Dr. MAYA SAVIRA,M.Kes DEPARTEMEN MIKROBIOLOGI FAKULTAS KEDOKTERAN UR BAKTERI ANAEROB Dr. MAYA SAVIRA,M.Kes DEPARTEMEN MIKROBIOLOGI FAKULTAS KEDOKTERAN UR

Specific Learning Objectives Menjelaskan morfologi dan struktur dari masing-masing kelompok bakteri anaerob Gram positif dan negatif Menjelaskan cara identifikasi kelompok bakteri anaerob Gram positif dan negatif Menyebutkan penyakit-penyakit yang berhubungan dengan kelompok bakteri anaerob Gram positif dan negatif

KONSEP BAKTERI ANAEROB Berorientasi pada toksisitas O2 Adanya O2 –dalam udara/perbenihan– menghambat (toksik) bagi pertumbuhan bakteri anaerob 2. Berorientasi pada potensial redoks (Eh) Berdasarkan pada kemampuan melepas elektron dari suatu lingkungan pertumbuhan bakteri anaerob  Eh lingkungan (potensial oksidasi-reduksi lingkungan)

TOKSISITAS O2 Bakteri aerob memerlukan O2 sebagai akseptor hidrogen dan tumbuh baik bila terdapat udara yang mengandung O2 Bakteri anaerob memerlukan bahan lain sebagai akseptor hidrogen dan sensitif terhadap O2 Toksisitas O2 disebabkan terbentuknya H2O2 (hidrogen peroksida) dan O2- (superoksida, radikal bebas yg >> toksik)

Untuk menghilangkan keadaan toksis ini perlu enzim superoksida-dismutase (SOD) yg menyebabkan reaksi: O2+O2- + 2H+ H2O2+O2 Kemudian: katalase  2H2O2  2H2O+O2 Bakteri aerob memiliki kedua enzim tsb. Bakteri aerotolerans menghasilkan SOD Bakteri anaerob obligat tidak memiliki kedua enzim tsb.  tak bisa hidup bila ada O2

Konsep tsb. tidak bisa menjawab, mengapa bakteri anaerob dapat: Hidup di mukosa: Saluran pencernaan Saluran pernafasan tidak bebas O2 Genital Menyebabkan: infeksi pada otak banyak O2 bakteremia

Eh (potensial redoks) Reaksi kimia yg melibatkan pemindahan elektron dari satu molekul ke molekul lain  reaksi oksidasi-reduksi (redoks). Molekul pemberi/donor elektronpereduksi/reduktor Molekul penerima elektronpengoksidasi/oksidator Senyawa pereduksi dan pengoksidasi berfungsi sebagai pasangan redoks

Persamaan umum reaksi redoks: Pemberi elektron e- + penerima elektron Contoh: 1. Fe2+ e- + Fe3+ Fe2+ + Cu2+  Fe3+ + Cu+ Elektron dipindahkan langsung sebagai elektron 2. AH2 A + 2e- + 2H+ AH2 + B  A + BH2 Elektron dipindahkan dalam bentuk atom hidrogen {1 atom H terdiri dari 1 proton (H+) & 1 elektron (e-)}

Potensial redoks (Eh)  gaya elektromotif (emf = electromotive force), dalam volt  kecenderungan suatu lingkungan utk. melepas elektron. Semakin negatif (rendah) nilai Eh, semakin tinggi kemampuan lingk. tsb. utk. melepas elektron  lingk. yg. cocok utk. pertumb. bakteri anaerob. Eh-lingk. Yg. baik utk. Pertumb. bakteri anaerob berkisar antara -120 mvolt s/d -250 mvolt

Untuk produksi energi dlm proses metab, pada respirasi: aerobik: akseptor elektron terakhir = O2 anaerobik: akseptor elektron terakhir = senyawa anorganik (sulfat, nitrat, karbonat)

Penurunan Eh-lingk.: 1. Secara kimiawi :  pada media perbenihan, dengan penambahan bahan kimia, spt.: glukosa, cystein-HCl, vit. K, hemin 2. Secara biologis:  pada mukosa Hidup bersama antara bakteri aerob/anaerob  pean Eh-lingk. pd. lokasi tsb.

3. Sec. kimiawi & biologik:pd. lokasi di mana bakteri anaerob terdpt 3. Sec. kimiawi & biologik:pd. lokasi di mana bakteri anaerob terdpt. sbg. flora normal. Pada proses infeksi yg mula2 aktif dlm. metabolismenya adalah bakteri aerob – juga sbg. flora normal pd lokasi yg sama  metabolitnya  kerusakan jaringan  menghslkan zat kimia lain  membantu  Eh-lingk. pd. lokasi tsb. Keterangan2 ini menjawab masalah yg tidak terjawab pada konsep pertama (toksisitas O2)

BAKTERI ANAEROB YANG PENTING/DITEMUKAN DI KLINIK Batang Gram positf (+) berspora: Clostridium perfringens - C. histolyticum C. ramosum - C. sporogenes C. difficile - C. sordelli C. botulinum - C. bifermentans C. tetani - C. fallax C. septicum - C. innocum C. novyi

BAKTERI ANAEROB YANG PENTING/DITEMUKAN DI KLINIK Batang Gram + non-spora: Actinomyces Bifidobacterium Lactobacillus Mobiluncus Propionibacterium Rothia Eubacterium

BAKTERI ANAEROB YANG PENTING/DITEMUKAN DI KLINIK Batang Gram negatif (-) : Bacteroides Porphyromonas Prevotella Fusobacterium Kokus Gram - : Acidaminococcus fermentans Megasphaera elsdenii Veilonella

BAKTERI ANAEROB YANG PENTING/DITEMUKAN DI KLINIK Kokus Gram + : Peptostreptococcus Peptococcus Streptococcus Staphylococcus Ruminococcus Coprococcus Sarcina

BAKTERI BATANG GRAM - YANG BIASA DITEMUKAN DI KLINIK Bacteroides fragilis group: Bacteroides fragilis - B. caccae B. tethaiotaomicron - B. merdae B. distasonis - B. stercoris B. ovalis - B. seggerthii B. vulgatus - B. splanchinicus B. uniformis

BAKTERI BATANG GRAM - YANG BIASA DITEMUKAN DI KLINIK Non-pigmented Bile-sensitive Bacteroides: Prevotella oris - P. ourola P. buccae - P. disiens P. zoogleoformans - P. heparinolytica P. oralis - Bacteroides capillosus P. buccalis - B. putredinis P. veroralis - B. forsythus

BAKTERI BATANG GRAM - YANG BIASA DITEMUKAN DI KLINIK Pigmented Bacteroides & Porphyromonas: Porphyromonas asaccharolytica P. gingivalis P. endodontalis P. macacae Prevotella intermedia - P. denticola P. corporis - P. loescheii P. melaninogenica - P. bivia

BAKTERI BATANG GRAM - YANG BIASA DITEMUKAN DI KLINIK Fusobacterium species: Fusobacterium nucleatum - F. alocis F. necrophorum - F. periodonticum F. gonidiaformans - F. sulci F. naviforme - F. russii F. varium - Bilophila F. mortiferum wadsworthia

INSIDEN ANAEROB SEBAGAI FLORA NORMAL PADA MANUSIA Umumnya infeksi anaerob pada manusia disebabkan flora normal pada tubuh Keterangan: u = unknown,  = irregular, 1 = biasanya ada, 2 = biasanya ada dlm. jumlah besar GENUS INSIDEN KULIT SALURAN NAFAS BGN. ATAS USUS GENITAL EKSTERNA URETRA VAGINA BAKTERI GRAM - Bacteroides 2 1 Fusobacterium  Veilonella u

INSIDEN ANAEROB SEBAGAI FLORA NORMAL PADA MANUSIA GENUS INSIDEN KULIT SAL. NAFAS BGN. ATAS USUS GENITAL EKS-TERNA URETRA VAGINA BAKTERI GRAM + Peptostreptococcus 1 2  Clostridium Actinomyces Bifidobacterium Eubacterium Lactobacillus Propionibacterium u

INSIDEN RELATIF BAKTERI ANAEROB PADA BERBAGAI INFEKSI TIPE INFEKSI INSIDEN (%) Bakteremia 5-20 Susunan saraf pusat (SSP): Abses otak 89 Empyema subdural 10 Meningitis rendah Kepala dan leher: Okuler 38

INSIDEN RELATIF BAKTERI ANAEROB PADA BERBAGAI INFEKSI TIPE INFEKSI INSIDEN (%) Kepala dan leher: Sinusitis kronik 50 Otitis media kronik 30-60 Abses periodontal 100 Infeksi oral lainnya 100 Pleuropulmonal: Aspirasi pneumonia 85-90

INSIDEN RELATIF BAKTERI ANAEROB PADA BERBAGAI INFEKSI TIPE INFEKSI INSIDEN (%) Pleuropulmonal: Abses paru 93 Necrotizing pneumonia 85 Empyema 76 Intra-abdominal: Peritonitis dan abses 90-95 Abses hati > 50

INSIDEN RELATIF BAKTERI ANAEROB PADA BERBAGAI INFEKSI TIPE INFEKSI INSIDEN (%) Sistem genital C: Salpingitis, pelvitic peritonitis > 55 Abses tubo-ovarium 92 Abses vulvovaginalis 74 Septic abortion 73

INSIDEN RELATIF BAKTERI ANAEROB PADA BERBAGAI INFEKSI TIPE INFEKSI INSIDEN (%) Jaringan gembur (soft tissue): Gas gangrene (myonecrosis) 100 Crepitant cellulitis tinggi Necrotizing fasciitis tinggi Saluran kemih < 1

Patogenesis Infeksi Anaerob Infeksi Pyogenik Kebanyakan infeksi campuran (mixed-infection) Infeksi spesies aerob (merupakan predisposisi)  nekrosis jaringan  suplai darah   O2  atau potensial redoks   cocok untuk infeksi anaerob

Patogenesis Infeksi Anaerob Infeksi Non-Pyogenik Genus Clostridia  infeksi non-pyogenik Umumnya virulensi genus Clostridia  pada eksotoksinnya. Yang penting pada manusia: botulisme (C. botulinum), kolitis pseudomembran (C. difficile), keracunan makanan (C. perfringens), tetanus (C. Tetani)

Petunjuk Kemungkinan Adanya Infeksi Anaerob: Lesi/discharge  bau busuk Lokasi infeksi berdekatan dengan mukosa Jaringan nekrosis  adanya abses Infeksi luka oleh gigitan : manusia/hewan Gas dalam jaringan atau discharge Gas gangrene Setelah diterapi dengan gol. Aminoglikosida (misalnya: gentamisin, neomisin)

Petunjuk Kemungkinan Adanya Infeksi Anaerob: 8. Eksudat: berfluoresensi merah bata oleh sinar UV (infeksi: pigmented Bacteroides) 9. Septic thrombophlebitis 10. ”Sulphur granules” dalam discharge Pada pewarnaan Gram dari eksudat, tampak pleomorfik Pada kultur aerob, tidak ada pertumb. bakteri meskipun pd. pewarnaan Gram dijumpai struktur bakteri

Berdasarkan pengaruh O2 thd. pertumb Berdasarkan pengaruh O2 thd. pertumb. & metabolismenya, bakteri dibedakan atas: Aerob obligat: pertumbuhannya membutuhkan & bergantung pada adanya O2, cth.: M. tuberculosis Mikroaerofilik: membutuhkan O2 tapi di bawah kadar O2 yg ada di udara, cth.: gonococcus, meningococcus Anaerob fakultatif: menggunakan O2 bila tersedia, tapi dapat hidup tanpa O2, cth.: khamir, enterobacteria

Berdasarkan pengaruh O2 thd. pertumb Berdasarkan pengaruh O2 thd. pertumb. & metabolismenya, bakteri dibedakan atas: Anaerob obligat: hanya bisa tumbuh tanpa O2, O2 merupakan racun baginya. Cth.: clostridia, propionobacteria Anaerob aerotolerans: tumbuh tanpa O2, tapi tidak mati bila kontak dengan O2. Cth.: bakteri asam laktat

DIAGNOSIS LAB. INFEKSI ANAEROB MEDIA: Padat: - non-selektif: Agar Brucella diperkaya: darah domba defibrinated vit. K1 Hemin - selektif: Agar Brucella diperkaya + antibiotik, misal: Kanamisin

MEDIA: Cair: - kaldu thioglycolate : Tanpa dextrose  untuk RB Dengan dextrose, tanpa indikator diperkaya (enriched THIO) dengan: Hemin : 5 kg/ml Serum kelinci/kuda : 10% Sodium bicarbonate :1 mg/ml Vit. K1 : 0,1 kg/ml Sebagai back-up medium

MEDIA: Cair: - kaldu cooked meat medium (CMM, RCM) Diperkaya dengan: Vit. K1 & hemin - kaldu brain heart infusion (BHI) Semi-solid: - Cary-Blair media transportasi - Stuart SPESIMEN: Hindari: - kontaminasi flora anaerob normal - pengaruh toksik O2 atmosfer

SPESIMEN: Cairan: a. Pengiriman dengan: syringe anaerob. Cara ini: bila masa dari pengambilan spesimen  kultur = paling lama 30 menit b. Pengiriman dengan: tabung anaerob  berisi: gas tanpa O2, indikator anaerob (mis:resazurin)  diinkorporasikan dlm. agar atau kaldu Spesimen diaspirasi  disuntikkan melalui prop karetnya  ditutup dgn. screw cap  kirim ke lab. mikrobiologi. Penanaman dpt tertunda  2 jam.

SPESIMEN: 2. Usapan (swab): - Kurang baik karena: ~ terkena udara ~ mengering Swab (mis.: kapas-lidi) disediakan dlm. tab. anaerob  swab kemudian  tabung kedua yg. berisi media transport (semi-solid):Cary-Blair atau Stuart PRAS 3. Jaringan: dapat dikirimkan ke lab. mikrobiologi dlm. minijar anaerob atau Bio-bag

PEMERIKSAAN LANGSUNG: pewarnaan Gram  Penting untuk: Kualitas spesimen Morfologi sel: unik Pemilihan media Kuantitasi secara kasar: infeksi campuran Terapi inisial: seleksi antibiotik Konfirmasi: hasil biakan

KULTUR: - anaerob - 5-7 hari - media: ~ padat: Agar Brucella diperkaya: - non-selektif - selektif ~ cair : enriched THIO IDENTIFIKASI ISOLAT: Definitif: - lama dan mahal - “gold standard”: kombinasi metode Presumtif: - grup  kepekaan thd antibiotik - cukup untuk klinik

UNTUK PRESUMTIF: Morfologi sel Alanine peptidase Spora Produksi indol Hemolisa rangkap Reduksi nitrat Kepekaan/resistensi thd.: kanamisin (1mg) Urease Lipase kolistin (10g) Lecithinase vankomisin (5g) Motilitas Growth in 20% bile Fluoresensi: merah bata Tes katalase

CONTOH: B. fragilis group Morfologi sel: batang Gram - Alanine peptidase: + Produksi indol : V Spora: - Reduksi nitrat : - Hemolisis ganda: - Urease : - kanamisin Lipase : - kolistin resisten Lecithinase : - vankomisin Motilitas : - Growth in 20% bile: + Fluoresensi merah bata : - Tes katalase: V

Clostridium perfringens pada pewarnaan Gram Clostridium perfringens pada agar egg-yolk (half antitoxin) CDC [http://phil.cdc.gov/phil/home.asp Public Health Image Library].

Clostridium tetani pada pewarnaan Gram Bacteroides fragilis http://www.textbookofbacteriology.net/normalflora.html

Bifidobacterium bifidum pada pewarnaan Gram Lactobacillus acidophilus http://www.textbookofbacteriology.net/normalflora_2.html

Fusobacterium nucleatum pada pewarnaan Gram (kanan: hemoculture) bacterioweb.univ-fcomte.fr microbelibrary.org

Propionibacterium acnes http://pathmicro.med.sc.edu.htm

Prinsip Uji Kepekaan Bakteri Anaerob Terhadap Antibiotika: Cara pengenceran Kaldu: a. Konvensional: - anaerob - serial tabung(MIC,MBC) b. Cakram (disk) antibiotika - Wilkins & Theil: anaerob - Kurzynski: ~ enriched THIO tanpa indikator ~ aerob ~ peka: pertumbuhan (-)

Prinsip Uji Kepekaan Bakteri Anaerob Terhadap Antibiotika: Cara pengenceran Agar (Brucella diperkaya)  MIC Cara difusi agar Cakram antibiotika Zona hambatan

Reaksi biokimiawi beberapa kuman anaerob yg sering ditemukan GLUKOSA LAKTOSA MALTOSA SAKAROSA INDOL EMPEDU B. fragilis + -/+ P. melaninogen - F. nucleatum C. perfringens . C. tetani C. difficile C. botulinum A,B,F C. botulinum C,D,E +*) Keterangan: *) hasil plus-minus/meragukan

Reaksi biokimiawi beberapa kuman anaerob yg sering ditemukan AESKULIN GELATINASE DIGESTIF SUSU LECITINASE 1) LIPASE 1) B. fragilis + . P. melaninogen -/+ F. nucleatum - C. perfringens C. tetani C. difficile C. botulinum A,B,F C. botulinum C,D,E Ket.: 1) pada agar telur (EYA): - aktivitas lecitinase (reaksi Nagler) - aktivitas lipase

Uji kepekaan terhadap antibiotika: Penisilin G Tetrasiklin Kloramfenikol Klindamisin Metronidazol dan lain-lain

SEKIAN TERIMA KASIH