7B_Mikrobiologi Kesehatan

Mikrobiologi Terapan: Kelompok 7B I Pendidikan Biologi 2021

i Kompilasi modul 01 Kata Pengantar 02 Pendahuluan 03 Tujuan dan Capaian Pembelajaran 04 Peta Konsep 05 Materi Mikroorganisme Sebagai Patogen a. Mekanisme Penetrasi Bakteri Patogen b. Pemindah-sebaran Infeksi Penyakit Oleh Bakteri Patogen a. Faktor Virulensi dalam Kolonisasi b. Enzim Faktor Virulensi Yang Merusak Inang a. Komponen Seluler b. Toksin Faktor Yang Mempengaruhi Resistensi Inang Mekanisme Pertahanan Eksternal Mekanisme Pertahanan Internal Antibiotika 06 Evaluasi 07 Glosarium 08 Daftar Pustaka

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala karunia;Nya sehingga penyusunan \"Modul Digital Mikrobiologi\" untuk pembelajaran Biologi dapat diselesaikan tepat waktu. Modul Digital ini disusun sebagai refrensi dalam Pembelajaran mikrobiologi. Kepada Tim Dosen Mata Kuliah mikrobiologi, Bapak Dr. Kusnadi, M. Si. dan Ibu Dr. Yanti Hamdiyati, M.Si yang telah memberikan kesempatan dan fasilitas, serta pihak-pihak yang telah membantu dalam penyusunan Modul Digital ini. Kami berharap semoga kompilasi modul digital ini bisa menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembacanya. Kami sadar masih banyak kekurangan di dalam penyusunan kompilasi modul digital ini, karena keterbatasan pengetahuan serta pengalaman kami. Untuk itu kami begitu mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan kompilasi modul digital ini. Bandung, 04 Juni 2023 Tim Penyusun ii M i k r o b i o l o g i K e s e h a t a n

Mikroorganisme merupakan makhluk hidup yang berukuran sangat kecil yaitu dalam skala micrometer atau micron. Mikrobiologi kehetan merupakan ilmu tentang mikroorganisme sebagai penyebab penyakit infeksi, cara mendiagnosis, pengobatan, pencegahan dan pengendalian infeksi. Oleh sebab itu mikrobiologi kesehatan memiliki peran yang krusial demi mengendalikan penyakit menular pada manusia. Teori bahwa mikroorganisme dapat menyebabkan penyakit yang digagas oleh Louis Pasteur merupakan alasan yang kuat menegapa semua tenaga kesehatan perlu mempelajari hal ini. Loius Pasteur berhasil membuktikan adanya mikroorganisme penyebab kontaminasi dengan percobaan anti-spontaneous generation. Louis Pasteur memegang peran utama dalam penemuan dan pengembangan vaksin seperti vaksin rabies. Ignaz Semmelweis adalah dokter yang mengajarkan tentang hand washing yang terbukti sangat efektif dalam mencegah kontaminasi atau penularan penyakit. Joseph Lister adalah orang pertama yang memproduksi dan menggunakan antiseptik. Berdasarkan uraian di atas, menjadi jelas bahwa mikroorganisme merupakan komponen penting pada bidang kesehatan. iii Mikrobiologi Kesehatan

Para mahasiswa setelah mempelajari bab ini, diharapkan mampu memahami konsep terkait mikrobiologi terapan bidang kesehatan baik secara mandiri ataupun berkelompok. 1.Mengidentifikasi mekanisme mikroorganisme sebagai patogen 2.Mengemukakan faktor virulensi pada kolonisasi 3.Membandingkan mekanisme pertahanan secara internal dengan eksternal 4.Menerangkan mekanisme dari antibiotik iv Mikrobiologi Kesehatan

Mikrobiologi Terapan Dalam Bidang Kesehatan Mikroorganisme Sebagai Faktor Virulensi Yang Mekanisme Pertahanan Patogen Merusak Inang a. Mekanisme Penetrasi a. Komponen Seluler a. Pertahanan Eksternal Bakteri Patogen b. Toksin b. Pertahanan Internal b. Pemindah-sebaran Antibiotik v Mikrobiologi Kesehatan

Mikrobiologi Kesehatan Vi

MIKROORGANISME SEBAGAI PATOGEN Mikroorganisme yang membuat kerusakan atau kerugian terhadap inang disebut sebagai patogen. Sedangkan kemampuan mikroorganisme untuk menimbulkan penyakit disebut pathogenesis. Ketika suatu mikroorganisme memasuki inang yang memasuki jaringan tubuh dan memperbanyak diri, mikroorganisme dapat menimbulkan infeksi. Jika keadaan inang rentan terhadapinfeksi dan fungsi biologinya rusak, maka hal ini dapat menimbulkan penyakit. Patogen merupakan beberapa jenis mikroorganisme atau organisme lain yang berukuran yang lebih besar yang mampu menyebabkan penyakit. Derajat kemampuan suatu pathogen oportunistik untuk menyebabkan penyakit disebut virulensi. Jika suatu mikroorganisme lebih mampu menyebabkan suatu penyakit, dikatakan lebih virulen dari yang lain. faktor virulensi beberapa pathogen mudah diidentifikasi. Sebagai contoh, sel Streptococcus pnemoniae yang memiliki kapsul bersifat virulen dan menyebabkan pneumonia, sebaliknya yang tidak berkapsul bersifat avirulen. Strain virulen dari Corynebacterium diptheriae menghasilkan suatu toksin yang menyebabkan diphtheria. Untuk kebanyakan pathogen, factor virulensi tidak begitu nyata. Mekanisme suatu pathogen untuk menyebabkan penyakit infeksi, adalah melalui tahapan sebagai berikut: menginfeksi inang (suatu pathogen primer harus memasuki inang), melakukan metabolisme dan memperbanyak diri dalam jaringan inang, melawan pertahanan inang untuk sementara, dan merusak inang Tidak semua mikroorganisme dari jenis-jenis ini selalu patogen. Banyak mikroorganisme yang tidak berbahaya atau bahkan bermanfaat bagi manusia. Namun, mikroorganisme patogen dapat menyebabkan penyakit serius dan memerlukan perhatian medis yang tepat untuk pengobatan dan pencegahan penyebarannya. 07

A. Mekanisme Penetrasi Bakteri Patogen Gambar 1. Mekanisme Infeksi Patogen Sumber: Duerkop & Hooper, 2013 Suatu patogen saat pertama kali harus mencapai jaringan inang dan memperbanyak diri sebelum melakukan kerusakan. Umumnya, hal yang dibutuhkan pertama kali adalah mikroorganisme patogen tersebut harus menembus kulit, membran mukosa, epitel intestin, atau permukaan yang secara normal bertindak sebagai sistem pertahanan terhadap mikroorganisme. Patogen melintasi kulit masuk ke lapisan subkutan biasanya melalui luka seperti oleh gigitan serangga atau goresan, jarang ditemukan patogen menembus melewati kulit yang utuh (Zachary, 2017). Pada permukaan mukosa dilapisi selapis mukus yang tipis. Lapisan ini menjadi pelindung pertama ketika patogen akan memasuki tubuh inang. Ada beberapa patogen yang mempunyai kemampuan untuk mengeluarkan enzim ataupun toxin yang berguna untuk mengurai mukus tersebut, ada juga yang dibantu oleh motilitas dalam menembus mukus tersebut seperti pada Vibrio cholerae dan Salmonella. Tetapi biasanya patogen yang mampu menembus permukaan mukosa ini merupakan patogen nonmotil. 08

Bakteri atau virus biasanya memulai infeksi dengan kemampuan melekat secara spesifik kepada sel epitel. Bukti untuk spesifisitas ada beberapa tipe. Spesifisitas Jaringan Mikroorganisme patogen tidak melekat pada semua sel epitel secara bersamaan, tetapi menyeleksi daerah tertentu yang mampu ia masuki. Contohnya Neisseria gonorrhoae melekat kuat pada epitel urogenital dibanding pada jaringan lain. Spesifisitas Inang Bakteri patogen yang normalnya hanya menginfeksi manusia, lebih kuat melekat pada manusia dibandingkan pada hewan atau sebaliknya. B. Pemindah-sebaran Gambar 2. Pemindah-sebaran Patogen Sumber: https://apps.hhs.texas.gov 09

Penyebaran atau penularan tergantung pada dua faktor penting, yaitu terlepasnya patogen dari inang dan masuknya patogen ke dalam inang yang rentan. Cara terlepasnya patogen tergantung pada situs infeksi pada inang. Terdapat beberapa cara penularan bakteri patogen yang dapat menyebabkan infeksi sebagai berikut: Kontak tubuh, penyebaran secara langsung melalui sentuhan dengan kulit. Kontak langsung melalui hubungan seksual juga merupakan salah satu penyebab terjadinya pemindahan penyakit. Sedangkan secara tidak langsung dapat melalui benda yang terkontaminasi kuman. Makanan dan minuman, mikroba yang terdapat pada makanan dapat menginfeksi inang. Mikroba mengeluarkan eksotoksin dalam makanan, kemudian dapat menyebabkan keracunan. Seperti bakteri Salmonella yang menginfeksi makanan, sehingga meracuni inangnya. Udara pernapasan (droplet), seperti penyakit influenza, dan tuberkulosis yang ditularkan oleh penderita. Melalui tusukan benda tajam, seperti terkena tusukan/goresan oleh benda berkarat yang dapat menyebabkan tetanus, rabies yang disebabkan oleh gigitan anjing gila, AIDS yang melalui jarum suntik yang dipakai bersamaan. Serangga. Arthropoda merupakan sumber pemindah sebaran mikroba pada manusia. Diantaranya dapat berfungsi sebagai inang intermediet bagi parasit atau sebagai vektor mikroba patogenik. Air, dapat berasal dari air yang terkontaminasi tinja manusia atau hewan. Tinja tersebut mengandung patogen-patogen enterik. 10

INFEKSI PENYAKIT OLEH BAKTERI PATOGEN Infeksi bakteri oleh patogen terjadi ketika mikroorganisme patogen, seperti bakteri patogen, masuk ke dalam tubuh dan menyebabkan penyakit. Patogen dapat menginfeksi inangnya melalui berbagai mekanisme, termasuk penetrasi langsung ke jaringan tubuh, produksi toksin yang merusak sel-sel, atau melalui interaksi dengan sistem kekebalan tubuh. Bakteri patogen memiliki berbagai strategi untuk menyebabkan infeksi. Beberapa bakteri menghasilkan faktor virulensi, seperti adhesin, yang memungkinkan mereka untuk menempel pada sel inang dan menginfeksinya. Setelah melekat, bakteri dapat melewati lapisan perlindungan dan memperbanyak diri di dalam tubuh. Selama infeksi, bakteri dapat menghasilkan toksin yang merusak sel-sel tubuh atau mengganggu fungsi normal organ dan sistem tubuh. Infeksi bakteri oleh patogen seringkali memicu respon inflamasi yang melibatkan respons imun tubuh. Sel darah putih, seperti neutrofil dan makrofag, berperan penting dalam mengenali dan melawan bakteri patogen dengan cara fagositosis. Mereka juga dapat memproduksi molekul-molekul seperti sitokin yang berperan dalam merangsang respons imun. Infeksi bakteri oleh patogen dapat menyebabkan berbagai penyakit, mulai dari infeksi saluran pernapasan, infeksi saluran pencernaan, infeksi kulit, hingga penyakit menular seksual. Penyakit yang disebabkan oleh bakteri patogen dapat bervariasi dalam tingkat keparahan, mulai dari ringan hingga mengancam nyawa. Faktor Virulensi Bakteri Patogen Dalam interaksi antara bakteri patogen Gram-negatif dengan organisme tingkat tinggi, struktur permukaan bakteri seperti fimbria, flagela, antigen kapsul, enzim, dan komponen membran luar memainkan peranan penting yang serupa dengan faktor-faktor pada jaringan inang. Faktor-faktor ini merupakan komponen yang terdapat pada permukaan bakteri dan berperan dalam virulensi, yaitu kemampuan bakteri untuk menyebabkan penyakit (Baehaki. dkk, 2005) 11

Salah satu fungsi utama dari struktur permukaan tersebut adalah kemampuan untuk melekat pada sel-sel inang. Fimbria, yang merupakan appendages pendek yang menonjol dari permukaan bakteri, memungkinkan bakteri untuk melekat pada permukaan sel inang dengan cara yang khusus. Flagela, yang berperan dalam motilitas, juga dapat berfungsi sebagai faktor adhesi yang memfasilitasi melekatnya bakteri pada jaringan inang. Antigen kapsul adalah lapisan polisakarida yang melapisi permukaan bakteri dan berfungsi sebagai pelindung. Selain memberikan perlindungan terhadap respons imun inang, antigen kapsul juga dapat berperan dalam melekatnya bakteri pada sel inang, membentuk biofilm, dan menghambat fagositosis oleh sel-sel imun. Enzim-enzim yang terdapat pada permukaan bakteri, seperti enzim protease dan lipase, dapat memainkan peranan dalam merusak jaringan inang. Mereka dapat memecah protein dan lemak pada jaringan inang, menyebabkan kerusakan sel dan memfasilitasi penyebaran bakteri ke dalam jaringan yang lebih dalam (Kadriah, 2011) Komponen membran luar, seperti lipopolisakarida (LPS), merupakan komponen penting pada dinding sel bakteri Gram-negatif. LPS dapat berperan dalam melekatnya bakteri pada sel inang dan merangsang respons imun inang. Struktur lipid A yang terdapat dalam LPS dapat menyebabkan efek endotoksin, yang menyebabkan peradangan dan merusak jaringan inang. Secara keseluruhan, struktur permukaan bakteri Gram-negatif memainkan peranan penting dalam virulensi bakteri, terutama dalam tahap awal infeksi melalui mekanisme melekat dan pembentukan koloni. A. Faktor Virulensi Yang Berperan dalam Kolonisasi Faktor virulensi merupakan berbagai komponen atau mekanisme yang dimiliki oleh mikroorganisme patogen, seperti bakteri, yang mempengaruhi kemampuan mereka untuk menyebabkan penyakit dan berhasil berkembang biak dalam inang. Menurut Garna (2006) berikut ini adalah beberapa faktor virulensi yang berpengaruh dalam kolonisasi bakteri patogen: 12

INFEKSI PENYAKIT OLEH BAKTERI PATOGEN 1. Adhesin Adhesin adalah faktor virulensi yang memungkinkan bakteri melekat pada permukaan sel inang. Fimbriae atau pilus, yang merupakan jenis adhesin yang umum, memainkan peran Gambar 3. Mekanisme Kolonisasi adhesin penting dalam melekatkan bakteri Sumber: Setiawati, 2018 pada sel inang. Mereka berinteraksi dengan reseptor spesifik pada sel Adhesi dibagi menjadi 2 yaitu inang dan membentuk ikatan yang adhesi fimbriae dan afimbriae. kuat. Contohnya, fimbriae pada Adhesi bakteri ke permukan sel Escherichia coli memungkinkan bakteri memerlukan protein yang melekat pada sel epitel usus, yang dinamakan adhesin merupakan langkah awal dalam proses infeksi (Kline et al., 2009) Nama lain: \"FILI\" Adalah struktur Adhesi Fimbriae menyerupai rambut yang terdapat pada permukaan sel bakteri, tersusun atas protein yang tersusun rapat & memiliki bentuk silinder heliks. Mekanisme adhesi fili: Fili bertindak sebagai ligan dan berikatan dengan reseptor yang terdapat pada permukaan sel host. Fili sering dikenal sebagai antigen kolonisasi karena peranannya sebagai alat penempelan pada sel lain. Contoh: Asam lipoteichoat menyebabkan pelekatan Strepcoccus pada sel buccal & Gambar 4. Mekanisme Kolonisasi adhesi fimbriae protein M sebagai antifagositik. Sumber: Setiawati, 2018 13

Adhesi Afimbriae Molekul adhesin AFIMBRIAE golongan berupa protein (polipeptida) dan polisakarida yg melekat pada membran sel bakteri. Polisakarida yg berperan dalam sel biasanya adl penyusun membran sel seperti:glikolipid, glikoprotein, matriks ekstraseluler (fibronectin, collagen). Adhesin AFIMBRIAE srg juga disebut Gambar 5. Bio film formation biofilm, contoh: plak gigi. Selain utk Sumber: Setiawati, 2018 pelekatan yg membantu kolonisasi jg diperlukan utk resistensi antibiotik 2. Kapsul Kapsul merupakan lapisan polisakarida yang melapisi permukaan bakteri dan berfungsi sebagai faktor virulensi yang penting. Kapsul membantu bakteri menghindari pengenalan dan fagositosis oleh sel imun inang. Selain itu, kapsul juga memfasilitasi kolonisasi bakteri dengan membentuk biofilm, yaitu komunitas bakteri yang melekat pada permukaan dan membentuk matriks polisakarida yang melindungi mereka dari tekanan lingkungan dan respons imun inang (Costerton et al., 1999). Bakteri patogen seringkali menghasilkan berbagai jenis toksin yang berperan dalam proses kolonisasi dan penyebab penyakit. Toksin dapat merusak sel-sel inang, mengganggu fungsi normal jaringan, dan memodulasi respons imun inang. Sebagai contoh, toksin botulinum yang dihasilkan oleh Clostridium botulinum dapat menghambat pelepasan neurotransmiter pada persimpangan saraf otot, menyebabkan kelumpuhan otot dan gejala botulisme (Montecucco et al., 2009). 14

INFEKSI PENYAKIT OLEH BAKTERI PATOGEN Toksin Eksotoksin Endotoksin Endotoksin Eksotoksin Eksotoksin merupakan protein toksin Endotoksin dihasilkan oleh bakteri yg tidak tahan panas & bersifat Gram negatif patogen maupun antigenik yg menginduksi nonpatogen. Toksin ini merupakan pembentukan antibodi. Antibodi yg bagian dari membran luar bakteri terbentuk akibat induksi eksotoksin Gram negatif yang tersusun atas disebut antitoksin. Toksin ini bekerja dg lipopolisakarida (LPS). Bagian lipid cara menghancurkan bagian tertentu pada LPS disebut lipid A. Endotoksin sel inang atau menghambat fungsi bersifat tidak tahan panas, merupakan metabolik tertentu. antigen lemah, dan tidak dapat diubah menjadi toksoid.. 4. Faktor invasif Beberapa bakteri patogen memiliki kemampuan untuk menembus jaringan inang dan memasuki sel-sel inang. Faktor invasif, seperti protein invasin, memainkan peran penting dalam memfasilitasi penetrasi bakteri ke dalam sel inang. Misalnya, Yersinia enterocolitica menggunakan faktor invasin untuk memasuki sel-sel usus dan memicu infeksi (Isberg et al., 2009). Faktor Invasif dibagi menjadi 2 yaitu invasif ekstraseluler ( terjadi apabila mikroba merusak barrier jaringan untuk menyebar ke dalam ke dalam tubuh inang baik melalui peredaran darah maupun limfa) dan invasif intraseluler ( terjadi apabila mikroba benar-benar berpenetrasi dalam sel in ang dan hidup di dalamnya. Sebagian besar bakteri gram negatif dan positif patogen mempunyai kemampuan ini). 5. Resistensi antibiotik: Kemampuan bakteri untuk mengembangkan resistensi terhadap antibiotik merupakan faktor virulensi yang signifikan. Resistensi antibiotik dapat mempengaruhi kolonisasi bakteri patogen karena bakteri yang resisten terhadap antibiotik dapat bertahan dan berkembang di lingkungan yang diobati dengan antibiotik. Faktor-faktor yang berkontribusi terhadap resistensi antibiotik termasuk produksi enzim yang menginaktivasi antibiotik atau mutasi pada target antibiotik (Davies et al., 2010). 15

ENZIM Enzim merupakan molekul protein yang berperan dalam katalisis reaksi kimia di dalam organisme, termasuk bakteri. Dalam konteks virulensi bakteri, enzim sering kali berperan dalam memfasilitasi kemampuan bakteri untuk menyebabkan penyakit, menginfeksi jaringan inang, dan menghindari respons imun. Berikut ini adalah beberapa enzim yang berperan dalam virulensi bakteri : Enzim Protease Gambar 6. Struktur Enzim Protease Sumber: Singh, 2019 Bakteri patogen menghasilkan berbagai enzim yang pada dasarnya tidak toksik tetapi berperan penting dalam proses infeksi. Beberapa bakteri patogen memproduksi enzim hidrolitik seperti protease dan hialuronidase yang berfungsi untuk mendegradasi komponen matrik ekstraseluler sehingga dapat merusak struktur jaringan inang. Enzim hidrolitik ini digunakan oleh bakteri untuk memperoleh sumber karbon dan energi dengan menghancurkan polimer inang menjadi gula sederhana dan asam amino (Salyers dan Whitt 1994). 17

ENZIM Protease adalah enzim yang diproduksi oleh bakteri patogen untuk memecah antibodi Imunoglobin IgA dan IgG. Protease ini berperan dalam menghancurkan protein-protein yang membentuk sistem pertahanan imun tubuh inang, khususnya IgA yang terdapat dalam sekresi mukus. Beberapa bakteri patogen seperti N. gonorrhoeae, N. meningitidis, H. influenzae, Streptococcus pneumoniae, dan beberapa patogen periodontal mampu memproduksi enzim protease IgA (Salyers dan Whitt 1994). Protease IgA bakteri memiliki spesifisitas substrat yang sangat terbatas dan dapat memotong IgA1 pada suatu tempat spesifik dalam segmen polipeptida yang kaya akan prolin. Namun, IgA2 yang merupakan kelompok Ig yang berbeda, tahan terhadap aksi protease IgA. Beberapa bakteri seperti Pseudomonas mirabilis, P. vulgaris, dan P. penneri juga dapat menghasilkan protease IgA. Selain itu, bakteri Proteus dan Pneumococcus juga menghasilkan protease yang dapat menghancurkan imunoglobulin (Salyers dan Whitt 1994). Protease ini memiliki peran penting dalam mempermudah kolonisasi bakteri pada permukaan mukosa dengan menghilangkan imunoglobulin dan mengurangi sekresi IgA, IgG, dan IgM. Hal ini memungkinkan bakteri untuk bertahan dan menyebabkan infeksi yang lebih lanjut (Salyers dan Whitt 1994). Enzim Neuraminidase Neuraminidase adalah enzim yang berperan dalam virulensi bakteri dengan cara menghancurkan atau memotong ikatan gula asam sialat (sialic acid) yang terdapat pada permukaan sel inang. Sialic acid adalah komponen penting dalam membran sel inang yang berperan dalam pengenalan sel, adhesi seluler, dan perlindungan dari respon imun. Oleh karena itu, kemampuan bakteri untuk menghancurkan sialic acid menggunakan enzim neuraminidase memungkinkan mereka menghindari pertahanan imun tubuh, memfasilitasi invasi ke dalam sel inang, dan mempromosikan penyebaran infeksi (Von, 2007). 18

Gambar 7. Aktivitas Enzim Neuraminidase Sumber: Singh, 2019 Enzim neuraminidase bekerja dengan memotong ikatan glikosidik antara asam sialat dan gula lain yang terdapat pada permukaan sel inang. Ini menghasilkan pelepasan sialic acid dari molekul glikoprotein atau glikolipid di permukaan sel inang. Dengan menghilangkan sialic acid, neuraminidase dapat mengubah profil glikoprotein dan glikolipid pada permukaan sel inang, mempengaruhi interaksi sel-sel dan memfasilitasi penyebaran bakteri (palase, 1976). Salah satu contoh bakteri yang menghasilkan neuraminidase adalah bakteri influenza, terutama tipe A dan B. Neuraminidase adalah salah satu komponen yang terdapat pada permukaan virus influenza dan berperan penting dalam siklus replikasi virus. Virus influenza menggunakan neuraminidase untuk melepaskan partikel virus yang telah terbentuk dari sel inang yang terinfeksi, sehingga memungkinkan penyebaran virus ke sel-sel inang yang sehat (Webster, 1980). 19

FAKTOR VIRULENSI YANG MERUSAK INANG A. Komponen Seluler 1.Asam Teikoat Penentu antigenik yang paling penting dari semua strain Staphylococcus aureus adalah Asam Teikoat ribitol grup-spesifik kelompok dinding sel. Penentu serologis polisakarida adalah N-acetylglucosamine. Asam teichoic berikatan dengan situs yang tidak larut pada peptidoglikan di dinding sel dan membutuhkan enzim litik untuk dilepaskan. Asam teikoat tidak ditemukan pada S. epidermidis (yang mengandung asam teikoat gliserin). Kebanyakan orang dewasa menderita reaksi hipersensitivitas kulit yang dimediasi asam teikoat dan presipitasi serumnya rendah. Peningkatan kadar antibodi asam teikoat karena penyakit Staphylococcus saat ini seperti endokarditis atau bakteremia karena terapi antibiotik yang tertunda. Asam teikoat ekstraseluler dapat merespons pemberian cepat komponen komplemen-responsif awal pada komplemen C5 dalam serum manusia. Aktivasi komplemen terjadi melalui pembentukan kompleks imun antara antigen dan antibodi IgG spesifik manusia. Dengan memicu reaksi pemilahan komplemen yang gagal, asam teikoat melindungi Staphylococcus dari opsonisasi yang bergantung pada komplemen. 2. Asam Lipoteikoat (LTA) Agar mikroorganisme dapat menginfeksi inang, ia harus dapat menempelkan dirinya ke suatu tempat di permukaan sel sebagai titik masuk. Bakteri patogen Streptococcus pyogenes berikatan dengan sel epitel melalui asam liipoteichoic di dinding sel Streptococcus grup A. LTA adalah molekul amphipathic dan amfoter. LTA sangat beracun bagi berbagai sel inang dan menunjukkan spektrum aktivitas biologis yang luas. LTA dapat diidentifikasi sebagai kolonisasi \"ligan\" Streptococcus yang membentuk kompleks jaringan dengan protein membran dan berikatan dengan fibronektin sel epitel melalui gugus lipid. 20

3. Kapsul Polisakarida Pneumococcus adalah contoh yang sangat baik dari bakteri patogen ekstraseluler yang hanya merusak jaringan inang di luar fagosit. Mekanisme pertahanan terhadap fagositosis bakteri ini bergantung pada kapsul yang bertindak sebagai antifagosit. Beberapa aspek patogenesis infeksi pneumokokus dapat menyebabkan penyakit. Kapsul polisakarida larut dalam cairan tubuh yang terinfeksi. Relatif tidak beracun, tetapi kadar yang tinggi dalam serum atau urin dapat dikaitkan dengan infeksi multipel, diikuti oleh bakteremia dan kematian yang tinggi. Kelebihan polisakarida bebas dapat menetralkan antibodi antikapsul dan mencegah antibodi memasuki patogen. Sudah lama diduga bahwa galur Proteus tidak menghasilkan antigen tipe kapsul, ciri dari beberapa bakteri gram negatif. Contoh Klebsiella spp. atau strain E. coli tertentu. Struktur kapsul dan mukomaterial atau glikokaliks (polimer yang sangat terhidrasi pada permukaan sel bakteri) merupakan faktor patogen potensial untuk strain Proteus. Kapsul polisakarida khusus Streptococcus pyogenes terdiri dari polimer bercabang L-rhamnose dan N-asetil-D-glukosamin dengan perbandingan 2:2:1, rantai terakhir adalah penentu antigenik. Polisakarida berikatan fosfat berikatan silang dengan peptidoglikan yang terdiri dari N-asetil-D-glukosamin, asam N-asetil-D-muramat, asam D-glutamat, L-lisin, dan D-(L-)-alanin. . 4. Protein A Protein A adalah antigen khusus kelompok Staphylococcus aureus. Sekitar 90% protein A di dinding sel berikatan secara kovalen dengan peptidoglikan. Selama pertumbuhan sel, Protein A juga dilepaskan ke media biakan, terhitung sepertiga dari semua Protein A yang diproduksi oleh bakteri. Protein A terdiri dari rantai polipeptida dengan berat molekul 42 kDa. Empat residu tirosin mengisi area permukaan yang responsif terhadap aktivitas biologis. 21

Keunikan protein A berasal dari kemampuannya untuk berinteraksi dengan IgG normal dari sebagian besar spesies mamalia. Dalam suatu spesies, interaksi mungkin melibatkan himpunan bagian IgG tertentu. Berbeda dengan reaksi antigen-antibodi, pengikatan tidak terjadi melalui fragmen Fab tetapi melalui bagian Fc imunoglobulin. Protein A terdiri dari lima domain: empat domain yang sangat homolog yang mengikat Fc dan yang kelima, domain C-terminal yang berikatan dengan dinding sel dan tidak mengikat Fc. Protein A menyebabkan beberapa efek biologis seperti B. kemotaktik, efek anti- komplementer dan anti-fagositik, meningkatkan reaksi hipersensitivitas dan menghancurkan trombosit. Protein A bersifat mitogenik dan mampu mengaktifkan sel pembunuh alami manusia (NK). Meskipun ada hubungan antara Protein A dan reaksi koagulase, tidak ada hubungan antara Protein A dan beberapa komponen patogen. 5. Enzim Asam Amino Deaminase Asam Amino deaminase adalah enzim yang memecah gugus amino dari asam amino menjadi asam alfa-keto, yang merebut besi bebas (III) dari lingkungan atau inang untuk kebutuhan metabolismenya. Telah lama diketahui bahwa hampir semua bakteri membutuhkan zat besi terlarut sebagai nutrisi penting yang sangat penting untuk pertumbuhan dan metabolisme, terutama untuk proses reaksi reduksi dan oksidasi. Sebagai akibat dari kekurangan zat besi, bakteri menghasilkan di sekitar mereka zat 'chelator' yang dikeluarkan (zat pengikat besi) yang disebut siderophore, yang memiliki tugas mengikat besi dan mengangkutnya ke dalam sel menggunakan protein reseptor yang sesuai dan mekanisme transportasi transportasi. Sintesis siderofor di bawah kendali gen kromosom atau plasmid. Dalam semua bentuk hubungan inang-parasit (patogen komensal dan umum dan oportunistik), bakteri bersaing dengan inangnya untuk mendapatkan zat besi. Protein eukariotik seperti transferin dan laktoferin menyebabkan defisiensi besi pada sel prokariotik berafinitas besi tinggi. 22

Produksi siderofor dapat menentukan nasib penyerbu. Berdasarkan uraian tersebut, siderofor dapat dianggap sebagai faktor virulensi (kemampuan menembus). Baru-baru ini, gen yang mengkode asam amino deaminase (51 kDa; 473 asam amino) dari strain uropatogenik P. mirabilis telah diidentifikasi. Ekspresinya tidak diatur oleh ketersediaan besi karena urutan nukleotida asam amino deaminase di atas tidak mengandung zat pengikat besi. Selain itu, spacer besi tidak berpengaruh pada aktivitas asam amino deaminase di P. mirabilis atau E. coli yang membawa asam amino deaminase pada plasmid. Juga diamati bahwa aktivitas deaminase asam amino menurun ketika glukosa ditambahkan ke media pertumbuhan bakteri, tetapi efek ini tidak konsisten dengan penekanan katabolit. Urease Urea adalah produk ekskresi utama nitrogen pada manusia dan sebagian besar hewan. Urease (\"ureamidohydrolase\") menghidrolisis senyawa urea dan menghasilkan amonia dan CO2, yang dapat meningkatkan pH urin. Aktivitas urease ditemukan pada lebih dari 200 spesies bakteri gram positif dan gram negatif. Enzim ini juga dianggap sebagai faktor penunjang patogenisitas beberapa bakteri diantaranya Proteus, Providencia dan Morganella. Aktivitas urease bakteri ini digunakan untuk membedakannya dari anggota keluarga Enterobacteriaceae. Aktivitas urease aktif Plasmid yang dibawa oleh P. mirabilis berperan dalam menginduksi aktivitas enzim. Studi fraksinasi sel menunjukkan bahwa mayoritas urease hadir dalam larutan sitoplasma P. mirabilis. Hasil sebaliknya diperoleh dengan metode mikroskop elektron; menemukan P. mirabilis urease yang terkait dengan periplasma dan membran luar. P. mirabilis urease dalam bentuk aslinya adalah protein 212-280 kDa. Peran urease dalam infeksi telah dipelajari dan enzim ini merupakan faktor virulensi penting pada P. mirabilis. Kultur in vitro sel epitel tubulus proksimal ginjal manusia menunjukkan bahwa efek sitotoksiknya kurang penting dibandingkan efek hemolisin HpmA. 23

Penggunaan mutan urease-negatif P. mirabilis yang mengandung sisipan mutasi pada urea, menunjukkan peran penting urease dalam infeksi saluran kemih pada tikus. Dosis menular dari mutan urease-negatif ditemukan 50% (ID 50) dan dengan demikian 1000 kali lipat lebih tinggi daripada galur induk. Mutan ini menghilang dari kandung kemih, sedangkan strain urease-positif hadir di kandung kemih dan ginjal, menyebabkan kerusakan ginjal yang signifikan. P. mirabilis dan P. penneri adalah mikroorganisme utama yang terlibat dalam pembentukan batu di ginjal dan kandung kemih. Urease memainkan peran penting dalam fenomena ini. Hidrolisis urea dapat meningkatkan pH, menyebabkan pengendapan komponen urin seperti Mg2+ dan Ca2+, yang larut dalam urin normal pada pH netral atau sedikit asam. Efek ini menghasilkan \"struvite\" (MgNH4PO46H2O) atau \"apatite carbonate\" (C10[PO4]6.CO3) atau keduanya. Fenomena ini tidak terjadi pada infeksi saluran kemih. e coli urease negatif. Urease juga diproduksi oleh Helicobacter pylori. Bakteri ini peka terhadap asam dan tampak melapisi lapisan lambung. Bakteri ini sangat mobile dan berhubungan erat dengan sel penghasil lendir di lambung. Hal ini juga terlihat menembus mukosa lambung di daerah \"sambungan antar sel\" dan menghasilkan ion amonium dan CO2 dalam jumlah besar dari urea di daerah ini. Kehadiran mikroorganisme di permukaan, antara enterosit, di ruang interstitial internal dan di dalam enterosit menyebabkan respon inflamasi termasuk leukosit PMN. Hilangnya mikrofil di daerah parasit diamati pada beberapa pasien dengan gastritis akut. Lipase Staphylococcus menghasilkan beberapa enzim penghidrolisis lipid, secara kolektif disebut lipase. Lipase aktif pada berbagai substrat termasuk plasma, lemak dan minyak yang menumpuk di permukaan tubuh. Penggunaan bahan tersebut memiliki nilai kelangsungan hidup bakteri dan menyebabkan aktivitas kolonisasi tertinggi 24

Staphylococcus ditemukan di kelenjar sebaceous. Produksi lipase penting untuk invasi kulit sehat dan jaringan subkutan. Pada isolasi pertama (dari manusia) terdapat hubungan antara produksi lipase in vitro dan kemampuan menginduksi ulserasi. Penurunan virulensi Staphylococcus yang didapat di rumah sakit telah diamati selama 20-30 tahun. Penurunan ini disebabkan penurunan jumlah enzim lipase akibat adanya profag yang masuk ke dalam DNA bakteri sehingga menghentikan produksi lipase. Enzim Ekstraseluler Beberapa faktor virulensi mikroorganisme dapat menghasilkan enzim ekstraseluler. Meskipun tidak ada enzim ekstraseluler yang telah membuktikan kemampuannya sebagai faktor virulensi, tidak diragukan lagi bahwa sebagai enzim ia memainkan peran ganda dalam proses patogenik, termasuk kemampuan bakteri patogen untuk menginvasi jaringan. Berbagai jenis enzim ekstraseluler meliputi: 1) Hyaluronidase. Enzyminins dapat membantu patogen memasuki jaringan inang dengan menghidrolisis asam hialuronat, senyawa penting yang membantu menyatukan sel-sel hidup. Oleh karena itu, enzim mungkin merupakan faktor yang merendahkan. Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes dan Clostridium perfringens menghasilkan hyaluronidase. 2) Lesitinase adalah enzim yang menghancurkan berbagai sel jaringan, terutama sel darah merah, dengan menghidrolisis lipid membran. Misalnya, tingkat keparahan Clostridium perfringens menghasilkan lesitinase dalam kasus ini. 3) Kolagenase, juga diproduksi oleh C. perfringens, menghancurkan kolagen, serat jaringan pada otot, tulang, dan tulang rawan. Kolagen menyediakan mekanisme penyaringan di mana sel-sel jaringan hidup berada. Tanpa kolagen, jaringan lebih rentan terhadap patogen. Beberapa stafilokokus yang ganas menghasilkan enzim yang disebut koagulase. Bertindak sebagai komponen plasma untuk mengubah fibrinogen menjadi fibrin. Ini menggerakkan fibrin di sekitar sel bakteri, melindunginya dari aksi sel fagosit inang. 25

B.Toksin Toksin merupakan bahan atau zat beracun yang dihasilkan oleh suatu mikroorganisme dan menyebabkan penyakit atau menginfeksi organisme lain. Toksin yang dihasilkan oleh suatu mikroorganisme dapat berupa Eksotoksin dan endotoksin. 1. Eksotoksin Merupakan toksin yang dihasilkan di luar sel mikroorganisme di sekitar medium atau inang. Dapat menyebar atau terbawa melalui jalur sistemik tertentu Misalnya : Bakteri penyebab tetanus dapat masuk melalui luka di kaki ,yang menghasilkan eksotoksin yang dapat menyebabkan rahang terkunci atau kejang otot masseter (pengunyahan) di daerah wajah. Eksotoksin berupa polipeptida yang merupakan antigen kuat yang dapat merangsang antibody tubuh membentuk antitoksin untuk mencegah atau mengobati infeksi Toksisitas eksotoksin dapat dinetralisir oleh formaldehyde, asam, pemanasan dan toksoid 26

Secara umum Eksotoksin bakteri dapat dibagi menjadi: 1.Neurotoksin : yaitu toksin yang berpengaruh terhadap saraf. - Contoh : toksin tetanus (dihasilkan oleh Clostridium tetani), toksin difteria (dihasilkan oleh Corynebacterium diptheriae) dan toksin botulinum (yang dihasilkan oleh Clostridium botulinum). 2. Enterotoksin : yaitu toksin yang berefek racun terhadap mukosa usus dan dapat menyebabkan gangguan gastrointestinal. - Contoh : toksin yang dihasilkan oleh Eschericia coli, Vibrio cholera dan Bacillus cereus. 3.Hemolisin : Enzim ekstraseluler yang dapat menghancurkan sel darah merah dan mereduksi hemoglobin. - Contoh : Streptococci group A, suatu penyebab strep tenggorokan , yang menghasilkan ( hemolisis pada medium agar- darah.) 2. Endotoksin Merupakan toksin yang dihasilkan di dalam mikroorganisme dan menjadi bagian dari sel mikroorganisme. Dihasilkan oleh golongan bakteri Gram negatif (kokus maupun basil) berupa komponen lipopolisakarida (LPS) dinding sel, yang tersimpan dan tidak secara aktif dikeluarkan oleh bakteri. Dibebaskan ketika sel mengalami pembelahan, lisis dan mati. Endotoksin dapat menyebabkan demam, syok dan gejala umum lainnya. 27

Tabel 1 Perbedaan Sifat Eksotoksin dan Endotoksin Ciri - ciri Endotoksin Eksotoksin Asal Dikeluarkan dari dalam Komponen dinding sel sel Sumber Spesies Gram positif dan Spesies Gram negatif negatif Tosisitas Tinggi dengan dosis fatal bervariasi pada 1 µg Efek klinis bervariasi Demam, syok Antigenitas Menghasilkan antibody Antigen lemah dengan titer tinggi disebut antitoksin vaksin Toksoid dapat digunakan Tidak ada sebagai vaksin Stabilitas panas Bersifat thermolabil Thermostabil pada suhu (cepat rusak pada 1000C selama 1 jam pemanasan 600C 28

Untuk lebih memahami materi ini, silahkan perhatikan video di bawah ini ! Video 1. Sistem Pertahanan Tubuh Dari Patogen https://www.youtube.com/watch?v=aq-F4rNuj3Y 29

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI RESISTENSI INANG Inang mempunyai sistem pertahanan tubuh untuk melawan suatu infeksi penyakit. Hal ini merupakan faktor yang mempengaruhi resistensi terhadap penyakit yang melekat pada setiap inang dan lingkungan yang dimiliki oleh inang itu sendiri. Mekanisme ini tentu tidak melindungi inang secara langsung, sehingga termasuk faktor resistensi yang non-spesifik (Kusnadi dkk, 2012). Dengan demikian, resistensi inang dapat dipengaruhi oleh 2 hal yaitu: 1. Faktor Lingkungan Faktor lingkungan tertentu dari inang manusia dapat memainkan peran dalam memberi kekebalan atau kerentanan terhadap infeksi. Dimana, hal ini termasuk tekanan fisik dan emosional pada inang, usia inang, kesehatan umum, keadaan nutri, sosial dan kondisi ekonomi, perlakuan terhadap sampah yang berbahaya, serta kesehatan seseorang. Faktor tersebut saling berhubungan sehingga cukup kesulitan ketika menilai faktor dalam mendukung suatu proses penyakit. Tekanan fisik dan emosi seperti kelelahan dan kurang istirahat dapat memicu seseorang untuk lebih rentan terserang penyakit. Karena dalam hal ini akan terjadi peningkatan produksi epinephrin (adrenalin) yang disertai dengan perubahan pada tingkat hormon adrenal, sehingga menekan fungsi beberapa kelompok sel pertahanan dan mengurangi luasnya daerah mekanisme pertahanan yang digunakan oleh tubuh. Selain itu, usia inang juga mempunyai peran yang penting dalam kerentanan suatu penyakit, dimana dengan usia yang sangat muda dan sangat tua terdapat risiko infeksi terbesar, seperti pada anak kecil yang mana sistem imun nya belum berkembang sedangkan pada orang yang lebih tua hal ini bukan lebih efisien (Kusnadi dkk, 2012). 30

Contoh Infeksi Penyakit Pada Usia Yang Rentan Gambar 8. Penyakit Gambar 9. Penyakit campak pada anak-anak Pneumococcal pneumonia Sumber: Lowell G., 2019 pada wanita usia 40 tahun Sumber: Jeremy J., 2011 Serta, faktor lingkungan lainnya yaitu kurangnya nutrisi pada makanan yang dikonsumsi serta tempat tinggal yang berada di bawah standar mendukung untuk memicu timbulnya penyakit. Suatu makanan yang mengandung sejumlah kebutuhan protein dan vitamin secara langsung mempunyai keterkaitan yang erat dengan perlindungan dari penyakit yang disebabkan oleh patogen. Dimana, keduanya berfungsi untuk: Protein Diet Digunakan untuk kesehatan jaringan dan protein serum Vitamin Digunakan untuk meningkatkan efisiensi metabolisme dan memelihara keutuhan permukaan membran dan kulit 31

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI RESISTENSI INANG 2. Resistensi Individu, Ras, & Spesies Setiap spesies hewan maupun tumbuhan memiliki resistensi yang berbeda terhadap berbagai infeksi, contohnya seperti Yersinia pestis yang dibawa oleh ttikus sebagai penyebab penyakit yang tidak nyata. Namun, ketika bakteri tersebut dipindahkan oleh kutu dari tikus ke manusia, hal ini dapat menyebabkan penyakit yang mematikan yaitu \"plague\". Berikut merupakan mekanisme dari perpindahan bakteri pada tikus melalui kutu, lalu dipindahkan ke manusia yang akhirnya terjadi transmisi penyakit plague ke manusia yang lainnya. Gambar 10. Diagram Transmisi dari Plague Sumber: Mackay-Alderson, J. et al., 2020 32

Alasan berbagai resistensi dari satu spesies terhadap yang lain biasanya tidak diketahui secara jelas. Bagaimanapun sifat fisiologi dan anatomi yang mendasari suatu spesies dapat menentukan apakah suatu mikroorganisme dapat bersifat patogen bagi spesies tersebut. Resistensi spesies merupakan suatu rintangan dalam penelitian biomedis, karena lebih sulit untuk meneliti penyakit yang tidak dapat dikembangbiakan dalam laboratorium dengan menggunakan hewan sebagai model penyakit, contohnya yaitu sifilis dan kolera yang tidak dimiliki oleh hewan untuk digunakan dalam percobaan. Dalam kasus tertentu, faktor genetis dapat membuat ras manusia tertentu menjadi lebih rentan atau sebaliknya terhadap suatu infeksi tertentu. Seperti pada kasus infeksi malaria yang terjadi pada semua orang berkulit hitam di negara Afrika. Hal ini dapat ditandai dengan tidak terdapatnya suatu komponen spesifik pada membran sel darah merahnya, dimana parasit malaria yaitu Plasmodium vivax harus berikatan dalam tahap awal penyerbuan dan perbanyakan diri. Gambar 11. Dua anak yang menderita malaria Kok Bisa Yaa?? Sumber: VOA, 2020 Bisa! Karena mereka tidak dilindungi sebelumnya untuk penyakit ini, tidak seperti penduduk Eropa yang dapat bertahan karena nenek moyangnya secara genetis lebih kebal sebagai hasil dari seleksi yang telah diperoleh sebelumnya. Selain itu, beberapa orang terlihat lebih atau kurang pengalaman terhadap beberapa infeksi dari yang lainnya, meskipun mereka memiliki latar belakang ras yang sama dan berkesempatan untuk mendapatkannya. Resistensi individual tersebut merupakan kemampuan untuk menggabungkan antara faktor resistensi spesifik dengan nonspesifik yang diwarisi dari parentalnya. 33

MEKANISME PETAHANAN EKSTERNAL Mekanisme pada pertahanan eksternal merupakan faktor lain di dalam resistensi inang nonspesifik. Sebab, dalam hal ini bukan hanya faktor mekanik saja yang terlibat, namun melibatkan juga barrier senyawa kimia. Barrier mekanik tersebut dihasilkan oleh kulit dan membran mukosa bersama dengan sekresi inang, dan biasanya dianggap sebagai “barisan depan” sebagai pertahanan tubuh untuk melawan serbuan mikroorganisme (Kusnadi, dkk. 2012). 1. Kulit dan Mukosa Kulit dan membran mukosa memberikan fungsi barier fisik dan kimiawi sebagai pertahanan pertama untuk mencegah patogen dan substansi asing masuk ke dalam tubuh yang dapat menyebabkan penyakit. Lapisan sel kertain yang tersusun rapat dan pengelupasan/pergantian sel epidermal memberikan fungsi barier fisik sebagai tempat masuknya mikroba. Lapisan sel kertain yang tersusun rapat dan pengelupasan/pergantian sel epidermal memberikan fungsi barier fisik sebagai tempat masuknya mikroba. Lapisan epitel yang melapisi kavitas tubuh pada membran mukosa akan mensekresikan cairan mukus yang sedikit kental (Riera dkk, 2016; Tortora & Derrickson, 2014). Dimana, fungsi dari mukus ini yaitu untuk mencegah terjadinya kekeringan saluran dan membantu mengeluarkan atau membersihkan beberapa mikroorganisme yang ada. Sekresi mukosa terkumpul dan menahan beberapa mikroorganisme sampai mereka dibersihkan atau kehilangan daya infeksinya (Kusnadi dkk, 2012). 34

2. Sekresi Senyawa Kimia Untuk membantu barrier mekanik seperti kulit dan membran mukosa, tentu diperlukan senyawa kimia yang dikeluarkan dan bertindak sebagai antimikroba yang merupakan suatu komponen penting dalam pertahanan eksternal. Sebagai contoh, sekresi beberapa senyawa dari membran mukosa, termasuk enzim, yang dapat merusak efektivitas mikroba. Enzim ini dapat kita temukan misalnya pada: Lisozime Dapat ditemukan dalam sejumlah cairan tubuh dan sekresi seperti air mata yang dapat memecah dinding sel dengan menghidrolisis peptidoglikan bakteri Gram-positif dan sebagian kecil bakteri Gram-negatif. Sebum Senyawa berminyak dihasilkan oleh kelenjar sebasea kulit; yang berfungsi untuk mencegah kekeringan rambut dan kerapuhan serta membentuk suatu pelindung permukaan kulit. Sebum ini mengandung asam lemak takjenuh, yang dapat menghambat proses pertumbuhan pada mikroorganisme tertentu. (Kusnadi dkk, 2012). 35

MEKANISME PERTAHANAN INTERNAL Ketika mikroorganisme menyerang mekanisme pertahanan eksternal inang, mereka menghadapi resistensi dari mekanisme pertahanan internal inang. Komponen mekanisme pertahanan internal membentuk penghalang yang sangat besar terhadap infeksi. Ini termasuk mediator seluler dari sistem kekebalan (\"sel pembunuh alami\" / sel NK dan fagosit) dan banyak faktor terlarut yang bertindak sebagai mediator. Ini adalah reaksi fisiologis kompleks yang menyebabkan peradangan dan demam. 1. Inflamasi Inflamasi atau respons inflamasi adalah respons pembuluh darah dan sel terhadap adanya iritan seperti mikroorganisme yang menyerang, cedera, atau debris. Peradangan adalah salah satu mekanisme pertahanan paling kuat pada hewan. Bukti respon inflamasi dapat dilihat pada respon tubuh terhadap sesuatu yang sederhana seperti duri dalam daging. Setelah beberapa jam, area tersebut akan menjadi merah, bengkak, dan nyeri. Area tersebut tampak lebih hangat daripada jaringan di sekitarnya. Kemerahan dan panas disebabkan oleh peningkatan aliran darah karena pembuluh darah mendorong darah ke area yang melebar (pelebaran disebut vasodilatasi) sementara darah mengalir dari area yang menyempit. Kapiler menjadi lebih permeabel, memungkinkan cairan tubuh dan sel darah mengalir ke area tersebut. Ini menyebabkan pembengkakan dan nyeri (karena tekanan yang meningkat). Vasodilatasi dan peningkatan permeabilitas melepaskan bahan kimia beracun (histamin) dari sel yang rusak di lokasi cedera. Jika inflamasi disebabkan oleh invasi mikroba, efek utama dari respon inflamasi adalah migrasi sel fagositik dari kapiler ke tempat infeksi. Fagosit menyerap dan menghancurkan mikroorganisme. Respons peradangan dengan demikian menyebabkan pengangkatan atau penghancuran sel di tempat infeksi. 36

Gambar 12. Mekanisme Inflamasi Sumber: Dictio Community Untuk membantu penghancuran dan penghilangan bakteri berbahaya (seperti mikroba) atau produknya, respons peradangan dapat mengikat bakteri (atau produknya) atau membentuk penghalang di sekitar jaringan. ). Ini mungkin karena gumpalan darah di sekitar tempat infeksi mencegah penyebaran mikroorganisme dan kontaminan yang dihasilkannya ke bagian lain dari tubuh. Akibat kerusakan jaringan tubuh, nanah menumpuk di rongga, membentuk abses. Nanah terdiri dari jaringan mati dan sel inflamasi, serta mikroba hidup dan mati. Tahap akhir peradangan adalah perbaikan jaringan, yang melibatkan pembuangan atau penetralan bakteri dan zat berbahaya dari area yang cedera. Kemampuan untuk memperbaiki jaringan itu sendiri bergantung pada bagian-bagian jaringan tersebut. Kulit adalah jaringan yang relatif sederhana dengan kapasitas regeneratif yang tinggi. Namun, jaringan saraf otak sangat terspesialisasi dan kompleks sehingga tampaknya tidak beregenerasi. 37

2. Demam Salah satu reaksi sistemik (sistemik) terpenting melawan organisme penyerang adalah demam, suhu tubuh yang sangat tinggi. Infeksi bakteri atau virus adalah penyebab paling umum dari demam. Faktanya, itu adalah hasil dari produk yang dihasilkan oleh mikroorganisme atau sel inang ketika terinfeksi. Anoreksia terjadi dengan demam. Beberapa sakit kepala disebabkan oleh pelebaran pembuluh darah di otak. Metabolisme menghasilkan banyak panas, sehingga suhu tubuh naik. Selain itu, peningkatan laju metabolisme yang terkait dengan diet meningkatkan ekskresi nitrogen urin. Jika demam berlanjut, lemak tubuh dan otot akan berkurang. Gambar 13. Penyebab Demam Sumber: Sainspop Pada manusia, suhu tubuh harian adalah 37 °C. Suhu tubuh yang konstan ini dikendalikan oleh \"termostat tubuh\" yang terletak di bagian otak yang disebut hipotalamus. Termostat ini biasanya mengukur suhu tubuh pada 37 °C. Selama infeksi, senyawa tertentu bekerja pada hipotalamus, mengatur termostat ke suhu yang lebih tinggi. Pada manusia, suhu tubuh harian adalah 37 °C. Suhu tubuh yang konstan ini dikendalikan oleh \"termostat tubuh\" yang terletak di bagian otak yang disebut hipotalamus. Termostat ini biasanya mengukur suhu tubuh pada 37 °C. 38

Selama infeksi, senyawa tertentu bekerja pada hipotalamus, mengatur termostat ke suhu yang lebih tinggi. Senyawa penyebab demam adalah endotoksin bakteri gram negatif. Misalnya, 2 ng endotoksin per kilogram berat badan dari Salmonella typhi (bakteri penyebab tifus) dapat menyebabkan demam 43°C. Senyawa lain yang menyebabkan demam adalah pirogen endogen, diproduksi oleh sel fagositik tubuh dan terdapat dalam sekresi radang dan plasma selama sakit. Demam terjadi sampai endotoksin atau pirogen endogen dihilangkan. Pada titik ini termostat kembali ke 37°C. Respon imun tubuh terhadap infeksi juga dapat menyebabkan demam. Mekanisme antipiretik seperti pembuluh darah dan keringat mulai mengindikasikan penyembuhan infeksi. Demam dianggap bermanfaat bagi inang karena meningkatkan aktivitas sel fagositik, meningkatkan peradangan dan respon imun, dan memiliki sifat antibakteri. Suhu tinggi yang dicapai selama demam dikatakan menghambat atau menghancurkan mikroorganisme menular. Dalam kebanyakan kasus klinis, suhu tinggi yang diperlukan untuk membunuh mikroba jarang tercapai. Pada suhu 43,3°C orang menjadi bingung, tidak rasional, dan lebih mungkin mengalami koma. Kematian sering terjadi ketika suhu tubuh naik hingga 45°C atau suhu otak hingga 40,5°C. Namun, hanya ada sedikit bukti bahwa demam benar-benar dapat membunuh mikroba. 3. Sel \"Natural Killer\" \"Sel pembunuh alami\" adalah limfosit besar, berdiameter 12-15 mm, yang tugasnya membunuh sel yang tidak diinginkan, seperti sel tumor dan sel yang terinfeksi virus. Limfosit adalah jenis sel darah putih yang tidak fagositik dan tidak memiliki penanda permukaan yang biasanya menandai limfosit lain dalam sistem kekebalan tubuh tertentu. Ada bukti bahwa sel NK terlibat dalam pertahanan nonspesifik melawan protozoa intraseluler dan parasit jamur. Aktivitas sel NK tidak spesifik dan berfungsi tanpa stimulasi antigenik spesifik (kekebalan antigenik yang diperoleh sebelumnya terhadap sel target). 39

Gambar 14. Cara Kerja NK-Cell pada Tubuh Sumber: www.coursehero.com \"sel pembunuh alami\" berikatan dengan sel target dan melepaskan enzim, protease dan fosfolipase yang merusak membran, untuk membunuh sel. Namun, ini tidak menjelaskan bagaimana sel NK mengenali targetnya. Konektivitas seluler penting. Mikrograf elektron sel NK menyerang sel target. Sel NK kemudian menghancurkan sel target dengan melepaskan protein pembunuh, yang memasuki membran plasma sel target melalui sistem komplemen. Secara umum, setiap sel NK hanya dapat menghancurkan sejumlah kecil sel target. Namun, pematangan sel NK dipercepat oleh interferon, sekelompok protein yang melindungi tubuh dari infeksi virus dan meningkatkan aktivitas virus yang mematikan. Sel NK yang terpapar interferon dapat menghancurkan banyak sel target. Beberapa efek menguntungkan dari interferon telah dibuktikan dalam pengobatan tumor. 40

Sel NK dianggap sangat penting karena perannya dalam pengendalian tumor. Dalam hal ini, setelah cukup banyak sel tumor memicu respons imun spesifik, sel NK mencari, mengenali, dan menghancurkan sel tumor sebelum muncul. Artinya sel NK dapat digunakan sebagai “pilihan pertama” melawan kanker. 4. Sel Fagosit Fagositosis merupakan sebuah mekanisme pertahanan umum untuk melindungi tubuh dari infeksi. Mekanisme ini pertama kali ditemukan oleh Elie Metchnikoff pada akhir 1800-an. Dia mengidentifikasi dua kelompok sel fagosit selama studinya terkait infeksi bakteri dan menamai sel-sel ini makrofag dan mikrofag. Metchnikoff melaporkan bahwa sel yang dia beri nama \"mikrofag\" adalah leukosit. Metchnikoff melaporkan kemampuan fagosit untuk menelan mikroba penyerang dan dengan demikian berkontribusi pada kekebalan alami atau bawaan (Frank & Quinn, 2019). Leukosit dikelompokkan menjadi dua tipe, granulosit dan agranulosit. Tabel 2 Perbedaan Sifat Eksotoksin dan Endotoksin Tipe Keterangan Granulosit Neutrofil Disebut juga “polimorfonuklear” leukosit (PMN) dan sangat Eosinofil fagositik, dapat meninggalkan darah dan masuk ke jaringan Basofil yang terinfeksi untuk memfagositosisnya. Termasuk fagosit lemah, dapat meninggalkan darah dan masuk ke jaringan seperti neutrofil. Bukan sel fagosit, tetapi melepaskan senyawa seperti heparin, serotonin, dan histamin ke dalam darah dan dipindahkan ke mast sel ketika mereka meninggalkan pembuluh darah dan memasuki jaringan. 41

Tipe Keterangan Agranulosit Limfosit Berperan penting dalam respon imun spesifik dalam tubuh juga Monosit terdapat pada jaringan limfoid. Tidak begitu bersifat fagositik, hingga distrimulasi oleh limfokin (tipe lain protein). Monosit ini yang akan berkembang menjadi fagosit aktif atau makrofag. Baik neutrofil juga makrofag tidak hanya melakukan fagositosis, tetapi dilengkapi dengan senyawa antimikroba. Gambar 15. Mekanisme Fagositosis Sumber: www.sciencefacts.net 42

5. Komplemen, Sitokin, Interferon, dan TNF Di samping mediator (perantara) seluler dari pertahanan internal tubuh, terdapat mediator terlarut yang mendukung pertahanan inang. Komplemen Komplemen memainkan peranan penting dalam resistensi melawan infeksi. Komponen masing-masing protein komplemen diidentifikasi dengan suatu sistem penomoran. Sekali diaktifkan oleh pemasukan mikroorganisme atau oleh pengikatan antibodi, komponen dari sistem komplemen ini bereaksi secara berurutan dalam suatu cara aliran atau layaknya barisan kartu domino yang berjatuhan. Terdapat tiga cara bagi sistem komplemen berperan sebagai pelindung: Pada tahap awal menstimulasi respon peradangan. Tahap pertengahan melepaskan senyawa yang menarik sel fagosit dan membuatnya sangat aktif. Sekali diaktifkan, sistem komplemen menghasilkan perakitan dari kompleks litik yang menyebabkan lisis suatu mikroorganisme yang masuk. Sitokin Sitokin merupakan mediator yang berfungsi mengatur immunogenik, peradangan, dan perbaikan respon inang terhadap luka. Sitokin berperan pada sel yang dekat dengan tempat dihasilkannya, cukup jauh dari sel target, dan dalam keadaan normal tidak terdapat dalam serum. Limfokin Limfokin merupakan protein terlarut yang dihasilkan dan dikeluarkan oleh limfosit T ‘sensitizied’ dibuat peka (atau sel T). Sel ini digambarkan sebagai ‘sensitized’ karena mereka menyusun suatu respon sebelumnya terhadap suatu antigen spesifik. Limfosit T ‘sensitizied’ juga diketahui sebagai delayed hypersensitivity lymphocytes (DHLs) karena dari reaksi kulit mereka dihasilkan. Mereka juga disebut limfosit T helper, karena membantu sel lain untuk meningkatkan responnya terhadap antigen. Kira-kira 100 aktifitas biologis yang berbeda dianggap berasal dari limfokin. 43

Interferon Interferon merupakan protein berukuran kecil yang dihasilkan oleh sel eukariot dalam respon terhadap infeksi virus atau RNA rantai-ganda asing (virus atau sintetik). Ketika sel terinfeksi virus, interferon menyebabkan sel menghasilkan molekul yang mencegah replikasi virus yang menginfeksi dan infeksi pun akan dihentikan atau diperlambat hingga respon imun cukup untuk menghilangkan virus yang menginfeksi. Interferon menjadi senyawa antivirus kemoterapeutik yang ideal untuk manusia sejak dihasilkan secara alami oleh sel manusia. Karena hanya memiliki sedikit efek samping dan aktif menyerang virus dalam spektrum luas. ANTIBIOTIK Antibiotik merupakan zat-zat kimia yang dihasilkan oleh fungi (jamur) dan bakteri, yang dapat mematikan atau menghambat pertumbuhan kuman(mikroorganisme patogen), serta sifat toksik (racun) yang ditimbulkan bagi manusia relatif lebih rendah (Tjay dan Rahardja, 2007).. 44

Zat-zat antibiotik dikelompokan menjadia 2 kelompok berdasarkan daya kerjanya terhadap bakteri, yaitu: 1. Obat-obatan bakteriostatik, yaitu obat-obatan yang dalam konsentrasi dapat diterima oleh tubuh, hanya dpat menghambat pertumbuhan mikroorganisme patogen, misalnya kloramfenikol, sulfonamida, tetrasiklin dll. 2. Obat-obatan bakterisida, yaitu obat-obatan yang dapat membunuh mikroorganisme patogen karena daya kerjanya yang cepat mematikan mikroorganisme patogen, misalnya: penisilin, sefalosporin, aminoglikosida, fusidin, asam nalidiksat dll. Obat- obat bakterisida merupakan obat-obatan terapeutik yang lebih efektif daripada obat-obatan bakteriostatik. 45

Berdasarkan cara kerjanya daya kerja obat-obatan antimikroba dapat dilihat dari dua aspek, yaitu A. Identifikasi sasaran (target) obat tersebut,meliputi empat tempat yang menjadi sasarannya, yaitu: 1. Hambatan sintesis peptidoglikan dinding sel bakteri, misalnya penisilin, sefalosforin, sikloserin, vankomisin, ristosetin dan basitrasin. 2. Mengganggu permeabilitas membran sel bakteri, misalnya triosidin, gramisidin, polimiksin, dan antibiotika anti jamur. 3. Menghambat sintesis protein, misalnya aminoglikosida dan tetrasiklin. Zat-zat tersebut mengikat dan menghambat fungsi ribosom 30 S. 4. Mengahambat sintesis asam nukleat, muisalnya rifampisin, menghambat sintesis RNA pesuruh (massager RNA) dengan daya kerjanya terhadap polimerase RNA, sedangkan asam nalidiksat menghambat replikasi DNA. B. Berdasarkan mekanisme kerjanya,secara umum ada 3 mekanisme kerja antibiotika, yaitu: 1. Persaingan dengan substrat alamiah terhadap tempat kerja enzim 2. Gabungan dengan enzim pada suatu tempat yang cukup dekat dengan tempat kerjanya suatu enzim, sehingga mengganggu fungsi enzimatiknya, misalnya: vankomisin, ristosetin dan basitrasin. 3.Gabungan dengan unsur-unsur struktural non-enzimatik, misalnya obat yang menghambat sintesis protein dan obat-obatan yang daya kerjanya merusak membran sel bakteri patogen 46

Antibiotika yang dipergunakan untuk membunuh/menghambat infeksi mikroorganisme patogen : 1.Antibiotika aktif terbatas hanya terhadap bakteri Gram positif, misalnya penisilin (G, dan F), metilisin, kloksasilin, eritromisin, novobiosin, vankomisin, basitrasin dan fusidin. 2. Antibiotika yang bekerja terhadap bakteri Gram negatif, misalnya polimiksin, aminoglikosida. 3.Antibiotika yang bekerja terhadap bakateri Gram positif dan Gram negatif, misalnya tetrasiklin, kloramfenikol, ampisilin, sefalosporin. 4.Antibiotika yang bekerja terhadap jamur, misalnya greseofulvin, nistatin, amfoterisin B. PENGUKURAN KEPEKAAN DAYA ANTIMIKROBA 1.Uji difusi agar (“diffusion agar”) Dengan membiarkan antibiotika berdifusi kedalam medium agar padat. Kadar obat tertinggi tercapai pada daerah didekat tempat pemberian obat dan makin jauh makin berkurang kepekaanya. 2. Uji pengenceran Merupakan metode dengan dosis terapi perlu ditentukan dengan tepat, misalnya pada pengobatan endokarditis dan untuk untuk menemukan sejumlah bakteri patogen yang resisten dengan pertumbuhan yang lambat, Misalnya untuk menguji bakteri Tuberculosis 47

1. Infeksi bakteri patogen terjadi ketika bakteri jahat menginfeksi tubuh manusia dan menyebabkan penyakit. Salah satu mekanisme yang digunakan oleh bakteri patogen untuk menyebar dan menginfeksi inang adalah melalui: A. Metabolisme aerobik B. Sporulasi C. Pembelahan biner D. Pembentukan biofilm E. Pengambilan nutrisi 2. Dalam infeksi bakteri patogen, virulensi merujuk pada..... A. Kepekaan inang terhadap infeksi B. Kemampuan bakteri untuk membentuk biofilm C. Ukuran bakteri yang sangat kecil D. Daya tahan inang terhadap infeksi E. Kemampuan bakteri untuk menginfeksi inang dan menyebabkan penyakit 3. Saat patogen pertama kali mencapai jaringan inang, yang harus dilakukan pertama kali yaitu .... A. Menembus membran pelindung B. Merusak jaringan pelindung C. Memindahkan plasmid ke jaringan inang D. Memperbanyak diri E. Mengeluarkan toxin untuk mengurai mukus 48 Mikrobiologi Kesehatan

4. Di antara kelima leukosit yang ada, yang paling dominan melakukan fagositosis yaitu .... A. Basofil dan Eosinofil B. Limfosit dan Neutrofil C. Neutrofil dan Monosit D. Monosit dan Limfosit E. Basofil dan Eosinofil 5. Penyebaran penyakit melalui udara atau percikan air disebut... A. Penularan kontak langsung B. Penularan air C. Penularan droplet D. Penularan makanan E. Penularan kontak tidak langsung 6. Yang termasuk komponen sel dalam faktor virulensi yang merusak inang, yaitu... A. Asam Teikoat B. Asam Folat C. Asam Lipoteikoat D. Protein A E. Ampisilin 49 Mikrobiologi Kesehatan

7. bakteri Eksotoksin yang berpengaruh terhadap saraf dinamakan ? A. Enterotoksin B.. Neurotoksin C. Bakterisida D. Hemolisin E. Bakte riostatik 8. Pernyataan yang benar mengenai mikroorganisme patogen: A. Semua mikroorganisme patogen berasal dari luar tubuh manusia B. Mikroorganisme patogen dapat menginfeksi dan menyebabkan penyakit pada inangnya C. Mikroorganisme patogen tidak dapat hidup di luar tubuh inang D. Mikroorganisme patogen tidak dapat beradaptasi dengan lingkungan yang berubah E. Mikroorganisme patogen merupakan mikroorganisme yang baik bagi tubuh inang 9. Dibawah ini yang bukan termasuk manfaat demam bagi inang yaitu... A. Meningkatkan aktivitas sel fagositik B. Meningkatkan peradangan C. Meningkatkan respon imun D. Menurunkan nafsu makan E. Memiliki sifat antibakteri 50 Mikrobiologi Kesehatan