5 II. TINJAUAN PUSTAKA 1.1. Bakteri Streptomyces Streptomyces

II.
TINJAUAN PUSTAKA
1.1. Bakteri Streptomyces
Streptomyces merupakan bakteri yang menyerupai jamur berfilamen yang
bersifat aerobik (Hopwood, 2007) dan tergolong dalam genus bakteri Gram positif
yang memiliki materi genetik guanin dan sitosin cukup tinggi (69-73% mol) bila
dibandingkan dengan bakteri lain seperti Eschercia coli hanya 50% (Bentley et
al., 2002). Hal ini yang mendukung bakteri Streptomyces mampu membentuk
substrat percabangan luas dan miselium aerial (Wendisch and Kutzner, 1992).
Kebanyakan Streptomyces hidup sebagai saprofit dalam tanah, namun bakteri ini
juga berhasil menghuni berbagai relung lainnya baik darat maupun perairan
(Zhang et al., 1997).
Perbedaan Streptomyces dengan bakteri lain yaitu pada media agar, koloni
Streptomyces tumbuh secara perlahan yaitu koloni akan terlihat jelas pada
inkubasi hari kedua atau hari ketiga. Koloni melekat erat pada permukaan media
dan strukturnya kasar atau bertepung (Mathur et al., 2015) (Gambar 1), sedangkan
bakteri lain tumbuh dengan cepat yaitu 24 jam inkubasi koloni sudah terlihat,
serta struktur koloninya berlendir (Rao, 1994). Secara mikroskopis, hifa
Streptomyces berbentuk ramping tanpa sekat dan berdiameter antara 0,5 – 2 µm
sedangkan konidianya berasal dari hifa yang terfragmentasi kemudian membentuk
rantai konidia dengan diameter antara 0,3 – 1,5 µm (Santhanam et al., 2013)
(Gambar 1). Hain et al. (1997), mengatakan bahwa hifa dan konidia yang dimiliki
oleh Streptomyces dapat menghasilkan pigmen serta aroma khas yang dapat
dilihat pada media agar.
Pigmen dan aroma khas yang hadir pada konidia beberapa spesies
Streptomyces dapat meningkatkan kemampuan konidia untuk bertahan pada
lingkungan yang tidak bersahabat (Chater and Chandra, 2006). Menurut Chi et al.
(2011), hal tersebut juga dapat merangsang sel dan produksi metabolit sekunder.
Ujung hifa menjadi bagian yang juga penting karena bagian ini dapat
mensekresikan protein membran dan lipid, terutama di daerah apikal pertumbuhan
(Flardh and Buttner, 2009). Xu et al. (2008), mengatakan bahwa ujung hifa
5
merupakan titik yang memiliki banyak fungsi. Di bagian ini, khususnya di daerah
pertumbuhan apikal terjadi sekresi dan perakitan peptidoglikan serta komponen
envelop sel lainnya, seperti asam teikoik, protein permukaan sel dan membran
lipid.
Berikut adalah klasifikasi Streptomyces sp. menurut Agrios (2005):
Domain
: Bacteria
Phylum
: Actinobacteria
Classis
: Actinomycetes
Ordo
: Actinomycetales
Familia
: Streptomycetaceae
Genus
: Streptomyces
Spesies
: Streptomyces sp.
A
B
2
1
Gambar 1. (A) Koloni Streptomyces sp. (Mathur et al., 2015) dan (B) Struktur
mikroskopis (1. rantai konidia dan 2. hifa). Perbesaran 1.600 x,
dengan Scanning Electron Micrographs (SEM) (Santhanam et al.,
2013)
Streptomyces tumbuh sebagai percabangan hifa dengan miselium aerial
multinukleat yang secara berkala membentuk septa lalu menghasilkan rantai
konidia uninukleat. Ketika konidia berada pada kondisi yang menguntungkan,
seperti suhu, nutrisi dan kelembaban yang cocok maka tabung bakteri dan hifa
akan berkembang, selanjutnya terjadi pertumbuhan dan siklus sel (Gambar 2)
(Wendisch and Kutzner, 1992). Chater and Chandra (2006), mengatakan bahwa
kemungkinan sel sporogen mengandung 50 atau lebih kromosom. Urutan, posisi,
6
dan pemisahan kromosom tersebut selama sporulasi terjadi secara linier yang
melibatkan dua sistem yaitu ParAB dan FtsK. Sistem ini yang menyebabkan
diferensiasi serta terbentuknya septa sel apikal yang membentuk rantai konidia.
Gambar 2. Siklus hidup Streptomyces sp. (Brooks et al., 2012)
Streptomyces sp. merupakan produsen antibiotik utama karena lebih dari
80% produk antibiotik berasal dari bakteri ini. Selain itu, Streptomyces sp. juga
memiliki sumber potensi metabolit sekunder dan berbagai aktivitas biologis.
Dilaporkan bahwa bakteri ini mensintesis lebih dari 7.000 jenis metabolit
sekunder (Berdy, 2005). Metabolisme sekunder terjadi pada fase akhir
pertumbuhan.
Selain
faktor
genetik,
kondisi
lingkungan
juga
sangat
mempengaruhi ekspresi metabolit yang dihasilkan. Oleh sebab itu, metabolisme
sekunder dapat terjadi akibat beberapa peristiwa seperti kekurangan nutrisi,
penambahan induser, penurunan tingkat pertumbuhan, atau dapat dengan adanya
sinyal yang dihasilkan oleh organisme lain di tanah (Bibb, 2005). Kehadiran
sinyal tersebut dapat menyebabkan terjadinya perubahan regulasi yang berdampak
pada diferensiasi morfologi dan metabolit sekunder yang dihasilkan oleh bakteri
Streptomyces (Chater et al., 2010). Adapun beberapa hal yang dapat mengatur
pembentukan antibiotik yaitu nutrisi (nitrogen, fosfor, dan sumber karbon), logam
7
dan tingkat pertumbuhan (Bibb, 2005). Produksi antibiotik dapat terlibat pada
proses penting lainnya seperti simbiosis Streptomyces sp. dengan tanaman yaitu
tanaman dapat terlindungi dari serangan patogen, dan eksudat tanaman
mendukung perkembangan Streptomyces sp. (Bosso et al., 2010).
1.2. Tanaman Familia Zingiberaceae
Zingiberaceae merupakan salah satu famili terbesar dari kerajaan tumbuhan.
Famili tumbuhan ini memiliki 47 genera dan hampir 2.000 spesies yang tersebar
diseluruh dunia. Zingiberaceae tersebar luas di daerah tropis dan sub tropis.
Genera dan spesies Zingiberaceae banyak tersebar di kawasan Malesia (Indonesia,
Malaysia, Singapura, Brunei, dan Papua Nugini) (Sirirugsa, 1998). Beberapa
spesies Zingiberaceae diketahui memiliki senyawa bioaktif yang digunakan
sebagai obat tradisional untuk berbagai penyakit (Wohlmut, 2008). Berikut adalah
klasifikasi tanaman famili Zingiberaceae menurut Mabberley (1997):
Phylum
: Angiospermae
Class
: Monokotiledonae (Liliopsida)
Subclass
: Zingiberidae
Order
: Zingiberales
Famili
: Zingiberaceae
Tanaman ini diketahui memiliki komponen kimia yang paling beragam
seperti hidrokarbon, aldehida, keton, alkohol, ester, eter, lakton, oksida dan
peroksida. Selain itu pada tanaman ini juga terdeteksi mengandung senyawa
aromatik. Senyawa aromatik tersebut dihasilkan oleh struktur sekretori yang
terletak di sel kortikal atau oleoresin yang menghasilkan minyak esensial. Struktur
ini mengandung idioblas yang terletak di rimpang dan trikoma kelenjar daun.
Minyak esensial ini dapat melindungi tanaman dari serangan mikroba
pengganggu, membantu dalam hal penyerbukan karena mampu menarik serangga,
atau dapat bertindak sebagai penolak serangga. Dengan demikian metabolit
sekunder yang dihasilkan lebih berperan dalam ekologi daripada di fisiologi
tanaman itu sendiri (Kojima et al., 1998).
8
Berbagai genus dari famili Zingiberaceae diketahui mengandung senyawa
bioaktif yang bermanfaat seperti pada genus Curcuma yang diketahui memiliki
senyawa kurkumin yang dapat bertindak sebagai antioksidan, anti kanker, dan anti
inflamasi. Kurkuminoid dikenal juga dengan istilah diarilheptanoid berwarna
yang terdapat pada rimpang tanaman yaitu sekitar 5% dari berat kering rimpang.
Senyawa
utama
lainnya
yaitu
diferulol-metan,
desmetoksi-kurkumin,
bisdesmetoksi-kurkumin, dan dihidro-kurkumin sebanyak 50 – 60% yang
terkandung di rimpang tanaman. Selain kurkumin, genus ini juga memiliki
minyak atsiri sebanyak 5 - 6% yang terdiri dari mono dan seskuiterpen, termasuk
zingiberin, kurkumin, α- dan β-turmeron (Evans, 2002). Genus Kaempferia
dikenal sebagai obat untuk berbagai penyakit karena kandungan senyawa bioaktif
yang dimiliki rimpang genus ini mengandung minyak atsiri dengan kandungan
unsur etil-p-metoksi-e-sinamat, etil sinamat, sinamaldehid, kampen, l-Δ3-caren,
borneol, p-metoksistiren dan pentadekan (Luger et al., 1996).
Genus Alpinia juga memiliki minyak atsiri yang diketahui tersebar di daun,
batang, dan rimpang. Kandungan khas dari minyak esensial yang terdapat pada
genus ini adalah terpenoid dan penilpropanoid, ini termasuk monoterpenoid
seperti α- dan β-pinene, geraniol, borneol, sitronelol, linalool, 1,8-cineole dan
kamper,
seskuiterpenoid
termasuk
eudesmol,
sesquiphellandrene
β
dan
curcumene, dan phenylpropanoids seperti metil eugenol (Tewari et al., 1999).
Aroma yang dihasilkan oleh genus ini mengandung unsur empat isomer asetoksisineol dan 1'-acetoksikavikol asetat yang menghasilkan sensasi pedas (Kubota et
al., 1999). Genus Zingiber memiliki metabolit sekunder yang terdapat pada
rimpang, senyawa ini terdiri dari senyawa volatil, nonvolatil, dan senyawa fenolik
nonvolatil. Senyawa – senyawa inilah yang memiliki aktivitas farmakologi (Jolad
et al., 2005).
Tanaman memiliki insting untuk mengoptimalkan pertumbuhannya melalui
pertumbuhan akar sehingga dapat memperoleh unsur hara yang cukup. Tanaman
juga menjalin kerja sama dengan mikroba sebagai usaha untuk perlindungan diri
dari serangan organisme pengganggu. Oleh karena itu, tanaman juga akan
menyediakan sumber nutrisi bagi mikroba yaitu dengan melepaskan eksudat ke
9
tanah sekitar rimpang. Hal ini juga dapat sebagai alat untuk menarik mikroba
yang dikehendaki hidup di sana maupun mengusir mikroba pengganggu (Widyati,
2013). Mikroba yang berkolonisasi di rizosfer akan berdampak pada modifikasi
fisik dan kimia tanah, hal ini tentunya akan mempengaruhi tanaman dan mikroba
itu sendiri (Sylvia et al., 2005).
1.3. Antibiotik
Antibiotik merupakan obat yang membunuh atau menghambat pertumbuhan
bakteri. Antibiotik yang bekerja dengan membunuh bakteri disebut bakterisida,
sedangkan antibiotik yang bekerja dengan mencegah bakteri bermultiplikasi
disebut bakteriostatik (Chopra et al., 2002). Antibiotik pertama kali muncul
sebagai terobosan terbaru dalam dunia kedokteran pada tahun 1928, yang
ditemukan oleh seorang ilmuwan bernama Alexander Fleming (Taubes, 2008).
Antibiotik dikatakan berspektrum luas bila berbagai macam infeksi dapat diobati
dan berspektrum sempit bila hanya dapat mengobati beberapa jenis infeksi bakteri
saja (Chopra et al., 2002). Antibiotik dengan jenis yang berbeda akan memberi
pengaruh yang berbeda pada bakterinya dan dengan cara yang berbeda pula.
Misalnya antibiotik melawan bakteri dengan menghambat kemampuan bakteri
dalam mengubah glukosa menjadi energi, atau menghambat kemampuan bakteri
dalam membentuk dinding selnya. Ketika hal ini terjadi maka bakteri akan mati
dan tidak dapat bermultiplikasi (Kohanski et al., 2007). Tahun 1942, menjadi
tahun pertama ditemukannya antibiotik yang berasal dari Streptomyces yaitu
streptothricin dan dua tahun kemudian disusul dengan penemuan antibiotik kedua
yang berasal dari Streptomyces yaitu streptomisin (Watve et al., 2001).
1.3.1. Mekanisme kerja antibiotik
Mekanisme kerja antibiotik diawali dengan interaksi fisik antara molekul
obat dengan target tertentu dalam bakteri. Interaksi ini akan menimbulkan
perubahan pada tingkat biokimia, molekuler dan struktural bakteri (Taubes, 2008).
Mekanisme ini akan bekerja pada sasaran seluler seperti: replikasi DNA, sintesis
RNA, sintesis dinding sel, dan sintesis protein (Chopra et al., 2002).
10
A. Mekanisme antibiotik menghambat replikasi DNA
Proses sintesis DNA, mRNA transkripsi, dan pembelahan sel pada bakteri
memerlukan modulasi kromosom melalui enzim topoisomerase untuk mengkatalis
reaksi membukanya untai dan penggabungan untai kembali (Espeli and Marians,
2004). Reaksi ini telah dieksploitasi oleh antibiotik kelas kuinolon sintetis,
termasuk fluoroquinolon. Kuinolon merupakan antibiotik turunan asam nalidiksat
sebagai produk sampingan dari sintesis klorokuin. Kuinolon memiliki beberapa
generasi yaitu asam oxolinik (pertama), ciprofloxacin (kedua), levofloxacin
(ketiga), dan gemifloxacin (keempat). Antibiotik kelas kuinolon bekerja dengan
mengganggu pemeliharaan topologi kromosom dengan cara menjebak enzim
topoisomerase II dan topoisomerase IV pada tahapan pembelahan DNA dan
mencegah untai bergabung kembali (Drlica et al., 2008). Drlica and Snyder
(1978), mengatakan bahwa kerentanan topoisomerase II dan topoisomerase IV
terhadap kuinolon bervariasi di setiap spesies bakteri walaupun keduanya
memiliki kesamaan fungsi yang umum. Hasil penelitian lainnya menunjukkan
bahwa pada bakteri Gram positif yang menjadi target utama kuinolon adalah
topoisomerase IV (Munoz and Weinsten, 2008), sedangkan pada bakteri Gram
negatif (misal: E. coli, dan Neisseria gonorrhea), yang menjadi target utama
adalah topoisomerase II (Belland et al., 1994).
B. Mekanisme antibiotik menghambat sintesis RNA
Proses enzimatik sangat penting dalam pertumbuhan sel bakteri sehingga
proses ini dapat menjadi target menarik bagi antibiotik. Rifampisin menghambat
sintesis RNA dengan cara menghambat inisiasi transkripsi dan memblokir jalur
pertumbuhan rantai ribonukleotida. Hal ini dapat terjadi karena Rifampisin
menggunakan koneksi stabil dengan afinitas tinggi pada β-subunit di jalur
kompleks RNA polimerase dan DNA yang menyebabkan situs aktif terpisah
(Chopra et al., 2002). Rifampisin pertama kali diisolasi dari bakteri Gram positif
Amycolatopsis mediterranei yang awalnya dikenal sebagai Streptomyces
mediterranei pada tahun 1950-an. Rifampisin dengan karakter yang lebih kuat
terisolasi dari mutagensis yang terjadi pada organisme ini. Rifampisin bersifat
11
bakterisida terhadap bakteri Gram positif dan bersifat bakteriostatik terhadap
Gram negatif. Perbedaan tersebut telah dikaitkan dengan penyerapan antibiotik
dan tidak afinitasnya antibiotik dengan β-subunit pada jalur RNA polimerase
(Naryshkina et al., 2001).
C. Mekanisme antibiotik menghambat sintesis dinding sel
Dinding sel dapat memberikan kekuatan mekanik bagi bakteri itu sendiri,
yaitu untuk bertahan hidup pada kondisi lingkungan yang dapat mengubah
tekanan osmotiknya (Holtje, 1998). Sel bakteri dibungkus oleh lapisan
peptidoglikan (murein)
yang mengandung rantai asam N-acetilmuramik
(MurNAc) dan residu N-asetilglukosamin (GlcNAc) yang berikatan silang melalui
rantai sisi pentapeptida yang melekat pada MurNAc (Chopra et al., 2002).
Gangguan sintesis atau struktur dapat menyebabkan hilangnya bentuk sel dan
integritas yang diikuti oleh kematian sel (Holtje, 1998). Biosintesis peptidoglikan
terjadi melalui tiga tahap. Tahap pertama melibatkan enzim yang terdapat pada
sitoplasma atau dipermukaan sitoplasma untuk merakit unit monomer disakaridapeptida. Tahap kedua yaitu unit monomer ditransfer melintasi membran
sitoplasma, dan tahap ketiga polimerasi unit monomer pada permukaan luar
membran serta pengikatan peptidoglikan yang baru ke dinding sel yang sudah ada
sebelumnya. Langkah ketiga dimanfaatkan sebagai target antibiotik melalui agen
β-laktam dan glikopeptida (Park and Uehara, 2008).
β-laktam dan glikopeptida merupakan salah satu kelas antibiotik yang
dapat mengganggu langkah-langkah tertentu dalam homeostasis biosintesis
dinding sel. Penghambatan sintesis dinding sel ini dapat mengakibatkan
perubahan bentuk sel dan ukuran, dapat menginduksi respon stres sel dan pada
akhirnya sel lisis (Park and Uehara, 2008). Beberapa antibiotik yang tergolong
kelas β-laktam adalah penisilin, carbapenem dan sefalosporin. Antibiotik ini dapat
menghambat pembentukan ikatan peptida yang dikatalis oleh enzim PBP
(Penicillin-Binding Proteins) dengan cara memblokir ikatan silang dari unit
peptidoglikan (Holtje, 1998). Aktivitas enzim transglikosilase dan PBP (juga
dikenal sebagai transpeptidase) dapat memelihara lapisan peptidoglikan. Enzim
12
ini akan memperpanjang untaian glikan dari molekul peptidoglikan yang sudah
ada dengan menambahkan pentapeptida disakarida (Park and Uehara, 2008).
D. Mekanisme antibiotik menghambat sintesis protein
Penerjemahan mRNA terjadi dalam tiga fase berurutan yaitu inisiasi,
elongasi, dan terminasi yang melibatkan organel ribosom dan sitoplasma (Garrett,
2000). Organel ribosom terdiri atas dua subunit ribonukleo protein yaitu 50S dan
30S (Nissen et al., 2000). Ribosom ini dapat menjadi target antibiotik dalam
menghambat sintesis protein. Antibiotik yang menghambat sintesis protein dibagi
menjadi dua sub kelas yaitu 50S inhibitor dan 30S inhibitor.
Kelas antibiotik yang termasuk sebagai 50S ribosom inhibitor yaitu
makrolida
(misalnya,
eritromisin),
streptogramin (misalnya,
linkosamida
dalfopristin-quinupristin),
(misalnya,
klindamisin),
amphenikol (misalnya,
kloramfenikol) dan oksazolidinon (misalnya, linezolid) (Katz and Ashley, 2005).
Antibiotik 50S inhibitor ini bekerja dengan menghalangi inisiasi translasi protein
atau translokasi tRNA peptidil, dan hal tersebut dapat menghambat reaksi
peptidiltransferase untuk memanjangkan rantai peptida yang baru. Peristiwa ini
melibatkan pemblokiran akses tRNA peptidil ke ribosom untuk melakukan proses
selanjutnya, kemudian pemblokiran reaksi elongasi peptidiltransferase terjadi dan
akhirnya akan memicu disosiasi peptidil tRNA (Vannuffel and Cocito, 1996).
Antibiotik yang termasuk 30S ribosom inhibitor adalah tetrasiklin dan
aminosiklitol. Tertrasiklin bekerja dengan menghalangi akses tRNA aminoasil ke
ribosom sehingga tidak dapat melanjutkan proses selanjutnya (Chopra and
Roberts, 2001). Sedangkan kelas aminosiklitol terdiri atas spektinomisin dan
aminoglikosida (misalnya, streptomisin, kanamisin dan gentamisin). Antibiotik ini
dapat mengikat komponen 16S rRNA dari subunit 30S. Khususnya, spektinomisin
bekerja dengan menghambat faktor pengkatalis elongasi translokasi sehingga
stabilitas peptidil tRNA untuk berikatan dengan ribosom menjadi terganggu,
namun tidak menyebabkan kesalahan dalam menterjemahkan protein (Karimi and
Ehrenberg, 1994). Sebaliknya, apabila interaksi 16S rRNA terjadi dengan
aminoglikosida, maka hal ini dapat menginduksi terjadinya perubahan konformasi
13
dari kompleks yang terbentuk antara kodon mRNA dan aminoasil tRNA di
ribosom, sehingga kesalahan penerjemahan protein dapat terjadi (Pape et al.,
2000).
Aminoglikosida akan menyebabkan kesalahan penerjemahan protein
karena terjadi penggabungan asam amino yang tidak cocok ke dalam elongasi
untaian peptida. Penerjemahan protein yang salah ini akan digabungkan ke dalam
membran sitoplasma sehingga sifat permeabilitas sel menjadi lebih meningkat dan
hal ini akan mempermudah akses antibiotik masuk kedalam sel. Semakin mudah
antibioik masuk ke dalam sel maka penghambatan ribosom semakin meningkat
dan sel bakteri akan mati (Fourmy et al., 1996).
Aminoglikosida turunan alami merupakan satu-satunya kelas antibiotik
yang memiliki sifat bakterisida yang luas. Sedangkan makrolid, streptogramin,
spektinomisin, tetrasiklin, kloramfenikol dan makrolida adalah antibiotik yang
bersifat bakteriostatik, akan tetapi dapat bersifat bakterisida pada suatu bakteri
(Fourmy et al., 1996). Hal ini didukung oleh penelitian yang dilakukan oleh
Goldstein et al. (1990), bahwa kloramfenikol dan makrolida azitromisin telah
menunjukan aktivitas bakterisida terhadap Haemophilus influenzae.
1.3.2. Mekanisme resistensi bakteri terhadap antibiotik
Resistensi bakteri dapat dijelaskan melalui dua cara yaitu, (1) resistensi
intrinsik, dimana secara alami suatu bakteri tidak memiliki situs target untuk
antibiotik sehingga antibiotik tidak berpengaruh terhadap bakteri tersebut. Bakteri
dapat secara alami memiliki permeabilitas rendah terhadap antibiotik karena
adanya perbedaan sifat kimia antibiotik dengan struktur membran bakteri. (2)
resistensi antibiotik yang dapat diperoleh oleh bakteri, dimana mekanisme
resistensi yang diperoleh ini dapat melalui berbagai cara seperti yang diungkapkan
oleh Fluit et al. (2001), yaitu sebagai berikut:
a.
Adanya enzim yang menginaktivasi agen antibiotik
b.
Kehadiran enzim alternatif lainnya ketika enzim utama dihambat oleh agen
antibiotik
14
c.
Terjadinya mutasi pada protein target antibiotik sehingga daya berikatan
antibiotik pada bakteri rendah
d.
Terjadinya modifikasi pasca transkripsi atau pasca translasi pada bakteri yang
menjadi target antibiotik sehingga ini dapat mengurangi pengikatan agen
antibiotik.
e.
Pengurangan penyerapan zat antibiotik oleh bakteri
f.
Diaktifkannya protein efluk (pompa efluk) yang akan memompa dan
mencegah masuknya antibiotik ke dalam sel bakteri
g.
Protein target antibiotik diproduksi berlebihan
1.4. Bakteri Acinetobacter baumannii
Acinetobacter baumannii tergolong bakteri aerobik, Gram negatif,
berbentuk batang, nonfermentasi, nonmotil, oksidase negatif, dan bakteri ini dapat
tumbuh pada suhu 20 – 300C. Secara makroskopis memiliki koloni berbentuk
bulat dan berwarna putih berlendir (Ajao et al., 2011) (Gambar 3). Bakteri A.
Baumannii memiliki sejarah perubahan taksonomi yaitu awalnya termasuk famili
Neisseriaceae dan sekarang digolongkan dalam famili Moraxellaceae (Berlau et
al., 1999). Bakteri ini dapat hidup di tanah, air, hewan, dan manusia. Umumnya
bakteri ini ditemukan di lingkungan rumah sakit sebagai penyebab berbagai
infeksi nosokomial oportunistik (Bergogne and Towner, 1996). Bakteri ini
pertama kali terisolasi pada tahun 1911 dari sampel tanah yang dilakukan oleh
Beijerink (Kuo et al., 2004) dan tahun 1986, taksonomi A. Baumannii telah
diklasifikasikan (Bouvet et al., 1986). Berikut adalah klasifikasi A. baumannii
menurut Bouvet et al. (1986):
Domain
: Bacteria
Phylum
: Proteobacteria
Classis
: Gammaproteobacteria
Ordo
: Pseudomonadales
Familia
: Moraxellaceae
Genus
: Acinetobacter
Spesies
: A. baumannii
15
Gambar 3. Isolat Acinetobacter baumannii (diameter koloni 0,5-2 mm) (Ajao et
al., 2011)
Wabah A. baumannii resisten terhadap antibiotik kelas carbapenem pertama
kali terjadi di Amerika Serikat pada tahun 1991 (Go et al., 1994). Tahun 1998,
Isolat A. baumannii yang resisten terhadap antibiotik carbapenem diisolasi dari
pasien leukemia di rumah sakit Taiwan. Setelah diamati, ternyata isolat tersebut
resisten terhadap hampir semua antibiotik (seperti; sefalosporin, aztreonam,
aminoglikosida dan ciprofloxacin) (Hsueh et al., 2002). Kemampuan dalam
membentuk biofilm membuat patogen ini sulit dikendalikan. Pembentukan
biofilm dikendalikan oleh beberapa faktor, diantaranya adanya gen resisten
antibiotik, kondisi pertumbuhan yang mendukung, dan kepadatan sel dalam
mengkolonisasi (Gaddy and Actis, 2009). Seperti yang diungkapkan oleh Lee et
al. (2008), bahwa kehadiran dan ekspresi salah satu gen yaitu gen blaPER-1dapat
meningkatkan kemampuan membentuk biofilm diberbagai permukaan, baik
permukaan biotik maupun abiotik (Gambar 4 dan 5).
Bakteri A. baumannii resisten memiliki spektrum klinis luas diantaranya
bakteremia, pneumonia, meningitis, infeksi saluran kemih, infeksi kulit dan
jaringan lunak, infeksi aliran darah, endokarditis, abses intra abdominal, dan
infeksi luka operasi (Howard et al., 2010). Bakteri A. baumannii dapat menular
dari pasien satu ke pasien yang lain melalui kontak langsung maupun tidak
langsung (D'Agata et al., 2000). Resiko yang lebih besar dari infeksi bakteri ini,
yaitu selain mengalami infeksi sekunder, masa rawat pasien akan semakin
16
diperpanjang dan memungkinkan pasien memperoleh perawatan berupa makanan
enteral (Mulin et al., 1995). Bahaya utama dari A. baumannii adalah
kemampuannya yang dengan cepat resisten terhadap antibiotik, yang kemudian
bergerak kearah multidrug resisten (Bergogne and Towner, 1996). Kejadian
infeksi A. Baumannii telah menjadi masalah kesehatan di banyak negara
(Landman et al., 2002).
Gambar 4. Biofilm A. baumannii (in vitro) yang terbentuk pada permukaan
penutup kaca setelah 24 jam inkubasi pada suhu 370C di media luriabertani broth. Perbesaran 5.000 x, dengan Scanning Electron
Microscopy (SEM) (Longo et al., 2014)
Gambar 5. Biofilm polimikroba (A. baumannii, K. pnomuniae, dan P. aeruginosa)
tumbuh dalam lumen kateter urin silikon yang diisolasi dari pasien
rumah sakit di Roma. Perbesaran 10.000 x, dengan Scanning Electron
Microscopy (SEM) (Longo et al., 2014)
17
1.4.1. Mekanisme resistensi antibiotik pada Acinetobacter baumannii
Mekanisme resistensi yang umum dapat terjadi melalui resistensi yang
dimediasi oleh enzim, adaptasi genetik, pengaktifan protein efluk, dan perubahan
struktur komponen membran luar sel bakteri (Cloete, 2003). Enzim yang
memediasi resistensi antibiotik yaitu kemampuan bakteri untuk memproduksi
enzim yang dapat mengubah senyawa antibiotik menjadi senyawa yang tidak
toksik atau tidak aktif bagi sel bakteri itu sendiri (Ma et al., 1998). Protein efluk
befungsi untuk memompa zat antibiotik keluar dari sel, menurunkan konsentrasi
antibiotik dalam sel dan mencegah antibiotik bekerja mengenai target (Nikaido,
2009). Sedangkan untuk perubahan struktur membran, ini dapat terjadi pada
porin dan enzim PBP (Penicillin-Binding Proteins) (Cloete, 2003). Porin
merupakan suatu protein yang diproduksi di membran luar bakteri Gram negatif,
berfungsi sebagai saluran difusi nonspesifik yang memungkinkan masuknya
antibiotik yang efektif (Nikaido, 2009). Perubahan struktur membran sel ini
memungkinkan sel untuk meningkatkan resistensi terhadap antibiotik karena
antibiotik tidak dapat menembus membran sel dan tidak mampu mencapai situs
targetnya (Cloete, 2003).
Resistensi A. baumannii terhadap antibiotik aminoglikosida dimediasi oleh
enzim AME (Aminoglycoside-Modifying Enzymes). Enzim – enzim yang
termasuk adalah aph (aminoglikosida phosphotransferase), acc (aminoglikosida
acetyltransferase), dan aad (aminoglikosida adeniltransferase) (Perez et al., 2007).
Bakteri A. baumannii memiliki transposon yang memediasi pembentukan protein
efluk. Mediasi ini melibatkan gen tetrasiklin A (TetA) dan tetrasiklin B (TetB)
(Guardabassi et al., 2000). TetA berfungsi untuk pemompaan tetrasiklin,
sedangkan TetB berfungsi untuk pemompaan baik tetrasiklin maupun minosiklin
(Huys et al., 2005). Resistensi antibiotik tetrasiklin ini juga dapat didukung
dengan adanya protein pelindung ribosom bakteri (Perez et al., 2007). Protein ini
dikodekan oleh gen M tetrasiklin yang dapat melindungi ribosom sebagai target
dari beberapa antibiotik yaitu tetrasiklin, minosiklin, dan doksiklin (Ribera et al.,
2003). Modifikasi yang terjadi pada strutur DNA girase dapat menurunkan
afinitas enzim terhadap kuinolon (Seward and Towner, 1998). Enzim yang ada
18
pada A. baumannii ini merupakan target kuinolon, namun karena tidak mampunya
antibiotik melekat pada situs targetnya maka A. Baumannii menjadi resisten
terhadap antibiotik kuinolon. Selain itu, modifikasi lipopolisakarida dalam sel A.
baumannii juga akan menyebabkan bakteri resisten terhadap polimiksin (Perez et
al., 2007).
1.5. Minimum Inhibitory Concentration (MIC)
Minimum Inhibitory Concentration (MIC) dianggap sebagai “gold
standard” yaitu konsentrasi terendah suatu antibiotik dalam menghambat
pertumbuhan mikroba. MIC digunakan untuk menentukan kerentanan serta
menilai kinerja metode pengujian kerentanan suatu antibiotik terhadap
mikroorganisme. Secara universal kisaran konsentrasi antibiotik diterima dalam
menentukan MIC (Wahi and Singh, 2011). Kemampuan menghambat antibiotik
terhadap mikroorganisme akan terlihat setelah inkubasi selama 24 jam dan apabila
bakteri yang diuji bersifat anaerob yang memerlukan lama inkubasi untuk
pertumbuhan, maka periode inkubasi diperpanjang. Metode yang dapat digunakan
untuk menentukan MIC yaitu sumur difusi, kertas cakram, dan pengenceran
(Andrews, 2001).
19