Buletin SK 4(1)(2020): 13-16 ISSN 2250-1852
Kesan Antibakteria mukus ikan Clarias batrachus terhadap Bakteria Gram Positif di bawah Mikroskop elektron imbasan ( SEM)
(Antibacterial effect of Clarias batrachus Mucus against Gram Positive Bacteria under Scanning Electron Microscopy)
AHMAD ZORIN SAHALAN, HING HIANG LIAN, MOHAMED KAMEL ABD GHANI &
JANNATHUL FIRDAUS RAFI AHMAD
ABSTRAKClarias batrachus merembeskan mukus pada permukaan kulitnya yang berfungsi melicinkan pergerakan ikan dan melindungi kulit ikan daripada kecederaan fizikal. Selain itu mukus juga mengelakkan kulit daripada kering dan rosak.
Oleh kerana ikan ini hidup dalam keadaan berlumpur yang mengandungi banyak mikroorganisma yang berpotensi menyebab jangkitan, mukusnya mempunyai kesan antibakteria untuk mencegah jangkitan. Oleh itu kajian ini dibuat untuk melihat kesan mukus terhadap pertumbuhan bakteria patogen khasnya bakteria yang menjangkiti permukaan kulit, seperti Gram positif. Dua bakteria Gram positif telah di pilih iaitu Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis. Kesan mukus di imejkan oleh Mikroskop Elektron Imbasan (SEM). Hasil daripada kajian ini menunjukkan kesan kerosakan pada struktur dinding sel bakteria Gram positif. Dinding sel seperti kehilangan integriti atau ketegarannya menyebabkan dinding sel runtuh. Daripada imej SEM juga, modus aktiviti antibakteria mukus ikan keli dapat di fahami. Mukus di dapati mempunyai kesan khasnya terhadap lapisan peptidoglikan. Lapisan ini bertangungjawab dalam menjaga ketegaran dan rupabentuk sel. Keruntuhan dinding sel dipercayai akibat kehilangan ketegarannya.
Kata kunci: Kesan antibakteria; Mukus ikan Clarias batrachus; SEM
ABSTRACT
Clarias batrachus secretes mucus on the surface of the skin which works to smoothen the movements of the fish and protect the skin of the fish from physical injury. In addition, the mucus also prevents the skin from drying out. As this fish thrives in muddy environment containing plenty of microbes with potential to cause infection, its mucus has antibacterial properties to prevent infection. This study aimed to look at the effect of mucus on the growth of pathogenic bacteria especially bacteria that cause skin infection, such as the Gram positive. Two Gram-positive bacteria have been selected, namely Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis. The effects of the mucus were imaged by Scanning Electron Microscopy (SEM). As a result, this study showed the effect of structural damaged to the Gram-positive bacterial cell wall. The cell wall seems to have loss its integrity or rigidity which causes the cell wall to collapse. From the SEM image, the mode of action of the fish mucus could also elucidated. SEM images also suggested that the antibacterial activity of the mucus targeted on the peptidoglycan layer. This layer is responsible for maintaining the cell's rigidity and shape and the collapsed cell wall indicates the loss of cell’s rigidity.
Keywords: Antibacterial effect; Clarias batrachus mucus; SEM PENDAHULUAN
Clarias batrachus ataupun juga dikenali sebagai ikan keli mempunyai lapisan mukus yang di rembeskan pada permukaan kulitnya. Mukus ini membantu dalam pergerakannya di mana ia melicinkan geseran permukaan kulit ikan keli terhadap permukaan persekitarannya khasnya seperti butiran tanah, pasir serta rintangan permukaan yang kasar. Ini secara langsung melindungi kulit ikan keli daripada kecederaan fizikal akibat geseran (Ellis 2001). Sifat ikan keli
yang mampu hidup pada keadaan persekitaran ekstrem seperti air yang cetek, lumpur dan pasir menyebabkan ianya memerlukan rembesan mukus ini (Talwar 1991). Namun peranan yang dimainkan oleh mukus ini dipercayai mempunyai potensi yang lebih daripada itu. Mukus ikan ini mampu untuk mengawal kandungan ion kerana terdapat banyak sel goblet pada permukaan kulit ikan yang akan bertindak terhadap kadar saliniti sekeliling dan seterusnya ia akan membuatkan ikan dapat
14
mengawal kandungan ion dengan baik (Laurent 1984). Ini akan mengelakkan kulit ikan menjadi kering dan rosak. Kajian mendapati bahawa pertahanan semulajadi ikan keli adalah amat baik kerana dapat mengadaptasi sifatnya yang tinggal di persekitaran yang banyak mikroorganisma patogen dan berpotensi menjangkiti ikan (Mozumder 2005).
Mukus daripada spesies ikan keli yang sama ini juga didapati mempunyai kesan antibakteria terhadap Gram negatif (Ahmad Zorin et al 2018). Oleh itu kajian ini adalah untuk melihat kesan mukus terhadap pertumbuhan bakteria patogen. Bakteria yang menjangkiti permukaan kulit biasanya adalah Gram positif (Kutasevych et al., 2019). Oleh itu dalam kajian ini, kesan mukus terhadap bakteria Gram positif dapat dilihat dengan menggunakan Mikroskop Elektron Imbasan (SEM). Daripada kajian ini modus aktiviti antibakteria mukus ikan keli akan dapat di pelajari dan difahami.
BAHAN DAN KAEDAH
Kriteria C. batrachus (ikan keli) dan bakteria ujian
Ikan keli spesies C. batrachus yang hidup di perolehi daripada kolam pembiakan ikan di Ulu Langat. Ikan tersebut mempunyai panjang badan 45 hingga 55 cm, anggaran berat badan purata 500 g, berusia 6 hingga 12 bulan dan ikan itu perlu berada dalam keadaan yang baik dan sihat di mana ia tiada sebarang luka pada kulit ataupun tubuhnya.
Bakteria ujian di dalam kajian ini adalah merupakan bakteria stok simpanan di dalam makmal Sains Bioperubatan. Bakteria yang digunakan adalah seperti Staphylococcus aureus &
Staphylococcus epidermidis.
Pengumpulan sampel mukus
Kaedah pengumpulan mukus ikan merupakan modifikasi kaedah Abdel-Shafi (2019). Sebelum pengumpulan mukus dilakukan, tubuh ikan tersebut diperiksa terlebih dahulu bagi memastikan tiada luka ataupun sebarang kecederaan. Ikan keli dipengsankan dengan meletakkannya di dalam bekas ais selama 15 hingga 20 minit. Ia kemudiannya dipindahkan ke dalam bekas kering steril dan dibilas dengan larutan 0.1M PBS untuk pembersihan. Mukus di perolehi dengan cara melalukan sudu di atas permukaan kulit ikan secara lembut, bermula dari bahagian kepala ke ekor lalu
mengumpulkan mukus yang terjatuh di dalam satu bekas kaca steril.
Kesemua mukus yang diperolehi itu dikumpulkan di dalam tiub pengempar bersaiz 15 ml dan ia kemudiannya diempar pada kelajuan 4000 rpm selama 30 minit pada suhu 2°C. Dua lapisan akan terbentuk di dalam tiub empar dan lapisan supernatan diambil dan dipindahkan ke dalam tiub pengempar baru yang steril. Penapis membran yang bersaiz 0.45 μm digunakan untuk menuras supernatan mukus itu dan terus dipindahkan ke dalam tiub Eppendorf steril bersaiz 1.5 ml. Tiub ditutup rapat dan disimpan pada suhu -80°C.
Kesan mukus C. batrachus terhadap bakteria gram positif di bawah pemerhatian mikroskop
elektron imbasan (SEM )
Kaedah ini menggunakan kaedah antibakteria dengan pemantauan SEM terdahulu ( Hing et al, 2007 ). Plat agar disediakan terlebih dahulu dan ditebarkan bakteria pada permukaan agar dengan swab kapas. Telaga dikorek pada agar tersebut secara aseptik dan di isikan ekstrak mukus pada kepekatan 100% (v/v). Plat agar dieram selama 18 jam pada suhu 30oC. Selepas eraman plat agar di periksa untuk kehadiran zon inhibisi. Sisip kaca yang bersaiz 20 x 20 mm kaca kering di lekapkan pada atas plat agar pada zon inhibisi. Bakteria pada kawasan zon inhibisi akan melekat pada sisip kaca dan di angkat dibiarkan kering selama beberapa minit di dalam plat petri yang kosong dan steril.
Kemudian sisip kaca di rendam di dalam larutan glutaraldehyde 2%. Proses fiksasi dilakukan ini dibiarkan selama semalaman. Selepas itu disisip kaca yang mengandungi bakteria yang terdedah kepada ekstrak mukus ini di masukkan ke dalam alat penyebar emas (sputter gold coting) selama beberapa minit. Selesai itu, ia bersedia untuk pemerhatian di bawah SEM.
HASIL
Kesan antibakteria boleh dilihat di bawah SEM dan menunjukkan kerosakan pada sampel dua Gram positif iaitu Staph. aureus dan Staph. epidermidis.
Proses penyediaan bakteria untuk SEM adalah sangat mudah dan tidak memakan masa yang panjang. Gambarajah 1a dan 2a menunjukkan bakteria kawalan iaitu tanpa sebarang ekstrak mukus. Bakteria Staph. aureus dan Staph.
epidermidis menunjukkan keadaan yang normal dan
15
tiada sebarang perubahan dan kesan kerosakan. Saiz kedua-dua bakteria spesies tersebut berukuran antara 0.8 um- 1.0um. Namun apabila didedahkan kepada ekstrak mukus C. batrachus terhadap Staph.
aureus (Gambarajah 1b) menunjukkan kesan perubahan pada permukaan dan morfologi sel bakteria. Dinding sel di dapati seperti runtuh seakan
bakteria mengecut. Begitu juga kesan keruntuhan dinding sel dapat di lihat pada Staph. epidermidis (Gambarajah 2b). Walaupun kedua-dua spesies mengalami seperti pengecutan apabila terdedah kepada mukus namun saiz bakteria tidak mengalami pengurangan ketara.
Gambarajah 1: Gugusan komplek bakteria Staph. aureus (1a). merupakan bakteria kawalan iaitu tanpa sebarang pendedahan pada antibakteria atau mukus. Dalam gambarajah (1b) pula menunjukkan bakteria ini didedahkan kepada mukus pada kepekatan 100% C. batrachus selama 10 minit.
1a. 1b.
Gambarajah 2: Gugusan komplek bakteria Staph. epidemidis (2a). merupakan bakteria kawalan iaitu tanpa sebarang pendedahan pada antibakteria atau mukus. Dalam gambarajah (2b) menunjukkan bakteria ini didedahkan kepada mukus pada kepekatan 100% C. batrachus selama 10 minit.
2a. 2b.
16
PERBINCANGAN DAN KESIMPULAN SEM menunjukkan kesan antibakteria mukus C.
batrachus terhadap Staph. aureus dan Staph.
epidermidis. Daripada gambarajah (1b & 2b), dinding sel bakteria didapati runtuh namun tiada sebarang pengecutan sel. Ini dapat disokong daripada membandingkan saiz bakteria sebelum (1a
& 2a, kawalan) berbanding dengan selepas pendedahan (1b & 2b). Kedua-dua saiznya adalah sama. Tiada sebarang liang atau kebocoran pada permukaan sel bakteria kelihatan. Oleh itu dapat di simpulkan bahawa bakteria Gram positif ini di musnahkan oleh mukus ikan keli dengan mengakibatkan keruntuhan dinding sel yang kehilangan ketegarannya. Sifat ketegaran dinding sel bakteria Gram positif di sumbang oleh lapisan peptidoglikan (Voller et al. 2008). Oleh itu kesan modus aktiviti antibakteria mukus C. batrachus ini bertindak terhadap lapisan peptidoglikan Gram positif.
PENGHARGAAN
Penghargaan di tujukan kepada semua ahli makmal Program Sains Bioperubatan, Fakulti Sains Kesihatan.
RUJUKAN
Ahmad Zorin Sahalan, Engku Sharmila & Nazahiyah Sulaiman. 2018. Epidermis Mukus Clarias Batrachus Merencat Pertumbuhan Bakteria Gram Negatif (The Epidermal Mucus Extract of Clarias Batrachus Inhibits Gram Negative Bacteria Growth) Jurnal Sains Kesihatan
Malaysia Isu Khas 2018: 83-87 DOI : http://dx.doi.org./10.17576/JSKM-2018-12.
Abdel-Shafi S, Osman A, Al-Mohammadi AR, Enan G, Kamal N, Sitohy M. 2019. Biochemical, biological characteristics and antibacterial activity of glycoprotein extracted from the epidermal mucus of African catfish (Clarias gariepinus). Int J Biol Macromol. 2019 Oct
1;138:773-780. doi:
10.1016/j.ijbiomac.2019.07.150. Epub 2019 Jul 25.
Ellis, A. 2001. Innate Host Defense Mechanisms of Fish against Viruses and Bacteria. Developmental &
Comparative Immunology 25(8): 827-839.
H. L. Hing, Y. Muranaka, M.A. Kaswandi, A.Z.
Sahalan, A.H. Aziz & R. Oshima . 2007.
Introduction of Electron
Microscopy/Nanoscience to Secondary School in Thailand. Journal of Electron Microscopy Society of Thailand 24: 145 – 147.
Kutasevych Y, Dzhoraeva S, Shcherbakova Y, Bondarenko G, Sobol N. 2019.The Study of skin autoflora’s pathogenic properties in patients diagnose with atopic dermatitis. Georgian Med News. 2019 Jul-Aug;(292-293):113-117 Laurent, P. 1984. 2 Gill Internal Morphology. Dlm.
(pnyt.). Fish Physiology, 10. hlm. 73-183.
Elsevier.
Mozumder, M. M. H. 2005. Antibacterial Activity in Fish Mucus from Farmed Fish. Universitetet i Tromsø,
Talwar, P. K. 1991. Inland Fishes of India and Adjacent Countries. 2. CRC Press
Vollmer W, Joris B, Charlier P, Foster S. 2008 . Bacterial peptidoglycan (murein) hydrolases. FEMS Microbiol Rev 2008 Mar;32(2):259-86. doi:
10.1111/j.1574-6976.2007.00099.x. Epub 2008 Feb 11.
AHMAD ZORIN SAHALAN HING HIANG LIAN
JANNATHUL FIRDAUS RAFI AHMAD Program Sains Bioperubatan
Fakulti Sains Kesihatan
Universiti Kebangsaan Malaysia Jalan Raja Muda Abd Aziz 50300 Kuala Lumpur
*Corresponding author: [email protected]
