Tinjatran Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Akfivitas Biologi Strepfokokus Grrup C Isolat asal Babi dari Kera
II TINJAUAN PUSTAKA
2 1 S~fat Streptokokus
Streptokokus. merupakan bakteri berbentuk bulat dengan susunan sepertl rantai dan tersebar luas di alam. Beberapa spesies di antaranya merupakan flora normal manusia dan newan (Blood dan Radostits, 1989). Beberapa spesles bers~fat patogen pada manusia misalnya S. pyogenes (grup A) dikenal sebagai peyebab rheumatoid fever ( Davies et a/., 1973). S. agalactiae (grup B) sebagai penyebab penyakit neonatal dan mastitis pada sapi perah (Wibawan dan Laemmler, 1990), Streptococcus suis (grup D) penyebab meningitis pada babi dan S. canis (grup G) yang patogen pada an- jing (Blood dan Radostits, 1989).
Streptokokus grup C menurut Lancefield merupakan komensal lain pada manusia dan hewan , terdiri dari 3 spesies yaitu S. equisimilis; S. dys- galactiae, dan S. equi yang terdirj dari dua subspesies, yaitu S. equi subsp. equi dan S. equi subsp. zooepidemicus.(Winkle, 1979; Farrow dan Collins, 1984; Jorm er al., 1994). Streptococcus equisimilis merupakan patogen pada manusiz (Esferatiou, 1989; Fox, Turner dan Fox,
t
993; Lebrun, Gilbert, Wallet. Manneville dan Pilot, 1986). S. dysgalactiae patogen pada sapi menyebabkan rnasdtis (Baksi dan Singh, 1964; Dodd dan Norcross, 1967). Streptococcus equi subsp. equi patogen pada kuda penyebab ingus ganas (strangles) dan S. equi subsp. zooepidemicus penyebab ingus tenarig (stran- gles-like) pada kucia (Blood dan Radostits. 1989). Str-eptococcirs equiTinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 7 asal Babi dan Kera
subsp. zooepidemicus juga patogen pada manusia (Low, Young dan Hard- ing, 1980; Barnham, Thornton dan Lange, 1983; Esferat~ou, Coleman, Hahn.Timmoney, Boutgrass dan Monget, 1994).
Secara biokimiawi, streptokokbs grup C dapat dibedakan berdasarkan sifat-sifat sebagai berikut :
1. Kemampuan memfermentasi trehalosa dan sorbitol, ini terutarna untuk membedakan S. equisimilis, S. equi subsp. zooepidemicus, dan S. equi subsp. equi (Winkle, 1979). Sifat tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Kemampuan Memfermentasi Trehalosa dan Sorbitol dari ke 3 Spe- sies Streptokokus Grup C (Winkle, 1979).
Spesies Sorbitol Trehalosa
S. equisimilis -
+
S. equi subsp. equi 4-
-
S. equi subsp. zooepidemicus
-
+
2. Berdasarkan uji aktivitas enzim a-L glutamat amino peptidase bersama sama dengan fermentasi glikogen dan sorbitol (Esferatiou et a/., 1994). Cara ini dapat juga di gunakan untuk membedakan S equi subsp. equi dan S. equi subsp. zooepidemicus. a
3. Winkle (1979) mengklasifikasi ke tiga spesies dan dua subspesies ini den- gan cara mengamati kemampuan tumbuh dalam medium mengandung
Tinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isokt asal Babi dan Kera
finosa. inulin dan mannitol. Sifat tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Sifat Biokimiawi Streptokokus Grup C (Winkle, 1979).
S. equi subsp. (+) + zooepide~nicus S. equi subsp + (+) + equi S. equisimilis + + (+) Spesies NaCl H i d r o l i s i s 2% Pati Gelatin S. dysgalactiae + (+) + Fennentasi
Sukrosa Arabinosa Raffinosa lnulin Mannilol
Keterangan : (+): kebanyakan spesies positif
NaCl2% : pertumbuhan dalam media rnengandung NaCl2%
2.2 Streptococcus equi subsp. zoaepidernicus pada Hewan dan Manusia Norcoss (1969) mengatakan S. zooepidemicus tersebar luas pada hewan, meskipun pada awalnya kuda diketahui sebagai induk semang ata- minya. lnfeksi bakteri ini pada berbagai hewan telah banyak dilaporkan misalnya sebagai penyebab mastitis pada sapi perah (Baksi dan Singh, 1964). septikemia pada domba (Stevenson, 1975). ayam (Goren, De-yong dan Van Eck, 1981 ) dan kambing (Gibbs, Laughin dan Cameron. 1981 ).
infeksi S. zooepidemicus pada manusia yang mengkonsumsi susu telah dilaporkan dan dikaitkan dengan pasteurisasi susu yang tidak baik (Barnham et
a/.,
1983). Edwards, Roulson dan ironside (1 988) dan Francis. Nimmo, Esferatiou, 'Galanis dan Nuthall (1993) juga meiaporkan kasus yangTi)?jaua~? Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 9 asal Sabi dan Kera
Nimmo, Esferatiou, 'Galanis dan Nuthall (1993) juga melaporkan kasus yang sama akibat konsumsi susu mentah yang berasal dari sapi penderita mastitis subklinis. Peran kuda dalam penularan penyakit ini ke manusia nampaknya sangat penting (Barnham. Lyungren dan Mc Intyre, 1987). Barnham, Kerby, Chandler dan Millar ( I 989) mengatakan infeksi S. equi subsp. zooepidemicus pada manusia adalah akibat konsumsi susu yang tidak dipasteurisasi (zoo- nosis) atau kontak dengan kuda. Esferatiou (1989) mengatakan sebelum tahun 1980-an, infeksi bakteri ini pada manusia masih sangat jarang. lnsiden penyakit yang dikaitkan dengan bakteri ini belakangan semakin meningkat. Gejala klinis yang ditimbulkan pada manusia, adalah pharingitis, arthritis dan septikemia.
2.3 Komponen Kimiawi Permukaan
el
S. equi subsp. zooepidemicus2.3.1 Kapsul sebagai Komponen Peimukaan Sel
Kapsul merupakan struktur terluar permukaan sel bakteri dengan kon- sistensi seperti lendir (bersifat hidrofil dengan kandungan airnya lebih dari 95%). Komposisi kopsut sangat beragam, umumnya terdiri dari karbohidrat yang bermuatan negatif (Bayer dan Thurow, 1977). berbagai makromolekul dan beberapa ion anorganik yang memang dapat diserapnya (Geddie dan Sutherland, 1993). Ketebalan kapsul umumnya sekitar 10 nm, tetapi pada Klebsiella pneumoniae bisa mencapai 160 nm (Amako. Meno dan Takade, 1988). P a d a Eschertchia colt ( E . coli) K1, ketebalan kapsul dapat menjngkat hingga lebih dari 30 kali lipat jika diopsonisasi oleh antibodi spesifik ter-
Tinjaua~l P~rstaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 10 asal Babi dan Kera
hadapnya Fenomena ini telah diketahui sejak lama pada Sfreptococcus pneumoniae, tetapi belum jelas penyebabnya (Kroncke, Golecki dan Jann,
1990).
Salah satu senyawa yang umum terdapat sebagai komponen kapsul ~alah asam N-asetil neuraminat (NeuNAc) yang membentuk struktur polirner dengan ikatan poll a(2-8). Senyawa ini terdapat pada kapsul Nejsseria men- ingitidis, €. coli dan streptokokus grup 3 (Pelkonen, Hayrinen dan Finne, 1988). Selain pada prokariot, senyawa poli a(2-8) NeuNAc juga terdapat pada membran sel saraf yang berfungsi untuk melekatkan sesamanya (Rutishauer, Acheson, Hall, Mann dan Sunshine, 1-980). Senyawa poli a(2- 8) NeuNAc dapat berperan sebagai imunodeterminan kapsul dan dapat dikenali oleh antibodi spesifik terhadapnya (Finne, Suermann, Goridis dan Finne, t987).
Kapsul memifiki fungsi biologis bermacam-macam, di antaranya : 1. Mencegah sel dari kekeringan, cadangan energi, dan membantu perleka-
tan bakteri (Bazeley, 1942; Perry dan Staley, 1997).
2. Aktivitas biologis yang berhubungan dengan patogenesis penyakit seperti melindungi bakteri dari fagositosis, mencegah aktivasi sistem komplemen, dan membantu perlekatan dan penyebaran bakteri dalam tubuh (Mims, 1982).
3. Melindungi bakteri terhadap bakteriofag, toksin-toksin dan agen antibakte- rial (Diaz-Romero dan Outschoorn, 1994).
Ti~?jajauan Pustaka : ~ k s h s i Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat I I asal Babi dan Kera
, Pada S. equi subsp. zooepidemicus dan streptokokus grup C lain-
nya. kapsul terdiri dari asam hialuronat sebagai bahan penyusunnya (Parker, 1983). Senyawa ini berupa polimer dari disakarida asam P-D glukuronat dan N-asetil glukosamin yang saling berikatan pada posisi P-1,3. Asam hialu- ronat disakarida merupakan monomernya (Harper, Rodwell dan Mayes, 1980) (Gambar 1 ). Pertama kali asam hialuronat ditemukan oleh Meyer dan Palmer pada tahun 1934 dari cairan bulbus oculi sapi (Jeanfoz, 1963), na- mun sekarang telah berhasil dimurnikan dari berbagai jaringan hewan seperti trachea sapi, umbilicus (tali pusar) manusia, pial ayam jantan, dan dari S.
equi
subsp. zooepidemicus (Anon., 1997).Senyawa ini tergabung dalam kelompok karbohidrat jaringan yang
di-
namakan mukopolisakarida asam 'atau gtikosaminoglikan asam (Jeanloz, 1963). Glukosa adalah prekursor senyawa ini dengan lintasan biosintesis- nya tertera pada Gambar 2. Pada Gambar 2 nampak lintasan biosintetik menghasilkan dua senyawa karbohidrat aktif, yaitu uridin di fosfat (UDP), N-
Gambar I .
44r3-Q43~7
NW--co-cHJ-
H OH
ASAM G L ~ u R o ~ T N-ASETIL G L UKOSAMIN
Tinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivifas Bblogi Streptokokus Grrup C isolat 12 asal Babi dan Kera
asetil glukosamin dan UDP- glukuronat. Penggabungan kedua senyawa ini terjadi akibat bantuan enzirn hialuronat sintase yang rnernerlukan Mg
''
da- lam aktivitasnya (Markovitz dan Dorfrnan,. 1962). Secara biokimiawi senyawa ini rnerupakan struktur dasar jaringan ikat yang terdiri dari banyak. molekul protein (proteoglikan) dan anggota kelompok mukopolisakarida lain- nya seperti kondroitin sulfat dan keratin sulfat. Molekul kelornpok asarn glikosa~ninoglikan ini banyak dijumpai pada bahan dasar yang bersifat adhe- sif dan juga dalarn cairan sinovial sendi untuk pelurnas (Lehninger, 1982; Stryer, 1988).Asam hialuronat kapsul bakteri bersifat sama dengan asarn hialuronat jari-ngan. yaitu adhesivitasnya, dan p ~ l i ~ e r i s a s i n y a dirnulai dari bahan dasar yang sama rnembentuk o-p-D glukopiranosil (7-3) p-D-N asetil glukosamin piranosida (asam hialuronat disakarida). Dalarn proses ini secara ber- samaan juga disintesis protein inti (core protein) dengan residu asam amino serin yang rnenjadi tempat dirnana asarn hialuronat tersebut bertaut (Muir, 1958; Stoolmiller dan Dorfrnan, 1969). Asam hialuronat murni dari strepto- kokus grup A dan C berbobot rnolekul 580.000 dan mengikat satu residu serin per rnolekulnya (Markovitz, Cifanolli, dan Dorfrnan, 1959; Stoolmiller dan Dorfman, 1969). Kapsul streptokokus dengan bahan asarn hialuronat bersifat tidak irnunogenik, kecuali jika berinteraksi dengan protein bakteri yang umumnya dapat menggertak sistern kekebalan (Durack, 1989).
Tinjauan P u s t a k a : Ekspresi Fenotip dan A k t i v i t a s Biologi S f r e p f o k o k u s Grrup C i s o l a t 13
asal Babi dan K e r a
Stoolmiller dan Dorfman, 1969). Kapsul streptokokus dengan bahan asam hialuronat bersifat tidsk imunogenik, kecuali jika berinteraksi dengan protein bakteri yang urnurnnya dapat menggertak sistern kekebalan (Durack, 1989).
GL IKOGE V
--
Menghambat GL UKOSA GGL UKOSA b-P 0 c f c k alorteri k 4 JALAN SlKL US EMBDEN - ASAM-ME YERHOF SI TRA T
FRUKTOSS 6-P
-
, PIRUVAT:--
COa+ H=O-b
GLUTAMIN F O S F O G L V K O - P4UTASE_
,
~ i l C O s A H , N g r-P N-ASETIL .-- N - A s E T l I GL UKOSAMI.fL GLUKOSAM!'.' GL UKOSAMINt
N-ASETIL- MANNOSAMIN FOSFOENOL-
R A T
j.
* Anal00 den!+" UDPG. Nukteotida purin etau pi- .
rimidin dapat berikatan sa- ASAM
t
ma kapada gula .tau gula N-ASETIL-
amino. Contch.sontohnya NEURAMINAT
'-'
adalah timidin diforfat (TDPl-glukosmin .tau TOP-N-autilglu kosmin.
/
ASAM SIALAT MUXOPOLISAKARIDA GLIKOPROTEINt
MUKOPOL I - SAKARIDA (misslnya HEPARIN) 4 N-AS%?L--
MUKOPOLISAKARJDAGLUKOSAMIN (ASAM HIALURONAT)
1 GLIKOPROTEIN
NAD+/==='
UDP- N-ASETIL- GALAKTOSAMIh'\
MUKOPOL iSAKAflIDA (KONDROITINJ GLIKOPROTEINGambar 2. Diagram Skematis Lintasan Biosintesis Asarn Hialuronat Disa- karida (Harper et
a/.,
1980)Tinja~ian Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 14. asal Babi dan Kera
2.3.2 Dinding Sel
2.3.2.1 Peptidoglikan, Asam Teikoat dan Lipoteikoat
Dinding sel bakteri Gram positif terdjri dari senyawa peptidoglikan dengan kandungan 40 sampai 96 % materi penyusun dinding sel. Dafam satu dimensi, peptidoglikan tersusun dari unit disakarida yang terdiri dari N- asetil glukosamin (G) dan N-asetil muramat (M). Disakar~da tersebut ter- susun berselang seling secara polimerik yang rnembentuk ikatan glikan. Dalam dua dimensi, kedua struktur glikan tersebut dihubungkan dengan ika- tan oligopeptida (interpeptida) yang rnembentuk ikatan seberang silang (Thorpe, 1984). Struktur kimia peptidogtikan dengan variasi konfigurasinya tertera pada Gambar 3.
Peptidoglikan berperan sebagai penahan sel dari pengaruh osmotik lingkungan yang umumnya hipotonik dan secara biofisis struktur ini sangat efisien (Thorpe, 1984 ). Asam teikoat m@rupakan polimer karbohidrat alkohol yang dihubungkan melalui ikatan fosfodiester. Panjang senyawa ini rata-rata
6 sampai 10 unit ulangan, tiap unit mengandung residu ester d-alanin dan N-asetil glukosaminil seperti nampak pada Gambar 3. Ada dua rnacam asam teikoat yaitu yang mengandung gliserol fosfat dan yang mengandung gliserol fosfat dan ribitol fosfat. Bentuk gliserol fosfat lebih tersebar luas dan kedua senyawa ini terdapat baik pada dinding maupun pada membran sitoplasma sel (Gambar 4) (Davies et
a/.:
1973; Jawetz, Melnick dan Adel- berg. 1982). lnteraksi asam teikoat dengan peptidoglikan tertera pada Gam-Tinjaoar? Prrsfaka : Ekspresi Fenofip dan Aktivitas Biologi Sfrepfokokus Grrup C isolaf I 5 asal Babi dan Kera
A,-(A..A,.A+i--b-Ala I o- Ala A, I I A. i A, I -.G'-.M'-. GI-
Gambar 3. Beberapa Struktur Umum Peptidoglikan dan Konfigurasi Susunan Komponennya (Thorpe, 1984)
Keterangan : G: N-asetil glukosamin, M: N-asetil muramat;
A1
sampai A7 ialah bermacam-macam asam amino pembentuk ikatan peptida ( a ) CH.OH I CH,OH +I-C-OAla I RO-C-H CH,-0 CH,- 0 1 CH,-0 R=Hsturreskhlglubadl CH,- 0 n
Ala = ahliIl R = a- or @N. @ gkkob;rmbr
Ala
-
brbn*lTipe gliserol Tipe ribitol
Garnbar 4. Struktur Kimia Asam Teikoat tipe Gliserol dan tipe Ribitol (Thorpe, 1984)
Ti,ljairat? P~rslalta : Eltsprssi Fe~lotip O ~ I J Alitiv~tas Biologi SStr-eptokok~~s Grrttl~ C isolat I h asal Babi cia17 Kera
I CH-OR
I
Gambar 5 . Hubungan antara Asam Teikoat (Rantai Sampingnya) dengan Polimer Polisakarida dari Peptidoglikan (Thorpe, 1984)
mampu rnengikat M ~ dan Ca ~ + 2' serta memasukannya ke dalam sel. Setain fraksi ribitol dan gliserol fosfat, asarn teikoat pun mengikat fraksi kar- bohidrat dan lipid. Pada Streptococcus sanguis, komposisi perbandingan fosfat, gliserol, karbohidrat dan asam lemak dalam asam lipoteikoat rnernbran berturut-turut sebesar 1 : 0,95 : 0.71 : 0,046, sedangkan untuk asam lipo- teikoat dinding sel perbandingan ini berturut-turut sebesar 1 : 0,99 : 0,79 : 0,023 (Chiu, Emdur dan Platt, 1974). Nampak di sini kandungan lemak asam lipoteikoat membran dua kali kandungan lemak asam iipoteikoat din- ding sel
Tir~jauarl Pustaka : Ekspresi Fenofip dan Aktivifas Biologi Strepfokokus Grrup C isolat 17
asal Sabi dan Kera
2.3.2.2 Karbohidrat Dinding Sel
Keberadaan antigen ini mula-mula diketahui oleh Lancefield yang mengamati suatu komponen polisakarida (substansi C) pada dinding sel bakteri. Reaksi dengan antiserum spesifik terhadap bakteri tersebut menye- babkan terbentuknya endapan. Berdasarkan reaksi serologis streptokokus dibedakan dalam beberapa grup yang dinyatakan dengan A, B, C, dan grup lainnya.
Streptokokus grup A rnemiliki antigen karbohidrat berupa asam hialu- ronat yang strukturnya mirip asam hialuronat jaringan mamalia (Davies ef
at.,
1973). Antigen ini beratnya kira-kir.a 10% berat kering sel, dengan N-asetil glukosamin sebagai determinan antigen untuk grup A dan N-asetil galakto- samin untuk grup C. Kedua residu ini bertanggung jawab terhadap spesifisi- tas respon imun yang dihasilkan (Jawetz e t a / . , 1982).Streptokokus grup B memiliki antigen karbohidrat yang terdiri dari tipe I, 11, 111, IV, dan V. Tipe I terdiri dari galaktosa dan N asetil glukosamin (Jelinkova, 1977). Tipe II rnemiliki antigen lebih kompleks, rantai polisakari- danya rnemiliki 2 rantai sarnping (bercabangf, cabang yang satu mengand- ung asarn sialat dan cabang lainnya rnemiliki residu galaktosa (Kasper, Gor- roff dan Baker, 1978; Kasper, Baker, Coldes, Katzenellenbogen dan Jennings, 1983). Kedua residu ini bertanggung jawab terhadap ekspresi anti- gen tipe yang bersangkutan. Tipe Ill memiliki antigen karbohidrat yang terdiri dar~ galaktosa, glukosamin, dan glukosa dengan rasio molar 2 : 1 : 1.
T~njauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Akfivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 18 asal Babi dan Kera
Gambar 6. ~truktu; Pembalut Sel Bakteri Kokus Gram Positif (Whithworth, 1990).
Keterangan : P, protein; PL, fosfolipid;
h
ikatan seberang silang peptidaAsam glukuronat dan asam sialat merupakan imunodeterminan anti- gen tipe Ill, dimana asam glukuronat lebih dominan mengekspresikan sifat antigenik tersebut jika dibanding dengan asam sialat (Baker, Kasper dan Da- vies, 1976; Jelinkova, 1977; Jennings, Lugowski dan Kasper., 1981). Gam- bar 6 memperlihatkan keberadaan antigen karbohidrat permukaan sel dari streptokokus ( Whithworth, 1990).
Tinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Siologi Streptokokus Grrup C isolat I ! ,
asal Babi dan Kera
2.3.2.3 Antigen Protein
Selain karbohidrat, streptokokus juga memiliki antigen protein. Pada grup A protein M merupakan antigen utamanya, di samping protein T dan R
yang turut membantu ekspresi sifat antigenik secara keseluruhan (Davies et
a/..
1973; Parker. 1983). Protein M tersebar di permukaan sel, berbentuk fimbriae dan memiliki sifat antifagositik. Banyaknya tipe protein M dise- babkan perbedaan komposisi dan urutan asam amino penyusunnya. Akibat- nya sifat seperti konformasi dan pelipatan struktur protein menjadi dasar da- lam kemarnpuan ekspresi sifat antigenik protein M tersebut (Fischetti, 1989). Cunningham dan Beachey (1 975) mengatakan protein M streptokokus grup A dapat dikategorikan menjadi tipe spesifik dan non spesifik. Tipe spesifik ber- peran dalam respon imunogenik ingng yang terinfeksi, sedangkan tipe non spesifik berperan dalam reaksi siiang dengan komponen endokardium inang. Protein M pun dapat dikategorikan berdasarkan sensitivitasnya terhadap trip-sin dan pepsin (Parker, 1983):Atas dasar ini pula, 'beberapa peneliti melaku- kan klasifikasi antigen protein SGC berdasarkan sifat protein M-nya . (Ti- money dan Trachman, 1985; Hoffman, Staemfli, Prescott dan Viel, 1991; Ti- money, Walker, Zhow dan Ding, 1995). Protein M juga menjadi tempat in- teraksi asam lipoteikoat sehingga diperoleh struktur yang stabil. Sebagian fraksi asam gliserofosfat I ribitolf~sfat yang bermuatan negatif berinteraksi dengan residu asam amino protein M yang bermuatan positif (biasanya lisin) (Ofek, Simpson dan Beachey, 1982). lnteraksi tersebut terjadi dalarn sua- sana hidrofil, sedangkan ikatan hidrogen lebih berperan dalam suasana
Tinjaua~l Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 2 0 asal Babi dan Kera
hidrofob (Garnbar 7).
Protein T terdiri dari sejumlah protein penting secara irnunokirniawi, tahan terhadap enzirn proteolitik tetapi sensitif terhadap panas dan asam, ti- dak larut dalam alkohol dan penyebarannya memberikan sifat antigenik khas dan dapat dibedakan dengan protein M (Parker, 1983).
Protein R rnerupakan antigen, lain, terdiri dari tipe 3R yang sensitif ter- hadap tripsin dan pepsin, serta tipe 28R yang hanya sensitif terhadap pepsin. Protein 3R mirip dengan protein M, tetapi tidak imunogenik (Johnson dan Beachey, 1979). Timoney (1986) meneliti antigen R pada S . equi subsp. zooepidemicus yang ternyata bersifat tahan asam, panas dan tripsin tetapi
--OOQ90000009090-
1 1 1 , I I 1 1Protein
'
Garnbar 7 . Pengaturan Tulang Punggung Gliserofosfat dari Asarn Lipoteikoat dengan Struktur Alfa Helix Protein M 24 yang Mengandung Se- kelompok Asarn Amino Berrnuatan Positif (biasanya lisin) (Courtney, Hastry dan Ofek,
t
990)peka terhadap pepsin, titik isolistrik 4,8 serta berbobot rnolekul 82 kD. Protein R ini tidak irnunogenik, dandari beberapa streptokokus grup C lain ternyata rnirip dengan protein 28R dari streptokokus grup A (Lancefield dan
Tinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas B i o b g ~ Streptokokus Grrup C isolat 2 1
asal Babi dan Kera
Perlrnann, 1952). lsolasi dan karakterisasi protein R pada SGB telah dilaku-
k a n oleh Wibawan dan Laemmler (1991a) dengan bobot molekul 116 kD dan titik isoelektrik 4,7.
Erickson dan Norcross (1975) mengatakan antigen M dan R dari SGC
mirip dengan antigen M dan R dari
Streptococcus
grup A, tetapi tidak beraksi silang. Kemiripan tersebut hanya berdasarkan kepekaan protein-protein ter- sebut terhadap pepsin dan tripsin, dimana komponen antigen yang peka ter- hadap tripsin bertanggung jawab terhadap pembentukan antibodi protektif. Analisis lanjut protein permukaan sel padaStrepfococcus equi
subsp.equi
memperlihatkan antigen protein 24 dan 29 kD dan 36-37 kD yang bersifat imunogenik dan diduga mirip protein M dariStrepfococcus
grup A, protein ini dapat bereaksi silang dengan protein 31 dan 55 kD yang berasal dari S.equi
subsp.zooepidemicus,
dan merupakan salah satu reaksi silang dalam grup C (Tirnoney dah Trachman, 1985).Keberadaan komponen protein 116,5 kD pada S.
equi
subsp.zooepi-
demicus
menunjukkan perbedaannya denganS. equi
subsp.equi,
dan pro- tein ini juga dimiliki oleh S.equisimilis
(Grant, Esferatiou dan Chanter, 1993). Moore dan Byrans (1969) mengatakanStreptococcus zooepidemicus
me- mitiki paling sedikit 9 tipe antigen yang saling berbeda. Preparasi antigen tipeI
sampai 8 dapat diekstraksi dengan menggunakan tripsin, sedangkan tipe 9 rnenggunakan pepsin. Sifat tahan tripsin ini mirip dengan protein R pada streptokokus grup A. Antigen tipe 1 sampai 8 tersebar luas pada populasi kuda, tetapi belum diketahui penyebarannya pada hewan lain.Tinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 22 asal Babi dan Kera
Antigen protein lain ialah protein G yang berfungsi sebagai reseptor Fc
dari molekul antibodi (mirip protein A pada Staphylococcus aureus) dengan bobot molekul 64 kD (Reis, Ayoub dan Boyle, 1984a). Analisa perbandingan dengan protein A menunjukkan aktivitas saling menghambat antara sesama prote~n tersebut tetapi secara antigenik kedua antigen protein tersebut ber- beda. Kedua protein tersebut men-gikat Fc pada lokasi berbeda, selain itu protein G mengikat IgG sapi dan domba lebih efisien dibandingkan dengan IgG dari spesies lain (Reis et
a/.,
7984b). Nampaknya protein G terdapat le- bih dari satu macani, selain berbobot 64 kD ada juga yang berbobot 30,dan 45 kD serta dapat membentuk trimer berbobot 130 kD. (Yarnall dan Widders, 1989). Byorck dan Kronvall (1984) juga rnengatakan bahwa secara se-rologik semua komponen protein G t'ersebut tidak dapat dibedakan.
Hemaglutinin ialah protein permukaan sel streptokokus grup C yang memiliki aktivitas hemaglutinasi dan sifat ini tidak tergantung pada ke- beradaan residu asam sialat, hemaglutinasi juga dimiliki oleh Streptococcus grup C (Kurl, Haataya dan Finne, 1989).
2.4 Antigen Ekstra Seluler
Di samping antigen struktural, streptokokus rnenghasilkan pula antigen yang dilepaskan ke media pertumbuhannya. Pada umumnya antigen ini berupa enzim atau protein dengan berbagai aktivitas misalnya :
1 Hemolisin adalah enzim yang bertanggung jawab melisis eritrosit (strepto- lisin). Streptokokus grup C dan G menghasilkan streptolisin 0 yang peka
Tifljauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 23
asal Babi dan Kera
terhadap oksi gen dan streptolisin S (tahan asam dan panas). Strepto- lisin 0 bertanggung jawab terhadap respon antibodi yang terbentuk, se- dangkan streptolisin S bertanggung jawab terhadap hemolisis tipe beta (Parker, 1983)
2 Streptokinase bertanggung jawab terhadap pelarutan fibrin, betfungsi se- baga~ enzim yang mengaktifkan prekursor plasminogen menjadi plasmin yang mampu melarutkan fibrin. Streptokinase dihasilkan pula oleh grup A, C dan G (Jawetz et a/., 1982).
3. Hialuronidase dikenal dengan spreading factor yang berperan untuk merusak struktur jaringan. Hyaluronidase bersifat antigenik yang khas untuk grup penghasilnya ( grup A, B, C dan G ) (Davies eta/., 1973).
2.5 Sifat Permukaan Sel Bakteri
Hidrofobik, sifat permukaan sel bakteri yang berkaitan dengan kemampuannya melekat pada sel inang, telah diamati pada S. mutans dan S. salivarius (Rosenberg, 1984). Banyaknya protein permukaan ikut me- nentukan sifat hidrofobisitas sel bakteri seperti protein M pada S. pyogenes
dan protein A pada S. aureus (Tylewska et a/. 1980 yang dikutip dari Mtorner. Albertson dan Kronvall, 1982). Kaitan antara sifat hidrofobisitas dan per- lekatan ini pun diamati oleh Laemmler, Pramono, Wibawan, Salasia dan Es- toepangestie (1993) pada S. suis terhadap eritrosit dan sel Hela. Disimpul- kan semakin hidrofobik permukaan set bakteri, kemampuan perlekatannya pada sel inang semakin tinggi. Kajian pada S. mutans menunjukkan perbe-
Tinjauaf? Pustaka : Ekspfesi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus G r u p C isolat 2-1
asal Babi dan Kera
daan galur hidrofobik dan hidrofilik ditentukan oleh jumlah protein yang diternukan pada permukaan kedua galur bakteri tersebut (Mc Bride, Song. Krasse dan Olson. 1984). Penentuan jenis dan jumtah protein tersebut dapat dilakukan dengan mencerna dinding sel bakteri menggunakan mutanolisin
725 unit (U). Ekstraksi protein permukaan sel bakteri menggunakan sodium dodesil sulfat (SDS) 2 % dan merkaptoetanol 5 %. Setelah itu dilakukan elektroforesis SDS Poliakrilamide (SDS-PAGE) terhadap ekstrak protein ter- sebut dan membandingkannya antara bakteri hidrofilik dan hidrofobik (Mc
Bride ef
a/.,
1984). Penentuan derajat hidrofobisitas permukaan sel bakteri dapat dilakukan secara kimiawi menggunakan larutan amonium sulfat de- gan uji Salt-Aggregation Test 1 SAT (Lindahl, Faris, Wadstrom dan Hjerten. 1981 ; Wibawan dan Laemmler, 1990).Di samping itu, sifat hidrofobik bakteri dapat dideteksi menggunakan senyawa hidrokarbon cair atau matriks hidrofobik. Bermacam-macarn senyawa hidrokarbon telah banyak digunakan seperti heksadekan dan xylene (Rosenberg, 1984; Wibawan dan Laernmler, 1992). Dengan metoda kroma- tografi menggunakan matriks hidrofob, kedua sifat tersebut dapat juga dibe- dakan (Jones, Gorman, Cafferty dan Woolfson, 1991 ; Wibawan, Laemrnler dan Pasaribu. 2992). Prinsip dasar penentuan ini ialah mencampurkan sus- pensi bakteri tertentu yang telah diukur kekeruhannya (sebetum pencampu- ran) dengan salah satu senyawa hidrokarbon tersebut dan dikocok kuat selarna 5 sampai 10 menit. Setelah itu dibiarkan hingga fraksi hidrokarbon terpisah dari fraksi cairnya selama 30 menit. Setelah itu, kekeruhan fraksj
Tinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolaf 2 5 asal Babi dan Kera
cair diukur kembali dan dibandingkan dengan kekeruhan sebelum pencampu- ran. Derajat perbandingan tingkat kekeruhan ini merupakan cerminan derajat hidrofobik permukaan sel bakteri (Rosenberg, 1984).
". .
~idrofob/sitas sel bakteri secara tidak langsung dapat diduga dari sifat pertumbuhan koloninya di medium padat, cair dan medium semi solid (soft agar). Pada S. agafactiae (grup B) hidrofobisitas berasosiasi dengan mor- foiogi koloni pada soft agar. Bakteri dengan derajat hidrofobik tinggi memiliki koloni berbentuk kompak pada soft agar dan permukaan koloni tersebut re-
latif kasar jika ditumbuhkan pada medium agar darah. Sebaliknya, bakteri dengan sifat hidrofil memiliki koloni difus pada soft agar dan permukaannya mukoid pada agar padat (Kane, Rabkin dan Karakawa, 1975; Wibawan dan Laemmler, 1990).
Hal yang sama juga teramati pada S. aureus isolat kasis mastitis, pertumbuhan bakteri ini pada soft agar memberikan penampakan mirip den- gan Streptococcus agalactiae, ha1 ini disebabkan pembentukkan glikokaliks yang merupakan komponen polisakarida kapsul S. aureus (Norcross dan Opdebeeck, 1983; Opdebeeck, Watson dan Frost, 1988). Pembentukan komponen pada S. aureus lebih baik jika pada medium pertumbuhan ditam- bahkan karbohidrat dan NaCl (Opdebeeck, Frost dan Boyle, 1987). Ke- beradaan glikokaliks ini dapat dihambat dengan pemberian antiserum spesifik terhadap S. aureus maupun dengan pemberian serum normal. Hambatan ini dapat diketahui dari perubahan morfologi koloni dari difus menjadi kompak pada serum soft agar (Opdebeeck, Boyle dan Frost, 1985).
Tinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 26 asal Babi dan Kera
2.6 Perlekatan Bakteri pada Sel hang
Perlekatan bakteri pada sel inang berfungsi sebagai tempat menetap dan dapat rnerupakan langkah awal proses infeksi. Proses ini diperantarai oleh interaksi komponen permukaan bakteri dan sel inang dengan faktor ling- kungan yang dapat mendukungnya seperti fibronektin (suatu protein plasma yang bersifat adhesif), fibrinogen, vitronektin dan laktoferin (Mirns, 1982). Sirnson dan Beachey (1983) serta Myhre dan Kuusela (1983) memperlihat- kan kemampuan bakteri berinterkasi dengan fibronektin. Valentin-Weigand, Henn, Chhatwal, Berghaus, Blobel dan Preissner (1988a) menunjukkan S.
dysgalactiae
dan S. equi dapat berinteraksi dengan fragmen C terminal fi- bronektin. Dari penelitian di atas, jelas fibronektin merupakan salah satu komponen plasma yang membantu- bakteri melekat pada sel dan jaringan inang seperti kolagen, aktin, fibrin, dan glikosaminoglikan, sebab komponen tersebut dapat berinteraksi dengan fibronektin (Myhre dan Kuusela, 1983). Fibrinogen dan beljerapa protein plasma seperti haptoglobin dan albumin dapat berfungsi serupa dengan fibronektin (Kronvall, Schonbeck dan Myhre,1979).
Terdapat sekurang-kurangnya tiga faktor yang mendukung perlekatan bakteri terhadap sel inang yaitu kecocokan bakteri terhadap jaringan inang, spesifisitas spesies bakteri terhadap inang dan spesifisitas genetik bakteri.
Di samping itu juga ada faktor non-spesifik seperti ikatan kimiawi yang ter- bentuk antara komponen permukaan bakteri dan sel inang yang spontan se- cara termodinamika mernpengaruhi proses tersebut (Beachey, 1981). Pro-
T h j a u a ~ i Pustaka : Ekspresi Fenofip dati Aktivifas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 27 asal Sabi dan Kera
ses perlekatan bakteri ke permukaan sel inang diperantarai pula oleh kompo- nen struktural dinding sel bakteri. Sebagai contoh asam lipoteikoat rnendu-. kung proses perlekatan, ha1 ini dibuktikan dengan penurunan kemampuan bakteri kokus rongga mulut yang asam lipoteikoatnya telah dihifangkan de- gan lisozim ( Carruthers dan Kabat, 1983). Hal yang sarna dapat diamati pada isolat S. bovis dari kasus endokarditis (Hunolstein, Ricci dan Orefici,
1993). Fenomena yang sarna juga diamati oleh Srivastava dan Barnum (1983a, b) pada S. equi subsp. egui. Meskipun demikian faktor luar seperti
suhu dan pH asam mempengaruhi sifat adhesi bakteri seperti S. aureus
pada epitel glandula rnamae (Amorena, Baselga dan Aguillar, 1989).
Kajian in vitro rnenunjukkan perlekatan bakteri pada sel inang dapat diharnbat dengan berbagai faktor seperti antisera spesifik, panas, pH, dan gula-gula sederhana (Ofek
e f
al. 1996). Hambatan perlekatan bakteri olehgula-gula sederhana melahirkan kemampuan gula-gula itu dalarn terobosan teknik pengobatan
(Sweef
therapy). Peran asam hialuronat dalarn proses perlekatan serta uji hambatnya menggunakan sediaan asam hialuronat di- tunjukkan oleh Esslinger et al. (1992). Monomer penyusun asarn hialuronat seperti asamp
glukuronat, dan N asetil glukosamin, bahkan kedua zat terse- but secara bersama-sama tidak marnpu mencegah perlekatan P. multocida, tetapi asam hialuronat rnengharnbat perlekatan yang baik. Dari ha1 ini dapat disinipulkan bahwa asam hialuronat mampu berperan sebagai adhesin kap- sclier(capsular adhesin)
yaitu kapsul bakteri yang rnampu rnelekatkan selnyaTi!ya~:an Pustaka ' Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 28
asal Babi dan Kera
pada permukaan tertentu seperti sel inang. Streptokokus grup C memiliki asam hialuronat sebagai komponen'utama kapsulnya (Durack, 1989). Ber- dasarkan fenomena ini dan mengingat sifat asam hyaluronat yang mirip kom- ponen tubuh, ada dugaan senyawa ini berperan sebagai faktor virulensi SGC. Seperti juga pada
P.
multocida, asam hialuronat kapsul SGC juga dicurigai berperan dalam memperantarai aktivitas perlekatannya pada sel inang dan ada kemungkinan senyawa asam hialuronat murni dapat menghambat ak- tivitas tersebut.2.7 Fagositosis oleh Sel Polimorfonuklear (PMN)
2.7.1 Biologi
P M N
Lekosit polimorf merupakan sel pertahanan, berumur pendek, ber- peran pada sistem kekebalan non spesifik pada proses peradangan. Sel ini terdiri dari inti bersegmen dengan jumlah bervariasi dari 3 sampai 5, segmen ini berperan membantu sel dalam proses diapedesis. Selain itu, sel ini me- miliki banyak granul dalam sitoplasmanya yang secara imunokimiawi dapat
a . .
dibedakan atas granul yang bersifat azurofilik dengan aktivitas peroksidase positif dan granul sekunder atau spesifik dengan aktivitas peroksidase negatif (Bertram, 1985).
Granul azurofilik terdiri dari myeloperoksidase, hidrolase asam, prote- ase-protease netral, dan protein-protein kationik yang bersifat antibakterial. Granul sekunder terdiri dari laktoferin, lisozim, protein pengikat sianokobala- rnin, dan fosfolipase A. Granul sekunder ini yang pertama berfusi dengan
Trrvauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas 6iologi Streptokokus Grrup G lsolat 29 asal Sabi dan Kera
fagosom, dan dilanjutkan dengan fusi granul azurofil untuk mencerna benda aslng yang difagosit (Beaman dan Reaman. 1984).
Beberapa cara yang umurn dilakukan untuk menilai aktivitas fung- sional lekosit polimorf, di antaranya : migrasi acak, kemampuan lekosit polimorf mencerna partikel teropsonisasi; letupan metabolisme oksidatif se- hubungan proses fagositosis (cherniiuminescence assay); reaksi yang meli- batkan pembentukan peroksida dengan katalis- rnieloperoksidase ; dan adanya aktivitas degranulasi (Roth dan Kaeberle. 1981).
2.7.2 Proses Fagositosis oleh PMN
Proses perlekatan bakteri pada PMN dan makrofag dapat memacu aktivitas fagositosis. Ada beberapa jenis protein permukaan makrofag yang marnpu mengenali antigen asing, baik yang diopsonisasi (opsonin depend- ent) maupun yang tidak diopsonisasi (opsonin independent). Contoh protein opsonin dependent ialah
Fc,
R. I. IIA, dan IIIA, reseptor komplemen (CRI danC R 3 ) , reseptor IgA.(Fc,R), dan lain-lain. Sedangkan kelompok protein op-
sonin independent ialah reseptor kornplernen 3 (CR3). reseptor rnannose
makrofag, integrin
PI
dan lain-lain (Greenberg, 1995). Sistern kinase intra- sitoplasmik yang menyebabkan terfosforilasinya asam amino tirosin bertang- gung-jawab terhadap awal proses penelanan partikel bakteri oleh sel PMN (Greenberg, 1 995). Bakteri yang tertelan diselaputi oleh membran makrofag (fayosom),dan
adanya fagosom yang telah matang (dicirikan den-Tiri~auan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat 30
asal Babi dan Kera
gan adanya protein-protein tertentu
pads
rnernbrannya yang berbeda dengan protein sebelurnnya) merangsang lisosorn makrofag untuk berfusi rnernben- tuk fagolisosom. Fusi ini rnernbutuhkan ATP (Adenosin trifosfat), c a 2 + , fos- folipase A, dan suatu komponen sitoplasma yang berasosiasi dengan mem- bran. serta diatur oleh GTP I guanosin triiosfat (Beron. Alvarez, Mayorga dan Stahl, 1995). Proses fusi ini diikuti oleh suatu "letupan oksidatif " (Iintasan "heksosa rnonofosfat shunt"). tni bergantung dari adanya oksigen dengan hasil samping berupa radikal toksik seperti peroksida I H202. hipoklorit I CIO- ion hidroksil / OH- dan superoksida / 0 Y yang berfungsi untuk melemahkan sekaligus membunuh mikroba (Kapp, Freudenberg dan Galvanis, 1987). Proses ini diawali dengan peningkatan konsumsi oksigen oleh lekosit yang kemudian diikuti oleh aktivasi sistern oksidase rnembran dengan reaksi :2 0 2 + NADPH
+ H*
Hz02 + NADP+Hidrogen peroksida yang terbentuk, dengan bantuan superoksida dismutase akan mengaktifkan sistern redoks glutathion untuk kernbali mereduksi NADP menjadi NADPH untuk digunakan kernbali pada reaksi berikutnya (Bertram,
1985). Peroksida yang terbentuk umurnnya tidak stabil, dengan adanya su- peroksida akan rnenghasilkan radikal-radikal di atas (Goetz clan Silverblatt, 1987).
Setelah terjadi proses di atas, dilanjutkan dengan pencernaan enzi- matik yang rnelibatkan protein-protein kationik dan lain-lain, umumnya tidak tergantung pada oksigen dan melibatkan penurunan pH (Modrzakowski dan
T11ljatra1~ P ~ ~ s t a k a : Ekspresi Fenotip dan Aktivifas Bio;oyi Strepfokokus Grrup C isolat 3 1 asal Babi dan Kera
Paranav~tana. 1981 ; Catterall. Black. Laventhal, Risk, Watchel dan Reming- ton. 1987). Lisozim memecah ikatan peptidoglikan dinding sel bakteri (Stryer, 1988), hidrolase memecah protein, polisakarida, lipid, dan asarn nukleat. sedangkan mieloperoksidase bersama-sama dengan peroksida dan ion halogen bertanggung jawab terhadap pernbentukan radikal hipoklorit yang toksrk (Mims, 1.982).
Presentasi antigen merupakan aspek lain dari hasil proses fagositosis, diniana komponen antigen mikroba rnuncul di permukaan fagosit, proses ini tnelibatkan sistem histokompatibilitas utama kompleks (MHC) kelas I dan kelas II yang keduanya terdapat pada membran fagosom. Kedua sistem ini mempresentasikan antigen melalui cara berbeda (Garnbar 8).
t /
MHC-I MHC-II
Garnbar 8. Model Umum Proses Antigen, Menunjukkan Lintasan Konven- sional MHC l dan MHC I1 (Harding, 1995).
Keterangan : Ag-1 dan Ag-ll menunjukkan kode tintasan yang dialaminya. Garis
-
menunjukkan antigen protein / peptida.Tinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Sfreptokokus Grrup C i ~ 0 l a t 3 2
asal Babi dan Kera
Proses fagositosis dipengaruhi oleh banyak faktor seperti status nu- tris~, stress, keberadaan kemoterapi dalam darah, dan adanya mikroba komensal yang rnemiliki struktur antigen mirip dengan patogen (faktor ek- sternal) serta defek genetik pada komponen sistem kekebalan yang bisa berupa cacat genetik (Virji, 1996). .
2.8 Kapsul dan lmunopatogenesisnya
Kapsul dapat muncul atau tidak pada permukaan sel bakteri (Salasia, Wibawan, Laemmler dan Sellin, 1994; Wibawan dan Laemmler, 1994 ). Ke- munculannya diatur oleh sekelompok gen yang bertanggung jawab terhadap berbagai stimuli seperti kontak antara bakieri dan sel inangnya (Isaacson, 1988). lnteraksi antara antibodi opsonik, komplemen, makrofag dan respon stress bakterial menjadi salah satu pemicu kemunculan kapsul alginat pada Pseudomonas aeruginosa patogen penyebab sistik fibrosis paru-paru (Deretic, Schurr dan Yu, 1995). Kemunculan kapsul pada Neisseria menin- gitidis juga disebabkan oteh hal yang sama (Diaz-Romero dan Outschoorn,
1994). Pada Hemophilus influenzae, kemunculan kapsul diatur oleh seke- lompok gen cap (18 kb) yang terletak di kromosomnya. Gen ini dapat beramplifikasi dan rekornbinasi yang disebabkan adanya sekuens penyisip IS 1016 . Adanya sekuens ini menyebabkan jumlah monomer penyusun kapsul bervariasi . Semakin banyak jumah amplifikasi gen cap, semakin banyak jumlah monomer penyusun kapsul (Roche dan .Moxon, 1995). Hal ini berakibat pada bervariasinya tipe kapsuler H. influenzae yang berperan d a -
Tii~jauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Gmup C isolat i3
asal Babi dan Kera
lam patogenesis infeksi (Kimura dan Hansen, 1986). Gen cap juga terdapat pada Streptococcus pneumoniae (capA) dan mengkode enzim UDP glukosa dehidrogenase yang bertanggung jawab mengubah UDP-glukosa menjadi UDP-asam glukuronat sebagai bahan dasar asam hialuronat kapsul (Arrecu- bieta, Lopez dan Garcia. 1994). Pada Streptococcus pyogenes, gen hasA dan hasB bertanggung jawab untuk biosintesis asam hialuronat sebagai komponen utama kapsutnya. Gen hasB rnengkode enzim UDP glukuronat dehidrogenase (47 kDa) yang bertanggung jawab mengoksidasi UDP- gtukosa menjadi UDP-asarn glukuronat (Dougherty dan Rijn, 1993). Se- dangkan gen hasA mengkode enzim hialuronat sintase (42 kDa) yang ber- tanggung jawab menggabungkan residu N-asetil glukosarnin dengan asam glukuronat menjadi asam hialuronat disakarida yang selanjutnya ber- polimerisasi menjadi asam hialuronat (Dougherty dan Rijn, 1994).
Struktur kimiawi kapsul bervariasi. Variasi ini dapat disebabkan oleh perbedaan komposisi karbohidrat penyusunnya, jumlah monomer karbohidrat maupun oleh ikatan seberang silang polimer karbohidrat yang terbentuk (Kasper, 1986). Secara irnunologis, variasi ini menimbulkan berbagai ma- cam tipe kapsuler pada satu spesies bakteri. Pada Streptococcus suis ter- dapat 22 tipe kapsuler (Gottschalk, Higgins, Jacques, Beaudoin dan Henrich- sen, 1991). Kapsul umumnya tidak bersifat imunogenik (Zollinger dan Man- drel, 1983), sifat in1 disebabkan kapsul memiliki komponen yang sama de- ngan komponen tubuh seperti asam sialat dan asam hialuronat (Durack, 1989) Analisis konformasi molekuler kapsul pent~ng untuk membuatnya
Tinjauarl Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Strepfokokus Grrup C isolat 34
asal Sabi dan Kera
menjadi epitop antigen yang baik, sebab kapsul dengan konformas~ moleku- ler yang linier tidak imunogenik. Hal ini disebabkan epitop kapsul umumnya berupa suatu oligosakarida yang relatif kecil jika dibandingkan dengan struk- tur polisakarida kapsul tersebut (Jennings et
a / . ,
1981; Jennings, Roy dan Mi- chon. 1985). Epitop tersebut bisa b'erada di ujung struktur polisakarida atau di tengahnya (Peeters, Evenberg, Hoogerhout, Kaythy, Saarinen, Van der Marel, VanBoom dan Poolman, 1992). Kecilnya imunodeterminan ini menyebabkan antibodi yang terbentuk sulit berikatan stabil dengannya, se- hingga respon kekebalan tidak baik (Peeters, Lagerman, 0. de Weers. Oomen, Hoogerhout, Beurret dan Poolman, 1996).Jadi untuk membuat kapsul menjadi imunogenik perlu diperbanyak jumlah epitopnya agar antibodi dapat berikatan stabil (Seppala dan Makela, 1989). Ini dapat diiakukan dengan polimerisasi kapsul atau menggabung- kannya dengan suatu protein tertentu (Hayrinen, Suermann dan Finne, 1989). Polimerisasi polisakarida selain memperbanyak epitop juga berpen- garuh terhadap konformasi struktur molekuler kapsul. Semakin kompleks struktur molekuler ini semakin baik respon imunogeniknya (Kasper, 1986).
Contohnya polisakarida kapsul streptokokus grup B tipe Ill yang memiliki unit penyusun berupa asam sialat, glukosa, glukosamin dan gataktosa. Keem- pat monosakar~da ini dapat berkombinasi membentuk berbbgai konformasi struktur baik linier maupun bercabang (Kasper. Baker. Baltimore, Crabb. Sciffman dan Jennings, 1979). Konformasi yang terbentuk dari kombinasi tersebut berpotensi menjadi imunodeterminan yang baik (Jennings, Lugowski
Tiivauan Pustaka : Ekspresi Fenofip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrirp C isolaf 35
asal Babi dan Kera
1
dan Kasper. 1981).
Alternatif lain untuk membuat kapsul lebih imunogenik ialah dengan mengkonyugasikannya dengan protein tertentu. Bovine serum albumin
(BSA) dan toksoid tetanus telah lama digunakan sebagai protsin pembawa (carrier) suatu hapten (epitop) agar membuatnya menjadi imunogenik (Tizard, 1982; Jennings dan Lugowski, 1981 ). Prinsip ini berdasarkan transformasi antigen polisakarida dari tidak tergantung pada timus (thymus independent I TI) menjadi tergantung pada timus lthymus dependent / TD). Hal ini juga memberi respon terhadap sel memori dan peningkatan antibodi IgG, contoh- nya terhadap pneumokokus (Verheul, Versteg, Rsuver, Jansze dan Snippe, 1989) dan streptokokus grup
B
(Lagergard, ShiLoach, Robbins dan Schneer-son, 1990; Paoletti, Wessels, Michon, DiFabio, Jennings dan Kasper, 1992). Senyawa 1x2-8 NeuNac merupakan komponen kapsul dari mayoritas bakteri Gram negatif (Devi, Schneerson, Egan, Vann, Robbins dan Shiloach,
1991). Pada N. meningitidis, kapsul terdiri lebih dari 200 residu homolog a2- 8 NeuNac berupa poli a2-8 NeuNac (Pelkonen et a/., 1988). Senyawa ini pun terdapat pada permukaan sel hewan berupa glikoprotein membran yaitu "neural cellular adhesion molecule" (NCAM). Fungsinya memperantarai per- lekatan antar sel dan molekul ini beragam, tergantung kandungan karbohi-
dratnya. Aspek imunologi molekul ini ialah dikenali juga oleh antibodj ter- hadap N. meningitidis (Diaz-Romero dan Outschoorn, 2994). Dari sini dapat disimpulkan senyawa ini berpotensi sebagai epitop. Konyugat polisakarida-
Tinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biofogi Streptokokus Grrup C isolat 36
asal Babi dan Kera
toksoid tetanus yang dikonyugasikan dengan poli a2-8 NeuNac dapat me- nlngkatkan respon imunologis terhadap polisakarida tersebut (Jennings dan Lugowski, 1981 ).
Pada dekade 90-an ke atas ditemukan protein karier yang merupakan epitop sel 6 dan sel T, konyugasi poiisakarida dengan protein tersebut dapat
menghasilkan antibodi antipolisakarida, baik dalam darah (Lett, Gongloff, Zimmermann, Wachsmann dan Klein, 1994) maupun pada mukosa (Lett, Klopfenstein, Paul-Klein, Scholler dan Wachsmann, 1995). Komponen- kornponen di atas cukup menjanjikan untuk membuat kapsul rnenjadi imuno- genik.
