Tinjatran Pustaka :Ekspresi Fenotip dan Akfivitas Biologi Strepfokokus Grrup C Isolat asal Babi dari Kera
II TINJAUAN PUSTAKA 2 1 S~fatStreptokokus
Streptokokus. merupakan
bakteri berbentuk bulat dengan susunan
sepertl rantai dan tersebar luas di alam.
Beberapa spesies di antaranya
merupakan flora normal manusia dan newan (Blood dan Radostits, 1989). Beberapa spesles bers~fatpatogen pada manusia misalnya
S. pyogenes
(grup A) dikenal sebagai peyebab rheumatoid fever ( Davies et a/., 1973). S. agalactiae (grup B) sebagai penyebab penyakit neonatal dan mastitis pada sapi perah (Wibawan dan Laemmler, 1990),
Streptococcus suis (grup D)
penyebab meningitis pada babi dan S. canis (grup G) yang patogen pada anjing (Blood dan Radostits, 1989). Streptokokus grup C menurut Lancefield merupakan komensal lain pada manusia dan hewan , terdiri dari 3 spesies yaitu S. equisimilis; S. dysgalactiae, dan S. equi yang terdirj dari dua subspesies, yaitu S. equi subsp. equi dan S. equi subsp. zooepidemicus.(Winkle, 1979; Farrow dan Collins, 1984; Jorm er al., 1994). Streptococcus equisimilis merupakan patogen pada manusiz (Esferatiou, 1989;
Fox, Turner dan Fox, t 993;
Wallet. Manneville dan Pilot, 1986).
S.
Lebrun, Gilbert,
dysgalactiae patogen
pada sapi
menyebabkan rnasdtis (Baksi dan Singh, 1964; Dodd dan Norcross, 1967). Streptococcus equi subsp. equi patogen pada kuda penyebab ingus ganas (strangles) dan S. equi subsp. zooepidemicus penyebab ingus tenarig (strangles-like) pada kucia (Blood dan Radostits. 1989).
Str-eptococcirs
equi
Tinjauan Pustaka :Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat asal Babi dan Kera
7
subsp. zooepidemicus juga patogen pada manusia (Low, Young dan Harding, 1980; Barnham,
Thornton dan Lange, 1983; Esferat~ou, Coleman,
Hahn.Timmoney, Boutgrass dan Monget, 1994). Secara biokimiawi, streptokokbs grup C dapat dibedakan berdasarkan sifat-sifat sebagai berikut : 1. Kemampuan memfermentasi trehalosa dan sorbitol, ini terutarna untuk
membedakan S. equisimilis, S. equi subsp. zooepidemicus, dan S. equi subsp. equi (Winkle, 1979). Sifat tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Kemampuan Memfermentasi Trehalosa dan Sorbitol dari ke 3 Spesies Streptokokus Grup C (Winkle, 1979). Sorbitol
Trehalosa
S. equisimilis
-
+
S. equi subsp. equi
4-
S. equi subsp. zooepidemicus
-
Spesies
+
2. Berdasarkan uji aktivitas enzim a-L glutamat amino peptidase bersama sama dengan fermentasi glikogen dan sorbitol (Esferatiou et a/., 1994). Cara ini dapat juga di gunakan untuk membedakan S equi subsp. equi dan S. equi subsp. zooepidemicus.
a
3. Winkle (1979) mengklasifikasi ke tiga spesies dan dua subspesies ini den-
gan cara mengamati kemampuan tumbuh dalam medium mengandung NaCl 2%.
hidiolisis pati dan gelatin, ferrnentasi sukrosa, arabinosa, raf-
Tinjauan Pustaka :Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isokt asal Babi dan Kera
finosa. inulin dan mannitol.
Sifat tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Sifat Biokimiawi Streptokokus Grup C (Winkle, 1979).
Spesies
NaCl
Fennentasi
Hidrolisis
2% Pati
S. equi subsp. zooepide~nicus S. equi subsp equi S. equisimilis S. dysgalactiae
Gelatin
Sukrosa
(+)
+
+
(+)
+
+
+
(+)
+
(+)
+
Arabinosa
Raffinosa
lnulin
Mannilol
Keterangan : (+): kebanyakan spesies positif NaCl2% : pertumbuhan dalam media rnengandung NaCl2%
2.2 Streptococcus equi subsp. zoaepidernicus pada Hewan dan Manusia Norcoss (1969) mengatakan S. zooepidemicus tersebar luas pada hewan, meskipun pada awalnya kuda diketahui sebagai induk semang ataminya. lnfeksi bakteri ini pada berbagai hewan telah misalnya sebagai
banyak dilaporkan
penyebab mastitis pada sapi perah (Baksi dan Singh,
1964). septikemia pada domba (Stevenson, 1975). ayam (Goren, De-yong dan Van Eck, 1981) dan kambing (Gibbs, Laughin dan Cameron. 1981). infeksi S. zooepidemicus pada manusia yang mengkonsumsi susu telah dilaporkan (Barnham et
dan dikaitkan dengan pasteurisasi susu yang tidak baik
a/., 1983). Edwards, Roulson dan ironside (1988) dan Francis.
Nimmo, Esferatiou, 'Galanis dan Nuthall (1993) juga meiaporkan kasus yang
Ti)?jaua~? Pustaka :Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat asal Sabi dan Kera
9
Nimmo, Esferatiou, 'Galanis dan Nuthall (1993) juga melaporkan kasus yang sama akibat konsumsi susu mentah yang berasal dari sapi penderita mastitis subklinis. Peran kuda dalam penularan penyakit ini ke manusia nampaknya sangat penting (Barnham. Lyungren dan Mc Intyre, 1987). Barnham, Kerby, Chandler dan Millar ( I 989) mengatakan infeksi S. equi subsp. zooepidemicus pada manusia adalah akibat konsumsi susu yang tidak dipasteurisasi (zoonosis) atau kontak dengan kuda.
Esferatiou (1989) mengatakan sebelum
tahun 1980-an, infeksi bakteri ini pada manusia masih sangat jarang. lnsiden penyakit yang dikaitkan dengan bakteri ini belakangan semakin meningkat. Gejala klinis yang ditimbulkan pada manusia, adalah pharingitis, arthritis dan septikemia.
2.3 Komponen Kimiawi Permukaan
el
S. equi subsp. zooepidemicus
2.3.1 Kapsul sebagai Komponen Peimukaan Sel
Kapsul merupakan struktur terluar permukaan sel bakteri dengan konsistensi seperti lendir (bersifat hidrofil dengan kandungan airnya lebih dari 95%). Komposisi kopsut sangat beragam, umumnya terdiri dari karbohidrat yang bermuatan negatif (Bayer dan Thurow, 1977). berbagai makromolekul dan beberapa ion anorganik yang memang dapat diserapnya (Geddie dan Sutherland, 1993).
Ketebalan kapsul umumnya sekitar 10 nm, tetapi pada
Klebsiella pneumoniae bisa mencapai 160 nm (Amako. Meno dan Takade, 1988). Pada Eschertchia colt ( E . coli) K1, ketebalan kapsul dapat menjngkat hingga lebih dari 30 kali lipat jika diopsonisasi oleh antibodi spesifik ter-
Tinjaua~lP~rstaka:Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat asal Babi dan Kera
hadapnya
10
Fenomena ini telah diketahui sejak lama pada Sfreptococcus
pneumoniae, tetapi belum jelas penyebabnya (Kroncke, Golecki dan Jann, 1990). Salah satu senyawa yang umum terdapat sebagai komponen kapsul ~alahasam N-asetil neuraminat (NeuNAc) yang membentuk struktur polirner dengan ikatan poll a(2-8). Senyawa ini terdapat pada kapsul Nejsseria meningitidis, €. coli dan streptokokus grup 3 (Pelkonen, Hayrinen dan Finne, 1988).
Selain pada prokariot, senyawa poli a(2-8) NeuNAc juga terdapat
pada membran sel saraf yang berfungsi untuk melekatkan sesamanya (Rutishauer, Acheson, Hall, Mann dan Sunshine, 1-980).
Senyawa poli a(2-
8) NeuNAc dapat berperan sebagai imunodeterminan kapsul dan dapat
dikenali oleh antibodi spesifik terhadapnya (Finne, Suermann, Goridis dan Finne, t987). Kapsul memifiki fungsi biologis bermacam-macam, di antaranya : 1. Mencegah sel dari kekeringan, cadangan energi, dan membantu perlekatan bakteri
(Bazeley, 1942; Perry dan Staley, 1997).
2. Aktivitas biologis yang berhubungan dengan patogenesis penyakit seperti melindungi bakteri dari fagositosis, mencegah aktivasi sistem komplemen, dan membantu perlekatan dan penyebaran bakteri dalam tubuh (Mims, 1982).
3. Melindungi bakteri terhadap bakteriofag, toksin-toksin dan agen antibakterial (Diaz-Romero dan Outschoorn, 1994).
Ti~?jajauan Pustaka :~ k s h sFenotip i dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat asal Babi dan Kera
,
II
Pada S. equi subsp. zooepidemicus dan streptokokus grup C lain-
nya. kapsul terdiri dari asam hialuronat sebagai bahan penyusunnya (Parker, 1983).
Senyawa ini berupa polimer dari disakarida asam P-D glukuronat
dan N-asetil glukosamin yang saling berikatan pada posisi P-1,3. Asam hialuronat disakarida
merupakan monomernya
(Harper, Rodwell dan Mayes,
1980) (Gambar 1). Pertama kali asam hialuronat ditemukan oleh Meyer dan Palmer pada tahun 1934 dari cairan bulbus oculi sapi (Jeanfoz, 1963), namun sekarang telah berhasil dimurnikan dari berbagai jaringan hewan seperti trachea sapi, umbilicus (tali pusar) manusia, pial ayam jantan, dan dari S.
equi subsp. zooepidemicus (Anon., 1997). Senyawa ini tergabung dalam kelompok karbohidrat jaringan yang dinamakan mukopolisakarida asam 1963).
'atau gtikosaminoglikan asam (Jeanloz,
Glukosa adalah prekursor senyawa ini dengan lintasan biosintesis-
nya tertera pada Gambar 2.
Pada Gambar 2 nampak lintasan biosintetik
menghasilkan dua senyawa karbohidrat aktif, yaitu uridin di fosfat (UDP), N-
44r3-Q43~7 NW--co-cHJ
-
H OH ASAM G L ~ u R o ~ TN-ASETIL G L UKOSAMIN
Gambar I .
Struktur Monomer Asam Hialuronat Disakarida (Harp
Tinjauan Pustaka :Ekspresi Fenotip dan Aktivifas Bblogi Streptokokus Grrup C isolat asal Babi dan Kera
asetil glukosamin dan UDP- glukuronat.
12
Penggabungan kedua senyawa ini
terjadi akibat bantuan enzirn hialuronat sintase yang rnernerlukan Mg lam aktivitasnya (Markovitz dan Dorfrnan,. 1962).
Secara
'' da-
biokimiawi
senyawa ini rnerupakan struktur dasar jaringan ikat yang terdiri dari banyak. molekul protein (proteoglikan) dan anggota kelompok mukopolisakarida lainnya seperti kondroitin sulfat dan keratin sulfat.
Molekul kelornpok asarn
glikosa~ninoglikanini banyak dijumpai pada bahan dasar yang bersifat adhesif dan juga dalarn cairan sinovial sendi
untuk pelurnas (Lehninger, 1982;
Stryer, 1988). Asam hialuronat kapsul bakteri bersifat sama dengan asarn hialuronat jari-ngan. yaitu adhesivitasnya, dan p ~ l i ~ e r i s a s i n y dirnulai a dari bahan dasar yang sama rnembentuk o-p-D glukopiranosil (7-3) p-D-N asetil glukosamin piranosida (asam hialuronat disakarida).
Dalarn proses ini secara ber-
samaan juga disintesis protein inti (core protein) dengan residu asam amino serin yang rnenjadi tempat dirnana asarn hialuronat tersebut bertaut (Muir, 1958; Stoolmiller dan Dorfrnan, 1969).
Asam hialuronat murni dari strepto-
kokus grup A dan C berbobot rnolekul 580.000 dan mengikat satu residu serin per rnolekulnya
(Markovitz, Cifanolli, dan Dorfrnan, 1959; Stoolmiller
dan Dorfman, 1969).
Kapsul streptokokus dengan bahan asarn hialuronat
bersifat tidak irnunogenik, kecuali jika berinteraksi dengan protein bakteri
yang umumnya dapat menggertak sistern kekebalan (Durack, 1989). satu residu serin per molekulnya (Markovitz, Cifanolli, dan Dorfrnan, 1959;
Tinjauan P u s t a k a :Ekspresi Fenotip dan A k t i v i t a s Biologi S f r e p f o k o k u s Grrup C asal Babi dan K e r a
13
isolat
Kapsul streptokokus dengan bahan asam
Stoolmiller dan Dorfman, 1969).
hialuronat bersifat tidsk imunogenik, kecuali jika berinteraksi dengan protein bakteri yang urnurnnya dapat menggertak sistern kekebalan (Durack, 1989).
GL IKOGE V
GL UKOSA
-0
GGL UKOSA b-P
4
-
JALAN EMBDEN -ME YERHOF FRUKTOSS 6-P ,PIRUVAT: GLUTAMIN
_
-b
Menghambat
cfck alorteri k
SlKL US ASAM SI TRA T
--
COa+ H=O
FOSFOGLVKOP4UTASE
GL UKOSAMI.fL
, ~ilCOsAH,Ng r-P
N-ASETIL . GLUKOSAM!'.'
N-AsETlI GL UKOSAMIN
t
N-ASETILMANNOSAMIN FOSFOENOLR A T
j.
UDPG. Nukteotida purin etau pi- . rimidin dapat berikatan saASAM N-ASETILma kapada gula .tau gula amino. Contch.sontohnya NEURAMINAT adalah timidin diforfat (TDPl-glukosmin .tau TOP-N-autilglu kosmin.
/
ASAM SIALAT MUXOPOLISAKARIDA GLIKOPROTEIN
N-AS%?LGLUKOSAMIN
1
-
MUKOPOLISAKARJDA (ASAM HIALURONAT) GLIKOPROTEIN
NAD+/==='
t
* Anal00 den!+"
4
t
MUKOPOL I SAKARIDA (misslnya HEPARIN)
UDP-
'-'
N-ASETILGALAKTOSAMIh'
\
MUKOPOL iSAKAflIDA (KONDROITINJ GLIKOPROTEIN
Gambar 2. Diagram Skematis Lintasan Biosintesis Asarn Hialuronat Disakarida (Harper et a/., 1980)
Tinja~ianPustaka :Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat asal Babi dan Kera
2.3.2
14.
Dinding Sel
2.3.2.1 Peptidoglikan, Asam Teikoat dan Lipoteikoat Dinding sel bakteri Gram positif
terdjri dari senyawa peptidoglikan
dengan kandungan 40 sampai 96 % materi penyusun dinding sel.
Dafam
satu dimensi, peptidoglikan tersusun dari unit disakarida yang terdiri dari Nasetil glukosamin (G) dan N-asetil muramat (M).
Disakar~datersebut ter-
susun berselang seling secara polimerik yang rnembentuk ikatan glikan. Dalam dua dimensi, kedua struktur glikan tersebut dihubungkan dengan ikatan oligopeptida (interpeptida) yang rnembentuk ikatan seberang silang (Thorpe, 1984).
Struktur kimia peptidogtikan dengan variasi konfigurasinya
tertera pada Gambar 3. Peptidoglikan berperan sebagai penahan sel dari pengaruh osmotik lingkungan yang umumnya hipotonik dan secara biofisis struktur ini sangat efisien (Thorpe, 1984 ). Asam teikoat m@rupakanpolimer karbohidrat alkohol yang dihubungkan melalui ikatan fosfodiester.
Panjang senyawa ini rata-rata
6 sampai 10 unit ulangan, tiap unit mengandung residu ester d-alanin dan N-asetil glukosaminil seperti nampak pada Gambar 3.
Ada dua rnacam
asam teikoat yaitu yang mengandung gliserol fosfat dan yang mengandung gliserol fosfat dan ribitol fosfat.
Bentuk gliserol fosfat
lebih tersebar luas
dan kedua senyawa ini terdapat baik pada dinding maupun pada membran sitoplasma sel (Gambar 4) (Davies et a/.:1973; Jawetz, Melnick dan Adelberg. 1982). lnteraksi asam teikoat dengan peptidoglikan tertera pada Gam-
bar 5.
tnteraksi antara asam teikoat dan fraksi lipid membran sel
Tinjaoar?Prrsfaka :Ekspresi Fenofip dan Aktivitas Biologi Sfrepfokokus Grrup C isolaf asal Babi dan Kera
I5
A,-(A..A,.A+i--b-Ala
I o-Ala
I A,
I
A.
i
A,
-.G'-.M'-.
I
GI-
Gambar 3. Beberapa Struktur Umum Peptidoglikan dan Konfigurasi Susunan Komponennya (Thorpe, 1984) Keterangan : G: N-asetil glukosamin, M: N-asetil muramat; A1 sampai A7 ialah bermacam-macam asam amino pembentuk ikatan peptida
(a)
CH.OH
I
+I-C-OAla
CH,OH
I
RO-C-H
CH,-0
CH,-
0
R=Hsturreskhlglubadl Ala = ahliIl
Tipe gliserol
1 CH,-0
-
CH,-
0
R = a-or @N. @ gkkob;rmbr Ala
brbn*l
Tipe ribitol
Garnbar 4. Struktur Kimia Asam Teikoat tipe Gliserol dan tipe Ribitol (Thorpe, 1984) dinarnakan asam lipoteikoat.
Kornpleks senyawa ini bersifat antigenik dan
n
Ti,ljairat?P~rslalta:Eltsprssi Fe~lotipO ~ IAlitiv~tas J Biologi SStr-eptokok~~s Grrttl~C isolat asal Babi cia17 Kera
Ih
I
CH-OR
I
Gambar 5 . Hubungan antara Asam Teikoat (Rantai Sampingnya) dengan Polimer Polisakarida dari Peptidoglikan (Thorpe, 1984) ~ + Ca mampu rnengikat M ~ dan
2'
serta memasukannya ke dalam sel.
Setain fraksi ribitol dan gliserol fosfat, asarn teikoat pun mengikat fraksi karbohidrat dan lipid.
Pada Streptococcus sanguis, komposisi perbandingan
fosfat, gliserol, karbohidrat dan asam lemak dalam asam lipoteikoat rnernbran berturut-turut sebesar 1 : 0,95 : 0.71 : 0,046, sedangkan untuk asam lipoteikoat dinding sel perbandingan ini berturut-turut sebesar 1 : 0,99 : 0,79 :
0,023 (Chiu, Emdur dan Platt, 1974).
Nampak di sini kandungan lemak
asam lipoteikoat membran dua kali kandungan lemak asam iipoteikoat dinding sel
Tir~jauarlPustaka :Ekspresi Fenofip dan Aktivifas Biologi Strepfokokus Grrup C isolat asal Sabi dan Kera
17
2.3.2.2 Karbohidrat Dinding Sel Keberadaan antigen ini mula-mula diketahui oleh Lancefield yang mengamati suatu komponen polisakarida (substansi C) pada dinding sel bakteri. Reaksi dengan antiserum spesifik terhadap bakteri tersebut menyebabkan terbentuknya endapan.
Berdasarkan reaksi serologis streptokokus
dibedakan dalam beberapa grup yang dinyatakan dengan A, B, C, dan grup lainnya. Streptokokus grup A rnemiliki antigen karbohidrat berupa asam hialuronat yang strukturnya mirip asam hialuronat jaringan mamalia (Davies ef at., 1973).
Antigen ini beratnya kira-kir.a 10% berat kering sel, dengan N-asetil
glukosamin sebagai determinan antigen untuk grup A dan N-asetil galaktosamin untuk grup C. Kedua residu ini bertanggung jawab terhadap spesifisitas respon imun yang dihasilkan (Jawetz e t a / . , 1982). Streptokokus grup B memiliki antigen karbohidrat yang terdiri dari tipe I, 11,
111, IV, dan V.
Tipe I terdiri dari galaktosa dan N asetil glukosamin
(Jelinkova, 1977). Tipe II rnemiliki antigen lebih kompleks, rantai polisakaridanya rnemiliki 2 rantai sarnping (bercabangf, cabang yang satu mengandung asarn sialat dan cabang lainnya rnemiliki residu galaktosa (Kasper, Gorroff dan Baker, 1978; Kasper, Baker, Coldes, Katzenellenbogen dan Jennings, 1983). Kedua residu ini bertanggung jawab terhadap ekspresi antigen tipe yang bersangkutan. Tipe Ill memiliki antigen karbohidrat yang terdiri dar~galaktosa, glukosamin, dan glukosa dengan rasio molar 2 : 1 : 1.
T~njauanPustaka :Ekspresi Fenotip dan Akfivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat asal Babi dan Kera
18
Gambar 6. ~truktu; Pembalut Sel Bakteri Kokus Gram Positif (Whithworth, 1990). Keterangan : P, protein; PL, fosfolipid; h ikatan seberang silang peptida
Asam glukuronat dan asam sialat merupakan imunodeterminan antigen tipe Ill, dimana asam glukuronat lebih dominan mengekspresikan sifat antigenik tersebut jika dibanding dengan asam sialat (Baker, Kasper dan Davies, 1976; Jelinkova, 1977; Jennings, Lugowski dan Kasper., 1981). bar 6
Gam-
memperlihatkan keberadaan antigen karbohidrat permukaan sel dari
streptokokus ( Whithworth, 1990).
Tinjauan Pustaka :Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Siologi Streptokokus Grrup C isolat asal Babi dan Kera
I!,
2.3.2.3 Antigen Protein
Selain karbohidrat, streptokokus juga memiliki antigen protein. Pada grup A protein M merupakan antigen utamanya, di samping protein T dan R yang turut membantu ekspresi sifat antigenik secara keseluruhan (Davies et
a/..1973; Parker. 1983).
Protein M tersebar di permukaan sel, berbentuk
fimbriae dan memiliki sifat antifagositik.
Banyaknya tipe protein M dise-
babkan perbedaan komposisi dan urutan asam amino penyusunnya. Akibatnya sifat seperti konformasi dan pelipatan struktur protein menjadi dasar dalam kemarnpuan ekspresi sifat antigenik protein M tersebut (Fischetti, 1989). Cunningham dan Beachey (1975) mengatakan protein M streptokokus grup A dapat dikategorikan menjadi tipe spesifik dan non spesifik. Tipe spesifik berperan dalam respon imunogenik ingng yang terinfeksi, sedangkan tipe non spesifik berperan dalam reaksi siiang dengan komponen endokardium inang. Protein M pun dapat dikategorikan berdasarkan sensitivitasnya terhadap tripsin dan pepsin (Parker, 1983):Atas dasar ini pula, 'beberapa peneliti melakukan klasifikasi antigen protein SGC berdasarkan sifat protein M-nya . (Timoney dan Trachman, 1985; Hoffman, Staemfli, Prescott dan Viel, 1991; Timoney, Walker, Zhow dan Ding, 1995).
Protein M juga menjadi tempat in-
teraksi asam lipoteikoat sehingga diperoleh struktur yang stabil. fraksi
Sebagian
asam gliserofosfat Iribitolf~sfatyang bermuatan negatif berinteraksi
dengan residu asam amino protein M yang bermuatan positif (biasanya lisin) (Ofek, Simpson dan Beachey, 1982). lnteraksi tersebut terjadi dalarn suasana hidrofil, sedangkan ikatan hidrogen lebih berperan dalam suasana
Tinjaua~lPustaka :Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat asal Babi dan Kera
20
hidrofob (Garnbar 7). Protein T terdiri dari sejumlah protein penting secara irnunokirniawi, tahan terhadap enzirn proteolitik tetapi sensitif terhadap panas dan asam, tidak larut dalam alkohol dan penyebarannya memberikan sifat antigenik khas dan dapat dibedakan dengan protein M (Parker, 1983). Protein R rnerupakan antigen,lain, terdiri dari tipe 3R yang sensitif terhadap tripsin dan pepsin, serta tipe 28R yang hanya sensitif terhadap pepsin. Protein 3R mirip dengan protein M, tetapi tidak imunogenik (Johnson dan Beachey, 1979). Timoney (1986) meneliti antigen R pada S. equi subsp. zooepidemicus yang ternyata bersifat tahan asam, panas dan tripsin tetapi
--OOQ900000090901
Protein
1
1
,
I
I
1
1
'
Garnbar 7 . Pengaturan Tulang Punggung Gliserofosfat dari Asarn Lipoteikoat dengan Struktur Alfa Helix Protein M 24 yang Mengandung Sekelompok Asarn Amino Berrnuatan Positif (biasanya lisin) (Courtney, Hastry dan Ofek, t 990) peka terhadap pepsin,
titik isolistrik 4,8 serta
berbobot rnolekul 82 kD.
Protein R ini tidak irnunogenik, dandari beberapa streptokokus grup C lain ternyata rnirip dengan protein 28R dari streptokokus grup A (Lancefield dan
Tinjauan Pustaka :Ekspresi Fenotip dan Aktivitas B i o b g ~Streptokokus Grrup C isolat asal Babi dan Kera
21
Perlrnann, 1952). lsolasi dan karakterisasi protein R pada SGB telah dilaku-
k a n oleh Wibawan dan Laemmler (1991a) dengan bobot molekul 116 kD dan titik isoelektrik 4,7. Erickson dan Norcross (1975) mengatakan antigen M dan R dari SGC mirip dengan antigen M dan R dari Streptococcus grup A, tetapi tidak beraksi silang. Kemiripan tersebut hanya berdasarkan kepekaan protein-protein tersebut terhadap pepsin dan tripsin, dimana komponen antigen yang peka terhadap tripsin bertanggung jawab terhadap pembentukan antibodi protektif. Analisis lanjut protein permukaan sel pada Strepfococcus equi subsp. equi memperlihatkan antigen protein 24 dan 29 kD dan 36-37 kD yang bersifat imunogenik dan diduga mirip protein M dari Strepfococcus grup A, protein ini dapat bereaksi silang dengan protein 31 dan 55 kD yang berasal dari S.
equi subsp. zooepidemicus, dan
merupakan salah satu reaksi silang dalam
grup C (Tirnoney dah Trachman, 1985). Keberadaan komponen protein 116,5 kD pada S. equi subsp. zooepi-
demicus menunjukkan perbedaannya dengan S. equi subsp. equi, dan protein ini juga dimiliki oleh S. equisimilis (Grant, Esferatiou dan Chanter, 1993). Moore dan Byrans (1969) mengatakan Streptococcus zooepidemicus memitiki paling sedikit 9 tipe antigen yang saling berbeda. Preparasi antigen tipe
I sampai 8 dapat diekstraksi dengan menggunakan tripsin, sedangkan tipe 9 rnenggunakan pepsin. streptokokus grup A.
Sifat tahan tripsin ini mirip dengan protein R pada Antigen tipe 1 sampai 8 tersebar luas pada populasi
kuda, tetapi belum diketahui penyebarannya pada hewan lain.
Tinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat asal Babi dan Kera
22
Antigen protein lain ialah protein G yang berfungsi sebagai reseptor Fc dari molekul antibodi (mirip protein A pada Staphylococcus aureus) dengan bobot molekul 64 kD (Reis, Ayoub dan Boyle, 1984a). Analisa perbandingan dengan protein A menunjukkan aktivitas saling menghambat antara sesama prote~ntersebut tetapi secara antigenik kedua antigen protein tersebut berbeda.
Kedua protein tersebut men-gikat Fc pada lokasi berbeda, selain itu
protein G mengikat IgG sapi dan domba lebih efisien dibandingkan dengan IgG dari spesies lain (Reis et
a/.,7984b). Nampaknya protein G terdapat le-
bih dari satu macani, selain berbobot 64 kD ada juga yang berbobot 30,dan 45 kD serta dapat membentuk trimer berbobot 130 kD. (Yarnall dan Widders,
Byorck dan Kronvall (1984) juga rnengatakan bahwa secara se-
1989).
rologik semua komponen protein G t'ersebut tidak dapat dibedakan. Hemaglutinin ialah protein permukaan sel streptokokus grup C yang memiliki aktivitas hemaglutinasi dan sifat ini tidak tergantung pada keberadaan residu asam sialat, hemaglutinasi juga dimiliki oleh Streptococcus grup C (Kurl, Haataya dan Finne, 1989).
2.4 Antigen Ekstra Seluler
Di samping antigen struktural, streptokokus rnenghasilkan pula antigen yang dilepaskan ke media pertumbuhannya.
Pada umumnya antigen ini
berupa enzim atau protein dengan berbagai aktivitas misalnya : 1 Hemolisin adalah enzim yang bertanggung jawab melisis eritrosit (strepto-
lisin).
Streptokokus grup C dan G menghasilkan streptolisin 0 yang peka
Tifljauan Pustaka :Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat asal Babi dan Kera
terhadap oksi
23
gen dan streptolisin S (tahan asam dan panas). Strepto-
lisin 0 bertanggung jawab terhadap respon antibodi yang terbentuk, sedangkan streptolisin S bertanggung
jawab terhadap hemolisis tipe beta
(Parker, 1983) 2 Streptokinase bertanggung jawab terhadap pelarutan fibrin, betfungsi se-
baga~enzim
yang mengaktifkan prekursor plasminogen menjadi plasmin
yang mampu melarutkan fibrin.
Streptokinase dihasilkan pula oleh grup A,
C dan G (Jawetz et a/., 1982). 3. Hialuronidase dikenal dengan spreading factor yang berperan untuk
merusak
struktur jaringan. Hyaluronidase bersifat antigenik yang khas
untuk grup penghasilnya ( grup A, B, C dan G ) (Davies eta/., 1973).
2.5 Sifat Permukaan Sel Bakteri Hidrofobik, sifat permukaan sel
bakteri yang berkaitan dengan
kemampuannya melekat pada sel inang, telah diamati pada S. salivarius
(Rosenberg, 1984).
S. mutans dan
Banyaknya protein permukaan ikut me-
nentukan sifat hidrofobisitas sel bakteri seperti protein M pada S. pyogenes dan protein A pada S. aureus (Tylewska et a/. 1980 yang dikutip dari Mtorner. Albertson dan Kronvall, 1982).
Kaitan antara sifat hidrofobisitas dan per-
lekatan ini pun diamati oleh Laemmler, Pramono, Wibawan, Salasia dan Estoepangestie (1993) pada S. suis terhadap eritrosit dan sel Hela. Disimpulkan semakin hidrofobik permukaan set bakteri, kemampuan perlekatannya pada sel inang semakin tinggi.
Kajian pada S. mutans menunjukkan perbe-
Tinjauaf?Pustaka :Ekspfesi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus G r u p C isolat asal Babi dan Kera
2-1
daan galur hidrofobik dan hidrofilik ditentukan oleh jumlah protein yang diternukan pada permukaan kedua galur bakteri tersebut (Mc Bride, Song. Krasse dan Olson. 1984). Penentuan jenis dan jumtah protein tersebut dapat dilakukan dengan mencerna dinding sel bakteri menggunakan mutanolisin
725 unit (U).
Ekstraksi protein permukaan sel bakteri menggunakan sodium
dodesil sulfat (SDS) 2 % dan merkaptoetanol 5 %. Setelah itu dilakukan elektroforesis SDS Poliakrilamide (SDS-PAGE) terhadap ekstrak protein tersebut dan membandingkannya antara bakteri hidrofilik dan hidrofobik (Mc Bride ef
a/., 1984). Penentuan derajat hidrofobisitas permukaan sel bakteri
dapat dilakukan secara kimiawi menggunakan larutan amonium sulfat degan uji Salt-Aggregation Test 1 SAT (Lindahl, Faris, Wadstrom dan Hjerten. 1981; Wibawan dan Laemmler, 1990). Di samping itu, sifat hidrofobik bakteri dapat dideteksi menggunakan senyawa hidrokarbon cair atau matriks hidrofobik.
Bermacam-macarn
senyawa hidrokarbon telah banyak digunakan seperti heksadekan dan xylene (Rosenberg, 1984; Wibawan dan Laernmler, 1992). Dengan metoda kromatografi menggunakan matriks hidrofob, kedua sifat tersebut dapat juga dibedakan (Jones, Gorman, Cafferty dan Woolfson, 1991; Wibawan, Laemrnler dan Pasaribu. 2992). Prinsip dasar penentuan ini ialah mencampurkan suspensi bakteri tertentu yang telah diukur kekeruhannya (sebetum pencampuran) dengan salah satu senyawa hidrokarbon tersebut dan dikocok kuat selarna 5 sampai 10 menit. Setelah itu dibiarkan hingga fraksi hidrokarbon terpisah dari fraksi cairnya selama 30 menit.
Setelah itu, kekeruhan fraksj
Tinjauan Pustaka :Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolaf asal Babi dan Kera
25
cair diukur kembali dan dibandingkan dengan kekeruhan sebelum pencampuran. Derajat perbandingan tingkat kekeruhan ini merupakan cerminan derajat hidrofobik permukaan sel bakteri (Rosenberg, 1984). ". .
~idrofob/sitas sel bakteri secara tidak langsung dapat diduga dari sifat pertumbuhan koloninya di medium padat, cair dan medium semi solid (soft agar). Pada S. agafactiae (grup B) hidrofobisitas berasosiasi dengan morfoiogi koloni pada soft agar.
Bakteri dengan derajat hidrofobik tinggi memiliki
koloni berbentuk kompak pada soft agar dan permukaan koloni tersebut relatif kasar jika ditumbuhkan pada medium agar darah.
Sebaliknya, bakteri
dengan sifat hidrofil memiliki koloni difus pada soft agar dan permukaannya mukoid pada agar padat (Kane, Rabkin dan Karakawa, 1975; Wibawan dan Laemmler, 1990). Hal yang sama juga teramati pada S. aureus isolat kasis mastitis, pertumbuhan bakteri ini pada soft agar memberikan penampakan mirip dengan Streptococcus agalactiae, ha1 ini disebabkan pembentukkan glikokaliks yang merupakan komponen polisakarida kapsul S. aureus (Norcross dan Opdebeeck, 1983; Opdebeeck, Watson dan Frost, 1988).
Pembentukan
komponen pada S. aureus lebih baik jika pada medium pertumbuhan ditambahkan karbohidrat dan NaCl (Opdebeeck, Frost dan Boyle, 1987).
Ke-
beradaan glikokaliks ini dapat dihambat dengan pemberian antiserum spesifik terhadap S. aureus maupun dengan pemberian serum normal. Hambatan ini dapat diketahui dari perubahan morfologi koloni dari difus menjadi kompak pada serum soft agar (Opdebeeck, Boyle dan Frost, 1985).
Tinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat
26
asal Babi dan Kera
2.6 Perlekatan Bakteri pada Sel hang Perlekatan bakteri pada sel inang berfungsi sebagai tempat menetap dan dapat rnerupakan langkah awal proses infeksi.
Proses ini diperantarai
oleh interaksi komponen permukaan bakteri dan sel inang dengan faktor lingkungan yang dapat mendukungnya seperti fibronektin (suatu protein plasma yang bersifat adhesif), fibrinogen, vitronektin dan laktoferin (Mirns, 1982). Sirnson dan Beachey (1983) serta Myhre dan Kuusela (1983) memperlihatkan kemampuan bakteri berinterkasi dengan fibronektin. Valentin-Weigand, Henn, Chhatwal, Berghaus, Blobel dan Preissner (1988a) menunjukkan S.
dysgalactiae dan S. equi dapat berinteraksi dengan fragmen C terminal fibronektin.
Dari penelitian di atas, jelas fibronektin merupakan salah satu
komponen plasma yang membantu- bakteri melekat pada sel dan jaringan inang seperti kolagen, aktin, fibrin, dan glikosaminoglikan, sebab komponen tersebut dapat berinteraksi dengan fibronektin (Myhre dan Kuusela, 1983). Fibrinogen dan beljerapa protein plasma seperti haptoglobin dan albumin dapat berfungsi serupa dengan fibronektin (Kronvall, Schonbeck dan Myhre, 1979).
Terdapat sekurang-kurangnya tiga faktor yang mendukung perlekatan bakteri terhadap sel inang yaitu kecocokan bakteri terhadap jaringan inang, spesifisitas spesies bakteri terhadap inang dan spesifisitas genetik bakteri. Di samping itu juga ada faktor non-spesifik seperti ikatan kimiawi yang ter-
bentuk antara komponen permukaan bakteri dan sel inang yang spontan secara termodinamika mernpengaruhi proses tersebut (Beachey, 1981). Pro-
T h j a u a ~ Pustaka i :Ekspresi Fenofip dati Aktivifas Biologi Streptokokus Grrup C isolat asal Sabi dan Kera
27
ses perlekatan bakteri ke permukaan sel inang diperantarai pula oleh komponen struktural dinding sel bakteri. Sebagai contoh asam lipoteikoat rnendu-. kung proses perlekatan, ha1 ini dibuktikan dengan penurunan kemampuan bakteri kokus rongga mulut yang asam lipoteikoatnya telah dihifangkan degan lisozim ( Carruthers dan Kabat, 1983).
Hal yang sarna dapat diamati
pada isolat S. bovis dari kasus endokarditis (Hunolstein, Ricci dan Orefici, 1993).
Fenomena yang sarna juga diamati oleh Srivastava dan Barnum
(1983a, b) pada S. equi subsp. egui. Meskipun demikian faktor luar seperti suhu
dan pH asam mempengaruhi sifat adhesi bakteri seperti S. aureus
pada epitel glandula rnamae (Amorena, Baselga dan Aguillar, 1989). Kajian in vitro rnenunjukkan perlekatan bakteri pada sel inang dapat diharnbat dengan berbagai faktor seperti antisera spesifik, panas, pH, dan gula-gula sederhana (Ofek
ef al.
1996). Hambatan perlekatan bakteri oleh
gula-gula sederhana melahirkan kemampuan gula-gula itu dalarn terobosan teknik pengobatan
(Sweef therapy).
Peran asam hialuronat dalarn proses
perlekatan serta uji hambatnya menggunakan sediaan asam hialuronat ditunjukkan oleh Esslinger et al. (1992). Monomer penyusun asarn hialuronat seperti asam
p
glukuronat, dan N asetil glukosamin, bahkan kedua zat terse-
but secara bersama-sama tidak marnpu mencegah perlekatan P. multocida, tetapi asam hialuronat rnengharnbat perlekatan yang baik. Dari ha1 ini dapat disinipulkan bahwa asam hialuronat mampu berperan sebagai adhesin kapsclier (capsular adhesin) yaitu kapsul bakteri yang rnampu rnelekatkan selnya
Ti!ya~:anPustaka
'
Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup C isolat asal Babi dan Kera
pada permukaan tertentu seperti sel inang.
28
Streptokokus grup C memiliki
asam hialuronat sebagai komponen'utama kapsulnya (Durack, 1989). Berdasarkan fenomena ini dan mengingat sifat asam hyaluronat yang mirip komponen tubuh, ada dugaan senyawa ini berperan sebagai faktor virulensi SGC. Seperti juga pada P. multocida, asam hialuronat kapsul SGC juga dicurigai berperan dalam memperantarai aktivitas perlekatannya pada sel inang dan ada kemungkinan senyawa asam hialuronat murni dapat menghambat aktivitas tersebut.
2.7 Fagositosis oleh Sel Polimorfonuklear (PMN) 2.7.1 Biologi
PMN
Lekosit polimorf
merupakan sel pertahanan, berumur pendek, ber-
peran pada sistem kekebalan non spesifik pada proses peradangan. Sel ini terdiri dari inti bersegmen dengan jumlah bervariasi dari 3 sampai 5, segmen ini berperan membantu sel dalam proses diapedesis.
Selain itu, sel ini me-
miliki banyak granul dalam sitoplasmanya yang secara imunokimiawi dapat a . .
dibedakan atas granul yang bersifat azurofilik dengan aktivitas peroksidase positif dan granul sekunder atau spesifik
dengan aktivitas peroksidase
negatif (Bertram, 1985). Granul azurofilik terdiri dari myeloperoksidase, hidrolase asam, protease-protease netral, dan protein-protein kationik yang bersifat antibakterial. Granul sekunder terdiri dari laktoferin, lisozim, protein pengikat sianokobalarnin, dan fosfolipase A.
Granul sekunder ini yang pertama berfusi dengan
Trrvauan Pustaka :Ekspresi Fenotip dan Aktivitas 6iologi Streptokokus Grrup G lsolat asal Sabi dan Kera
29
fagosom, dan dilanjutkan dengan fusi granul azurofil untuk mencerna benda aslng yang difagosit (Beaman dan Reaman. 1984). Beberapa cara yang umurn dilakukan untuk menilai aktivitas fungsional lekosit polimorf, di antaranya :
migrasi acak,
kemampuan lekosit
polimorf mencerna partikel teropsonisasi; letupan metabolisme oksidatif sehubungan proses fagositosis (cherniiuminescence assay); reaksi yang melibatkan pembentukan peroksida dengan katalis- rnieloperoksidase ; dan adanya aktivitas degranulasi (Roth dan Kaeberle. 1981).
2.7.2 Proses Fagositosis oleh PMN Proses perlekatan bakteri pada PMN dan makrofag
dapat memacu
aktivitas fagositosis. Ada beberapa jenis protein permukaan makrofag yang marnpu mengenali antigen asing, baik yang diopsonisasi (opsonin dependent) maupun yang tidak diopsonisasi (opsonin independent). Contoh protein opsonin dependent ialah Fc, R.I. IIA, dan IIIA, reseptor komplemen (CRI dan
C R 3 ) , reseptor IgA.(Fc,R), sonin independent ialah
makrofag, integrin
PI
dan lain-lain.
Sedangkan kelompok protein op-
reseptor kornplernen 3 (CR3). reseptor rnannose
dan lain-lain (Greenberg, 1995). Sistern kinase intra-
sitoplasmik yang menyebabkan terfosforilasinya asam amino tirosin bertanggung-jawab terhadap awal proses penelanan partikel bakteri oleh sel PMN (Greenberg, 1995).
Bakteri yang tertelan diselaputi oleh membran
makrofag (fayosom), dan adanya fagosom yang telah matang (dicirikan den-
Tiri~auanPustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrup asal Babi dan Kera
C isolat
30
gan adanya protein-protein tertentu pads rnernbrannya yang berbeda dengan protein sebelurnnya) merangsang lisosorn makrofag untuk berfusi rnernbentuk fagolisosom.
Fusi ini rnernbutuhkan ATP (Adenosin trifosfat), c a 2 + ,fos-
folipase A, dan suatu komponen sitoplasma yang berasosiasi dengan membran. serta diatur oleh GTP Iguanosin triiosfat (Beron. Alvarez, Mayorga dan Stahl, 1995).
Proses fusi ini diikuti oleh suatu "letupan oksidatif " (Iintasan
"heksosa rnonofosfat shunt").
tni bergantung dari adanya oksigen dengan
hasil samping berupa radikal toksik seperti peroksida IH202. hipoklorit ICIOion hidroksil / OH- dan superoksida / 0 Y yang berfungsi untuk melemahkan sekaligus membunuh mikroba (Kapp, Freudenberg dan Galvanis, 1987). Proses ini diawali dengan peningkatan konsumsi oksigen oleh lekosit yang kemudian diikuti oleh aktivasi sistern oksidase rnembran dengan reaksi :
2
0 2
+ NADPH + H*
Hz02 + NADP+
Hidrogen peroksida yang terbentuk, dengan bantuan superoksida dismutase akan mengaktifkan sistern redoks glutathion untuk kernbali mereduksi NADP menjadi NADPH untuk digunakan kernbali pada reaksi berikutnya (Bertram, 1985). Peroksida yang terbentuk umurnnya tidak stabil, dengan adanya su-
peroksida akan rnenghasilkan radikal-radikal di atas (Goetz clan Silverblatt, 1987).
Setelah terjadi proses di atas, dilanjutkan dengan pencernaan enzimatik yang rnelibatkan protein-protein kationik dan lain-lain, umumnya tidak tergantung pada oksigen dan melibatkan penurunan pH (Modrzakowski dan
T11ljatra1~ P~~stak :Ekspresi a Fenotip dan Aktivifas Bio;oyi Strepfokokus Grrup C isolat
31
asal Babi dan Kera
Paranav~tana.1981; Catterall. Black. Laventhal, Risk, Watchel dan Remington. 1987).
Lisozim memecah ikatan peptidoglikan dinding sel bakteri
(Stryer, 1988), hidrolase memecah protein, polisakarida, lipid, dan asarn nukleat. sedangkan mieloperoksidase bersama-sama dengan peroksida dan ion halogen bertanggung jawab terhadap pernbentukan radikal hipoklorit yang toksrk (Mims, 1.982). Presentasi antigen merupakan aspek lain dari hasil proses fagositosis, diniana komponen antigen mikroba rnuncul di permukaan fagosit, proses ini tnelibatkan sistem histokompatibilitas utama kompleks (MHC) kelas I dan kelas II yang keduanya terdapat pada membran fagosom.
Kedua sistem ini
mempresentasikan antigen melalui cara berbeda (Garnbar 8).
t/
MHC-I MHC-II
Garnbar 8.
Model Umum Proses Antigen, Menunjukkan Lintasan Konvensional MHC l dan MHC I1 (Harding, 1995).
-
Keterangan : Ag-1 dan Ag-ll menunjukkan kode tintasan yang dialaminya. Garis menunjukkan antigen protein / peptida.
Tinjauan Pustaka :Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Sfreptokokus Grrup C i ~ 0 l a t asal Babi dan Kera
32
Proses fagositosis dipengaruhi oleh banyak faktor seperti status nutris~,stress, keberadaan kemoterapi dalam darah, dan adanya mikroba komensal yang rnemiliki struktur antigen mirip dengan patogen (faktor eksternal) serta
defek genetik pada komponen sistem kekebalan yang bisa
berupa cacat genetik (Virji, 1996).
.
2.8 Kapsul dan lmunopatogenesisnya
Kapsul dapat muncul atau tidak pada permukaan sel bakteri (Salasia, Wibawan, Laemmler dan Sellin, 1994; Wibawan dan Laemmler, 1994 ). Kemunculannya diatur oleh sekelompok gen yang bertanggung jawab terhadap berbagai stimuli seperti kontak antara bakieri dan sel inangnya (Isaacson, 1988). lnteraksi antara antibodi opsonik, komplemen, makrofag dan respon stress bakterial menjadi salah satu pemicu kemunculan kapsul alginat pada Pseudomonas
aeruginosa
patogen
penyebab sistik fibrosis
paru-paru
(Deretic, Schurr dan Yu, 1995). Kemunculan kapsul pada Neisseria meningitidis juga disebabkan oteh hal yang sama (Diaz-Romero dan Outschoorn, 1994).
Pada Hemophilus influenzae, kemunculan kapsul diatur oleh seke-
lompok gen cap (18 kb) yang terletak di kromosomnya.
Gen ini dapat
beramplifikasi dan rekornbinasi yang disebabkan adanya sekuens penyisip IS 1016 . Adanya sekuens ini menyebabkan jumlah monomer penyusun kapsul bervariasi .
Semakin banyak jumah amplifikasi gen cap, semakin banyak
jumlah monomer penyusun kapsul
(Roche dan .Moxon, 1995).
Hal ini
berakibat pada bervariasinya tipe kapsuler H. influenzae yang berperan d a -
Tii~jauanPustaka :Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Gmup C isolat asal Babi dan Kera
lam patogenesis infeksi (Kimura dan Hansen, 1986).
i3
Gen cap juga terdapat
pada Streptococcus pneumoniae (capA) dan mengkode enzim UDP glukosa dehidrogenase yang bertanggung jawab mengubah UDP-glukosa menjadi UDP-asam glukuronat sebagai bahan dasar asam hialuronat kapsul (Arrecubieta, Lopez dan Garcia. 1994). Pada Streptococcus pyogenes, gen hasA dan hasB bertanggung jawab untuk biosintesis asam hialuronat sebagai komponen utama kapsutnya. Gen hasB rnengkode enzim UDP glukuronat dehidrogenase (47 kDa) yang bertanggung jawab
mengoksidasi UDP-
gtukosa menjadi UDP-asarn glukuronat (Dougherty dan Rijn, 1993).
Se-
dangkan gen hasA mengkode enzim hialuronat sintase (42 kDa) yang bertanggung jawab menggabungkan residu N-asetil glukosarnin dengan asam glukuronat menjadi asam hialuronat disakarida yang
selanjutnya ber-
polimerisasi menjadi asam hialuronat (Dougherty dan Rijn, 1994). Struktur kimiawi kapsul bervariasi. Variasi ini dapat disebabkan oleh perbedaan komposisi karbohidrat penyusunnya, jumlah monomer karbohidrat maupun
oleh ikatan seberang silang polimer karbohidrat yang terbentuk
(Kasper, 1986).
Secara irnunologis, variasi ini menimbulkan berbagai ma-
cam tipe kapsuler pada satu spesies bakteri. Pada Streptococcus suis terdapat 22 tipe kapsuler (Gottschalk, Higgins, Jacques, Beaudoin dan Henrichsen, 1991).
Kapsul umumnya tidak bersifat imunogenik (Zollinger dan Man-
drel, 1983), sifat in1 disebabkan kapsul memiliki komponen yang sama dengan komponen tubuh seperti asam sialat dan asam hialuronat (Durack, 1989)
Analisis konformasi molekuler kapsul pent~nguntuk membuatnya
Tinjauarl Pustaka :Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biologi Strepfokokus Grrup C isolat asal Sabi dan Kera
34
menjadi epitop antigen yang baik, sebab kapsul dengan konformas~molekuler yang linier tidak imunogenik. Hal ini disebabkan epitop kapsul umumnya berupa suatu oligosakarida yang relatif kecil jika dibandingkan dengan struktur polisakarida kapsul tersebut (Jennings et
a / . ,1981; Jennings, Roy dan Mi-
chon. 1985). Epitop tersebut bisa b'erada di ujung struktur polisakarida atau di tengahnya (Peeters, Evenberg, Hoogerhout, Kaythy, Saarinen, Van der Marel, VanBoom dan Poolman, 1992).
Kecilnya imunodeterminan ini
menyebabkan antibodi yang terbentuk sulit berikatan stabil dengannya, sehingga respon kekebalan tidak baik (Peeters, Lagerman, 0. de Weers. Oomen, Hoogerhout, Beurret dan Poolman,1996). Jadi untuk membuat kapsul menjadi imunogenik perlu diperbanyak jumlah epitopnya agar antibodi dapat berikatan stabil (Seppala dan Makela, 1989).
Ini dapat diiakukan dengan polimerisasi kapsul atau menggabung-
kannya dengan suatu protein tertentu (Hayrinen, Suermann dan Finne, 1989).
Polimerisasi polisakarida selain memperbanyak epitop juga berpen-
garuh terhadap konformasi struktur molekuler kapsul.
Semakin kompleks
struktur molekuler ini semakin baik respon imunogeniknya (Kasper, 1986). Contohnya polisakarida kapsul streptokokus grup B tipe Ill yang memiliki unit penyusun berupa asam sialat, glukosa, glukosamin dan gataktosa.
Keem-
pat monosakar~daini dapat berkombinasi membentuk berbbgai konformasi struktur baik linier maupun bercabang (Kasper. Baker. Baltimore, Crabb. Sciffman dan Jennings, 1979).
Konformasi yang terbentuk dari kombinasi
tersebut berpotensi menjadi imunodeterminan yang baik (Jennings, Lugowski
Tiivauan Pustaka : Ekspresi Fenofip dan Aktivitas Biologi Streptokokus Grrirp C isolaf asal Babi dan Kera
35
dan Kasper. 1981). Alternatif lain untuk membuat kapsul lebih imunogenik ialah dengan mengkonyugasikannya dengan protein tertentu.
Bovine serum albumin
(BSA) dan toksoid tetanus telah lama digunakan sebagai protsin pembawa
(carrier) suatu hapten (epitop) agar membuatnya menjadi imunogenik (Tizard, 1982; Jennings dan Lugowski, 1981).
Prinsip ini berdasarkan transformasi
antigen polisakarida dari tidak tergantung pada timus (thymus independent I TI) menjadi tergantung pada timus lthymus dependent / TD).
Hal ini juga
memberi respon terhadap sel memori dan peningkatan antibodi IgG, contohnya terhadap pneumokokus (Verheul, Versteg, Rsuver, Jansze dan Snippe, 1989) dan streptokokus grup
B
(Lagergard, ShiLoach, Robbins dan Schneer-
son, 1990; Paoletti, Wessels, Michon, DiFabio, Jennings dan Kasper, 1992). Senyawa 1x2-8 NeuNac merupakan komponen kapsul dari mayoritas bakteri Gram negatif (Devi, Schneerson, Egan, Vann, Robbins dan Shiloach, 1991). Pada N. meningitidis, kapsul terdiri lebih dari 200 residu homolog a28 NeuNac berupa poli a2-8 NeuNac (Pelkonen et a/., 1988).
Senyawa ini
pun terdapat pada permukaan sel hewan berupa glikoprotein membran yaitu "neural cellular adhesion molecule" (NCAM). Fungsinya memperantarai perlekatan antar sel dan molekul ini beragam, tergantung kandungan karbohidratnya.
Aspek imunologi molekul ini ialah dikenali juga oleh antibodj ter-
hadap N. meningitidis (Diaz-Romero dan Outschoorn, 2994). Dari sini dapat disimpulkan senyawa ini berpotensi sebagai epitop.
Konyugat polisakarida-
1
Tinjauan Pustaka : Ekspresi Fenotip dan Aktivitas Biofogi Streptokokus Grrup C isolat asal Babi dan Kera
36
toksoid tetanus yang dikonyugasikan dengan poli a2-8 NeuNac dapat menlngkatkan respon imunologis terhadap polisakarida tersebut (Jennings dan Lugowski, 1981). Pada dekade 90-an ke atas ditemukan protein karier yang merupakan epitop sel 6 dan sel T, konyugasi poiisakarida dengan protein tersebut dapat menghasilkan antibodi antipolisakarida, baik dalam darah (Lett, Gongloff, Zimmermann, Wachsmann dan Klein, 1994) maupun pada mukosa (Lett, Klopfenstein, Paul-Klein, Scholler dan Wachsmann, 1995).
Komponen-
kornponen di atas cukup menjanjikan untuk membuat kapsul rnenjadi imunogenik.
