BAKTERI ANAEROB Dr MAYA SAVIRA M Kes DEPARTEMEN

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

Specific Learning Objectives 1. Menjelaskan morfologi dan struktur dari masing -masing kelompok bakteri anaerob Gram positif dan negatif 2. Menjelaskan cara identifikasi kelompok bakteri anaerob Gram positif dan negatif 3. Menyebutkan penyakit-penyakit yang berhubungan dengan kelompok bakteri anaerob Gram positif dan negatif 2

KONSEP BAKTERI ANAEROB 1. Berorientasi pada toksisitas O 2 Adanya O 2 –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) 3

TOKSISITAS O 2 • Bakteri aerob memerlukan O 2 sebagai akseptor hidrogen dan tumbuh baik bila terdapat udara yang mengandung O 2 • Bakteri anaerob memerlukan bahan lain sebagai akseptor hidrogen dan sensitif terhadap O 2 • Toksisitas O 2 disebabkan terbentuknya H 2 O 2 (hidrogen peroksida) dan O 2 - (superoksida, radikal bebas yg >> toksik) 4

• Untuk menghilangkan keadaan toksis ini perlu enzim superoksida-dismutase (SOD) yg menyebabkan reaksi: O 2+O 2 - + 2 H+ H 2 O 2+O 2 Kemudian: katalase 2 H 2 O 2 2 H 2 O+O 2 • Bakteri aerob memiliki kedua enzim tsb. • Bakteri aerotolerans menghasilkan SOD • Bakteri anaerob obligat tidak memiliki kedua enzim tsb. tak bisa hidup bila ada O 2 5

• Konsep tsb. tidak bisa menjawab, mengapa bakteri anaerob dapat: – Hidup di mukosa: • Saluran pencernaan • Saluran pernafasan tidak bebas O 2 • Genital – Menyebabkan: • infeksi pada otak banyak O 2 • bakteremia 6

Eh (potensial redoks) • Reaksi kimia yg melibatkan pemindahan elektron dari satu molekul ke molekul lain reaksi oksidasireduksi (redoks). • Molekul pemberi/donor elektron pereduksi/reduktor • Molekul penerima elektron pengoksidasi/oksidator • Senyawa pereduksi dan pengoksidasi berfungsi sebagai pasangan redoks 7

• Persamaan umum reaksi redoks: Pemberi elektron e- + penerima elektron Contoh: 1. Fe 2+ e- + Fe 3+ Fe 2+ + Cu 2+ Fe 3+ + Cu+ Elektron dipindahkan langsung sebagai elektron 2. AH 2 A + 2 e- + 2 H+ AH 2 + B A + BH 2 Elektron dipindahkan dalam bentuk atom hidrogen {1 atom H terdiri dari 1 proton (H+) & 1 elektron (e-)} 8

• 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 9

• Untuk produksi energi dlm proses metab, pada respirasi: – aerobik: akseptor elektron terakhir = O 2 – anaerobik: akseptor elektron terakhir = senyawa anorganik (sulfat, nitrat, karbonat) 10

Penurunan Eh-lingk. : 1. Secara kimiawi : pada media perbenihan, dengan penambahan 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. 11

3. Sec. kimiawi & biologik: pd. lokasi di mana bakteri anaerob terdpt. sbg. flora normal. Pada proses infeksi yg mula 2 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. Keterangan 2 ini menjawab masalah yg tidak terjawab pada konsep pertama (toksisitas O 2) 12

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 13

BAKTERI ANAEROB YANG PENTING/DITEMUKAN DI KLINIK • Batang Gram + non-spora: – Actinomyces – Bifidobacterium – Lactobacillus – Mobiluncus – Propionibacterium – Rothia – Eubacterium 14

BAKTERI ANAEROB YANG PENTING/DITEMUKAN DI KLINIK • Batang Gram negatif (-) : – Bacteroides – Porphyromonas – Prevotella – Fusobacterium • Kokus Gram - : – Acidaminococcus fermentans – Megasphaera elsdenii – Veilonella 15

BAKTERI ANAEROB YANG PENTING/DITEMUKAN DI KLINIK • Kokus Gram + : – Peptostreptococcus – Peptococcus – Streptococcus – Staphylococcus – Ruminococcus – Coprococcus – Sarcina 16

BAKTERI BATANG GRAM - YANG BIASA DITEMUKAN DI KLINIK • Bacteroides fragilis group: – Bacteroides fragilis – B. tethaiotaomicron – B. distasonis – B. ovalis – B. vulgatus – B. uniformis - B. caccae - B. merdae - B. stercoris - B. seggerthii - B. splanchinicus 17

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 18

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 19

BAKTERI BATANG GRAM - YANG BIASA DITEMUKAN DI KLINIK • Fusobacterium species: – Fusobacterium nucleatum – F. necrophorum – F. gonidiaformans – F. naviforme – F. varium – F. mortiferum - F. alocis - F. periodonticum - F. sulci - F. russii - Bilophila wadsworthia 20

INSIDEN ANAEROB SEBAGAI FLORA NORMAL PADA MANUSIA • Umumnya infeksi anaerob pada manusia disebabkan flora normal pada tubuh GENUS INSIDEN KULIT SALURAN USUS NAFAS BGN. ATAS GENITAL EKSTERNA URETRA VAGINA BAKTERI GRAM Bacteroides 0 2 2 1 1 1 Fusobacterium 0 2 1 1 1 Veilonella 0 2 1 0 u 1 Keterangan: u = unknown, = irregular, 1 = biasanya ada, 2 = biasanya ada dlm. jumlah besar 21

INSIDEN ANAEROB SEBAGAI FLORA NORMAL PADA MANUSIA GENUS INSIDEN KULIT SAL. NAFAS BGN. ATAS USUS GENITAL EKSTERNA URETRA VAGINA BAKTERI GRAM + Peptostreptococcus 1 2 2 1 1 Clostridium 2 Actinomyces 0 1 1 0 0 Bifidobacterium 0 1 2 0 0 Eubacterium 0 1 1 0 2 Lactobacillus 0 1 1 0 2 Propionibacterium 2 1 u 0 1 22

INSIDEN RELATIF BAKTERI ANAEROB PADA BERBAGAI INFEKSI TIPE INFEKSI Bakteremia Susunan saraf pusat (SSP): • Abses otak • Empyema subdural • Meningitis Kepala dan leher: • Okuler INSIDEN (%) 5 -20 89 10 rendah 38 23

INSIDEN RELATIF BAKTERI ANAEROB PADA BERBAGAI INFEKSI TIPE INFEKSI Kepala dan leher: • Sinusitis kronik • Otitis media kronik • Abses periodontal • Infeksi oral lainnya Pleuropulmonal: • Aspirasi pneumonia INSIDEN (%) 50 30 -60 100 85 -90 24

INSIDEN RELATIF BAKTERI ANAEROB PADA BERBAGAI INFEKSI TIPE INFEKSI Pleuropulmonal: • Abses paru • Necrotizing pneumonia • Empyema Intra-abdominal: • Peritonitis dan abses • Abses hati INSIDEN (%) 93 85 76 90 -95 > 50 25

INSIDEN RELATIF BAKTERI ANAEROB PADA BERBAGAI INFEKSI TIPE INFEKSI Sistem genital C: • • Salpingitis, pelvitic peritonitis Abses tubo-ovarium Abses vulvovaginalis Septic abortion INSIDEN (%) > 55 92 74 73 26

INSIDEN RELATIF BAKTERI ANAEROB PADA BERBAGAI INFEKSI TIPE INFEKSI INSIDEN (%) Jaringan gembur (soft tissue): • Gas gangrene (myonecrosis) • Crepitant cellulitis • Necrotizing fasciitis 100 tinggi Saluran kemih <1 27

Patogenesis Infeksi Anaerob Infeksi Pyogenik • Kebanyakan infeksi campuran (mixed-infection) • Infeksi spesies aerob (merupakan predisposisi) nekrosis jaringan suplai darah O 2 atau potensial redoks cocok untuk infeksi anaerob 28

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) 29

Petunjuk Kemungkinan Adanya Infeksi Anaerob: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 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) 30

Petunjuk Kemungkinan Adanya Infeksi Anaerob: 8. Eksudat: berfluoresensi merah bata oleh sinar UV (infeksi: pigmented Bacteroides) 9. Septic thrombophlebitis 10. ”Sulphur granules” dalam discharge 11. Pada pewarnaan Gram dari eksudat, tampak pleomorfik 12. Pada kultur aerob, tidak ada pertumb. bakteri meskipun pd. pewarnaan Gram dijumpai struktur bakteri 31

Berdasarkan pengaruh O 2 thd. pertumb. & metabolismenya, bakteri dibedakan atas: • • • Aerob obligat: pertumbuhannya membutuhkan & bergantung pada adanya O 2, cth. : M. tuberculosis Mikroaerofilik: membutuhkan O 2 tapi di bawah kadar O 2 yg ada di udara, cth. : gonococcus, meningococcus Anaerob fakultatif: menggunakan O 2 bila tersedia, tapi dapat hidup tanpa O 2, cth. : khamir, enterobacteria 32

Berdasarkan pengaruh O 2 thd. pertumb. & metabolismenya, bakteri dibedakan atas: • • Anaerob obligat: hanya bisa tumbuh tanpa O 2, O 2 merupakan racun baginya. Cth. : clostridia, propionobacteria Anaerob aerotolerans: tumbuh tanpa O 2, tapi tidak mati bila kontak dengan O 2. Cth. : bakteri asam laktat 33

DIAGNOSIS LAB. INFEKSI ANAEROB MEDIA: o Padat: - non-selektif: Agar Brucella diperkaya: § darah domba defibrinated § vit. K 1 § Hemin - selektif: Agar Brucella diperkaya + antibiotik, misal: Kanamisin 34

MEDIA: o Cair: - kaldu thioglycolate : q Tanpa dextrose untuk RB q Dengan dextrose, tanpa indikator diperkaya (enriched THIO) dengan: • Hemin : 5 kg/ml • Serum kelinci/kuda : 10% • Sodium bicarbonate : 1 mg/ml • Vit. K 1 : 0, 1 kg/ml Sebagai back-up medium 35

MEDIA: o Cair: - kaldu cooked meat medium (CMM, RCM) q Diperkaya dengan: Vit. K 1 & hemin - kaldu brain heart infusion (BHI) o Semi-solid: - Cary-Blair media transportasi - Stuart SPESIMEN: Hindari: - kontaminasi flora anaerob normal - pengaruh toksik O 2 atmosfer 36

SPESIMEN: 1. 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 O 2, 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. 37

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 38

PEMERIKSAAN LANGSUNG: pewarnaan Gram Penting untuk: 1. Kualitas spesimen 2. Morfologi sel: unik 3. Pemilihan media 4. Kuantitasi secara kasar: infeksi campuran 5. Terapi inisial: seleksi antibiotik 6. Konfirmasi: hasil biakan 39

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 40

UNTUK PRESUMTIF: § Morfologi sel § Spora § Hemolisa rangkap § Kepekaan/resistensi thd. : kanamisin (1 mg) kolistin (10 g) vankomisin (5 g) § Growth in 20% bile § Tes katalase § § § § Alanine peptidase Produksi indol Reduksi nitrat Urease Lipase Lecithinase Motilitas Fluoresensi: merah bata 41

CONTOH: B. fragilis group § Morfologi sel: batang Gram § Spora: § Hemolisis ganda: § kanamisin kolistin resisten vankomisin § Growth in 20% bile: + § Tes katalase: V § § § § Alanine peptidase: + Produksi indol : V Reduksi nitrat : Urease : Lipase : Lecithinase : Motilitas : Fluoresensi merah bata : 42

Clostridium perfringens pada pewarnaan Gram Clostridium perfringens pada agar egg-yolk (half antitoxin) 43

Clostridium tetani pada pewarnaan Gram Bacteroides fragilis pada pewarnaan Gram 44

Lactobacillus acidophilus Bifidobacterium bifidum pada pewarnaan Gram 45

Fusobacterium nucleatum pada pewarnaan Gram (kanan: hemoculture) 46

Propionibacterium acnes 47

Prinsip Uji Kepekaan Bakteri Anaerob Terhadap Antibiotika: 1. 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 (-) 48

Prinsip Uji Kepekaan Bakteri Anaerob Terhadap Antibiotika: 1. Cara pengenceran – Agar (Brucella diperkaya) MIC 2. Cara difusi agar – Cakram antibiotika – Zona hambatan 49

Reaksi biokimiawi beberapa kuman anaerob yg sering ditemukan KUMAN B. fragilis GLUKOSA LAKTOSA MALTOSA SAKAROSA INDOL EMPEDU + + -/+ + 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 50

Reaksi biokimiawi beberapa kuman anaerob yg sering ditemukan AESKULIN GELATINASE DIGESTIF SUSU LECITINASE 1) LIPASE 1) + + . . . -/+ . . . F. nucleatum - - . . . C. perfringens . + - C. tetani . + - - - C. difficile . - - C. botulinum A, B, F . + + - + C. botulinum C, D, E . - - - + KUMAN B. fragilis P. melaninogen Ket. : 1) pada agar telur (EYA): - aktivitas lecitinase (reaksi Nagler) - aktivitas lipase 51

• Uji kepekaan terhadap antibiotika: § Penisilin G § Tetrasiklin § Kloramfenikol § Klindamisin § Metronidazol § dan lain-lain 52

SEKIAN TERIMA KASIH