BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1. Etiologi Mycobacterium bovis

BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1.
Etiologi Mycobacterium bovis
Mycobacterium bovis penyebab BTB adalah anggota dari Mycobacterium
tuberculosis kompleks. Kelompok yang juga termasuk didalamnya ialah :
Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium africanum dan Mycobacterium
microti. Mycobacterium bovis merupakan agen penyebab tuberkulosis pada sapi
sedangkan Mycobacterium tuberculosis pada manusia (Qamar dan Azhar, 2013).
Secara morfologik, Mycobacterium sp. berbentuk batang (Poeloengan et
al., 2014) dan memiliki panjang 2-4 µm dan lebar 0,2-0,5 µm serta bersifat aerob
obligat, parasit intraselular fakultatif, terutama pada makrofag dan memiliki waktu
regenerasi yang lambat yakni 15-20 jam (Todar, 2012). Peneliti sebelumnya
membuktikan bahwa bakteri Mycobacterium sp. merupakan bakteri Gram positif
dan bersifat tahan asam. Oleh karena itu disebut pula sebagai Basil Tahan Asam
(BTA) sehingga dengan pewarnaan Ziechl Nielsen berwarna merah (Poeloengan
et al., 2014). Bakteri ini kadang-kadang berbentuk filamen atau menyerupai
miselium, tidak bergerak aktif (non motil), tidak membentuk spora, pertumbuhan
in vitro sangat lambat yaitu 2 – 10 minggu (Tarmudji dan Supar, 2008), serta
hanya dapat hidup beberapa minggu di luar tubuh induk semangnya, karena tidak
tahan terhadap panas, sinar matahari langsung atau kondisi kekeringan (Tarmudji
dan Supar, 2008). Struktur dinding sel Mycobacterium sp. bersifat unik dan
6
7
berbeda diantara prokariot lainnya dan merupakan faktor penentu virulensinya.
Dinding selnya memiliki peptidoglikan, tetapi lebih dari 60% komponen dinding
selnya adalah lipid. Fraksi lipid dinding sel Mycobacterium sp. terdiri dari 3
komponen yaitu asam mikolat, cord factor dan wax-D (Todar, 2012).
Asam mikolat merupakan molekul hidrofob kuat yang membentuk lapisan
lipid mengelilingi organisme dan berperan dalam permeabilitas permukaan sel.
Asam ini juga berfungsi mempertahankan mikobakterium dari serangan lisozim,
serta melindungi mikobakterium ekstrasel (Todar, 2012).
Cord factor bersifat toksik terhadap sel mamalia dan merupakan
inhibitor migrasi leukosit polimorfonuklear ( Polymorphonuclear Leukocyte,
PMNL). Cord factor umumnya dihasilkan oleh galur Mycobacterium tuberculosis
yang virulen. Konsentrasi lipid yang tinggi pada dinding sel ini menyebabkan
Mycobacterium tuberculosis bersifat impermeabel terhadap pewarnaan, resisten
terhadap kebanyakan antibiotik, tidak bisa dibunuh menggunakan senyawa
asam atau basa dan dapat bertahan dari serangan makrofag. Wax-D dalam amplop
sel merupakan komponen utama dari bahan Freund's Complete Adjuvant (CFA)
(Todar, 2012).
8
2.2.
Prevalensi Global Mycobacterium bovis
Kejadian Mycobacterium bovis penyebab tuberkulosis sapi di Indonesia
dilaporkan pertama kali menyerang sapi perah di Semarang (Jawa Tengah) oleh
Penning pada tahun 1906, yang pada saat itu dilakukan uji tuberkulinasi terhadap
303 ekor sapi perah dan hasilnya ditemukan 3 sapi (0,9%) yang bereaksi positif
(reaktor) terhadap tuberkulosis (Tarmudji dan Supar, 2008). Selain di Indonesia,
tuberkulosis pada sapi telah dilaporkan di beberapa negara di dunia yakni
sebanyak 69% terjadi di negara-negara Asia dan 80% diantaranya berada di
negara-negara Afrika (Cousins, 2001). Dari 55 negara di Afrika, 25 negara
diantaranya dilaporkan tertular BTB dengan insiden yang rendah dan bersifat
sporadis. Sementara yang memiliki kejadian tinggi berada di Malawi dan Mali
(Cosivi et al., 1998). Dari semua negara di Afrika, hanya tujuh negara
menerapkan langkah-langkah pengendalian penyakit dengan kebijakan test and
slaughter (Cosivi et al., 1998). Sementara 36 negara di Asia, 16 diantaranya
melaporkan kejadian BTB dengan tingkat yang rendah dan bersifat sporadis.
Sedangkan Bahrain dikategorikan sebagai wilayah yang enzootik. Dalam kawasan
Asia, tujuh negara menerapkan langkah-langkah pengawasan penyakit sebagai
bagian dari kebijakan test and slaughter serta menerapkan kebijakan bahwa BTB
wajib dilaporkan. Lebih lanjut dilaporkan pula bahwa 29 negara yang ada di Asia
tidak menerapkan kebijakan tersebut di atas (Cosivi et al., 1998).
9
2.3.
Hewan Rentan Mycobacterium bovis
Sapi merupakan inang sejati Mycobacterium bovis. Selain sapi, ternak
kambing dan babi juga rentan terhadap serangan tuberkulosis. Sedangkan
sejumlah hewan lain seperti kerbau, onta, rusa, kuda, bison dan berbagai satwa
liar baik yang hidup di alam bebas maupun yang hidup terkurung di kebun
binatang maupun hewan peliharaan seperti anjing dan kucing, semuanya dapat
terserang tuberkulosis. Possum (trichosurus vulpecula) di Selandia Baru dan
badgers (meles meles) di Inggris merupakan satwa liar setempat yang diketahui
berpotensi besar dalam penyebaran tuberkulosis baik bagi kawanan sapi di Inggris
maupun bagi kawanan sapi dan domba di Selandia Baru. Diperkirakan bahwa
kerugian ekonomi akibat tuberkulosis adalah kehilangan 10-25% dari efisiensi
produksi di luar kematian hewan (OIE, 2009).
Adapun kerentanan spesies hewan terhadap tipe bakteri Tuberkulosis
adalah sebagai berikut :
Tabel 2.1.
Kerentanan spesies hewan terhadap tipe bakteri tuberkulosis.
Sumber: Poeloengan et al., 2014.
Spesies hewan
Marmot
Kelinci
Mencit (galur tertentu)
Hamster
Kera
Kuda
Anjing
Sapi
Babi
Bangsa Kakak tua
Unggas
Bovine tuberculosis
++++
++++
++++
++
++
++
++++
+++
+++
0
0
Human tuberculosis
++++
+
++++
+++
0
+
+
+
++
0
0
10
2.4.
Patogenesis Mycobacterium bovis
Patogenesis BTB terdiri dari dua tahapan yaitu : masa infeksi primer dan
masa reinfeksi. Pada masa infeksi primer terjadi perubahan yang ditimbulkan oleh
Mycobacterium sp. pada organ tubuh dan kelenjarnya, yang disebut “komplek
primer”. Infeksi yang terjadi pada organ-organ yang termasuk dalam komplek
primer ini dapat sembuh. Namun, jika tidak sembuh, hal ini kemungkinan
disebabkan karena bakteri bersifat sangat virulen, dan resistensi individu hospes
yang rendah. Komplek primer dapat menimbulkan metastasis yang secara cepat
dapat membunuh hewan (Tarmudji dan Supar, 2008).
Masa reinfeksi tuberkulosis yang terjadi pada sapi akan menyebabkan
kejadian penyakit menjadi kronis atau menahun. Bila sapi penderita tuberkulosis
dapat mengalahkan infeksi primer tersebut, secara klinis individu tersebut dapat
sembuh. Sementara bila terjadi reinfeksi, maka menyebabkan infeksi menahun
pada alat tubuh (organ) paru-paru dan hati (fase ini disebut tuberkulosis menahun)
yang mengakibatkan terjadinya pembentukan tuberkel-tuberkel. Proses yang
terjadi adalah sel-sel neutrofil menyerang dan mengelilingi bakteri yang ada pada
jaringan. Sel-sel neutrofil ini secara cepat diganti dengan sel-sel epiteloid. Pada
pertengahan tuberkel terlihat struktur fibrinoid yang diikuti perkejuan dan
pengapuran. Di sekitar lapisan sel-sel terdapat selapis sel-sel spesifik yakni sel-sel
bundar (limfosit, monosit, sel-sel plasma), histiosit dan fibroblast. Pada TB
biasanya ditemukan sel-sel epiteloid dan sel-sel Langerhans (Tarmudji dan Supar,
2008). Saat Mycobacterium sp. berhasil menginfeksi paru-paru, maka dengan
segera akan tumbuh koloni bakteri yang berbentuk globular (bulat). Reaksi
11
immunologis menunjukkan bahwa bakteri tersebut akan berusaha dihambat
melalui pembentukan dinding disekeliling bakteri itu oleh sel paru-paru.
Mekanisme pembentukan dinding tersebut membuat jaringan disekitarnya
menjadi jaringan parut, dan bakteri Mycobacterium sp. akan menjadi dormant
(istirahat). Bentuk-bentuk dormant inilah yang sebenarnya terlihat sebagai
tuberkel (Megawati, 2013).
Perkembangan infeksi Mycobacterium sp. menjadi tuberkulosis aktif
dalam inang dapat dibagi dalam 5 tahap, yaitu dimulai dengan inhalasi droplet.
Paru merupakan jalan utama masuknya Mycobacterium sp. melalui udara, yaitu
dengan inhalasi droplet sehingga dapat mencapai dan bersarang di bronkiolus
serta alveoli (Todar, 2012)
Tahap kedua dimulai 7-21 hari setelah terinfeksi, Mycobacterium sp.
memperbanyak diri dalam makrofag yang tidak aktif, sampai makrofag tersebut
pecah. Kemudian makrofag lain yang aktif mulai muncul dari sistem darah tepi
dan memfagositosis Mycobacterium sp., tetapi akhirnya makrofag ini juga
kembali tidak aktif sehingga tidak dapat memusnahkan Mycobacterium sp.
(Todar, 2012)
Pada tahap ketiga terbentuk respon imun selular. Limfosit khususnya sel T,
mengenali antigen dengan bantuan molekul Major Histocompability Complex
(MHC) selanjutnya akan terjadi aktivasi sel T dan pembebasan sitokin yaitu
interferon gamma (IFN γ). Pembebasan IFN γ akan mengaktifasi makrofag dan
makrofag yang teraktivasi inilah yang mampu memusnahkan Mycobacterium sp..
Pada tahap ketiga ini juga terbentuk tuberkuli dan Mycobacterium sp. tidak dapat
12
memperbanyak diri dalam keadaan tuberkuli, karena pH sangat rendah dan jumlah
oksigen terbatas. Mycobacterium sp. dapat tahan dalam keadaan tuberkuli selama
periode waktu tertentu (Todar, 2012).
Pada tahap keempat terjadi pertumbuhan tuberkuli. Walaupun banyak
terdapat makrofag aktif disekitar tuberkuli, juga banyak terdapat makrofag yang
tidak atau kurang aktif. Mycobacterium sp. menggunakan makrofag tidak atau
kurang aktif ini untuk bereplikasi sehingga tuberkuli dapat tumbuh dan
menyerang bronkhus menyebabkan infeksi Mycobacterium sp. dapat menyebar ke
bagian lain paru-paru. Tuberkuli juga dapat menyerang arteri atau pembuluh darah
lainnya dan menyebabkan tuberkulosis ekstra-paru (Todar, 2012). Lesi juga
ditemukan pada hati, granuloma paru-paru, limpa dan limfonodus (mandibular,
parotid, retro-pharyngeal, mediastinal, tracheobronchial dan tonsil) (Tarmudji
dan Supar, 2008).
Pada tahap kelima, caseous centers tuberkuli mencair, namun mekanisme
terjadinya hal tersebut belum diketahui. Cairan ini sangat mendukung
pertumbuhan Mycobacterium sp. dan mulai memperbanyak diri secara ekstrasel
dengan cepat. Jumlah Mycobacterium sp. yang banyak akan
menyebabkan
lapisan jaringan terdekat dengan bronkhi mengalami nekrosis dan rusak,
menimbulkan rongga dan menyebabkan Mycobacterium sp. dapat menyebar ke
udara dan bagian lain dari paru-paru (Todar, 2012).
13
2.5.
Gejala Klinis Mycobacterium bovis
Menurut Tarmudji dan Supar (2008), gejala klinik Mycobacterium bovis
dapat dibedakan menjadi gejala umum dan gejala khusus yang timbul sesuai
dengan organ yang terlibat. Gejala klinik tidak selalu spesifik, terutama pada
kasus
baru,
sehingga
menyulitkan
diagnosisnya.
Penyakit
tuberkulosis
berkembang secara lambat, mulai bulanan sampai tahunan. Sapi yang sudah
terinfeksi
mikobakterial pada stadium awal tidak menunjukkan gejala klinis.
Namun pada stadium lanjut, sapi menunjukkan gejala umum yakni : temperatur
tubuh fluktuatif, anoreksia dan kehilangan bobot hidup, pembengkakan
limfonodus, batuk-batuk sampai sesak nafas dan frekuensi respirasi bertambah
(bila tuberkulosis paru-paru) dan indurasi atau pengerasan puting susu.
Pada sapi penderita tuberkulosis, bila bakteri Mycobacterium bovis sudah
menyerang otak, akan mengalami gejala syaraf (inkoordinasi, terhuyung-huyung)
dan tingkah lakunya abnormal sebagai akibat adanya meningo ensefalitis
tuberkulosa pada sapi Holstein yang berumur 4 tahun (Tarmudji dan Supar, 2008).
2.6.
Perubahan patologi anatomi Mycobacterium bovis
Tarmudji dan Supar (2008), melaporkan bahwa lesi Mycobacterium bovis
dapat terjadi pada semua organ pada tubuh, tetapi lokasi yang paling umum
terdapat pada paru-paru dan limfonodus. Ukuran lesi dapat bervariasi dari
beberapa milimeter sampai ke seluruh nodul dan lobus paru-paru. Terbentuknya
lesi awal di deteksi sebagai nodul-nodul kecil berwarna putih dengan diameter
beberapa milimeter. Sedangkan lesi besar khususnya yang terjadi pada paru-paru
14
ditandai dengan nekrosis yang meluas. Pada pemeriksaan post mortem dari sapi
penderita tuberkulosis, terlihat lesi granuloma (di mana bakteri dilokalisir) yang
berbentuk bulat, berdiameter 1 – 3 sentimeter, berwarna kuning atau abu-abu dan
konsistensinya keras. Pada bidang sayatan granuloma mengandung masa kering
kekuningan, perkejuan atau masa nekrotik mengandung reruntuhan sel-sel mati.
Diperkirakan 90% lesi tuberkulosis pada sapi melibatkan limfonodus pada sistem
pernafasan (Gambar 2.1.). Namun lesi dapat juga ditemukan pada rongga thorax,
kepala, mesenterika dan sekitar separuh lesi paru-paru terdapat dalam bagian
lobus distal diafragma (Tarmudji dan Supar, 2008). Pada paru-paru, seringkali
terjadi abses miliari karena bronkho pneumonia supurativa dan terdapat nanah
yang berwarna krem sampai oranye, konsistensinya bervariasi dari cairan kental
menjadi perkejuan, yang biasanya diselaputi oleh jaringan kapsular yang tebal
(Gambar 2.2.). Nodul-nodul kecil nampak pada pleura dan peritoneum (Tarmudji
dan Supar, 2008). Pada penyebaran kasus, terdapat granuloma kecil-kecil lebih
dari satu ditemukan pada sejumlah organ misalnya pada paru-paru, limpa, hati dan
rongga tubuh (CFSPH, 2005).
Gambar 2.1. Limfonodus sapi yang terinfeksi tuberkulosis (kiri), Limfonodus
sapi normal (kanan). Sumber : (Tarmudji dan Supar, 2008)
15
Gambar 2.2. Lesi tuberkulosis pada paru sapi dara umur 2 tahun. Sumber :
(Tarmudji dan Supar, 2008)
2.7.
Metode diagnostik untuk memeriksa adanya Mycobacterium bovis
Mendeteksi Mycobacterium bovis diperlukan beberapa metode diagnostik
untuk medeteksi keberadaan bakteri tersebut. Salah satu metode yang digunakan
dalam penelitian ini ialah Polymerase Chain Reaction (PCR).
2.7.1. Polymerase Chain Reaction (PCR)
Reaksi berantai polimerase (Polymerase Chain Reaction, PCR) adalah
suatu metode enzimatis untuk amplifikasi DNA dengan cara in vitro. PCR ini
pertama kali dikembangkan pada tahun 1985 oleh Kary B. Mullis. Amplifikas
DNA pada PCR dapat dicapai bila menggunakan primer oligonukleotida yang
disebut amplimers. Primer DNA suatu sekuens oligonukleotida pendek yang
berfungsi mengawali sintesis rantai DNA. PCR memungkinkan dilakukannya
pelipatgandaan suatu fragmen DNA. Umumnya primer yang digunakan pada PCR
terdiri dari 20 -30 nukleotida (Yusuf, 2010).
16
DNA template (cetakan) yaitu fragmen DNA yang akan dilipatgandakan
dan berasal dari patogen yang terdapat dalam spesimen klinik. Enzim DNA
polimerase merupakan enzim termostabil Taq dari bakteri termofilik Thermus
aquaticus. Deoksiribonukleotida trifosfat (dNTP) menempel pada ujung 3’ primer
ketika proses pemanjangan dan ion magnesium menstimulasi aktivasi polimerase
(Yusuf, 2010).
Proses PCR melibatkan beberapa tahap yaitu: denaturasi awal, denaturasi,
annealing, ekstensi dan ekstensi akhir. Tahap (2) sampai dengan (4) merupakan
tahapan berulang (siklus), di mana pada setiap siklus terjadi duplikasi jumlah
DNA (Handoyo dan Rudiretna, 2001).
2.7.1.1.
Denaturasi
Pada tahap ini molekul DNA dipanaskan sampai suhu 950C yang
menyebabkan terjadinya pemisahan untai ganda DNA menjadi untai DNA
tunggal. Untai DNA tunggal inilah yang menjadi cetakan bagi untai DNA baru
yang akan dibuat (Kusuma, 2010).
Gambar 2.3. Untai DNA mengalami denaturasi.
Sumber : Kusuma (2010)
17
2.7.1.2.
Penempelan (Annealing)
Enzim Taq polimerase dapat memulai pembentukan suatu untai DNA
baru jika ada seuntai DNA berukuran pendek (DNA yang mempunyai panjang
sekitar 10 sampai 30 pasang basa) yang menempel pada untai DNA target yang
telah terpisah. DNA yang pendek ini disebut primer. Agar suatu primer dapat
menempel dengan tepat pada target, diperlukan suhu yang rendah sekitar 550C
selama 30-60 detik (Kusuma, 2010).
Gambar 2.4. Penempelan primer dengan untai DNA yang telah
terdenaturasi. Sumber : Kusuma (2010).
2.7.1.3.
Pemanjangan (Ektension)
Pemanjangan (Ektension) merupakan langkah setelah primer menempel
pada untai DNA target, enzim DNA polimerase akan memanjangkan sekaligus
membentuk DNA yang baru dari komponen primer, DNA cetakan dan nukleotida
(Kusuma, 2010).
Gambar 2.5. Perpanjangan DNA. Sumber : Kusuma (2010).
18
Deteksi kuman BTB dengan teknik PCR mempunyai sensitivitas yang
amat tinggi. PCR merupakan cara amplifikasi DNA, dalam hal ini DNA
Mycobacterium sp., secara in vitro. Proses ini memerlukan DNA cetakan
(template) untai ganda yang mengandung DNA target, enzim DNA polymerase,
nukleotida trifosfat, dan sepasang primer. Pemeriksaan Mycobacterium sp.
dengan teknik PCR cukup baik bila dibandingkan dengan kultur bakteri BTB.
Pemeriksaan Mycobacterium sp. dengan teknik PCR mempunyai keunggulan,
yaitu waktu pemeriksaannya relative singkat, yaitu hanya 24 jam saja, sedangkan
pemeriksaan kultur bakteri Mycobacterium sp. membutuhkan waktu 8 – 12
minggu (Jasaputra et al., 2005).
Teknik tes amplifikasi molekul PCR telah terbukti menjadi alternatif
peneguhan diagnose yang menjanjikan bahkan untuk negara-negara berkembang.
Dengan PCR, diagnosis dapat ditegakkan lebih cepat dan proses diagnostik
menjadi tidak rumit, PCR dapat mengurangi keterlambatan baik dalam diagnosis
dan awal pengobatan. Bergantung pada "standar emas" dan faktor metodologis
lainnya, studi menunjukkan sensitivitas PCR mulai dari 77% sampai dengan 95%
(Lydia et al., 2004).
2.8
Etiologi Klebsiella pneumoniae
Bakteri Klebsiella pneumoniae penyebab Klebsiellosis tumbuh di bawah
kondisi aerob pada suhu 12-43ºC dengan pertumbuhan optimum pada suhu 3537ºC dan minimum di bawah kondisi anaerob. Ph optimum untuk pertumbuhan
adalah 7,2. Umumnya, bakteri ini dapat menggunakan sitrat dan glukosa sebagai
19
sumber karbon satu-satunya dan ammonia sebagai sumber nitrogen. Klebsiella
pneumoniae adalah bakteri Gram negatif berukuran 0,3-1,5 μm × 0,6-6,0 μm
yang berbentuk batang (basil). Klebsiella pneumoniae tergolong bakteri yang
tidak dapat melakukan pergerakan (non motil). Berdasarkan kebutuhannya akan
oksigen, Klebsiella pneumoniae merupakan bakteri fakultatif anaerob. Klebsiella
pneumoniae dapat memfermentasikan laktosa. Pada uji dengan indol, Klebsiella
pneumoniae akan menunjukkan hasil negatif.
Klebsiella pneumoniae dapat
mereduksi nitrat. Klebsiella pneumoniae banyak ditemukan di mulut, kulit, dan
saluran usus, namun habitat alami dari Klebsiella pneumoniae adalah di tanah
(Rahmawati, 2009).
Klebsiella pneumoniae memiliki kapsul polisakarida yang penting. Kapsul
ini menyelubungi permukaan seluruh sel serta menyumbang besar kemunculan
organisme pada pewarnaan gram dan memberikan perlawanan terhadap berbagai
mekanisme pertahanan inang. Anggota dari genus Klebsiella sp. biasanya
mengekspresikan 2 jenis antigen pada permukaan sel. Yang pertama adalah
lipopolisakarida (O antigen), sementara yang lain adalah polisakarida kapsuler (K
antigen). Kedua antigen ini berkontribusi dalam patogenisitas. Keragaman
struktural antigen ini membentuk dasar untuk klasifikasi dalam berbagai serotipe.
Virulensi semua serotipe tampaknya serupa. Kapsul memainkan peran yang
sangat penting dalam virulensi (Mansour et al., 2014).
20
2.9
Prevalensi Global Klebsiella pneumoniae
Klebsiellosis pada sapi yang disebabkan oleh Klebsiella pneumonia telah
dilaporkan di beberapa negara di dunia. Studi yang dilakukan terhadap 68 sampel
paru-paru dari kerbau dan sapi berumur 1-3 tahun yang disembelih di rumah
potong hewan Assiut Governorat, Mesir menunjukkan bahwa 66 (97,06%) sampel
paru-paru yang diperiksa, dapat terisolasi Klebsiella pneumoniae (3.27%) (Sayed
dan Zaitoun, 2009). Di indonesia, kejadian Klebsiellosis ditemukan pada sampel
paru-paru sapi yang mengalami pneumoni yang berasal dari tempat pemotongan
hewan di kota Gorontalo (Retnowati dan Nugroho, 2015).
Klebsiella pneumonia juga telah diisolasi dari genus burung layanglayang merah (Milvus milvus), burung bangkai Mesir, dan skua Antartika
(Catharacta spp) dengan menunjukkan prevalensi masing-masing 7,96% (jumlah
sampel = 113), 8.82% (jumlah sampel = 68) dan 4,54% (jumlah sampel = 22).
Prevalensi Klebsiella pneumoniae telah diisolasi dari tinja Red-billed chough
(Pyrrhocorax pyrrhocorax) sebesar 15,0%, 12,8% dan 15,6% pada tiga lokasi
yang berbeda di Spanyol. Klebsiella pneumonia juga telah diisolasi dari burung
nasar kalkun liar (Cathartes aura) dan peregrine falcon (Falco peregrinus) di
Amerika Serikat yang menunjukkan prevalensi masing-masing sebesar 5%
(jumlah sampel = 20) dan 42,85% (jumlah sampel = 14) (Sharma et al., 2014).
21
2.10
Hewan Rentan Klebsiella pneumoniae
Penyakit klebsiellosis yang disebabkan oleh bakteri Klebsiella pneumoniae
adalah gram negatif patogen oportunistik yang berhubungan dengan banyak
infeksi pada usus hewan, mastitis dan pneumonia pada sapi, bakteremia di anak
sapi, metritis di kuda, pneumonia dan infeksi saluran kemih pada anjing, dan
pneumonia septicemia di anak kuda. Infeksi nosokomial yang disebabkan oleh
Klebsiella pneumoniae juga merupakan penyebab utama morbiditas dan
mortalitas pada manusia (Sharma et al., 2014).
Klebsiella pneumoniae telah diisolasi dari beberapa jenis burung terutama
pada fesesnya yaitu genus burung layang-layang merah (Milvus milvus), burung
bangkai
Mesir,
skua
Antartika
(Catharacta
spp.),
Red-billed
chough
(Pyrrhocorax pyrrhocorax), burung nasar kalkun liar (Cathartes aura) dan
peregrine falcon (Falco peregrinus) (Sharma et al., 2014).
2.11
Pathogenesis Klebsiella pneumoniae
Bakteri Klebsiella sp., memiliki komponen yang terlibat dalam mekanisme
patogenik infeksi. Pada penelitian patogenisitas Klebsiella sp., ditemukan 5 faktor
utama yang berperan penting, diantaranya : kapsul, fimbriae (pili), resistensi
serum, lipopolisakarida, dan siderophores (Podschun dan Ullman, 1998).
Kapsul sangat penting untuk virulensi Klebsiella sp. Kapsul terdiri dari
kumpulan tebal struktur fibrillar yang menutupi permukaan bakteri. Komponen
tersebut melindungi bakteri dari fagositosis oleh granulosit polimorfonuklear dan
mencegah pembunuhan bakteri (Podschun dan Ullman, 1998).
22
Sifat perekat di Enterobacteriaceae umumnya dimediasi oleh pili. Pili akan
membantu proses infeksi. Mikroorganisme datang sedekat mungkin pada host di
permukaan mukosa dan mempertahankan kedekatan ini dengan melekat ke sel
inang. Terdapat dua jenis pili yang dominan di Klebsiella sp., yaitu pili tipe 1 dan
tipe 3. Pili tipe 1 : berkaitan dengan virulensi bakteri yang diduga berasal dari
kemampuan bakteri untuk mengikat sel-sel epitel urogenital, pernapasan, dan
saluran usus. Hal ini membuat pili tipe 1 dapat memediasi bakteri berkolonisasi
pada urinogenital dan saluran pernapasan yang menyebabkan perkembang biakan
bakteri akan menjadi patogen fakultatif sehingga dapat mengakibatkan penyakit
disaat keadaan host melemah. Pili tipe 3, pada awalnya digambarkan sebagai
organel adhesi Klebsiella sp., menghuni akar tanaman, namun pili ini kemudian
ditemukan mampu mengikat berbagai sel manusia terutama pada sel endotel,
epitel saluran pernapasan, dan sel-sel uroepithelial. Sejauh ini, tidak ada model
hewan percobaan yang digunakan untuk mengkaji peran pili dalam infeksi. Selain
itu, struktur reseptor inang yang sesuai pun tidak diketahui (Podschun dan
Ullman, 1998).
Pertahanan pertama inang melawan serangan mikroorganisme selain
fagositosis ialah oleh granulosit polimorfonuklear dan efek bakterisidal. Kegiatan
bakterisidal dimediasi terutama oleh protein komplemen. Setelah aktivasi
kaskade, protein ini akan terakumulasi sebagai serangan membran kompleks di
permukaan mikroorganisme. Komplemen kaskade dapat diaktifkan dengan dua
mekanisme yang berbeda: jalur komplemen klasik, yang biasanya membutuhkan
antibodi spesifik yang akan diaktifkan, dan komplemen jalur alternatif, yang dapat
23
diaktifkan bahkan tanpa adanya antibodi. Alternatif jalur ini juga dianggap
sebagai sistem pertahanan awal kekebalan bawaan, yang memungkinkan inang
untuk bereaksi terhadap serangan mikroorganisme bahkan sebelum antibodi
spesifik yang terbentuk. (Podschun dan Ullman, 1998).
Molekul lipopolisakarida (LPS) terdiri dari lipid A, polisakarida inti dan
rantai sisi yang disebut "O-antigen”. terdapat sembilan jenis O-antigen yang
membedakan Klebsiella pneumoniae. Peran penting dari O-antigen adalah untuk
melindungi Klebsiella pneumoniae dari pembunuhan dari komplemen yang
dimediasi, baik yang berkapsul atau non-berkapsul. Galur O-antigen sangat
sensitif terhadap aksi bakterisida dari kedua jalur yaitu komplemen alternatif dan
klasik. Untuk perlindungan ini, panjang rantai O-antigen tampaknya menjadi
penting. Namun demikian, O-antigen sangat efisien dalam mengaktifkan
komponen awal komplemen, dan opsonisasi membuat bakteri rentan terhadap
fagositosis (Brisse et al., 2006).
Siderophore merupakan molekul kecil yang berfungsi sebagai sistem
penyerapan zat besi utama enterobacteria dan disintesis oleh hampir semua isolat,
sehingga terjadi kompetisi dalam penyerapan zat besi dengan hostnya.
Pertumbuhan bakteri dalam jaringan host dibatasi tidak hanya oleh mekanisme
pertahanan inang tetapi juga oleh pasokan zat besi yang tersedia. Zat besi
merupakan faktor penting dalam pertumbuhan bakteri, berfungsi terutama sebagai
katalis reduksi protein berpartisipasi dalam proses transportasi oksigen dan
elektron. Pasokan zat besi bebas yang tersedia untuk bakteri dalam lingkungan
inang sangat rendah, karena unsur ini terikat dengan protein intraseluler seperti
24
hemoglobin, feritin, hemosiderin, dan mioglobin dan ekstrasel untuk afinitas
tinggi zat besi mengikat protein seperti laktoferin dan transferin. (Podschun dan
Ullman, 1998).
2.12
Gejala Klinis Klebsiella pneumoniae
Bakteri Klebsiella pneumonia ini menginfeksi saluran pernapasan terutama
paru-paru serta dapat mengakibatkan pneumonia, nasal mucosa atrophy dan
rhinoscleroma. Selain itu dapat pula menginfeksi saluran kemih pada manusia usia
lanjut dan kelenjar susu pada hewan. Gejala umum yang terlihat biasanya demam
dan batuk dengan sputum berwarna merah (Janda dan Abbott, 2006).
Gejala klinis pneumonia sangat bervariasi, dari yang ringan sampai paling
berat. Stadium awal radang paru-paru berupa hiperemia pulmonum, yang
selanjutnya diikuti gejala dispnoe atau sesak nafas, dan pemafasan frekuen dengan
tipe abdominal. Respirasi cepat dan dangkal merupakan gejala utama dari
pneumonia stadium awal. Gejala klinis lain yang sering timbul adalah anoreksia,
lesu, mukosa sianosis, adanya peningkatan suhu pulsus, dan perubahan auskultasi
dan perkusi paru-paru. Selanjutnya dikatakan bahwa pneumonia dalam beberapa
hari akan menimbulkan gejala berupa batuk, keluar leleran dari hidung, pada
keadaan akut suhu tubuh meningkat, kadang-kadang mencapai 42°C. Hewan
berdiri dengan kaki diabduksikan dan kepala merunduk (Yuriadi dan Tjahajati,
2002).
25
2.13
Perubahan patologi anatomi Klebsiella pneumoniae
Bakteri Klebsiella pneumonia ini menginfeksi saluran pernapasan terutama
paru-paru serta dapat mengakibatkan pneumonia (Janda dan Abbott, 2006).
Retnowati dan Nugroho (2015), menjelaskan bahwa gangguan pada paru-paru
salah satunya dapat disebabkan oleh infeksi penyakit dan akan menimbulkan
manifestasi peradangan pada tiap lobusnya. Peradangan yang terjadi pada paruparu sering disebut dengan pneumonia. Manifestasi pneumonia pada sapi dapat
diakibatkan oleh virus, bakteri atau kombinasi keduanya, parasit metazoa dan
agen-agen fisik/kimia lainnya. Beberapa penyakit bakteri diketahui dapat
mengakibatkan perubahan patologi pada paru-paru sapi misalnya seperti penyakit
ngorok sapi atau sering dikenal juga dengan Septicemia epizootica (SE),
Tuberkulosis dan Klebsiellosis. Serta bisa juga akibat dari bakteri saluran
pencernaan seperti golongan bakteri Enterobacteriaceae sp.
Terdapat beberapa bentuk pneumonia yang pernah dilakukan penelitian
oleh Retnowati dan Nugroho (2015), yaitu : atelektasis, pneumoni intersisial,
pneumoni aspirasi, edema pada lobarpneumoni dan lobarpneumoni disertai
adanya pus (nanah).
2.14
Metode diagnostik untuk memeriksa adanya Klebsiella pneumoniae
Diagnosis infeksi Klebsiella dibuat atas dasar pemeriksaan klinis, isolasi
dan identifikasi organisme. Identifikasi laboratorium biasanya dilakukan pada
kultur jaringan, pewarnaan gram dan serangkaian tes biokimia. Isolasi bakteri
26
membutuhkan waktu sampai 24 jam dan tes biokimia membutuhkan waktu
sampai 48 jam (Mansour et al., 2014).
Isolasi Klebsiella pneumoniae dapat dilakukan dengan mengkultur sampel
pada beberapa media agar yaitu : SCAI agar (koloni Kuning berbentuk kubah dan
berlendir), EMB agar (koloni gelap tidak metalik dan Berlendir), BCP agar
(koloni kuning berlendir) dan MacConkey (Sharma et al., 2014). Media agar
MacConkey dengan koloni yang ditanam terlihat koloni berwarna merah muda
dengan latar belakang agak kekuningan. Koloni yang terlihat kurang lebih
berbentuk kubah, berukuran 3-4 milimeter dengan aspek berlendir dan kadangkadang lengket (Brisse et al., 2006).
Pewarnaan gram menggunakan pewarnaan diferensial karena membedakan
bakteri dalam dua kelompok (Gram positif dan Gram negatif). Hans Christian
Gram memperkenalkan teknik ini pada tahun 1884. Pewarnaan gram sangat
berguna untuk identifikasi mikroorganisme sebagai pembeda bakteri karena
adanya perbedaan zat kimia dan fisik pada dinding sel mereka. Kristal violetiodine kompleks (CVI) terbentuk karena violet kristal dan yodium menembus sel
bakteri tidak larut pada penggunaan alkohol karena lapisan peptidoglikan yang
tebal pada bakteri Gram-positif. Alkohol melarutkan lapisan lipopolisakarida luar.
Akibatnya, kompleks CVI larut melalui lapisan tipis peptidoglikan pada bakteri
gram negatif. Pewarnaan Gram bakteri Klebsiella pneumonia menghasilkan sel
merah muda hal ini dikarenakan bakteri gram negatif mengandung lapisan
lipopolisakarida sebagai bagian dari dinding sel mereka. Dalam proses pewarnaan,
langkah decolorizing mengganggu lapisan lipopolisakarida luar, dan CVI dicuci
27
melalui lapisan tipis peptidoglikan. Akibatnya, sel-sel muncul berwarna sampai
pewarnaan counter dengan safranin, setelah itu bakteri muncul berwarna merah
muda (Tiwari et al., 2009).
Menurut Cowan (1974) dan Sharma et al., (2014), untuk mengidentifikasi
isolat yang dikultur maka dilakukan uji biokimia dan gula-gula disajikan seperti
Tabel 2.2.
Tabel 2.2.
Klebsiella pneumonia dengan tes biokimia dan gula-gula
Uji Biokimia dan Gula-gula
Motilitas
Sitrat
Gas dari Glukosa
Laktosa
Sukrosa
Methyl Red
Voges Proskauer
Indol
Urea
Triple Sugar Iron Agar
Oksidase
Katalase
2.15
Hasil Pada Genus Klebsiella
Pneumonia
+
+
+
+
+
+
Acid/Acid ; H2S - ; Gas +
+
Faktor penyebaran Mycobacterium bovis dan Klebsiella pneumoniae
Penyebaran Mycobacterium bovis penyebab BTB dan Klebsiella
pneumoniae penyebab Klebsiellosis memiliki beberapa faktor yang dapat
mempengaruhi infeksi dan penularan, yaitu: umur hewan, lingkungan, cuaca dan
manajemen peternakan (Tarmudji dan Supar, 2008). Penyebaran hewan terinfeksi
di negara maju dan berkembang yang paling mungkin adalah terjadi ketika
binatang liar dan peliharaan berbagi padang rumput atau wilayah (Cosivi et al.,
28
1998). Sumber utama penyebaran bakteri Klebsiella pneumonia baik terhadap
manusia dan hewan adalah feses yang diikuti dengan kontak melalui bahan yang
terkontaminasi (Sugoro et al., 2008). Sedangkan dari hasil kajian yang lain
menunjukkan bahwa infeksi dan penularan tuberkulosis pada hewan rentan dapat
melalui saluran pernafasan (Tarmudji dan Supar, 2008).
Infeksi tuberkulosis dari hewan liar ke sapi dapat terjadi secara horizontal
dengan perantaraan cemaran Mycobacterium bovis pada rumput, air dan udara.
Infeksi diantara sapi penderita tuberkulosis ke sapi lain yang rentan dapat terjadi
melalui saluran pencernaan. Infeksi secara vertikal dapat terjadi, tetapi kasusnya
sangat sedikit. (Tarmudji dan Supar, 2008). Tuberkulosis pulmonal atau
exstrapulmonal akan tetap tinggi apabila prevalensi infeksi pada sapi amat tinggi,
karena terjadinya penularan dari susu atau produknya yang tidak mengalami
pemanasan terlebih dahulu dan terjadi penularan secara aerosol pada pemeliharaan
sapi atau pekerja kandang (Poeloengan et al.,
2014). Selain faktor tersebut,
lalulintas ternak juga menjadi faktor pemicu dalam penyebaran penyakit. Dalam
perdagangan bebas saat ini, diwajibkan menyertakan perjanjian Free Trade
Agreements (FTA) yang bertujuan untuk mengurangi halangan dalam melakukan
perdagangan antara dua negara atau lebih, dan tidak menutup kemungkinan akan
memudahkan terjadinya penyebaran penyakit antar negara.
29
2.16
Konsep Epidemiologi
Epidemiologi adalah kajian penyakit dalam populasi dan faktor-faktor
yang mempengaruhi kejadian suatu penyakit. Menurut Sumiarto (1998),
penyidikan penyakit hewan di dalam populasi berupaya menjawab empat
pertanyaan dasar yaitu keberadaan penyakit dan arasnya, penyebab, strategi
pengendalian, dan biaya pengendalian penyakit.
Kajian epidemiologi pada dasarnya menggunakan pendekatan holistik
untuk mencari, mengumpulkan, dan menganalisis data kejadian penyakit serta
faktor-faktor yang mempengaruhinya. Prevalensi adalah bagian dari studi
epidemiologi untuk menganalisa penyakit yang memiliki pengertian jumlah
orang/hewan dalam populasi yang mengalami gangguan penyakit, atau dalam
kondisi tertentu pada suatu waktu yang dihubungkan dengan besar populasi
darimana kasus itu berasal. Prevalensi pada intinya memberikan informasi tentang
derajat penyakit yang berlangsung dalam populasi pada satu titik waktu. Adapun
faktor-faktor yang disidik untuk melihat kemungkinan yang bertindak sebagai
penyebab penyakit ialah, faktor lingkungan, hospes, dan agen (Martin et al.,
1987). Kajian epidemiologi dapat memberikan informasi secara komprehensif
yang diperlukan untuk mencegah terjadinya penyakit pada populasi melalui
pengendalian faktor–faktor yang berpengaruh (Sumiarto, 1997).
30