C Isolat asal Babi dari Kera

II TINJAUAN PUSTAKA

2 1 S~fat Streptokokus

Streptokokus. merupakan bakteri berbentuk bulat dengan susunan

sepertl rantai dan tersebar luas di alam. Beberapa spesies di antaranya

merupakan flora normal manusia dan newan (Blood dan Radostits, 1989).

Beberapa spesles bers~fat patogen pada manusia misalnya S. pyogenes

(grup A) dikenal sebagai peyebab rheumatoid fever ( Davies et a/., 1973). S.

agalactiae (grup B) sebagai penyebab penyakit neonatal dan mastitis pada

sapi perah (Wibawan dan Laemmler, 1990), Streptococcus suis (grup D)

penyebab meningitis pada babi dan S. canis (grup G) yang patogen pada an- jing (Blood dan Radostits, 1989).

Streptokokus grup C menurut Lancefield merupakan komensal lain

pada manusia dan hewan , terdiri dari 3 spesies yaitu S. equisimilis; S. dys-

galactiae, dan S. equi yang terdirj dari dua subspesies, yaitu S. equi subsp.

equi dan S. equi subsp. zooepidemicus.(Winkle, 1979; Farrow dan Collins,

1984; Jorm er al., 1994). Streptococcus equisimilis merupakan patogen pada

manusiz (Esferatiou, 1989; Fox, Turner dan Fox,

t

993; Lebrun, Gilbert,

Wallet. Manneville dan Pilot, 1986). S. dysgalactiae patogen pada sapi

menyebabkan rnasdtis (Baksi dan Singh, 1964; Dodd dan Norcross, 1967).

Streptococcus equi subsp. equi patogen pada kuda penyebab ingus ganas

(strangles) dan S. equi subsp. zooepidemicus penyebab ingus tenarig (stran-

Tinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 7

asal Babi dan Kera

subsp. zooepidemicus juga patogen pada manusia (Low, Young dan Hard-

ing, 1980; Barnham, Thornton dan Lange, 1983; Esferat~ou, Coleman,

Hahn.Timmoney, Boutgrass dan Monget, 1994).

Secara biokimiawi, streptokokbs grup C dapat dibedakan berdasarkan

sifat-sifat sebagai berikut :

1. Kemampuan memfermentasi trehalosa dan sorbitol, ini terutarna untuk

membedakan S. equisimilis, S. equi subsp. zooepidemicus, dan S. equi

[image:173.515.38.458.12.567.2]

subsp. equi (Winkle, 1979). Sifat tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Kemampuan Memfermentasi Trehalosa dan Sorbitol dari ke 3 Spe- sies Streptokokus Grup C (Winkle, 1979).

Spesies Sorbitol Trehalosa

S. equisimilis -

+

S. equi subsp. equi 4-

-

S. equi subsp. zooepidemicus

-

+

2. Berdasarkan uji aktivitas enzim a-L glutamat amino peptidase bersama

sama dengan fermentasi glikogen dan sorbitol (Esferatiou et a/., 1994).

Cara ini dapat juga di gunakan untuk membedakan S equi subsp. equi dan

S. equi subsp. zooepidemicus. a

3. Winkle (1979) mengklasifikasi ke tiga spesies dan dua subspesies ini den-

gan cara mengamati kemampuan tumbuh dalam medium mengandung

Tinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isokt asal Babi dan Kera

finosa. inulin dan mannitol. Sifat tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Sifat Biokimiawi Streptokokus Grup C (Winkle, 1979).

S. equi subsp. (+) +

zooepide~nicus

S. equi subsp + (+) +

equi

S. equisimilis + + (+)

Spesies NaCl H i d r o l i s i s

2%

Pati Gelatin

S. dysgalactiae + (+) +

Fennentasi

Sukrosa Arabinosa Raffinosa lnulin Mannilol

Keterangan : (+): kebanyakan spesies positif

NaCl2% : pertumbuhan dalam media rnengandung NaCl2%

2.2 Streptococcus equi subsp. zoaepidernicus pada Hewan dan Manusia

Norcoss (1969) mengatakan S. zooepidemicus tersebar luas pada

hewan, meskipun pada awalnya kuda diketahui sebagai induk semang ata-

minya. lnfeksi bakteri ini pada berbagai hewan telah banyak dilaporkan

misalnya sebagai penyebab mastitis pada sapi perah (Baksi dan Singh,

1964). septikemia pada domba (Stevenson, 1975). ayam (Goren, De-yong

dan Van Eck, 1981 ) dan kambing (Gibbs, Laughin dan Cameron. 1981 ).

infeksi S. zooepidemicus pada manusia yang mengkonsumsi susu

telah dilaporkan dan dikaitkan dengan pasteurisasi susu yang tidak baik

(Barnham et a/., 1983). Edwards, Roulson dan ironside (1 988) dan Francis.

[image:174.515.42.450.14.567.2]

Ti)?jaua~? Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 9

asal Sabi dan Kera

Nimmo, Esferatiou, 'Galanis dan Nuthall (1993) juga melaporkan kasus yang

sama akibat konsumsi susu mentah yang berasal dari sapi penderita mastitis

subklinis. Peran kuda dalam penularan penyakit ini ke manusia nampaknya

sangat penting (Barnham. Lyungren dan Mc Intyre, 1987). Barnham, Kerby,

Chandler dan Millar ( I 989) mengatakan infeksi S. equi subsp. zooepidemicus

pada manusia adalah akibat konsumsi susu yang tidak dipasteurisasi (zoo-

nosis) atau kontak dengan kuda. Esferatiou (1989) mengatakan sebelum

tahun 1980-an, infeksi bakteri ini pada manusia masih sangat jarang. lnsiden

penyakit yang dikaitkan dengan bakteri ini belakangan semakin meningkat.

Gejala klinis yang ditimbulkan pada manusia, adalah pharingitis, arthritis dan

septikemia.

2.3 Komponen Kimiawi Permukaan

el

S. equi subsp. zooepidemicus

2.3.1 Kapsul sebagai Komponen Peimukaan Sel

Kapsul merupakan struktur terluar permukaan sel bakteri dengan kon-

sistensi seperti lendir (bersifat hidrofil dengan kandungan airnya lebih dari

95%). Komposisi kopsut sangat beragam, umumnya terdiri dari karbohidrat

yang bermuatan negatif (Bayer dan Thurow, 1977). berbagai makromolekul

dan beberapa ion anorganik yang memang dapat diserapnya (Geddie dan

Sutherland, 1993). Ketebalan kapsul umumnya sekitar 10 nm, tetapi pada

Klebsiella pneumoniae bisa mencapai 160 nm (Amako. Meno dan Takade,

1988). P a d a Eschertchia colt ( E . coli) K1, ketebalan kapsul dapat menjngkat

Tinjaua~l P~rstaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 10

asal Babi dan Kera

hadapnya Fenomena ini telah diketahui sejak lama pada Sfreptococcus

pneumoniae, tetapi belum jelas penyebabnya (Kroncke, Golecki dan Jann,

1990).

Salah satu senyawa yang umum terdapat sebagai komponen kapsul

~alah asam N-asetil neuraminat (NeuNAc) yang membentuk struktur polirner

dengan ikatan poll a(2-8). Senyawa ini terdapat pada kapsul Nejsseria men-

ingitidis, €. coli dan streptokokus grup 3 (Pelkonen, Hayrinen dan Finne,

1988). Selain pada prokariot, senyawa poli a(2-8) NeuNAc juga terdapat

pada membran sel saraf yang berfungsi untuk melekatkan sesamanya

(Rutishauer, Acheson, Hall, Mann dan Sunshine, 1-980). Senyawa poli a(2-

8) NeuNAc dapat berperan sebagai imunodeterminan kapsul dan dapat

dikenali oleh antibodi spesifik terhadapnya (Finne, Suermann, Goridis dan

Finne, t987).

Kapsul memifiki fungsi biologis bermacam-macam, di antaranya :

1. Mencegah sel dari kekeringan, cadangan energi, dan membantu perleka-

tan bakteri (Bazeley, 1942; Perry dan Staley, 1997).

2. Aktivitas biologis yang berhubungan dengan patogenesis penyakit seperti

melindungi bakteri dari fagositosis, mencegah aktivasi sistem komplemen,

dan membantu perlekatan dan penyebaran bakteri dalam tubuh (Mims,

1982).

3. Melindungi bakteri terhadap bakteriofag, toksin-toksin dan agen antibakte-

Ti~?jajauan Pustaka : ~ k s h s i Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat I I

asal Babi dan Kera

, Pada S. equi subsp. zooepidemicus dan streptokokus grup C lain-

nya. kapsul terdiri dari asam hialuronat sebagai bahan penyusunnya (Parker,

1983). Senyawa ini berupa polimer dari disakarida asam P-D glukuronat

dan N-asetil glukosamin yang saling berikatan pada posisi P-1,3. Asam hialu-

ronat disakarida merupakan monomernya (Harper, Rodwell dan Mayes,

1980) (Gambar 1 ). Pertama kali asam hialuronat ditemukan oleh Meyer dan

Palmer pada tahun 1934 dari cairan bulbus oculi sapi (Jeanfoz, 1963), na-

mun sekarang telah berhasil dimurnikan dari berbagai jaringan hewan seperti

trachea sapi, umbilicus (tali pusar) manusia, pial ayam jantan, dan dari S.

equi

subsp. zooepidemicus (Anon., 1997).

Senyawa ini tergabung dalam kelompok karbohidrat jaringan yang

di-

namakan mukopolisakarida asam 'atau gtikosaminoglikan asam (Jeanloz,

1963). Glukosa adalah prekursor senyawa ini dengan lintasan biosintesis-

nya tertera pada Gambar 2. Pada Gambar 2 nampak lintasan biosintetik

menghasilkan dua senyawa karbohidrat aktif, yaitu uridin di fosfat (UDP), N-

Gambar I .

44r3-Q43~7

NW--co-cHJ

-

H OH

ASAM G L ~ u R o ~ T N-ASETIL G L UKOSAMIN

Tinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivifas Bblogi Streptokokus Grrup C isolat 12

asal Babi dan Kera

asetil glukosamin dan UDP- glukuronat. Penggabungan kedua senyawa ini

terjadi akibat bantuan enzirn hialuronat sintase yang rnernerlukan Mg

''

da-

lam aktivitasnya (Markovitz dan Dorfrnan,. 1962). Secara biokimiawi

senyawa ini rnerupakan struktur dasar jaringan ikat yang terdiri dari banyak.

molekul protein (proteoglikan) dan anggota kelompok mukopolisakarida lain-

nya seperti kondroitin sulfat dan keratin sulfat. Molekul kelornpok asarn

glikosa~ninoglikan ini banyak dijumpai pada bahan dasar yang bersifat adhe-

sif dan juga dalarn cairan sinovial sendi untuk pelurnas (Lehninger, 1982;

Stryer, 1988).

Asam hialuronat kapsul bakteri bersifat sama dengan asarn hialuronat

jari-ngan. yaitu adhesivitasnya, dan p ~ l i ~ e r i s a s i n y a dirnulai dari bahan dasar

yang sama rnembentuk o-p-D glukopiranosil (7-3) p-D-N asetil glukosamin

piranosida (asam hialuronat disakarida). Dalarn proses ini secara ber-

samaan juga disintesis protein inti (core protein) dengan residu asam amino

serin yang rnenjadi tempat dirnana asarn hialuronat tersebut bertaut (Muir,

1958; Stoolmiller dan Dorfrnan, 1969). Asam hialuronat murni dari strepto-

kokus grup A dan C berbobot rnolekul 580.000 dan mengikat satu residu

serin per rnolekulnya (Markovitz, Cifanolli, dan Dorfrnan, 1959; Stoolmiller

dan Dorfman, 1969). Kapsul streptokokus dengan bahan asarn hialuronat

bersifat tidak irnunogenik, kecuali jika berinteraksi dengan protein bakteri

yang umumnya dapat menggertak sistern kekebalan (Durack, 1989).

Tinjauan P u s t a k a : Ekspresi Fenotip dan A k t i v i t a s Biologi S f r e p f o k o k u s Grrup C i s o l a t 13

asal Babi dan K e r a

Stoolmiller dan Dorfman, 1969). Kapsul streptokokus dengan bahan asam

hialuronat bersifat tidsk imunogenik, kecuali jika berinteraksi dengan protein

bakteri yang urnurnnya dapat menggertak sistern kekebalan (Durack, 1989).

GL IKOGE V

--

Menghambat

GL UKOSA GGL UKOSA b-P 0 c f c k

alorteri k 4

JALAN SlKL US EMBDEN - ASAM

-ME YERHOF SI TRA T

FRUKTOSS 6-P

-

, PIRUVAT:

--

COa+ H=O

-b

GLUTAMIN

FOSFOGLVKO- P4UTASE

_

,

~ i l C O s A H , N g

r-P

N-ASETIL .-- N - A s E T l I GL UKOSAMI.fL GLUKOSAM!'.' GL UKOSAMIN

t

N-ASETIL-

MANNOSAMIN

FOSFOENOL-

R A T

j.

* Anal00 den!+" UDPG. Nukteotida purin etau pi- .

rimidin dapat berikatan sa- ASAM

t

ma kapada gula .tau gula N-ASETIL-

amino. Contch.sontohnya NEURAMINAT

'-'

adalah timidin diforfat (TDPl-glukosmin .tau

TOP-N-autilglu kosmin.

/

ASAM SIALAT MUXOPOLISAKARIDA

GLIKOPROTEIN

t

MUKOPOL I - SAKARIDA (misslnya HEPARIN)

4 N-AS%?L-

-

MUKOPOLISAKARJDA

GLUKOSAMIN (ASAM HIALURONAT) 1 GLIKOPROTEIN

NAD+/==='

UDP- N-ASETIL- GALAKTOSAMIh'

\

MUKOPOL iSAKAflIDA (KONDROITINJ GLIKOPROTEIN [image:179.518.39.477.13.531.2]

Tinja~ian Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 14.

asal Babi dan Kera

2.3.2 Dinding Sel

2.3.2.1 Peptidoglikan, Asam Teikoat dan Lipoteikoat

Dinding sel bakteri Gram positif terdjri dari senyawa peptidoglikan

dengan kandungan 40 sampai 96 % materi penyusun dinding sel. Dafam

satu dimensi, peptidoglikan tersusun dari unit disakarida yang terdiri dari N-

asetil glukosamin (G) dan N-asetil muramat (M). Disakar~da tersebut ter-

susun berselang seling secara polimerik yang rnembentuk ikatan glikan.

Dalam dua dimensi, kedua struktur glikan tersebut dihubungkan dengan ika-

tan oligopeptida (interpeptida) yang rnembentuk ikatan seberang silang

(Thorpe, 1984). Struktur kimia peptidogtikan dengan variasi konfigurasinya

tertera pada Gambar 3.

Peptidoglikan berperan sebagai penahan sel dari pengaruh osmotik

lingkungan yang umumnya hipotonik dan secara biofisis struktur ini sangat

efisien (Thorpe, 1984 ). Asam teikoat m@rupakan polimer karbohidrat alkohol

yang dihubungkan melalui ikatan fosfodiester. Panjang senyawa ini rata-rata

6 sampai 10 unit ulangan, tiap unit mengandung residu ester d-alanin dan

N-asetil glukosaminil seperti nampak pada Gambar 3. Ada dua rnacam

asam teikoat yaitu yang mengandung gliserol fosfat dan yang mengandung

gliserol fosfat dan ribitol fosfat. Bentuk gliserol fosfat lebih tersebar luas

dan kedua senyawa ini terdapat baik pada dinding maupun pada membran

sitoplasma sel (Gambar 4) (Davies et

a/.:

1973; Jawetz, Melnick dan Adel-

berg. 1982). lnteraksi asam teikoat dengan peptidoglikan tertera pada Gam-

Tinjaoar? Prrsfaka : Ekspresi Fenofip dan Aktivitas Biologi Sfrepfokokus Grrup C isolaf I 5

asal Babi dan Kera

A,-(A..A,.A+i--b-Ala I

o- Ala _A, I I A. i

A,

[image:181.511.36.458.14.555.2]

I -.G'-.M'-. _GI-

Gambar 3. Beberapa Struktur Umum Peptidoglikan dan Konfigurasi Susunan Komponennya (Thorpe, 1984)

Keterangan : G: N-asetil glukosamin, M: N-asetil muramat;

A1

sampai A7 ialah bermacam-macam asam amino pembentuk ikatan peptida

( a ) CH.OH

I

CH,OH +I-C-OAla

I RO-C-H

CH,-0 CH,- 0 1

CH,-0

R=Hsturreskhlglubadl CH,- 0 n

Ala = _ahliIl R = a- or @N. @ gkkob;rmbr

Ala

-

_brbn*l

Tipe gliserol Tipe ribitol

Garnbar 4. Struktur Kimia Asam Teikoat tipe Gliserol dan tipe Ribitol (Thorpe, 1984)

Ti,ljairat? P~rslalta : Eltsprssi Fe~lotip O ~ I J Alitiv~tas Biologi SStr-eptokok~~s Grrttl~ C isolat I h

asal Babi cia17 Kera

I CH-OR

[image:182.518.57.450.30.562.2]

I

Gambar 5 . Hubungan antara Asam Teikoat (Rantai Sampingnya) dengan Polimer Polisakarida dari Peptidoglikan (Thorpe, 1984)

mampu rnengikat M ~ ~ + dan Ca 2' serta memasukannya ke dalam sel.

Setain fraksi ribitol dan gliserol fosfat, asarn teikoat pun mengikat fraksi kar-

bohidrat dan lipid. Pada Streptococcus sanguis, komposisi perbandingan

fosfat, gliserol, karbohidrat dan asam lemak dalam asam lipoteikoat rnernbran

berturut-turut sebesar 1 : 0,95 : 0.71 : 0,046, sedangkan untuk asam lipo-

teikoat dinding sel perbandingan ini berturut-turut sebesar 1 : 0,99 : 0,79 :

0,023 (Chiu, Emdur dan Platt, 1974). Nampak di sini kandungan lemak

asam lipoteikoat membran dua kali kandungan lemak asam iipoteikoat din-

Tir~jauarl Pustaka : Ekspresi Fenofip dan Aktivifas Biologi Strepfokokus Grrup C isolat 17

asal Sabi dan Kera

2.3.2.2 Karbohidrat Dinding Sel

Keberadaan antigen ini mula-mula diketahui oleh Lancefield yang

mengamati suatu komponen polisakarida (substansi C) pada dinding sel

bakteri. Reaksi dengan antiserum spesifik terhadap bakteri tersebut menye-

babkan terbentuknya endapan. Berdasarkan reaksi serologis streptokokus

dibedakan dalam beberapa grup yang dinyatakan dengan A, B, C, dan grup

lainnya.

Streptokokus grup A rnemiliki antigen karbohidrat berupa asam hialu-

ronat yang strukturnya mirip asam hialuronat jaringan mamalia (Davies ef

at.,

1973). Antigen ini beratnya kira-kir.a 10% berat kering sel, dengan N-asetil

glukosamin sebagai determinan antigen untuk grup A dan N-asetil galakto-

samin untuk grup C. Kedua residu ini bertanggung jawab terhadap spesifisi-

tas respon imun yang dihasilkan (Jawetz e t a / . , 1982).

Streptokokus grup B memiliki antigen karbohidrat yang terdiri dari tipe

I, 11, 111, IV, dan V. Tipe I terdiri dari galaktosa dan N asetil glukosamin

(Jelinkova, 1977). Tipe II rnemiliki antigen lebih kompleks, rantai polisakari-

danya rnemiliki 2 rantai sarnping (bercabangf, cabang yang satu mengand-

ung asarn sialat dan cabang lainnya rnemiliki residu galaktosa (Kasper, Gor-

roff dan Baker, 1978; Kasper, Baker, Coldes, Katzenellenbogen dan

Jennings, 1983). Kedua residu ini bertanggung jawab terhadap ekspresi anti-

gen tipe yang bersangkutan. Tipe Ill memiliki antigen karbohidrat yang terdiri

T~njauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Akfivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 18

asal Babi dan Kera

Gambar 6. ~truktu; Pembalut Sel Bakteri Kokus Gram Positif (Whithworth, 1990).

Keterangan : P, protein; PL, fosfolipid; h ikatan seberang silang peptida

Asam glukuronat dan asam sialat merupakan imunodeterminan anti-

gen tipe Ill, dimana asam glukuronat lebih dominan mengekspresikan sifat

antigenik tersebut jika dibanding dengan asam sialat (Baker, Kasper dan Da-

vies, 1976; Jelinkova, 1977; Jennings, Lugowski dan Kasper., 1981). Gam-

bar 6 memperlihatkan keberadaan antigen karbohidrat permukaan sel dari

[image:184.520.40.435.26.550.2]

Tinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Siologi Streptokokus Grrup C isolat I ! ,

asal Babi dan Kera

2.3.2.3 Antigen Protein

Selain karbohidrat, streptokokus juga memiliki antigen protein. Pada

grup A protein M merupakan antigen utamanya, di samping protein T dan R

yang turut membantu ekspresi sifat antigenik secara keseluruhan (Davies et

a/..

1973; Parker. 1983). Protein M tersebar di permukaan sel, berbentuk

fimbriae dan memiliki sifat antifagositik. Banyaknya tipe protein M dise-

babkan perbedaan komposisi dan urutan asam amino penyusunnya. Akibat-

nya sifat seperti konformasi dan pelipatan struktur protein menjadi dasar da-

lam kemarnpuan ekspresi sifat antigenik protein M tersebut (Fischetti, 1989).

Cunningham dan Beachey (1 975) mengatakan protein M streptokokus grup A

dapat dikategorikan menjadi tipe spesifik dan non spesifik. Tipe spesifik ber-

peran dalam respon imunogenik ingng yang terinfeksi, sedangkan tipe non

spesifik berperan dalam reaksi siiang dengan komponen endokardium inang.

Protein M pun dapat dikategorikan berdasarkan sensitivitasnya terhadap trip-

sin dan pepsin (Parker, 1983):Atas dasar ini pula, 'beberapa peneliti melaku-

kan klasifikasi antigen protein SGC berdasarkan sifat protein M-nya . (Ti-

money dan Trachman, 1985; Hoffman, Staemfli, Prescott dan Viel, 1991; Ti-

money, Walker, Zhow dan Ding, 1995). Protein M juga menjadi tempat in-

teraksi asam lipoteikoat sehingga diperoleh struktur yang stabil. Sebagian

fraksi asam gliserofosfat I ribitolf~sfat yang bermuatan negatif berinteraksi

dengan residu asam amino protein M yang bermuatan positif (biasanya lisin)

(Ofek, Simpson dan Beachey, 1982). lnteraksi tersebut terjadi dalarn sua-

Tinjaua~l Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 2 0

asal Babi dan Kera

hidrofob (Garnbar 7).

Protein T terdiri dari sejumlah protein penting secara irnunokirniawi,

tahan terhadap enzirn proteolitik tetapi sensitif terhadap panas dan asam, ti-

dak larut dalam alkohol dan penyebarannya memberikan sifat antigenik khas

dan dapat dibedakan dengan protein M (Parker, 1983).

Protein R rnerupakan antigen, lain, terdiri dari tipe 3R yang sensitif ter-

hadap tripsin dan pepsin, serta tipe 28R yang hanya sensitif terhadap pepsin.

Protein 3R mirip dengan protein M, tetapi tidak imunogenik (Johnson dan

Beachey, 1979). Timoney (1986) meneliti antigen R pada S . equi subsp. zooepidemicus yang ternyata bersifat tahan asam, panas dan tripsin tetapi

--OOQ90000009090-

1 1 1 , I I 1 1

Protein

'

Garnbar 7 . Pengaturan Tulang Punggung Gliserofosfat dari Asarn Lipoteikoat dengan Struktur Alfa Helix Protein M 24 yang Mengandung Se- kelompok Asarn Amino Berrnuatan Positif (biasanya lisin) (Courtney, Hastry dan Ofek,

t

990)

peka terhadap pepsin, titik isolistrik 4,8 serta berbobot rnolekul 82 kD.

Protein R ini tidak irnunogenik, dandari beberapa streptokokus grup C lain

Tinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas B i o b g ~ Streptokokus Grrup C isolat 2 1 asal Babi dan Kera

Perlrnann, 1952). lsolasi dan karakterisasi protein R pada SGB telah dilaku-

k a n oleh Wibawan dan Laemmler (1991a) dengan bobot molekul 116 kD dan

titik isoelektrik 4,7.

Erickson dan Norcross (1975) mengatakan antigen M dan R dari SGC

mirip dengan antigen M dan R dari Streptococcus grup A, tetapi tidak beraksi

silang. Kemiripan tersebut hanya berdasarkan kepekaan protein-protein ter-

sebut terhadap pepsin dan tripsin, dimana komponen antigen yang peka ter-

hadap tripsin bertanggung jawab terhadap pembentukan antibodi protektif.

Analisis lanjut protein permukaan sel pada

Strepfococcus equi subsp.

equi

memperlihatkan antigen protein 24 dan 29 kD dan 36-37 kD yang bersifat

imunogenik dan diduga mirip protein M dari Strepfococcus grup A, protein

ini dapat bereaksi silang dengan protein 31 dan 55 kD yang berasal dari S.

equi subsp.

zooepidemicus, dan merupakan salah satu reaksi silang dalam

grup C (Tirnoney dah Trachman, 1985).

Keberadaan komponen protein 116,5 kD pada S.

equi

subsp.

zooepi-

demicus

menunjukkan perbedaannya dengan S. equi subsp. equi, dan pro-

tein ini juga dimiliki oleh S.

equisimilis (Grant, Esferatiou dan Chanter, 1993).

Moore dan Byrans (1969) mengatakan

Streptococcus zooepidemicus

me-

mitiki paling sedikit 9 tipe antigen yang saling berbeda. Preparasi antigen tipe

I

sampai 8 dapat diekstraksi dengan menggunakan tripsin, sedangkan tipe 9

rnenggunakan pepsin. Sifat tahan tripsin ini mirip dengan protein R pada

streptokokus grup A. Antigen tipe 1 sampai 8 tersebar luas pada populasi

Tinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 22 asal Babi dan Kera

Antigen protein lain ialah protein G yang berfungsi sebagai reseptor Fc

dari molekul antibodi (mirip protein A pada Staphylococcus aureus) dengan

bobot molekul 64 kD (Reis, Ayoub dan Boyle, 1984a). Analisa perbandingan

dengan protein A menunjukkan aktivitas saling menghambat antara sesama

prote~n tersebut tetapi secara antigenik kedua antigen protein tersebut ber-

beda. Kedua protein tersebut men-gikat Fc pada lokasi berbeda, selain itu

protein G mengikat IgG sapi dan domba lebih efisien dibandingkan dengan

IgG dari spesies lain (Reis et

a/.,

7984b). Nampaknya protein G terdapat le-

bih dari satu macani, selain berbobot 64 kD ada juga yang berbobot 30,dan

45 kD serta dapat membentuk trimer berbobot 130 kD. (Yarnall dan Widders,

1989). Byorck dan Kronvall (1984) juga rnengatakan bahwa secara se-

rologik semua komponen protein G t'ersebut tidak dapat dibedakan.

Hemaglutinin ialah protein permukaan sel streptokokus grup C yang

memiliki aktivitas hemaglutinasi dan sifat ini tidak tergantung pada ke-

beradaan residu asam sialat, hemaglutinasi juga dimiliki oleh Streptococcus

grup C (Kurl, Haataya dan Finne, 1989).

2.4 Antigen Ekstra Seluler

Di samping antigen struktural, streptokokus rnenghasilkan pula antigen

yang dilepaskan ke media pertumbuhannya. Pada umumnya antigen ini

berupa enzim atau protein dengan berbagai aktivitas misalnya :

1 Hemolisin adalah enzim yang bertanggung jawab melisis eritrosit (strepto-

Tifljauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 23

asal Babi dan Kera

terhadap oksi gen dan streptolisin S (tahan asam dan panas). Strepto-

lisin 0 bertanggung jawab terhadap respon antibodi yang terbentuk, se-

dangkan streptolisin S bertanggung jawab terhadap hemolisis tipe beta

(Parker, 1983)

2 Streptokinase bertanggung jawab terhadap pelarutan fibrin, betfungsi se-

baga~ enzim yang mengaktifkan prekursor plasminogen menjadi plasmin

yang mampu melarutkan fibrin. Streptokinase dihasilkan pula oleh grup A,

C dan G (Jawetz et a/., 1982).

3. Hialuronidase dikenal dengan spreading factor yang berperan untuk

merusak struktur jaringan. Hyaluronidase bersifat antigenik yang khas

untuk grup penghasilnya ( grup A, B, C dan G ) (Davies eta/., 1973).

2.5 Sifat Permukaan Sel Bakteri

Hidrofobik, sifat permukaan sel bakteri yang berkaitan dengan

kemampuannya melekat pada sel inang, telah diamati pada S. mutans dan

S. salivarius (Rosenberg, 1984). Banyaknya protein permukaan ikut me-

nentukan sifat hidrofobisitas sel bakteri seperti protein M pada S. pyogenes

dan protein A pada S. aureus (Tylewska et a/. 1980 yang dikutip dari Mtorner.

Albertson dan Kronvall, 1982). Kaitan antara sifat hidrofobisitas dan per-

lekatan ini pun diamati oleh Laemmler, Pramono, Wibawan, Salasia dan Es-

toepangestie (1993) pada S. suis terhadap eritrosit dan sel Hela. Disimpul-

kan semakin hidrofobik permukaan set bakteri, kemampuan perlekatannya

Tinjauaf? Pustaka : Ekspfesi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus G r u p C isolat 2-1

asal Babi dan Kera

daan galur hidrofobik dan hidrofilik ditentukan oleh jumlah protein yang

diternukan pada permukaan kedua galur bakteri tersebut (Mc Bride, Song.

Krasse dan Olson. 1984). Penentuan jenis dan jumtah protein tersebut dapat

dilakukan dengan mencerna dinding sel bakteri menggunakan mutanolisin

725 unit (U). Ekstraksi protein permukaan sel bakteri menggunakan sodium

dodesil sulfat (SDS) 2 % dan merkaptoetanol 5 %. Setelah itu dilakukan

elektroforesis SDS Poliakrilamide (SDS-PAGE) terhadap ekstrak protein ter-

sebut dan membandingkannya antara bakteri hidrofilik dan hidrofobik (Mc

Bride ef

a/.,

1984). Penentuan derajat hidrofobisitas permukaan sel bakteri

dapat dilakukan secara kimiawi menggunakan larutan amonium sulfat de-

gan uji Salt-Aggregation Test 1 SAT (Lindahl, Faris, Wadstrom dan Hjerten.

1981 ; Wibawan dan Laemmler, 1990).

Di samping itu, sifat hidrofobik bakteri dapat dideteksi menggunakan

senyawa hidrokarbon ca