faktor-faktor virulensi enterotoksin dan perlekatan escherichia colt
advertisement
FAKTOR-FAKTOR VIRULENSI ENTEROTOKSIN DAN PERLEKATAN ESCHERICHIA COLT TERHADAP KESEHATAN TERNAK DAN MANUSIA SUPAR Balai Penelltian Veteriner Jalan R.E. Martadinata 30, P.O. Box 52, Bogor 16114 PENDAHULUAN Galur bakteri Escherichia coli enterotoksigenik (ETEC) merupakan salah satu kelompok bakteri yang paling banyak menimbulkan diare neonatal pada ternak, seperti anak sapi, babi clan kambing atau pada anak-anak di bawah umur lima tahun (MOON, 1974 ; TZIPORI, 1985 ; SUPAR et al, 1989) . Bakteri ETEC penyebab diare pada anak babi pertama kali dideskripsikan oleh SMITH clan HALLS (1967), sedangkan pada manusia dipelajari oleh GORBAH et al. (1971) clan SACK et al . (1971) . Dewasa ini ETEC masih merupakan penyebab diare pada anak-anak BALITA di negara berkembang (AGUERo et al ., 1985 ; CRAVIATO etal., 1988). Di samping itu, masih disinyalir sebagai penyebab diare bagi para pelancong atau turis asal negara maju ke negara berkembang (MERSON et al ., 1976) . ETEC jarang diisolasi dari kasus diare di negara maju, tetapi sering menyebabkan wabah diare pada anak-anak di rumah sakit clan para perawat (ESCRIBANO et al ., 1987 ; BLANCO et al ., 1989) . Kolibasilosis akibat infeksi galur ETEC sering mewabah menyerang ternak yang masih menyusu clan pasca sapih (SUPAR et al ., 1989 ; HOLAND, 1990) clan penyakit kolibasilosi ini banyak menimbulkan kerugian ekonomi pada peternakan babi intensif clan sapi perah (TZIPORI, 1985 ; SUPAR et al., 1989) . Namun demikian galur ETEC mempunyai sifat host spesifik atau dengan kata lain tipe ETEC penyebab diare pada manusia berbeda dengan pada sapi clan pada babi . Sifat patogenitas ETEC penyebab diare ditentukan oleh kontribusi dari pengaruh 2 macam faktor virulensi yaitu kemampuan memproduksi enterotoksin clan antigen kolonisasi atau antigen perlekatan sehingga dapat menempel clan mengkolonisasi usus halus (TZIPORI, 1985) . Pada kesempatan ini dikemukan suatu rangkuman hasil-hasil penelitian tentang faktor virulensi enterotoksin clan antigen kolonisasi dari Escherichia co/i bersifat enteropatogenik clan peranannya terhadap kesehatan ternak clan kesehatan manusia . STRUKTUR ANTIGEN PADA BAKTERI ESCHERICHIA COL/ Studi awal secara serologik tentang E. coli setengah abad yang lampau dapat clibeclakan 25 jenis 0-antigen , 55 K-antigen clan 20 H-antigen (KAUFFMAN, 1944 ; KAUFFMAN clan DU PONT, 1954) . Sejak penemuan itu hingga saat ini jumlah antigen E. coil bertambah menjadi 162 0-antigen, 90 K-antigen clan 50 H-antigen (EwINGS, 1986) . Variasi antigen tersebut sangat penting dalam mempelajari sifat epidemiologik kolibasilosis, akan tetapi tidak semua laboratorium medis veteriner clan kedokteran dapat mengadakan serotyping E. coli. Ditinjau dari segi medis veteriner clan kedokteran manusia, pemilihan teknik identifikasi antigen permukaan (antigen perlekatan) clan ekstraseluler (enterotoksin) dari E. coli yang berhubungan dengan sifat virulensi tersebut dalam menimbulkan penyakit merupakan langkah yang penting dalam konfirmasi diagnosis penyakit . Antigen permukaan pada E. col/ dapat merangsang timbulnya reaksi imunologik dapat dipakai dalam klasifikasi serologik E.coli, baik yang bersifat patogenik maupun yang non patogenik . Sedangkan antigen ekstraseluler yang penting ialah enterotoksin . Antigen permukaan yang penting ialah antigen perlekatan atau pili atau fimbriae berfungsi sebagai faktor kolonisasi (GAASTRA clan DE GRAAF, 1982) . Sedangkan antigen somatik atau 0-antigen, antigen kapsul clan antigen H hanya berguna dalam mempelajari sistematik bakteri tersebut (EwINGS, 1986) . Oleh karena itu, mekanisme patogenesis ETEC dalam saluran pencernaan dimulai dengan perlekatan clan kolonisasi pada permukaan sel epitelium usus halus. ENTEROTOKSIN Galur E. coli enterotoksigenik yang menyebabkan diare akut pada manusia clan hewan ternak mempunyai kemampuan untuk memproduksi 2 macam enterotoksin yang berbeda (SMITH clan GYLES, 1970 ; SACK, 1975), yaitu toksin ticlak tahan panas (heat-labile toksin = LT) clan yang SUPAR : Faktor-faktor Virulensi Enterotoksin dan Periekatan Escherichia Coli tahan panas (heat stable toxin = ST) . Sifat sensitifitas terhadap panas dari toksin tersebut pertama kali dideskripsikan oleh SMITH dan GYLES (1970) . LT berubah menjadi tidak aktif setelah dipanaskan pada suhu 65 °C selama 15 menit, sedangkan ST tidak terpengaruhi pada pemanasan 100°C selama 30 menit. Namun demikian ST yang dipanaskan pada suhu 121 °C selama 30 menit menjadi rusak . Sifat-sifat produksi toksin dikendalikan oleh gen yang terdapat dalam plasmid (SMITH dan HALLS, 1968) . Pada hewan neonatal yang terinfeksi bakteri ETEC, toksin disekresikan ke dalam lumen usus . Di dalam rongga usus toksin merangsang sekresi sel epitelium usus halus, sehinggga sel epitelium mengeluarkan cairan tubuh dan garamgaram elektrolit secara berlebihan, namun sel epitelium tidak mengalami kerusakan, hanya menderita dehidrasi . ENTEROTOKSIN TIDAK TAHAN PANAS Enterotoksin yang tidak tahan panas (LT) diproduksi oleh galur ETEC asal hewan atau manusia . Toksin yang tidak tahan panas terdiri dari 2 subunit, yaitu subunit A (25 kilodalton = kd) dan 5 subunit B (11,5 kd) (Tabel 1) . Subunit A mempunyai kemampuan merangsang aktifitas enzim adenilat siklase, subunit B terbentuk dari 5 monomer dapat merangsang perubahan bentuk morpologi sel adrenal Yl tikus (SACK dan SACK, 1975) . Subunit A mempunyai sifat melekat (binding) terhadap target sel ganglioside GM1 pada mukosa usus halus (GILL dan RICHARDSON, 1980). Efek biologik LT serupa dengan toksin kholera (TAKEDA et al ., 1983) . Sedangkan sifat fisikokhemik LT ialah tidak dapat melalui membran dialisis (BYWATER, 1972) dan toksin ini dapat merangsang terbentuknya antibodi atau imunogenik . Sifat imunogenisitasnya serupa dengan toksin kholera (EVANS dan EVANS, 1977) . Toksin LT mempunyai berat molekul 85-90 kilodalton, dan sifat antigenisitas dan imunogenisitasnya serupa dengan toksin kholera yang dihasilkan oleh kuman Vibrio cholerae (RICHARDS dan DOUGLAS, 1978), oleh karena itu sifat-sifat biologik atau aktifitas kerja LT mirip dengan toksin kholera. Reaksi toksin dalam hospes dimulai dengan penempelan subunit B pada reseptor ganglioside GM 1 pada permukaan usus halus (Moss et al ., 1979) . Translokasi subunit A ke dalam sel epitelium dan disosiasi menjadi dua subunit (Al dan A2) yang diikuti dengan adenosin di-phosphate ribosilasi yang dikatalisasi oleh Al-adenilat siklase, sebagai hasil reaksi akan terjadi kenaikan kandungan cyclic adenosin monophosphate (c-AMP) (GILL dan RICHARDSON, 1980) . Penumpukan cyc/ic-AMP 8 pada sel mukosa usus akan memblok absorbsi air pada bagian villus dan merangsang sekresi cairan tubuh dan garam elektrolit pada bagian krip usus halus. Sekresi lebih besar dari absorpsi sehingga hewan menjadi diare dan dehidrasi . Gen pengendali LT terdapat dalam konjugatif plasmid (dengan gen ToxA dan gen ToxB) yang diorganisir atau diatur oleh operon . Struktur LT asal dari isolat E. co/i dari manusia (LTm) dan LT dari isolat E. coli asal anak babi (LTb) serupa . Akan tetapi ke dua toksin tersebut me miliki sifat antigenik dan sifat imunogenik yang berbeda. Perbedaannya terletak pada susunan asam amino sari subunit A dan subunit B (YAMAMOTO et al., 1987) . Deteksi enterotoksin LT dapat dilakukan secara in vivo dan in vitro . Uji biologik secara in vivo pertama kali dilakukan dengan metode ilea/ loop (SMITH dan GYLES, 1970) . Selanjutnya dikembangkan metode deteksi LT secara in vitro, yaitu dengan sel jaringan Yl (DONTA et al ., 1974) dengan sel jaringan chinese hamster ovary (CHO) (GUERRENT et a/ ., 1974 atau dengan sel Vero (BLANCO et al., 1985) . Uji secara serologik, ELISA dan reaksi koaglutinasi telah dikembangkan (YOLKEN et al., 1977 ; RONNBERG dan WADSTROM, 1983) . Di Indonesia diketahui bahwa E. co/i K88 banyak ditemukan pada anak babi penderita diare, bakteri tersebut memproduksi LT . Studi komparatif metode ELISA dipelajari untuk deteksi LT pada E. co/i K88 isolat anak babi (SUPAR, 1986, 1987a, 1990) . Disamping itu metode hibridisasi DNA juga telah diaplikasikan untuk identifikasi gen pengendali LT (MAINIL et al., 1990) . TOKSIN TAHAN PANAS (ST) Enterotoksin dari E. coli yang tahan panas (ST) merupakan protein dengan berat molekul yang rendah ( Tabel 1) bersifat non imunogenik . Dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu STa dan STb . STa bersifat larut dalam metanol dan dapat lolos dari membran kantong dialisis (BURGESS et a/., 1978), menimbulkan diare pada anak mencit umur 3 hari (SUPAR, 1987) . STb tidak larut dalam metanol, tidak menimbulkan dehidrasi pada anak mencit, tetapi dapat menyebabkan akumulasi cairan dalam loop usus anak babi sapihan, oleh karena itu dapat menyebabkan diare pada babi pada periode pasca sapih (BURGESS, et al ., 1978) . Berbeda dengan dengan LT, STa berpengaruh terhadap aktifitas enzim guanilat siklase, menyebabkan kenaikkan kandungan cyclic guanosin mo nophosphate (c-GMP) . Hal ini akan menyebabkan rangsangan sekresi cairan tubuh pada permukaan usus halus. Rangsangan ini terjadi dalam waktu WARTAZOA Vol. 6 No. 1 T77.1997 yang relatif singkat dibanding dengan aktifitas LT (GUERRENT et al., 1980) . Oleh kareana itu E. coli yang memproduksi STa dapat menyebabkan diare pada anak hewan neonatal (early onset diarrhoea) . STa disintesis dari senyawa polipeptida terdiri dari 72 asam amino, dalam proses pematangan mengalami pemecahan hingga menghasilan rantai polipeptida yang lebih pendek (18 asam amino) (MOSELY et al., 1983) . Sifat stabilitasnya terhadap panas ditentukan oleh adanya cystein residu yang akan menghasikan ikatan disulfide (CHAN dan GIANELLA, 1981) . Gen yang mengendalikan sintesis STa terdapat dalam plasmid, kemungkinan juga terdapat dalam plasmid pengendali LT atau dalam gen pengendali faktor kolonisasi atau terdapat dalam gen pengendali resistensi terhadap antibiotika (GONZALEz dan BLANCO, 1985) . Rantai asam amino enterotoksin STa dart isolat E.coli dari manusia, babi atau sapi mempunyai struktur primer yang serupa, perbedaanya terletak pada letak asam amino pada bagian N-terminal (CHAN dan GIANELLA, 1981) . Cara deteksi yang paling klasik dipakai untuk identifikasi STa yang larut dalam metanol ialah suckling mouse bioassay. Metode ini masih sering dipakai di banyak negara berkembang (SUPAR, 1987) . Dalam dasawarsa .terakhir identifikasi STa dilakukan dengan radioimmunoassay, secara ELISA atau dengan hibridisasi DNA (MOSELY et al ., 1983) . ANTIGEN KOLONISASI ATAU FAKTOR PERLEKATAN E. coli enterotoksigenik mempunyai kemampuan untuk menempel dan mengkolonisasi diperTabel 1 . mukaan sel mukosa usus halus dan tahun terhadap pengaruh aliran cairan dalam usus dan gerakan peristaltlk usus (GAASTRA DAN DE GRAAF 1982) . Sifat tersebut berhubungan dengan kemampuan bakteri memproduksi tonjolan pada permukaan sel berupa benang-benang halus atau sering disebut fimbria atau antigen perlekatan atau pili . Benangbenang halus tersebut berupa protein yang mempunyai berat molekul 14-30 kilodalton . Kemampuan bakteri memproduksi protein ini dikendalikan oleh gen yang terdapat dalam plasmid yang biasanya terdapat dalam plasmid yang mempunyai gen pengendali enterotoksin . Antigen dari benang protein tersebut dapat menunjukan reaksi manose resisten hemaglutinasi dengan eritrosit spesifik . Benang-benang halus tersebut hanya terbentuk pada suhu 37 °C dan tidak terbentuk pada suhu 18 °C. Berdasarkan sifat dan besarnya berat molekul dibedakan beberapa macam antigen perlekatan pada bakteri E. colt entero-toksigenik penyebab diare pada anak hewan ternak neonatal dan manusia (Tabel 2 dan Tabel 3) . Antigen perlekatan atau antigen kolonisasi K88 pertama kali dilaporkan terdapat pada E. coli asal anak babi diare tahun 1961 (ORSKOV et al., 1961), namun antigen tersebut baru diidentifikasi beberapa tahun kemudian berupa fibril atau benang protein halus pada permukaan sel (STIRM et al., 1967) . Penelitian selanjutnya dapat dibedakan 3 macam, yaitu K88ab , K88ac dan K88ad (GUINEE dan JANSEN, 1979) . Disamping ItU SMITH dan LINGGOOD (1972) melaporkan adanya antigen pada permukaan sel E. colt yang diisolasi dari anak sapi dan anak kambing. Antigen tersebut pertama kali diberi nama common K antigen (Kco) . Pemeriksaan lebih lanjut antigen Kco dinamakan antigen K99 (ORSKOV et al., 1975) . Pada penelitian Sifat enterotoksin dari E. coli Sifat ST LT STa Bentuk senyawa Berat molekul (d) Sub unit berat molekul (d) beret molekul (d) Reseptor Aktifitas terhadap Pengaruh Imunogenisitas Gen pengendali Protein 85 .000 - 90 .000 IA dan 513 A : 25 .000 B : 11 .500 ganglioside GM1 adenilat siklase c-AMP imunogenik plasmid (d) : dalton (Sumber : BLANco et ah,1991) Protein 1 .900-2000 tidak ada tidak diketahui guanilat siklase c-GMP non imunogenik plasmid STb Protein 5 .000 tidak ada tidak diketahui tidak diketahui tidak diketahui non imunogenik plasmid SUPAR : Faktor-faktor Virulensi Enterotoksin dan Perlekatan Escherichia Coli diare pada anak babi ditemukan adanya isolat E. coli negatif K88 dan K99, tetapi bakteri tersebut mampu mengkolonisasi permukaan sel usus halus anak babi . Pemeriksaan lebih lanjut antigen kolonisasi tersebut merupakan fibria 987P atau F6 (NAGY et al., 1976) . Produksi antigen ini tidak dikendalikan oleh gen di dalam plasmid seperti pada K88 dan K99 melainkan dikendalikan oleh gen dalam khromosom (GAASTRA dan DE GRAAF, 1982) . Pada E. coli K99 dari anak sapi diare diketahui masih mempunyai antigen fimbria yang lain dengan K99 antigen tersebut dinamakan fibria F41 (DE GRAAF dan RoORDA, 1982) . Antigen tersebut kadang-kadang ditemukan bersama-sama dengan antigen K99 pada satu sel E. coli isolat anak sapi diare dan tergolong dalam O-serogrup 101, tidak ditemukan pada O-serogrup yang lain (MORRIS et al., 1982) . Disamping itu antigen F41 ditemukan pada E. coli yang negatif antigen kolonisasi K99, baik dari anak babi diare atau pun anak sapi (MORRIS et al., 1982 ; SUPAR et al., 1989a; SUPAR, 1990) . Asosiasi antara sifat perlekatan dan sifat enterotoksigenisitasnya pada kelompok E. coli asal hewan dan manusia secara ringkas tertera pada Tabel 4 dan Tabel 5 . E. coli dari babi yang mempunyai antigen kolonisasi K88, juga mempunyai sifat memproduksi 2 macam toksin, Secara fenotifik dapat STa, STb atau LT saja, atau kedua jenis toksin ST dan LT . Sedangkan serotipe yang lain (K99, F41, F41 atau 987P) hanya memproduksi STa saja . Demikian halnya galur Exoli penyebab diare pada manusia hanya memproduksi satu jenis toksin (Tabel 5) . STa merangsang sekresi cairan tubuh atau diare pada hewan neonatal pada periode yang sangat singkat. Pada hewan neonatal yang rentan waktu inkubasi infeksi E. coli yang Tabel 2 . memproduksi STa sangat pendek atara 12-18 jam . Pada hewan percobaan mencit yang diinjeksi supernatan toksin STa dari galur E. coli K99, F41 atau 987P, akumulasi cairan dari hiper-sekresi pada usus halus (diare) terjadi dalam waktu 4 jam (SUPAR, 1987) . Antigen kolonisasi atau antigen perlekatan dari ETEC asal manusia pertama kali dinamakan colonisation factor antigen (CFA) dilaporkan oleh EVANS dan EVANS (1977) dari galur E. coli H100 407 dari serotipe 078 Hi 1 . CFA/I berupa fimbriae berdiameter 6-7 nm . Adanya CFa/I bakteri tersebut dapat mengadakan reaksi hemaglutinasi eritrosit manusia, sapi dan eritrosit ayam dengan adanya D-mannose (EVANS et al., 1979 ; EVANS et al., 1980 ; WADSTROM et al ., 1980 ; BLANCO et al., 1985) . Produksi CFA/1 dikendalikan oleh gen dalam plasmid yang biasanya mengandung juga gen pengendali sintesis enterotoksin STa (ECHEVERRIA et al., 1986) . Sedangkan galur ETEC yang mempunyai anitigen CFA/II hanya mengadakan reaksi hemaglutinasi eritrosit anak sapi dengan adanya D-mannose . CFA/II lebih komplek dibandingkan dengan CFA/I, karena galur ETEC positif CFA/II mempunyai coli surface antigen (CS1, CS2, CS3) . Sifat produksi antigen dikendalikan oleh gen yang terdapat dalam plasmid, biasanya juga terdapat gen pengendali LT atau ST (CRAVIATO et al., 1982 ; SMYTH, 1982) . Galur ETEC asal manusia yang termasuk dalam O-grup 25 mempunyai antigen CFA/III. Antigen ini dapat menempel pada epitelium usus kelinci dan mencit ; juga bersifat hidropobik, akan tetapi tidak dapat terjadi reaksi hemaglutinasi eritrosit dengan adanya D-mannose . lsolat ETEC yang mempunyai CFA/III memproduksi enterotoksin LT (HONDA et al., 1983, 1984) . Sifat antigen perlekatan pada E. coli enterotoksigenik penyebab diare pada anak hewan ternak neonatal Nama antigen kolonisasi K88 (F4) K99 (F5) 987P (F6) F41 F42 Att25(FY6F17) Asal hewan babi babi dan sapi babi babi dan sapi babi sapi Berat molekul (dalton) 23 .000-26 .000 18 .5000 20 .000 29 .500 31 .000 20 .000 Morfologi Diameter (nm) fibriler fibriler fimbriae fibriler fimbriae fibriler 2,1 4,8 7,0 3,2 5,0 3-4 MRHA : Mannose resistant hemaglutination ; nm : nanometer + : terjadi reaksi ; - : tidak terjadi reaksi (Sumber : 10 (MORRIS et al ., 1985 : BLANco et al ., 1991) MRHA + + + + - WARTAZOA Vol. 6 No . 1 Th. 1997 Tabel 3 . Sifat antigen perlekatan pada E. coli enterotoksigenik penyebab diare pada manusia Colonization Factor Antigen (CFA) CFA I (F2) CFA III (F3) CS1 CS2 CS3 CFA 111 CFA IV CS4 CS5 CS6 Berat molekul (dalton) Morfologi Diameter (nm) 15 .58 16 .300 15 .300 14 .700 18 .000 17 .000 21 .000 14 .5000 fimbriae fimbriae fimbriae fimbriae fimbriae fimbriae fimbriae fibriler 6-7 6-7 6-7 6-7 6-7 6-7 6-7 2-3 MRHA + + + + + + - CS : Coli surface antigen MRHA : Mannose resistant hemaglutination (Sumber : BLANco et al., 1991) Tabel 4 . Asosiasi antara faktor kolonisasi dan sifat enterotoksigenisitas ETEC asal hewan Antigen kolonisasi Asal hewan Sifat enterotoksigenisitasnya K88 (F4) 987P (6) K99 (F5) F41 F42 Att25 babi babi babi dan sapi babi dan sapi babi sapi Mayoritas fenotipe, + : terdeteksi, LT STa STb Fenotipe~ + - + + + + + + + - LT&ST STa STa STa STa STa - : tidak terdeteksi (Sumber : SUPAR, 1986, 1988, 1990; MORRIS 1985) Tabel 5 . Asosiasi antara antigen kolonisasi dan sifat enterotoksigenisitas ETEC asal manusia Colonization factor antigen (CFA) Sifat enterotoksigenisitas LT STa Mayoritas fenotipe CFA/I - + STa CFA/II CFA/III CFA/IV + + - - + STa LT STa O-serogroup 0-14, 15, 20, 25, 62, 63, 78, 90, 110, 114, 126, 128, 153 0-6, 8, 9, 78, 80, 85, 115, 128, 139, 154,168 0-25 0-6, 25, 27, 92, 115, 148, 153, 159, 167, 169 + : terdeteksi ; - : tidak terdeteksi ( Sumber : BLANco et al ., 1991) SEROTIPE ESCHERICHIA COLT BERSIFAT ENTEROPATOGENIK PADA TERNAK DAN MANUSIA E. coli enteropatogenik disinyalir sebagai penyebab diare utama pada ternak neonatal atau pada manusia. Banyak gejala penyakit enterik yang ditandai gejala diare, namun perbedaan ter- letak pada jenis patogen, aktifitas biologik dari bakteri E. coli . Berdasarkan hal tersebut penyakit enterik yang disebabkan oleh E. coli dapat dibedakan menjadi enterotoksik, enterotoksemik, enteroinvasif dan septisemik (MOON, 1974) . Dari ke empat jenis tersebut, E. coli enterotoksigenik (ETEC) dan yang bersifat enterotoksemik merupakan jenis agen penyakit yang terpenting dalam SUPAR : Faktor-faktor Virulensi Enterotoksin dan Perlekatan Escherichia Coli menyebabkan gangguan fungsi saluran pencernaan berupa diare. Kelompok ETEC banyak menimbulkan diare pada ternak yang baru lahir dan banyak menimbulkan kematian (MOON, 1974 ; TZIPORI, 1985 ; SUPAR et al ., 1989) . Di Indonesia tidak banyak diteliti atau publiETEC yang berhubungan dengan kasi tentang diare pada anak BALITA atau pada orang dewasa . Namun tidak berarti ETEC tidak penting dan menimbulkan masalah pada kesehatan manusia, mungkin perhatian terhadap ETEC masih kurang . Kajian pada hasil-hasil publikasi penelitian dari luar negeri tentang bakteri ETEC pada manusia lebih komplek . Gambaran secara sepintas tentang ETEC penyebab diare pada manusia tertulis pada Tabel 5 . Sebelumnya ORSKov dan ORSKOV (1977) melaporkan serotipe ETEC dari beberapa negara di Eropa bahwa sebagian besar ETEC (70%) tergolong dalam serogrup O-6, 8, 15, 25, 78, 115 atau 128 . Namun peneliti yang lain melaporkan bahwa Tabel Asosiasi antigen kolonisasi dan o-serotipe ETEC dari anak babi penderita diare dan distribusinya di Indonesia 6. Daerah Antgen fimbriae Sifat Hemolitik Enterotoksin Jakarta K88 K99 K99F41 F41 K88K99 987P hemolitik non hemolitik LT K88 K99 F41 987P hemolitik non hemolitik LT K88 K99 K99F41 F41 987P hemolitik non hemolitik " LT K88 K99 F41 987P hemolitik non hemolitik Bogor Tangerang Medan (Sumber : SUPAR, 1986, 1993, 1994 ; ST ST ST hemolitik non hemolitik 11 11 SUPAR LT dan ST ST ST ST ST 11 1. ST ST ST ST LT ST ST ST O-serotipe 0-108,138,149,157 O-9, 20, 64, 101 0-101 0-9,101 0-108 0-9,20,141 0 - 149,157 0-9,20,101 0-9,101 0-9,20,141 0-108, 138, 149, 157 0-64,101 0-101 0-9,101 0-9,20,141 0 - 138,149,157 0-9,64, 101 0-9,101 O-9.20 et al., 1988, 1989,1989a, 1991) kebanyakan serotipe ETEC yang ditemukan dari manusia penderita diare tergolong dalan serogrup 0-153 dan memproduksi enterotoksin STa (BLANco et al ., 1989) . Hubungan antara sifat enterotoksisitas dan antigen perlekatan dari ETEC isolat dari manusia penderita diare dilaporkan bahwa sekitar 50% mempunyai antigen kolonisasi CFA/I dan CFA/II dan sebagian kecil (5%) mem- 12 punyai antigen kolonisasi CFA/III dan CFA/IV (BLANCO et, al ., 1985) . ETEC yang mempunyai antigen perlekatan K88, K99, F41 atau 987P banyak ditemukan dari anak babi penderita diare dari berbagai peter nakan babi (SUPAR et al, 1988, 1989, 1989a, SUPAR, 1993, 1994) . Hubungan antara antigen perlekatan, enterotoksin dan serogrup-0 dari ETEC tersebut secara ringkas tertera pada Tabel 6. Pada anak sapi penderita diare dapat ditemukan ETEC yang hanya mempunyai antigen perlekatan K99, F41 atau K99F41 (SUPAR 1986, 1990 , 1995) . ETEC dari anak sapi penderita diare serotipenya tidak terlalu banyak dibandingkan dengan yang tedapat pada anak babi Tabel 7 . Di samping itu, peneliti di luar negeri melaporkan serotipe E. coli yang mempunyai sifat attaching and effacing pada permukaan usus halus dan mampu memproduksi faktor virulensi shiga-like toxin (MAINIL, et al ., 1987). Bakteri tersebut tergolong dalam 0-serogrup 5, 26, atau 101 . Kebanyakan bakteri tersebut diisolasi dari anak sapi diare yang fesesnya bercampur darah setelah melewati masa neonatal sampai umur 3 minggu . Peneliti yang lain melaporkan bahwa E. coli hemolitik yang tergolong dalam 0-group 8, 98, 138, 141, 149 dan 157 yang diisolasi dari anak babi mampu memproduksi shiga-like toxin (HIDE et al., 1995) . WARTAZOA Vol. 6 No . 1 Th. 1997 Tabel Antigen kolonisasi dari 3-5 hari 7. Daerah Sukabumi A Ts Bandung B CS Jawa Tengah E. coli enterotoksigenik dari anak sapi perah penderita diare umur Umur anak sapi Antigen fimbriae O-serotipe Sifat hemolitik 2 hari 3 hari 5 hari 4 hari K99 K99 K99 K99 F41 K99F41 0-9 O_9 0-9 0-9 0-101 O-101 NH NH NH NH NH NH 3 hari 4 hari 5 hari 4 hari 5 hari K99 K99 K99 K99 F41 0-9 0-9 0-9 0.9 0_101 NH NH NH NH NH 4-6 hari F41 0-101 NH NH : non hemolitik (Sumber: SUPAR 1986, 1989, 1990, 1995) KESIMPULAN Galur E. coli yang dapat menyebabkan diare pada ternak neonatal dan manusia memproduksi enterotoksin yang tidak tahan panas (LT) dan yang tahan panas (ST) . LT mempunyai berat molekul antara 85 .000 sampai 90 .000 dalton dan bersifat imunogenik . LT terdiri dari satu subunit A dengan berat molekul 25 .000 dalton dan 5 subunit B masing-masing mempunyai berat molekul 11 .500 dalton . ST mempunyai berat molekul antara 1 .900 sampai 5 .000 dalton, tidak imunogenik . Di samping mempunyai sifat memproduksi enterotoksin galur E. collyang dapat menimbulkan diare mampu memproduksi antigen kolonisasi atau antigen perlekatan, berupa tonjolan benang-benang halus pada permukaan sel dengan berat molekul antara 14 .500-31 .000 dalton . Antigen tersebut bersifat spesifik . Anak babi neonatal rentan terhadap ETEC yang mempunyai antigen perlekatan K88, K99, F41 atau 987P, ETEC tersebut berasosiasi dengan antigen somatik 0-8, 9, 20, 64, 101, 115, 138, 141, 147, 149, atau 157 . Anak sapi neonatal hanya rentan terhadap ETEC yang mempunyai antigen perlekatan K99 atau F41, ETEC penyebab diare tersebut tergolong hanya terbatas pada beberapa serogrup-08, 9, 20, 101 . Sedangkan E. coli penyebab diare pada anak-anak dan, manusia mempunyai antigen perlekatan colonization factor antigen I (CFA/1), CFA/II, CFA/III atau CFA/IV . ETEC penyebab diare pada manusia tergolong dalam serogrup-05, 8, 15, 20, 25, 27, 63, 78, 114, 115, 126, 128, 139, 148, 153, atau 167 . Dengan demikian ETEC penyebab diare pada ternak dan manusia terdapat perbedaan yang spesifik yaitu sifat antigen kolonisasi atau antigen perlekatan . Oleh karean itu konfirmasi diagnosis diare akibat ETEC baik pada ternak atau manusia harus dapat mendeteksi antigen virulensi E. coli, yaitu deteksi enterotoksin, antigen kolonisasi atau kedua-duanya bukan hanya berdasarkan serotipe antigen somatik 0 . DAFTAR PUSTAKA AGUERO M .E ., L. REYES, V . PRADO, I . ORSKOV, F. ORSKOV and F. C . CABELLO. 1985 . Enterotoxigeni c E. coll in a population of infants with diarrhoea in Chile. J. Clinic. Microbio/. 22 : 576-581 BLANCO J. and E . A . GONZALEZ and R ANADON . 1985 . Colonization antigens and haemagglutinating patterns of Escherichia coli. Eur. J. Clinic. Microbio /. 4: 316-326 . BLANCO J ., M . BLANCO, J . I . GARABAL and E. A. GONZALEZ . 1991 . Enterotoxins, colonization factors and serotypes of enterotoxigenic Es cherichia coli from human and anilmals . Mi- crobiologia SEM. 7:57-73 BLANCO J ., E. A. GONZALEZ, M . BLANCO, J .I . GARABAL, M .P .ALONSO, W. H . JANSEN and P.A .M . GUINEE . 1989 .Prevalence of enterotoxigenic E. coli strains in outbreaks and sporadic cases of diarrhoea in Spain. Eur. J. Microbio/ 8: 396-399 . 13 SUPAR : Faktor-faktor Virulensi Enterotoksin dan Perlekatan Escherichia Coli BURGESS M . N . R . J. BYWATER, C. COWLEY, N. A . MULAN and P . M . NESOME . 1978 . Biological evaluation of methanol soluble heat-stable Escherichia coli enterotoxin in infant mice, pigs, rabbits and calves . Infect. lmmun. 21 : 526-531 . BYWATER . R . J . 1972 . Dialysis and ultrafiltration of heat stable enterotoxin from Escherichia coli. J. Med. Microbio/. 5: 337-343. CHAN S . K. and R. A . GIANNELLA. 1981 . Aminoaci d sequence of heat-labile enterotoxin produced . by Escherichia coli patogenic for man . J. Bio/ Chem . 256:7744-7746 . CRAVIATO A., R. E . REYES, R. ORTEGA G . FERNANDEZ, R, HERNANDEZ and D.LOPEZ . 1988 . Prospective study of diarrhoeal disease in a cohort of rural Mexican children : Incidence and isolated pathogens during the two years of life . Epidem . Inf. 101 : 123-134 DE GRAAF F. K . and I . ROORDA . 1982 . Production, purification and characterization of fimbrial adesive antigen F41 isolated from calf en teropathogenic Escherichia colt strain B41 . Infect. immun. 36 : 751-753 . DONTA S . T ., H . W. MOON, T . GOJOBORI and T . YOKOTA . 1987 . Evolutionary origin of pathogenic determinant in enterotoxigenic Es cherichia coli and Vibrio cholerae 01 . J. Bact. 169: 1352-1357 . ECHEVERRIA P ., J . SERIWATANA D . N . TAYLOR, S. CHANGCHAWALIT, C . J . SMYTH, J. TWOHIG and B . ROWE . 1986 . Plasmid coding for coloniza tion factor antigen I and 11, heat-labile enterotoxin, and heat-stable enterotoxin A2 in Escherichia coli Infect. lmmun. 51 :626-630 . ESCRIBANO A ., I . ORSKOV, F .ORSKOV and R. BORRAS . 1987 . Enterotoxigenic Escherichia coli 0153H45 from outbreak of diarrhoea in Spain . Med. Microbio . Immun. 176: 241-244 . EVANS Jr . D . J . and D. G . EVANS . 1977 . Dirrec t serological assay for the heat-labile enterotoxin from Escherichia coli Infect . Immun. 10 : 1010-1017 . EVANS Jr . D . J ., D. G . EVANS and H . L. DUPONT 1979 . Hemagglutination patterns of enterotoxigenic and enteropathogenik Escherichia coli determinated with human, bovine, chicken and guinea pig erythrocytes in the presence and absence of mannose. Infect. lmmun . 23 : 336-346 . EVANS Jr . D . J ., D . G . EVANS, L. S .YOUNG and J . PITT . 1980 . Hemagglutination typing of Es14 cherichia coli; definition of seven hemagglutination types. J. Clinic . Microbio/. 12 :235242 . EWINGS W. H . 1986 . Edward and Ewings identification of Enterobacteriaceae . Fourth edition. Elsevier, New York . GAASTRA W. AND F . K . DE'GRAAF . 1982 . Host-specific fimbrial adhesins of non invasive enterotoxigenic Escherichia coli strains. Microbio/. Rev. 46 :129-161 . GILL D . M . and S . H . RICHARDSON . 1980 . Adenosil diphosphate ribosylation of adenylate catalysed by heat-stable enterotoxin of Es cherichia coli . Comparative with cholera toxin . J . Infect . Dis . 141 : 64-70. GONZALEZ E . A. and J . BLANCO . 1985 . Relation between antibiotic resistance and number of plasmids in enterotoxigenic and non entero toxigenic Escherichia coli. med. Microbio/. Immuno/.174 : 257-265. GORBACH S .L ., J . G. BANWELL, B . D. CHATTERJEE, B. JACOBS and R . B.SACK . 1971 . Acut e undifferentiated human diarrhoea in the tropic .l . Alteration in intestial microflora . J. Clinic . Invest. 50 :881-889 . GUERRANT R. L., J . M . HUGHES, B . CHANG, D . C. ROBERTSON and F . MUROD. 1980 . Activation of intestinal guanylate cyclase by heat-stable enterotoxin of Escherichia coli. Study in the tissue sensitivity, potential receptor and itermediate. J. Infect . Dis . 142 : 220-228. GUERRANT R . L., L. L. BRUNTON, T . C . SCHNAITMAN, L. I . REBHUN and A . G . GILMAN . 1974 . Cyclic adenosine monophosphate and alteration of chinese hamster ovary cell morphology in rapid sensitive in vitro assay for enterotoxin of Vibrio cholerae and Escherichia coli Infect. lmmun. 10 : 320-327 . GUINEE P . A . M and W.H . JANSEN . 1979 . Behaviou r of Escherichia coli K antigens K88ab, K88ac and K88ad in immnoelectrophoresis double diffusion, and hemagglutination . Infect. lmmun. 23 :700-705 . HIDE E . J ., I . D . CONNAOUGHTON, S . J . DRIESEN, D . HASE, R. P. MONCKTON and N . G . SAMMONS . 1995 . th e prevalence of F107 fimbriae ant their association with shiga-like toxin II in Escherichia coli strains from weaned Australian pigs . Vet. Microbio/. 47 : 235-243 . HOLLAND R . E . 1990 . Some infectious causes of diarrhoea in farm animals. Clinic . Microbio/. Rev. 3 : 345-375 . WARTAZOA Vol. 6 No. 1 Th . 1997 HONDA T., M . M. A . KHAN . Y. TAKEDA and T . MIWATANI . 1983 . Grouping of enterotoxigenic Escherichia coli by hydrophobicity and its relation to hemagglutination and enterotoxin production . FEMS Microbiolo . Lett. 17 : 273276 . HONDA T ., M . ARITA and T. MIWATANI . 1984 . Characterization of new hidrophobic pili of human Escherichia coli: A possible new colo nization factor . Infect. Immun. 43 :959-965 . KAUFFMANN F . 1944 . Zur serologic der Coli grouppe. Acta Patho/. Microbio% Scand. 21 : 20-45 . KAUFFMANN F. and T. Du PONT . 1950 . Escherichia coli strains from infantile epidemic gastroenteritis . Act Patho/. Microbio/. Scand. 27 :552564 MAINIL J . G., F. BEx, E . JACQUIMIN, P. POHL, M. COUTURIER and A. KAECKENBECK . 1990 . Prevalence of four enterotoxin (STaP, STaH,STb and LT) and four adhesin subunit (K99, K88, 987P and F41 genes among Escherichia coli isolated from cattle . Am . J. Vet. Res. 51 : 187-190. MAINIL J . G., C .J . DUCHENES, S . C . WHIPP, L. R. MARQUES, 0 . D . O'BRIEN, T . A. CASEY, and H . W. MOON . 1987 . Shiga-like toxin production an attaching effacing activity of Escherichia coli associated with calf diarrhoea . Am . J. Vet. Res. 48 : 743-748 . MERSON M . H ., G . K. MORRIS, D . A . SACK, J . G . WELLS, W. B. GREECH, J . C FEELEY, R . B . SACK, A . Z . KAPIKAIN and E . J . GANGAROSA. 1976 . Traveller's diarrhoea in mexico : A propective study of american physicians and family members attending a congress . N. Engl. J. Med. 294:1299-1305 . MOON, H . W. 1974 . Pathogenesis of enteric diseased caused by Escherichia coli. Ady. Vet. Sci. and Compa. Med. 18 : 178-211 . MORRIS J .A ., C . TORNS, A . C . SCOTT, W . J . SOJKA and G . A . WELLS . 1982 . Adhesi n in vitro and invivo associated with and adhesive antigen (F41) produced by a K99 mutant of the reference strain Escherichia coli B41 . Infect. lmmun . 36 : 1146-1153. MORRIS J . A., W. J .SOJKA and R. A. READY . 1985 . Serologica l comparisosn of the Escherichia coli prototype strains for the F(Y)Att25 adhe sin implicated in the neonatal diarrhoea in calves . Res . Vet . Sci . 38 : 246-247 Moss J ., S. GARRISON, P. H. FISHMAN and S. H . RICHARDSON . 1979 . Ganglioside sensitized unresponsive fibroblast to Escherichia coli heat labile enterotoxin . J. Clinic. Invest. 64 : 381384 . MOSELEY S .L ., J .W . HARDY, M . I . HUQ, P . ECHEVERIA, and S . FALKOW . 1983 . Isolation and nucleotide sequence determination gene encoding a heat-stable enterotoxin of Escherichia coli. Infect. lmmun. 39 :1167-1174 . NAGY B ., H . W. MOON and R . E. ISAACSON . 1976 . Colonization of porcine small intestine by Escherichia coli. Ileal loop colonization adhesin by pig enteropatogens that lack K88 antigen and bysome capsular mutant . Infect. lmmun. 13 :1214-1220 . ORSKOV I., F, ORSKOV, W. J . SOJKA and J.M . LEACH . 1961 . Simultaneous occurrence of Escherichia coli B and L antigen in strains from disease swine . Acta. Patho/ . Scand. Sect . B. 53 : 404-422 . ORSKOV 1 . and F. ORSKOV . 1977 . Special O :K :H : serotype among enterotoxigenic Escherichia co/i strains from diarrhoea adult and children . Occurrence of colonization factor antigens and hemaggluination abilities . Med. Microbio% Immuno/. 163 : 99-110 . ORSKOV I, F. ORSKOV . H . W. SMIT H and W. J . SOJKA. 1975 . Th e establishment of K99, thermolabile, transmissable Escherichia coli K an tigen previouly called Kco, possesed by calf and lamb enteropathogenic strains. Acta Patho/ . Micro. Scand. B .83 :31-36 . RICHARDS K.L . and S.D . DOUGLAS. 1978 . Pathophysiologica l effect of Vibrio cholerae and enterotoxigenic Escherichia coli and their enterotoxins on eucaryotic cells . Microbio/. Rev. 42 : 592-613 . RONNBERG B. and T. WADSTROM . 1983 . Rapid detection by coagglutination test of heatlabile enterotoxin in cells lysate from blood agar grown Escherichia coli. J. Clinic . Microbio/. 17 : 102-327 . SACK R . B . 1975 . Human diarrhoeal diasese caused by enterotoxigenic Escherichia coli. Ann. Rev. Microbio% 29 : 333-353. SACK D . A . and SACK R. B. 1975 . Test for enterotoxigenic Escherichia coll using Y1 adrenal cell in miniculture . Infect. lmmun. 11 : 334336. 15 SUPAR : Faktor-faktor Virulensi Enterotoksin dan Perlekatan Escherichia Coli SACK R. B., S . L. GORBACH, J . G . BANWELL, B .JACOBS, and B. D. CHATTERJEE . 1971 . Enterotoxigeni c Escherichia coli isolated from patients with severe cholera-like disease . J. Infect. Dis. 123 :378-385 . SMITH H . W. and S . HALLS . 1967 . Observation of the ligated intestinal segment and oral inoculation methods on Escherichia coli infection in pigs, calves, lambs and rabbits . J. Path . Bacteriol. 93 :499-531 . SMITH H . W. and S . HALL S . 1968 . The transmissable native of genetic factor in Escherichia coli that control enterotoxin production . J. Gen. Microbio/. 52 : 319-334. SMITH H . W. and C .L . GYLES. 1970 . Th e relationship between two different enterotoxins produced by enteropathogenic strains of Escherichia coli of porcine origin . J. Med. Microbio/. 3 : 387-401 . SMITH H . W. and M . A . LINGGOOD . 1972 . Furthe r observations on Escherichia coli enterotoxin with particular regard to those produced by atypical piglet strains and by calf and lamb strains : The transmissable nature of the enterotoxin and of K antigen possesd by calf and lamb strains . J. Med. Microbio/. 5 :243-249 . ate School of Tropical Veterinary Science and Agriculture, James Cook University of North Queensland, Australia. SUPAR. 1993 . Prospek pengendalian kolibasilosis neonatal dengan vaksin Escherichia coli multivalen pada peternakan babi intensif di Tangerang, Jawa Barat . Penyakit hewan. XXV(46) :1 14-1 19 SUPAR. 1994 . Distribusi infeksi Escherichia coli enterotoksigenik pada anak babi di Sumatera Utara dan prospek pengendaliannya dengan vaksin . Prosiding seminar nasional teknologi veteriner untuk meningkatkan kesehatan hewan dan pengamanan bahan pangan asal ternak . Cisarua, Bogor . 173-179. SUPAR . 1995 . Sudi kolibasilosis pada anak sapi perah dan deteksi Escherichia coli K99, F41, K99F41 . Prosiding temu ilmiah Nasional bidang veteriner, Bogor. Dalam percetakan . SUPAR, R . G . HIRST and B.E . PATTEN . 1988 . K-adhesins and O-serogroups of enterotoxigenic Escherichia coli in calves and piglets in Indo nesia . Proceedings of the sixth Federation of Asian Veterinary Association Congress, Depasar, Bali, Indonesia . 479-485 . SMYTH C. J . 1982 . Two mannose-resistant haemagglutinins on ernterotoxigenic Escherichia coli serotype 06 :1<1 5 :H16 or H- isolated from travelers' and infant diarrhoea . J. Gen. Microbio/ 128: 2081-2096 . SUPAR, R. G . HIRST and B .E . PATTEN . 1989 . Studie s on the epidemiology of neonatal colibacillosis in food producing animals in Indonesia . Pro ceedings of the first seminar on Veterinary epidemiology . December, 6th 1989, Yogyakarta Indonesia: 103-132 . STIRM S., F. ORSKOVE, I ORSKOV and A . BIRCH-ANDERSEN . 1967 . Episome-carried surface antigen K88 on E. coli. Ill . Morphology . J. Bact. 93 :879-884 . SUPAR, R. G. HIRST and B.E . PATTEN . 1989a . Detectio n of enterotoxic Escherichia coli with F41 fimbrial antigen from pigs in Indonesia . Penyakit Hewan XXI(37) : 13-17 SUPAR, 1986 . Penggunaan metode enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA untuk deteksi antigen pili K99, K88 pada Escherichia coli dari anak sapi dan anak babi penderita diare. Penyakit Hewan XVIII (32) : 159-168. SUPAR. 1987 . Diagnosis kolibasilosis pada anak sapi . Penggunaan anak mencit untuk identifikasi enterotoksin tahan panas .Penyakit Hewan XIX (34) : 54-57. SUPAR. 1987a. Studi perbandingan uji ELISA dan biakan jaringan sel adreanal Yi pada enterotoksin yang tidak tahan panas kuman Es cherichia coli K88 berasal dari anak babi penderita diare . Penyakit Hewan XIX(34) 5864 . SUPAR . 1990 . Enteric colibacillosis in pigs (and calves) in Indonesia. PhD thesis in the Gradu16 SUPAR, R. G . HIRST and B.E . PATTEN . 1991 . Th e importance of enterotoxigenic Escherichia coli containing the 987P antigen in causing neonatal colibacillosis in piglets in Indonesia. Vet. Microbio/ 26 :393-400 TAKEDA . Y ., T. HONDA, H . SIMA, T . TSUJI and T. MIWATANI . 1983 . Analysis of antigenic determinant in cholera toxin, heat-labile entero toxin from human and porcine enterotoxigenic Escherichia coli. Infect. Immun. 41 :50-53 . TZIPORI S . 1985 . the relative importance of pathogens affecting neonates of domestic animals. Adv. Vet. Sci. an d Comp . Med. 29 :103-206 WADSTROM T. A. FARS, J. FREER, D . HALLBREG and A. LJUNGH . 1980 . hidrophobic surface properties of enterotoxigenic Escherichia coli. (ETEC) with different colonization factors WARTAZOA Vol. 6 No . 1 Th. 1997 CFA/I, CFA/II, K88, K99 and attachment to intestinal epithelial cells. Scand. J. Infect. Dis. S24 : 148-153 . YAMAMOTO T., T . GOJOBOR and T . YOKOTA . 1987 . Evolutionary origin of pathogenic determinant in enterotoxigenic Escherichia coli and Vibrio cholerae. J. Bact. 169 :1352-1357 . YOLKEN R . H., H. B. GREENBERG, M. H . MERSON, R . B. SACK and A. Z. KAPIKIAN . 1977 . Enzyme linked immunosorbent assay for detection of Escherichia coli heat labile enterotoxin. J. Clinic . Microbio/. 6: 439-444.
