PERBEDAAN PENGARUH ANTARA PROBIOTIK A, B, DAN C TERHADAP DAYA HAMBAT PERTUMBUHAN BAKTERI Aggregatibacter actinomycetemcomitans (Kajian In Vitro)
NASKAH PUBLIKASI Disusun untuk dipublikasikan pada jurnal ilmiah Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh : DHONY NURLITA SARI J 52010 0006
FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2014
1
2
INTISARI PERBEDAAN PENGARUH ANTARA PROBIOTIK A, B, DAN C TERHADAP DAYA HAMBAT PERTUMBUHAN BAKTERI Aggregatibacter Actinomycetemcomitans (Kajian In Vitro) Dhony Nurlita Sari1, Soetomo Nawawi2, Rahadian ALif3 Latar Belakang: Probiotik merupakan mikroorganisme hidup yang dapat memberikan efek menguntungkan bagi host jika diberikan dalam jumlah yang sesuai. Beberapa penelitian mengungkapkan bahwa probiotik dapat mencegah timbulnya plak yang menjadi faktor predisposisi munculnya karies, penyakit periodontal serta halitosis. Penyakit periodontal merupakan salah satu penyakit rongga mulut yang paling sering dijumpai pada populasi orang dewasa. Salah satu bakteri patogen yang dapat menimbulkan penyakit periodontal adalah Aggregatibacter actinomycetemcomitans. Tujuan: Untuk mengetahui perbedaan pengaruh antara probiotik A, B, dan C terhadap daya hambat pertumbuhan bakteri Aggregatibacter actinomycetemcomitans secara in vitro. Metode: Pada penelitian ini digunakan tiga macam probiotik yang masing-masing memiliki kandungan bakteri yang berbeda. Probiotik A mengandung bakteri Lactobacillus Sp., Bifidobacterium, dan Staphylococcus thermophilus, probiotik B berisi Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus serta Lactobacillus casei pada probiotik C. Metode yang digunakan adalah metode difusi dengan jumlah sampel sebanyak 30 sampel untuk ketiga perlakuan dengan 9 kali replikasi. Pada setiap media dibuat sumuran dengan diameter 6 mm. Kemudian di dalamnya ditetesi dengan bahan uji sebanyak 0,5 µl pada setiap sumuran. Selanjutnya diinkubasi selama (1-2)x24 jam pada suhu 370 C. Pengaruh antara ketiga macam probiotik yang diteliti dalam menghambat bakteri Aggregatibacter actinomycetemcomitans dapat diketahui dengan cara membandingkan diameter zona hambatan yang terbentuk pada media MHA, kemudian diukur menggunakan jangka sorong dengan batas ketelitian 0,05 mm. Hasil: Pada uji Anava satu jalur menunjukkan bahwa ketiga probiotik berpengaruh dalam menghambat pertumbuhan bakteri Aggregatibacter actinomycetemcomitans (p<0,05). Uji LSD menunjukkan perbedaan bermakna antara probiotik A dengan B dan A dengan C. Namun, antara probiotik B dengan C tidak menunjukkan perbedaan daya hambat yang signifikan. Perbedaan yang signifikan juga ditunjukkan antara kelompok perlakuan dengan kontrol. Kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini adalah probiotik mampu menghambat pertumbuhan bakteri Aggregatibacter actinomycetemcomitans yang merupakan bakteri patogen jaringan periodontal, serta terdapat perbedaan pengaruh antara tiga macam probiotik yang digunakan dan probiotik A memiliki daya hambat paling besar dalam menghambat bakteri uji. ______________________________________________________________________ Kata Kunci: Probiotik, actinomycetemcomitans
Daya
Hambat
Antibakteri,
Aggregatibacter
1
Mahasiswa Strata 1 Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Muhammadiyah Surakarta Staf Pengajar Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Muhammadiyah Surakarta
2
3
(THE DIFFERENCE OF INFLUENCE BETWEEN A, B, AND C OF PROBIOTICS IN INHIBITING Aggregatibacter actinomycetemcomitans BACTERIA GROWTH (invitro study) )
ABSTRACT Background: Probiotics is live microorganisms that confer a health benefit on the host when it administered in adequate amounts. Some research has been found that probiotics can prevent the incidence of plaque that become predisposition factor of caries, periodontal disease, and halitosis. Periodontal disease is one of oral disease that most often found in adult population. One of all pathogen bacteria that can cause periodontal disease is Aggregatibacter actinomycetemcomitans. Objective: The aim of this study was to find out of the difference of influence between A, B, and C of probiotics in inhibiting Aggregatibacter actinomycetemcomitans bacteria growth (Invitro Study). Method: In this study used three kind of probiotics that each of them has a difference containing of bacteria. A probiotics containing Lactobacillus Sp., Bifidobacterium, and Staphylococcus thermophilus bacteria, B probiotics containing Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus thermophilus, and also Lactobacillus casei in C probiotics. Result: The result of this study were showed that each of kind probiotics influence to inhibiting Aggregatibacter actinomycetemcomitans growth (p<0,05). The presence of antibacterial activity were shown by inhibiting zone which formed around whells in agar plate. LSD test was showed significant differences between probiotik A-B and A-C. However, between probiotik B-C not showed significant differences. The statistically significant differences were also showed by treatment group and control group. The conclusion from this study that probiotic can inhibiting Aggregatibacter actinomycetemcomitans bacteria growth, there was the difference of influence between three kind of probiotics used and A probiotics had the broadest inhibitory effect toward bacteria. Key words: Probiotics, Antibacterial activities, Aggregatibacter actinomycetemcomitans 1
University student, Faculty of Dentistry Muhammadiyah University of Surakarta Teaching staff, Faculty of Dentistry Muhammadiyah University of Surakarta
2
PENDAHULUAN Penyakit periodontal merupakan penyakit dalam rongga mulut yang diderita oleh hampir semua manusia di dunia dan mencapai angka 50% dari jumlah populasi orang dewasa.1 Penyakit periodontal adalah lesi rongga mulut yang menyebabkan daerah penyangga gigi kehilangan struktur kolagennya, dan merupakan respon terhadap akumulasi bakteri pada jaringan periodontal. Penyakit
periodontal diklasifikasikan menjadi 2, yaitu gingivitis dan periodontitis. Gingivitis dikarakteristikkan sebagai inflamasi pada gingiva, sedangkan periodontitis merupakan kelanjutan dari gingivitis, terjadi kerusakan secara progresif.2 Akumulasi bakteri plak pada permukaan gigi merupakan penyebab utama terjadinya penyakit periodontal.3 Plak mengandung lebih dari 500 spesies
4
bakteri.1 Oleh karena itu, penyakit periodontal menjadi penyakit yang sulit dicegah dan dirawat.4 Periodontitis merupakan suatu inflamasi yang diakibatkan oleh infeksi pada jaringan pendukung gigi, terjadi kerusakan secara progesif pada ligamen periodontal dan tulang alveolar.5 Salah satu bakteri anaerob gram negatif yang berperan dalam pembentukan plak subgingiva penyebab periodontitis adalah Aggregatibacter actinomycetemcomitans. Bakteri ini menghasilkan Leukotoxin yang berperan dalam menurunkan respon imun dalam gingiva serta mendegradasi perlekatan epitel pada jaringan periodontal.1 Berdasarkan hal diatas, maka diperlukan usaha untuk mengontrol plak.6 Menghilangkan plak secara mekanik merupakan cara yang paling efektif untuk mengontrol biofilm plak gigi. Namun, penggunaan sikat gigi dan dental floss hanya mampu membersihkan permukaan supragingiva dan tidak dapat mencapai daerah subgingiva. Oleh karena itu, perlu dikombinasikan dengan penggunaan agen antimikroba maupun antibiotik.4 Probiotik telah banyak dikenal sebagai bakteri menguntungkan pada usus
atau saluran pencernaan.7 Namun, dari beberapa studi menunjukkan bahwa bakteri ini juga memiliki pengaruh dalam ekologi rongga mulut.8 Probiotik merupakan mikroorganisme hidup yang dapat meningkatkan kesehatan bagi host ketika diberikan dalam jumlah yang memadai. 9.10 Bakteri asam laktat ini mampu menghasilkan senyawa metabolit yang berfungsi sebagai antimikroba. Banyak manfaat yang bisa ditemukan dalam probiotik, diantaranya adalah membantu respon imun, meningkatkan resistensi terhadap bakteri patogen, mengurangi bakteri merugikan, serta menjaga keseimbangan mikroba dalam tubuh.11 Dari berbagai studi klinis yang telah dilakukan, menyebutkan bahwa probiotik dapat mencegah timbulnya plak yang menjadi faktor predisposisi munculnya karies, penyakit periodontal serta halitosis. Bakteri yang terkandung dalam probiotik akan mencegah adhesi dan invasi bakteri patogen.7 Menurut Samaranayake (2012) bakteri probiotik yang sering digunakan adalah Lactobacillus sp, Bifidobacterium, dan Streptococcus.13
PROBIOTIK
Antagonis Patogen
Beragregasi dengan bakteri Oral
Memodulasi Biofilm Oral
Reduksi Bakteri Kariogenik
Reduksi Bakteri Patogen Periodontal
Manajemen Karies
Manajemen Penyakit Periodontal
Berinteraksi dengan epithelium Oral
Memperkuat Fungsi epithelial barrier
Memodulasi respon imun
Meningkatkan resistensi terhadap infeksi oral
Gambar 1.Aktifitas probiotik di dalam rongga mulut
5
Pengaruh antara ketiga macam probiotik yang diteliti dalam menghambat bakteri Aggregatibacter actinomycetemcomitans dapat diketahui dengan cara membandingkan diameter zona hambatan yang terbentuk pada media MHA, kemudian diukur menggunakan jangka sorong dengan batas ketelitian 0,05 mm.
BAHAN DAN METODE Pada penelitian ini digunakan tiga macam minuman probiotik yang masingmasing memiliki kandungan bakteri yang berbeda. Probiotik A mengandung bakteri Lactobacillus Sp., Bifidobacterium, dan Staphylococcus thermophilus, probiotik B berisi Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus serta Lactobacillus casei pada probiotik C. Metode yang digunakan adalah metode difusi agar dengan jumlah sampel sebanyak 30. Pada setiap media dibuat sumuran dengan diameter 6 mm. Kemudian di dalamnya ditetesi dengan bahan uji sebanyak 0,5 µl pada setiap sumuran. Selanjutnya diinkubasi selama (1-2)x24 jam pada suhu 370 C.
HASIL Pada media MHA terbentuk zona bening di sekitar sumuran yang berisi bahan uji berupa probiotik. Zona hambatan diukur dalam millimeter mulai dari batas tepi sumuran sampai lingkar terluar zona jernih menggunakan jangka sorong.
Tabel 1. Besar zona hambat yang terbentuk pada probiotik A, B, dan C (satuan mm) REPLIKASI
PROBIOTIK
Kontrol (-)
A
B
C
1
4,03
2,73
2,93
0,00
2
4,01
2,27
3,13
0,00
3
3,91
2,58
2,53
0,00
4
4,45
2,22
2,87
0,00
5
4,53
3,10
2,48
0,00
6
4,70
3,30
2,18
0,00
7
3,10
2,55
3,25
0,00
8
2,82
2,22
3,30
0,00
9
2,77
2,78
3,42
0,00
10
2,70
2,85
3,60
0,00
Rata-rata
3,70
2,66
2,97
0,00
Nilai rata-rata diameter zona hambat pada probiotik A sebesar 3,70 mm, probiotik B sebesar 2,66 mm, dan probiotik C sebesar 2,97, sedangkan kontrol negatif tidak menunjukkan zona
hambatan sama sekali. Perbedaan bahan uji yang digunakan mempengaruhi besar zona hambat yang terbentuk pada media MHA.
6
Pada uji normalitas, diketahui data terdistribusi normal. Namun, pada uji homogenitas diketahui bahwa data memiliki varian yang tidak sama. Hal ini dipengaruhi oleh perbedaan bahan uji yang digunakan. Karena varian data tidak sama, maka hasil uji Anava berikutnya tidak valid, oleh karena itu perlu dilakukan transformasi data terlebih dahulu. Pada uji homogenitas data hasil transformasi menunjukkan bahwa tidak ada perbedaan varians antar kelompok data yang dibandingkan. Perbedaan pengaruh secara bermakna ditunjukkan oleh probiotik A-B dan A-C, sedangkan antara probiotik B-C tidak menunjukkan perbedaan secara bermakna. PEMBAHASAN Hasil perhitungan statistik dengan menggunakan Anava satu jalur menunjukkan adanya pengaruh antara probiotik A, B, dan C dengan kelompok kontrol (p<0,05). Efek antibakteri yang dimiliki oleh probiotik mampu menghambat pertumbuhan bakteri Aggregatibacter actinomycetemcomitans. Kemampuan menghambat bakteri probiotik dipengaruhi oleh jenis strain spesifik atau strain kombinasi yang digunakan, kandungan prebiotik, serta kondisi kesehatan dari host (tingkat keparahan penyakit yang diderita mempengaruhi kecepatan penyembuhan).12 Zona hambatan yang terbentuk pada media MHA di sekitar sumuran menunjukkan aktif dan resisten tidaknya bakteri terhadap senyawa atau zat antibakteri. Apabila zona hambat terbentuk, maka diasumsikan bahwa bakteri telah mati dan tidak resisten terhadap produk senyawa metabolit bakteri probiotik. Sebaliknya, apabila tidak terbentuk zona hambat maka
diasumsikan bahwa bakteri masih aktif dan resisten terhadap produk senyawa metabolit bakteri probiotik. Besar kecilnya daya hambat suatu senyawa atau zat antibakteri dipengaruhi oleh konsentrasi senyawa antimikroba, jumlah mikroba, waktu kontak, suhu, jenis mikroba, pH, zat atau bahan organik terlarut.11 Probiotik A diketahui lebih besar menghasilkan daya hambat dikarenakan memiliki kandungan bakteri probiotik yang beragam dalam satu kemasan dan juga terdapat prebiotik dalam komposisi yang sesuai. Prebiotik merupakan bahan makanan yang tidak dapat diserna serta mampu menstimulasi pertumbuhan bakteri menguntungkan secara selektif. Prebiotik yang digunakan pada bahan A adalah air kelapa, gula nira, susu, serta kunyit dan temulawak sebagai perasa. Probiotik B memiliki bahan tambahan berupa serat prebiotik, yaitu Inulin dan GOS, didalamnya juga banyak sekali komposisi yang menyertai. Sedangkan probiotik C menggunakan susu fermentasi untuk menghasilkan bakteri L.casei. Perbedaan komposisi yang dimiliki masing-masing probiotik yang digunakan, akan mempengaruhi besar daya hambat yang dihasilkan. Namun, perbedaan ini tidak mengubah fungsi probiotik yang sesungguhnya, terbukti bahwa dari ketiganya mampu menghasilkan zona hambat pada bakteri Aggregatibacter actinomycetemcomitans. Perbedaan besar daya hambat pada probiotik yang digunakan juga dipengaruhi oleh jumlah mikroba probiotik yang digunakan. Namun dalam penelitian ini hanya menggunakan bahan dari minuman probiotik yang sudah beredar di pasaran, jadi faktor dari jumlah mikroba yang digunakan menjadi variabel yang tidak dapat dikendalikan.
7
Bakteri probiotik merupakan bakteri asam laktat yang mampu menghasilkan senyawa metabolit yang berfungsi sebagai antimikroba.11 Dalam penelitian ini digunakan probiotik dalam sediaan minuman, sehingga cara kerjanya dipengaruhi oleh efek sistemik yang dihasilkan. Mekanisme kerja bakteri probiotik secara sistemik dimulai dari penghambatan adhesi dan kolonisasi bakteri patogen yang akan membentuk biofilm. Kemudian bakteri probiotik akan menginduksi protein cytoprotective pada permukaan sel host. Protein ini berguna untuk melindungi sel host agar tidak dirusak oleh bakteri patogen serta mencegah perlekatan dari bakteri 2 pathogen. Bakteri A.actinomycetemcomitans mampu memproduksi enzim kolagenase yang dapat merusak kolagen tipe I. Rusaknya kolagen berbentuk fiber oleh bakteri A.actinomycetemcomitans akan menyebabkan terjadinya gangguan pada jaringan ikat periodontal (Lamont dkk.,2006). Senyawa metabolit bakteri probiotik berperan dalam menghambat produksi enzim kolagenase oleh bakteri A.actinomycetemcomitans serta molekul penyebab inflamasi pada jaringan.2 Probiotik juga mampu menstimulasi dan memodulasi sistem imun dari host, misalnya dengan menurunkan produksi proinflammatory cytokines melalui kerja NF (Necrotic Factor) dan menaikkan produksi anti-inflammatory cytokines seperti IL-10.2 Selain itu, sistem imun tubuh juga merespon terhadap jaringan yang terinfeksi dengan mengeluarkan mediator inflamatori seperti interleukin-1 (IL-1), IL-6, IL-8, IL-12, TNF-α, aktivator plasminogen, phospholipase, prostaglandin, oxygen radicals, proxide, dan nitric oxide.5 Sitokin merupakan suatu
protein dan peptide yang terlarut dan berfungsi sebagai regulator. Fungsi kerja sitokin hampir sama dengan hormon, yaitu mampu mempengaruhi sel yang letaknya jauh dari tempatnya diproduksi. Selain sebagai mediator, sitokin juga berperan sebagai pengatur pertumbuhan limfosit, mengaktifkan sel inflamatori seperti sel makrofag, serta mengaktifkan hematopoiesis atau proses pembentukan komponen sel darah.2 TNF-α merupakan sitokin pertama yang diproduksi pada respon inflamasi dan berfungsi mengaktifkan monosit sehingga dapat meningkatkan fagositosit serta memodulasi IL-1 dan IL-6. IL-6 akan mengaktivasi proliferasi sel T yang berhubungan langsung dengan proses fagositosis. Sel T ini akan membunuh antigen asing dengan melihat ada/tidaknya MHC-1 pada bakteri atau virus. Sedangkan IL-4 akan memodulasi sel Th-1 menjadi sel Th-2 untuk mengaktifkan sel B yang berfungsi sebagai antibodi. Antibodi yang terbentuk akan menyelubungi antigen asing, sehingga akan memudahkan makrofag untuk menelan antigen asing tersebut. Oleh karena itu, IL-4 dikatakan sebagai sitokin yang berperan dalam proses penyembuhan. Modulasi proliferasi sel dan apoptesis oleh probiotik dapat terjadi melalui sitokin untuk menstimulasi apoptosis (sel yang di program supaya mati). Hal ini sangat berperan pada proses infeksi selanjutnya. Sehingga sistem imun mampu mengenali antigen di permukaan sel dan akan memudahkan sistem imun untuk menghancurkan antigen.2 Kemampuan bakteri probiotik menghasilkan substansi antimikrobial berupa H2O2 akan mengoksidasi sel bakteri sehingga akan terjadi denaturasi
8
enzim pada bakteri tersebut. Selain itu, substansi lain berupa bakteriosin yang merupakan peptida bersifat antibakteri, toksin yang dihasilkan mampu mencegah pertumbuhan bakteri sejenis.7.11 KESIMPULAN Probiotik mampu mereduksi bakteri patogen dalam rongga mulut melalui interaksi antara senyawa metabolit bakteri probiotik dengan bakteri patogen. Dari hasil uji analisis diketahui bahawa terdapat perbedaan pengaruh antara probiotik A, B, dan C. Namun dari ketiga macam probiotik tersebut, probiotik A memiliki daya hambat paling besar dalam menghambat bakteri Aggregatibacter actinomycetemcomitans. Besar kecilnya
daya hambat suatu senyawa atau zat antibakteri dipengaruhi oleh konsentrasi senyawa antimikroba, jumlah mikroba, waktu kontak, suhu, jenis mikroba, pH, zat atau bahan organik terlarut. Keseimbangan konsentrasi suatu bahan yang mengandung bakteri probiotik akan mempengaruhi efektifitas daya hambat. SARAN Bagi masyarakat disarankan untuk mulai membiasakan diri mengkonsumsi probiotik. Selain telah dikenal sebagai bakteri baik pada saluran pencernaan, probiotik juga memiliki efek yang menguntungkan pada rongga mulut dalam mereduksi bakteri penyebab masalah kesehatan gigi dan mulut.
DAFTAR PUSTAKA 1.
2.
3.
4.
5.
Newman,M.G., Takei, H.H., Klokkevold,P.R., dan Carranza,F.A., 2012, Carranza’s Clinical Periodontolog.11th ed, Saunders Elseviers, China Gupta G,2011,Probiotics and Periodontal health, J.Medicine and Life; 4(4):387-94. Lumentut,R.A.N., Gunawan,P.N., dan Mintjelungan,C.N., 2013, Status periodontal dan kebutuhan perawatan pada usia lanjut,e-Gigi (eG). 1(2):79-83. Gehrig,J.S.N., dan Willmann,D.E., 2011, Foundation of Periodontics for the Dental Hygienist. China:Wolters Kluwer Health.p.95-118. Lamont,R.J., Burne,R.A., Lantz M.S., dan Leblanc,D.J.,2006,Oral Microbiology and Immmunology, ASM Press,Washington.
6.
Andlaw,R.J, dan Rock, W.P, 1992, A Manual Of Paedodontics (terj.), Widya Medika, Jakarta. 7. Bonifait,L. Chandad,F. dan Grenier,D., 2009, Probiotics for Oral Health: Myth or Reality?.JCDA; 75(8):585-90. 8. Mortazavi,S., dan Akhlaghi,N., 2012, Salivary Streptococcus Mutans and Lactobacilli Levels Following Probiotic Cheese Consumption In Adult: A double blind randomized clinical trial, J.Res.Med.Sci: 17(1): 5766. 9. Goldin,B.R., dan Gorbach S.L.,2008, Clinical Indications for Probiotics: An Overview.Clinical Infectious Diseases; 46:S96-100. 10. Sanders,M.E.,2008,Probio tics: Definition, Sources, Selection, and Uses,
11.
12.
13.
14.
Clinical Infectious Diseases; 46:558-61. Parameswari,A., Kuntari,S., dan Herawati, 2011, Daya Hambat Probiotik terhadap Pertumbuhan Streptococcus mutans, Universitas Airlangga Surabaya. Skripsi Devine,D.A., dan Marsh,P.D., 2009, Prospects for the Development of Probiotics and Prebiotik for Oral Applications,Oral Microbiology; DOI: 10.3402/jom.v1i0.1949. Samaranayake, Lakshman,2012,Essential Microbiology for Dentistry fourth edition, Elsevier,China Kumar,R., dan Shubhashini,N.,2012,Plat elet Rich Fibrin: A New Paradigm in Periodontal Regeneration,Cell Tissue Bank (2013)14:453-63
9
10
