N I S WA H Z A K I YA H V I V I A N A 1 1 0 2 0 1 2 1 9 8 – F K YA R S I

P E M B I M B I N G : D r. d r S O R OY L A R D O , S p P DD I V I S I P E N YA K I T T R O P I K DA N I N F E K S I

D E PA RT E M E N P E N YA K I T DA L A MR S PA D G AT O T S O E B R O T O

REFERAT ASPEK MIKROBIOLOGI DARI

INFEKSI DAN SEPSIS

PENDAHULUAN

Sepsis yang diteorikan disebabkan oleh toksin bakteri, berkembang menjadi teori yang didasarkan reaktivitas respons tubuh melalui sel-sel imun dan sel tubuh yang lain. Selama dekade lalu, teori dan paradigma infeksi dan sepsis telah bergeser dari sekedar peran respons sel-sel tubuh menjadi peran mediator-mediator yang secara bersama mengarah ke pada proses terjadinya sepsis. Bakteri mengeluarkan bahan yang merangsang sel tubuh untuk bereaksi sehingga menghasilkan mediator yang bereaksi satu terhadap yang lain di dalam jaringan sitokin, merangsang reaksi inflamasi untuk melawan penyebab infeksi. Namun satu hal yg diperlukan oleh dokter adalah apakah pada penderita sepsis tersebut bisa ditemukan bakteri atau mikroba lain untuk memutuskan kebijakan terapi.

TINJAUAN PUSTAKA

• Struktur dan Sifat Endotoksin BakteriilEndotoksin (lipopolisakarida = LPS) mempunyai peran yang sangat penting pada terjadinya sepsis.

LPS yang hampir selalu ada pada bakteri gram-negatif, ternyata tidak ditemukan pada bakteri gram positif.

Perbedaan struktur dinding sel:Bakteri gram

positif

Dinding sel 2 lapis

Bakteri gram negatif

Dinding sel 3 lapis

PEPTIDOGLIKAN

Lapisan Peptidoglikan

Gram PositifPolisakarida, asam teikhoat, dan tidak

mempunyai lipopolisakarida

Gram NegatifLPS (endotoksin)

• Secara kimiawi, endotoksin terdiri atas tiga region, yakni:a. Antigen O yang merupakan bagian luar dari LPS, terdiri

atas 3-8 oligosakarida yang bersifat strain specific dan bermanfaat pada penentuan strain secara imunologis.

b. Oligosakarida inti yang ada beberapa perbedaan di antara berbagai bakteri.

c. Lipid A yang merupakan bagian interior LPS yang merupakan bagian konservatif dari endotoksin. Mempunyai kemiripan di antara berbagai genus bakteri yang berbeda. Lipid A yang bersifat hidrofobik dan merupakan bagian yang rigid dibanding bagian lain.

• Aspek Klinis Endotoksin Beberapa penelitian menunjukkan bahwa lipid A merupakan bagian toksik dari endotoksin. Endotoksin atau lipid A tidak langsung menyerang sel-sel tubuh atau organ, namun melalui aktivasi sistem imun, khususnya monosit dan makrofag.

Sel-sel melepaskan mediator seperti tumor necrosis factor (TNF), beberapa interleukin dan prostaglandin, colony stimulating factor (CSF), platelets activating factor (PAF), dan radikal bebas.

Pengenalan produk bakteril oleh sel tubuh akan berakibat aktivitas sel tubuh yang menyebabkan produksi mediator yang dibutuhkan untuk menggerakkan proses inflamasi guna melawan produk bakteri termasuk endotoksin.

• Beberapa produk bakteri yang bisa memberikan respons inflamasi adalah:

Mikroba Komponen Inflamator- Bakteri gram-negatif     - Bakteri gram positif  - Mikrobakteria    

LipopolysaccharidePeptidoglycanPorinsLipoproteins, lipopeptidesLipid-A-associated proteinsPiliExotoxinsPeptidoglycanLipoteichoic and teichoic acidsLipoarabinomannanLipomannanMycolyarabinogalactanPeptidoglycan

- Fungi Mannoproteins b-glucan

• Pengaruh LPS secara imunologis adalah sebagai berikut.

1. Aktivasi poliklonal sel B dan mengeluarkan immunoglobulin.

2. Merangsang sel Mast dan basophil untuk menghasilkan histamine, serotonin, dan chemotactic factor.

3. Platelet mengeluarkan growth factor dan coagulation factor.

4. Neutrophil granulosit menghasilkan oksigen aktif5. Sel monosit, makrofag, dan endotel

menghasilkan TNF-alpha, IL-1β, dan IL-6.

REAKSI CASCADE SHOCK ENDOTOKSIK

LPS release into the blood stream LPS-responsive cells

Signaling events

Target cells Primary mediators: Cytokine, Nitric Oxide

Signaling events

Secondary mediators: Physiology effects

Gram-negative bacteria infection

Prostaglandin

Leukotrienes

PAF

Kinins

Reactive oxygen metabolites

Proteolytic enzymes

Fever

Complement activation

DIC

Vascular dysfunction

Myocardial depression

Tissue damage

Multiple organ damage (brain, liver, kidney, lungs)

Final outcome of endotoxic shock (death or recovery)

• Aspek Molekuler Respons Host Terhadap Endotoksin

• Induksi LPS pada aktivasi monosit adalah melalui reseptor CD14 pada membran monosit tersebut, serta dibantu oleh satu senyawa yang disebut LPS binding protein (LBP). • LBP yang merupakan protein fase akut dan

mengkatalis pergerakan fosfolipid pada LPS monomer ke lipoprotein kompleks atau ke reseptor CD14• LBP berperan penting dan utama dalam induksi

sepsis oleh endotoksin, dan mengakibatkan LPS lebih mudah bergerak ke reseptor CD14 daripada bergabung dengan HDL.

• Peran Terapi Antimikroba Pada Terjadinya Endotoksemia

LPS dari bakteri gram-negatif, bisa dilepaskan ke sekitar baik secara langsung saat pertumbuhan bakteri maupun saat bakteri hancur atau mati. Berbagai antimikroba golongan beta-laktam dan beberapa antimikroba non-beta-laktam diduga menyebabkan lepasnya endotoksin ke lingkungan atau plasma.

Antibiotika jenis beta-laktam, berimplikasi hambatan pembentukan septum dinding sel bakteri dan berakibat pemanjangan sel bakteri tanpa pemisahan sel. Hal ini menyebabkan terbentuknya bentukan filament pada bakteri gram-negatif atau sel multi septa pada bakteri gram positif yang berakibat penumpukan massa dinding sel.

• Sel berbentuk filament mampu melepas sangat banyak endotoksin dibanding sel yang berbentuk speroplas. Dengan meningkatkan kadar antimikroba, sel-sel yang berbentuk filament menjadi bentuk tidak teratur dan mudah lisis.

• Lisisnya sel bakteri dengan cepat, merupakan harapan terbaik dalam terapi antimikroba. Namun jika bakteri dalam tubuh berada dalam jumlah yang sangat besar, maka akan terjadi pembentukan sel filament atau pun speroplas, dan hal ini sangat tergantung kadar antimikroba yang terpapar bakteri dan spesifisitas ikatan antibiotika beta-laktam pada dinding sel bakteri.

• Pengikatan dua dari tiga PBP (Penicillin Binding Protein) esensial bernilai sangat tinggi dalam membunuh bakteri. Hal ini seperti seftriakson, sefepim, dan karbapenem yang secara simultan mengikat PBP-1 dan PBP-2.

• Sementara itu seftasidim dan sefuroksim terutama berakibat terjadinya filament. Karbapenem (imipenem dan meropenem) menunjukan afinitas yang besar terhadap PBP-2 dan afinitas kecil terhadap PBP-3, yang hanya mengakibatkan terjadinya speroplas dan bukan filament.

• Penelitian terbaru terutama dipusatkan pada antimikroba beta-laktam seftasidim dan karbapenem. Seftasidim pada kadar rendah sampai intermediate terutama berikatan dengan PBP-3 dan justru mengakibatkan pembentukan filament yang sangat merugikan karena mengakibatkan meningkatnya massa endotoksin. Pada konsentrasi tinggi seftasidim mengikat juga PBP-1a dan 1b yang cenderung mengakibatkan • pembentukan speroplas dan mudah mengalami

lisis. Pada imipenem yang mempunyai afinitas tinggi terhadap PBP-3 dan PBP-1a berakibat pembentukan speroplast dan berakibat efek bakterisidal.

• Untuk mencegah pembentukan filament bakteri dianjurkan menggunakan antimikroba kadar tinggi (lebih 100X MIC untuk golongan penisilin) atau kombinasi beta-laktam-beta-laktamase-inhibitor yang merangsang penggembungan bakteri yang berbentuk filament atau sel multisepta.

• Hal ini karena efek speroplasting beta-laktamase-inhibitor yang terutama mengikat PBP-2. Antimikroba yang berefek bakterisidal dengan cepat untuk efek speroplasting atau mengakibatkan bentuk fragil adalah karbapenem, seftriakson, sefepim, kombinasi beta-laktam-beta-laktamase inhibitor, glikopeptida teikoplasmin dan vankomisin, juga aminoglikosida dan kuinolon.

• Peran Laboratorium Mikrobiologi Pada Penanganan Sepsis

• Pada kebanyakan laboratorium mikrobiologi, metode uji kepekaan hampir selalu menggunakan cara difusi yakni cara kualitatif untuk menentukan apakah kebal atau peka. Pada penderita sepsis, dianjurkan menggunakan metode dilusi untuk menentukan berapa MIC antimikroba terhadap bakteri isolate. Hasil MIC ini memberi manfaat lebih pada penanganan sepsis. Hal ini karena penentuan dosis antimikroba pada sepsis adalah sangat kritis. Dosis antimikroba yang kurang, berakibat terbentuknya filament yang berakibat jelek pada penderita sepsis karena meningkatnya produksi endotoksin.

DAFTAR PUSTAKA1. Davis BD, Dulbecco R, Eisen HN, dan Ginsberg HS. Microbiology, Fourth

Ed. Harper & Row Publisher Singapore. 1990.2. Finch RG. Design of Clinical Trials in Sepsis: Problems and Pitfalls. J

Antimicrob Chemther; 1998; 41: 95-102.3. Rietschel ET, Kirikae T, Schade FU, Mamat U, Schmidt G, Lippnow H,

Ulmer AJ, Zahringer U, Seydel U, di Padova F, Schreier M, Brade H. Bacterial endotoxin: molecular relationship of structure to function. FASEB J. 1994; 8: 217-25.

4. Jackson JJ, Kroop H. Lactam antibiotic induced release of free endotoxin. In vitro comparation of penicillin binding protein (PBP)-2 specific imipenem and PBP-3 specific Ceftazidime. J Infect Dis. 1992; 165: 1033-41.

5. Hanberger H, Nilsson LE, Kihlstrom E, Malles R. Post-antibiotic effect of beta-lactam antibiotics on Escherichia coli. Antimicrob Agents Chemther; 1990; 34(1): 102-6.

6. Miller JM. A Guide to Specimen Management in Clinical Microbiology. Second Ed. ASM Press Washington DC. 1999.