Gambaran Kerusakan Mukosa Usus Mencit (Mus musculus)
pada Infeksi Escherichia coli
Dicky Andiarsa*, Syarif Hidayat, Dian Eka Setyaningtyas, Sudayat Sudarmawan
aBalai Litbang P2B2 Tanah Bumbu, Badan Litbang Kesehatan, Kementerian Kesehatan RI
Jl. Lokalitbang, ds. Gunung Tinggi Kec. Batulicin, Kab. Tanah Bumbu, Kalimantan Selatan, Indonesia
This study was aimed to determine whether the degree of E. coli infection can lead to digestive problems and severity according to the degree of infection. Tests were carried out in vivo in murine, experimental animals to see the severity of the intestinal mucosa by the degree of infection.
The study was conducted with only post test design with the negative control group design. At the first day of the treatment, group of mice were infected with a suspension of E. coli in volume of 0.1 ml, 0.2 ml, 0.3 ml, 0.4 ml, 0.5 m, 0.6 ml and 0.8 ml, while the control was given sterile distilled water per oral. At days 14 after treatment intestinal surgery and pathological examination were done. Intestinal was opened and cleaned then captured using Dinolite Microscope® which connected to the laptop. Data were collected and analyzed using statistic program and tested using ANOVA to determine differences in the degree of infection and severity of the intestinal mucosa, in between infected and uninfected of mice.
Condition of infected intestinal pathology showed severity depends on the concentration of a given infection. In the ANOVA analysis showed that there was a significant difference in the volume of a given infection. The more infections level, the poorer condition of the intestinal mucosa of mice. (P = 0,001)
A B S T R A C T / A B S T R A K INFO ARTIKEL
Penelitian ini membuktikan apakah derajat infeksi E. coli dapat mengakibatkan gangguan pada pencernaan dan keparahannya sesuai dengan derajat infeksinya. Uji dilakukan secara in vivo pada hewan coba mencit untuk melihat keparahan mukosa usus berdasarkan derajat infeksinya.
Penelitian dilakukan dengan desain post test only group design dengan kontrol negatif. Pada hari pertama kelompok perlakuan diinfeksikan suspensi E.coli dengan volume masing-masing 0,1ml; 0,2ml; 0,3ml; 0,4ml; 0,5ml; 0,6ml; dan 0,8ml, sedangkan kontrol diberikan cairan aquades steril per oral. Hari ke 14 dilakukan pembedahan dan pemeriksaan patologi usus. Usus yang telah dibuka dan dibersihkan kemudian diprotret dengan menggunakan mikroskop Dinolite® yang terhubung dengan laptop. Data dikumpulkan dan dianalisis dengan menggunakan program statistik dan diuji menggunakan ANOVA untuk menentukan perbedaan derajat infeksi dan keparahan dari mukosa usus mencit.
Gambaran patologi usus yang diinfeksi memiliki keparahan bergantung pada konsentrasi infeksi yang diberikan. Pada analisis Anova menunjukkan bahwa terdapat perbedaan yang signifikan pada besarnya volume infeksi yang diberikan. Semakin banyak infeksi yang diberikan menunjukkan semakin buruknya kondisi mukosa usus mencit.(P=0,001).
© 2014 Jurnal Vektor Penyakit. All rights reserved Kata Kunci:
keparahan, E. coli, mukosa usus, Mus musculus Article History: Received : 16 Sep. 2014 Revised : 9 Dec. 2014 Accepted : 10 Dec. 2014
*Alamat Korespondensi : email : andiarsa@gmail.com
Intestinal Mucosal Damages on Mus musculus
in Escherichia coli Infection
PENDAHULUAN
Bakteri yang paling banyak digunakan sebagai indikator sanitasi adalah Escherichia coli (E. coli). Bakteri ini merupakan bakteri komensal pada usus manusia, umumnya bukan patogen penyebab penyakit sehingga pengujiannya tidak membahayakan dan relatif tahan hidup di air. Bakteri ini dapat ditemukan di air meskipun bukan media yang ideal untuk pertumbuhan bakteri. E. coli sering disebut sebagai coliform fecal karena 1 b e r s u m b e r d a r i k o t o r a n m a n u s i a . Keberadaan E. coli dalam air atau makanan dianggap memiliki korelasi tinggi dengan ditemukannya patogen pada pangan, sehingga E. coli sering digunakan sebagai indikator pemeriksaan kualitas bakteriologis secara
2 universal.
S i f a t o p o r t u n i s t i k E . c o l i d a p a t menyebabkan penyakit yang serius terutama pada manusia yang memiliki sistem kekebalan tubuh yang rendah, seperti bayi, anak-anak, enterohemoragik atau penghasil verotoksin (EHEC atau VTEC), E. coli enteroinvasif (EIEC), E. coli enteroadhesif (EAEC), serta E. coli enteroagregatif (EAggEC) dan empat diantaranya merupakan penyebab umum
4 diare di negara berkembang.
P e n e l i t i a n i n i b e r t u j u a n u n t u k menentukan pengaruh infeksi E. coli terhadap mukosa usus mencit.
Metode
Penelitian dilakukan dengan post test only group design dengan kontrol negatif. Penelitian dilaksanakan pada bulan Januari 2014 di Laboratorium Bakteriologi Balai Litbang P2B2 Tanah Bumbu. Mencit dibagi masing-masing lima ekor dalam tujuh
diinfeksikan suspensi E. coli per oral dengan volume masing-masing 0,1ml; 0,2ml; 0,3ml; 0,4ml; 0,5ml; 0,6ml; dan 0,8ml, sedangkan kontrol diberikan cairan akuades steril per
5
oral sebanyak 0,8 ml. Hari ke-14 dilakukan pembedahan dan pemeriksaan patologi usus. Euthanasia mencit dilakukan dengan ethanol 70% disuntikkan secara intra peritoneal pada
5 setiap mencit dengan dosis 0,5ml.
Prosedur pembedahan dilakukan dengan melakukan insisi pada linea alba yaitu garis tengah perut mencit karena daerah tersebut yang paling sedikit terdapat pembuluh darah. Perut mencit yang telah diinsisi dibuka perlahan untuk melihat posisi saluran pencernaan. Usus yang ditemukan dipisahkan menjadi tiga bagian yaitu usus halus, kolon, dan rectum. Ketiga bagian tersebut dibuka kemudian dibersihkan dari isinya dengan cara menyiram akuades steril hingga permukaan mukosanya tampak dengan jelas. Mukosa usus difoto dengan menggunakan mikroskop
®
Dinolite yang terhubung dengan laptop, terutama mukosa yang mengalami kelainan patologis misalnya perlukaan, perdarahan, ptechiae, pembengkakan pembuluh perifer, hingga lesi berat.
yang ditentukan, selanjutnya data dianalisis dengan menggunakan SPSS 13.0 dan diuji menggunakan ANOVA untuk menentukan perbedaan derajat infeksi dan keparahan dari
8 mukosa usus mencit.
Hasil
Gambaran patologi usus yang diinfeksi memiliki keparahan bergantung pada konsentrasi infeksi yang diberikan. Gambar patologi kerusakan usus mencit dapat dilihat pada gambar 1.
Gambar 1. Bentuk kerusakan mukosa usus akibat infeksi E.coli
Usus Halus Kolon Rektum
a. Usus Halus normal b. Kolon normal c. Rektum normal
a. Usus Halus patologis ringan
b. Kolon patologis ringan
c. Rektum patologis ringan
a. Usus Halus patologis sedang
b. Kolon patologis sedang
c. Rektum patologis sedang
a. Usus Halus patologis berat
b. Kolon patologis berat
c. Rektum patologis berat
Sedang Ringan
Tabel 1 menunjukkan gambaran deskriptif jumlah mencit yang mengalami perlukaan di bagian ususnya. Semakin tinggi volume jumlah mencit dengan infeksi kondisi usus dengan kategori 3 dan 4 semakin banyak perlukaan.
Tabel 1.Kondisi perlukaan pada bagian usus mencit berdasarkan volume infeksi.
Volume Infeksi (ml/infeksi/ekor)
Jumlah mencit yang memiliki kerusakan usus (ekor)
Usus halus Kolon Rektum
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
0,1 4 0 1 0 5 0 0 0 4 1 0 0
0,2 4 1 0 0 3 2 0 0 5 0 0 0
0,3 3 2 0 0 2 2 1 0 2 1 2 0
0,4 2 2 1 0 2 3 0 0 3 1 1 0
0,5 1 2 1 1 2 1 2 0 2 1 1 1
0,6 0 1 2 3 1 0 3 1 0 0 3 2
0,8 0 1 1 3 0 0 1 4 0 0 0 5
Aquadest steril 0,8
ml 5 0 0 0 5 0 0 0 5 0 0 0
Ket: 1: normal
2: Patologis ringan 3: Patologis sedang 4: Patologis berat
Hasil pembedahan menunjukkan bahwa infeksi E. coli memberikan dampak perlukaan usus yang cukup serius. Perlukaan mulai berupa ptechiae, hiperemi hingga perdarahan hebat pada mukosa usus disertai pembesaran pembuluh darah kapiler yang sangat mencolok. Setiap perlukaan pada setiap bagian usus dan berdasarkan volume infeksi cenderung seragam diantara masing-masing kelompok. Hasil dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2. Variasi perlukaan pada bagian usus mencit berdasarkanvolumeinfeksi.
Volume Infeksi (ml/infeksi/ekor)
Variasi Perlukaan Usus
Total Usus halus Kolon Rektum
0,1 0,2 0,2 0,3 0,266667
0,2 0,3 0 0,7 0,552381
0,3 1,3 0,5 0,8 0,857143
0,4 1,3 0,2 0,7 0,695238
0,5 0,7 0,3 0,8 0,542857
Pada analisis ANOVA menunjukkan bahwa terdapat perbedaan yang signifikan pada besarnya volume infeksi yang diberikan. Tabel 3 ini menjelaskan adanya perbedaan antar perlakuan yang signifikan artinya semakin banyak infeksi yang diberikan menunjukkan semakin buruknya kondisi mukosa usus mencit, sedangkan antar bagian usus tidak berbeda secara bermakna. Hasil ditunjukkan pada tabel 3.
Tabel 3. Hasil perhitungan ANOVA
perlukaan usus mencit berdasarkan volume infeksi E.coli
Sumber Variance SS df MS F P-value
Antar Perlakuan 35,47 7 5,07 8,44 0,001*
Antar bagian usus 0,72 2 0,36 0,60 0,552
Interaksi 7,68 14 0,55 0,91 0,546
Antar variable 57,6 96 0,6
PEMBAHASAN
Penelitian ini merupakan penelitian dasar untuk mengetahui pola infeksi dan derajat keparahan usus terhadap infeksi E. coli. Penelitian ini belum menghitung secara pasti jumlah E. coli yang menginfeksi. Penelitian ini hanya menentukan derajat keparahan usus berdasarkan volume larutan E. coli yang diinfeksikan. Kegiatan tersebut akan dilakukan pada tahap penelitian berikutnya, sehingga dapat dijadikan perkiraan dasar batas minimal kontaminasi E. coli pada makanan yang sudah dapat memberikan manifestasi klinis pada penderitanya.
E. coli merupakan flora yang dominan pada usus yang bersifat fakultatif, beberapa s t r a i n d a p a t m e n g e m b a n g k a n kemampuannya menimbulkan penyakit pada saluran usus, urin, bahkan sistem syaraf pusat. E. coli seperti kebanyakan pathogen memiliki strategi dalam menimbulkan penyakit antara lain: membentuk koloni pada permukaan mukosa, menghindar dari system immune host, memperbanyak koloni dan membuat kerusakan pada jaringan tubuh host.
Pembedahan 40 mencit didapatkan bahwa sebagian besar mengalami hiperemia dan perdarahan yang mengindikasikan bahwa usus mencit tersebut telah terinfeksi bakteri E. coli. Pada tabel 2 menunjukkan bahwa variasi perlukaan usus pada setiap mencit relatif seragam walaupun jumlah mencit yang
mengalami perlukaan berdasarkan kategori keparahan tidak selalu sama, sebagaimana diperlihatkan pada perlakuan 0,3ml/infeksi/ ekor menunjukkan efek perlukaan lebih tinggi d i b a n d i n g k a n p a d a p e r l a k u a n 0 , 4 -0,6ml/infeksi/ekor.
juga berkaitan dengan aktivitas penyakit pada pasien IBD.
Salah satu penyebab parahnya infeksi E. coli pada usus mencit pada penelitian ini
adanya toksin yang dihasilkan yaitu Shiga toxin atau STEC. Beberapa penelitian menyebutkan STEC ini menjadi obyek utama pengamatan pada Kejadian Luar Biasa (KLB) penyakit gastro intestinal. STEC sangat berkaitan dengan kasus sporadis atau KLB yang melibatkan makanan terkontaminasi oleh bakteri dan biasanya terjadi saat produksi dan distribusi makan secara massal. Hal tersebut menjadi perhatian penting untuk upaya penurunan kasus yang sporadis dan banyak.
KESIMPULAN
Infeksi E. coli meningkatkan derajat keparahan secara fisik yaitu perlukaan mukosa usus sesuai dengan besarnya volume suatu infeksi.
SARAN
Perlu menghitung secara pasti jumlah b a k t e r i E . c o l i m i n i m a l y a n g d a p a t memberikan dampak perlukaan pada usus mencit,
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terimakasih disampaikan kepada Kepala Balai Litbang P2B2 Tanah Bumbu yang telah memfasilitasi kegiatan ini, serta terima kasih kepada Prof. Setiawan Koesdarto yang memberikan masukkan tentang hewan coba sehingga tulisan ini dapat dipublikasikan dengan baik.
DAFTAR PUSTAKA
1. Horan N. Faecal Indicator Organisms. In: Mara D, Horan N, editors. Handbook of Water and Wastewater Microbiology. San Diego, California: Academic Press, An Imprint of
3. Andriani. Eschericha coli 0157 H:7 sebagai penyebab penyakit zoonosis. Lokakarya Nasional Penyakit Zoonosis. p. 173-7.
4. Vandepitte J, Yerhaegen J, Engbaek K, Rohner P, Piot P, Heuck CC. Basic Laboratory Procedures in Clinical Bacteriology. 2 ed. Susanto D, editor. Jakarta: EGC; 2011. 143 p. 5. Leary S, Underwood W, Anthony R, Cartner S,
Corey D, Grandin T, et al. AVMA Guidelines for the Euthanasia of Animals. 2013.0.1 ed. Schaumburg: American Veterinary Medical Association; 2013. 102 p.
6. Iskandar T, Subekti DT, Suibu T. Pengaruh pemberian RMB5 terhadap koksidiosis pada ayam broiler. Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner2006.
7. Daugschies A, Gasslein U, Rommel M. Comparative efficacy of anticoccidial under the conditions of commercial broiler production and in battery trials. Veterinery Parasitol. 1998;76:163-71.
8. Irianto A. Statistik konsep dasar dan aplikasinya. 1 ed. Jakarta: Kencana PMG; 2008. 309 p.
9. Okada H, Shirikawa T, Gotoh A, Kamiyama Y, Muto S, Ide H, et al. Enumeration of bacterial cell numbers and detection of significant bacteriuria by use of a new flow cytometry-b a s e d d e v i c e . J c l i n M i c r o cytometry-b i o l . 2006;44(10):3596-9.
10. Nataro JP, Kaper JB. Diarrhegenic Eschericia coli. J clin Microbiol. 1998;11(2):403.
11. Zurex M, Chmielarczyk A, Gosiewki T, Tomusiak A, Adamski P, Wcislo M, et al. Possible role of Escherichia coli in propagation and perpetuation of chrinic inflammation in ulcerative colitis. BMC Gastroenterology. 2013;13:61.
12. Wohlgemut S, Haller D, Blaut M, Loh G. Reduced microbial diversity and high numbers of one single Escherichia coli strain in the intestin of colitic mice. Environ Microbiol. 2009;11(6):1562-71.
15. Cooke EM, Erwins SP, Hywel-Jones J, Lennard-Jones JE. Properties ofe strains of Escherichia coli carried in different phases of ulcerative colitis. Gut 1974;15(2):143-6.
16. Ahmed S, Cowden J. An outbreak of E. coli 0157 in central Scotland, abstr. V191. 13rd International Symposium and Workshop on S h i g a t o x i n ( v e r o t o x i n ) - P r o d u c i n g Escherichia coli Infection; Melville, N.Y.: Lois Joy Galler Foundation for Hemolytic Uremic Syndrome Inc.; 1997.
17. Fukushima H, Hashizume T, Kitani T. The massive outbreak of enterohemorrhagic E. coli 0157 infections by food poisoning among the elementary school children in Sakai, Japan in 1996, abstr. V6/VII. 3rd International
Symposium and Workshop on Shiga Toxin (Verotoxin)-Producing Escherichia coli Infections; Melville, N.Y.: Lois Joy Galler Foundation for Hemolytic Syndrome Inc.; 1997. p. 111.
18. Paton A, Ratcliff R, Doyle R, Seymour-Murray J, Davos D, Lanser J, et al. Molecular microbiological investigation of an outbreak of hemolytic uremic syndrome caused by dry fermented sausage contaminated with Shiga -like toxin-producing Escherichia coli. J clin Microbiol. 1996;34:1622-7.
