Anti-Tuberkulosis - repository civitas UGM

(1)

(2)

ii | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s Kata Pengantar

Sepanjang sejarah, wilayah tropis (Indonesia) lebih mudah terjangkit penyakit menular dibandingkan dengan wilayah beriklim sedang terutama infeksi. Alasan utamanya yaitu karena faktor lingkungan dengan kelembaban cukup tinggi, sehingga semua mahluk hidup tumbuh dengan baik, termasuk pathogen, vector, dan host. Hal ini diperparah adanya faktor kesadaran kita untuk mengupayakan pengendalian penyakit menular atau penyakit tropis secara komprehensif-sistematis masih kurang. Salah satu contoh penyakit tropis yaitu tuberculosis dan sebagai penyebab utama kematian sebagai penyakit infeksi global. Kasus ini meningkat, bila ada interaksi antara tuberculosis dan epidemic HIV. Di banyak daerah di dunia khususnya di Negara kita, penyakit ini menyerang orang disegala usia dan diperburuk dengan adanya peningkatan resistensi bakteri pathogen terhadap obat sintetik.

Pengobatan penyakit TB yang disebabkan oleh M. tuberculosis yang masih sensitif Drug Sensitive-Tuberculosis (DS-TB) membutuhkan kombinasi obat yang terdiri atas 4-5 jenis obat selama 6 bulan atau lebih. Standard terapi untuk pasien DS-TB meliputi kombinasi isoniazid, rifampisin, pirazinamid dan etambutol selama 2 bulan pertama dan kombinasi isoniazid dan rifampisin saja untuk 4 bulan berikutnya.

(3)

iii | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s

Eksplorasi biodiversity di Indonesia terutama tanaman obat untuk antituberkulosis menjadi tantangan sebagai jawaban dari penyakit dan kasus resistensi obat sintetis. Sejak tahun 2010 di Farmasi UGM sudah memulai untuk mengisolasi senyawa aktif dari tanaman obat asli Indonesia sebagai antituberkulosis, bahkan fraksi ini dilanjutkan penelitian di Universitas Wuerzburg Jerman tahun 2013. Masih dalam proses pemurnian isolat ini, skrining dilakukan pada beberapa tanaman obat lainnya dari sumber banyak keragaman tanaman.

Obat baru untuk terapi tuberkulosis sangat diperlukan, terutama obat dengan mekanisme yang mampu mempersingkat durasi terapi, efektif terhadap strain M. Tuberculosis sensitif dan strain resisten serta berpotensi untuk penggunaan dalam bentuk kombinasi. Selain itu dapat digunakan secara oral, dosis sekali sehari dan murah. Kriteria tersebut sesuai untuk penggunaan di negara-negara dengan kasus tuberkulosis tinggi seperti negara berkembang termasuk Indonesia.

Kami sebagai profesi apoteker dan dosen dari Fakultas Farmasi-UGM, terpanggil untuk menuliskan tentang anti-tuberkulosis ini agar masyarakat pada umumnya termasuk mahasiswa memperoleh informasi dengan baik. Tentu saja penulisan buku ini jauh dari sempurna dan membutuhkan masukan serta kritisi dari semua pembaca.

Akhir kata, kami bersyukur pada Allah SWT atas selesainya penulisan buku ini dan mengucapkan banyak terimakasih kepada semua pihak yang punya andil dalam penulisan buku ini khususnya Bapak Prof. Dr. Subagus Wahyuono, M.Sc., Apt., Frau Prof. Dr. Ulrike Holzgrabe di Universitas Wuerzburg dan Deutscher Akademischer AustauschDienst (DAAD)-Jerman.

Yogyakarta, 7 Desember 2016

(4)

iv | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s DAFTAR ISI

Halaman Judul...i

Kata Pengantar...ii

Daftar Isi...iv

Daftar Tabel...vi

Daftar Gambar... vii

Daftar Singkatan Kata……….x

BAB I. TUBERKULOSIS (TB)...1

A. Kondisi Tuberkulosis Dunia………..1

B. Tuberkulosis di Indonesia………..…2

C. Bakteri...11

BAB II. INFEKSI DAN PENYEBARAN TUBERKULOSIS…………..26

A. Penyebaran Mycobacterium Tuberculosis……….26

B. Faktor Penyebaran Mycobacterium tuberculosis………27

C. Waktu Saat TB Bersifat Menular ……….30

D. LTBI dan Penyakit TB………..31

E. Organ Tubuh yang Terinfeksi TB………38

F. Faktor Risiko Terjadinya Infeksi dan Penyakit Tuberkulosis..39

BAB III. OBAT TUBERKULOSIS...47

A. Terapi Tuberkulosis...47

B. Pengembangan Obat Anti-Tuberkulosis………...123

C. Obat Anti-Tuberkulosis pada Tahap Pengembangan Fase Klinis……… 125

D. Obat Baru ………127

E. Tantangan Khusus dalam Pengembangan Obat TB…………138

(5)

v | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s A.Mekanisme Terjadinya Resistensi pada Mycobacterium

tuberculosis……….141

B.Mekanisme Resistensi Berdasarkan Jenis Obat………...151

C.Penyebab TB Resisten Obat………...180

D.Pencegahan TB Resisten Obat………...180

BAB V. KANDIDAT TANAMAN INDONESIA SEBAGAI OBAT TUBERKULOSIS………..182

A.Metodologi Uji Aktivitas Anti Tuberkulosis………182

B.Hasil Uji Anti-Tuberkulosis dengan Media LJ di Laboratorium Mikrobiologi Fakultas Kedokteran, UGM………..185

(6)

vi | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s DAFTAR TABEL

Tabel 1. Daftar mikobakteria berdasarkan kecepatan pertumbuhan………17 Tabel 2. Ringkasan perbedaan LTBI vs Penyakit TB………..37 Tabel 3. Kelompok obat anti-TB ……….50 Tabel 4. Perbandingan Rifampisin, rifapentin, rifabutin dan rifalazil sebagai

obat anti-TB ………...67

Tabel 5. Ringkasan mekanisme aksi antituberkulosis lini pertama dan lini kedua ………...117 Tabel 6. Gen yang Terlibat dalam “Acquired Resistance” pada M.

(7)

vii | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Proporsi kasus tuberkulosis menurut kelompok

umur tahun 2011-2015……… 5

Gambar 2. Proporsi pasien tuberkulosis paru terkonfirmasi bakteriologis di antara semua pasien tuberkulosis paru tercatat/diobati tahun 2008-2015………. 6

Gambar 3. Angka notifikasi kasus TB per 100.000 penduduk tahun 2008 hingga 2015……….. 7

Gambar 4. Angka notifikasi semua kasus tuberkulosis per 100.000 penduduk menurut provinsi tahun 2015… 8 Gambar 5. Angka keberhasilan pengobatan pasien tuberkulosis tahun 2008-2015………. 9

Gambar 6. Angka keberhasilan pengobatan pasien tuberkulosis menurut provinsi tahun 2015……….. 10

Gambar 7. Berbagai warna spesies mikobakteria pada media kultur padat……….. 13

Gambar 8. Tipe dasar……… 13

Gambar 9. Diagram skematik dinding sel mikobakteri………. Gambar 10. Apusan Ziehl-Neelsen stained………. 16

Gambar 11. Transmission electron microscopy (TEM) dari M. tuberculosis………. 20

Gambar 12. Sistem sekresi protein……….. 21

Gambar 13. Penampakkan Mycobacterium tuberculosis menggunakan Ziehl-Nelson stain ………... 22

Gambar 14. Koloni M. tuberculosis pada media Lowenstein-Jensen……….. 23

Gambar 15. Karakteristik unik M. tuberculosis pada sistem imun hospes manusia………... 25

Gambar 16. Penyebaran TB……… 27

Gambar 17. Bersin melepaskan jutaan droplet mucus…………. 27

Gambar 18. X-ray dada pasien tuberkulosis……… 29

Gambar 19. Patogenesis Penyakit TB dan LTBI………. 33

Gambar 20. Perkembangan TB………... 35

Gambar 21. Obat lini pertama saat ini untuk terapi………. 47

Gambar 22. Ilustrasi skematik tempat aksi anti tuberkulosis…... 49

(8)

viii | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s Gambar 24. Aktivasi INH dan pembentukkan isonicotinic

acyl-NADH………. 53

Gambar 25. Struktur INA dan sisi aktif InhA mengungkap interaksi kunci berdasarkan struktur kristal X-rays ………. 54

Gambar 26. Struktur nikotinamid awal dan komponen kelanjutannya: isoniazid, etionamid, protionamid dan pirazinamid………... 55

Gambar 27. SAR Isoniazid………. 56

Gambar 28. Struktur pirazinamid………... 59

Gambar 29. Turunan PZA hasil screening pada model murine... 62

Gambar 30. SAR Pirazinamid………. 64

Gambar 31. SAR penting kelas rifamisin……… 69

Gambar 32. Struktur rifampisin, rifapentin, rifabutin dan rifalazil……… 71

Gambar 33. Struktur etambutol………... 77

Gambar 34. SAR etilendiamin……… 78

Gambar 35. Struktur streptomisin………... 82

Gambar 36. Struktur kanamisin……….. 87

Gambar 37. Struktur amikasin……… 88

Gambar 38. Struktur kapreomisin………... 91

Gambar 39. Fluoroquinolon generasi pertama dan kedua……... 94

Gambar 40. SAR fluoroquinolone……….. 96

Gambar 41. Struktur moksifloksasin……….. 103

Gambar 42. Struktur asam para-aminosalisilat………... 104

Gambar 43. Struktur etionamid………... 107

Gambar 44. Struktur protionamid………... 111

Gambar 45. Struktur sikloserin………... 113

Gambar 46. Struktur Tioasetazon………... 116

Gambar 47. Evolusi SAR pada kelas antibakteri oksazolidinon……….. 119

Gambar 48. Struktur Linezolid………... 120

Gambar 49. Struktur clofazimin……….. 123

Gambar 50. Global TB Drug Pipeline………. 126

Gambar 51. Ilustrasi mekanisme obat anti-TB……… 127

Gambar 52. Struktur bedaquilin (TMC-207)……….. 128

Gambar 53. Struktur delamanid……….. 130

Gambar 54. Struktur pretomanid……… 133

Gambar 55. Struktur sutezolid……… 133

(9)

ix | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s

Gambar 57. Struktur BTZ043………. 136

Gambar 58. PBTZ 169 dengan mekanisme penghambatan

kovalen DprE1……… 137

Gambar 59. Polimorfisme di protein KatG yang teridentifikasi pada M. tuberculosis resisten INH……….. ₁₅₅

Gambar 60. Representasi skematik dari mutasi yang teridentifikasi di lokus inhA pada isolate M. tuberculosis resisten INH dan/atau resisten ETH… 157 Gambar 61. Penggambaran skematik struktur kirstal inhA……. 159 Gambar 62. Representasi skematik polimorfi pada pncA dari

M. tuberculosis resisten PZA………... 166 Gambar 63. Gambaran skematik polimorfisme pada embB

pada kodon 306 di M. tuberculosis resisten

etambutol………. 173

Gambar 64. Ekstrak etil asetat A yang diinokulasi dengan

Mycobacterium tuberculosis dalam media LJ pada suhu 37o C selama 3 minggu………... ₁₅₈ Gambar 65. Positif anti-tuberkulosis dengan metode LJ untuk

ekstrak B……….. 158

Gambar 66. Positif anti-tuberkulosis dengan metode LJ untuk

ekstrak C……….. 186

ekstrak D………. 186

ekstrak E……….. 186

ekstrak F……….. 187

(10)

x | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s

Human immunodeficiency virus infection and acquired immunedeficiency syndrome

Centers for Disease Control and Prevention Crude Detection Rate Decaprenylphosphoryl-β-d-ribose 2′-epimerase

(11)

xi | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s

6kDaA early secreted antigen target

Etionamid

(12)

(13)

xiii | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s ThyA

Thz TNF

Trd tRNA

Trp TSR TST V VIM

W WHO XDR-TB

Z µg/mL

Thymidylate synthase Tioazetazon

Tumour necrosis factor

Terizidon

Transfer ribonucleid acid

Triptofan

Treatment Succes Rate Tuberculin skin test

Valin Viomisin Triptofan

World Health Organization Extensively drug-resistant

(14)

1 | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s BAB I

TUBERKULOSIS

A. Kondisi Tuberkulosis Dunia

Tuberkulosis (TB) adalah penyakit infeksi yang disebabkan oleh Mycobacterium tuberculosis. Hingga saat ini, tuberkulosis masih menjadi penyakit infeksi menular yang paling berbahaya di dunia. World Health Organization (WHO) melaporkan bahwa sebanyak 1,5 juta orang meninggal karena TB (1.1 juta HIV negatif dan 0.4 juta HIV positif) dengan rincian 89.000 laki-laki, 480.000 wanita dan 140.000 anak-anak. Pada tahun 2014, kasus TB diperkirakan terjadi pada 9,6 juta orang dan 12% diantaranya adalah HIV-positif (WHO, 2015).

Berdasarkan Global Tuberculosis Report 2015 yang dirilis oleh WHO, sebanyak 58% kasus TB baru terjadi di Asia Tenggara dan wilayah Western Pacific pada tahun 2014. India, Indonesia dan Tiongkok menjadi

negara dengan jumlah kasus TB terbanyak di dunia, masing-masing 23%,

10% dan 10% dari total kejadian di seluruh dunia. Indonesia menempati

peringkat kedua bersama Tiongkok. Satu juta kasus baru pertahun diperkirakan terjadi di Indonesia (WHO, 2015).

(15)

2 | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s

mendorong penggunaan obat lini kedua yang lebih toksik seperti etionamid, sikloserin, kanamisin dan kapreomisin (Tripathi dkk., 2005). Namun extensively drug-resisten tuberculosis (XDR-TB) menyebabkan bakteri TB resisten terhadap obat lini kedua (WHO, 2010).

Organisasi Kesehatan Dunia memperkirakan 9 juta kasus tuberkulosis baru terjadi secara global pada tahun 2013 dan sebanyak 480.000 kasus diantaranya adalah multi drug-resistant TB (MDR-TB).

Hanya seperempat dari jumlah kasus MDR tersebut (kurang lebih

123.000) terdeteksi dan dilaporkan. Sementara itu, XDR-TB dilaporkan

terjadi di 105 negara pada tahun 2015. Sekitar 9,7% pasien dengan

MDR-TB diperkirakan memiliki XDR-MDR-TB (WHO, 2015).

Sebagian besar obat TB yang digunakan saat ini dikembangkan lebih dari 40 tahun lalu. Kemunculan kasus resistensi terhadap obat lini pertama dan kedua serta kerumitan dan lamanya waktu terapi TB saat ini mendorong upaya pencarian dan penemuan obat anti-tuberkulosis baru. Perpendekkan dan penyederhanaan durasi terapi, efektifitas terhadap MDR dan XDR-TB dan kompatibilitas pemberian bersama antiretroviral adalah regimen pengobatan baru yang saat ini diperlukan oleh dunia. Beberapa dekade ini, muncul senyawa-senyawa baru yang saat ini sedang dalam tahap percobaan preklinis maupun klinis. Senyawa-senyawa tersebut memiliki aktivitas potensial untuk melawan strain M. tuberculosis sensitif dan resisten. Hal ini dapat menjadi harapan bagi kemajuan terapi TB di masa depan (Villemagne dkk., 2012).

B. Tuberkulosis di Indonesia

(16)

lingkungan dimana wilayah tropis memiliki kelembaban cukup tinggi dan pertumbuhan biologis sebagai pendukung keanekaragaman hayati yang tinggi termasuk patogen, vektor, dan hospes. Hal ini diperparah oleh faktor kesadaran masyarakat dan pengendalian penyakit menular atau penyakit tropis yang kurang optimal (Skolnik dan Ambareen, 2010). Salah satu contoh penyakit tropis yaitu tuberkulosis.

Meskipun Indonesia memiliki potensi tinggi terhadap penyakit TB, Indonesia adalah negara pertama dari high burden country (HBC, negara-negara dengan peringkat 22 besar dalam hal jumlah absolut kasus TB sekaligus penerima perhatian khusus dari dunia sejak tahun 2000) di wilayah WHO Asia Tenggara yang berhasil mencapai target global TB. Target global tersebut meliputi keberhasilan dalam deteksi dan pengobatan pada tahun 2006, yaitu Angka Penemuan Kasus (Crude Detection Rate/CDR) di atas 70% dan Angka Keberhasilan Pengobatan (Treatment Succes Rate/TSR) di atas 85% pada tahun 2006. Pencapaian target global tersebut merupakan tonggak pencapaian program pengendalian TB nasional yang utama (Kemenkes RI, 2015). Profil Kesehatan Indonesia tahun 2015 memberikan laporan tentang kondisi pengendalian penyakit tuberkulosis di Indonesia dengan rincian sebagai berikut:

B.1. Prevalensi tuberkulosis

(17)

Angka prevalensi TB (gambaran frekuensi penderita lama dan baru yang ditemukan pada jangka waktu tertentu di sekelompok masyarakat tertentu) pada tahun 2014 adalah 647 per 100.000 penduduk. Angka tersebut meningkat dari tahun sebelumnya, yaitu sebanyak 272 per 100.000 penduduk. Angka insidensi (gambaran frekuensi penderita baru) dan mortalitas juga mengalami peningkatan. Angka insidensi tahun 2014 sebesar 399/100.000 penduduk. Nilai insidensi tahun sebelumnya adalah sebesar 183/100.000 penduduk. Sementara itu, angka mortalitas pada tahun 2014 adalah sebesar 41/100.000 penduduk dengan nilai pada tahun 2013 adalah sebesar 25/100.000 penduduk 2013 (WHO, 2015).

B.2. Kasus tuberkulosis

Pada tahun 2015, jumlah penemuan kasus TB adalah 330.910 kasus. Jumlah tersebut meningkat dari tahun 2014, yaitu sebanyak 324.539 kasus. Kasus terbanyak dilaporkan di provinsi dengan jumlah penduduk besar, yaitu Jawa Barat, Jawa Timur, dan Jawa Tengah (38% dari keseluruhan kasus di Indonesia).

(18)

5 | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s Gambar 1. Proporsi kasus tuberkulosis menurut kelompok umur tahun 2011-2015

(Ditjen P2P, Kemenkes RI, 2016)

B.3. Proporsi pasien tuberkulosis paru terkonfirmasi bakteriologis di

antara semua pasien tuberkulosis paru tercatat/diobati

(19)

6 | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s Gambar 2. Proporsi pasien tuberkulosis paru terkonfirmasi bakteriologis di

antara semua pasien tuberkulosis paru tercatat/diobati tahun 2008-2015 (Ditjen P2P, Kemenkes RI, 2016)

B.4. Angka notifikasi kasus atau case notification rate (CNR)

Angka notifikasi kasus adalah angka yang menunjukkan jumlah pasien baru ditemukan dan tercatat di antara 100.000 penduduk di suatu wilyah tertentu. Angka ini apabila dikumpulkan serial akan menggambarkan kecenderungan penemuan kasus dari tahun ke tahun di wilayah tersebut. Angka notifikasi kasus berfungsi untuk menunjukkan kecenderungan peningkatan atau penurunan penemuan pasien pada suatu wilayah.

Pada tahun 2015, angka notifikasi kasus baru tuberkulosis paru terkonfirmasi bakteriologis adalah sebesar 74 per 100.000 penduduk. Angka tersebut menurun dari tahun 2014 dengan nilai tahun 2014 adalah sebesar 77 per 100.000 penduduk. Sedangkan angka notifikasi seluruh kasus tuberkulosis pada tahun 2015 adalah sebesar 130 per 100.000 penduduk. Nilai tersebut meningkat dari tahun 2014. Nilai pada

P

ers

en

(

%

)

(20)

tahun 2014 adalah sebesar 129 per 100.000 penduduk. Gambar 3 menunjukkan angka notifikasi kasus sejak tahun 2008 hingga 2016.

Gambar 3. Angka notifikasi kasus TB per 100.000 penduduk tahun 2008 hingga 2015 (Ditjen P2P, Kemenkes RI, 2016

Berdasarkan gambar 4, Sulawesi tenggara menjadi provinsi dengan nilai CNR tertinggi kemudian diikuti oleh Papua Barat (235) dan DKI Jakarta (222). Sedangkan CNR semua kasus TB terendah dimiliki oleh provinsi Bali (70), Daerah Istimewa Yogyakarta (73) dan Riau (91). CNR dianggap baik jika terjadi peningkatan minimal 5% dari nilai sebelumnya.

P

er 100

.0

00

P

end

ud

uk

(21)

Gambar 4. Angka notifikasi semua kasus tuberkulosis per 100.000 penduduk menurut provinsi tahun 2015 (Ditjen P2P, Kemenkes RI, 2016)

B.5. Angka keberhasilan pengobatan

Indikator dalam evaluasi pengobatan adalah angka keberhasilan pengobatan (succes rate). Indikator ini menunjukkn prosentase pasien baru TB BTA positif yang menyelesaikan pengobatan (baik sembuh atau pengobatan lengkap) diantara pasien baru TB paru BTA positif tercatat. Angka ini dibentuk dari penjumlahan angka kesembuhan (cure rate) dan angka pengobatan lengkap. Gambar 5 menunjukkan angka keberhasilan pengobatan dari tahun 2008 hingga 2015.

(22)

Angka keberhasilan pengobatan TB di Indonesia dari tahun 2008 hingga 2015 mengalami penurunan. Angka keberhasilan pengobatan di tahun 2015 adalah sebesar 85,0% (data per Juni 2016) dan telah sesuai dengan standar yang ditetapkan oleh WHO yaitu sebesar 85%. Sementara itu, jumlah kasus baru tuberkulosis paru dengan BTA+ dilaporkan berjumlah 188.405 kasus (Kemenkes RI, 2016).

Gambar 5. Angka keberhasilan pengobatan pasien tuberkulosis tahun 2008-2015 (Ditjen P2P, Kemenkes RI, 2016)

Pers

en (

%

)

(23)

10 | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s Gambar 6. Angka keberhasilan pengobatan pasien tuberkulosis menurut provinsi

tahun 2015 (Ditjen P2P, Kemenkes RI, 2016)

Berdasarkan gambar 6, provinsi Lampung adalah provinsi dengan angka keberhasilan tertinggi (95,2). Sementara itu, Kalimantan Tengah menjadi provinsi dengan angka keberhasilan terendah (39,2).

B.6 Kasus resistensi

Indonesia berada pada peringkat 8 dari 27 negara dengan MDR-TB terbanyak di dunia. Perkiraan jumlah pasien MDR-TB di Indonesia adalah sebesar 6.900 jiwa atau 1% dari kasus baru dan 12% dari kasus pengobatan ulang (WHO global repost 2013). Hasil DRS (Drug Resistance Survey) di Jawa Tengah pada 2006 menunjukkan bahwa 1,8% MDR-TB ditemukan pada TB kasus baru dan 17,1% ditemukan pada kasus TB yang pernah mendapat pengobatan. Sementara itu, hasil DSR di Jawa Timur pada tahun

Persen (%)

P

ro

vi

n

(24)

2009 menunjukkan bahwa 2% MDR-TB ditemukan pada TB kasus baru dan 9,7% pada kasus TB yang pernah mendapatkan pengobatan. Pengobatan tidak terstandar terhadap pasien diduga TB resisten obat atau MDR-TB yang dilakukan di rumah sakit, klinik swasta, praktisi swasta dan fasilitas pelayanan kesehatan lainnya memperparah situasi resistensi kuman TB (Kemenkes RI, 2016).

C. Bakteri

Mycobacterium tuberculosis merupakan bakteri penyebab penyakit tuberkulosis. M. tuberculosis dan tujuh spesies lain yang sangat dekat dengan mikobakteria (M. bovis, M. africanum, M. microti, M. caprae, M. pinnipedii, M. canetti and M. mungi) bersama-sama membentuk kompleks M. tuberculosis. Tidak semua spesies tersebut menyebabkan penyakit pada manusia. Mayoritas kasus TB di Amerika Serikat disebabkan oleh M. tuberculosis. M. tuberculosis juga disebut sebagai tubercle bacili (CDC, 2016). Mycobacterium bovis (M. bovis) adalah jenis mikobakteria lain sebagai penyebab penyakit TB pada manusia. M.bovis paling umum ditemukan di sapi, bison, dan rusa (CDC, 2011).

C.1 Mikobakteria

(25)

Actinomycetales lain seperti Corynebacterium, Nocardia dan Rhodococcus. Berikut ini adalah klasifikasi dari mikobakteria (Stackebrand dkk., 1997):

Kingdom : Bacteria Phylum: Actinobacteria

Ordo: Actinomycetales Subordo: Corynebacterineae Keluarga: Mycobacteriaceae

Genus: Mycobacterium

Secara umum, warna dan morfologi mikobakteria yang tumbuh di media kultur padat menjadi penanda utama mikroorganisme ini. Kebanyakan spesies berwarna keputihan atau koloni berwarna putih (gambar 7.a), namun khususnya pada spesies yang memiliki pertumbuhan cepat mereka berwarna kuning terang (gambar 7.b) atau spesies oranye karena kandungan pigmen karotenoid (gambar 7.c). Jenis warna dan kemampuan strain dalam memproduksi warna tersebut di kegelapan (spesies scotochromogenic) atau sebagai respon terhadap cahaya (spesies photochromogenic) digunakan sebagai metode untuk klasifikasi mikobakteria yang berpotensi patogenik (Juhlin, 1967).

(26)

13 | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s Gambar 7. Berbagai warna spesies mikobakteria pada media kultur padat a). Koloni kasar Mycobacterium tuberculosis setelah inokulasi 2 hingga 3 minggu pada media Lowenstein-Jensen medium akan memiliki warna krem, b).

Koloni strain photochromogenic ketika kontak dengan cahaya menjadi kuning terang, c). Koloni strain scotochromogenic akan berwarna kuning gelap hingga oranye terang ketika tumbuh dalam media padat dengan atau tanpa cahaya

(Velayati dan Parissa, 2016).

Gambar 8. a). Koloni “smooth” yang tumbuh pada media Lowenstein-Jensen, b). Koloni kasar yang tumbuh pada media Lowenstein-Jensen (Velayati dan Parissa, 2016).

Mikobakteria bersifat non motile, berbentuk batang dan sedikit melengkung, tahan terhadap asam dan alkohol setelah pewarnaan dengan phenicated fuchsin (Ziehl-Neelsen) (Velayati dan Parissa, 2016). Acid-fastness menjadi karakteristik terpenting mikobakteri. Acid fast adalah kemampuan sel mikobakteri untuk tidak mengalami dekolorisasi (perusakan warna secara buatan) pada penggunaan asam.

a. b.

))

c. .

a. b.

(27)

Sifat ini disebabkan karena kandungan lipid dalam kadar tinggi di dinding sel sehingga mikobakteri bersifat waxy, hidrofobik dan sulit terwarnai (Todar, 2012).

(28)

15 | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s Gambar 9. Diagram skematik dinding sel mikobakteri. Seperti membrane luar dari dinding sel bakteri gram negatif, porin diperlukan untuk transport molekul

hidrofilik kecil melalui membrane luar. PIM (phospatidilinositol mannoside) (Velayati dan Parissa, 2016)

Mikobakteria memiliki struktur dinding sel dengan kandungan asam mikolat rapat. Akibat struktur tersebut, M. tuberculosis memiliki perlindungan efisien dan kapasitas luar biasa untuk menahan berbagai tekanan dari luar. Selain itu, dinding sel mikobakteri menunjukkan struktur dinamis. Struktur tersebut dapat diperbaharui sepanjang pertumbuhan bakteria pada lingkungan berbeda. Namun, pada kondisi lingkungan yang tidak disukai oleh mikobakteria, misalnya ketika terpapar mekanisme pertahanan hospes, mikobakteri akan memproduksi bentuk defisiensi dinding sel atau disebut sebagai L-form (Markova dkk., 2012). Kemampuan mikobakteri dalam membentuk L-form berhasil didemonstrasikan oleh Markova (2012). Perubahan morfologi M. tuberculosis dari acid fast menjadi non-acid-fast dan bentuk coccoid pada berbagai ukuran berhasil diobservasi

porin _{protein permukaan}

lipid asil

asam mikolat

arabinogalaktan

lipoarabinomannan

peptidoglikan

PIM

(29)

(gambar 10). M. tuberculosis biasanya berbentuk batang lurus atau sedikit melengkung berwarna merah pada Ziehl-Neelsen. Namun, L-form menunjukan polimorfisme dan variabilitas hasil pewarnaan. L-form kehilangan karankteristik L-form dan menyerupai morfologi beberapa bakteri lain (Gambar 10 b.c). Bakteri dalam bentuk L-form dapat bertahan hidup dalam jangka waktu lama dalam kondisi dormant di dalam makroorganisme (hiospes). L-form dapat menginduksi manifestasi penyakit setelah diaktivasi oleh berbagai faktor tekanan (Domingue dan Woody, 1997).

Gambar 10. Apusan Ziehl-Neelsen stained: (a) M.tuberculosis kontrol; (b,c) non-acid fast polymorphic cells M.tuberculosis L-form (Markova, 2012)

(30)

untuk pertumbuhan lambat. Jenis mikobakteri berdasarkan kecepatan pertumbuhannya dapat dilihat pada tabel 1. Ziehl-Neelsen stain atau acid fast stain adalah metode deteksi acid-fast bacilli (AFB) yang paling jelas untuk identifikasi mikobakteria dengan cepat (Velayati dan Parissa, 2016).

Tabel.1 Daftar mikobakteria berdasarkan kecepatan pertumbuhan

Kecepatan

pertumbuhan Takson

Cepat M. africanum, M. aurum, M. chelonae, M. chitae, M. cluvalii, M. farcinogenes, M. flavescens, M. fortuitum, M. gadium, M. gilvum, M. komossense, M. vaccae, M. thermoresistibile, M. smegmatis, M. senegalense, M. phlei, M. parafortium, M. neoaurum,

Lambat M. asiaticum, M. avium, M. bovis, M. gastri, M. gordonase, M. haemophilum, M. intracellulare, M. kansasii, M. leprae, M. lepraemurium, M. malmoense, M. marinum, M. microti, M. nonchromogenicum, M. paratuberculosis, M. scrofulaceum, M. simiae, M. szulgai, M. terrae, M. triviale, M. tuberculosis, M. ulcerans, M. xenopi

C.2 Mycobacterium tuberculosis complex

(31)

18 | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s microtii, Mycobacterium canetii, Mycobacterium caprae, Mycobacterium pinnipedii, Mycobacterium suricattae, Mycobacterium mungi, Mycobacterium dassie dan Mycobacterium oryx. Mycobacterium tuberculosis adalah patogen pada sistem pernapasan mamalia yang paling dikenal karena menginfeksi lebih dari sepertiga populasi manusia di dunia. Mycobacterium tuberculosis juga dapat menginfeksi hewan yang telah kontak dengan manusia (Velayati dan Parissa, 2016).

M. bovis menunjukkan infeksi inang yang paling luas karena dapat menginfeksi manusia, sapi ternak atau sapi liar dan kambing. M. bovis biasanya menginfeksi manusia melalui susu yang terinfeksi walaupun bakteri ini juga dapat menyebar melalui droplet aerosol. Berdasarkan sejarah, BCG M. bovis dikenal sebagai “Calmette Guѐrin” dan berasal dari strain tuberkulosis bacillus sapi M. bovis hidup yang telah dilemahkan. BCG (Baccilus Calmette Guѐrin) M. bovis menjadi satu-satunya vaksin yang digunakan untuk pencegahan tuberkulosis selama awal masa anak-anak. Spesies lain yang dapat menyebabkan tuberkulosis pada manusia adalah M. canettii dan M. africanum. Kedua spesies ini menjadi penyebab tuberkulosis pada orang Afrika. M. canettii dan M. africanum memiliki hubungan dekat dengan M. tuberculosis. Namun, bakteri tersebut memiliki waktu pertumbuhan lebih pendek dari M. tuberculosis dan menampilkan karakter glikolipid fenolik dan lipooligosakarida yang khas (Velayati dan Parissa, 2016).

(32)

ditemukan sebagai penyebab kasus tuberkulosis pada lembu, babi dan rusa serta celeng di Eropa. Penemuan bakteri ini pada manusia juga pernah dilaporkan oleh Garcia-Rodriguez dkk. (2011). M. pinnipedii, M. suricattae, M. mungi, M. dassie dan M. oryx dapat menginfeksi anjing laut dan famili Bovidae (Velayati dan Parissa, 2016).

C.3 Mycobacterium tuberculosis

(33)

20 | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s Gambar 11. Transmission electron microscopy (TEM) dari M. tuberculosis. Spesies ini pertama kali dilihat oleh Koch pada tahun 1882. M. tuberculosis berbentuk batang dengan panjang 1-4 µm dan lebar 0,3-0,56 µm (Velayati dan

Parissa, 2016)

(34)

Gambar 12. Sistem sekresi protein. Terdapat 5 sistem sekresi protein pada MTB dikode oleh kelompok gen yang disebut ESX1 sampai ESX5. ESX1 dan ESX5

mengeluarkan protein berbeda yang terlibat pada keganasan MTB. ESX1 mengeluarkan antigen penganggu integritas membrane fagosom, pemicu pecahnya

fagosom dan pengeluaran bakteri ke dalam sitosol. ESX5 hanya ada pada mikobakteri yang tumbuh lambat (contohnya MTB dan M. marinum) dan dianggap

terlibat pada sekresi protein dengan sifat imunomodulator. ESX3 terlibat pada uptake seng (Zn) dan besi serta homeostasis. Fungsi ESX2 dan ESX4 belum

diketahui (Delogu dkk., 2013)

M. tuberculosis tidak diklasifikasikan sebagai Gram positif maupun Gram negatif karena dinding sel bakteri ini tidak memiliki karakteristik membrane luar bakteri Gram negatif. Namun, M. tuberculosis memiliki struktur peptidoglikan-arabinogalaktan-asam mikolat sebagai barier permeabilitas eksternal (Todar, 2012). M. tuberculosis diklasifikasikan sebagai bakteri acid-fast. Jika pewarnaan Gram dilakukan pada M. tuberculosis, warna gram positif yang muncul sangatlah lemah atau tidak berwarna sama sekali. Namun ketika terwarnai, sebagai bakteri acid fast maka M. tuberculosis akan mempertahankan pewarna saat dipanaskan dan diberi komponen asam organik. Pada penggunaan metode Ziehl-Neelsen stain terhadap M. tuberculosis, bakteri ini akan

Uptake zink dan besi

Imunomodulasi Ekstrusi dari fagosom

(35)

menunjukkan warna merah muda seperti pada gambar 13 (Todar, 2008).

Gambar 13. Penampakkan Mycobacterium tuberculosis menggunakan Ziehl-Nelson stain (Velayati dan Parissa, 2016)

(36)

23 | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s Gambar 14. Koloni M. tuberculosis pada media Lowenstein-Jensen

(Velayati dan Parissa, 2016)

Struktur dinding sel M. tuberculosis bersifat unik dibandingkan organisme prokariot lainnya karena memberikan barier berupa kekedapan yang sangat kuat terhadap komponen berbahaya dan obat serta memainkan peran dasar dalam keganasan bakteri ini. Kelebihan tersebut diakibatkan kandungan lipid komples yang tinggi. Lebih dari 60% dinding sel mikobakteri adalah lipid (Todar, 2008).

(37)

a. Asam mikolat

Asam mikolat adalah penentu utama permeabilitas dinding sel mikobakteria karena sifat hidrofobiknya yang kuat. Asam mikolat membentuk lapisan lipid di sekeliling organisme. Lapisan ini mempengaruhi sifat permeabilitas permukaan sel. Asam mikolat dianggap sebagai faktor penting yang bertanggungjawab terhadap keganasan M. tuberculosis karena komponen ini melindungi bakteri dari serangan protein kationik, lisozim dan radikal oksigen di dalam granul fagositik. Komponen ini juga melindungi mikobakteria ekstraseluler dari serangan di serum (Alderwick dkk., 2007).

b. Cord factor

Cord factor (trehalose 6-6’-dimikolat, TDM) adalah suatu glikolipid yang memiliki 2 aktivitas. Pada bakter, TDM bersifat non toksik dan berfungsi sebagai pelindung dari makrofag. Pada permukaan lipid, TDM menjadi antigenik dan sangat toksik terhadap sel mamalia. Cord factor menjadi komponen paling berlimpah pada strain M. tuberculosis yang ganas (Hunter dkk., 2006).

c. Wax-D

(38)

tersusun atas minyak mineral berbobot ringan dan mikobakteri yang telah mati dan dikeringkan. Emulsi ini digunakan sebagai immunogen (Julius dkk., 2010).

Kadar lipid yang tinggi pada dinding sel M. tuberculosis berhubungan dengan sifat bakteri MTB, yaitu (Todar, 2008): a1. Impermeabilitas terhadap stain dan dye

a2. Resistensi terhadap berbagai antibiotik

a3. Resistensi terhadap pembunuhan oleh campuran asam dan basa a4. Resistensi terhadap lisis osmotik melalui complement deposition a5. Resistensi terhadap oksidasi dan daya tahan di dalam makrofag

Gambar 15. Karakteristik unik M. tuberculosis pada sistem imun hospes manusia (Rajni dan Laxman, 2011)

Asam mikolat - Impermeabilitas

terhadap pewarna protein kationik, lisozim dan radikal oksigen - tempat penyimpanan kaya

(39)

26 | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s BAB II

INFEKSI DAN PENYEBARAN TUBERKULOSIS

A. Penyebaran Mycobacterium Tuberculosis

M. tuberculosis ditularkan melalui udara, bukan melalui kontak permukaan. Ketika penderita TB paru aktif (BTA positif dan foto rontgen positif) batuk, bersin, berteriak atau bernyanyi, bakteri akan terbawa keluar dari paru-paru menuju udara. Bakteri ini akan berada di dalam gelembung cairan bernama droplet nuclei. Partikel kecil ini dapat bertahan di udara selama beberapa jam dan tidak dapat dilihat oleh mata karena memiliki diameter sebesar 1-5 µm (WHO, 2004; CDC, 2016).

Penularan TB terjadi ketika seseorang menghirup droplet nuclei seperti ilustrasi gambar 16. Droplet nuclei akan melewati mulut/saluran hidung, saluran pernafasan atas, bronkus kemudian menuju alveolus (CDC, 2016). Setelah tubercle bacillus sampai di jaringan paru-paru, mereka akan mulai memperbanyak diri. Lambat laun, mereka akan menyebar ke kelenjar limfe. Proses ini disebut sebagai primary TB infection. Ketika seseorang dikatakan penderita primary TB infection, tubercle bacillus berada di tubuh orang tersebut. Seseorang dengan primary TB infection tidak dapat menyebarkan penyakit ke orang lain dan juga tidak menunjukkan gejala penyakit (WHO, 2004).

(40)

27 | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s Gambar 16. PenyebaranTB (CDC, 2016)

Tuberkulosis menyebar dari satu orang ke orang lain melalui udara. Titik merah di udara menggambarkan droplet nuclei yang mengandung tubercle bacili

Gambar 17. Bersin melepaskan jutaan droplet mucus. Partikel bakteri dan virus dari penyakit saluran nafas dapat dibawa dalam mucus ini dan berpindah ke udara. Seseorang yang tidak dicurigai dapat menghirup droplet ini dan menjadi sakit. Oleh

karena itu, sangat penting untuk menutup mulut dan hidung ketika bersin (Velayati dan Parissa, 2016)

B. Faktor Penyebaran Mycobacterium tuberculosis

Ada 4 faktor penentu terjadinya penyebaran penyakit TBC (CDC, 2016), yaitu:

B.1 Daya tahan tubuh seseorang rendah B.2 Infectiousness (tingkat penularan)

(41)

dibandingkan penderita dengan sedikit pengeluaran bacilli atau tanpa bacilli. Makin tinggi derajat positif hasil pemeriksaan dahak, makin menular penderita tersebut. Bila hasil pemeriksaan dahak negatif (tidak terlihat kuman), maka penderita tersebut dianggap tidak menular (Depkes RI, 2005). Karakteristik berikut akan mempengaruhi tingkat penularan.

B.2.a. Faktor klinis

Faktor klinis terdiri dari keberadaan batuk, khususnya batuk selama 3 minggu atau lebih; penyakit saluran nafas, khususnya yang berhubungan dengan laring (sangat menular), mulut dan hidung gagal ditutup ketika batuk, serta ketidak sesuaian/ kurangnya terapi

B.2.b. Prosedur

Seseorang mengalami prosedur yang memicu batuk atau produksi aerosol (contohnya bronchoscopy, induksi sputum, pemberian obat bentuk aerosol).

B.2.c. Radiografi dan laboratorium

(42)

29 | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s Gambar 18. X-ray dada pasien tuberkulosis. Infeksi pada kedua paru-paru ditandai

dengan panah putih dan pembentukan rongga ditandai oleh panah hitam (Wikipedia, 2016).

B.3 Lingkungan

Faktor lingkungan mempengaruhi konsentrasi M. tuberculosis. Faktor lingkungan penyebab meningkatnya penyebaran M. tuberculosis adalah:

B.3.a Konsentrasi droplet nuclei

Semakin banyak droplet nuclei di udara, maka kemungkinan penyebaran M. tuberculosis semakin tinggi.

B.3.b Ruangan

Paparan di ruangan yang kecil dan tertutup. B.3.c Ventilasi

Kurangnya ventilasi akan menyebabkan kurangnya pelarutan/eliminasi droplet nuclei.

B.3.d Sirkulasi udara

(43)

B.3.e Penanganan spesimen

Jika prosedur penanganan spesimen tidak memadai, maka akan menghasilkan droplet nuclei.

B.3.f Tekanan udara

Tekanan udara positif di dalam ruangan penderita dapat menyebabkan perpindahan M. tuberculosis menuju ruangan lain. B.4 Kontak

B.4.a Durasi kontak dengan penderita TBmenular

Semakin lama kontak, maka risiko penularan semakin tinggi. B.4.b Frekuensi kontak dengan penderita

Semakin sering terjadi kontak dengan penderita, maka semakin tinggi risiko penularan TB.

B.4.c Paparan fisik dengan penderita

Semakin dekat kontak, maka risiko penularan semakin tinggi.

Anak-anak dengan penyakit TB pulmonary dan laryngeal bersifat kurang menularkan dibandingkan dengan penderita dewasa. Hal ini disebabkan anak-anak tidak menghasilkan sputum ketika batuk. Namun, penularan dari anak-anak masih dapat terjadi. Oleh karena itu, anak-anak dan remaja dengan penyakit TB seharusnya dievaluasi tingkat penularannya dengan kriteria sama dengan penderita dewasa. Kriteria ini meliputi keberadaan batuk yang bertahan selama 3 minggu atau lebih, lubang atau rongga pada radiografi dada, atau penyakit saluran nafas yang melibatkan paru-paru, saluran udara atau laring (CDC, 2016).

C. Waktu Saat TB Bersifat Menular

(44)

C.1. Telah menyelesaikan minimal 2 minggu standar terapi anti-TB. Namun lebih baik jika dengan pengamatan langsung oleh tenaga kesehatan, dan

C.2. Telah mempunyai hasil sputum smear negatif 3 kali berturut-turut pada 3 hari berbeda, dengan minimal 1 spesimen di pagi hari, dan

C.3. Memiliki peningkatan pada gejala.

Seorang dicurigai TB harus dianggap mudah menular hingga hasil investigasi diagnostiknya selesai (CDC dkk., 1999).

D. LTBI dan Penyakit TB

D.1. Patogenesis LTBI dan Penyakit TB

Setelah infeksi pertama, sel pertahanan tubuh orang sehat (makrofag) akan bergerak menuju tempat infeksi dan memakan bacilli. Namun, tubercle bacilli sangatlah kuat karena struktur dinding selnya. Perlindungan ini membuat tubercle bacilli dapat bertahan meskipun makrofag memakannya. Setelah makrofag memakan tubercle bacilli, bacilli kemudian menginfeksi makrofag. Bacilli hidup di dalam makrofag hidup yang tumbuh seperti biasa.

Setelah makrofag ditaklukkan oleh tubercle bacilli, sistem imun tubuh mencoba strategi pertahanan lain. Sejumlah sel pertahanan sampai di kelenjar limfa dan mengelilingi area infeksi. Sel-sel ini membentuk gumpalan sel keras dengan sebutan tubercle. Sel ini membantu untuk membunuh bacilli melalui pembentukkan dinding pencegah penyebaran infeksi lebih lanjut. Pada beberapa kasus, sel pertahanan dapat merusak semua tubercle bacilli secara permanen.

(45)

(46)

Droplet nuclei berisi tubercle bacilli terhirup, masuk ke dalam

paru-paru dan bergerak ke alveolus.

Tubercle bacilli memperbanyak diri di dalam alveolus

Sebagian kecil tubercle bacilli

masuk ke dalam aliran darah kemudian menyebar ke seluruh tubuh. Tubercle bacilli dapat mencapai setiap bagian tubuh, termasuk otak, laring, saluran limfa, paru-paru, tulang belakang,tulang atau ginjal.

Makrofag akan mengelilingi dan memakan tubercle bacilli dalam 2 hingga 8 minggu. Makrofag akan membentuk lapisan pelindung (granuloma) sebagai penampung dan pengendali

tubercle bacilli (LTBI). Jika sistem imun tidak dapat mengendalikan tubercle bacilli, bacilli mulai memperbanyak diri dengan cepat (terjadi penyakit TB). Proses ini dapat terjadi pada area yang berbeda di tubuh seperti paru-paru, otak, atau tulang

Gambar 19. Patogenesis Penyakit TB dan LTBI (CDC, 2016)

(47)

D.2. Latent Tuberculosis Infection (LTBI)

Seseorang dengan LTBI memiliki M. tuberculosis di tubuh mereka. Akan tetapi mereka dikatakan tidak memiliki penyakit TB dan tidak dapat

menularkannya ke orang lain. Kondisi ini sering disebut juga dengan TB

laten. Proses LTBI dimulai ketika bacilli ektraseluler dimakan oleh makrofag dan diperkenalkan ke sel darah putih. Hal tersebut memicu respon imun

tubuh. Sel darah putih membunuh atau mengenkapsulasi sebagian besar

bacilli. Kemudian granuloma akan terbentuk. Pada kondisi ini, LTBI telah terjadi. LTBI dapat dideteksi dengan menggunakan tuberculin skin test (TST) atau interferon gamma release assay (IGRA). Sistem imun tubuh memerlukan waktu selama 2 hingga 8 minggu setelah infeksi TB awal agar

mampu bereaksi terhadap tuberculin, sehingga LTBI tetap dapat dideteksi oleh TST atau IGRA. Satu minggu setelah infeksi, sistem imun biasanya

mampu untuk menghentikan perbanyakan tubercle bacilli, sehingga perkembangan penyakit dapat dicegah (CDC, 2016).

D.3. Penyakit TB

Pada beberapa orang, tubercle bacilli dapat mengalahkan sistem imun tubuh dan memperbanyak diri, sehingga terjadi progresi dari LTBI

menjadi penyakit TB atau TB aktif. Seseorang dengan penyakit TB (TB aktif)

biasanya menular dan dapat menyebarkan bakteri TB ke orang lain.

Perkembangan LTBI ke penyakit TB dapat terjadi kapanpun, baik segera

maupun beberapa tahun kemudian. Cairan tubuh atau jaringan dari area

sumber penyakit harus diambil untuk AFB smear dan kultur. Kultur positif

(48)

35 | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s Gambar 20. Perkembangan TB. Seseorang yang terpapar M. tuberculosis akan atau

tidak akan mengalami LTBI. Seseorang yang terkena LTBI akan atau tidak akan berkembang menjadi penyakit TB (CDC, 2016).

D.4. Perbedaan Antara LTBI dan Penyakit TB

D.4.1. LTBI atau infeksi TB atau TB laten

Infeksi TB adalah suatu tahap atau kondisi dimana terdapat sedikit jumlah bakteri M. tuberculosis di dalam tubuh. Bakteri tersebut tidak mampu tumbuh karena adanya

Seseorang terpapar M. tuberculosis

(49)

kendali dari sistem imun. Bakteri bersifat inaktif, namun tetap hidup di dalam tubuh dan nanti dapat menjadi aktif. Kondisi ini disebut sebagai latent TB infection (LTBI) atau TB laten. TB laten tidak menyebabkan seseorang merasa sakit, tidak ada gejala maupun tanda terdeteksi pada evaluasi medis. Tuberculin skin test adalah metode utama untuk mendiagnosis TB jenis ini. Hasil positif biasanya menunjukkan adanya infeksi TB. Namun seseorang dengan HIV-associated immunosuppression dan sesorang penerima vaksin BCG dapat memberikan hasil negatif palsu pada skin test. Hanya 1 dari 10 orang dengan TB laten dan sistem imun normal akan mengalami perkembangan menjadi penyakit TB pada masa hidup mereka. Sedangkan seseorang dengan infeksi HIV dan TB, 1 dari 10 orang setiap tahunnya akan mengalami perkembangan menjadi penyakit TB. Terapi TB laten dengan obat anti-TB isoniazid dapat mengurangi risiko perkembangan menjadi penyakit TB, walaupun keuntungan perlindungan hanya bertahan selama kurang lebih 2 tahun (CDC, 2016).

D.4.2. Penyakit TB

(50)

kelelahan. Penyakit TB dapat disembuhkan dengan terapi standar, meskipun pada penderita dengan infeksi HIV. Tuberkulosis tidak tertangani sering berdampak fatal, khususnya pada penderita dengan infeksi HIV. Sputum smears sering menghasilkan negatif pada pasien dengan TB dan HIV. Perbedaan antara LTBI dengan penyakit TB diringkas pada tabel 2 (CDC, 2016).

Tabel 2. Ringkasan perbedaan LTBI vs Penyakit TB (CDC, 2016)

Seseorang dengan LTBI Penyakit TB (di paru-paru) Terdapat sedikit jumlah bakteri

TB yang hidup di dalam tubuh dan bersifat inaktif

Terdapat banyak jumlah bakteri TB yang hidup di

dalam tubuh Tidak dapat menularkan ke orang

lain

Dapat menularkan ke orang lain

Tidak merasa sakit, tetapi jika bakteri menjadi aktif maka dia

akan sakit

bereaksi terhadap TB skin test atau TB blood test Radiografi normal Radiografi abnormal Olesan sputum dan kultur negatif Olesan sputum dan kultur

biasanya positif Harus dipertimbangkan terapi

LTBI untuk pencegahan penyakit TB

Perlu terapi

Tidak perlu isolasi pernapasan Mungkin perlu isolasi pernapasan

Bukan kasus TB Kasus TB

D.5 Risiko Terjangkit Penyakit TB

(51)

10% orang dengan sistem imun normal dan terinfeksi M. tuberculosis akan mengalami TB aktif pada waktu tertentu.

E. Organ Tubuh yang Terinfeksi TB

Paru-paru merupakan tempat infeksi TB paling umum di antara orang dewasa. Namun, TB juga dapat menginfeksi kelenjar limfa, tulang, sendi, otak, saluran kencing, saluran reproduksi, bahkan aliran darah. Infeksi TB pada aliran darah akan disirkulasikan ke seluruh tubuh. Tuberkulosis tersebut diketahui sebagai Miliary TB, suatu penyakit serius. Miliary TB biasanya terjadi pada anak-anak dan seseorang dengan sistem imun lemah (WHO, 2004).

(52)

Tuberkulosis ekstra paru adalah tuberkulosis yang menyerang organ tubuh selain paru, misalnya selaput paru, selaput otak, selaput jantung (pericardium), kelenjar limfe, tulang, persendian, kulit, usus, ginjal, saluran kencing, alat kelamin dan lain-lain. Tuberkulosis ekstra paru juga dikelompokkan berdasarkan tingkat keparahan penyakitnya, yaitu TB ekstra paru ringan dan TB ekstra paru berat. Tuberkulosis ekstra paru ringan misalnya adalah TB pada kelenjar limfe, pleuritis eksudativa unilateral, tulang (kecuali tulang belakang), sendi dan kelenjar adrenal. Sedangkan TB ekstra paru berat misalnya adalah meningitis, millier, pericarditis, peritonitis, pleutitis eksudativa dupleks, TB tulang belakang, TB usus, TB saluran kencing dan alat kelamin (Depkes RI, 2005).

F. Faktor Risiko Terjadinya Infeksi dan Penyakit Tuberkulosis

F.1 Faktor terkait indeks kasus

F.1.1 Muatan bacilli

Studi epidemologi pada pertengahan abad ke-20 menunjukkan bahwa kasus smear positive (BTA positif) bersifat lebih menular dibandingkan kasus lainnya. Pasien dahak positif yang tidak terobati dapat menginfeksi kurang lebih 10 individu per tahun dan masing-masing kasus smear positive dapat memicu 2 kasus TB baru. Minimal 1 diantara 2 kasus baru tersebut akan bersifat menular (Narasimhan dkk., 2013).

(53)

menggaris bawahi bahwa prevalensi infeksi dan penyakit lebih tinggi di antara kontak dari kasus smear positive dibandingkan smear negative namun kecepatannya lebih tinggi diantara smear negative dibandingkan populasi umum (Narasimhan dkk., 2013).

F.1.2 Kedekatan terhadap pasien kasus menular

Kontak yang dekat dengan kasus TB menular meliputi kontak di dalam rumah tangga dan dengan petugas pelayanan kesehatan. Orang-orang ini memiliki risiko lebih tinggi untuk tertular MTB. Laten tuberculosis infection (LTBI) ditemukan pada 51,4% orang-orang tersebut. M. tuberculosis dapat disebarkan dalam waktu kontak yang pendek, pada lokasi yang tidak biasa dan tingginya kesempatan untuk interaksi serta adanya risiko lain seperti kemiskinan, kepadaran penduduk dan tekanan infeksi tinggi (Narasimhan dkk., 2013).

F.2 Faktor terkait Individu

F.2.1 Kondisi sistem imun yang lemah

(54)

kesempatan aktivasi infeksi laten TB dan kemajuan TB yang mengikuti infeksi primer atau infeksi kembali TB. Studi pada negara-negara dengan prevalensi TB tinggi juga menunjukan bahwa variasi waktu dan tempat dari kejadian TB sangat berhubungan dengan prevalensi infeksi HIV. Studi individu pada negara high dan low burden countries mengalami peningkatan kejadian TB akibat infeksi HIV (Narasimhan dkk., 2013).

Koinfeksi HIV memperburuk keparahan penyakit TB sedangkan koinfeksi TB mempercepat replikasi HIV di organ terinfeksi termasuk paru-paru dan pleura (Collins dkk., 2002). TB mempercepat kemajuan HIV melalui peningkatan aktivasi sistem imun. Oleh karena itu, koinfeksi memicu peningkatan kecepatan kemajuan penyakit dan kematian diantara pasien. Sel sistem imun menjadi komponen penting dalam pertahanan hospes terhadap MTB pada kasus sistem imun yang melemah akibat infeksi HIV. Infeksi HIV ini akan meningkatkan risiko aktivasi kembali TB dan penyebarluasan MTB sehingga TB ekstra paru terjadi (Narasimhan dkk., 2013).

(55)

berada pada daerah dengan prevalensi TB tinggi (Narasimhan dkk., 2013).

F.2.2 Malnutrisi

Malnutrisi baik defisiensi mikro maupun makro meningkatkan resiko TB karena melemahnya respon imun. Penyakit TB dapat memicu kekurangan gizi karena penurunan nafsu makan dan perubahan proses metabolik. Hubungan antara malnutrisi dan TB telah ditunjukkan dengan percobaan vaksin BCG pada akhir tahun 1960 di Amerika Serikat. Hasilnya, anak-anak kurang gizi memiliki risiko terkena penyakit TB 2 kali lebih besar dari anak-anak dengan gizi cukup. Bukti lebih lanjut masih diperlukan untuk mengetahui level spesifik malnutrisi terhadap TB (Narasimhan dkk., 2013).

F.2.3 Usia muda

(56)

dari 5 tahun dan pada negara berkembang serta kontak rumah tangga di negara paling banyak kegiatan industrinya (Narasimhan dkk., 2013).

F.2.4 Diabetes

Diabetes meningkatan risiko penyakit TB aktif. Bukti biologi mendukung teori bahwa diabetes melemahkan secara langsung respon imun intrinsic dan adaptif sehingga mempercepat proliferasi TB. Studi pada hewan menunjukkan kandungan bakteri yang lebih tinggi pada mencit diabetes yang terinfeksi MTB (Martens dkk., 2007). Penurunan produksi IFN-γ dan sitokin lain mengurangi imunitas sel T dan kemotaksis di neutrophil pasien diabetes. Hal ini dianggap berperan penting dalam peningkatan kecenderungan pasien diabetes untuk mengalami TB aktif. Reaksi sebaliknya, TB dapat menginduksi intoleransi glukosa dan perburukan kontrol glikemik pada pasien diabetes (Romieu dan Trenga, 2001).

F.2.5 Petugas kesehatan

Petugas kesehatan mengalami peningkatan risiko terpapar MTB (Narasimhan dkk., 2013).

F.3 Faktor sosial-ekonomi dan kebiasaan

(57)

fasilitas masak yang aman. Faktor tersebut juga meningkatkan risiko TB (Narasimhan dkk., 2013).

F.3.1 Asap rokok

Hubungan antara merokok dan TB telah dipelajari dalam beberapa review sistematik. Bates & colleagues dalam meta analisis dari 24 studi efek merokok pada TB mengungkapkan tingginya risiko TB pada perokok dengan daripada non perokok. Merokok menjadi faktor risiko infeksi dan penyakit TB serta tambahan risiko kematian pada seseorang dengan TB aktif (Narasimhan dkk., 2013).

Pembersihan oleh sekresi mukosa yang dilemahkan, pengurangan kemampuan fagositik dari makrofag alveolus dan penurunan respon imun dan/atau CD4 + limpopenia akibat kandungan nikotin dalam rokok menjadi alasan peningkatan kerentanan tuberkulosis paru akibat rokok (Arcavi dan Benowitz, 2004). Akhir-akhir ini, Shand dkk., pada studi hewan mendemonstrasikan bahwa paparan asam rokok terhadap mencit, diikuti oleh infeksi MTB menghasilkan peningkatan signifikan jumlah viable MTB yang diisolasi dari paru-paru dan limpa. Selain itu, penurunan imunitas adaptif juga terjadi pada mencit tersebut (Shang dkk., 2011).

F.3.2 Alkohol

(58)

F.3.3 Polusi udara dalam ruangan

Penggunaan bahan bakar padat untuk memasak di negara berkembang mencapai angka lebih dari 80%. Asap pembakaran kayu atau biomassa dikenal sebagai faktor risiko independen untuk penyakit TB berdasarkan studi case control di India dan Brazil. Asap kayu dapat melemahkan fungsi makrofag, perlekatan pada permukaan dan pembersihan bakteri. Sementara itu, asap biomassa diketahui melepaskan partikulat besar seperti karbon monoksida, nitrogen oksida, formaldehid dan hidrokarbon poliaromatik yang dapat terdeposit secara dalam di alveolus sehingga menyebabkan kerusakan (Narasimhan dkk., 2013).

F.4 Faktor demografik/etnik

F.4.1 Populasi pribumi atau aborigin

Studi dari Kanada dan Australia menunjukkan bahwa pribumi atau aborigin memiliki risiko lebih tinggi terhadap TB daripda non aborigin. Aborigin memiliki faktor risiko kerentanan TB (misalnya gagal ginjal, diabetes, penyalahgunaan alkohol dan merokok) lebih tinggi dari rata-rata. Faktor sosial-akonomi seperti kepadatan penduduk dan kemiskinan diketahui sebagai penyumbang beban ini. Studi terbaru menunjukkan bahwa beberapa orang aborigin di Kanada memiliki penghilangan gen yang mungkin berakibat pada peningkatan kecenderungan perkembangan penyakit TB aktif (Narasimhan dkk., 2013). F.5 Masalah sistem kesehatan

(59)

33% di rumah sakit. Masalah sistem kesehatan lainnya adalah penundaan diagnosis dan terapi. Kedua hal ini memiliki hubungan positif dengan tingkat infeksi yang terjadi di rumah. Terapi lebih awal mengurangi beban infeksi atau penularan ke komunitas. Pengurangan infeksi akan dipersulit jika diagnosis dan terapi tidak segera dilakukan (Narasimhan dkk., 2013).

(60)

47 | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s BAB III

OBAT ANTI -TUBERKULOSIS

A. Terapi Tuberkulosis

Saat ini, penyakit TB aktif diobati dengan terapi kombinasi yang terdiri atas 3 atau lebih obat (biasanya 4). Selama terapi, pasien dengan TB aktif umumnya diberikan isoniazid (INH), rifampisin (RIF), pirazinamid (PZA) dan etambutol (EMB) selama 2 minggu yang merupakan fase intensif (gambar 21). Kemudian terapi dilanjutkan dengan pemberian isoniazid dan rifampisin selama 4 bulan lagi (fase lanjutan) untuk memusnahkan sisa bakteri yang telah masuk kedalam kondisi dormant. Tujuan awal dari terapi kombinasi tersebut adalah untuk meminimalkan perkembangan resistensi terhadap streptomisin setelah obat tersebut diperkenalkan pertama kali. Saat ini, standar terapi untuk infeksi TB sensitif obat sangat efektif dalam pembersihan bakteri (Hoagland dkk., 2016).

Gambar 21. Obat lini pertama saat ini untuk terapi MTB sensitif obat (Hoagland dkk., 2016).

Isoniazid

Pirazinamid

Etambutol

(61)

Terapi efektif membutuhkan pemberian obat dalam jangka waktu panjang karena berbagai karakteristik M. tuberculosis menyebabkan sifat kronis penyakit ini (Cole dkk., 1998). Karakteristik tersebut adalah waktu tumbuh bakteri (waktu penggandaankurang lebih 24 jam), kondisi bakteri dormant di dalam makrofag dan complex, permeabilitas dan kekerasan permukaan sel bakteri. Monoterapi mengarahkan pada perkembangan strain resisten obat. Sehingga, terapi kombinasi seharusnya menjadi satu-satunya terapi yang digunakan kecuali untuk pencegahan TB pada pasien HIV, terapi dengan obat tunggal berupa isoniazid dapat diberikan (WHO, 2011).

(62)

49 | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s Gambar 22. Ilustrasi skematik tempat aksi anti tuberkulosis yang tersedia (Ma dkk., 2007)

Obat anti-tuberkulosis (TB) digolongkan menjadi 5 kelompok berdasarkan bukti efikasi, potensi, kelas obat dan pengalaman penggunaanya (WHO, 2010). Semua obat lini pertama memiliki standar singkatan dengan 3 huruf atau 1 huruf. Daftar kelompok obat tersebut dapat dilihat pada tabel 3 berikut.

(63)

50 | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s Tabel 3. Kelompok obat anti-TB (Zumla dkk., 2013)

Obat anti-TB lini pertama

Kelompok 1

Oral: isoniazid (INH/H), rifampisin/rifampin (RIF/R), pirazinamid (PZA/Z), etambutol (EMB/E), rifapentin (RPT/P) atau rifabutin (RFB)

Obat anti-TB lini kedua

Kelompok 2

Aminoglikosida injeksi: streptomisin (STM/S), kanamisin (Km), amikasin (Amk).

Polipeptida injeksi: kapreomisin (Cm), viomisin (Vim)

Kelompok 3

Fluoroquinolon oral dan injeksi: ciprofloksasin (Cfx), levofloksasin (Lfx), moxifloksasin (Mfx), ofloksasin (Ofx), gatifloksasin (Gfx)

Kelompok 4

Oral: asam para-aminosaslisilat (Pas), sikloserin (Dcs), terizidon (Trd), etionamid (Eto), protionamid (Pto),

Obat anti-TB lini ketiga

Kelompok 5

Clofazimin (Cfz), linezolid (Lzd), amoksisilin plus klavulanat (Amx/Clv), imipenem plus cilastatin (Ipm/Cln), klaritomisin (Clr).

A.1 Obat Anti-Tuberkulosis Lini Pertama

Obat anti-TB lini pertama yang paling efektif adalah isoniazid, rifampisin, pirazinamide, etambutol, rifapentin dan rifabutin. Empat obat pertama telah digunakan selama bertahun-tahun oleh penduduk dunia, bahkan isoniazid telah digunakan sejak tahun 1950-an. Kemudian, dua turunan rifamisin telah diterima sejak tahun 1990. Semua obat lini pertama ini dapat diberikan secara oral karena mereka bersifat lipofilik.

A.1.1Isoniazid (INH/H)

(64)

namun memiliki efek toksik (Fox, 1952). Upaya peningkatan efektifitas tiasetazon dilakukan dengan penggantian cincin fenil dengan cincin piridin karena berdasarkan penelitian, nikotinamid (gambar 23b) memiliki efek inhibitor terhadap M. tuberculosis. Salah satu senyawa yang dihasilkan yaitu isonikotinaldehid tiosemicarbazon (gambar 23c) terbukti lebih aktif daripada tiasetazon. Hal ini menginspirasi evaluasi intermediet lain dari proses sintesis hingga pada akhirnya terjadi penemuan asam hidrazid isonikotinat nikotinat (INH, gambar 23d) yang merupakan obat antituberkulosis terbaik hingga saat ini (Marriner dkk., 2011). Isoniazid pertama kali disintesis pada tahun 1912. Kemudian aktivitas anti-TB baru dilaporkan pada tahun 1952 (Ma dkk., 2007).

Ribuan turunan INH telah disintesis sejak penemuan pertama INH, namun tidak ada senyawa turunan yang memiliki peningkatan aktifitas. N-acetyl-INH, suatu metabolit INH yang diproduksi di dalam tubuh manusia, bersifat tidak aktif walaupun turunan N-alkil seperti iproniazid (gambar 23e) dan hidrazon seperti verazid (gambar 23f) menunjukkan efikasi secara in vivo (Kakimoto dan Tone, 1965; Fox, 1953; Rubbo dkk., 1957; Rubbo dkk., 1958)

(65)

jawab utamanya untuk pengurangan awal kandungan bakteri pada fase awal terapi (Ma dkk., 2007).

Gambar 23. Tioasetazon dan turunan yang menuntun penemuan INH

(Ma dkk., 2007)

A.1.1.aMekanisme aksi

Isoniazid masuk ke dalam sel MTB dalam bentuk prodrug. Kemudian, INH akan diaktivasi oleh enzim katalase peroksidase (KatG) yang dikode oleh gen KatG. Spesies aktif INH kemungkinan adalah suatu radikal isonicotinic acyl yang selanjutnya membentuk adduct (produk dari penambahan langsung dua atau lebih molekul berbeda sehingga terbentuk produk reaksi tunggal dengan kandungan semua atom dari semua komponen (IUPAC, 1997)) dengan radikal NAD. Adduct yang terbentuk adalah isonicotinic acyl-NADH (dalam beberapa jurnal disebut sebagai bentuk aktif INH). Adduct ini bersifat toksik di dalam sel bakteri (Ma dkk., 2007; Brennan dkk.,

Tiasetazon (a) Nikotinamid (b) Isonikotinaldehid tiosemikarbazon (c)

(66)

2008; Zhand dkk., 1992) dan berturut-turut mempengaruhi target intraseluler seperti biosintesis asam mikolat yang merupakan komponen penting pada dinding sel bakteri (Barry dkk., 1998).

Spesies aktif INH memiliki target aksi seluler beragam (Zhang, 2003). Target utama INH adalah InhA, suatu NADH-dependent enoyl-acyl carrier protein (ACP)-reductase yang dikode oleh gen inhA. Protein ini adalah enzim kunci dalam sintesis asam mikolat. Isonicotinic acyl-NADH adduct (INA) terikat pada InhA dan menghambat sintesis asam mikolat yang penting bagi integritas dinding sel mikobakteria (gambar 24). Kekurangan biosintesis asam mikolat menghasilkan hilangnya integritas seluler sehingga bakteri mati (Barry dkk., 1998).

Gambar 24. Aktivasi INH dan pembentukkan isonicotinic acyl-NADH (Ma dkk., 2007)

Struktur kristal yang terbentuk dari InhA M. tuberculosis dan INA mengindikasikan bahwa INA bersaing secara kompetitif dengan NADH untuk berikatan pada InhA (gambar 25). Mutasi InhA pada daerah ikatan NADH menyebabkan resistensi INH diantara isolat klinis (Ma dkk., 2007).

Isoniazid _{Radikal isonicotinic acyl} Isonicotinic acyl-NADH

(67)

54 | B u k u A n t i - t u b e r k u l o s i s Gambar 25. Struktur INA dan sisi aktif InhA mengungkap interaksi kunci

berdasarkan struktur kristal X-rays (jarak dalam satuan angstroms) (Rozwarski dkk., 1998)

A.1.1.b Hubungan struktur-aktivitas (Structure-activity

relationship/SAR)

(68)

nikotinamid sedangkan INH berbeda dengan senyawa asalnya secara mekanis (Ma dkk., 2007).

Gambar 26. Struktur nikotinamid awal dan komponen kelanjutannya: isoniazid, etionamid, protionamid dan pirazinamid (Ma dkk., 2007)

Kebanyakan studi kimia medisinal pada INH diselesaikan pada tahun 1950-an. Terdapat 2 jalur SAR yang dimiliki oleh INH. Jalur pertama berperan dalam aktivasi prodrug sementara jalur kedua berperan dalam interaksi spesies aktif dengan InhA. Terdapat banyak gugus pada posisi 4 yang dapat diaktifasi di dalam bakteri dan menjadi kemungkinan struktur prodrug (gambar 27) (Maccari dkk., 2005). Setelah aktivasi, kebutuhan struktural untuk ikatan InhA sangatlah ketat. Hanya struktur inti isonicotinoyl yang sebagian besar aktif diantara banyak gugus aryl dan heteroaryl (Pasqualoto dkk., 2004). Gugus isonicotinoyl dapat diganti dengan gugus alkil yang lebih rendah dengan tetap Nikotinamid

Isoniazid Etionamid Protionamid

(69)

mempertahankan aktivitas yang baik (Ma dkk., 2007).

Gambar 27. SAR Isoniazid (Ma dkk., 2007)

A.1.1.c Potensi in vitro melawan M. tuberculosis

Kadar hambat minimum (KHM) INH adalah 0,2 µM terhadap M. tuberculosis tumbuh cepat, dengan aktifitas lebih rendah terhadap M. tuberculosis yang tumbuh lambat dan tidak aktif secara in vitro terhadap bakteria teradaptasi anaerobik. Kadar hambat minimum (KHM) terhadap M. tuberculosis (H37Rv) adalah 0.025 µg/mL (Rastogi dkk., 1996).

A.1.1.d Spektrum aktivitas

Isoniazid adalah agen bakterisida aktif terhadap organisme dari genus Mycobacterium, khususnya M. tuberculosis, M. bovis dan M. kansasii. Isoniazid adalah bakterisida bagi mikobakteria dengan pembelahan cepat, namun bersifat bakteristatik bagi mikobakteri dengan pertumbuhan lambat. Isoniazid sangat spesifik karena menjadi aktif hanya ketika melawan

Membutuhkan gugus yang dapat diaktivasi melalui oksidasi terhadap suatu radikal asil

X = O; R1=NH2, N=CR2_R3_{, NHCR}3_R3 X = S, R=H

Gugus isonikotinoil penting untuk aktivitas,

gugus aril atau heteroaril lainnya kurang aktif Gugus isonikotinoil dapat