hubungan biofilm dengan infeksi : implikasi pada kesehatan

HUBUNGAN BIOFILM DENGAN INFEKSI : IMPLIKASI PADA
KESEHATAN MASYARAKAT DAN STRATEGI MENGONTROLNYA
Rini Purbowati
Bagian Biomedik
Fakultas Kedokteran Universitas Wijaya Kusuma-Surabaya
Email: [email protected]
Abstrak
Biofilm yang terbentuk di permukaan mukosa rongga tubuh dapat menjadi sumber utama
infeksi. Infeksi oleh mikroba pembentuk biofilm sulit untuk diobati karena mereka ketahanan
yang lebih besar terhadap agen antimikroba dibandingkan sel-sel individunya. Oleh karena
itu infeksi yang terkait biofilm semakin menambah beban ekonomi negara. Tujuan dari
tinjauan pustaka ini adalah memperkaya literatur tentang biofilm dan mikroba pembentuk
biofilm dan kontribusinya terhadap penyakit yang menyerang manusia dengan tujuan
menarik perhatian publik terhadap implikasi kesehatan masyarakat. Biofilm didefinisikan
sebagai sekumpulan dari mikroorganisme dan produk ekstraselular yang berasosiasi pada
permukaannya dan umumnya menempel pada substrat biologi dan non-biologi. Pembentukan
biofilm dipengaruhi oleh faktor pengontrol perlekatan sel, sifat alami permukaan,
karakteristik media, serta karakteristik permukaan sel mikroba. Secara genetik kemampuan
pembentukan biofilm diatur oleh operon ica ABDC. Siklus kehidupan pada biofilm meliputi
perlekatan sel, pembentukan mikrokoloni, pembentukan biofilm serta pemantapan dan
perluasan biofilm. Struktur biofilm terdiri dari mikroorganisme dan zat polimer ekstraseluler
dengan struktur vertikalseperti menara atau jamur yang dipisahkan oleh ruang interstitial.
Bakteri pembentuk biofilm menunjukkan peningkatan resistensi terhadap antibiotik dan
desinfektan serta resisten terhadap proses fagositosis dan mekanisme lain dari sistem imun
bawaan dan adaptif. Biofilm berperan dalam kasus keracunan makanan dan mempengaruhi
keamanan pangan. Biofilm telah diketahui terlibat dalam berbagai macam infeksi mikroba
pada tubuh seperti infeksi saluran kemih, infeksi kateter, infeksi telinga tengah, pembentukan
gigi plak, gingivitis, legionellosis, infeksi pada pemakaian lensa kontak, dan endokarditis,
infeksi pada cystic fibrosis, dan infeksi implan permanen seperti prostesis persendian dan
katup. Sehingga perlu diperhatikan oleh instansi pemerintah dengan menginstruksikan kepada
seluruh pemerhati kesehatan masyarakat dan lingkungan untuk mengembangkan dan
mengembangkan penilaian risiko kesehatan yang tepat dan pedoman khusus infeksi terkait
biofilm yang melindungi kesehatan masyarakat sekaligus lingkungan.
Kata Kunci : biofilm, penyakit, implikasi, kesehatan masyarakat.
Jurnal “Ilmiah Kedokteran” Volume 5 Nomer 1 Edisi Maret 2016, hal. 1 - 14
1
CORRELATION BIOFILM WITH INFECTION: IMPLICATIONS FOR
PUBLIC HEALTH AND STRATEGIES TO CONTROL
Abstract
Biofilms are formed in the surfaces of mucosal of the body cavity can be a major source of
infection . Infection by microbial biofilm formers are difficult to treat because of their greater
resistance to antimicrobial agents than individual cells . Therefore biofilm -related infections
and increased the economic burden of the country. The purpose of this literature review is to
examine literature on biofilms and biofilm-associated microbes and their contribution to the
disease burden of man with the aim of drawing attention to their public health
implication.Biofilm are defined as “collections of microorganisms and their associated
extracellular products at an interface and generally attached to a biological and nonbiological substratum. Biofilm formation are influenced by factors controlling cell
attachment, nature of surface, propertis of medium, and properties of the microbial cell
surface. The ability of biofilm formation is genetically regulated by ica ABDC operon.
Biofilm life cycle include adhesion of cells, formation of microcolonies, formation of biofilm
and detachment anddispersal of biofilm. Structure of biofilm consists microorganisms and
extracellular polymeric substances with vertical structures of microorganisms sometimes
take the form of towers or mushrooms which are separated by interstitial spaces. Bacterial
biofilm showed increased resistance to antibiotics, disinfectants and resistant to phagocytosis
and other mechanisms of innate and adaptive immune system. Biofilms associated with food
borne illness and affect to food security. Biofilms have been implicated in a wide variety of
microbial infections in the body such as as urinary tract infections, catheter infections,
middle-ear infections, formation of dental plaque, gingivitis, legionellosis ,infections
involving contact lenses, and less common but more lethal processes such as endocarditis,
infections in cystic fibrosis, and infections of permanent indwelling devices such as joint
prostheses and heart valves. It is important for government agencies with a mandate for
safeguarding public health and environment to develop and adopt ap propriate health risk
assessment and biofilm-specific guidelines that are protective of both public health and the
environment.
Keywords: biofilm, implications, diseases, public health.
PENDAHULUAN
Pada kebanyakan habitat alami,
mikroorganisme
tidak
berada
dalam
99% mikroba hidup pada mikro-ekosistem
sebagai biofilm 2. Menurut Riemann and
bentuk individu, atau sel yang hidup bebas
Cliver
tetapi
dengan
sebagai sekumpulan dari mikroorganisme
melekat
dan produk ekstraselular yang berasosiasi
mereka
mikroorganisme
berasosiasi
lain
atau
dipermukaan. yang sering disebut sebagai
biofilm
1
. Bukti menunjukkan bahwa
dalam lingkungan alaminya, lebih dari
Jurnal “Ilmiah Kedokteran” Volume 5 Nomer 1 Edisi Maret 2016, hal. 1 - 14
pada
(2006),
biofilm
permukaannya
dan
didefinisikan
umumnya
menempel pada substrat biologi dan nonbiologi 3.
2
Dalam beberapa kasus, biofilm
tersebut dihuni oleh
spesies tunggal
umumnya jauh lebih efektif melawan sel
yang
aktif,
hal
ini
disinfektan
mikroba
planktonik belum tentu efektif untuk sel
beragam.
Banyak
3
antara kelembaban dan nutrisi yang ada
terhadap metode kontrol mikroba secara
didalamnya rentan terhadap pembentukan
tradisional, mikroba pembentuk biofilm
biofilm jika ada mikroorganisme yang
menyebabkan
hadir.
virulen terhadap penyakit dalam jangka
tersebut
dari
sel
biofilm
permukaan
Dilihat
untuk
permukaan yang jika dilihat dari gabungan
Beberapa
.
efektif
bahwa
sedangkan kasus lainnya, di diami oleh
yang
yang
berarti
manusia
lama
menjadi
waktu
perpipaan sistem pengolahan air minum
pengobatan
dan industri dan system akuatik alami
menyebabkan peningkatan angka kematian
yang
dengan
lebih
meliputi jaringan hidup, perangkat medis,
2
yang
resistensinya
terbatas
pilihan
sehingga
2
yang mendukung pembentukan biofilm .
dan peningkatan biaya pengobatan
Biofilm tersusun atas eksopolisakarida
Menurut beberapa perhitungan secara
bakteri dan material capsular yeast dan
ekonomi, beban ekonomi infeksi yang
menyediakan
timbul dari biofilm sebesar 6 miliar dolla
lapisan
pelindung
bagi
per
proses desikasi, paparan antimikroba dan
Sayangnya, sebagian besar metode kontrol
agen pembersih. Bila biofilm terbentuk di
mikroba
permukaan
melindungi
menargetkan satu sel atau sel yang hidup
rongga tubuh maka dapat menjadi sumber
bebas saja (planktonik) karena apresiasi
utama infeksi
1
yang
di
yang
Amerika
ada
saat
Serikat
4
mikroba sehingga terlindung terhadap
mukosa
tahun
.
ini
.
hanya
. Mikroba pembentuk
yang signifikan terhadap biofilm masih
biofilm terlibat dalam sejumlah infeksi
merupakan fenomena yang relatif baru 2.
manusia yang sulit untuk diobati yang
Tujuan dari tinjauan pustaka ini adalah
memiliki konsekuensi terhadap kesehatan
untuk
masyarakat
biofilm dan mikroba pembentuk biofilm
meskipun
ada
beberapa
aplikasi biofilm yang bermanfaat.
Mikroba
pembentuk
memperkaya
literatur
tentang
dan kontribusinya terhadap penyakit yang
biofilm
menyerang
manusia
perhatian
dengan
memiliki ketahanan yang lebih besar
menarik
publik
terhadap agen antimikroba dibandingkan
implikasi kesehatan masyarakat .
tujuan
terhadap
sel-sel individunya. Agen antimikroba
Jurnal “Ilmiah Kedokteran” Volume 5 Nomer 1 Edisi Maret 2016, hal. 1 - 14
3
TINJAUAN PUSTAKA
DEFINISI BIOFILM
Beberapa
peneliti
telah
memberikan definisi mengenai biofilm
5
biasanya tertanam dalam matriks polimer
8
. Biofilm digambarkan sebagai koloni
diantaranya adalah menurut menyebutkan
mikroorganisme yang melekat satu sama
bahwa biofilm merupakan suatu asosiasi
lain pada permukaan, dalam bentuk yang
mikroorganisme di mana sel-sel mikroba
irreversibel 9. Sebuah biofilm didefinisikan
menempel satu sama lain pada permukaan
sebagai ekosistem mikrobiologi kompleks
hidup maupun permukaan tak-hidup dalam
yang terbentuk oleh spesies tunggal atau
suatu matriks yang diproduksi oleh dirinya
banyak
spesies
(multispesies)
sendiri dari bahan polimer ekstraseluler.
dengan
matriks
polimer
biofilm merupakan kelompok kompleks
Mayoritas bakteri hidup tidak berada
dari sel mikroba yang menempel dalam
dalam bentuk planktonik, tetapi sebagai
matriks eksopolisakarida pada permukaan
anggota dari komunitas biofilm yang
perangkat medis dimana infeksi yang
melekat.
terkait biofilm dalam peralatan medis
didefinisikan sebagai 'mikroba tertutup
menimbulkan
matriks,
masalah
serius
bagi
kesehatan masyarakat dan mempengaruhi
fungsi
perangkat
medis
tersebut
Sedangkan menurut Bogino
7
6
Bentuk
yang
terkait
10
organik
populasi
melekat
baik
.
tersebut
pada
permukaan biologis maupun non-biologis'.
.
Bakteri pembentukan biofilm terlibat pada
, biofilm
banyak penyakit kronis di banyak negara.
merupakan komunitas bakteri di mana sel-
11
sel yang tertanam dalam matriks senyawa
pada
polimer ekstraselular yang melekat di
berkembang
permukaan.
biofilm
selnya dalam matriks berlendir yang terdiri
membantu melindungi bakteri dari kondisi
dari zat polimer ekstraseluler (EPS) yang
yang
dan
mereka hasilkan dan membentuk biofilm.
pembentukan biofilm tampaknya menjadi
Biofilm dapat menjadi bermasalah pada
faktor penting dalam siklus penyakit dari
sektor industri makanan tertentu seperti
patogen bakteri baik pada manusia dan
pembuatan
hewan. Biofilm biasanya terdiri dari
pengolahan produk segar, pengolahan
beragam mikroorganisme, yang melekat
unggas dan pengolahan daging merah 12.
Hidup
tidak
pada permukaan.
dalam
menguntungkan
Mikroorganisme
. Secara alami mikroorganisme melekat
permukaan
biak
bir,
yang
dan
lembab,
membenamkan
pengolahan
susu,
ini
Jurnal “Ilmiah Kedokteran” Volume 5 Nomer 1 Edisi Maret 2016, hal. 1 - 14
4
STRUKTUR DAN KOMPOSISI BIOFILM
Biofilm
mikroorganisme
terdiri
dari
zat
polimer
dan
transportasi dari sel planktonik oleh
gravitasi,
difusi
atau
kekuatan
ekstraseluler yang diproduksi oleh mereka
dinamis cairan dari fase cairan
sendiri
disekitarnya.
yang
eksopolisakarida
disebut
Perlekatan
juga
Perkembangan
tergantung pada ketersediaan hara
biofilm yang utuh mengandung banyak
dalam media sekitarnya, dan tahap
lapisan termasuk matriks EPS dengan
pertumbuhan sel bakteri itu sendiri.
struktur vertikal, dan pembentukan film.
Dua
Struktur vertikal mikroorganisme kadang-
diidentifikasi dalam proses ini yaitu
kadang berbentuk seperti menara atau
perlekatan reversibel diikuti oleh
jamur
perlekatan
yang
(EPS).
sebagai
dipisahkan
interstitial.
oleh
Ruang
ruang
tahapan
yang
irreversibel.
dapat
Awalnya,
interstitial
interaksi jangka panjang terbentuk
memungkinkan sebagian besar biofilm
antara sel bakteri dan substrat disebut
dengan mudah dan cepat mengambil
perlekatan reversibel, dan melibatkan
nutrisi
interaksi
dari
cairan
sekitarnya
dan
van
der
Waals,
gaya
memindahkan produk sampingannya dari
elektrostatik dan interaksi hidrofobik.
biofilm. Pembentukan biofilm memang
Selama tahap ini, bakteri masih
kompleks,
dapat
menunjukkan gerak Brown dan dapat
langkah
dengan mudah dihilangkan dengan
dasar yaitu: deposisi dan pembentukan
gaya geser fluida (misalnya hanya
film, mikroba (planktonik) melekat pada
dengan
lembaran
dilanjutkan perlekatan irreversibel,
tapi
secara
dikelompokkan dalam
film,
kolonisasi
umum
empat
pertumbuhan
bakteri
dan
dan
akhirnya
13
terbentuklah biofilm .
membilasnya).
interaksi
jangka
Kemudian
pendek
yang
melibatkan interaksi dipol-dipol, ion
hidrogen, dan ikatan kovalen, dan
SIKLUS
KEHIDUPAN
PADA
BIOFILM
interaksi hidrofobik.
Interaksi
a. Perlekatan sel
bakteri
dan
permukaan terjadi terutama melalui
Perlekatan mikroorganisme pada
alat pelengkap bakteri seperti flagela,
permukaan tertentu dapat terjadi
fimbriae,
secara aktif atau pasif, tergantung
pengangkatan
pada
energi
motilitas
antara
bakteri
atau
Jurnal “Ilmiah Kedokteran” Volume 5 Nomer 1 Edisi Maret 2016, hal. 1 - 14
pili
yang
dan
sel
lebih
fibril,
dan
membutuhkan
kuat
seperti
5
scrubbing atau menggores. Suhu dan
lebih besar dapat terjadi melalui
pH
kontak memiliki
deposisi atau perlekatan dari bahan-
pengaruh pada tingkat perlekatan
bahan organik dan anorganik yang
mikroorganisme.
terlarut lainnya dan partikel dari fase
permukaan
b. Pembentukan mikrokoloni
cair di sekitarnya.
Proliferasi sel-sel bakteri yang
d. Pemantapan dan perluasan biofilm
melekat secara irreversibel dapat
Setelah
terbentuk
terjadi dengan menggunakan nutrisi
matang,
yang
tersebut untuk bertahan hidup dan
ada di lingkungan cairan
sekitarnya.
Ini
pembentukan
membesar
yang menempel
mengarah
pada
membuat relung baru harus mampu
mikrokoloni
yang
melepaskan diri dan menyebar dari
untuk
biofilm. Sel anak dapat menjadi
dan
membentuk
bakteri
biofilm
menyatu
lapisan
sel
yang
individu
baru
terkelupas.
terlepas
kemudian
menutupi permukaan. Sel-sel yang
Bakteri
melekat
dapat berpindah ke lokasi baru dan
menghasilkan
polimer
tambahan (eksopolisakarida), yang
yang
atau
memulai kembali proses biofilm 3.
membantu dalam perlekatan sel-sel
ke
permukaan
dan
dalam
FAKTOR PERLEKATAN MIKROBA
menstabilkan koloni dari fluktuasi
lingkungan.
Pertamakali pembentukan biofilm
dimulai ketika bakteri menemukan dan
c. Pembentukan biofilm
Pembentukan
dapat melekat pada kondisi permukaan
biofilm
adalah
melalui molekul organik kecil. Tingkat
konsekuensi dari perlekatan terus
perlekatan sel mikroba diatur oleh faktor-
menerus sel bakteri terhadap substrat
faktor seperti sifat permukaan, kondisi
dan
lapisan
pertumbuhan
bersama
dengan
selanjutnya,
produksi
EPS.
permukaan,
karakteristik
hidrodinamika dari media cair, berbagai
Komposisi biofilm dapat heterogen
karakteristik
karena
regulasi gen dan kuorum sensing 2.
kolonisasi
mikroorganisme
yang
oleh
dan
permukaan
sel
mikroba,
berbeda
dengan kebutuhan gizi yang berbeda.
Peningkatan ukuran biofilm yang
Jurnal “Ilmiah Kedokteran” Volume 5 Nomer 1 Edisi Maret 2016, hal. 1 - 14
6
Pembentukan biofilm dapat terjadi
peningkatan konsentrasi nutrisi dalam
diberbagai jenis permukaan dan berbagai
media dan juga peningkatan konsentrasi
kondisi lingkungan dimana bakteri berada.
beberapa
Bakteri, molekul organik dan anorganik
hidrodinamik dari media cair seperti
yang berada di permukaan kemudian
karakteristik
membentuk kondisi film. Substrat organik
mempengaruhi
dan anorganik ini bersama-sama dengan
perlekatan 2.
mikroorganisme berpindah ke permukaan
kation.
Selain
itu,
sifat
kecepatan
tingkat
cairan
dan
luasnya
Tingkat dan kekuatan perlekatan
melalui difusi atau mengikuti aliran cairan.
sel
Transfer nutrisi lebih tinggi dalam biofilm
permukaan sel seperti produksi zat polimer
3
daripada fase cair .
mikroba
ekstraseluler
dipengaruhi
(EPS),
oleh
sifat
hidrofobisitas
Kondisi film penting dalam proses
permukaan sel, kehadiran fimbriae dan
perlekatan. Polimer organik dari media
flagela. Hidrofobik dari permukaan sel
yang permukaannya terendam sehingga
yang merupakan peran dari keberadaan
mempengaruhi
fimbriae merupakan hal yang
tingkat
perlekatan
mikroba.
terbentuk
dalam
dan
kekuatan
Kondisi
film
beberapa
dalam adhesi karena interaksi hidrofobik
cenderung
meningkat
pemaparan, dan terus berkembang selama
meningkatnya
sifat
beberapa jam. Sejumlah host memproduksi
permukaan
film seperti darah, air mata, urin, saliva,
menunjukkan bahwa flagella memainkan
cairan
sekresi
peran penting dalam tahap awal perlekatan
perlekatan
bakteri dengan mengatasi kekuatan terkait
intravaskular
pernapasan
bakteri
dan
mempengaruhi
terhadap
menit
penting
14
non–polar
terlibat.
dari
Bukti
.
dengan substratum dan protein permukaan
Karakteristik media cair, seperti pH,
juga memainkan peran dalam perlekatan.
tingkat
EPS dan lipopolisakarida
nutrisi,
temperatur,
biomaterial
yang
dengan
kekuatan
ion,
dan
lebih penting
juga mungkin memainkan
dalam perlekatan untuk bahan hidrofilik.
peran dalam tingkat perlekatan mikroba
Oleh karena itu sel yang motil melekatan
pada
lebih banyak dan sel yang melawan arus
permukaan.
Sebagai
contoh,
peningkatan jumlah sel bakteri yang
lebih cepat daripada strain non – motil 2.
melekat diyakini sebagai akibat dari
Jurnal “Ilmiah Kedokteran” Volume 5 Nomer 1 Edisi Maret 2016, hal. 1 - 14
7
Menurut
faktor
bakteri
15
O’Gara
dan
, beberapa
eksternal
membentuk biofilm pada permukaan host
berpengaruh terhadap perlekatan bakteri
dianggap menjadi faktor virulensi penting
dan
pembentukan
faktor
Kemampuan untuk melekat dan
biofilm,
produksi
pada S. epidermidis dan S. aureus.
polysaccharide
adhesion,
Pembentukan biofilm dipengaruhi oleh
yang disebut polisakarida interseluler
sejumlah faktor di antaranya, yang paling
adhesin (PIA) atau polimer N - asetil –
penting adalah sintesis dari polisakarida
glukosamin (PNAG) diatur oleh enzim
antar
yang dikodekan operon
ica, saat ini
tersebut. Enzim yang diperlukan untuk
mekanisme pembentukan biofilm yang
sintesis PIA dikodekan dalam operon ica
telah dipahami secara baik adalah pada
ADBC, mutasi terhadap gen tersebut
kelompok Staphylococci.
menghasilkan
extracellular
Produk dari gen ica A adalah
protein
transmembran
(PIA)
oleh
kapasitas
organisme
pembentukan
biofilm berkurang baik pada S. aureus dan
homolog
S. epidermidis. Operon ica pertama kali
dengan N-asetil-glucosaminyltransferase,
diidentifikasi dan dipelajari paling luas
yang membutuhkan produk gen ica D
pada S. epidermidis dan kemudian terbukti
untuk aktivitas optimalnya. Oligomer N-
juga
asetil-glukosamin yang diproduksi oleh ica
Kebanyakan strain S. aureus tampaknya
AD mencapai panjang maksimal 20 residu
mengandung seluruh operon ica, meskipun
dan itu hanya terjadi ketika ica AD
ada laporan yang bertentangan. Namun,
coexpressed dengan ica C, yang diduga
dampak klinis locus ica dan produksi PIA
mengkode protein membran, yang rantai
masih kurang baik jelas dijelaskan dalam
oligomernya lebih panjang. ica C juga
S. aureus. Operon ica pada S. epidermidis
mungkin
dan
terlibat
yang
adhesi
dalam
translokasi
ditemukan
S.
aureus
diatur
S.
aureus.
oleh
faktor
ekspresinya
lebih
perpanjangan polisakarida di permukaan
lingkungan
sel.
melekat
dikontrol secara ketat pada S. aureus.
dipermukaan kemudian bertanggung jawab
Rendah tingkat ekspresi biofilm di bawah
terhadap deasetilasi dari molekul poli-N-
kondisi pertumbuhan in vitro terjadi pada
asetilglukosamin 15.
S. aureus dan kemampuan pembentuk
Protein
ica
B
yang
tetapi
pada
biofilm secara vitro sangat tergantung pada
jenis strain dari S. aureus 16.
Jurnal “Ilmiah Kedokteran” Volume 5 Nomer 1 Edisi Maret 2016, hal. 1 - 14
8
PENGARUH BIOFILM TERHADAP
KEHIDUPAN MANUSIA
Biofilm telah diketahui terlibat
namun
lebih
mematikan
seperti
dalam berbagai macam infeksi mikroba
endokarditis, infeksi pada cystic fibrosis,
pada tubuh. Pembentukan biofilm juga
dan infeksi implan permanen seperti
telah tercatat sebagai strategi pertahanan
prostesis persendian dan katup 13 .
diri patogen. Beberapa mikroorganisme
Munculnya
fenomena
biofilm
dalam biofilm bahkan dapat memodulasi
mikroba dikaitkan dengan adanya sifat
potensi bakteri patogen lain seperti terlihat
resistensi mikroba terhadap antimikroba
dari bakteri kariogenik pada plak biofilm.
dan sistem imun host. Sifat biologis sel
Menurut pernyataan resmi terbaru dari
bakteri pembentuk biofilm matur berbeda
National Institutes of Health, lebih dari
dari sifat biologis sel planktoniknya
65%
mikroba
walaupun pada strain bakteri yang sama.
disebabkan oleh biofilm. Jumlah ini
Penting diketahui bahwa sifat-sifat yang
mungkin tampak tinggi, tetapi jika kita
diperoleh tersebut memungkinkan bakteri
ingat bahwa infeksi umum seperti saluran
yang tersembunyi dalam biofilm mampu
kemih infeksi (disebabkan oleh E. coli dan
bertahan hidup di alam, terutama pada
patogen lainnya), infeksi kateter (yang
lingkungan mikro yang tidak bersahabat.
disebabkan oleh Staphylococcus aureus
Adaptasi ini memiliki konsekuensi yang
dan patogen gram positif lainnya), infeksi
cukup signifikan terhadap diagnostik dan
telinga tengah anak (yang disebabkan oleh
terapi sehingga bakteri pembentuk biofilm
Haemophilus influenzae), pembentukan
menunjukkan
plak pada gigi, dan radang gusi, yang
terhadap
semuanya disebabkan oleh biofilm, sulit
Konsentrasi terapeutik
untuk diobati atau juga sering kambuh,
beberapa antibiotik terhadap bakteri dalam
maka angka ini cukup realistis. Sehingga
biofilm mungkin 100 bahkan 1000 kali
proses infeksi yang melibatkan biofilm
lipat lebih tinggi dibandingkan bakteri
telah
penyakit-penyakit
bentuk planktoniknya. Selain itu, bakteri
umum seperti infeksi saluran kemih,
biofilm resisten terhadap proses fagositosis
infeksi kateter, infeksi telinga tengah,
dan mekanisme lain dari sistem imun
pembentukan
bawaan dan adaptif.
dari
terlibat
semua
pada
gigi
infeksi
plak,
gingivitis,
legionellosis, infeksi pada pemakaian lensa
peningkatan
antibiotik
dan
resistensi
desinfektan.
efektif
pada
Sehingga bakteri
patogen pembentuk biofilm yang tumbuh
kontak, dan infeksi yang kurang umum
Jurnal “Ilmiah Kedokteran” Volume 5 Nomer 1 Edisi Maret 2016, hal. 1 - 14
9
menyebabkan infeksi yang persisten dan
diketahui menjadi suatu “kendaraan” yang
inflamasi serta kerusakan jaringan kronis.
mampu membawa sejumlah besar orang ke
Resistensi
terhadap
agen
dalam
potensi
18
bahaya
demikian,
paling penting dari ketidakefektifan terapi
keracunan pangan menjadi jalur yang
dari infeksi yang terkait biofilm. Hasil
penting untuk transfer infeksi terkait
penelitian terbaru telah mengetahui ada
biofilm pada manusia. Buah-buahan dan
mekanisme
jawab
sayur-sayuran merupakan bahan pangan
terhadap resistensi antibiotik tersebut.
yang sebagai risiko tinggi sebagai sumber
Pertama, biofilm yang tumbuh dikaitkan
keracunan pangan karena kebanyakan dari
dengan peningkatan jumlah mutasi yang
mereka dimakan mentah atau diproses
mengarah ke generasi bakteri yang secara
secara minimal. Biofilms multispesies
fenotif resisten, dan gen yang terlibat
yaitu biofilm yang terbentuk dari beberapa
resistensi antibiotik berkorelasi dengan
macam bakteri termasuk bakteri patogen
fenotif biofilm. Kedua, produksi matriks
manusia
eksopolisakarida berkontribusi terhadap
tanaman sebelum dipanen yang berasal
peningkatan
sel
dari tanah dan lingkungan. Biofilm ini
dengan memperlambat kecepatan difusi
terbentuk pada jaringan tanaman sehingga
zat
perbedaan
dengan jelas bahwa mikroba pembentuk
kerapatan bakteri yang mendiami biofilm
biofilm tidak mudah dihilangkan dengan
menentukan
teknik pencucian sederhana.
bertanggung
kelangsungan
antimikroba.
hidup
Ketiga,
gradien
nutrisi
dan
perspektif
Dengan
antimikroba merupakan penyebab yang
yang
dari
.
menempel
pada
populasi,
permukaan
Penyakit
ketersediaan oksigen, sehingga terdapat
keracunan makanan dari konsumsi buah-
perbedaan
buahan segar dan sayuran terjadi sebagai
aktivitas
metabolik
antara
bakteri. Telah diketahui bahwa bakteri
konsekuensi
yang tidak tumbuh dan bakteri yang
sayuran
ketika
yang
buah-buahan
dimakan
mentah
dan
atau
19,
20
tumbuh lambat berkontribusi terhadap
diproses secara minimal. Bukti
peningkatan resistensi biofilm terhadap
menunjukkan bahwa keracunan pangan
antibiotik 17.
yang berhubungan dengan konsumsi buah-
Mikroba
pembentuk
ditemukan pula pada kasus
makanan
dan
berhubungan
biofilm
buahan segar dan sayuran telah meningkat
keracunan
secara dramatis selama 30 tahun terakhir
dengan
karena 80% bakteri di permukaan tanaman
keamanan pangan. Saat ini makanan telah
Jurnal “Ilmiah Kedokteran” Volume 5 Nomer 1 Edisi Maret 2016, hal. 1 - 14
merupakan biofilm.
10
Bakteri
menganggap
bahwa
antibiotik antar mikroba sehingga ketika
fenotipe biofilm sebagai sarana untuk
mikroba tersebut menginfeksi manusia
pertahanan diri dari stres lingkungan yang
maka infeksinya menjadi sulit untuk
tak terduga pada permukaan tanaman.
diobati dengan antibiotik konvensional.
Kegiatan
biasanya
Selain itu, strain mikroba yang avirulen
menggunakan treatment 3 kali pencucian
dalam biofilm dapat menjadi virulen
dan
karena menerima gen resisten. Penyebaran
komersial
disinfektan
untuk
membersihkan
sayur-sayuran dan buah-buahan. Proses
mikroba pembentuk biofilm
sanitasi konvensional untuk membersihkan
beberapa dampak penting bagi kesehatan
produk
berdaun
hanya
mampu
masyarakat
patogen
dengan
menjadikan manusia menjadi lebih sakit
jumlah yang tidak cukup memadai untuk
untuk waktu yang lebih lama. Sayangnya,
memastikan
secara
sistem kekebalan tubuh inang tidak mudah
ini
menangkal penyakit yang terkait dengan
disebabkan oleh lapisan mikroba yang kuat
biofilm begitu halnya biosida termasuk
melalui
antimikroba.
mengurangi
ini
tingkat
keamanan pangan
mikrobiologi.
Ketidakmampuan
biofilm.
Untuk
mengurangi
karena
memiliki
mereka
Sebagai
dapat
konsekuensinya,
keberadaan biofilm pada produk berdaun
infeksi terkait biofilm dapat berlangsung
adalah
dalam
dengan
strategi
mencucinya
jangka
waktu
yang
lama
menyeluruh lebih dari 3 kali dan strategi
(berlangsung dari infeksi akut hingga
sanitasi
infeksi kronis), sehingga menjadi masalah
yang baik
diperlukan untuk
mengatasi biofilm 2.
kesehatan masyarakat yang menakutkan.
STRATEGI
BIOFILM
MENGONTROL
Untuk mengurangi infeksi terkait
KESEHATAN
biofilm ada yang perlu diperhatikan oleh
UNTUK
instansi
MASYARAKAT
Konsumsi sayuran yang berupa
daun-daunan
penggunaan
dan
peralatan
buah-buahan,
medis
secara
pemerintah
menginstruksikan
pemerhati
kesehatan
kepada
dengan
seluruh
masyarakat
dan
lingkungan untuk mengembangkan dan
bergantian, talenan dapur, dan wastafel
mengembangkan
dapat meningkatkan kejadian infeksi yang
kesehatan yang tepat dan pedoman khusus
terkait dengan biofilm. Penting untuk
infeksi terkait biofilm yang melindungi
dicatat bahwa infeksi ini tidak hanya sulit
kesehatan
untuk
lingkungan.
diobati,
tetapi
juga
dapat
penilaian
masyarakat
risiko
sekaligus
meningkatkan penyebaran gen resistensi
Jurnal “Ilmiah Kedokteran” Volume 5 Nomer 1 Edisi Maret 2016, hal. 1 - 14
11
Diperlukan penelitian lebih lanjut
(proteome),
dan
ciri
fenotipe
dari
untuk evaluasi berbagai strategi untuk
Lactobacillus plantarum yang tumbuh
mengontrol biofim baik untuk mencegah
pada kondisi planktonik dan biofilm
atau penanggulangan kolonisasi biofilm
kondisi.
pada
metabolomik merupakan pendekatan baru
permukaan,
metode
dan
baru
pengembangan
untuk
efisiensi
untuk
Genomik,
mempelajari
proteomik
biofilm.
dan
Analisis
pengobatannya.Penelitian juga harus fokus
mereka telah secara ekstensif digunakan
pada peran biofilm dalam perkembangan
untuk skrening dan untuk mengidentifikasi
resistensi terhadap antimikroba, biofilm
gen, protein dan metabolit terkait dengan
sebagai sumber organisme patogen, dan
pembentukan
2
peran biofilm dalam penyakit kronis .
biofilm
23
.
Penelitian
dilapangan akan meningkatkan informasi
Beberapa penelitian telah mencoba
tentang jalur regulasi biofilm dan akan
strategi lain untuk mengendalikan dan
merangsang penemuan dan pengembangan
mencegah pembentukan biofilm. Lequette
strategi
21
mikroorganisme dalam biofilm 10.
menganalisis efisiensi penghilangan
polisakarida
dan
enzim
dalam
Winkelstroter
10
untuk
mengontrol
proteolitik
terhadap biofilm spesies bakteri yang
ditemukan
baru
industri
makanan.
menganalisis penggunaan
DAFTAR PUSTAKA
1. Tibor, D., 2008. Handbook of Food
Spoilage Yeast. 2Edition. Taylor and
Francis Group. New York, USA
molekul antimikroba dikenal yang dikenal
sebagai bakteriosin
menemukan
dan ada
potensi
peneliti
penggunaan
bakteriosin
untuk
mempengaruhi
pembentukan
biofilm
oleh
Listeria
monocytogenes. Sudah dievaluasi Efek
anti-biofilm
dengan
minyak
esensial
(Essential Oil) dari peppermint (Mentha
piperita)
dan
sereh
(serai)
terhadap
pembentukan biofilm oleh S. enterica
serotipe Enteritidis S64
telah
diteliti
21
. Baru-baru ini
kelimpahan
relatif
ekstraseluler dan protein terkait sel dinding
(exoproteome),
protein
2. Mahami, T. and Adu-Gyamfi, A.
2011.
Biofilm-associated
infections:
public
health
implications.
International
Research Journal of Microbiology
(IRJM) (ISSN: 2141-5463) Vol.
2(10) pp. 375-381.
3. Riemann, H.P. and Cliver, D.O,
2006. Foodborne Infections and
Intoxications,
Third
Edition.
Elsevier. USA
4. O’Toole, G., Heidi, B., Kaplan,
H.B., and Kolter, R. 2000. Biofilm
Formation As Microbial as
Microbial Development. Annu.
Rev. Microbiol. 2000. 54:49–79
sitoplasma
Jurnal “Ilmiah Kedokteran” Volume 5 Nomer 1 Edisi Maret 2016, hal. 1 - 14
12
5. Jamal, M., Tasneem1, U., Hussain,
T. and Saadia Andleeb S. 2015.
Bacterial Biofilm: Its Composition,
Formation and Role in Human
Infections. Research & Reviews:
Journal of Microbiology and
Biotechnology. RRJMB | Volume
4 | Issue 3 | July-September, 2015
6. Veerachamy, S., Yarlagadda, T.,
Manivasagam, G. and Yarlagadda,
P.K. 2014. Review Article:
Bacterial adherence and biofilm
formation on medical implants: A.
Proc IMechE Part H: J Engineering
in Medicine
7. Bogino P.C., Oliva M.M, Sorroche
F.G, and Giordano W. 2013.
Review: The Role of Bacterial
Biofilms and Surface Components
in Plant-Bacterial Associations. Int.
J. Mol. Sci. 2013, 14, 1583815859;
doi:10.3390/ijms140815838
8. Rabin, N., Zheng, Y., Temeng, C.
O., Du, Y., Bonsu E. & Sintim
H.O.2015. Review part of Agents
that inhibit bacterial biofilm
Formation. Future Med. Chem.
(2015) 7(5), 647–671
9. Faria, S., Joao, I., and Jordao, L.
2015. Review Article:General
Overview
on Nontuberculous
Mycobacteria,
Biofilms,
and
Human
Infection.
Hindawi
Publishing Corporation.Journal of
Pathogens.Volume 2015, Article
ID
809014,
10
pages.http://dx.doi.org/10.1155/20
15/809014
Jurnal “Ilmiah Kedokteran” Volume 5 Nomer 1 Edisi Maret 2016, hal. 1 - 14
10. Winkelstroter L.K., Tulini F.L., De
Martinis
E.C.P.
2015.
Identification of the bacteriocin
produced by cheese isolate
Lactobacillus
paraplantarum
FT259 and its potential influence
on Listeria monocytogenes biofilm
formation. LWT - Food Science
and Technology 64: 586-592
11. Rosenvinge, E.C., O’May, G.O.,
Macfarlane, S., Macfarlane, G.T.
&
Shirtliff,
M.E.
2013.
Minireview :Microbial biofilms
and
gastrointestinal
diseases.
Pathogens and Disease (2013), 67,
25–38.
12. Simo˜es a,M., Simo˜es b, L.C.,
Vieira, M.J. 2010. A review of
current and emergent biofilm
control strategies Food Science and
Technology. 43 (2010) 573–583
13. Deb, M., Gupte S., Aggarwal P.,
Kaur M., Manhas A., Bala M., and
Kant R. 2014. Microbial Biofilms.
SMU Medical Journal, Volume –
1, No. 2
14. Mittelman MW (1996). Adhesion
to biomaterials. In: Fletcher M,
editor.
Bacterial
adhesion:
molecular and ecological diversity.
New York: Wiley-Liss, Inc; pp.
89–127.
15. O’Gara, J.P. 2007. Minireview: ica
and beyond: Bioflm mechanisms
and regulation in Staphylococcus
epidermidis and Staphylococcus
aureus. FEMS Microbiol Lett 270
(2007) 179–188. Federation of
European
Microbiological
Societies Published by Blackwell
Publishing Ltd.
13
16. Eftekhar, F. and Dadaei, T. 2010.
Biofilm Formation and Detection
of IcaAB Genes in Clinical Isolates
of
Methicillin
Resistant
Staphylococcus aureus. Iranian
Journal of Basic Medical Sciences
Vol. 14, No. 2, Mar-Apr 2011, pp.
132-136
17. Marcinkiewicz, J., Strus, M., and
Pasich N. 2013. Antibiotic
resistance: a “dark side” of
biofilm-associated
chronic
infections.
POLSKIE
ARCHIWUM
MEDYCYNY
WEWNĘTRZNEJ 2013; 123
18. Jordan D (2007). Antimicrobial
resistance in animal and impacts on
food safety and public health. In
Focus, 28(4):163-164.
19. Fett WF, Cooke PH. 2003.
Scanning electron microscopy of
native biofilms on sprouts. Can. J.
Microbiol. 49:45-54.
20. Sivaplalasinggam, S. Friedman,
D.R., Cohen, L., Tauxe, R.V. 2004.
Fresh produce a growing cause of
outbreak of food borne illness in
the United State 1973 through
1997. Food Prot. 67:2342-2353.
21. Lequette Y., Boels G., Clarisse M.,
Faille C. 2010. Using enzymes to
remove biofilms of bacterial
isolates
sampled
in
the
foodindustry. Biofouling 26: 42131.
22. Valeriano C., Oliveira T.L.C.,
Carvalho S.M., Cardoso M.G.,
Alves E. 2012. The sanitizing
action of essential oil-based
solutions
against
Salmonella
enterica serotype Enteritidis S64
biofilm formation on AISI 304
stainless steel. Food Control 25:
673-677.
23. De Angelis M., Siragusa S.,
Campanella D., Di Cagno, R.,
Gobbetti R. 2015. Comparative
proteomic analysis of biofilm and
planktonic cells of Lactobacillus
plantarum. DB200. Proteomics 15:
2244-2257.
Reviewer
dr. Pratika Yuhyi Hernanda, M.Sc., Ph.D
Jurnal “Ilmiah Kedokteran” Volume 5 Nomer 1 Edisi Maret 2016, hal. 1 - 14
14