KAJIAN PATOGENESIS INFEKSI BUATAN BAKTERI Edwardsiella ictaluri PADA IKAN LELE (Clarias sp.)
ASEP DADANG KOSWARA
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
1
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Kajian Patogenesis Infeksi Buatan Bakteri Edwardsiella ictaluri Pada Ikan Lele (Clarias sp.) adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apa pun 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 tesis ini.
Bogor, Januari 2009
Asep Dadang Koswara NIM B053040071
2
ABSTRACT
ASEP DADANG KOSWARA. Pathogenesis Study of Edwardsiella ictaluri Experimental Infection in catfish (Clarias sp.). Under supervision of DEWI RATIH AGUNGPRIYONO and SRI ESTUNINGSIH. Disease in cultured of catfish Clarias sp. known to be one of mortality factors resulted in low production and harvest failure. One of the potent diseases is Edwardsiella ictaluri infecting catfish Clarias sp. Therapy by antibiotics often evokes resistance of the pathogenic bacteria and therefore it is necessary to carry out its alternative control. One of the procedures is by controlling its introduction and spread of E. ictaluri carried by fish or other media from one area to the others and its potential infection. The aim of the study is to observe the pathological sequence and to recognize the organ target of E. ictaluri experimental infection in catfish (Clarias sp.). Fifty fishes inject intraperitoneally with LD50 dose of 1,3 x 104 cfu/ml E. ictaluri while 10 control fishes inject with 0.1 ml of PBS. The fishes are observed for their swim behaviour and gross lesion up to 72 hours post infection (pi). Sample for histopathology and bacteria re-isolation are obtained at sequential time of 2, 4, 8, 12, 24, 36, 48 and 72 hours pi. The fishes infected with E. ictaluri demostrate the vertical swim behavior starting from 2 hours pi, and weak reaction of outer stimulation from 12 pi. Gross observation revealed swollen spleen and kidney from 4 hours pi, produced acute peritonitis (abdominal dropsy) since 12 hours pi. Ptechial hemorrhagic dermatitis detected from 24 hours pi while swollen pallor liver exposed from 36 hours pi. Histopathology examination revealed similar lesion of natural infection of E. ictaluri such ulcerative dermatitis, ophthalmitis, branchitis, encephalitis, pancreatic acinar atrophy, multifocus necrotic hepatitis, splenitis and nephritis, except the lesion of epicarditis, mild cattharal enteritis and unappearance of hole at head cranium. The first found histopathology lesions are detected at spleen, liver and kidney from 4 hours pi. The bacteria E. ictaluri was re-isolate from spleen, liver and kidney as of 2 hours pi, but within the tissue section, the bacteria observed at spleen from 8 hours pi and at kidney from 36 hours pi.
3
RINGKASAN
ASEP DADANG KOSWARA. Kajian Patogenesis Infeksi Buatan Bakteri Edwardsiella ictaluri Pada Ikan Lele (Clarias sp.). Di bawah bimbingan DEWI RATIH AGUNGPRIYONO dan SRI ESTUNINGSIH. Edwardsiella ictaluri merupakan penyebab penyakit Enteric Septicemia of Catfish (ESC) termasuk hama dan penyakit ikan karantina (HPIK) golongan II yang memerlukan kewaspadaan tinggi untuk dicegah masuk dan tersebarnya penyakit ini di wilayah Republik Indonesia. Bakteri ini menimbulkan hole in the head disease. Ikan lele (Clarias sp.) merupakan salah satu komoditas air tawar yang penting, dalam rangka pemenuhan peningkatan gizi masyarakat Indonesia. Masalah yang sering dihadapi pada budidaya ikan lele adalah serangan penyakit yang disebabkan oleh parasit dan bakteri. Ikan lele merupakan salah satu inang target infeksi E. ictaluri. Upaya pencegahan penyebaran penyakit ini dapat dilakukan dengan tindakan karantina melalui tindakan pemeriksaan penyakit ikan terhadap ikan lele yang dilalulintaskan. Sampai saat ini, perubahan patologi ikan lele yang terinfeksi E. ictaluri isolat lokal secara detail belum diketahui, Tujuan penelitian ini adalah (1) untuk mengetahui tahapan perubahan jaringan ikan lele (Clarias sp.) secara makroskopis (Patologi Anatomi/PA) dan mikroskopis (HP) akibat infeksi buatan E. ictaluri, (2) untuk menentukan target organ ikan lele (Clarias sp.) yang terinfeksi
E.
ictaluri, sehingga akan
memudahkan dalam diagnosa penyakit. Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat untuk memberikan informasi dalam mengenali berbagai stadium perkembangan dari infeksi E. ictaluri pada ikan lele (Clarias sp.) melalui pengamatan patologi anatomi (PA) dan histopatologi (HP) agar memudahkan pengawasan lalulintas ikan lele yang kemungkinan membawa / terinfeksi
E. ictaluri, sehingga serangan bakteri
tersebut dapat dicegah masuk dan tersebarnya di wilayah negara Republik Indonesia. Penelitian dilakukan dalam 2 tahap yaitu uji pendahuluan (uji pengembalian virulensi dan uji LD50) dan uji utama.
Uji utama dilakukan
terhadap 50 ekor ikan yang disuntik secara intraperitoneal dengan dosis LD50 1,3 x 104 cfu/ml sebanyak 0,1 ml dan 10 ekor ikan kontrol yang disuntik dengan 0,1
4
ml PBS. Pengamatan yang dilakukan meliputi : (a) gejala klinis, (b) patologi anatomi, (c) histopatologi, (d) pengujian E. ictaluri pada ikan sampel, (e) penghitungan jumlah koloni bakteri, dan (f) kualitas air. Sampel ikan untuk histopatologi dan reisolasi bakteri diambil pada jam ke-2, 4, 8, 12, 24, 36, 48 dan 72 pi. Hasil penelitian memperlihatkan ikan lele yang terinfeksi E. ictaluri mengalami perubahan gejala klinis yaitu berenang vertikal mulai jam ke-2 pi dan refleks terhadap rangsang melemah mulai jam ke-12 pi. Perubahan makroskopis (patologi anatomi) yang terjadi adalah ukuran limpa dan ginjal membesar serta berwarna lebih gelap mulai jam ke-4 pi. Pembesaran abdomen (peritonitis / dropsy) mulai jam ke-12 pi. Dermatitis hemoragik ptekhie mulai terjadi jam ke 24 pi, sementara warna hati pucat mulai jam ke-36 pi. Adanya lesio mikroskopis (histopatologi) pada organ-organ ikan lele terlihat mulai jam ke-2 pi, yaitu pada jantung dan usus. Pada jantung ditemukan kongesti, hemoragi, epikarditis dan hiperleukositosis.
Pada usus ditemukan
hiperplasia sel goblet, hemoragi, edema, akumulasi sel radang dan proliferasi MMC. Lesio pada mata, hati, pankreas dan limpa mulai jam ke-4 pi. Pada mata ditemukan edema dan akumulasi sel radang.
Pada hati ditemukan kongesti,
hemoragi, degenerasi sel lemak, akumulasi sel radang dan nekrosa multifokal. Pada pankreas ditemukan atrofi sel asinar, nekrosa sel asinar, infiltrasi sel lemak, degenerasi dan nekrosa pulau Langerhans.
Pada limpa ditemukan proliferasi
makrofag, bakteri dalam makrofag, deplesi folikel dan nekrosa. Lesio pada ginjal mulai jam ke-8 pi, pada otak mulai jam ke-12 pi, pada kulit mulai jam ke-24 pi, dan pada insang mulai jam ke-48 pi. Pada ginjal ditemukan hialinisasi tubuli, infiltrasi makrofag, bakteri dalam makrofag, penebalan kapsul Bowman dan nekrosa.
Pada otak ditemukan kongesti, hemoragi, gliosis, nekrosa neuron,
neuronofagia dan perivaskular cuffing. Pada kulit ditemukan edema, erosi sel epidermis dan akumulasi sel radang.
Pada insang ditemukan akumulasi sel
radang. E. ictaluri telah diisolasi dan diidentifikasi pada hati, limpa dan ginjal mulai jam ke-2 hingga jam ke-72 pi. Hal ini menunjukkan bahwa E. ictaluri benar-benar telah menginfeksi hati, limpa dan ginjal ikan-ikan lele penelitian ini.
5
Hasil penghitungan jumlah koloni E. ictaluri tertinggi pada jam ke-24 pi yaitu 7 x108 cfu/ml. Hal ini menunjukkan, pada jam ke-24 pi derajat septisemia pada limpa ikan lele adalah yang paling tinggi. Selanjutnya jumlah koloni menurun karena berangsur-angsur sel-sel pada limpa mengalami kerusakan atau nekrosa. Hasil pemeriksaan kualitas air selama penelitian masih dalam kisaran layak untuk budidaya ikan lele, baik untuk parameter suhu, DO, pH, NO2, maupun NO3. Simpulan dari penelitian ini adalah (1) perubahan gejala klinis, patologi anatomi (PA) dan histopatologi (HP) yang dimulai pada jam ke-2 pi dari organorgan kulit, insang, otak, hati, pankreas, limpa dan ginjal ikan lele yang diinfeksi buatan E. ictaluri sesuai dengan perubahan channel catfish yang terinfeksi alami E. ictaluri. Lesio yang sesuai yaitu peritonitis, dermatitis ulseratif, ophthalmitis, brankhitis, ensefalitis, sel asinar pankreas atrofi, hepatitis nekrosa multifokus, splenitis dan nephritis. Lesio yang tidak sesuai ditemukan pada jantung yaitu epikarditis dan hiperleukositosis, pada usus yaitu enteritis kataralis, dan belum menimbulkan hole in the head, (2) lesio khas infeksi E. ictaluri pertama kali dideteksi mulai jam ke-4 pi, berturut-turut pada jaringan limpa, hati dan ginjal, (3) dari organ limpa, ginjal dan hati ikan lele, koloni E. ictaluri mulai ditemukan pada jam 2 pi hingga dengan jam ke-72 pi dengan menggunakan uji biokimia. Pada pengamatan Histopatologi (HP), E. ictaluri mulai ditemukan pada jam ke-36 pi hingga jam ke 72 pi pada jaringan ginjal dan jam ke-8 pi hingga jam ke-72 pi pada jaringan limpa, sedangkan pada jaringan hati tidak ditemukan E. ictaluri, dan (4) ikan lele yang dilalulintaskan yang mempunyai gejala klinis dan patologi anatomi mengarah ke infeksi E. ictaluri seperti gerak renang vertikal, dropsy dan ptekhie hemoragik, pemeriksaan dilanjutkan ke laboratorium bakteri. Dari hasil penelitian dapat disarankan yaitu (1) organ ikan lele yang menjadi target infeksi E. ictaluri dapat dijadikan acuan dalam diagnosa penyakit dalam rangka pengawasan lalulintas ikan lele, dan (2) perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk jenis ikan lain yang sering dibudidayakan, bernilai ekonomis dan sering dilalulintaskan yang menjadi inang dari E. ictaluri.
6
© Hak cipta milik IPB, tahun 2009 Hak cipta dilindungi Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa ijin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apa pun, baik cetak, fotokopi, mikrofilm, dan sebagainya
7
KAJIAN PATOGENESIS INFEKSI BUATAN BAKTERI Edwardsiella ictaluri PADA IKAN LELE (Clarias sp.)
ASEP DADANG KOSWARA
Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Sains Veteriner
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
8
Judul Tesis Nama NIM
: Kajian Patogenesis Infeksi Buatan Bakteri Edwardsiella ictaluri Pada Ikan Lele (Clarias sp.) : Asep Dadang Koswara : B053040071
Disetujui, Komisi Pembimbing
drh. Dewi Ratih Agungpriyono, PhD Ketua
Dr. drh. Sri Estuningsih, MSi Anggota
Diketahui,
Ketua Program Studi Sains Veteriner
drh. Bambang Pontjo P., MS, PhD
Tanggal Ujian : 29 Januari 2009
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof.Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS
Tanggal Lulus :
9
PRAKATA
Segala puji dan syukur kepada Allah
SWT atas rahmat yang telah
dilimpahkan sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini yang berjudul Kajian Patogenesis Infeksi Buatan Bakteri Edwardsiella ictaluri pada Ikan Lele (Clarias sp.) Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada drh Dewi Ratih Agungpriyono, PhD dan Dr. drh. Sri Estuningsih, MSi atas waktu, saran, kesempatan, dan bimbingan selama penyusunan tesis ini. Juga ucapan terima kasih disampaikan kepada drh. Bambang Pontjo Priyosoeryanto, MS, PhD selaku Ketua Program Studi Sains Veteriner, Kepala Balai Uji Standar Karantina Ikan Jakarta yang telah mengijinkan untuk tempat penelitian, Prof. drh. Kurniasih dan drh. Surya Amanu, MS yang telah membantu penyediaan isolat bakteri. Semoga tesis ini bermanfaat.
Bogor, Januari 2009
Asep Dadang Koswara
10
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandung tanggal 12 Januari 1965 dari ayah Entang Suriadinata (alm) dan ibu Odjoh. Penulis merupakan anak ketujuh dari delapan bersaudara. Penulis menempuh pendidikan dasar sampai menengah atas di kota Bandung. Pada tahun 1983 penulis melanjutkan pendidikan di jenjang S1 di Fakultas Pertanian Jurusan Perikanan Universitas Padjadjaran Bandung. Pada tahun 1992 sampai dengan 2001 penulis bekerja sebagai pegawai negeri sipil di Pusat Karantina Pertanian Departemen Pertanian. Pada akhir tahun 2001 sampai dengan Agustus 2007 penulis bekerja di Pusat Karantina Ikan Departemen Kelautan dan Perikanan di Jakarta dan mulai September 2007 sampai dengan sekarang bekerja sebagai Kepala Balai Karantina Ikan Kelas I Juanda Surabaya. Pada tahun 2004 penulis melanjutkan pendidikan S2 pada Program Studi Sains Veteriner, Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
11
DAFTAR ISI Halaman
DAFTAR TABEL ………………………………..…………………...
v
DAFTAR GAMBAR …………………………………………………
vi
DAFTAR LAMPIRAN ……………………………………………….
viii
PENDAHULUAN ……………………..……………………………..
1
Latar Belakang ………………………………………………….
2
Tujuan Penelitian …………...…………………………………..
3
Manfaat Penelitian ………...…………………………………....
3
Hipotesis ………………………………………………………..
3
TINJAUAN PUSTAKA ……………………………………………...
4
Enteric Septicemia of Catfish (ESC) .……………..…………....
4
Etiologi ………………………………………………………….
4
Gejala Klinis …………………………….………………………
6
Patogenesis ……………………………………………………..
8
Epizootologi …………………………………………………….
10
Pengendalian ……………………………………………………
11
Diagnosis ………………………………………………………..
11
Ikan Lele (Clarias sp.) ………………………………………….
12
Kualitas Air ……………………………………………………..
13
BAHAN DAN METODE .…………………………………………….
14
Waktu dan Tempat ………….…………………………………..
14
Edwardsiella ictaluri .……….………………………………….
14
Ikan Lele (Clarias sp) ……………...…………………………...
14
Metode Penelitian ………………………………………………
15
Uji Pendahuluan ......................................................................
15
Pengembalian Virulensi E. ictaluri ..................................
15
Penentuan Dosis Infeksi (LD50) ......................................
15
12
Halaman Uji Utama ...............................................................................
16
Pengamatan Gejala Klinis Ikan Uji ……………..……….
16
Pemeriksaan Makroskopis dan Mikroskopis …….……..
16
Pengujian
Sampel
17
Penghitungan Jumlah Koloni Bakteri ……………….…..
17
Kualitas Air ......................................................................
18
HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................
20
Uji Pendahuluan ...........................................................................
20
Pengembalian Virulensi E. ictaluri ........................................
20
Hasil LD50 ..............................................................................
22
Uji Utama .....................................................................................
24
Gejala Klinis ………………………………………………..
24
Pemeriksaan Makroskopis (Patologi Anatomi) …………….
26
Pemeriksaan Mikroskopis (Histopatologi) …………………
28
Pengujian
Sampel
63
Penghitungan Jumlah Koloni E. ictaluri dari Limpa ….……
63
Kualitas Air ............................................................................
64
SIMPULAN DAN SARAN ..................................................................
65
Simpulan ................................................................................
65
Saran ......................................................................................
65
DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………...
66
LAMPIRAN …………………………………………………………..
70
E.
ictaluri
Pada
Ikan
….......................
E.
ictaluri
Pada
Ikan
….............................
13
DAFTAR TABEL Halaman 1
Morfologi dan uji biokimia E. ictaluri dari isolat awal (asal UGM) dan uji pengembalian virulensi bakteri (BUSKI) ............................
21
2
Jumlah kematian ikan lele yang diinfeksi E. ictaluri pada uji LD50
23
3
Perhitungan LD50 ikan lele yang diinfeksi E. Ictaluri ......................
23
4
Hasil Pengamatan gejala klinis ikan lele yang diinfeksi E. ictaluri selama 72 jam infeksi ......................................................................
24
Jumlah kematian ikan dari 50 ekor ikan lele yang diinfeksi E. ictaluri 1,3 x 104 cfu/ml. ..................................................................
25
Pengamatan makroskopis ikan lele yang diinfeksikan E. ictaluri pada dosis 1,3 x 104 cfu/ml .............................................................
26
5
6
7
Jumlah koloni bakteri pada limpa ikan lele yang diinfeksi E. ictaluri ……………………………………………………………..
64
8
Kualitas air selama penelitian …………………………………….
64
14
DAFTAR GAMBAR Halaman 1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
E. ictaluri dengan pewarnaan Gram ................................................ Ptekhie hemoragik pada permukaan tubuh channel catfish (Ictalurus punctatus) yang terinfeksi E. ictaluri ............................. Hati channel catfish yang terinfeksi E. ictaluri .............................. Channel catfish dengan lesio hole in the head ………………….. Denah alur penelitian kajian patogenesis infeksi E. ictaluri pada ikan lele (Clarias sp.) ...................................................................... Koloni E. ictaluri yang tumbuh di media TSA ............................... Gerak renang vertikal yang teramati pada ikan lele yang diinfeksikan E. ictaluri ..................................................................... Perubahan makroskopis ikan lele yang diinfeksi E. ictaluri ........... Jaringan mata ikan lele yang normal ….…………………............... Edema ditemukan di belakang jaringan mata ikan lele ................... Akumulasi sel radang ditemukan di belakang bola mata ikan lele . Jaringan kulit dan otot ikan lele yang normal ……………………. Edema radang di bawah epidermis dan otot pada jaringan kulit dan otot ikan lele ………................................................................ Erosi sel epidermis dan infiltrasi sel radang ringan pada bagian dermis kulit ikan lele ....................................................................... Akumulasi sel radang pada subkutan kulit ikan lele dan dermatitis ulseratif ............................................................................................ Jaringan insang ikan lele yang normal ............................................ Akumulasi sel radang pada lamella sekunder jaringan insang ikan lele ................................................................................................... Jaringan otak ikan lele yang normal ............................................... Ensefalitis pada jaringan otak ikan lele .......................................... Nekrosa neuron, gliosis dan aktivitas neuronofagia pada jaringan otak .................................................................................................. Nekrosa neuron, gliosis, aktivitas neuronofagia dan infiltrasi monosit pada jaringan otak ............................................................. Area dengan nekrosa neuron tipe iskemia pada jaringan otak.ikan . Perivaskular cuffing dan difus gliosis pada jaringan otak ikan lele . Jaringan miokardium ikan lele yang normal .................................. Epikarditis dan kongesti pada jaringan jantung ikan lele ............... Hemoragi pada otot jantung dan epikarditis pada jaringan jantung ikan lele ........................................................................................... Kondisi hiperleukositosis dalam lumen ventrikel jantung ikan lele Jaringan usus ikan lele yang normal ................................................ Hiperplasia sel goblet pada jaringan usus ikan lele ......................... Hemoragi pada jaringan lamina propria usus ikan lele, proliferasi
5 7 8 9 19 22 25 28 29 30 31 32 33 34 34 35 36 37 37 38 39 40 40 42 43 43 44 45 45
15
sentra melano-makrofag serta infiltrasi limfosit ............................. 31 Edema dan sel radang pada jaringan usus ikan lele ........................
47 47
Halaman 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
Jaringan hati ikan lele yang normal ................................................ Kongesti dan dilatasi sinusoid hati pada ikan lele ........................... Hemoragi pada jaringan hati ikan lele ............................................ Degenerasi lemak pada jaringan hati ikan lele ............................... Nekrosis multifokal pada jaringan hati ikan lele disertai infiltrasi sel radang limfosit dan makrofag ................................................... Jaringan pankreas ikan lele yang normal ........................................ Sel asinar inaktif pada jaringan pankreas ikan lele ......................... Daerah nekrosa sel asinar pankreas ikan lele ................................. Degenerasi dan nekrosa dari sel-sel pada pulau Langerhans jaringan pankreas ikan lele .............................................................. Infiltrasi sel lemak pada jaringan pankreas ikan lele ....................... Jaringan limpa ikan lele yang normal .............................................. Bakteri dalam makrofag pada jaringan limpa ikan lele .................. Morfologi bakteri yang di fagosit makrofag pada jaringan limpa ikan lele ............................................................................................ Deplesi dan nekrosa folikel limfoid pada jaringan limpa ikan lele ...........
Daerah nekrosa di jaringan folikel limfoid limpa ikan lele ........... Jaringan ginjal ikan lele yang normal .............................................. Proliferasi makrofag pada jaringan interrenal dan sel epitel tubulus mengalami degenerasi hyalin pada jaringan ginjal ikan lele ......... Bakteri dalam makrofag pada jaringan interrenal ginjal ikan lele .. Penebalan kapsula Bowman dan sel epitel tubulus mengalami degenerasi hialin pada jaringan ginjal ikan lele .............................. Morfologi E. ictaluri ........................................................................ Nekrosa sel-sel hematopoiesis pada jaringan interstisial dan epitel tubuli ginjal ikan lele ......................................................................
48 49 49 50
51 52 52 53 54 55 56 56 57 58 58 59 60 60 61 62 63
16
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1
Prosedur Pembuatan Preparat Histopatologi (HP) ...........................
70
2
Pengamatan Histopatologi (HP) pada setiap jam pengamatan dan setiap organ ikan lele ……………………………………….............
72
Hasil pengujian morfologi dan biokimia (gula-gula) E. ictaluri pada organ ginjal, limpa dan hati ikan lele selama penelitian ……..
82
3
17
