DETEKSI Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis PADA SAPI PERAH, SUSU PASTURISASI, DAN SUSU FORMULA LANJUTAN DI WILAYAH BOGOR
WIDAGDO SRI NUGROHO
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008
ii
PERNYATAAN MENGENAI DESERTASI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Deteksi Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis pada Sapi Perah, Susu Pasturisasi, dan Susu Formula Lanjutan di Wilayah Bogor adalah karya saya sendiri dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini. Bogor, 11 November 2008 Widagdo Sri Nugroho NRP B063040031
iii
ABSTRACT WIDAGDO SRI NUGROHO. Detection of Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis in Dairy Cows, Pasteurized Milk, and Growing-up Formula Milk in Bogor. Under the direction of MIRNAWATI SUDARWANTO, DENNY WIDAYA LUKMAN, EWALD USLEBER, and SURACHMI SETIYANINGSIH Indonesia has been importing dairy cows and milk products from countries which have endemic disease of paratuberculosis or Johne’s disease. This disease is caused by Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (MAP) and has big impact in economic losses of dairy industry. The bacterium has been suggested to cause Crohn’s disease that can be transmitted via milk and milk products. In the last few years, paratuberculosis has been detected serologically in Indonesia. This situation suggests a potential spread of the disease in the national dairy herds, and may pose a public health risk. In the other aspect, Indonesia needs the diagnostic tools to isolate MAP cheaply but quite accurate. The Ogawa medium is a cheap medium, which is commonly used to isolate Mycobacterium tuberculosis in Indonesia and could be improved as growth medium for MAP. The objectives of the current study were (1) to evaluate capability of modified Ogawa medium (MOM) as a growth medium for MAP, (2) to detect MAP in dairy herd and as good as to evaluate the association between farm management factors and the presence of the bacteria, (3) to detect MAP in pasteurized and growing up formula milk in Bogor. The study was done in Bogor region. Milk and feces samples were taken from 62 dairy cows (with estimated prevalence of 5%) in Cibungbulang. Fourty two pasteurized milk samples produced by 7 distributors and 50 growing up formula milk produced by 5 distributors were purchased in supermarkets. Detection methods used MOM, herrold’s egg yolk medium with and without mycobactin J, mycobacterium growth indicator tube, Ziehl-Neelsen staining, and conventional polymerase chain reaction (PCR) using primers IS900 and F57. Performance of MOM as growth medium for MAP and Mycobacterium avium subspecies avium (MAV) was evaluated by agreement test (Kappa). The association between herd management factors and the presence of Mycobacterium sp. was evaluated using Odds Ratio (OR). The presence of MAP in raw, pasteurized, and growing up formula milk were analyzed descriptively. The modified Ogawa medium showed very poor performance as growth medium for MAP (Kappa=0) but was useful for MAV (Kappa=1).There were no MAP isolated from raw milk and feces of dairy cows. Fifteen Mycobacterium sp. could be isolated from 15 dairy cows, but none of them was identified as either MAP or M. tuberculosis. The study suggests that the prevalence of MAP among dairy cattle in Bogor was less than 5%. The existence of Mycobacterium sp. in faeces associated with body weight (OR 1.9), individual cases of diarrhoea (OR 1.8), age (OR 1.7), daily milk product (0.5), and personal hygiene (0.3). Similarly, there was no evidence of life MAP contamination in pasteurized and growing up formula milks, but nested PCR using F57 detected MAP DNA in 5 samples from 3 growing-up formula milk producers. Further study needs to be done to improve the formulation of MOM suitable for MAP. In addition, an observational study in dairy cattle, goat, sheep, and rabbit is necessary to achieve the comprehensive information on paratuberculosis in Indonesia. And from the public health point of view, a comprehensive and sustainable study on MAP in milk and milk products, as well as in human is of particularly important. Key words: Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis modified Ogawa medium, raw milk, pasteurized milk, growing-up formula milk.
iv
RINGKASAN WIDAGDO SRI NUGROHO. Deteksi Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis pada Sapi Perah, Susu Pasturisasi, dan Susu Formula Lanjutan di Wilayah Bogor. Dibimbing oleh MIRNAWATI SUDARWANTO, DENNY WIDAYA LUKMAN, EWALD USLEBER, dan SURACHMI SETIYANINGSIH Indonesia merupakan pengimpor sapi perah maupun produk susu olahan dari beberapa negara endemis penyakit paratuberkulosis atau Johne’s disease (JD). Penyakit yang disebabkan oleh bakteri Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis (MAP) ini sangat merugikan ekonomi perternakan dan diduga kuat menularkan penyakit Crohn pada manusia melalui produk susu dan susu olahannya. Beberapa tahun terakhir, paratuberkulosis terdeteksi secara serologis pada sapi perah di Jawa Tengah dan Jawa Barat. Selama ini belum pernah dilakukan kajian yang mendalam terhadap paratuberkulosis di Indonesia sehingga sangat dikhawatirkan akan menyebar dan menimbulkan masalah bagi dunia peternakan dan kesehatan masyarakat. Di lain pihak, media isolasi MAP yang mahal dan langka menjadi salah satu kendala lain untuk mendiagnosis penyakit ini. Media Ogawa selama ini dikenal sebagai media isolasi dan pertumbuhan Mycobacterium tuberculosis yang murah dan mudah dibuat. Media ini sangat berpotensi untuk dikembangkan menjadi media isolasi dan pertumbuhan untuk MAP dengan melakukan modifikasi komponen penyusunnya. Penelitian ini dilakukan untuk (1) menguji media Ogawa modifikasi (MOM) sebagai media isolasi dan pertumbuhan MAP (2) mendeteksi kasus MAP pada sapi perah dan mengukur asosiasi tatacara beternak dengan keberadaan bakteri tersebut (3) mendeteksi MAP pada susu pasturisasi dan susu formula lanjutan yang dijual di wilayah Bogor. Kajian deteksi MAP pada sapi perah dilakukan di wilayah Bogor dengan asumsi prevalensi 5%. Contoh susu dan feses diambil dari 62 sapi perah Cibungbulang Bogor yang tergabung dalam Koperasi Produksi Susu dan Usaha Peternakan (KPS) Bogor. Deteksi MAP juga dilakukan 42 kemasan (180-250 ml) susu pasturisasi yang berasal dari 7 produsen dan 50 kemasan (120-200 g) susu formula lanjutan yang berasal dari 5 produsen. Seluruh produk susu olahan tersebut dibeli dari supermarket di Wilayah Bogor dengan target konsumen adalah anak-anak. Pengujian dilakukan menggunakan MOM, media herrold’s egg yolk medium yang diperkaya dan tidak diperkaya mycobactin J, mycobacterium growth indicator tube, dan polymerase chain reaction (PCR) konvensional dengan primer IS900 dan F57. Analisis hasil uji MOM dilakukan dengan uji kesesuaian (Kappa), analisis faktor keberadaan bakteri Mycobacterium sp. dilakukan dengan Odds Ratio (OR), dan deteksi MAP pada susu segar, susu pasturisasi, dan susu formula lanjutan dilakukan secara deskriptif. Media Ogawa modifikasi mampu menumbuhkan Mycobacterium avium subspesies avium namun belum sesuai untuk menumbuhkan MAP. Tidak ditemukan isolat MAP dari seluruh contoh susu segar dan feses sapi perah. Pada penelitiani ini diperoleh 15 isolat Mycobacterium sp. yang tumbuh dari contoh 15 feses sapi perah. Limabelas isolat Mycobacterium sp. tersebut setelah dikonfirmasi dengan PCR tidak teridentifikasi sebagai MAP dan berdasarkan uji kimia tidak teridentifikasi pula sebagai M. tuberculosis. Hasil analisis asosiasi dan Odds Ratio atas keberadaan Mycobacterium sp. pada feses dengan tatacara beternak memperlihatkan beberapa faktor yang terkait. Faktor-faktor dapat digunakan sebagai indikasi untuk membantu diagnosis kasus infeksi Mycobacterium sp. Faktor-faktor tersebut adalah berat badan (OR 1.9), kasus diare (OR 1.8), umur (OR 1.7) produksi susu per hari (OR 0.5), dan kebersihan pemerah (OR 0.3). Tidak ditemukannya bakteri MAP dalam penelitian ini mengindikasikan bahwa prevalensi kasus MAP di Bogor kurang dari 5%. Hasil deteksi terhadap MAP pada susu olahan yaitu susu pasturisasi dan susu formula lanjutan menunjukkan tidak adanya isolat MAP yang tumbuh dari seluruh
v
contoh. Pada uji PCR konvensional baik tidak diperoleh pita DNA MAP target tetapi berdasarkan uji PCR F57 nested diperoleh DNA target dari 5 contoh susu yang berasal dari 3 produsen susu formula lanjutan. Temuan ini merupakan indikasi adanya jejak keberadaan MAP dalam susu formula lanjutan tersebut namun tidak ditemukannya isolat yang tumbuh membuktikan bahwa tidak ada bakteri MAP yang hidup dalam produk tersebut. Hasil penelitian ini memberikan data awal terhadap keberadaan MAP di Indonesia dan masih perlu tindak lanjut kajian untuk memberikan gambaran yang komprehensif status MAP. Kajian perlu dilanjutkan untuk mendapatkan formula media Ogawa modifikasi yang tepat sebagai media pertumbuhan MAP. Kajian observasional perlu dilakukan pada peternakan sapi perah, kambing, domba, serta kelinci untuk mendapatkan gambaran lengkap paratuberkulosis di Indonesia. Kajian menyeluruh dan berkelanjutan juga harus dilakukan pada susu dan hasil olahannya dengan jumlah sampel yang lebih besar dan bervariasi termasuk pada manusia untuk menjamin keamana pangan bagi masyarakat Indonesia. Di lain pihak dengan ditemukannya isolat Mycobacterium sp. maka perlu diaktifkan kembali tuberkulinasi pada sapi perah sebagai upaya pemantauan kasus tuberkulosis sapi. Kata kunci: Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis, media Ogawa modifikasi, susu segar, susu pasturisasi, susu formula lanjutan.
vi
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2008 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan
sumbernya.
Pengutipan
hanya
untuk
kepentingan
pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan atau memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa seizin IPB
vii
PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan hidayahNya sehingga desertasi ini berhasil diselesaikan. Penelitian ini berorientasi pada kesehatan ternak dan keamanan pangan bagi kesehatan masyarakat dengan topik Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis yang sangat jarang diteliti di Indonesia. Bakteri ini memiliki potensi menjadi ancaman yang besar bagi peternakan dan kesehatan manusia di Indonesia. Penulis mengucapkan terimakasih sebesar-besarnya kepada Prof. Dr. drh. Hj. Mirnawati Sudarwanto, Prof. Dr. Ewald Usleber, Dr. drh. Denny Widaya Lukman, M. Si. dan drh. Surachmi Setiyaningsih, Ph.D. selaku pembimbing yang memberi kesempatan penulis untuk melakukan sebagian penelitian di Jerman. Kepada drh. Rochman Naim, Ph.D. yang telah memberikan masukan di awal penelitian ini. Terimakasih juga disampaikan kepada Prof. drh. Setyawan Budiharta, M.P.H., Ph.D. dan Prof. Dr. drh. Bambang Sumiarto, S.U., M.Sc. yang telah mengarahkan dan mendukung penulis untuk melanjutkan pendidikan doktor dengan program sandwich, kepada Dr. drh. I Wayan Teguh Wibawan, M.S. dan Dr. Ir. Rarah R.A. Maheswari, D.E.A. selaku penguji luar komisi, kepada drh. Muhammad Fahruddin, Ph.D. dan drh. Ni Wayan Kurniani Karja, M.P., Ph.D. atas dukungan akomodasi kepada penulis selama di Bogor, kepada Dr. Abdulwahed Ahmed Hassan dan seluruh staf Laboratorium Kesehatan Susu, Universitas Justus-Liebig Jerman yang telah membantu penulis melakukan penelitian selama di Jerman. Terimakasih kepada para peternak KPS Bogor, para kolega pengajar dan laboran di Bagian/Laboratorium Kesehatan Masyarakat Veteriner FKH UGM dan FKH IPB, staf di Laboratorium Terpadu Ilmu Penyakit Hewan dan Kesehatan Masyarakat Veteriner, yang telah membantu penelitian ini. Terimakasih kepada drh. Maya Purwanti, M.S., drh. Nurliana, M.Si, dan drh. Rahmat Setya Adji, M.Si. atas
kerjasamanya selama
penelitian. Departemen Pendidikan Nasional yang telah memberikan beasiswa pendidikan
doktor
melaui
program
BPPS
dan
Deutsche
Akademische
Austauschdienst (DAAD) atas beasiswa sandwich kepada penulis. Terimakasih dan penghargaan
penulis
sampaikan
pula
kepada
almarhum
Bapak
dan
Ibu
Martopratiknyo, Bapak Djohansyah (alm), Ibu Rusimah, drg. Eka Rusmeida dan Wikasita Najmi Nariswari, kakak-kakak, adik-adik, dan keponakan tercinta atas dukungan doa, moral, dan material selama ini. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat sebanyak-banyaknya bagi kesejahteraan peternak khususnya dan masyarakat pada umumnya. Bogor, 11 November 2008 Widagdo Sri Nugroho
viii
RIWAYAT HIDUP Penulis adalah anak bungsu dari 7 bersaudara putra Bapak Doellah Satari Martopratiknyo dan Ibu Sri Kawit Martopratiknyo, dilahirkan di Surakarta 19 Desember 1970. Pendidikan dasar sampai menengah dijalani di Sekolah Dasar Pangudiluhur Surakarta 1976-1983, Sekolah Menengah Pertama Negeri 1 Surakarta tahun 1983-1986, dan Sekolah Menengah Atas Negeri 3 Surakarta, 1986-1989. Pendidikan dokter hewan pada Fakultas Kedokteran Hewan Universitas Gadjah Mada diselesaikan tahun 1996. Setelah lulus dari FKH UGM, bekerja pada satu industri perunggasan multinasional sebagai poultry health supervisor. Sejak tahun 2000 dipanggil untuk mengabdikan diri sebagai staf pengajar di Fakultas Kedokteran Hewan Universitas Gadjah Mada. Pada tahun 2000-2003 mendapatkan beasiswa pendidikan pascasarjana Departemen Pendidikan Nasional untuk melanjutkan pendidikan Magister Pertanian (Strata 2) pada program Sain Veteriner dengan mengambil konsentrasi Ilmu Kesehatan Masyarakat Veteriner di Program Pascasarjana Universitas Gadjah Mada. Tahun 2004 kembali mendapat beasiswa pendidikan pascasarjana Departemen Pendidikan Nasional untuk menempuh pendidikan program Doktor (Strata 3) pada Program Studi Sain Veteriner, Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor dengan mengambil konsentrasi Ilmu Kesehatan Masyarakat Veteriner. Pada tahun 2006 mendapatkan beasiswa dari Deutsche Akademische Austausch Dienst (DAAD) untuk program sandwich ke Universitas Justus–Liebig Jerman, dalam rangka penelitian disertasi ini. Sejak menjadi siswa hingga mahasiswa terlibat aktif dalam banyak kegiatan pada organisasi siswa dan mahasiswa. Setelah lulus dokter hewan bergabung pada organisasi profesi Perhimpunan Dokter Hewan Indonesia cabang Yogyakarta dan menjadi Sekretaris I pada tahun 2001-2005. Penulis juga anggota Asosiasi Kesehatan Masyarakat Veteriner Indonesia (Askesmaveti) dan pernah menjadi Sekretaris Jenderal periode 2002-2006. Beberapa tulisan terkait topik desertasi ini telah diterbitkan pada beberapa Jurnal Nasional terakreditasi antara lain Detection of Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis in Formula Milk From Bogor Using PCR IS900 pada Medical Journal of Indonesia Fakultas Kedokteran Univeristas Indonesia, Deteksi Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis pada Susu Formula Lanjutan di Bogor pada Jurnal Teknologi dan Ilmu Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian IPB.
2 DAFTAR ISI Halaman x DAFTAR TABEL.......................................................................................... DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
xi
PENDAHULUAN .........................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis ....................... Paratuberkulosis pada hewan ......................................................... Penyakit Crohn dan Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis ..............................................................................
4 9 12
BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat .......................................................................... Tahapan Penelitian .........................................................................
17 17
MODIFIKASI MEDIA OGAWA SEBAGAI MEDIA TUMBUH Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis Abstrak ………………………………………………………………….. Abstract …………………………………………………………………. Pendahuluan ………………………………………………………….... Bahan dan Metode …………………………………………………….. Hasil dan Pembahasan ................................................................... Kesimpulan dan Saran ....................................................................
26 26 27 29 30 36
KAJIAN METODE PCR KONVENSIONAL MENGGUNAKAN PRIMER IS900 DAN F57 UNTUK MENDETEKSI Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis Abstrak ………………………………………………………………….. Abstract …………………………………………………………………. Pendahuluan ……………………………………………………………. Bahan dan Metode …………………………………………………..… Hasil dan Pembahasan ................................................................... Kesimpulan....................................................................................... KAJIAN DETEKSI Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis PADA SAPI PERAH DI BOGOR Abstrak ……………………………………………………………….…. Abstrat ……………………………………………………………….…. Pendahuluan …………………………………………………………… Bahan dan Metode ……………………………………………………. Hasil dan Pembahasan .................................................................. Kesimpulan dan Saran ...................................................................
37 37 38 39 41 45
46 46 48 49 53 64
3 DETEKSI Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis PADA SUSU PASTURISASI YANG DIJUAL DI BOGOR Abstrak …………………………………………………………………. Abstract…………………………………………………………………. Pendahuluan……………….…………………………………………… Bahan dan Metode …….....…………………………………………… Hasil dan Pembahasan ................................................................... Kesimpulan dan Saran.....................................................................
66 66 67 69 71 74
DETEKSI Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis PADA SUSU FORMULA LANJUTAN YANG DIJUAL DI BOGOR Abstrak ………………………………………………………………….. Abstract………………………………………………………………….. Pendahuluan ……………………………………………………………. Bahan dan Metode …………………………………………………….. Hasil dan Pembahasan ................................................................... Kesimpulan dan Saran ....................................................................
75 75 76 77 80 84
PEMBAHASAN UMUM Paratuberkulosis dan Peternakan Rakyat Sapi Perah di Bogor……
85
Cemaran Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis pada Susu dan Penyakit Crohn .......................................................
88
Potensi Kasus Infeksi Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis dan Kajian Terkait di Masa Mendatang…………..
92
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan ……………………………………………………………... Saran ….…………………………………………………………………
96 96
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………….
98
4
DAFTAR TABEL Halaman 1 1 Populasi sapi dan produksi susu nasional ........................................ 2 Rataan insidensi kasus CD (per 100000 orang/tahun) selama tahun 1991-1994 di Eropa ................................................................
14
3 Hasil uji kesesuaian media MOM A dan MOM B terhadap HEYMj atas pertumbuhan MAP.....................................................................
32
4 Hasil uji kesesuaian media MOM A dan MOM B terhadap HEYMj atas pertumbuhan MAV.....................................................................
32
5 Pertumbuhan bakteri MAP dan MAV pada media HEYMj.................
43
6 Hasil lengkap deteksi MAP dari susu dan feses sapi perah di Bogor.................................................................................................
56
7 Asosiasi faktor ternak dengan keberadaan Mycobacterium sp. pada feses………………………………………………………………..
59
8 Hasl pengujian MAP pada susu pasturisasi di Wilayah Bogor..........
71
9 Hasil analisis MAP dengan berbagai metode pada susu formula lanjutan…….......................................................................................
81
5
DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Tahapan penelitian deteksi Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis pada sapi perah dan produk susu olahan di Bogor....
18
2 Hasil PCR konvensional untuk mengetahui spesifisitas primer IS900...
41
3 Hasil PCR konvensional untuk mengetahui sensitivitas primer IS900...
42
4 Hasil PCR konvensional untuk mengetahui sensitivitas primer F57......
42
5 Isolat Mycobacterium sp. yang tumbuh dari contoh feses pada media HEYMj dan HEYM..................................................................................
53
6 Perbandingan Mycobacterium sp. isolat F56 dan MAP referensi..........
54
7 Hasil PCR F57 dari ekstraksi langsung contoh susu segar ..................
55
8 Hasil PCR F57 dari isolat Mycobacterium sp. yang diperoleh dari contoh feses...........................................................................................
55
9 Hasil PCR 57 konvensional terhadap contoh susu formula lanjutan......
80
10 Hasil PCR 57 nested terhadap contoh susu formula lanjutan................
81
6
DETEKSI Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis PADA SAPI PERAH, SUSU PASTURISASI, DAN SUSU FORMULA LANJUTAN DI WILAYAH BOGOR
WIDAGDO SRI NUGROHO
DISERTASI sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Sain Veteriner
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008
7
Judul Disertasi Nama NIM
: Deteksi Mycobacterium avium subspesies paratuberculosis Pada Sapi Perah, Susu Pasturisasi, dan Susu Formula Lanjutan di Wilayah Bogor : Widagdo Sri Nugroho : B063040031
Disetujui Komisi Pembimbing
Prof. Dr. drh. Mirnawati Sudarwanto Ketua
Dr. drh. Denny Widaya Lukman, M. Si. Anggota
Prof. Dr. Ewald Usleber Anggota
drh. Surachmi Setiyaningsih, Ph. D. Anggota
Diketahui Ketua Program Studi Sain Veteriner
Dr. drh. Bambang Pontjo P, M.S.
Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, M.S.
8
Tanggal Ujian: 11 November 2008
Tanggal Lulus:
Penguji luar komisi pada ujian tertutup : Dr. drh. I Wayan Teguh Wibawan, M.S. Penguji luar komisi pada ujian terbuka :
Prof. Dr. drh. Bambang Sumiarto, S.U.,M.Sc. Dr. Ir. Rarah RA. Maheswari, D.E.A.
