1
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Pengertian Fagositosis merupakan mekanisme tubuh untuk melawan agen asing yang masuk dalam tubuh (Suyudi dan Hutabarat, 1993) dan merupakan bagian dari respon imun nonspesifik serta memainkan peran pada pertemuan pertama inang dengan benda-benda asing. Pada proses ini terjadi penelanan partikel-partikel oleh sekelompok sel khusus yang dinamakan sebagai sel-sel fagositik (Bellanti, 1993). Selain itu dikenal pula istilah pinositosis, yaitu proses memakan zat-zat non partikel, misalnya tetes cairan. Proses fagositosis maupun pinositosis mulai dari terbentuknya suatu kantong pada membran sel, dan diikuti dengan pengambilan partikel atau terisi oleh cairan. Kantong ini kemudian melipat ke dalam dan membentuk vakuola yang berisi partikel atau cairan yang akan dicerna lebih lanjut (Anonymous, 1997). Gambar 1 memperlihatkan proses fagositosis dan pinositosis. Baik fagositosis maupun pinositosis, merupakan suatu proses endositosis.
Gambar 1. Proses fagositosis dan pinositosis (Anonymous, 1997).
2
Mikroorganisme yang mudah mengalami fagositosis dan mati, pada umumnya merupakan parasit yang tidak berhasil menyebabkan sakit pada inangnya. Sebaliknya, banyak bakteri yang berhasil mengatasi aktivitas fagositosis ini (Todar, 1997a). Untuk lebih memahami tentang bagaimana bakteri dapat menghindar dari fagositosis atau selamat dari proses fagositosis, maka dalam makalah ini akan dibahas mengenai tahap-tahap fagositosis dan berbagai cara bakteri dalam mengatasi atau menghindari aktivitas fagositosis.
1.2 Sel-sel Fagositik Pada manusia, fagositosis dilakukan terutama oleh fagosit mononuklear, neutrofil dan dalam jumlah yang kecil oleh eosinofil. Fagosit mononuklear dihasilkan oleh sel induk (stem cell) di dalam sumsum tulang, kemudian mengalami proliferasi dan dilepaskan dalam darah sesudah satu periode melalui fase monoblast – fase promonosit – fase monosit (Bellanti, 1993 ; Todar, 1997a). Jumlah monosit yang mencapai 3 – 7% dari seluruh leukosit dalam sirkulasi (Todar, 1997a), dapat bertahan selama 1 – 3 hari sebelum masuk dalam jaringan dan menjadi makrofag yang dapat hidup beberapa bulan dan dapat bergerak bebas atau juga tidak bergerak seperti sel Kupffer dalam hati dan sel Langerhans dalam kulit (Suyudi dan Hutabarat, 1993). Makrofag sangat dikhususkan untuk melaksanakan fungsi penelanan dan penghancuran semua benda-benda berupa partikel dengan proses endositosis. Sel-sel ini membersihkan dan menghancurkan bakteri-bakteri tertentu, sel-sel yang rusak atau tidak berguna, sel-sel tumor, benda-benda koloid dan molekul-molekul besar. Proses fagositosis kadang-kadang dipermudah oleh adanya antibodi dan komplemen sebagai opsonin (Bellanti, 1993).
3
Leukosit Neutrofil atau Polimorfonuklear (PMN) dalam keadaan normal berjumlah 60 – 70% dari jumlah seluruh leukosit di dalam darah perifer orang dewasa (Bellanti, 1993). Todar (1997) menyatakan bahwa sel yang memiliki masa hidup yang pendek ini meliputi 30 – 70% dari leukosit dalam sirkulasi. Sel ini berasal dari stem cell, kemudian mengalami satu seri pembelahan dan pendewasaan melalui fase myeloblast – promyelosit – metamyelosit – sel matang – PMN dewasa. Sesudah periode yang pendek di dalam sirkulasi (12 jam), kemudian masuk ke jaringan dan bertahan selama beberapa hari. Secara normal sel-sel ini tidak pernah kembali dari jaringan ke dalam darah. Beberapa sel dalam kelompok vaskuler tidak mengalir secara bebas, karena sebagian dari sel-sel ini terasing untuk sementara dalam pembuluh-pembuluh darah kecil atau menempel pada dinding pembuluh darah besar (Bellanti, 1993). Granula sitoplasma neutrofil dibentuk dari badan Golgi yang mengandung protein, disebut lisozom dan mengandung berbagai zat bakterisidal dan enzim-enzim digesti yang dapat menghancurkan bakteri setelah penelanan. Neutrofil juga mengandung glikogen sebagai sumber energi metabolik dalam kondisi anaerobik (Todar, 1997a). Sel fagositik ketiga adalah eosinofil, meliputi sekitar 1 – 3 % dari leukosit yang ada dalam sirkulasi darah dan dapat dibedakan dari leukosit lainnya oleh adanya granula-granula sitoplasmik yang besar yang tercat merah dengan eosin. Sel-sel ini mempunyai banyak persamaan dengan neutrofil dan menunjukkan morfogenesis yang sama. Namun demikian, berbeda dengan neutrofil, eosinofil menjadi masak dalam sumsum tulang dalam waktu 3 – 6 hari sebelum lepas ke sirkulasi. Di dalam sirkulasi,
4
sel ini mempunyai half life sekitar 30 menit dan dalam jaringan sekitar 12 hari (Bellanti, 1993). Eosinofil tidak seefisien neutrofil dalam fagositosis, tetapi memiliki lisosom dan mengadakan letupan pernafasan bila terangsang dengan tepat. Eosinofil secara unik
cocok
untuk
menyerang
dan
menghancurkan
larva
cacing
dengan
menghancurkan kutikula. Eosinofil juga mampu menetralkan faktor radang yang dilepaskan oleh sel mast dan basofil dan karena itu mengatur perbarahan yang disebabkan oleh sel-sel ini (Tizard, 1982).
5
BAB II TAHAP – TAHAP FAGOSITOSIS Todar (1997a) mengemukakan, bahwa proses fagositosis terjadi dalam beberapa tahap, yaitu : 1. Adanya interaksi sel fagosit dengan agen infeksi 2. Perlekatan sel fagosit 3. Ingesti atau proses penelanan dan pembentukan fagosom 4. Fusi antara fagosom dengan lisosom membentuk fago-lisosom. 5. Proses pembunuhan intraseluler 6. Proses digesti intraseluler dan ekskresi
Gambar 2. Tahap-tahap fagositosis oleh makrofag (Todar, 1997a).
6
2.1 Interaksi antara Sel Fagosit dengan Agen Asing Sel-sel fagosit baik monosit maupun neutrofil mencapai tempat infeksi atau agen asing melalui dua cara, yaitu : 1.
Proses diapedesis, yaitu terjadinya migrasi sel dari dinding pembuluh darah ke tempat infeksi (Perlingeiro dan Queiroz, 1994), diperantarai oleh mediator ( kinin, histamin, prostaglandin dan sebagainya) (Todar, 1997a).
2.
Kemotaksis, yaitu gerakan amoeboid dari sel fagosit ke tempat infeksi karena adanya rangsangan kimia (chemoatractant) (Perlingeiro dan Queiroz, 1994 ; Todar, 1997a). Beberapa faktor kemotaksis baik pada neutrofil maupun pada monosit telah dapat diidentifikasi, diantaranya termasuk produk-produk dari bakteri, debris sel dan jaringan serta komponen eksudat peradangan (Todar, 1997a), serta komplemen dari seri limfosit Bellanti, 1993). Sejumlah zat-zat yang bersifat kemotaksis terhadap eosinofil, diantaranya adalah komplek antigen-antibodi, produk-produk seri limfosit seperti limfokin, eosinophilic chemotactic factor of anaphilaxis (ECF-A) yang dilepaskan dari sel mast jaringan dan basofil perifer (Bellanti, 1993).
2.2 Perlekatan pada Sel Fagosit Fagositosis dimulai dengan adanya perlekatan partikel pada permukaan membran plasma dari sel-sel fagosit. Tahap ini biasanya melibatkan reseptor pada membran plasma sel fagosit. Lebih dari 40 tipe reseptor spesifik telah diidentifikasi dari sel-sel fagosit dan beberapa diantaranya terlibat dalam proses fagositosis. Tabel 1 menunjukkan beberapa tipe reseptor dalam proses fagositosis.
7
Tabel 1 : Beberapa tipe reseptor dalam proses fagositosis (Todar, 1997a).
Receptor
Binds
Present on
Fc receptor I
Monomers of IgG
Fc receptor II
Aggregates of IgG
Fc receptor II
Aggregates of IgG
Mannose receptor
Oligosaccharides terminating in Mannose, fucose or N-acetylglucosamine C3b, fibrinogen
Complement Receptor 3 Fibronectin Receptor f-Met-Leu-Phe receptor C5a receptor
Fibronectin oligomers fMLP C5a
Function
Monocytes, macrophages Monocytes, macrophages, neutrophils Macrophages not monosit, neutrophils
ADCC; phagocytosis
Macrophages
Phagocytosis 1
Monocytes, macrophages, neutrophils Monocytes, macrophages Monocytes, neutrophils Monocytes, neutrophils
Adhesion ; phagocytosis 1
Clearance of immune complexes 2 ; phagocytosis 1 Clearance of immune complexes 2 ; Phagocytosis 1
Adhesion ; phagocytosis Chemotaxis, secretion 3 Chemotaxis, secretion 3
Keterangan : 1. Fagositosis diawali dengan proses opsonisasi pada permukaan parasit 2. Pembentukan komplek IgG-antigen terlarut 3. Sekresi metabolik dalam lisozom. Proses perlekatan bakteri atau virus pada reseptor sel fagositik dapat dipermudah dan ditingkatkan dengan adanya opsonisasi oleh antibodi maupun komplemen sebagaimana terlihat pada gambar 3 dan 4 (Todar, 1997a).
2.3 Ingesti atau Proses Penelanan dan Pembentukan Fagosom Setelah terjadi perlekatan
partikel pada permukaan sel fagosit, terjadilah
proses penelanan yang diawali dengan pelipatan dan invaginasi membran sel yang mengurung partikel dan akhirnya membawanya masuk ke bagian sitoplasma
8
(Anonymous 1994 ; Todar, 1997a). Pada saat ini juga terjadi perubahan badan Golgi Perry dan Mishra, 1998). Kadang-kadang suatu letupan respirasi (respiratory burst) menyertai proses penelanan ini dan dikenal sebagai proses ingesti menggunakan ATP. Hasil akhir dari proses ingesti ini adalah terkurungnya partikel pada suatu vakuola yang terbentuk dari membran plasma sel. Struktur ini dinamakan fagosom.
Gambar 3. Opsonisasi bakteri oleh antibodi dan komplemen (Todar, 1997)
Gambar 4. Pemusnahan bakteri mengalami opsonisasi dan tanpa opsonisasi dalam sirkulasi. Bakteri yang mengalami opsonisasi lebih cepat hilang dari sirkulasi dibandingkan dengan bakteri tanpa opsonisasi.
9
2.4 Pembentukan Fago-lisosom Migrasi fagosom ke dalam sitoplasma kemudian diikuti dengan fusi lisozom yang membebaskan komponen-komponennya ke dalam fagosom. Fusi ini berlangsung melalui bagian membran yang terbuka dan membentuk suatu vakuola digesti yang disebut fago-lisosom. Di dalam fago-lisosom inilah terjadi penghancuran dan digesti partikel yang ditelan pada proses sebelumnya (Todar, 1997a).
2.5 Proses Pembunuhan Intraseluler Beberapa menit setelah proses penelanan dan terbentuknya fagolisosom, bakteri akan mengalami kehilangan kemampuan untuk reproduksi. Mekanisme yang pasti dari proses ini belum diketahui. Sekitar 10 sampai 30 menit setaelah ingesti, beberapa bekteri patogen dan non patogen dibunuh secara lisis dan melalui proses digesti oleh enzim-enzim lisosom. Aktivitas mikrobisidal dari sel fagosit sangat komplek dan bervariasi antara neutrofil, monosit dan makrofag. Beberapa enzim yang dihasilkan oleh sel fagosit dan memainkan peran penting dalam pembunuhan dan digesti sel-sel bakteri, diantaranya : asam hydrolase, protease netral, peroksidase, myeloperoksidase, cationic protein, lisozim dan laktoferin yang dihasilkan oleh neutrofil. Sedangkan enzim-enzim yang dihasilkan oleh
makrofag,
yaitu
:
asam
hidrolase,
myeloperoksidase dan lisozim (Todar, 1997a).
protease
netral,
peroksidase,
10
2.6 Proses Digesti Intraseluler Mikroorganisme yang mati, secara cepat didegradasi di dalam fagolisosom menjadi komponen-komponen yang lebih kecil. Proses ini melibatkan berbagai enzim hidrolitik, seperti lisozim, protease, lipase, nuklease dan glikosilase. Neutrofil akan mati dan lisis setelah proses fagositosis dan digesti sel bakteri berlangsung. Hal ini akan nampak sebagai karakteristik terbentuknya pus (nanah) pada jaringan. Fagositosis oleh makrofag akan diakhiri dengan pengeluaran komponen partikel atau bakteri yang telah didegradasi dari fagolisosom keluar dari membran plasma (Todar, 1997a). Dari tahap-tahap fagositosis yang sudah dibahas, jelaslah bahwa hasil fagositosis ditentukan oleh seperangkat faktor yang rumit, termasuk sifat khusus mikroorganisme, susunan genetik dan fungsional sel-sel fagosit dan pra-kondisi sel fagosit. Beberapa bakteri patogen yang berhasil menyebabkan penyakit pada inangnya, memberikan gambaran bahwa bakteri dapat terhindar dari semua tahap fagositosis tersebut dan bahkan dapat hidup dan berkembang dalam sel-sel fagosit.
11
BAB III MEKANISME PATOGENISITAS BAKTERI : MENGHINDARI PERTAHANAN FAGOSITAS INANG
Beberapa bakteri patogen dapat tahan terhadap komponen bakterisidal dari jaringan inang, biasanya sebagai fungsi dari beberapa struktur yang dimilikinya. Sebagai contoh, kapsul poli-D-glutamat dari bakteri Bacillus anthracis melindunginya dari kerja cationic protein dalam sera atau dalam fagositosis. Outer membran dari bakteri Gram-negatif adalah suatu barier permeabel yang tidak mudah dimasuki oleh komponen hidrofobik, seperti garam-garam empedu dalam saluran pencernaan yang sangat berbahaya bagi bakteri. Mikrobakteria patogen mempunyai dinding sel seperti lilin sehingga dapat bertahan terhadap serangan atau dicerna oleh sebagian besar bakterisida jaringan. Lipopolisakarida (LPS) dari bakteri Gram-negatif patogen mungkin dapat melindungi sel dari complement-mediated lysis atau kerja dari lisozim (Todar, 1997 b) Pada sebagian besar patogen yang berhasil, keadaan struktur atau biokimianya membuat mereka tahan terhadap pertahanan seluler inang, yaitu fagositosis dan respon kekebalan.
3.1 Kemampuan Patogen Untuk Menghindar atau Mengatasi Fagosit . Mikroorganisme yang masuk kedalam jaringan adalah yang pertama dan yang paling sering terkena fagosit. Bakteri yang terserang fagosit akan dengan mudah dicerna dan dibunuh, umumya disebut parasit yang gagal. Sebaliknya, sebagian besar bakteri yang disebut parasit yang berhasil adalah yang terlibat dalam aktivitas fagosit atau menghindar dari perhatiannya.
12
Bakteri patogen mempunyai sejumlah dan beragam strategi untuk menghindari penelanan fagosit dan pembunuhan. Sebagian besar adalah memblok satu atau beberapa tahap dari fagositosis, sampai pada menghentikan proses.
3.1.1. Menghindari Kontak dengan Fagosit Bakteri dapat menghindar dari perhatian fagosit dengan beberapa cara : 1. Patogen masuk atau tinggal di tempat yang tidak ada fagosit. Jaringan internal tertentu (seperti lumen dari glandula, bagian dari traktus urinaria) dan permukaan jaringan (kulit) merupakan jaringan dimana tidak terdapat fagosit. 2. Beberapa patogen mampu menghindar dari provokasi respon radang yang melimpah. Tanpa radang inang tidak dapat menfokuskan pertahanan fagositas. 3.
Beberapa bakteria atau produknya menghambat proses kemotaktis fagosit. Sebagai contoh, streptolisin streptokokal (yang juga membunuh fagosit) menekan kemotaktik neutrofil, bahkan dalam konsentrasi yang rendah. Fraksi dari Mycobacterium tuberculosis telah diketahui dapat menghambat migrasi leukosit. Toksin Clostridium juga dapat menghambat kemotaksis neutrofil.
4.
Beberapa patogen dapat melapisi permukaan sel bakterial dengan komponen yang terlihat sebagai dirinya sendiri oleh fagosit inang dan sistem kekebalan. Merupakan suatu strategi menyembunyikan permukaan antigenik dari sel bakteri. Fagosit tidak mengenali bakteri pada kontak dan kemungkinan opsonisasi oleh antibodi yang meningkatkan fagositosis menjadi minimal. Sebagi contoh patogen Staphylococcus aureus menghasilkan koagulasi cell-bound dengan klot fibrin pad permukaan bakterial. Trepanema pallidum, agen penyakit syphilis, mengikat fibronektin pada permukaannya. Streptococci Grup A dapat mensintesa komposisi
13
kapsul dari asam hialuronat. Asam hialuronat adalah perekat jaringan dalam jaringan ikat tubuh inang.
3.1.2 Menghambat Penelanan oleh Fagosit Beberapa bakteri mempunyai strategi untuk menghindari penelanan apabila fagosit melakukan kontak dengan bakteri. Banyak bakteri patogen bertahan di substansi permukaan yang kemudian menghambat adsorpsi atau penelanan oleh fagosit.
Jelas disini adalah hal yang menyangkut unsur-unsur yang ada pada
permukaan bakteri. Resistensi terhadap penelanan fagositas biasanya dikarenakan komponen dari permukaan sel bakteri (dinding sel, atau fimbriae, atau kapsul). Contoh klasik adalah substansi antifagositas pada permukaan bakteri seperti : 1.
Kapsul polisakarida dari S. pneumoniae, Haemophilus influenzae, Treponema pallidum dan Klebsiella pneumoniae
2.
Protein M dan fimbriae dari streptococci Grup A
3.
Lendir permukaan (polisakarida) yang dihasilkan oleh Pseudomonas aeruginosa
4.
Antigen O yang berkaitan dengan LPS dari E. coli
5.
Antigen K (acidic polysaccharides) E. coli atau analog dengan antigen Vi Salmonella typhi
6.
Batas sel atau protein A yang larut yang dihasilkan oleh Staphylococcus aureus. Protein A melekat pada daerah Fc pada IgG dan memblok sitofilik (lapisan sel) pada daerah Ab. Jadi kemampuan IgG untuk menyerang sebagai faktor opsonin dihambat, dan opsonin-mediated ingestion dari bakteri diblok. Beberapa bakteri bertahan didalam sel fagositik, baik dalam neutrofil atau
makrofag. Bakteri dapat tahan terhadap daya bunuh inang dan bertahan atau
14
memperbanyak diri di dalam fagosit yang berlaku seperti parasit intraseluler. Dalam hal ini, lingkungan dalam fagosit malah melindungi bakteri selama tahap awal infeksi atau sampai bakteri berkembang penuh sebagai faktor virulen. Lingkungan intraseluler melindungi bakteri dari aktivitas bakterisida ekstraseluler, antibodi, obatobatan dan lain-lain. Menurut Frehel dkk.(1997), lingkungan fagosomal dapat melindungi virulensi Mycobacterium avium terhadap daya mematikan dan perusakan oleh clarithromycin. Beberapa bakteri sebagai parasit intraseluler dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2 . BAKTERI PATOGEN INTRASELULER ORGANISME Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium leprae Listeria monocytogenes Salmonella typhi Shigella dysentriae Yersinia pestis Brucella species Legionella pneumophilia Rickettsiae
Tuberculosis Leprosy Listeriosis Typhoid fever Bacillary dysentery Plague Brucellosis Penumonia Thyphus fever; Rocky Mountain spotted
Chlamydia
fever Conjunctivitis; lymphogranuloma venereum
Sebagian
besar
parasit
PENYAKIT
intraseluler
mempunyai
mekanisme
khusus
(genetically-encoded) untuk masuk kedalam sel inang, sebaik mekanisme khusus untuk mempertahankan diri begitu bakteri berada di dalamnya. Patogen intraseluler seperti Yersinia, Listeria, Salmonella, Shigella dan Legionella mempunyai mekanisme yang kompleks untuk invasi seluler dan pertahanan intraseluler. Sistemnya menyangkut berbagai macam faktor-faktor virulen non-toksin. Kadangkadang faktor-faktor ini bersifat sebagai invasin bakteri (Todar, 1997).
15
Legionella pneumophilia masuk kedalam sel fagosit mononuklear dengan mendepositkan komplemen C3b pada permukaannya dan menggunakan protein inang untuk bertahan sebagai ligand kemudian mengikatkan diri pada permukaan sel makrofag. Setelah ditelan, mereka tinggal dalam vakuola dan tidak berfusi dengan lisosom karena pengaruh dari substansi larut yang dihasilkan oleh bakteri. Salmonella mempunyai suatu operon invasin (inv A-H) yang mengkode faktor-faktor untuk mengatur masuknya mereka kedalam sel inang. Mutasi daerah operon organisme menyebabkan patogen dapat melekatkan diri pada sel target tanpa diganggu dari dalam. Hal ini menunjukkan bahwa satu atau lebih protein invasin menstimulasi sinyal transduksi dalam sel inang yang menghasilkan penelanan Salmonellae.
Gen invasin yang serupa pada Yersinia diketahui mengkode suatu
protein yang berperan dalam perlekatan maupun aktivitas proses cytochalasindependent engulfment. Invasin ini dapat memberikan kapasitas invasif pada E. coli non-invasiv dan bahkan partikel latex. Parasit intraseluler bertahan dengan mekanisme yang baik yang terlibat dengan aktivitas bekterisida dari sel inang.
Beberapa mekanisme bakteri ini
termasuk : 1.
Menghambat fusi lisosom fagositik (granul) dengan fagosom. Bakteri bertahan di dalam fagosom dengan cara mencegah keluarnya kandungan lisosomal ke dalam lingkungan fagosom, yaitu terhambatnya pembentukan fagolisosom dalam fagosit. Strategi ini dimiliki oleh Salmonella, M. tuberculosis, Legionella dan Chlamudiae. Dengan adanya M. tuberculosis, komponen dinding sel fagosit (sulfatida) diperkirakan dikeluarkan dari fagosom dan memodifikasi membran lisosomal untuk menghambat fusi.
16
Pada Chlamydia, beberapa elemen dalam dinding bakteri (elemen tubuh) muncul untuk memodifikasi kandungan membran fagosom. L. pneumophilia, seperti pada Chlamydia, mempunyai beberapa struktur permukaan sel bakteri yang telah ada pada saat penelanan,
muncul untuk memodifikasi membran
fagosom, sehingga dapat mencegah bergabung dengan granul lisosomal. Gen tunggal Legionella diketahui bertanggung jawab pada penghambatan fusi fagosomal. Dan pada Salmonella typhimurium, perubahan pH dalam fagosom setelah penelanan menyebabkan produk gen bakteri sebagai hal yang penting dalam mempertahankan diri dalam makrofag.
2.
Bertahan di dalam fagolisosom. Pada beberapa parasit intraseluler, fusi fagosom-lisosom terjadi, tetapi bakteri resisten terhadap penghambatan dan pembunuhan oleh konstitusi lisosomal. Beberapa patogen ekstraseluler juga dapat tahan terhadap kematian dalam fagosit dengan menggunakan mekanisme pertahanan yang serupa. Hanya sedikit yang diketahui mengenai bagaimana bakteri dapat bertahan dari pembunuhan fagositik dalam vakuola fagositik, tetapi hal ini mungkin disebabkan oleh komponen permukaan bakteri atau disebabkan oleh substansi ekstraseluler yang mereka hasilkan untuk mempertahankan diri dari mekanisme pembunuhan fagositik. Beberapa contoh bagaimana bakteri tertentu (baik patogen intraseluler dan ekstraseluler) tahan terhadap pembunuhan fagosit seperti : Mycobacterium leprae tumbuh didalam vakuola fagosit bahkan setelah fusi secara ekstensif dengan lisosom. Mycobacteria (termasuk M. tuberculosis) mempunyai diding sel
17
hidrofobik seperti lilin dan komponen kapsul (asam miokolit), yang tidak mudah diserang oleh enzim lisosomal. Komponen dinding sel
(LPS?) Brucella abortus mungkin mempengaruhi
mekanisme bakterisida intraseluler dari fagosit. B. abortus dan Staphylococcus aureus menghasilkan katalase yang kuat dan penghasil superoksida dismutase (SOD), yang mungkin menetralisir oksigen radikal yang toksis yang dihasilkan oleh NADPH oksidase dan sistem MPO dalam fagosit. S. aureus juga menghasilakn pigmen permukaan sel (carotenoid) yang memadamkan produksi oksigen singlet dalam vakuola fagositik. Menurut Beaman (1984), bahwa ada hubungan antara faktor virulensi dan sintesa SOD, semakin tinggi virulensinya maka semakin banyak sintesa SOD-nya. Komponen outer membran dan kapsular dari bakteri Gram negatif (seperti Salmonella, Yersinia, Brucella, E. coli) dapat melindungi lapisan peptidoglikan dari aktivitas lisis lisosom. Beberapa patogen (seperti Salmonella, E. coli) diketahui menghasilkan komponen ekstraseluler pengikat besi (siderophores) yang dapat mengekstrak Fe+++ dari laktoferin (atau transferin) yang memberikan zat besi kepada sel untuk pertumbuhan. Bacillus anthracis tahan terhadap pembunuhan dan pencernaan karena kapsulnya yang dibuat dari poli D-glutamat. Konfigurasi yang tidak alamiah dari polipeptida menyebabkan bakteri tahan terhadap serangan atau proses pencernaan oleh cationic protein atau oleh protease konvensional.
3.
Keluar dari fagosom.
18
Keluar lebih awal dari vakuola fagosom adalah hal yang penting untuk pertumbuhan dan virulensi dari beberapa patogen intraseluler. Ini adalah strategi yang pandai yang dimiliki oleh Ricketsiae. Ricketsia masuk kedalam sel inang dalam vakuola permukaan membran (fagosom) tetapi kemudian bebas dalam sitoplasma dalam waktu yang singkat, mungkin sedikitnya dalam 30 detik. Enzim bakterial fosfolipase A, mungkin bertanggung jawab dalam pemecahan membran fagosom. Listeria monocytogenes berada pada beberapa molekul pada lisis awal fagosom untuk memastikan mereka dapat keluar ke dalam sitoplasma. Hal ini termasuk hemolisis pembentuk pori (listeriolisin O) dan dua bentuk fosfolipase C. Menurut Conte et al (1996), L. monocytogenes menghasilkan eksotoksin listeriolisin O, suatu protein 58-kDa yang dikodekan oleh gen hly. Eksotoksin ini berpartisipasi dalam melisis membran fagolisosomal dalam rangka invasi bakteri untuk mendapatkan kesempatan masuk ke dalam sitoplasma inang. Ketika berada dalam sitoplasma, Listeria mengadakan pergerakan melalui suatu proses yang luar biasa dari polimerisasi aktin dan pembentukan mikrofilamen sel inang diantara suatu ekor mirip comet. Shigella juga melisis vakuola fagosomal dan menyebabkan polimerisasi aktin sitoskeletal untuk tujuan pergerakan intraseluler dan penyebaran sel-sel.
3.2 Produk Bakteri yang Mematikan atau Merusak Fagosit Satu strategi yang jelas dalam mempertahankan diri terhadap fagositosis adalah serangan langsung oleh bakteria kepada fagosit profesional. Substansi manapun yang dihasilkan oleh patogen yang menyebabkan kerusakan fagosit disebut
19
agresin. Sebagian besar adalah enzim ekstraseluler atau toksin yang mematikan fagosit. Fagosit mungkin mati oleh patogen sebelum atau sesudah penelanan.
3.2.1 Mematikan Fagosit sebelum penelanan. Banyak patogen Gram positif, khususnya cocci pyogenes, mengsekresikan enzim ekstraseluler yang mematikan fagosit. Enzim ini disebut hemolisin karena aktivitasnya dalam sel darah merah menghasilkan lisis. Streptococci patogen menghasilkan streptolisin. Streptolisin O mengikat kholesterol dalam membran. Pada neutrofil menyebabkan granul lisosom pecah, sehingga isinya keluar kedalam sitoplasma. Staphylococci patogen menghasilkan leukocidin, yang juga bekerja pada membran neutrofil dan menyebabkan pecahnya granul lisosomal. Contoh lain adalah protein ekstraseluler bakterial yang menghambat fagositosis termasuk exotoxin A dari Pseudomonas aeruginosa yang mematikan makrofag dan eksotoksin bakterial yang merupakan adenylate cyclases (seperti toksin anthrax EF dan toksin pertussis) yang menurunkan aktivitas fagositas.
3.2.2 Mematikan Fagosit Setelah Penelanan. Beberapa bakteria menggunakan kerja toksisnya pada fagosit setelah proses penelanan. Mereka mungkin tumbuh dalam fagosom dan melepaskan substansi yang dapat menembus membran fagosom dan menyebabkan pecahnya granul lisosomal, atau mereka mungkin tumbuh dalam fagolisosom dan mengeluarkan substansi toksis yang dapat menembus membran fagolisosom menuju tempat targetnya dalam sel. Tabel 3 . INTERFERENSI BAKTERIAL DENGAN FAGOSIT BAKTERIUM Streptococcus
TIPE INTERFERENSI Mematikan fagosit
Streptolisisn
MEKANISME menyebabkan
pecahnya
20
pyogenes
Staphylococcus aureus
Mematikan fagosit Tahan mati Tahan penelanan (kecuali ada Ab)
lisosomal kedalam sitoplasma Streptolisisn membasmi kemotaktik Protein M pada fimbriae Kapsul asam hialuronat Leukosidin menyebabkan pecahnya lisosomal kedalam sitoplasma Protein A memblok Fc dari Ab; kapsul polisakarida pada beberapa strain Karotenoid, katalase, superoksida dismutase mematikan racum oksigen radikal Koagulase permukaan sel menyembunyikan ligand untuk kontak pagositas Toksin anthrax EF Poliglutamat kapsular Polisakarida kapsular
Tahan penelanan
Kapsul polisakarida
Tahan penelanan
Kapsul polisakarida
Mematikan fagosit
Eksotoksin A mematikan makrofag; leukosidin permukaan sel Lendir alginat dan polimer biofilm Antigen Vi (K) (mikrokapsul) Bakteria berkembang tahan terhadap pH rendah, bentuk reaktif dari oksigen dan defensin inang (cationic protein) Listeriolysis, fosfolipase C lyse membran pagosom ∅ toksin
Menghambat kemotaksis netrofil Tahan penelanan (kecuali ada Ab) Menghindari deteksi oleh fagosit Mematikan fagosit Menghambat fagositosis opsonisasi Tahan mati Menghambat penelanan
Bacillus anthracis Streptococcus pneumoniae Klebsiella pneumoniae Haemophilus influenza Pseudomonas aeruginosa Salmonella typi Salmonella typhimurium Listeria monocytogenes Clostridium perfringens Yersinia pestis Yersinia enterocolitica Mycobacteria Mycobacterium tuberculosis Legionella pneumophilia Neisseria gonorrhoeae Rickettsia chlamydia Brucella abortus Treponema pallidum Escherichia coli
Tahan penelanan Tahan penelanan dan kematian Tahan didalam fagosit Lepas dari fagosom Menghambat kemotaksis fagosit Menghambat penelanan Tahan penelanan dan atau kematian Mematikan fagosit Tahan mati dan penelanan Menghambat fusi lisosomal Menghambat fusi fagosomlisosomal Menghambat formasi fagolisosom; mungkin menurunkan letupan pernapasan Keluar dari fagosom Menghambat fusi lisosomal Tahan mati Tahan penelanan Tahan penelanan Tahan penelanan dan mati
kapsul Kapsul protein pada permukaan sel Protein Yop diinjeksi langsung kedalam netrofil Komponen dinding sel mematikan racun oksigen radikal; mencegah asidifikasi dari pagolisosom Sulfatida mycobacterial memodifikasi lisosom Tidak diketahui Berkaitan dentan protein outer membran (porin) P.I Fosfolipase A Substansi bakterial memodifikasi pagosom Substansi dinding sel (LPS?) Material kapsul polisakarida Antigen O (strain halus); antigen k (asam polisakarida) Antigen K
21
Banyak
bakteri
merupakan
parasit
intraseluler
makrofag
(seperti
Mycobacterium, Brucella, Listeria) biasanya menghancurkan makrofag pada akhirnya, tetapi mekanismenya belum dimengerti. Pierce dkk (1996) menyatakan bahwa keluarnya Listeria monocytogenes dari fagosom menuju sitoplasma terjadi pada awal 10 menit proses infeksi. Multiplikasi intraseluler bakteri berlanjut selama 8 jam setelah inokulasi pada saat makrofag kehilangan daya lekat dikarenakan lisis sel telah terjadi. Rata-rata waktu untuk tumbuh dari organisme ini adalah 58 menit.
3.3 Strategi Lain Antifagositas yang Digunakan oleh Bakteria Walaupun hanya ada sedikit contoh yang jelas, mungkin terdapat beberapa strategi atau mekanisme antifagositas yang lain. Sebagai contoh adalah suatu patogen mungkin mempunyai mekanisme menghambat produksi fagosit atau pelepasannya dari sumsum tulang. Ringkasan mekanisme bakteri dalam menginterferensi fagosit dapat dilihat dalam tabel 3.
22
BAB IV PENUTUP
Fagositosis merupakan mekanisme pertahanan tubuh inang yang bersifat non spesifik yang terutama dilakukan oleh sel Polimorfonuklear (PMN) dan monosit atau makrofag serta sebagian kecil oleh sel eosinofil. Proses fagositosis dimaksudkan untuk menghancurkan atau membunuh partikel atau mikroorganisme yeng menginfeksi inang. Beberapa tahap fagositosis meliputi : 1). Interaksi sel fagosit dengan induk semang ; 2). Perlekatan sel fagosit ; 3). Ingesti dan pembentukan fagosom ; 4). Pembentukan fagolisosom ; 5). Proses pembunuhan intraseluler dan 6). Proses digesti intraseluler. Dilihat dari tahap-tahap fagositosis ini, jelaslah bahwa hasil fagositosis ditentukan
oleh
seperangkat
faktor
yang
rumit,
termasuk
sifat
khusus
mikroorganisme, susunan genetik dan fungsional sel-sel fagosit dan pra-kondisi sel fagosit. Beberapa bakteri patogen yang berhasil menyebabkan penyakit pada inangnya memberikan gambaran bahwa bakteri dapat terhindar dari semua tahap fagositosis. Telah diketahui berbagai mekanisme pertahanan bakteri terhadap fagositosis inang, diantaranya adalah : 1). Kemampuan patogen untuk menghindar atau mengatasi fagosit ; 2). Menghasilkan produk bakteri yang mematikan dan merusak fagosit ; serta 3). Strategi lain antifagositosis yang digunakan oleh bakteri, seperti hambatan produksi sel-sel fagosit atau pelepasannya dari sumsum tulang dan lainlain.
23
DAFTAR PUSTAKA Anonymous. 1997. Cell Membrane, Pinocytosis, and Phagocytosis. http://www.ri.net/schools/Narragansett/NHS/PerEwebpage/cell_mem1.html. Beaman L. dan Beaman B.L., 1984. The Role Of Oxygen and Its Derivatives in Microbial Pathogenesis and Host Defense. Ann. Rev. Microbiol. 38:27-48. Bellanti, J. 1993. Immunology III. Indonesian Edition : Imunologi III. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. Indonesia. Conte M.P., G. Petrone, C. Longhi, P. Valenti, R. Morelli, F. Superti dan L. Seganti. 1996. The Effects of Inhibitor of Vacuolar Acidification on the Release of Listeria monocytogenes from Phagosomes of Caco-2 Cells. J.Med Microbiol. 44:418-424. Czuprynski C.J. 1988. Bacterial Evasion of Cellular Defense Mechanism: an Overview. Virulence Mechanisms of Bacterial Pathogens. 141-160. Frehel C., C. Offredo, dan C. de Chastellier. 1997. The Phagosomal Environment Protect Virulent Mycobacterium avium from Killing and Destruction by Clarithromycin. Infection and Immunity, 2792-2802. Perlingeiro RC dan Queiroz ML. 1994. Polymorphonuclear Phagocytosis and Killing in Worker Exposed to Inorganic Mercury. Int. J. Immunopharmacol 16(12): 1011-1017. http://vest.gu.se/-bosse/yrPER94a.hatml. Perry, D.G. dan J. Mishra. 1998. Changes in Golgi Morphology During Phagocytosis.http://www.medlib.iupui.edu/faculty/scs/p74.html. Sujudi dan T. Hutabarat. 1994. Proses Kekebalan dalam Mikrobiologi Kedokteran. Edisi Revisi. Penerbit Bina Rupa Aksara. Jakarta. Tizard, I. R. 1981. An Introduction to Veterinary Immunology. Alih Bahasa : Masduki Partodiredjo. Penerbit Universitas Airlangga. Surabaya. Todar, K. 1997a. Inflammation.Bacteriology 330 Lecture Topics : Constitutive Defenses Part 2. http://www.bact.wisc.edu/bact330/lecturecd2. Todar, K. 1997b. Mechanisms of Bacterial Pathogenecity : Evasion of Host Pathogenecytic Defenses. Bacteriology 330 Lecture Topics : Antiphagocytic Defense. http://www.bact.wisc.edu/bact330/lecturecd2
