Identifikasi Mutasi Gen rpoB, katG dan embB Penyebab Multidrug Resistance Tuberkulosis Di Rumah Sakit Umum Pusat (RSUP) Haji Adam Malik

(1)

TESIS

IDENTIFIKASI MUTASI GEN rpoB, katG, dan embB

PENYEBAB MULTIDRUG RESISTANCE TUBERKULOSIS DI

RUMAH SAKIT UMUM PUSAT (RSUP) HAJI ADAM MALIK

OLEH:

ADHISTY NURPERMATASARI NIM 147014001

PROGRAM STUDI MAGISTER FARMASI

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2017

(2)

TESIS

IDENTIFIKASI MUTASI GEN rpoB, katG, dan embB

PENYEBAB MULTIDRUG RESISTANCE TUBERKULOSIS DI

RUMAH SAKIT UMUM PUSAT (RSUP) HAJI ADAM MALIK

OLEH:

PROGRAM STUDI MAGISTER FARMASI

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2017

(3)

IDENTIFICATION GEN MUTATIONS rpoB, katG, and

embB CAUSE OF MULTIDRUG RESISTANCE

TUBERCULOSIS IN HAJI ADAM MALIK HOSPITAL

TESIS

Diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh Gelar Magister Farmasi pada Fakultas Farmasi

Universitas Sumatera Utara

OLEH:

PROGRAM STUDI MAGISTER FARMASI

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2017

(4)

LEMBAR PERSETUJUAN TESIS

IDENTIFIKASI MUTASI GEN rpoB, katG dan embB PENYEBAB MULTIDRUG RESISTANCE TUBERKULOSIS DI RUMAH SAKIT

UMUM PUSAT (RSUP) HAJI ADAM MALIK

OLEH:

Medan, Februari 2017

Menyetujui :

Komisi Pembimbing, Komisi Penguji,

Prof. Dr. Urip Harahap, Apt. Prof. Dr. Rosidah, M.Si., Apt. NIP 195301011983031004 NIP 195103261978022001

dr. Parluhutan Siagian, Sp.P (K). Prof. Dr. Azizah Nasution, M.Sc., Apt. NIP 196304051989121001 NIP 195503121983032001

Prof. Dr. Urip Harahap, Apt. NIP 195301011983031004

dr. Parluhutan Siagian, Sp.P (K). NIP 196304051989121001

Mengetahui: Disahkan Oleh:

Sekertaris Program Studi, Dekan,

Prof. Dr. Rosidah, M.Si., Apt. Prof. Dr. Masfria, M. S., Apt. NIP 195103261978022001 NIP 195707231986012001

(5)

LEMBAR PENGESAHAN TESIS Nama Mahasiswa : Adhisty Nurpermatasari Nomor Induk Mahasiswa : 147014001

Program Studi : Magister Farmasi

JudulTesis : Identifikasi Mutasi Gen rpoB, katG dan embB Penyebab Multidrug Resistance Tuberkulosis Di Rumah Sakit Umum Pusat (RSUP) Haji Adam Malik

Telah diuji dan dinyatakan LULUS di depan Tim Penguji pada hari Rabu tanggal

delapan bulan Februari tahun dua ribu tujuh belas.

Mengesahkan :

Tim Penguji Tesis

Ketua Tim Penguji : Prof. Dr. Urip Harahap, Apt.

Anggota Tim Penguji : dr. Parluhutan Siagian, Sp.P (K).

Prof. Dr. Rosidah, M.Si., Apt.

Prof. Dr. Azizah Nasution, M.Sc., Apt.

(6)

SURAT PERNYATAAN

Saya yang bertandatangan dibawah ini:

Nama : Adhisty Nurpermatasari

Nomor Induk Mahasiswa : 147014001

Program Studi : Magister Farmasi

JudulTesis : Identifikasi Mutasi Gen rpoB, katG dan embB

Penyebab Multidrug Resistance Tuberkulosis Di

Rumah Sakit Umum Pusat (RSUP) Haji Adam

Malik

Dengan ini saya menyatakan bahwa Tesis yang saya buat adalah asli karya

sendiri, bukan Plagiat, dan apabila dikemudian hari diketahui Tesis saya tersebut

plagiat karena kesalahan saya sendiri, maka saya bersedia sanksi apapun oleh

Program Studi Magister Farmasi Fakultas Farmasi USU. Saya tidak akan

menuntut pihak manapun atas perbuatan saya tersebut.

Demikian surat pernyataan ini saya perbuat dengan sebenarnya dan dalam

keadaan sehat.

Medan, Februari 2017 Yang membuat pernyataan,

Adhisty Nurpermatasari NIM 147014001

(7)

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul ―Identifikasi Mutasi Gen rpoB, katG, dan embB Penyebab Multidrug Resistance Tuberkulosis Di Rumah Sakit Umum Pusat (RSUP) Haji Adam Malik‖ yang merupakan salah satu syarat memperoleh gelar Magister Farmasi di Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara.

Selama menyelesaikan penelitian dan tesis ini penulis telah banyak mendapatkan bantuan dan dorongan dari berbagai pihak, baik moril maupun materil. Untuk itu penulis menghaturkan penghargaan dan terima kasih yang tiada terhingga kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Runtung Sitepu, S.H., M.Hum., selaku Rektor Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan kesempatan dan fasilitas kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan Program Studi Magister Farmasi pada Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara, Medan

2. Ibu Prof. Dr. Masfria, M. S., Apt., selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara yang telah menyediakan fasilitas dan kesempatan penilis menjadi mahasiswa dan menyelesaikan Program Studi Magister Farmasi pada Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara, Medan

3. Alm Prof. Dr. Karsono, Apt., selaku Ketua Program Studi Magister Farmasi Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara, yang telah memberikan arahan dan bantuan bagi penulis untuk menyelesaikan Program Studi Magister Farmasi pada Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara, Medan

4. Prof. Dr. Urip Harahap, Apt., dan dr. Parluhutan Siagian, Sp.P(K)., sebagai pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan, masukkan, saran, dan dorongan deangan penuh kesabaran tulus dan ikhlas bagi penulis dalam menjalani pendidikan, penelitian dan penyelesaian tesis ini.

5. Prof. Dr. Rosidah, M.Si., Apt., dan Prof. Dr. Azizah Nasution, M.Sc., Apt., sebagai dosen pambanding yang telah banyak memberikan saran dan masukan bagi penulis dalam penyelesaian tesis ini, sehingga tesis ini semakin baik. 6. Ibu Dr. Ida Nurhayati, M.Kes selaku Direkur Politeknik Kesehatan Medan,

Ibu Dra. Ernawati Nasution, M.Si., Apt., dan Ibu Dra. Masniah, M.Kes., Apt., selaku Ketua Jurusan Farmasi Politeknik Kesehatan Medan yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan Program Tugas Belajar Studi Magister Farmasi pada Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara, Medan

7. Ayahanda Abbas Alibasyah, Ibunda Eva Meliasari, dr. Alienda Dwi Arani, Aldiansyah Evasaputra, sebagai keluarga tercinta yang banyak memberikan bantuan baik dalam bentuk moril dan materil bagi penulis dalam menjalani pendidikan, penelitian dan penyelesaian tesis ini

8. Suami tercinta Bunyamin, S.Si., Apt. serta anak-anakku Banyu Bariq Firdaus dan Muhammad Raihan Fadhilah atas kesediaanya yang tiada henti mendoakan dan memberikan semangat serta kasih sayang yang tak ternilai dengan apapun

9. Ibu Masdalina, Ibu Misgiati, dan Ibu Yuni serta seluruh perawat di poli MDR-TB RSUP H. Adam Malik yang telah membantu serta memberikan informasi dalam penelitian dan penyelesaian tesis ini.

(8)

vii

10.Ibu Mardiah dan Kak Winda selaku staf laboratorium di Laboratorium FK Terpadu yang telah banyak membantu dan membimbing penulis dalam penelitian dan penyelesaian tesis ini.

11.Teman-teman program Magister Farmasi angkatan 2014/2015 atas dukungan, motivasi, bimbingan dan kesediannya untuk bertukar pikiran dalam menempuh pendidikan Magister Farmasi dan penyelesaian tesis ini.

Serta untuk semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah banyak membantu dalam penelitian tesis ini. Kiranya Allah SWT memberikan balasan yang berlipat ganda atas kebaikan dan bantuan yang telah diberikan kepada penulis.

Penulis menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari kesempurnaan.Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan tesis ini. Akhir kata penulis berharap semoga tesis ini dapat menjadi kontribusi yang bermanfaat bagi ilmu pengetahuan khususnya di bidang farmasi.

Medan, Februari 2017 Penulis,

ADHISTY NURPERMATASARI NIM 147014001

(9)

viii

IDENTIFIKASI MUTASI GEN rpoB, katG dan embB PENYEBAB MULTIDRUG RESISTANCE TUBERKULOSIS DI RUMAH SAKIT

UMUM PUSAT (RSUP) HAJI ADAM MALIK

ABSTRAK

Kasus resistensi merupakan kasus yang sejak lama menjadi tantangan dalam program penanggulangan Tuberkulosis (TB) dan pencegahan peningkatan kasus TB resisten obat menjadi prioritas utama. Resistensi mikroba terhadap antibiotik merupakan karakteristik bawaan (innate) Mycobacterium tuberculosis. Hal ini berhubungan dengan mutasi genetik yang terjadi secara alamiah pada sebagian besar populasi M. tuberculosis wild type yaitu antibiotik belum pernah digunakan dan tidak menimbulkan gejala klinis. Adapun tujuan penelitian adalah untuk mengetahui mutasi pada gen M. tuberculosis penyebab resistensi terhadap rifampicin, isoniazid, dan etambutol pada pasien Multidrug Resistance Tuberkulosis (MDR-TB) di Rumah Sakit Umum Pusat (RSUP) Haji Adam Malik Medan, menentukan kodon mana yang bermutasi pada gen rpoB, gen katG, dan gen embB, menentukan kesesuaian pola mutasi umum yang terjadi pada pasien MDR-TB di RSUP Haji Adam Malik Medan dengan pola mutasi global.

Penelitian ini merupakan penelitian observasional dan dilakukan secara prospektif pada pasien MDR-TB yang mempunyai data catatan medik hasil dari

GeneXpert MTB/RIF positif resisten terhadap rifampisin periode Agustus sampai November 2016 di RSUP Haji Adam Malik Medan dengan pengambilan sputum dari pasien, kemudian dideteksi menggunakan metode molekuler Polymerase Chain Reaction (PCR)di Laboratorium Terpadu Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara. Produk PCR dianalisis menggunakan elektroforesis gel dan divisualisasi menggunakan Gel Documentation. Pita DNA terbentuk dan ukurannya dapat diketahui berdasarkan penanda ukuran molekul yang dinyatakan dengan base pair.

Persentase tertinggi mutasi gen 81 bp rpoB M. tuberculosis atau pada daerah rifampicin resistance-determining region (RRDR) yaitu terdapat pada kodon 516 (100%) kemudian pada kodon 531 (96,77%), dan kodon 526 (90,32%); sedangkan persentase terkecil yaitu mutasi gen 81 bp rpoB M. tuberculosis pada kodon 533 (12,90%). Sebanyak 83,87% sampel mengalami mutasi gen katG M. tuberculosis pada kodon 315 yang mengakibatkan resistensi terhadap INH dan sampel tersebut juga resistensi terhadap rifampisin. Sebanyak 29,03% sampel mengalami mutasi gen embB M. tuberculosis di kodon 306A yang menimbulkan resistensi terhadap etambutol.

Kata kunci : Multidrug resistance tuberculosis, mutasi gen rpoB, mutasi gen katG, mutasi gen embB,PCR.

(10)

ix

IDENTIFICATION GEN MUTATIONS rpoB, katG, and embB CAUSE OF MULTIDRUG RESISTANCE TUBERCULOSIS

IN HAJI ADAM MALIK HOSPITAL ABSTRACT

Case of resistance has long been a challenge in the preventive program Tuberculosis (TB) and Multidrug Resistance Tuberculosis (MDR-TB). Microbial resistance to antibiotics is an innate characteristic of Mycobacterium tuberculosis (M. tuberculosis). It is associated with a genetic mutation that occurs naturally in a large population of wild-type M. tuberculosis that antibiotics have never been used and does not cause clinical symptoms. The purpose of the study were to assess gene mutations in M. tuberculosis causes resistance to rifampicin, isoniazid and ethambutol in MDR-TB patients in the Haji Adam Malik Hospital, to determine how the mutated of codon in the rpoB, katG, and embB genes, determine the suitability of the general pattern of mutations that occur in patients with MDR-TB in the hospital with global mutation pattern.

This observational study was performed prospectively in patients with MDR-TB who had data medical records results of GeneXpert MTB / RIF positive for resistant to rifampicin period August to November 2016 in the hospital by taking sputum from patients, then detected using Polymerase Chain Reaction (PCR) in the Integrated Laboratory of Faculty of Medicine, University of Sumatera Utara. The PCR products were analyzed using gel electrophoresis and visualized using Gel Documentation. DNA bands formed, and their size were determined by molecular size marker expressed by base pair.

The highest percentage of 81 bp rpoB gene mutation M. tuberculosis

called as rifampicin-resistance determining region (RRDR) which was located at codon 516 (100%) then at codon 531 (96.77%), and codon 526 (90.32%); while the smallest percentage was 81 bp rpoB gene mutation at codon 533 M. tuberculosis (12.90%). A total of 83.87% of the sample experienced M. tuberculosis katG gene mutation at codon 315 resulting in resistance to INH and these samples as well as resistance to rifampicin. A total of 29.03% of the samples had mutations in the gene embB M. tuberculosis codon 306A that caused resistance to ethambutol.

Keywords: Multidrug resistance tuberculosis, mutations in the gene rpoB, katG gene mutations, gene mutations embB, PCR.

(11)

x

2.4 Klasifikasi Resistensi OAT ... 14

2.5 Suspek TB Resisten Obat ... 15

2.6 Mekanisme Resistensi M.Tuberculosis ... 15

(12)

xi

2.7 Jenis-jenis Resistensi M.Tuberculosis terhadap OAT ... 18

2.7.1 Intrinsik Drug Resistance ... 18

2.7.2 Acquired Drug Resistance ... 18

2.8 Diagnosis dan Pemeriksaan Laboratorim ... 24

2.8.1 Polymerase Chain Reaction (PCR) ... 25

2.8.2 Elektroforesis ... 27

2.9 Pengobatan dan Pencegahan ... 28

2.9.1 Pengobatan dan Panduan Obat MDR TB ... 28

3.4 Populasi Dan Sampel Penelitian ... 35

(13)

xii

3.8.1 Pengambilan Sampel Sputum ... 38

3.8.2 Dekontaminasi sampel dengan NaOH ... 40

3.8.3 Ekstraksi DNA M.tuberculosis ... 40

4.1Karakteristik Subjek Penelitian ... 49

4.1.1 Jenis Kelamin ... 49

4.1.2 Usia Penderita MDR-TB ... 50

4.1.3 Suku Penderita MDR-TB ... 51

4.1.4 Status Pernikahan penderita MDR-TB ... 52

4.1.5 Status Pendidikan penderita MDR-TB ... 53

4.1.6 Tempat Berobat Tb Sebelumnya ... 54

4.1.7 Penyakit Komorbid penderita MDR-TB ... 55

4.1.8 Kriteria Suspek Penderita MDR TB ... 56

4.2 Distribusi Mutasi gen rpoB M.tuberculosis ... 57

4.3 Distribusi Mutasi gen katG M.tuberculosis ... 65

4.4 Distribusi Mutasi gen embB M.tuberculosis ... 67

(14)

xiii

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 71

3.1 Kesimpulan ... 71

3.2 Saran ... 72

DAFTAR PUSTAKA ... 74

LAMPIRAN ... 81

(15)

xiv

3.2 Kondisi GeneAmp Multiplex Rifampicin Resistance ... 43

3.3 Primer untuk Amplifikasi PCR gen rpoB 507,518,533 ... 44

3.4 Primer untuk Amplifikasi PCR gen rpoB 511,513,522 ... 45

3.5 Primer untuk Amplifikasi PCR gen katG 315 ... 46

3.6 Kondisi Multiplex Isoniazid Resistance ... 46

3.7 Primer untuk Amplifikasi PCR gen embB 306 ... 47

3.8 Kondisi nested Ethambutol Resistance ... 47

4.1 Distribusi Subjek penelitian berdasarkan jenis kelamin ... 49

4.2 Distribusi Subjek penelitian berdasarkan usia ... 51

4.3 Distribusi Subjek penelitian berdasarkan suku ... 52

4.4 Distribusi Subjek penelitian berdasarkan status pernikahan ... 53

4.5 Distribusi Subjek penelitian berdasarkan status pendidikan ... 53

4.6 Distribusi Frekuensi tempat Berobat TB sebelumnya ... 54

4.7 Distribusi Frekuensi penyakit komorbid penderita MDR TB... 55

4.8 Distribusi Frekuensi kriteria suspek penderita MDR TB ... 56

4.9 Distribusi mutasi gen rpoBM.tuberculosis ... 58

4.10 Distribusi perubahan asam amino gen rpoB yang termutasi ... 65

4.11 Distribusi mutasi gen katGM.tuberculosis ... 66

4.12 Distribusi mutasi gen embB M.tuberculosis ... 68

(16)

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1.1 Kerangka Pikir Penelitian ... 8

2.1 Konsep Perkembangan Resistensi OAT ... 17

3.1 Kerangka Konsep ... 35

3.2 Alur Penelitian ... 37

4.1 Elektroforesis produk PCR 213 bp dan 163 bp gen rpoB ... 60

4.3 Elektroforesis produk PCR 218 bp,185 bp,170 bp gen rpoB ... 62

4.5 Elektroforesis produk PCR 270 bp gen katG ... 66

4.6 Elektroforesis produk PCR 325 bp,163 & 220 bp gen embB ... 68

(17)

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1 Persetujuan Komisi Etik ... 81

2 Surat Ijin Penelitian... 82

3 Surat Ijin Pembelian Bakteri ... 85

4 Rancangan Anggaran Biaya ... 86

5 Lembar Penjelasan Kepada Pasien ... 87

6 Informed Consent... 90

7 Rekapitulasi Data Subjek Penelitian ... 91

(18)

xvii

DAFTAR SINGKATAN

Am Amikasin

Amx/Clv Amoksisilin / Asam Klavulanat

bp base phare

BMI body mass index

BTA Basil Tahan Asam

Cfz Clofazimin

Clr Klaritomisin

Cm Kapreomisin

Cs Sikloserin

Ditjen PP dan PL Direktorat Jenderal Pengendalian Penyakit dan Penyehatan

Lingkungan

DNA Deoxyribonucleic acid

DM Diabetes Melitus

DOT Directly Observed Treatment

E Etambutol

EDTA Ethylene Diamine Tetraacetic Acid

Eto Etionamid

HAM Haji Adam Malik

HE Isoniazid dan Etambutol

HES Isoniazid, Etambutol, dan Streptomisin

HIV Human Imunodeficiency Virus

HR Isoniazid dan Rifampicin

(19)

xviii

HRE Isoniazid, Rifampicin, dan Etambutol

HRES Isoniazid, Rifampicin, Etambutol, dan Streptomicin

INH/H Isonicotinic acid hydrazide

Ipm Imipenem

MGIT Mycobacteria Growth Indicator Tube

MTB Mycobacterium tuberculosis

OAT Obat Anti Tuberkulosis

Ofx Ofloksasin

PAS Para Amino Salisilat

PCR Polymerase Chain Reaction

PMO Pengawas Minum Obat

Pto Protionamid

RE Rifampisin dan Etambutol

RES Rifampisin, Etambutol, dan Streptomisin

RIF/R Rifampicin

RNA Ribonucleic acid

(20)

xix

RRDR rifampicin resistance-determining region

RSUP Rumah Sakit Umum Pusat

S Streptomisin

SDS sodium dodecyl sulfate

TB Tuberkulosis

TB RR Tuberculosis Resisten Rifampisin

Trd Terizidon

WHO World Health Organization

XDR Extensively Drug Resistance

Z Pirazinamid