BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Streptococcus mutans

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Streptococcus mutans
Streptococcus mutans merupakan bakteri Gram positif berbentuk bulat
yang secara khas membentuk pasangan atau rantai selama masa pertumbuhannya.
Bakteri ini tersebar luas di alam. Beberapa diantaranya merupakan anggota flora
normal pada manusia, yang lain dihubungkan dengan penyakit-penyakit penting
pada manusia yang sebagian disebabkan oleh infeksi Streptococcus, dan sebagian
lagi oleh sensitisasi terhadap bakteri ini. Bakteri ini menghasilkan berbagai zat
ekstraseluler dan enzim.10
Bakteri ini bersifat nonmotil (tidak bergerak), bakteri ini tumbuh secara
optimal pada suhu 18˚-40˚ C. Streptococcus adalah golongan bakteri yang
heterogen.
Tidak
ada
satu
sistem
pun
yang
cukup
baik
untuk
mengklasifikasikannya. Streptococcus mutans merupakan kuman yang kariogenik
karena mampu segera membentuk asam dari karbohidrat yang dapat diragikan.
Kuman tersebut dapat tumbuh subur dalam suasana asam dan dapat menempel
pada permukaan gigi karena kemampuannya membuat polisakarida ekstra sel.
Polisakarida ekstra sel ini terutama terdiri dari polimer glukosa yang
menyebabkan matriks plak mempunyai konsistensi seperti gelatin, akibatnya
bakteri tersebut melekat pada gigi serta saling melekat satu sama lain. Plak makin
lama makin tebal, sehingga akan menghambat fungsi saliva untuk melakukan
aktivitas antibakterinya.10,11,12
8
Morfologi dan identifikasi Streptococcus mutans10:
a. Ciri-ciri khas organisme
Kokus tunggal berbentuk bulat atau bulat telur dan tersusun dalam
rantai. Kokus membelah pada bidang yang tegak lurus sumbu panjang
rantai. Anggota-anggota rantai sering tampak sebagai diplokokus, dan
bentuknya kadang-kadang menyerupai batang.
b. Biakan
Kebanyakan Streptococcus tumbuh dalam pembenihan padat
sebagai koloni discoid dengan diameter 1-2 mm.
c. Sifat-sifat khas pertumbuhan
Energi utama diperoleh dari penggunaan gula. Pertumbuhan
Streptococcus cenderung menjadi kurang subur pada pembenihan
padat atau kaldu kecuali yang diperkaya dengan darah atau cairan
jaringan. Kebutuhan makanan bervariasi untuk setiap spesies. Kuman
yang patogen bagi manusia paling banyak memerlukan faktor-faktor
pertumbuhan. Pertumbuhan dan hemolisis dibantu oleh pengeraman
dalam CO2 10%.
d. Variasi
Varian strain Streptococcus yang sama dapat menunjukkan bentuk
koloni yang berbeda. Hal ini sangat nyata di antara strain golongan A,
yang membentuk koloni suram atau mengkilat. Koloni yang suram
terdiri atas organism yang menghasilkan banyak protein M.
Organisme ini cenderung virulen dan relatife kebal terhadap
9
fagositosis oleh keukosit manusia. Koloni yang mengkilat cenderung
menghasilkan sedikit protein M dan sering tidak virulen.
Gambar 1 :Streptococcus mutans
Sumber : Ari WN.Streptococcus mutans,
http://www.streptococcusmutans_31.pdf. Diakses Agustus 2013
2.1.1 KLASIFIKASI Streptococcus mutans
Streptococcus mutans merupakan salah satu bakteri dari tujuh spesies
Streptococcus yang berada (S.mutans,S.sobrinus, S.cricetus, S.ferus, S.rattus, S
macacae dan S.downei) dan 9 serotipe (a, b, c, d, e, f, g, h dan k). Diantara
kesembilan serotipe tersebut yang paling banyak b.11
Klasifikasi10
Kingdom
: Monera
Diviso
: Firmicutes Class
Class
: Bacilli
Ordo
: Lactobacilalles
Family
: Streptococcaceae
10
Genus
: Streptococcus
Spesies : Streptococcus mutans
Klasifikasi bakteri Streptococcus dari sisi kepentingan medis yaitu : 13
a. Streptococcus pyogens : Termasuk dalam Streptococcus Grup A,
Bakteri ini bersifat hemolitik- . S. Pyogens adalah bakteri patogen
utama pada manusia dikaitkan dengan invasi lokal atau sistemik dan
gangguan immunologi pasca infeksi oleh Streptococcus.S pyo-genes
secara khas membentuk daerah luas (bergaris tengah 1 cm) pada
hemolisis
mengelilingi koloni yang berukuran lebih besar dari 0,5
mm. Bakteri ini bersifat PYR-positif (hidrolisis L-pirolidonil-2-naftilamid) dan biasanya peka terhadap basitrasin.
b. Streptococcus agalactiae : Termasuk dalam Streptococcus grup B.
Mereka adalah anggota dari flora normal pada saluran organ wanita
serta penyebab penting dari sepsis neonatal dan meningitis. Bakteri ini
serin terlihat menyerupai S pyogenes golongan A pada perbenihan agar
darah dan bersifat hemolitik-β. Bakteri ini diidentifikasikan dengan
reaksi terhadap antisera spesifik untuk golongan C atau G.
c. Grup C dan G : Bakteri Streptococcus ini kadang terdapat di dalam
nasofaring dan dapat menimbulkaan sinusitis, bakteriemia atau
endokarditis. Bersifat hemolitik-β.
d. Enterococcus faecalis (E. Faecium, E. Durans) : Enterococcus ini
merupakan bagian dari flora normal enterik. Karena antigen grup D
adalah asam teichoic, maka hal ini bukanlah sebuah penanda antigen
11
yang
baik,
sehingga
Enterococcus
biasanya
diidentifikasikan
menggunakan sifat karakteristik yang lain. Mereka biasanya bersifat
nonhemolitik tapi suatu saat dapat bersifat hemolitik-α. Meskipun
termasuk katalase negatif, bakteri Enterococcus kadang-kadang
bersifat katalase positif yang lemah.
e. Streptococcus bovis : Bakteri ini termasuk dalam Streptococcus grup D
nonenterococcus. Mereka sebagian merupakan flora enterik dan
kadangkala dapat mengakibatkan endokarditis, dan juga dapat
menyebabkan bakterimia pada pasien dengan karsinoma kolon. Bakteri
ini bersifat nonhemolitik. S.bovis seringkali diklasifikasikan sebagai
bakteri Streptcoccus viridans.
f. Sterptococcus anginosus : Nama lain dari S.anginosus ini merupakan
bagian dari flora normal. Bisa bersifat α,β atau nonhemolitik.
g. Streptococcus Grup N : Mereka jarang menimbulkan penyakit pada
manusia namun dapat menyebabkan penggumpalan normal pada susu.
h. Streptococcus Grup E,F,G,H, dan K-U : Bakteri Streptococcus ini
terdapat terutama pada hewan dan terkadang juga pada manusia.
i. Streptococcus pneumonia : Bakteri Pneumococcus bersifat hemolitikα. Pertemubuhan bakteri ini dihambat oleh optochin dan koloninya
dapat larut dalam empedu.
j. Streptococcus virians :Bakteri Streptococcus viridans ini antara lain
adalah S.mitis, S.mutans, S.salivarius,S.sanguis (Grup H) dan lain-lain.
Secara tipikal, biasanya bersifat hemolitik-α, tapi kemungkinan lain
12
mereka bersifat nonhemolitik. Pertumbuhannya tidak dihambat oleh
optochin dan koloninya tidak dapat larut dalam empedu. Bakteri
Streptococcus viridans merupakan bakteri paling umum sebagai flora
normal pada saluran pernafasan atas dan berperan penting untuk
menjaga kesehatan membran mukosa yang terdapat diasana. Mereka
dapat mencapai aliran darah oleh karena trauma dan merupakan
penyebab utama endokarditis pada katup jantung yang abnormal.
Beberapa bakteri Streptococcus viridans (misal : S.mutans) mensintesa
banyak polisakarida seperti dextran atau levans dari sukrosa dan
mempunyai peranan penting pada proses pembentukan karies gigi.
k. Varian Streptococcus secara nutrisional : Biasanya bersifat hemolitik-α
tapi bisa juga bersifat nonhemolitik. Bakteri ini merupakan bagian dari
flora
normal
dan
kadangkala
menyebabkan
bakterimia
dan
endokarditis dan dapat ditemukanya dalam abses otak dan infeksi lain.
l. Peptostreptococcus (banyak spesies) : Bakteri Streptococcus jenis ini
dapat tumbuh hanya pada kondisi anaerob atau mikroaeroflik dan
dapat memproduksi hemolisin. Bakteri ini merupakan bagian flora
normal dari rongga mulut, saluran pernafasan atas, bagian isi perut dan
saluran genital wanita.
2.1.2 SIFAT dan KARAKTERISTIK
Streptococcus mutans merupakan bakteri Gram positif. Temperatur
optimum untuk pertumbuhan bakteri ini sekitar 37˚ C. Selnya berbentuk ovoid
13
dengan diameter 0,5-0,75 µm. Streptococcus mutans ditemukan berpasangan
dengan rantai pendek atau rantai medium dan tidak berkapsul. Pada kondisi
lingkungan asam, bakteri ini dapat berbentuk batang pendek dengan panjang 1,53,0 µm.14
Streptococcus mutans bersifat acidogenik yaitu mampu menghasilkan
asam dan bersifat acidodurik yaitu mampu tinggal pada lingkungan asam.
Streptococcus mutans juga memiliki sifat-sifat khusus yang berperan pada
patogenesis karies yaitu mampu memproduksi polisakarida ekstraseluler
(dekstran) yang memfasilitasi perlekatannya ke permukaan gigi dengan bantuan
adhesin serta polimer glukan yang tidak larut oleh air. Sebagai konsekuensinya,
Streptococcus mutans akan menempel pada komponen-komponen yang terdapat
pada permukaan gigi, seperti substrat, glikoprotein saliva, matriks ekstraseluler,
komponen serum, sel inang serta mikroorganisme lain.Interaksi tersebut akan
menyebabkan penurunan pH pada lingkungan di sekitar tempat pembentukan
koloni Streptococcus mutans pH 5,2-5,5 merupakan ‘critical point”, karena dapat
mempercepat proses demineralisasi gigi dan memungkinkan terjadinya karies.
Interaksi molekuler yang menjelaskan proses karies gigi, melibatkan molekul
adhesion (protein permukaan) Streptococcus mutans dengan reseptor inang,
seperti komponen saliva dan juga protein permukaan sel bakteri lainnya.11,15
Protein permukaan sel Streptococcus mutans yang dilaporkan paling
banyak terlibat dalam proses karies gigi adalah Glucan binding protein (Gbp) dan
antigen I/II (Ag I/II). Selain itu, Streptococcus mutans juga mengekspresikan
molekul yang berperan sebagai enzim dalam proses fermentasi karbohidrat, yaitu
14
Glucosyltransferase (Gtf), Dextranase (Dex), dan Fruktosilatranferase (Ftf).
Setiap enzim tersebut akan memecah sukrosa untuk membentuk glukan, dextran
dan fruktan. Terdapat pula protein lain yang berperan dalam penyediaan cadangan
energi Streptococcus mutans agar mampu bertahan di dalam rongga mulut, yaitu
Dextranase A (Dex A), Dextranase B (Dex B). Fruktanase, dan Dlt 1-4 (protein
intaseluler sel Streptococcus mutans).16
2.1.3 PENGARUH Streptococcus mutans TERHADAP KESEHATAN
RONGGA MULUT
Streptococcus mutans merupakan flora normal dalam rongga mulut yang
dapat berubah menjadi patogen bila terjadi peningkatan jumlah koloni yang
berlebihan. Dalam bidang kedokteran gigi, Streptococcus mutans memegang
peranan penting dalam pembentukan karies. Pencegahan karies dan penyakit
periodontal dengan cara melakukan peningkatan kesehatan gigi telah menjadi
tujuan utama dalam dunia kedokteran gigi sejak diketahui plak gigi merupakan
faktor yang mendominasi penyebab hilangnya gigi.17
Perubahan dalam rongga mulut disebabkan oleh peningkatan konsumsi
glukosa. Dalam sebuah percobaan pada anak-anak Swedia, diberi klorhexidine
untuk mencegah kolonisasi Streptococcus mutans, perkembangan karies tertunda
rata-rata tiga tahun. Streptococcus mutans adalah inisiator karies gigi yang paling
banyak. Streptococcus mutans mempunyai peranan penting dalam pembentukan
karies karena :18
15
a. Streptococcus mutans adalah bakteri anaerob yang dikenal menghasilkan
asam laktat sebagai bagian dari metabolismenya
b. Adanya kemampuan Streptococcus mutans mengikat permukaan gigi
dengan sukrosa oleh pembentukan larutan glukan, suatu polisakarida yang
membantu dalam mengikat bakteri untuk gigi.
2.2 KAKTUS
Kaktus berasal dari kata Yunani yaitu kaktos yang berarti tanaman berduri.
Seorang ahli botani bernama Linneaus yang membuat klasifikasi tanaman
memasukkan kaktus ke dalam kelompok tumbuhan berduri atau Cactaceae.
Kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) merupakan jenis tumbuhan yang banyak
tumbuh di daerah-daerah yang tandus dan kering. Memiliki bentuk yang pipih dan
lebar serta memiliki duri diseluruh bagian tubuhnya menyebabkan tumbuhan ini
sudah banyak dikembangbiakkan khususnya di Indonesia. Tanaman ini sudah
banyak dijadikan sebagai bahan makanan yang dapat diolah baik secara alami
maupun mesin-mesin pengolah.19
Gambar 2 : Buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica)
Sumber: http://tokodeli.com/obat-herbal/manfaat-tanaman-kaktus/
16
2.2.1 TAKSONOMI dan TATANAMA
Kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) secara umum digunakan untuk
menggambarkan beberapa jenis dari family Cactacea. Termasuk dalam spesies
Opuntia, Nopalea dan Acanthocereus.Seluruh tanama tersebut berasal dari
Amerika. Kaktus pir berduri termasuk ke dalam:20
Devisi
: Spermatopyta
Subdivisi
: Angiospermae
Kelas
: Discotyledoneae
Orda
: Cactales
Famili
: Cactaceae
Genus
: Cactus
Spesies
: Opuntia sp
2.2.3 PENYEBARAN dan HABITAT
Secara ilmiah tumbuhan kaktus dapat ditemukan di Meksiko dan United
States, tetapi tumbuhan ini juga banyak tumbuh di Afrika, Madagaskar, Australia,
Sri Langka dan India. Kaktus telah menyebar dan dibudidayakan secara luas di
seluruh dunia pada daerah beriklim tropis dan termasuk di Indonesia, mengingat
potensi sumber daya alam yang telah terbukti sangat sesuai untuk budidaya
tanaman kaktus. Penyebaran tanam spesies ini terjadi karena hasil budidaya
manusia.21
17
2.2.4 KANDUNGAN KIMIA dan SENYAWA AKTIF
Kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) memiliki getah yang
mengandung D-glucose, D-galactose, L-arabinose, D-xylose, L-rhamnose, dan Dgalacturonic dan glucuronic acid. Kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica)
merupakan sayuran yang rendah kalori, untuk 100 g daun kaktus pir berduri
(Opuntia ficus-indica) menyediakan hanya 16 kalori. Meskipun demikian daun
kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) memiliki anti-oksidan, vitamin dan
mineral. Buah dari kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) juga mengandung
vitamin B-kompleks seperti thiamin, riboflavin dan vitamin B-6 (pyridoxine).7,22
Kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) ini juga menghasilkan flavonoid
(quercetin, dihydroquercetin dan quercetin 3-methyl, kaemferol). Flavonoid
merupakan suatu kelompok senyawa fenol yang ditemukan di alam. Senyawasenyawa ini merupakan zat warna merah ungu dan biru dan sebagian zat warna
kuning yang ditemukan dalam tumbuh-tumbuhan. Flavonoid memiliki zat aktif
yang disebut quercetin dan dipercaya dapat melindungi tubuh dari beberapa jenis
penyakit degenerative dengan cara mencegah terjadinya proses peroksidasi lemak.
Selain itu kaktus pir buah (Opunti ficus-indica) mengandung pigmen betalain
yang berpotensi baik untuk pewarna makanan. Kaktus ini juga mengandung
sejumlah kecil mineral terutama kalsium, kalium, magnesium dan zat besi.7,22
Kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) juga mengandung protein
molecular dengan massa 6,5 kDa dan setelah diisolasi menjadi kombinasi berupa
18
filtrasi gel kromatography dan melalui tahap HPLC. Selanjutnya terdapat 8 – 85%
w/w kandungan gula dan 0.98% w/w adalah pentosa. Kaktus pir berduri (Opuntia
ficus-indica) ini juga menghasilkan flavonoid (quercetin, dihydroquercetin, dan
quercetin 3-methyl, kaemferol). Laporan lain memperlihatkan bahwa tumbuhan
yang termasuk dalam famili Cactaceae mengandung flavonol 3-O-glycosides
(quercetin, kaemferol, dan isorhamnetin), dihydroflavonols, flavonones, dan
flavononols. Selain itu, kaktus pir buah (Opuntia ficus-indica) mengandung
pigmen betalain yang berpotensi baik untuk pewarna makanan. Selanjutnya, buah
kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) juga mengandung askorbik acid;
Disamping mengandung askorbik acid ternyata terdapat juga kandungan berupa
organik acid yang diidentifikasi berupa maleik, malanok, succinik, tartarik dan
oxalik. Juga mengandung sejumlah besar vitamin B1, B6, vitamin E dan vitamin
A. Buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) juga mengandung mineral,
kalsium, magnesium, sodium dan potassium, phosphorus, iron.7,23
Berikut ini beberapa zat kimia yang terdapat dalam buah kaktus pir berduri
(Opuntia ficus-indica):
a. Flavonoid
Flavonoid merupakan kelompok senyawa fenol yang terbanyak
ditemukan di alam. Senyawa ini umumnya ditemukan pada tumbuhan
yang berwarna merah, ungu, biru, atau kuning. Sebagian besar
senyawa flavonoid di alam ditemukan dalam bentuk glikosid.
Glikosida adalah kombinasi antara suatu gula dan suatu alkohol yang
saling berikatan melalui ikatan glokosida. Gula yang terikat pada
19
flavonoid cenderung menyebabkan flavonoid akan larut dalam pelarut
polar seperti etanol, methanol, butanol, aseton, dan air.
Flavonoid merupakan deretan senyawa C6-C3-C6 artinya kerangka
karbonya terdiri atas dua gugus C6 (cincin benzene) yang dihubungkan
oleh rantai alifatik tiga karbon.
Senyawa dari golongan flavonoid seperti quercetin dan kaemferol
dari beberapa bahan alam dilaporkan memiliki aktivitas antibakteri
yang mampu menghambat pertumbuhan bakteri Gram positif.
Mekanisme kerja flavonoid diduga mendenaturasi protein sel bakteri
dan merusak membran sel bakteri.
b. Betalain
Buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) memiliki zat warna
berupa betalain yang berpotensi baik untuk digunakan sebagai pewarna
alami makanan. Betalain ini telah digunakan untuk pembuatan jus,
selai, sirup, dan jelly.
c. Vitamin B1, B6, vitamin A, dan Vitamin E
2.2.5 PEMANFAATAN
Bagian dari kaktus yang dimanfaatkan berupa batang dan buah, dapat
digunakan langsung baik secara tradisional maupun dalam bentuk ekstrak.
Eksudat atau getah daun yang keluar bila dipotong secara tradional dapat
digunakan langsung untuk penyembuhan luka luar. Sedangkan pada sari buah
tumbuhan kaktus penggunaanya dapat dimanfaatkan sebagai bahan makanan yang
20
dapat diolah, sebagai anti-oksidan dan anti-bakterial. Berikut penggunaan kaktus
pir berduri (Opuntia ficus-indica) secara luas antara lain:7
a. Penggunaan bahan tradisional
Buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) telah banyak
digunakan oleh suku Meksiko sebagai bahan obat yang efektif
menyembuhkan luka bakar, luka karena terjatuh, edema, dan masalah
pencernaan. Tumbuhan ini mempunyai ekstrak alkohol yang memiliki
anti-inflamasi, hypoglycemic, dan aktivitas anti-viral. Selain itu juga,
di Meksiko batang pada buah berduri dijadikan sebagai obat
tradisional untuk menyembuhkan penyakit diabetes. Tumbuhan ini
juga dapat digunakan sebagai obat hyperlipedemy (kelebihan lemak
dalam darah) dan obesitas.
b. Aktivitasnya sebagai anti-inflammatory
Pada
beberapa
studi
penelitian
yang
telah
dilakukan,
memperlihatkan aktivitas analgesik dan anti-inflammatory pada genus
Opuntia yang kandungan analgesik dan anti-inflammatorynya berupa
ekstrak buah, lyophilized cladodes atau phytosterols dari ektrak buah
dan batangnya. Buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica)
mempunyai aktivitas anti-inflammantory yang cukup tinggi. Betasitosterol didintifikasi sebagai zat anti-inflamasi yang diperoleh dari
ekstrak batang tumbuhan tersebut meskipun aktivitasnya terlihat
relative kurang dibandingkan dengan hydrocortisone.
c. Sebagai Neuroprotective
21
Buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) dari hasil laporan
yang diperoleh mempunyai aktivitas neuroprotective yang utama
dalam melindungi sel-sel tubuh dari berbagai macam toksik. Buah
kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) mengandung tiga jenis
flavonoid (quercetin, dihydroquercetin, dan quercetin 3-methyl) yang
berfungsi sebagai antioxidant yang aktif dalam perlindungan tubuh.
d. Anti-diabetes
Pada sebuah studi yang dilakukan mengenai “the nutritional value,
antioxidant activity and the effect of cactus pear (Opuntia ficusindica) fruit juice on biochemical parameters, enzyme activities and
lipid peroxidation in alloxan induced diabetic rats” menunjukkan
bahwa pemberian alloxan dapat menyebabkan diabetes. Dan
pemberian juice kaktus secara rutin dapat menurunkan alloxan
penyebab diabetes selama lima minggu secara bertahap dari glukosa,
kolsterol, kerati, dan lain-lain.
Dalam sebuah analisis medis di Meksiko memberikan bukti yang cukup
bahwa mengkonsumsi buah kaktus pir beduri (Opuntia ficus-indica) dapat
mengurangi serum kadar glukosa antara penderita diabetes dari 10 sampai 30
mg/dl pada 30 sampai 180 menit pasca mengkonsumsi buah kaktus pir berduri
(Opuntia ficus-indica) ini. Dan Mengkonsumsi buah kaktus pir berduri (Opuntia
ficus-indica) memberikan efek metabolik pada penderita diabetes.24
22
e. Anti-oxidant
Ekstrak dari buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica)
memiliki karakter dan kandungan dengan jumlah phenol yang sangat
tinggi, yang mana aktivitas dari fenol sendiri berupa antioksidan.
Antioksidan merupakan senyawa yang mampu menghambat oksidasi
molekul lain. Tubuh tidak mempunyai system pertahanan antioksidatif
yang berlebihan, sehingga jika terjadi paparan radikal berlebih, tubuh
memerlukan anti oksidan eksogen.
f. Ekstrak dari buah kaktus pir berduri (Opuntia ficus-indica) dapat
membantu dalam mengurangi kerusakan saraf yang disebabkan oleh
iskemia excitotoxic global.25
23
2.2.6 Kerangka Konsep
1. Anti Oksidant
2. Mineral
3. Vitamin B1. B6 dan
Vitamin A
4. D-glactose
5. Flavonoid
Kaktus Pir Berduri (Opuntia
ficus-indica)
Uji Aktivitas Antibacteria
Penghambatan
Pertumbuhan
Streptococcus mutans
Ket:
-
Diteliti
:
-
Tidak diteliti
:
Gambar 3 : Skema kerangka konsep
24