BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Streptococcus mutans Streptococcus mutans merupakan bakteri Gram positif berbentuk bulat yang secara khas membentuk pasangan atau rantai selama masa pertumbuhannya. Bakteri ini tersebar luas di alam. Beberapa diantaranya merupakan anggota flora normal pada manusia, yang lain dihubungkan dengan penyakit-penyakit penting pada manusia yang sebagian disebabkan oleh infeksi Streptococcus, dan sebagian lagi oleh sensitisasi terhadap bakteri ini. Bakteri ini menghasilkan berbagai zat ekstraseluler dan enzim.10 Bakteri ini bersifat nonmotil (tidak bergerak), bakteri ini tumbuh secara optimal pada suhu 18˚-40˚ C. Streptococcus adalah golongan bakteri yang heterogen.
Tidak
ada
satu
sistem
pun
yang
cukup
baik
untuk
mengklasifikasikannya. Streptococcus mutans merupakan kuman yang kariogenik karena mampu segera membentuk asam dari karbohidrat yang dapat diragikan. Kuman tersebut dapat tumbuh subur dalam suasana asam dan dapat menempel pada permukaan gigi karena kemampuannya membuat polisakarida ekstra sel. Polisakarida ekstra sel ini terutama terdiri dari polimer glukosa yang menyebabkan matriks plak mempunyai konsistensi seperti gelatin, akibatnya bakteri tersebut melekat pada gigi serta saling melekat satu sama lain. Plak makin lama makin tebal, sehingga akan menghambat fungsi saliva untuk melakukan aktivitas antibakterinya.10,11,12 8
Morfologi dan identifikasi Streptococcus mutans10: a. Ciri-ciri khas organisme Kokus tunggal berbentuk bulat atau bulat telur dan tersusun dalam rantai. Kokus membelah pada bidang yang tegak lurus sumbu panjang rantai. Anggota-anggota rantai sering tampak sebagai diplokokus, dan bentuknya kadang-kadang menyerupai batang. b. Biakan Kebanyakan Streptococcus tumbuh dalam pembenihan padat sebagai koloni discoid dengan diameter 1-2 mm. c. Sifat-sifat khas pertumbuhan Energi utama diperoleh dari penggunaan gula. Pertumbuhan Streptococcus cenderung menjadi kurang subur pada pembenihan padat atau kaldu kecuali yang diperkaya dengan darah atau cairan jaringan. Kebutuhan makanan bervariasi untuk setiap spesies. Kuman yang patogen bagi manusia paling banyak memerlukan faktor-faktor pertumbuhan. Pertumbuhan dan hemolisis dibantu oleh pengeraman dalam CO2 10%. d. Variasi Varian strain Streptococcus yang sama dapat menunjukkan bentuk koloni yang berbeda. Hal ini sangat nyata di antara strain golongan A, yang membentuk koloni suram atau mengkilat. Koloni yang suram terdiri atas organism yang menghasilkan banyak protein M. Organisme ini cenderung virulen dan relatife kebal terhadap
9
fagositosis oleh keukosit manusia. Koloni yang mengkilat cenderung menghasilkan sedikit protein M dan sering tidak virulen.
Gambar 1 :Streptococcus mutans Sumber : Ari WN.Streptococcus mutans, http://www.streptococcusmutans_31.pdf. Diakses Agustus 2013
2.1.1 KLASIFIKASI Streptococcus mutans Streptococcus mutans merupakan salah satu bakteri dari tujuh spesies Streptococcus yang berada (S.mutans,S.sobrinus, S.cricetus, S.ferus, S.rattus, S macacae dan S.downei) dan 9 serotipe (a, b, c, d, e, f, g, h dan k). Diantara kesembilan serotipe tersebut yang paling banyak b.11 Klasifikasi10 Kingdom
: Monera
Diviso
: Firmicutes Class
Class
: Bacilli
Ordo
: Lactobacilalles
Family
: Streptococcaceae
10
Genus
: Streptococcus
Spesies : Streptococcus mutans Klasifikasi bakteri Streptococcus dari sisi kepentingan medis yaitu : 13 a. Streptococcus pyogens : Termasuk dalam Streptococcus Grup A, Bakteri ini bersifat hemolitik- . S. Pyogens adalah bakteri patogen utama pada manusia dikaitkan dengan invasi lokal atau sistemik dan gangguan immunologi pasca infeksi oleh Streptococcus.S pyo-genes secara khas membentuk daerah luas (bergaris tengah 1 cm) pada hemolisis
mengelilingi koloni yang berukuran lebih besar dari 0,5
mm. Bakteri ini bersifat PYR-positif (hidrolisis L-pirolidonil-2-naftilamid) dan biasanya peka terhadap basitrasin. b. Streptococcus agalactiae : Termasuk dalam Streptococcus grup B. Mereka adalah anggota dari flora normal pada saluran organ wanita serta penyebab penting dari sepsis neonatal dan meningitis. Bakteri ini serin terlihat menyerupai S pyogenes golongan A pada perbenihan agar darah dan bersifat hemolitik-β. Bakteri ini diidentifikasikan dengan reaksi terhadap antisera spesifik untuk golongan C atau G. c. Grup C dan G : Bakteri Streptococcus ini kadang terdapat di dalam nasofaring dan dapat menimbulkaan sinusitis, bakteriemia atau endokarditis. Bersifat hemolitik-β. d. Enterococcus faecalis (E. Faecium, E. Durans) : Enterococcus ini merupakan bagian dari flora normal enterik. Karena antigen grup D adalah asam teichoic, maka hal ini bukanlah sebuah penanda antigen
11
yang
baik,
sehingga
Enterococcus
biasanya
diidentifikasikan
menggunakan sifat karakteristik yang lain. Mereka biasanya bersifat nonhemolitik tapi suatu saat dapat bersifat hemolitik-α. Meskipun termasuk katalase negatif, bakteri Enterococcus kadang-kadang bersifat katalase positif yang lemah. e. Streptococcus bovis : Bakteri ini termasuk dalam Streptococcus grup D nonenterococcus. Mereka sebagian merupakan flora enterik dan kadangkala dapat mengakibatkan endokarditis, dan juga dapat menyebabkan bakterimia pada pasien dengan karsinoma kolon. Bakteri ini bersifat nonhemolitik. S.bovis seringkali diklasifikasikan sebagai bakteri Streptcoccus viridans. f. Sterptococcus anginosus : Nama lain dari S.anginosus ini merupakan bagian dari flora normal. Bisa bersifat α,β atau nonhemolitik. g. Streptococcus Grup N : Mereka jarang menimbulkan penyakit pada manusia namun dapat menyebabkan penggumpalan normal pada susu. h. Streptococcus Grup E,F,G,H, dan K-U : Bakteri Streptococcus ini terdapat terutama pada hewan dan terkadang juga pada manusia. i. Streptococcus pneumonia : Bakteri Pneumococcus bersifat hemolitikα. Pertemubuhan bakteri ini dihambat oleh optochin dan koloninya dapat larut dalam empedu. j. Streptococcus virians :Bakteri Streptococcus viridans ini antara lain adalah S.mitis, S.mutans, S.salivarius,S.sanguis (Grup H) dan lain-lain. Secara tipikal, biasanya bersifat hemolitik-α, tapi kemungkinan lain
12
mereka bersifat nonhemolitik. Pertumbuhannya tidak dihambat oleh optochin dan koloninya tidak dapat larut dalam empedu. Bakteri Streptococcus viridans merupakan bakteri paling umum sebagai flora normal pada saluran pernafasan atas dan berperan penting untuk menjaga kesehatan membran mukosa yang terdapat diasana. Mereka dapat mencapai aliran darah oleh karena trauma dan merupakan penyebab utama endokarditis pada katup jantung yang abnormal. Beberapa bakteri Streptococcus viridans (misal : S.mutans) mensintesa banyak polisakarida seperti dextran atau levans dari sukrosa dan mempunyai peranan penting pada proses pembentukan karies gigi. k. Varian Streptococcus secara nutrisional : Biasanya bersifat hemolitik-α tapi bisa juga bersifat nonhemolitik. Bakteri ini merupakan bagian dari flora
normal
dan
kadangkala
menyebabkan
bakterimia
dan
endokarditis dan dapat ditemukanya dalam abses otak dan infeksi lain. l. Peptostreptococcus (banyak spesies) : Bakteri Streptococcus jenis ini dapat tumbuh hanya pada kondisi anaerob atau mikroaeroflik dan dapat memproduksi hemolisin. Bakteri ini merupakan bagian flora normal dari rongga mulut, saluran pernafasan atas, bagian isi perut dan saluran genital wanita.
2.1.2 SIFAT dan KARAKTERISTIK Streptococcus mutans merupakan bakteri Gram positif. Temperatur optimum untuk pertumbuhan bakteri ini sekitar 37˚ C. Selnya berbentuk ovoid
13
dengan diameter 0,5-0,75 µm. Streptococcus mutans ditemukan berpasangan dengan rantai pendek atau rantai medium dan tidak berkapsul. Pada kondisi lingkungan asam, bakteri ini dapat berbentuk batang pendek dengan panjang 1,53,0 µm.14 Streptococcus mutans bersifat acidogenik yaitu mampu menghasilkan asam dan bersifat acidodurik yaitu mampu tinggal pada lingkungan asam. Streptococcus mutans juga memiliki sifat-sifat khusus yang berperan pada patogenesis karies yaitu mampu memproduksi polisakarida ekstraseluler (dekstran) yang memfasilitasi perlekatannya ke permukaan gigi dengan bantuan adhesin serta polimer glukan yang tidak larut oleh air. Sebagai konsekuensinya, Streptococcus mutans akan menempel pada komponen-komponen yang terdapat pada permukaan gigi, seperti substrat, glikoprotein saliva, matriks ekstraseluler, komponen serum, sel inang serta mikroorganisme lain.Interaksi tersebut akan menyebabkan penurunan pH pada lingkungan di sekitar tempat pembentukan koloni Streptococcus mutans pH 5,2-5,5 merupakan ‘critical point”, karena dapat mempercepat proses demineralisasi gigi dan memungkinkan terjadinya karies. Interaksi molekuler yang menjelaskan proses karies gigi, melibatkan molekul adhesion (protein permukaan) Streptococcus mutans dengan reseptor inang, seperti komponen saliva dan juga protein permukaan sel bakteri lainnya.11,15 Protein permukaan sel Streptococcus mutans yang dilaporkan paling banyak terlibat dalam proses karies gigi adalah Glucan binding protein (Gbp) dan antigen I/II (Ag I/II). Selain itu, Streptococcus mutans juga mengekspresikan molekul yang berperan sebagai enzim dalam proses fermentasi karbohidrat, yaitu
14
Glucosyltransferase (Gtf), Dextranase (Dex), dan Fruktosilatranferase (Ftf). Setiap enzim tersebut akan memecah sukrosa untuk membentuk glukan, dextran dan fruktan. Terdapat pula protein lain yang berperan dalam penyediaan cadangan energi Streptococcus mutans agar mampu bertahan di dalam rongga mulut, yaitu Dextranase A (Dex A), Dextranase B (Dex B). Fruktanase, dan Dlt 1-4 (protein intaseluler sel Streptococcus mutans).16 2.1.3 PENGARUH Streptococcus mutans TERHADAP KESEHATAN RONGGA MULUT Streptococcus mutans merupakan flora normal dalam rongga mulut yang dapat berubah menjadi patogen bila terjadi peningkatan jumlah koloni yang berlebihan. Dalam bidang kedokteran gigi, Streptococcus mutans memegang peranan penting dalam pembentukan karies. Pencegahan karies dan penyakit periodontal dengan cara melakukan peningkatan kesehatan gigi telah menjadi tujuan utama dalam dunia kedokteran gigi sejak diketahui plak gigi merupakan faktor yang mendominasi penyebab hilangnya gigi.17 Perubahan dalam rongga mulut disebabkan oleh peningkatan konsumsi glukosa. Dalam sebuah percobaan pada anak-anak Swedia, diberi klorhexidine untuk mencegah kolonisasi Streptococcus mutans, perkembangan karies tertunda rata-rata tiga tahun. Streptococcus mutans adalah inisiator karies gigi yang paling banyak. Streptococcus mutans mempunyai peranan penting dalam pembentukan karies karena :18
15
a. Streptococcus mutans adalah bakteri anaerob yang dikenal menghasilkan asam laktat sebagai bagian dari metabolismenya b. Adanya kemampuan Streptococcus mutans mengikat permukaan gigi dengan sukrosa oleh pembentukan larutan glukan, suatu polisakarida yang membantu dalam mengikat bakteri untuk gigi. 2.2 KAKTUS Kaktus berasal dari kata Yunani yaitu kaktos yang berarti tanaman berduri. Seorang ahli botani bernama Linneaus yang membuat klasifikasi tanaman memasukkan kaktus ke dalam kelompok tumbuhan berduri atau Cactaceae. Kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) merupakan jenis tumbuhan yang banyak tumbuh di daerah-daerah yang tandus dan kering. Memiliki bentuk yang pipih dan lebar serta memiliki duri diseluruh bagian tubuhnya menyebabkan tumbuhan ini sudah banyak dikembangbiakkan khususnya di Indonesia. Tanaman ini sudah banyak dijadikan sebagai bahan makanan yang dapat diolah baik secara alami maupun mesin-mesin pengolah.19
Gambar 2 : Buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) Sumber: http://tokodeli.com/obat-herbal/manfaat-tanaman-kaktus/ 16
2.2.1 TAKSONOMI dan TATANAMA Kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) secara umum digunakan untuk menggambarkan beberapa jenis dari family Cactacea. Termasuk dalam spesies Opuntia, Nopalea dan Acanthocereus.Seluruh tanama tersebut berasal dari Amerika. Kaktus pir berduri termasuk ke dalam:20 Devisi
: Spermatopyta
Subdivisi
: Angiospermae
Kelas
: Discotyledoneae
Orda
: Cactales
Famili
: Cactaceae
Genus
: Cactus
Spesies
: Opuntia sp
2.2.3 PENYEBARAN dan HABITAT Secara ilmiah tumbuhan kaktus dapat ditemukan di Meksiko dan United States, tetapi tumbuhan ini juga banyak tumbuh di Afrika, Madagaskar, Australia, Sri Langka dan India. Kaktus telah menyebar dan dibudidayakan secara luas di seluruh dunia pada daerah beriklim tropis dan termasuk di Indonesia, mengingat potensi sumber daya alam yang telah terbukti sangat sesuai untuk budidaya tanaman kaktus. Penyebaran tanam spesies ini terjadi karena hasil budidaya manusia.21
17
2.2.4 KANDUNGAN KIMIA dan SENYAWA AKTIF Kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) memiliki getah yang mengandung D-glucose, D-galactose, L-arabinose, D-xylose, L-rhamnose, dan Dgalacturonic dan glucuronic acid. Kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) merupakan sayuran yang rendah kalori, untuk 100 g daun kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) menyediakan hanya 16 kalori. Meskipun demikian daun kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) memiliki anti-oksidan, vitamin dan mineral. Buah dari kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) juga mengandung vitamin B-kompleks seperti thiamin, riboflavin dan vitamin B-6 (pyridoxine).7,22 Kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) ini juga menghasilkan flavonoid (quercetin, dihydroquercetin dan quercetin 3-methyl, kaemferol). Flavonoid merupakan suatu kelompok senyawa fenol yang ditemukan di alam. Senyawasenyawa ini merupakan zat warna merah ungu dan biru dan sebagian zat warna kuning yang ditemukan dalam tumbuh-tumbuhan. Flavonoid memiliki zat aktif yang disebut quercetin dan dipercaya dapat melindungi tubuh dari beberapa jenis penyakit degenerative dengan cara mencegah terjadinya proses peroksidasi lemak. Selain itu kaktus pir buah (Opunti ficus-indica) mengandung pigmen betalain yang berpotensi baik untuk pewarna makanan. Kaktus ini juga mengandung sejumlah kecil mineral terutama kalsium, kalium, magnesium dan zat besi.7,22 Kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) juga mengandung protein molecular dengan massa 6,5 kDa dan setelah diisolasi menjadi kombinasi berupa 18
filtrasi gel kromatography dan melalui tahap HPLC. Selanjutnya terdapat 8 – 85% w/w kandungan gula dan 0.98% w/w adalah pentosa. Kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) ini juga menghasilkan flavonoid (quercetin, dihydroquercetin, dan quercetin 3-methyl, kaemferol). Laporan lain memperlihatkan bahwa tumbuhan yang termasuk dalam famili Cactaceae mengandung flavonol 3-O-glycosides (quercetin, kaemferol, dan isorhamnetin), dihydroflavonols, flavonones, dan flavononols. Selain itu, kaktus pir buah (Opuntia ficus-indica) mengandung pigmen betalain yang berpotensi baik untuk pewarna makanan. Selanjutnya, buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) juga mengandung askorbik acid; Disamping mengandung askorbik acid ternyata terdapat juga kandungan berupa organik acid yang diidentifikasi berupa maleik, malanok, succinik, tartarik dan oxalik. Juga mengandung sejumlah besar vitamin B1, B6, vitamin E dan vitamin A. Buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) juga mengandung mineral, kalsium, magnesium, sodium dan potassium, phosphorus, iron.7,23 Berikut ini beberapa zat kimia yang terdapat dalam buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica): a. Flavonoid Flavonoid merupakan kelompok senyawa fenol yang terbanyak ditemukan di alam. Senyawa ini umumnya ditemukan pada tumbuhan yang berwarna merah, ungu, biru, atau kuning. Sebagian besar senyawa flavonoid di alam ditemukan dalam bentuk glikosid. Glikosida adalah kombinasi antara suatu gula dan suatu alkohol yang saling berikatan melalui ikatan glokosida. Gula yang terikat pada 19
flavonoid cenderung menyebabkan flavonoid akan larut dalam pelarut polar seperti etanol, methanol, butanol, aseton, dan air. Flavonoid merupakan deretan senyawa C6-C3-C6 artinya kerangka karbonya terdiri atas dua gugus C6 (cincin benzene) yang dihubungkan oleh rantai alifatik tiga karbon. Senyawa dari golongan flavonoid seperti quercetin dan kaemferol dari beberapa bahan alam dilaporkan memiliki aktivitas antibakteri yang mampu menghambat pertumbuhan bakteri Gram positif. Mekanisme kerja flavonoid diduga mendenaturasi protein sel bakteri dan merusak membran sel bakteri. b. Betalain Buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) memiliki zat warna berupa betalain yang berpotensi baik untuk digunakan sebagai pewarna alami makanan. Betalain ini telah digunakan untuk pembuatan jus, selai, sirup, dan jelly. c. Vitamin B1, B6, vitamin A, dan Vitamin E 2.2.5 PEMANFAATAN Bagian dari kaktus yang dimanfaatkan berupa batang dan buah, dapat digunakan langsung baik secara tradisional maupun dalam bentuk ekstrak. Eksudat atau getah daun yang keluar bila dipotong secara tradional dapat digunakan langsung untuk penyembuhan luka luar. Sedangkan pada sari buah tumbuhan kaktus penggunaanya dapat dimanfaatkan sebagai bahan makanan yang
20
dapat diolah, sebagai anti-oksidan dan anti-bakterial. Berikut penggunaan kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) secara luas antara lain:7 a. Penggunaan bahan tradisional Buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) telah banyak digunakan oleh suku Meksiko sebagai bahan obat yang efektif menyembuhkan luka bakar, luka karena terjatuh, edema, dan masalah pencernaan. Tumbuhan ini mempunyai ekstrak alkohol yang memiliki anti-inflamasi, hypoglycemic, dan aktivitas anti-viral. Selain itu juga, di Meksiko batang pada buah berduri dijadikan sebagai obat tradisional untuk menyembuhkan penyakit diabetes. Tumbuhan ini juga dapat digunakan sebagai obat hyperlipedemy (kelebihan lemak dalam darah) dan obesitas. b. Aktivitasnya sebagai anti-inflammatory Pada
beberapa
studi
penelitian
yang
telah
dilakukan,
memperlihatkan aktivitas analgesik dan anti-inflammatory pada genus Opuntia yang kandungan analgesik dan anti-inflammatorynya berupa ekstrak buah, lyophilized cladodes atau phytosterols dari ektrak buah dan batangnya. Buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) mempunyai aktivitas anti-inflammantory yang cukup tinggi. Betasitosterol didintifikasi sebagai zat anti-inflamasi yang diperoleh dari ekstrak batang tumbuhan tersebut meskipun aktivitasnya terlihat relative kurang dibandingkan dengan hydrocortisone. c. Sebagai Neuroprotective
21
Buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) dari hasil laporan yang diperoleh mempunyai aktivitas neuroprotective yang utama dalam melindungi sel-sel tubuh dari berbagai macam toksik. Buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) mengandung tiga jenis flavonoid (quercetin, dihydroquercetin, dan quercetin 3-methyl) yang berfungsi sebagai antioxidant yang aktif dalam perlindungan tubuh. d. Anti-diabetes Pada sebuah studi yang dilakukan mengenai “the nutritional value, antioxidant activity and the effect of cactus pear (Opuntia ficusindica) fruit juice on biochemical parameters, enzyme activities and lipid peroxidation in alloxan induced diabetic rats” menunjukkan bahwa pemberian alloxan dapat menyebabkan diabetes. Dan pemberian juice kaktus secara rutin dapat menurunkan alloxan penyebab diabetes selama lima minggu secara bertahap dari glukosa, kolsterol, kerati, dan lain-lain. Dalam sebuah analisis medis di Meksiko memberikan bukti yang cukup bahwa mengkonsumsi buah kaktus pir beduri (Opuntia ficus-indica) dapat mengurangi serum kadar glukosa antara penderita diabetes dari 10 sampai 30 mg/dl pada 30 sampai 180 menit pasca mengkonsumsi buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) ini. Dan Mengkonsumsi buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) memberikan efek metabolik pada penderita diabetes.24
22
e. Anti-oxidant Ekstrak dari buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) memiliki karakter dan kandungan dengan jumlah phenol yang sangat tinggi, yang mana aktivitas dari fenol sendiri berupa antioksidan. Antioksidan merupakan senyawa yang mampu menghambat oksidasi molekul lain. Tubuh tidak mempunyai system pertahanan antioksidatif yang berlebihan, sehingga jika terjadi paparan radikal berlebih, tubuh memerlukan anti oksidan eksogen. f. Ekstrak dari buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) dapat membantu dalam mengurangi kerusakan saraf yang disebabkan oleh iskemia excitotoxic global.25
23
2.2.6 Kerangka Konsep
1. Anti Oksidant 2. Mineral 3. Vitamin B1. B6 dan Vitamin A 4. D-glactose 5. Flavonoid
Kaktus Pir Berduri (Opuntia ficus-indica)
Uji Aktivitas Antibacteria
Penghambatan Pertumbuhan Streptococcus mutans
Ket:
-
Diteliti
:
-
Tidak diteliti
:
Gambar 3 : Skema kerangka konsep
24
