HUBUNGAN BIOFILM DENGAN INFEKSI : IMPLIKASI PADA KESEHATAN MASYARAKAT DAN STRATEGI MENGONTROLNYA

HUBUNGAN BIOFILM DENGAN INFEKSI : IMPLIKASI PADA KESEHATAN MASYARAKAT DAN STRATEGI MENGONTROLNYA

Rini Purbowati Bagian Biomedik Fakultas Kedokteran Universitas Wijaya Kusuma-Surabaya Email: [email protected]

Abstrak Biofilm yang terbentuk di permukaan mukosa rongga tubuh dapat menjadi sumber utama infeksi. Infeksi oleh mikroba pembentuk biofilm sulit untuk diobati karena mereka ketahanan yang lebih besar terhadap agen antimikroba dibandingkan sel-sel individunya. Oleh karena itu infeksi yang terkait biofilm semakin menambah beban ekonomi negara. Tujuan dari tinjauan pustaka ini adalah memperkaya literatur tentang biofilm dan mikroba pembentuk biofilm dan kontribusinya terhadap penyakit yang menyerang manusia dengan tujuan menarik perhatian publik terhadap implikasi kesehatan masyarakat. Biofilm didefinisikan sebagai sekumpulan dari mikroorganisme dan produk ekstraselular yang berasosiasi pada permukaannya dan umumnya menempel pada substrat biologi dan non-biologi. Pembentukan biofilm dipengaruhi oleh faktor pengontrol perlekatan sel, sifat alami permukaan, karakteristik media, serta karakteristik permukaan sel mikroba. Secara genetik kemampuan pembentukan biofilm diatur oleh operon ica ABDC. Siklus kehidupan pada biofilm meliputi perlekatan sel, pembentukan mikrokoloni, pembentukan biofilm serta pemantapan dan perluasan biofilm. Struktur biofilm terdiri dari mikroorganisme dan zat polimer ekstraseluler dengan struktur vertikalseperti menara atau jamur yang dipisahkan oleh ruang interstitial. Bakteri pembentuk biofilm menunjukkan peningkatan resistensi terhadap antibiotik dan desinfektan serta resisten terhadap proses fagositosis dan mekanisme lain dari sistem imun bawaan dan adaptif. Biofilm berperan dalam kasus keracunan makanan dan mempengaruhi keamanan pangan. Biofilm telah diketahui terlibat dalam berbagai macam infeksi mikroba pada tubuh seperti infeksi saluran kemih, infeksi kateter, infeksi telinga tengah, pembentukan gigi plak, gingivitis, legionellosis, infeksi pada pemakaian lensa kontak, dan endokarditis, infeksi pada cystic fibrosis, dan infeksi implan permanen seperti prostesis persendian dan katup. Sehingga perlu diperhatikan oleh instansi pemerintah dengan menginstruksikan kepada seluruh pemerhati kesehatan masyarakat dan lingkungan untuk mengembangkan dan mengembangkan penilaian risiko kesehatan yang tepat dan pedoman khusus infeksi terkait biofilm yang melindungi kesehatan masyarakat sekaligus lingkungan. Kata Kunci : biofilm, penyakit, implikasi, kesehatan masyarakat.

Jurnal “Ilmiah Kedokteran” Volume 5 Nomer 1 Edisi Maret 2016, hal. 1 - 14

1

CORRELATION BIOFILM WITH INFECTION: IMPLICATIONS FOR PUBLIC HEALTH AND STRATEGIES TO CONTROL Abstract Biofilms are formed in the surfaces of mucosal of the body cavity can be a major source of infection . Infection by microbial biofilm formers are difficult to treat because of their greater resistance to antimicrobial agents than individual cells . Therefore biofilm -related infections and increased the economic burden of the country. The purpose of this literature review is to examine literature on biofilms and biofilm-associated microbes and their contribution to the disease burden of man with the aim of drawing attention to their public health implication.Biofilm are defined as “collections of microorganisms and their associated extracellular products at an interface and generally attached to a biological and nonbiological substratum. Biofilm formation are influenced by factors controlling cell attachment, nature of surface, propertis of medium, and properties of the microbial cell surface. The ability of biofilm formation is genetically regulated by ica ABDC operon. Biofilm life cycle include adhesion of cells, formation of microcolonies, formation of biofilm and detachment anddispersal of biofilm. Structure of biofilm consists microorganisms and extracellular polymeric substances with vertical structures of microorganisms sometimes take the form of towers or mushrooms which are separated by interstitial spaces. Bacterial biofilm showed increased resistance to antibiotics, disinfectants and resistant to phagocytosis and other mechanisms of innate and adaptive immune system. Biofilms associated with food borne illness and affect to food security. Biofilms have been implicated in a wide variety of microbial infections in the body such as as urinary tract infections, catheter infections, middle-ear infections, formation of dental plaque, gingivitis, legionellosis ,infections involving contact lenses, and less common but more lethal processes such as endocarditis, infections in cystic fibrosis, and infections of permanent indwelling devices such as joint prostheses and heart valves. It is important for government agencies with a mandate for safeguarding public health and environment to develop and adopt ap propriate health risk assessment and biofilm-specific guidelines that are protective of both public health and the environment. Keywords: biofilm, implications, diseases, public health.

PENDAHULUAN Pada kebanyakan habitat alami, mikroorganisme

tidak

berada

dalam

99% mikroba hidup pada mikro-ekosistem sebagai biofilm 2. Menurut Riemann and

bentuk individu, atau sel yang hidup bebas

Cliver

tetapi

dengan

sebagai sekumpulan dari mikroorganisme

melekat

dan produk ekstraselular yang berasosiasi

mereka

mikroorganisme

berasosiasi lain

atau

dipermukaan. yang sering disebut sebagai biofilm

1

. Bukti menunjukkan bahwa

dalam lingkungan alaminya, lebih dari Jurnal “Ilmiah Kedokteran” Volume 5 Nomer 1 Edisi Maret 2016, hal. 1 - 14

pada

(2006),

biofilm

permukaannya

dan

didefinisikan

umumnya

menempel pada substrat biologi dan nonbiologi 3. 2

Dalam beberapa kasus, biofilm tersebut dihuni oleh

spesies tunggal

umumnya jauh lebih efektif melawan sel yang

aktif,

hal

ini

disinfektan

mikroba

planktonik belum tentu efektif untuk sel

beragam.

Banyak

3

antara kelembaban dan nutrisi yang ada

terhadap metode kontrol mikroba secara

didalamnya rentan terhadap pembentukan

tradisional, mikroba pembentuk biofilm

biofilm jika ada mikroorganisme yang

menyebabkan

hadir.

virulen terhadap penyakit dalam jangka

tersebut

dari

sel

biofilm

permukaan

Dilihat

untuk

permukaan yang jika dilihat dari gabungan

Beberapa

.

efektif

bahwa

sedangkan kasus lainnya, di diami oleh yang

yang

berarti

manusia

lama

menjadi

waktu

perpipaan sistem pengolahan air minum

pengobatan

dan industri dan system akuatik alami

menyebabkan peningkatan angka kematian

yang

dengan

lebih

meliputi jaringan hidup, perangkat medis,

2

yang

resistensinya

terbatas

pilihan sehingga 2

yang mendukung pembentukan biofilm .

dan peningkatan biaya pengobatan

Biofilm tersusun atas eksopolisakarida

Menurut beberapa perhitungan secara

bakteri dan material capsular yeast dan

ekonomi, beban ekonomi infeksi yang

menyediakan

timbul dari biofilm sebesar 6 miliar dolla

lapisan

pelindung

bagi

per

proses desikasi, paparan antimikroba dan

Sayangnya, sebagian besar metode kontrol

agen pembersih. Bila biofilm terbentuk di

mikroba

permukaan

melindungi

menargetkan satu sel atau sel yang hidup

rongga tubuh maka dapat menjadi sumber

bebas saja (planktonik) karena apresiasi

utama infeksi

1

yang

di

yang

Amerika

ada

saat

Serikat

4

mikroba sehingga terlindung terhadap

mukosa

tahun

.

ini

.

hanya

. Mikroba pembentuk

yang signifikan terhadap biofilm masih

biofilm terlibat dalam sejumlah infeksi

merupakan fenomena yang relatif baru 2.

manusia yang sulit untuk diobati yang

Tujuan dari tinjauan pustaka ini adalah

memiliki konsekuensi terhadap kesehatan

untuk

masyarakat

biofilm dan mikroba pembentuk biofilm

meskipun

ada

beberapa

aplikasi biofilm yang bermanfaat. Mikroba

pembentuk

memperkaya

literatur

tentang

dan kontribusinya terhadap penyakit yang biofilm

menyerang

manusia perhatian

dengan

memiliki ketahanan yang lebih besar

menarik

publik

terhadap agen antimikroba dibandingkan

implikasi kesehatan masyarakat .

tujuan terhadap

sel-sel individunya. Agen antimikroba


3

TINJAUAN PUSTAKA DEFINISI BIOFILM Beberapa

peneliti

telah

memberikan definisi mengenai biofilm 5

biasanya tertanam dalam matriks polimer 8

. Biofilm digambarkan sebagai koloni

diantaranya adalah menurut menyebutkan

mikroorganisme yang melekat satu sama

bahwa biofilm merupakan suatu asosiasi

lain pada permukaan, dalam bentuk yang

mikroorganisme di mana sel-sel mikroba

irreversibel 9. Sebuah biofilm didefinisikan

menempel satu sama lain pada permukaan

sebagai ekosistem mikrobiologi kompleks

hidup maupun permukaan tak-hidup dalam

yang terbentuk oleh spesies tunggal atau

suatu matriks yang diproduksi oleh dirinya

banyak

spesies

(multispesies)

sendiri dari bahan polimer ekstraseluler.

dengan

matriks

polimer

biofilm merupakan kelompok kompleks

Mayoritas bakteri hidup tidak berada

dari sel mikroba yang menempel dalam

dalam bentuk planktonik, tetapi sebagai

matriks eksopolisakarida pada permukaan

anggota dari komunitas biofilm yang

perangkat medis dimana infeksi yang

melekat.

terkait biofilm dalam peralatan medis

didefinisikan sebagai 'mikroba tertutup

menimbulkan

matriks,

masalah

serius

bagi

kesehatan masyarakat dan mempengaruhi fungsi

perangkat

medis

tersebut

Sedangkan menurut Bogino

7

6

Bentuk

yang

terkait 10

organik

populasi

melekat

baik

.

tersebut

pada

permukaan biologis maupun non-biologis'.

.

Bakteri pembentukan biofilm terlibat pada

, biofilm

banyak penyakit kronis di banyak negara.

merupakan komunitas bakteri di mana sel-

11

sel yang tertanam dalam matriks senyawa

pada

polimer ekstraselular yang melekat di

berkembang

permukaan.

biofilm

selnya dalam matriks berlendir yang terdiri

membantu melindungi bakteri dari kondisi

dari zat polimer ekstraseluler (EPS) yang

yang

dan

mereka hasilkan dan membentuk biofilm.

pembentukan biofilm tampaknya menjadi

Biofilm dapat menjadi bermasalah pada

faktor penting dalam siklus penyakit dari

sektor industri makanan tertentu seperti

patogen bakteri baik pada manusia dan

pembuatan

hewan. Biofilm biasanya terdiri dari

pengolahan produk segar, pengolahan

beragam mikroorganisme, yang melekat

unggas dan pengolahan daging merah 12.

Hidup

tidak

pada permukaan.

dalam

menguntungkan

Mikroorganisme

. Secara alami mikroorganisme melekat permukaan biak

bir,

yang dan

lembab,

membenamkan

pengolahan

susu,

ini


4

STRUKTUR DAN KOMPOSISI BIOFILM Biofilm mikroorganisme

terdiri

dari

zat

polimer

dan

transportasi dari sel planktonik oleh gravitasi,

difusi

atau

kekuatan

ekstraseluler yang diproduksi oleh mereka

dinamis cairan dari fase cairan

sendiri

disekitarnya.

yang

eksopolisakarida

disebut

Perlekatan

juga

Perkembangan

tergantung pada ketersediaan hara

biofilm yang utuh mengandung banyak

dalam media sekitarnya, dan tahap

lapisan termasuk matriks EPS dengan

pertumbuhan sel bakteri itu sendiri.

struktur vertikal, dan pembentukan film.

Dua

Struktur vertikal mikroorganisme kadang-

diidentifikasi dalam proses ini yaitu

kadang berbentuk seperti menara atau

perlekatan reversibel diikuti oleh

jamur

perlekatan

yang

(EPS).

sebagai

dipisahkan

interstitial.

oleh

Ruang

ruang

tahapan

yang

irreversibel.

dapat

Awalnya,

interstitial

interaksi jangka panjang terbentuk

memungkinkan sebagian besar biofilm

antara sel bakteri dan substrat disebut

dengan mudah dan cepat mengambil

perlekatan reversibel, dan melibatkan

nutrisi

interaksi

dari

cairan

sekitarnya

dan

van

der

Waals,

gaya

memindahkan produk sampingannya dari

elektrostatik dan interaksi hidrofobik.

biofilm. Pembentukan biofilm memang

Selama tahap ini, bakteri masih

kompleks,

dapat

menunjukkan gerak Brown dan dapat

langkah

dengan mudah dihilangkan dengan

dasar yaitu: deposisi dan pembentukan

gaya geser fluida (misalnya hanya

film, mikroba (planktonik) melekat pada

dengan

lembaran

dilanjutkan perlekatan irreversibel,

tapi

secara

dikelompokkan dalam

film,

kolonisasi

umum empat

pertumbuhan

bakteri

dan

dan

akhirnya

13

terbentuklah biofilm .

membilasnya).

interaksi

jangka

Kemudian

pendek

yang

melibatkan interaksi dipol-dipol, ion hidrogen, dan ikatan kovalen, dan

SIKLUS

KEHIDUPAN

PADA

BIOFILM

interaksi hidrofobik. Interaksi

a. Perlekatan sel

bakteri

dan

permukaan terjadi terutama melalui

Perlekatan mikroorganisme pada

alat pelengkap bakteri seperti flagela,

permukaan tertentu dapat terjadi

fimbriae,

secara aktif atau pasif, tergantung

pengangkatan

pada

energi

motilitas

antara

bakteri

atau


pili

yang

dan sel lebih

fibril,

dan

membutuhkan kuat

seperti 5

scrubbing atau menggores. Suhu dan

lebih besar dapat terjadi melalui

pH

kontak memiliki

deposisi atau perlekatan dari bahan-

pengaruh pada tingkat perlekatan

bahan organik dan anorganik yang

mikroorganisme.

terlarut lainnya dan partikel dari fase

permukaan

b. Pembentukan mikrokoloni

cair di sekitarnya.

Proliferasi sel-sel bakteri yang

d. Pemantapan dan perluasan biofilm

melekat secara irreversibel dapat

Setelah

terbentuk

terjadi dengan menggunakan nutrisi

matang,

yang

tersebut untuk bertahan hidup dan

ada di lingkungan cairan

sekitarnya.

Ini

pembentukan membesar

yang menempel

mengarah

pada

membuat relung baru harus mampu

mikrokoloni

yang

melepaskan diri dan menyebar dari

untuk

biofilm. Sel anak dapat menjadi

dan

membentuk

bakteri

biofilm

menyatu

lapisan

sel

yang

individu

baru

terkelupas.

terlepas

kemudian

menutupi permukaan. Sel-sel yang

Bakteri

melekat

dapat berpindah ke lokasi baru dan

menghasilkan

polimer

tambahan (eksopolisakarida), yang

yang

atau

memulai kembali proses biofilm 3.

membantu dalam perlekatan sel-sel ke

permukaan

dan

dalam

FAKTOR PERLEKATAN MIKROBA

menstabilkan koloni dari fluktuasi lingkungan.

Pertamakali pembentukan biofilm dimulai ketika bakteri menemukan dan

c. Pembentukan biofilm Pembentukan

dapat melekat pada kondisi permukaan

biofilm

adalah

melalui molekul organik kecil. Tingkat

konsekuensi dari perlekatan terus

perlekatan sel mikroba diatur oleh faktor-

menerus sel bakteri terhadap substrat

faktor seperti sifat permukaan, kondisi

dan

lapisan

pertumbuhan

bersama

dengan

selanjutnya,

produksi

EPS.

permukaan,

karakteristik

hidrodinamika dari media cair, berbagai

Komposisi biofilm dapat heterogen

karakteristik

karena

regulasi gen dan kuorum sensing 2.

kolonisasi

mikroorganisme

yang

oleh

dan

permukaan

sel

mikroba,

berbeda

dengan kebutuhan gizi yang berbeda. Peningkatan ukuran biofilm yang


6

Pembentukan biofilm dapat terjadi

peningkatan konsentrasi nutrisi dalam

diberbagai jenis permukaan dan berbagai

media dan juga peningkatan konsentrasi

kondisi lingkungan dimana bakteri berada.

beberapa

Bakteri, molekul organik dan anorganik

hidrodinamik dari media cair seperti

yang berada di permukaan kemudian

karakteristik

membentuk kondisi film. Substrat organik

mempengaruhi

dan anorganik ini bersama-sama dengan

perlekatan 2.

mikroorganisme berpindah ke permukaan

kation.

Selain

itu,

sifat

kecepatan tingkat

cairan

dan

luasnya

Tingkat dan kekuatan perlekatan

melalui difusi atau mengikuti aliran cairan.

sel

Transfer nutrisi lebih tinggi dalam biofilm

permukaan sel seperti produksi zat polimer

3

daripada fase cair .

mikroba

ekstraseluler

dipengaruhi

(EPS),

oleh

sifat

hidrofobisitas

Kondisi film penting dalam proses

permukaan sel, kehadiran fimbriae dan

perlekatan. Polimer organik dari media

flagela. Hidrofobik dari permukaan sel

yang permukaannya terendam sehingga

yang merupakan peran dari keberadaan

mempengaruhi

fimbriae merupakan hal yang

tingkat

perlekatan

mikroba.

terbentuk

dalam

dan

kekuatan

Kondisi

film

beberapa

dalam adhesi karena interaksi hidrofobik cenderung

meningkat

pemaparan, dan terus berkembang selama

meningkatnya

sifat

beberapa jam. Sejumlah host memproduksi

permukaan

film seperti darah, air mata, urin, saliva,

menunjukkan bahwa flagella memainkan

cairan

sekresi

peran penting dalam tahap awal perlekatan

perlekatan

bakteri dengan mengatasi kekuatan terkait

intravaskular

pernapasan bakteri

dan

mempengaruhi terhadap

menit

penting

14

non–polar terlibat.

dari Bukti

.

dengan substratum dan protein permukaan

Karakteristik media cair, seperti pH,

juga memainkan peran dalam perlekatan.

tingkat

EPS dan lipopolisakarida

nutrisi,

temperatur,

biomaterial

yang

dengan

kekuatan

ion,

dan

lebih penting

juga mungkin memainkan

dalam perlekatan untuk bahan hidrofilik.

peran dalam tingkat perlekatan mikroba

Oleh karena itu sel yang motil melekatan

pada

lebih banyak dan sel yang melawan arus

permukaan.

Sebagai

contoh,

peningkatan jumlah sel bakteri yang

lebih cepat daripada strain non – motil 2.

melekat diyakini sebagai akibat dari


7

Menurut faktor

bakteri

15

O’Gara dan

, beberapa eksternal

membentuk biofilm pada permukaan host

berpengaruh terhadap perlekatan bakteri

dianggap menjadi faktor virulensi penting

dan

pembentukan

faktor

Kemampuan untuk melekat dan

biofilm,

produksi

pada S. epidermidis dan S. aureus.

polysaccharide

adhesion,

Pembentukan biofilm dipengaruhi oleh

yang disebut polisakarida interseluler

sejumlah faktor di antaranya, yang paling

adhesin (PIA) atau polimer N - asetil –

penting adalah sintesis dari polisakarida

glukosamin (PNAG) diatur oleh enzim

antar

yang dikodekan operon

ica, saat ini

tersebut. Enzim yang diperlukan untuk

mekanisme pembentukan biofilm yang

sintesis PIA dikodekan dalam operon ica

telah dipahami secara baik adalah pada

ADBC, mutasi terhadap gen tersebut

kelompok Staphylococci.

menghasilkan

extracellular

Produk dari gen ica A adalah protein

transmembran

(PIA)

oleh

kapasitas

organisme

pembentukan

biofilm berkurang baik pada S. aureus dan

homolog

S. epidermidis. Operon ica pertama kali

dengan N-asetil-glucosaminyltransferase,

diidentifikasi dan dipelajari paling luas

yang membutuhkan produk gen ica D

pada S. epidermidis dan kemudian terbukti

untuk aktivitas optimalnya. Oligomer N-

juga

asetil-glukosamin yang diproduksi oleh ica

Kebanyakan strain S. aureus tampaknya

AD mencapai panjang maksimal 20 residu

mengandung seluruh operon ica, meskipun

dan itu hanya terjadi ketika ica AD

ada laporan yang bertentangan. Namun,

coexpressed dengan ica C, yang diduga

dampak klinis locus ica dan produksi PIA

mengkode protein membran, yang rantai

masih kurang baik jelas dijelaskan dalam

oligomernya lebih panjang. ica C juga

S. aureus. Operon ica pada S. epidermidis

mungkin

dan

terlibat

yang

adhesi

dalam

translokasi

ditemukan

S.

aureus

diatur

S.

aureus.

oleh

faktor

ekspresinya

lebih

perpanjangan polisakarida di permukaan

lingkungan

sel.

melekat

dikontrol secara ketat pada S. aureus.

dipermukaan kemudian bertanggung jawab

Rendah tingkat ekspresi biofilm di bawah

terhadap deasetilasi dari molekul poli-N-

kondisi pertumbuhan in vitro terjadi pada

asetilglukosamin 15.

S. aureus dan kemampuan pembentuk

Protein

ica

B

yang

tetapi

pada

biofilm secara vitro sangat tergantung pada jenis strain dari S. aureus 16.


8

PENGARUH BIOFILM TERHADAP KEHIDUPAN MANUSIA Biofilm telah diketahui terlibat

namun

lebih

mematikan

seperti

dalam berbagai macam infeksi mikroba

endokarditis, infeksi pada cystic fibrosis,

pada tubuh. Pembentukan biofilm juga

dan infeksi implan permanen seperti

telah tercatat sebagai strategi pertahanan

prostesis persendian dan katup 13 .

diri patogen. Beberapa mikroorganisme

Munculnya

fenomena

biofilm

dalam biofilm bahkan dapat memodulasi

mikroba dikaitkan dengan adanya sifat

potensi bakteri patogen lain seperti terlihat

resistensi mikroba terhadap antimikroba

dari bakteri kariogenik pada plak biofilm.

dan sistem imun host. Sifat biologis sel

Menurut pernyataan resmi terbaru dari

bakteri pembentuk biofilm matur berbeda

National Institutes of Health, lebih dari

dari sifat biologis sel planktoniknya

65%

mikroba

walaupun pada strain bakteri yang sama.

disebabkan oleh biofilm. Jumlah ini

Penting diketahui bahwa sifat-sifat yang

mungkin tampak tinggi, tetapi jika kita

diperoleh tersebut memungkinkan bakteri

ingat bahwa infeksi umum seperti saluran

yang tersembunyi dalam biofilm mampu

kemih infeksi (disebabkan oleh E. coli dan

bertahan hidup di alam, terutama pada

patogen lainnya), infeksi kateter (yang

lingkungan mikro yang tidak bersahabat.

disebabkan oleh Staphylococcus aureus

Adaptasi ini memiliki konsekuensi yang

dan patogen gram positif lainnya), infeksi

cukup signifikan terhadap diagnostik dan

telinga tengah anak (yang disebabkan oleh

terapi sehingga bakteri pembentuk biofilm

Haemophilus influenzae), pembentukan

menunjukkan

plak pada gigi, dan radang gusi, yang

terhadap

semuanya disebabkan oleh biofilm, sulit

Konsentrasi terapeutik

untuk diobati atau juga sering kambuh,

beberapa antibiotik terhadap bakteri dalam

maka angka ini cukup realistis. Sehingga

biofilm mungkin 100 bahkan 1000 kali

proses infeksi yang melibatkan biofilm

lipat lebih tinggi dibandingkan bakteri

telah

penyakit-penyakit

bentuk planktoniknya. Selain itu, bakteri

umum seperti infeksi saluran kemih,

biofilm resisten terhadap proses fagositosis

infeksi kateter, infeksi telinga tengah,

dan mekanisme lain dari sistem imun

pembentukan

bawaan dan adaptif.

dari

terlibat

semua

pada

gigi

infeksi

plak,

gingivitis,

legionellosis, infeksi pada pemakaian lensa

peningkatan

antibiotik

dan

resistensi desinfektan.

efektif

pada

Sehingga bakteri

patogen pembentuk biofilm yang tumbuh

kontak, dan infeksi yang kurang umum Jurnal “Ilmiah Kedokteran” Volume 5 Nomer 1 Edisi Maret 2016, hal. 1 - 14

9

menyebabkan infeksi yang persisten dan

diketahui menjadi suatu “kendaraan” yang

inflamasi serta kerusakan jaringan kronis.

mampu membawa sejumlah besar orang ke

Resistensi

terhadap

agen

dalam

potensi

18

bahaya

demikian,

paling penting dari ketidakefektifan terapi

keracunan pangan menjadi jalur yang

dari infeksi yang terkait biofilm. Hasil

penting untuk transfer infeksi terkait

penelitian terbaru telah mengetahui ada

biofilm pada manusia. Buah-buahan dan

mekanisme

jawab

sayur-sayuran merupakan bahan pangan

terhadap resistensi antibiotik tersebut.

yang sebagai risiko tinggi sebagai sumber

Pertama, biofilm yang tumbuh dikaitkan

keracunan pangan karena kebanyakan dari

dengan peningkatan jumlah mutasi yang

mereka dimakan mentah atau diproses

mengarah ke generasi bakteri yang secara

secara minimal. Biofilms multispesies

fenotif resisten, dan gen yang terlibat

yaitu biofilm yang terbentuk dari beberapa

resistensi antibiotik berkorelasi dengan

macam bakteri termasuk bakteri patogen

fenotif biofilm. Kedua, produksi matriks

manusia

eksopolisakarida berkontribusi terhadap

tanaman sebelum dipanen yang berasal

peningkatan

sel

dari tanah dan lingkungan. Biofilm ini

dengan memperlambat kecepatan difusi

terbentuk pada jaringan tanaman sehingga

zat

perbedaan

dengan jelas bahwa mikroba pembentuk

kerapatan bakteri yang mendiami biofilm

biofilm tidak mudah dihilangkan dengan

menentukan

teknik pencucian sederhana.

bertanggung

kelangsungan

antimikroba.

hidup

Ketiga,

gradien

nutrisi

dan

perspektif

Dengan

antimikroba merupakan penyebab yang

yang

dari

.

menempel

pada

populasi,

permukaan

Penyakit

ketersediaan oksigen, sehingga terdapat

keracunan makanan dari konsumsi buah-

perbedaan

buahan segar dan sayuran terjadi sebagai

aktivitas

metabolik

antara

bakteri. Telah diketahui bahwa bakteri

konsekuensi

yang tidak tumbuh dan bakteri yang

sayuran

ketika

yang

buah-buahan

dimakan

mentah

dan atau 19,

20

tumbuh lambat berkontribusi terhadap

diproses secara minimal. Bukti

peningkatan resistensi biofilm terhadap

menunjukkan bahwa keracunan pangan

antibiotik 17.

yang berhubungan dengan konsumsi buah-

Mikroba

pembentuk

ditemukan pula pada kasus makanan

dan

berhubungan

biofilm

buahan segar dan sayuran telah meningkat

keracunan

secara dramatis selama 30 tahun terakhir

dengan

karena 80% bakteri di permukaan tanaman

keamanan pangan. Saat ini makanan telah


merupakan biofilm. 10

Bakteri

menganggap

bahwa

antibiotik antar mikroba sehingga ketika

fenotipe biofilm sebagai sarana untuk

mikroba tersebut menginfeksi manusia

pertahanan diri dari stres lingkungan yang

maka infeksinya menjadi sulit untuk

tak terduga pada permukaan tanaman.

diobati dengan antibiotik konvensional.

Kegiatan

biasanya

Selain itu, strain mikroba yang avirulen

menggunakan treatment 3 kali pencucian

dalam biofilm dapat menjadi virulen

dan

karena menerima gen resisten. Penyebaran

komersial

disinfektan

untuk

membersihkan

sayur-sayuran dan buah-buahan. Proses

mikroba pembentuk biofilm

sanitasi konvensional untuk membersihkan

beberapa dampak penting bagi kesehatan

produk

berdaun

hanya

mampu

masyarakat

patogen

dengan

menjadikan manusia menjadi lebih sakit

jumlah yang tidak cukup memadai untuk

untuk waktu yang lebih lama. Sayangnya,

memastikan

secara

sistem kekebalan tubuh inang tidak mudah

ini

menangkal penyakit yang terkait dengan

disebabkan oleh lapisan mikroba yang kuat

biofilm begitu halnya biosida termasuk

melalui

antimikroba.

mengurangi

ini

tingkat

keamanan pangan

mikrobiologi.

Ketidakmampuan

biofilm.

Untuk

mengurangi

karena

memiliki

mereka

Sebagai

dapat

konsekuensinya,

keberadaan biofilm pada produk berdaun

infeksi terkait biofilm dapat berlangsung

adalah

dalam

dengan

strategi

mencucinya

jangka

waktu

yang

lama

menyeluruh lebih dari 3 kali dan strategi

(berlangsung dari infeksi akut hingga

sanitasi

infeksi kronis), sehingga menjadi masalah

yang baik

diperlukan untuk

mengatasi biofilm 2.

kesehatan masyarakat yang menakutkan.

STRATEGI BIOFILM

MENGONTROL

Untuk mengurangi infeksi terkait

KESEHATAN

biofilm ada yang perlu diperhatikan oleh

UNTUK

instansi

MASYARAKAT Konsumsi sayuran yang berupa daun-daunan penggunaan

dan peralatan

buah-buahan, medis

secara

pemerintah

menginstruksikan pemerhati

kesehatan

kepada

dengan seluruh

masyarakat

dan

lingkungan untuk mengembangkan dan

bergantian, talenan dapur, dan wastafel

mengembangkan

dapat meningkatkan kejadian infeksi yang

kesehatan yang tepat dan pedoman khusus

terkait dengan biofilm. Penting untuk

infeksi terkait biofilm yang melindungi

dicatat bahwa infeksi ini tidak hanya sulit

kesehatan

untuk

lingkungan.

diobati,

tetapi

juga

dapat

penilaian

masyarakat

risiko

sekaligus

meningkatkan penyebaran gen resistensi Jurnal “Ilmiah Kedokteran” Volume 5 Nomer 1 Edisi Maret 2016, hal. 1 - 14

11

Diperlukan penelitian lebih lanjut

(proteome),

dan

ciri

fenotipe

dari

untuk evaluasi berbagai strategi untuk

Lactobacillus plantarum yang tumbuh

mengontrol biofim baik untuk mencegah

pada kondisi planktonik dan biofilm

atau penanggulangan kolonisasi biofilm

kondisi.

pada

metabolomik merupakan pendekatan baru

permukaan,

metode

dan

baru

pengembangan

untuk

efisiensi

untuk

Genomik,

mempelajari

proteomik

biofilm.

dan

Analisis

pengobatannya.Penelitian juga harus fokus

mereka telah secara ekstensif digunakan

pada peran biofilm dalam perkembangan

untuk skrening dan untuk mengidentifikasi

resistensi terhadap antimikroba, biofilm

gen, protein dan metabolit terkait dengan

sebagai sumber organisme patogen, dan

pembentukan

2

peran biofilm dalam penyakit kronis .

biofilm

23

.

Penelitian

dilapangan akan meningkatkan informasi

Beberapa penelitian telah mencoba

tentang jalur regulasi biofilm dan akan

strategi lain untuk mengendalikan dan

merangsang penemuan dan pengembangan

mencegah pembentukan biofilm. Lequette

strategi

21

mikroorganisme dalam biofilm 10.

menganalisis efisiensi penghilangan

polisakarida

dan

enzim

dalam

Winkelstroter

10

untuk

mengontrol

proteolitik

terhadap biofilm spesies bakteri yang ditemukan

baru

industri

makanan.

menganalisis penggunaan

DAFTAR PUSTAKA 1. Tibor, D., 2008. Handbook of Food Spoilage Yeast. 2Edition. Taylor and Francis Group. New York, USA

molekul antimikroba dikenal yang dikenal sebagai bakteriosin menemukan

dan ada

potensi

peneliti

penggunaan

bakteriosin

untuk

mempengaruhi

pembentukan

biofilm

oleh

Listeria

monocytogenes. Sudah dievaluasi Efek anti-biofilm

dengan

minyak

esensial

(Essential Oil) dari peppermint (Mentha piperita)

dan

sereh

(serai)

terhadap

pembentukan biofilm oleh S. enterica serotipe Enteritidis S64 telah

diteliti

21

. Baru-baru ini

kelimpahan

relatif

ekstraseluler dan protein terkait sel dinding (exoproteome),

protein

2. Mahami, T. and Adu-Gyamfi, A. 2011. Biofilm-associated infections: public health implications. International Research Journal of Microbiology (IRJM) (ISSN: 2141-5463) Vol. 2(10) pp. 375-381. 3. Riemann, H.P. and Cliver, D.O, 2006. Foodborne Infections and Intoxications, Third Edition. Elsevier. USA 4. O’Toole, G., Heidi, B., Kaplan, H.B., and Kolter, R. 2000. Biofilm Formation As Microbial as Microbial Development. Annu. Rev. Microbiol. 2000. 54:49–79

sitoplasma


12

5. Jamal, M., Tasneem1, U., Hussain, T. and Saadia Andleeb S. 2015. Bacterial Biofilm: Its Composition, Formation and Role in Human Infections. Research & Reviews: Journal of Microbiology and Biotechnology. RRJMB | Volume 4 | Issue 3 | July-September, 2015 6. Veerachamy, S., Yarlagadda, T., Manivasagam, G. and Yarlagadda, P.K. 2014. Review Article: Bacterial adherence and biofilm formation on medical implants: A. Proc IMechE Part H: J Engineering in Medicine 7. Bogino P.C., Oliva M.M, Sorroche F.G, and Giordano W. 2013. Review: The Role of Bacterial Biofilms and Surface Components in Plant-Bacterial Associations. Int. J. Mol. Sci. 2013, 14, 1583815859; doi:10.3390/ijms140815838 8. Rabin, N., Zheng, Y., Temeng, C. O., Du, Y., Bonsu E. & Sintim H.O.2015. Review part of Agents that inhibit bacterial biofilm Formation. Future Med. Chem. (2015) 7(5), 647–671 9. Faria, S., Joao, I., and Jordao, L. 2015. Review Article:General Overview on Nontuberculous Mycobacteria, Biofilms, and Human Infection. Hindawi Publishing Corporation.Journal of Pathogens.Volume 2015, Article ID 809014, 10 pages.http://dx.doi.org/10.1155/20 15/809014


10. Winkelstroter L.K., Tulini F.L., De Martinis E.C.P. 2015. Identification of the bacteriocin produced by cheese isolate Lactobacillus paraplantarum FT259 and its potential influence on Listeria monocytogenes biofilm formation. LWT - Food Science and Technology 64: 586-592 11. Rosenvinge, E.C., O’May, G.O., Macfarlane, S., Macfarlane, G.T. & Shirtliff, M.E. 2013. Minireview :Microbial biofilms and gastrointestinal diseases. Pathogens and Disease (2013), 67, 25–38. 12. Simo˜es a,M., Simo˜es b, L.C., Vieira, M.J. 2010. A review of current and emergent biofilm control strategies Food Science and Technology. 43 (2010) 573–583 13. Deb, M., Gupte S., Aggarwal P., Kaur M., Manhas A., Bala M., and Kant R. 2014. Microbial Biofilms. SMU Medical Journal, Volume – 1, No. 2 14. Mittelman MW (1996). Adhesion to biomaterials. In: Fletcher M, editor. Bacterial adhesion: molecular and ecological diversity. New York: Wiley-Liss, Inc; pp. 89–127. 15. O’Gara, J.P. 2007. Minireview: ica and beyond: Bioflm mechanisms and regulation in Staphylococcus epidermidis and Staphylococcus aureus. FEMS Microbiol Lett 270 (2007) 179–188. Federation of European Microbiological Societies Published by Blackwell Publishing Ltd.

13

16. Eftekhar, F. and Dadaei, T. 2010. Biofilm Formation and Detection of IcaAB Genes in Clinical Isolates of Methicillin Resistant Staphylococcus aureus. Iranian Journal of Basic Medical Sciences Vol. 14, No. 2, Mar-Apr 2011, pp. 132-136 17. Marcinkiewicz, J., Strus, M., and Pasich N. 2013. Antibiotic resistance: a “dark side” of biofilm-associated chronic infections. POLSKIE ARCHIWUM MEDYCYNY WEWNĘTRZNEJ 2013; 123 18. Jordan D (2007). Antimicrobial resistance in animal and impacts on food safety and public health. In Focus, 28(4):163-164. 19. Fett WF, Cooke PH. 2003. Scanning electron microscopy of native biofilms on sprouts. Can. J. Microbiol. 49:45-54.

20. Sivaplalasinggam, S. Friedman, D.R., Cohen, L., Tauxe, R.V. 2004. Fresh produce a growing cause of outbreak of food borne illness in the United State 1973 through 1997. Food Prot. 67:2342-2353. 21. Lequette Y., Boels G., Clarisse M., Faille C. 2010. Using enzymes to remove biofilms of bacterial isolates sampled in the foodindustry. Biofouling 26: 42131. 22. Valeriano C., Oliveira T.L.C., Carvalho S.M., Cardoso M.G., Alves E. 2012. The sanitizing action of essential oil-based solutions against Salmonella enterica serotype Enteritidis S64 biofilm formation on AISI 304 stainless steel. Food Control 25: 673-677. 23. De Angelis M., Siragusa S., Campanella D., Di Cagno, R., Gobbetti R. 2015. Comparative proteomic analysis of biofilm and planktonic cells of Lactobacillus plantarum. DB200. Proteomics 15: 2244-2257.

Reviewer

dr. Pratika Yuhyi Hernanda, M.Sc., Ph.D


14

HUBUNGAN BIOFILM DENGAN INFEKSI : IMPLIKASI PADA KESEHATAN MASYARAKAT DAN STRATEGI MENGONTROLNYA

Recommend Documents