Aplikasi Mikrobiologi:
Mikrobiologi Medis
Prinsip Penyakit dan Epidemiologi
• Patogen: mikroorganisme penyebab penyakit
• Mikroorganisme yang dapat menginvasi tubuh dan bertahan terhadap sistem imun, dengan cara:
menghasilkan kapsul atau enzim dan beberapa
mikroorganisme mengeluarkan toxin yang dapat
mempengaruhi kesehatan kita secara serius.
disease
• a disorder of structure or function in a human, animal, or plant, especially one that produces specific signs or symptoms or that affects a
specific location and is not simply a direct result of physical injury
• : an illness that affects a person, animal, or
plant : a condition that prevents the body or
mind from working normally
Patologi, Infeksi dan Penyakit
• Patologi adalah ilmu yang mempelajari penyakit (pathos=suffering; logos=ilmu)
• Patologi meliputi:
– Penentuan penyebab penyakit atau etiologi (munculnya penyakit)
– Patogenesis = perkembangan penyakit
– Perubahan struktur dan fungsi tubuh yang
diakibatkan karena penyakit
Infeksi dan Penyakit
• Adanya jenis mikroorganisme tertentu di bagian tubuh yang secara normal tidak ditemukan disana -- dan dapat menimbulkan penyakit dapat
dikatakan infeksi juga.
• Penyakit terjadi ketika infeksi menghasilkan perubahan-perubahan dari kondisi tubuh yang sehat.
• Sakit adalah keadaan tidak normal sebagian atau semua tubuh tidak
bekerja dengan baik atau tidak dapat menjalankan fungsinya normalnya.
• Infeksi: (kadang) terjadi tapi belum langsung terlihat gejala sakit
Infeksi: invasi atau kolonisasi microorganisme patogen di dalam tubuh.
Patogen meliputi: bakteri, fungi, parasit, atau virus.
hiv infection
fighting infection
MICROFLORA NORMAL
Peran microflora normal
• Microflora normal memberi manfaat kepada inangnya dengan cara mencegah pertumbuhan yang pesat
microorganisme berbahaya.
• Microflora normal melindungi inang melawan kolonisasi oleh mikroorganisme yang berpotensi patogen dengan cara:
– kompetisi nutrisi,
– menghasilkan senyawa berbahaya bagi mikroorganisme yang menyerang,
– mempengaruhi kondisi misalnya pH dan ketersediaan
oksigen sehingga tidak sesuai untuk mikroorganisme
patogen
Microflora Normal = The Invisible Helpers
• Could we survive without bacteria?
• What is the most abundant cell in the human body?
Skin cells? Think again. It's bacteria!
• Bacteria living in our body outnumber our own cells by 10 to 1. How many bacterial cells do we have in total?
The number is anything upwards of an amazing 1000 trillion (one trillion = 1,000,000,000,000).
• These bacteria, called normal flora, are found
everywhere on your body - skin, hair, eyes, teeth and
inside your gut. Your face has 10-100 million bacteria
per square centimeter!
MicroFloraNormal
Natural defense Normal flora space competition Normal flora = Invisible helper
The characteristics of human microbiota change over time in response to varying environmental conditions and life stages. Image courtesy: US National Library of Medicine. Image source:
Ottman N, Smidt H, de Vos WM and Belzer C (2012)
Diagram of the human body showing the relative abundances of various types of microbes in each region. Image credit: Darryl Leja, NHGRI
Etiology of Infection Disease
• Infectious disease = penyakit yang disebabkan oleh adanya infeksi mikroorganisme patogen
• Beberapa penyakit dapat diketahui penyebab munculnya penyakit tersebut dengan jelas, tapi beberapa penyakit belum dapat diketahui dengan pasti penyebabnya
• Metode yang dapat digunakan untuk
menentukan penyebab penyakit adalah Postulat
Koch
Sejarah
• Pada 1546, Girolamo Fracastoro mengusulkan bahwa epidemi penyakit disebabkan oleh benih seperti makhluk tertentu yang dipindahtangankan melalui kontak langsung, atau tidak langsung dan kontak jarak jauh dengan infeksi.
• Louis Pasteur dan Robert Koch dianggap sebagai bapak
mikrobiologi medis. Louis Pasteur terkenal karena percobaannya ketika dia menyangkal teori generasi spontan. Louis Pasteur juga menemukan metode untuk pengawetan makanan (pasteurisasi) dan vaksin terhadap kolera unggas, anthrax dan rabies.
• Robert Koch memberikan kontribusi kepada teori kuman penyebab penyakit, dengan ketentuan bahwa penyakit tertentu disebabkan oleh mikroba tertentu. Dia mengembangkan kriteria yang dikenal sebagai postulat Koch dan di antara yang pertama berhasil
mengisolasi bakteri dalam kultur murni; sehingga dapat menjelaskan beberapa bakteri termasuk Mycobacterium tuberculosis, agen penyebab TB.
Germ theory
Years ago, Louis Pasteur “discovered” the “germ theory ...
Postulate Koch
1890: Robert Koch menetapkan pedoman untuk membuktikan bahwa agen mikroba tertentu bertanggung jawab untuk penyakit tertentu.
Postulat Koch menyatakan bahwa:
1. Mikroorganisme tertentu yang diduga sebagai penyebab
penyakit harus secara rutin dapat diisolasi dari pasien dengan penyakit tertentu.
2. Mikroorganisme harus dapat diisolasi dan ditumbuhkan dalam kultur murni in vitro.
3. Ketika kultur murni disuntikkan ke dalam inang yang baru, harus menyebabkan penyakit yang sama.
4. Mikroorganisme yang sama harus dapat diisolasi kembali dari inang yang baru
Catatan: Koch bekerja dengan penyakit yang disebut anthrax yang menyerang ternak sapi dan domba.
Postulat Koch
Postulate Koch
Use alternative method
The bacteria Legionella
pneumophila causes 90% of Legionnaires’ disease, an
atypical bacterial pneumonia.
While L. pneumophila is
ubiquitous in natural aquatic environments, all outbreaks of Legionnaires’ disease are
associated with human-made aquatic environments.
Tissues from lung biopsies and sputum samples were examined for a recurring microorganism. A Gram- negative rod with a tendency
to form long, looping filaments was consistently
detected in specimens.
Second, the newly discovered bacterium was isolated in pure culture in the laboratory.
This necessitated
investigating L. pneumophila’s nutritional requirements and
designing special growth media that would meet these
narrow requirements for bacterial growth. Third, a susceptible animal was needed to demonstrate that L. pneumophila could produce disease, particularly
a respiratory disease similar to Legionnaires’ disease in
humans.
Kapsul polisakarida
Beberapa Streptococcus pneumoniae memiliki kapsul polisakarida yang mengelilingi permukaan. Hal ini
membuat bakteri licin, dan makrofag alveolar tidak dapat
lagi menelan dan menghancurkan mereka. Bakteri dapat
berkembang biak di paru-paru sekarang.
Bagaimana bakteri patogen merusak sel inang?
• Direct damage
• Production of toxin
Exotoxin dan Endotoxin
• Exotoksin:
– Diphtheria toxin – Botulinum toxin – Tetanus toxin – Antrax toxin
– Vibrio enterotoksin
– Staphylococcal enterotoxin
Neurotoxin: botulinum toxin
• This type of illness usually exhibits symptoms within four to 36 hours after ingesting a contaminated food product. The symptoms include dry mouth, difficulty speaking and swallowing, weakness of the facial
muscles, blurred or double vision, drooping eyelids, as well as nausea and vomiting. Eventual respiratory
shutdown and general muscle paralysis are the usual the causes of death.
Paralysis: the loss of the ability to move (and sometimes to feel anything) in part or most of the body
Tetanus
• A. neurotransmisi dikendalikan oleh keseimbangan antara rangsang dan penghambatan neurotransmitter.
• B. neurotransmitter inhibisi (misalnya, GABA, glisin) mencegah depolarisasi membran postsynaptic dan konduksi dari sinyal listrik.
• C. Tetanospasmin tidak mengganggu produksi atau penyimpanan GABA atau glisin, melainkan pembebasan mereka (aktivitas presinaptik).
• D. Dengan tidak adanya penghambatan neurotransmitter, eksitasi neuroaxon adalah tak terkendali.
Tetanus Toxin
endotoxin
a heat-stable toxin associated with the outer membranes of certain gram- negative bacteria, including Brucella, Neisseria, and
Vibriospecies. Endotoxins are not secreted but are released only when the cells are disrupted; In large quantities they produce hemorrhagic shock and severe
diarrhea; smaller amounts cause fever, altered resistance to bacterial infection, leukopenia follow ed by leukocytosis, and numerous other biologic effects.
