INTERAKSI MIKROBA DAN MANUSIA SEBAGAI SEL INANG Dasar Immunology, Ernawati A. Giri-Rachman 15 Februari 08

Tubuh manusia secara konstan terekspose oleh mikroorganisme Melalui aktivitas sehari-hari, kita terekspos pada mikroorganisme yang tidak terhitung jumlahnya di lingkungan kita

Kaya dengan nutrien organik dan faktor pertumbuhan Tubuh beraksi sebagai inang dan menyediakan lingkungan yang ‘favorable’ untuk perkembangan banyak mikroorganisme. Kaya dengan nutrien organik dan faktor pertumbuhan Menyediakan pH yang terkontrol Tekanan osmosis yang terkontrol Temperatur

An Opportunistic Pathogen Tipe ‘hubungan’ interaksi mikroba-sel inang * Mutualism. * Commensalism. * Parasitism. * Pathogenic & An Opportunistic Pathogen

Tipe ‘hubungan’ interaksi mikroba-sel inang Mutualism. In a mutualist relationship, both the host and the microbe benefit from the relationship. The best example if this is E.coli. This organism lives in the intestines, where it receives nourishment, and in turn produces Vitamin K, which the human body requires for the process of blood clotting.

Tipe ‘hubungan’ interaksi mikroba-sel inang Commensalism. A commensalist relationship is where one partner of the relationship benefits, and the other partner is neither benefitted nor harmed. Nontypable H. influenzae (NTHI) is a common commensal of the upper respiratory tract residing in the pharynx

Stanley Falkow, cell, 2006 :

Tipe ‘hubungan’ interaksi mikroba-sel inang Parasitism. A parasitic relationship is where one organism benefits at the expense of the host. The cost to the host can vary from slight to fatal.

Tipe ‘hubungan’ interaksi mikroba-sel inang Pathogenic. A pathogenic relationship is where an organism causes damage to the host during infection. An Opportunistic Pathogen causes disease in a host that is physically impaired or debilitated. Normally the opportunist organism is harmless, but it takes advantage when the hosts defences are impaired, for example when the normal flora have been destroyed by antibiotics, or when the immune system has been suppressed by drug treatment or by other illnesses.

Memiliki populasi mikroorganisme yang tersebar Tentang Flora normal… Tubuh manusia : Memiliki populasi mikroorganisme yang tersebar

Mikroorganisme flora normal

                                                                                                                                                                                    Jumlah bakteri yang berkolonisasi pada bagian tubuh manusia yang berbeda. Jumlah adalah per gram jaringan yang homogen/ cairan atau per sentimeter persegi luas permukaan kulit

Flora normal pada tubuh manusia tersebar di permukaan…. Kulit Membran mukosa pada mulut, usus, saluran pembuangan dan sistem reproduksi

Tentang membran mukosa….. Membran mukosa: terdiri dari single atau multiple layers of epithelial cells, yang terdiri dari sel yang tersusun secara ketat dan berhubungan langsung dengan lingkungan luar.

Membran mukosa sering tertutupi dengan lapisan pelindung berupa glikoprotein yang soluble dan viscous yang disebut dengan mucous. Tentang membran mukosa…..

DITEMUKAN DI HAMPIR SELURUH BAGIAN TUBUH MEMBRAN MUKOSA : DITEMUKAN DI HAMPIR SELURUH BAGIAN TUBUH

SETIAP DAERAH DI ORGAN YANG BERBEDA MEMILIKI SPESIFISITAS, BERBEDA SECARA KIMIA DAN FISIK

‘uniform microbial environment’. Tubuh bukan ‘uniform microbial environment’. Setiap region atau organ berbeda secara kimia dan fisika dari satu dengan yang lain, sehingga menyediakan lingkungan yang selektif dimana setiap mikroorganisme itu memiliki favoritnya.

GASTROINTESTINAL TRACT

Tugas Baca : Brock, Biology of Microorganism, 703- 710 Rongga mulut? Respiratory tract? Urogenital tract? Kulit? Tugas Baca : Brock, Biology of Microorganism, 703- 710 Message : Rajin mandi, bersihkan seluruh tubuh, sikat gigi, cuci tangan

Contoh-contoh flora normal                             S. aureus. Gram stain.                               Streptococcus mutans. Gram stain. CDC                               Streptococcus pneumoniae. Direct fluorescent antibody stain. CDC.                                          E. coli. Scanning E.M. Shirley Owens. Center for Electron Optics. Michigan State University. Helicobacter pylori. ASM

Ketika flora normal menjadi bersifat patogen…..

Adakah bagian tubuh manakah yang bebas mikroorganisme?????

Menguntungkan/ merugikan? Flora normal : Menguntungkan/ merugikan?

Tentang flora normal….. Flora normal (Madigan&Martinko, Brock,Biology of Microorganisms, 2006) : Normal microbial flora : Microorganisms that are usually found associated with healthy body tissue Most, but not all, microorganism are benign (tidak berbahaya) and a few contribute directly to our health

Yang menguntungkan dari flora normal….. * Menambah kemampuan inang : Produksi vitamin, seperti vitamin B dan K * Membantu pencernaan * Melindungi dari organisme patogen : 1. Flora normal mengisi ruang yang tersedia untuk bakteri, sehingga patogen tidak mendapat tempat 2. Berkompetisi dengan patogen dalam ketersediaan makanan, sehingga patogen yang menjadi penginvasi tidak dapat bermultiplikasi 3. Beberapa flora normal mengeluarkan zat antibakteri (bacteriocins), sebagai efek samping metabolisme, sehingga memberikan efek antibiotik

Why do the normal flora not induce an immune response from the host? The short answer to this question is that they do. Antibodies to the normal flora exist in our bodies, but at lower concentrations than would exist for pathogenic bacteria. They provide a "sparring partner" for our bodies that keeps our immune systems in tune. The precise role that our immune systems take in regulating the populations of the normal flora is not known.

Ternyata, flora normal tak selamanya menguntungkan…… the presence of microbes is not without a cost. Their metabolism allows them to attack a broad variety of compounds in our diets, some of which they can convert to compounds that are harmful to us. They can be opportunistic pathogens whenever luck or injury allows them into regions of the bodies where they are not wanted.

Yang patogen….. Kelompok mikroorganisme menggunakan sumber langsung atau tidak langsung dari tubuh untuk berkolonisasi, menginvasi atau merusak tubuh manusia, sehingga menyebabkan penyakit infeksi.

Mikroorganisme jenis, ini, disebut dengan patogen, memakai beberapa strategi untuk meningkatkan akses nutrien di dalam inang. Strategi ini meliputi produksi struktur perlekatan yang spesial, faktor pertumbuhan yang unik, dan beberapa menghasilkan potent biological toxin

Patogenesitas berbeda-beda dan bervariasi untuk setiap patogen. Ukuran kuantitatif dari patogenesitas disebut dengan virulensi

Virulensi diekspresikan sebagai jumlah sel inang yang terkena dampak akibat respons patogen di dalam inang dalam suatu periode waktu tertentu.

* membuat penyakit infeksi oleh mikroba relatif jarang terjadi. * Tubuh kita telah mengembangkan sistem pertahanan yang efektif untuk menekan atau menghancurkan mikroba yang masuk. * membuat penyakit infeksi oleh mikroba relatif jarang terjadi.

Kemampuan parasit untuk menyebabkan kerusakan inang sifatnya bervariasi, seperti resistensi atau susceptibility dari inang pada parasit.

Tidak satupun virulensi patogen atau resistensi relatif inang merupakan faktor konstan. Host-parasite interaction merupakan hubungan yang sangat dinamik, antara dua organisme, dan dipengaruhi perubahan kondisi baik patogennya maupun inangnya.

SETIAP DAERAH DI ORGAN YANG BERBEDA MEMILIKI SPESIFISITAS, BERBEDA SECARA KIMIA DAN FISIK

TUBUH MEMILIKI LINGKUNGAN YANG DAPAT MENYELEKSI MIKROORGANISME TERTENTU, SEHINGGA SATU ORGANISME BISA LEBIH SENANG HIDUP DALAM SATU KONDISI DIBANDING MIKROORGANISME LAINNYA

Reseptor INTERAKSI ANTARA FAKTOR VIRULENSI DENGAN RESEPTOR PADA SEL INANG ADALAH SPESIFIK

Tidak semua galur (strain) mikroba tertentu menyebabkan penyakit Koch postulat : apabila seseorang terekspos pada mikroba penyebab penyakit, maka orang tersebut definitely akan terserang penyakit Ternyata…… Tidak semua manusia itu memiliki response yang sama terhadap mikroba (perbedaan susceptibility) Tidak semua galur (strain) mikroba tertentu menyebabkan penyakit

Contoh : Vibrio cholerae, terbagi atas banyak serogroup dan serotipe, juga biotipe, tapi yang menyebabkan penyakit? Beberapa saja….. Hepatitis B Virus, ada genotipe A-G, tapi tiap negara/area memiliki tipe yang spesifik Salmonella typhi, ada satu strain yang hanya hidup di Indonesia dan tidak ada di tempat lain….

Infeksi dan penyakit Infeksi : segala situasi dimana mikroorganisme ada dan berkembang (berkolonisasi) di dalam inang, apakah inang dirusak atau tidak

Infeksi yang menghasilkan gejala disebut dengan penyakit Penyakit adalah kerusakan atau luka pada inang yang merusak fungsi pada inang.

Infeksi tidak sama dengan penyakit, sebab pertumbuhan mikroorganisme di dalam inang tidak selalu menyeabkan kerusakan inang.

Anggota normal flora mungkin memproduksi infeksi, tetapi tidak menyebabkan penyakit. Meskipun demikian, mikroorganisme yang flora normal kadang menyebabkan penyakit apabila resistensi inang berkurang, seperti aids

Asymptomatic carrier : Orang yang diinfeksi tetapi tidak terdeteksi adanya gejala Symptom : gejala

Virulensi/patogenesitas : kemampuan mikroorganisme untuk menghasilkan penyakit Faktor virulensi : produk/strategi yang digunakan mikroorganisme agar berkontribusi terhadap virulensi/patogenesitasnya.

Kuntasisasi virulensi : LD50

Dua pengukuran yang paling umum untuk menyatakan virulensi adalah dengan menggunakan model binatang yaitu LD50. LD50 adalah jumlah bakteri yang diperlukan untuk membunuh sekitar 50% binatang

Plot antara jumlah binatang yang terinfeksi atau terbunuh terhadap jumlah bakteri yang ada di inokulum adalah sigmoidal, tidak linier. Untuk melokasikan 50% secara tepat, digunakan metoda statistik.

Semakin kecil LD50 atau ID50, menjadi lebih mematikan atau infeksi suatu bakteri, semakin kecil semakin buruk

Competition assays : Binatang diinfeksi dengan bakteri mutan dan wild type. Setelah diberikan waktu beerapa lama, sampel diambil dari berbagai bagian binatnag, kemudian rasio antara mutan dan wild type dibandingkan. Kalau rasionya sama dengan dosis infeksi, berarti mutan tidak memberikan efek virulensi, tetapi kalauwild type tidak dapat berkompetisi dengan mutan, mutasi memiliki efek negatif.

Tentang flora normal….. Flora normal (Madigan&Martinko, Brock,Biology of Microorganisms, 2006) : Normal microbial flora : Microorganisms that are usually found associated with healthy body tissue Most, but not all, microorganism are benign (tidak berbahaya) and a few contribute directly to our health

Flora normal (Salyers & Whitt, Bacterial Pathogenesis, 2002): Normal microbiota : resident microbiota Resident microbiota: population of normally non virulent bacteria found routinely in a specific site of the body of most normal adults

(Madigan&Martinko, Brock,Biology of Microorganisms, 2006) Tentang transient…. (Madigan&Martinko, Brock,Biology of Microorganisms, 2006) The normal flora of the skin consists of either transient or resident of microorganisms. The skin is continually being inoculated with transient microorgansims, virtually all of which are unable to multiply, not merely survive, on this skin. Resident microorganisms are able to multiply and ussually die

(Salyers & Whitt, Bacterial Pathogenesis, 2002) (pg.58): The microbiota does not completely prevent colonization of skin by potential pathogens, but colonization by pathogenic bacteria is usually transient

Opportunistic pathogen Patogenesitas Virulensi Faktor virulensi Infeksi Flora normal : mutualism Infeksi Commensal Transient Opportunistic pathogen Infeksi patogen Tubuh manusia Infeksi Symptom : disease Asymptomatic carrieer

Commensal : (tidak ada di Brock, tidak di bacterial pathogenesis) : Tentang commensal…. Commensal : (tidak ada di Brock, tidak di bacterial pathogenesis) : Kuliah I : Commensalism. A commensalist relationship is where one partner of the relationship benefits, and the other partner is neither benefitted nor harmed. Nontypable H. influenzae (NTHI) is a common commensal of the upper respiratory tract residing in the pharynx

Stanley Falkow, cell, 2006 :

(Nath and Revankar :Problem based microbiology, 2006) : Commensalistic : (Nath and Revankar :Problem based microbiology, 2006) : One entity benefits from the association and the other one does not

Parasitism (kuliah I, internet) A parasitic relationship is where one organism benefits at the expense of the host. The cost to the host can vary from slight to fatal.

Parasitism :(Nath and Revankar :Problem based microbiology, 2006) : Tentang parasitsm….. Parasitism :(Nath and Revankar :Problem based microbiology, 2006) : Ecological, reciprocal relationship between large entity (host) and a smaller entity (parasite). Parasitism is usually a temporary association in which the existence of the depends on, and takes advantage of, the host in all aspects – regardless of the outcome to the host

(Madigan&Martinko, Brock, 2006): Organism that live on or in a host organism, causing damage to the host, are called parasites. Microbial parasites are often called pathogens

Tentang infeksi… Infection : (Madigan&Martinko, Brock, 2006): Growth of organsms in the host Infection refers to any situation in which a microorganism is established and growing in a host, whether or not the host is harmed Infection is not synonymous with disease because growth of a microorgansm on a host does not always cause host damage. Thus, members of the normal microbial flora may produce infections but seldom cause disease. However, the normal flora microorganisms if a host resistance is compromised, as happens in disease such as cancer and AIDS

Infection : (Salyers & Whitt, Bacterial Pathogenesis, 2006): Successful colonization of the body by a microorganism capable of causing damage to the body

Colonization (Madigan&Martinko, Brock, 2006): Tentang kolonisasi…. Colonization (Madigan&Martinko, Brock, 2006): Multiplication of microorganism after it has attached to host tissues or other substances

Colonization (Salyer& Whitt, Bacterial pathogenesis, 2002) Ability of a bacterium to remain at a particular site and multiply there

(Salyer& Whitt, bacterial pathogenesis, 2002) : Colonization is not synonyms with disease, nor is it necessarily synonyms with infection. Many bacteria that colonize the human body do not cause disease, and thus do not considered to be infecting it.

The distinction between colonization and infection has been blurred by the realization that some of the supposedly noninfectious bacteria that normally inhabit the human body can cause disease in surgical patients or immunosuppressed people. So, the terms colonization , infection and disease may vary in their aplicability depending on the status of the person colonized.

Virulensi/patogenesitas :(Salyer& Whitt, Bacterial pathogenesis, 2002) Tentang virulensi dan patogenesitas…. Virulensi/patogenesitas :(Salyer& Whitt, Bacterial pathogenesis, 2002) * Virulence/pathogenecity is defined as the ability of bacterium to cause infection (page 24). Virulence : ability of an organism to cause disease (glossary) Pathogenecity : ability of microorganism to cause disease

Pathogenecity varies markedly for individual pathogens. (Madigan&Martinko, Brock, 2006): Pathogenecity : the ability of pathogen to cause disease (glosarry) Pathogenecity varies markedly for individual pathogens. The quantitative measure of pathogenecity is termed virulence. Virulence can be expressed as the cell number that will elicit a pathogenic response in a host within a given time period (pg 701)

Virulensi : Lebih terukur Patogenesitas : kemampuan Intelegensia : IQ Kepintaran Faktor : gizi, genetik, lingkungan

Mikroorganisme Virulensi tinggi : LD50 rendah Faktor virulensi patogen

Terima kasih banyak…..