Bio Film

1. Tinjau Tinjauan an Pusta Pustaka ka 1.1 Bakteri S.Mutant Defenisi dan Morfologi

Streptococcus mutans termasu termasuk k kelom kelompok pok Streptococcus viridans  viridans  yang merupakan anggota floral normal rongga mulut.S. mulut. S. mutans memiliki mutans memiliki sifat α-hemolitik dan komensal oportunistik.Bakteri inipaling berperan dalam proses terjadinya karies gigi. Streptococcus mutans merupa merupakan kan bakteri bakteri gram-p gram-posi ositif tif (+) yang yang tercat tercat biru biru gelap gelap atau ungu dengan dengan  pewarnaan gram. Hal ini dikarenakan sifat fisik dinding selnya yang tebal dan dapat mempertahan mempertahankan kan warna kristal iolet. iolet. !inding !inding selnya terdiri dari peptidoglik peptidoglikan an (murein) (murein) dan asam teikoat yang mencegah protoplasma mengalami lisis osmotik dan memberi  bentuk pada sel ("yan# ("yan# $%%&). Streptococcus mutans berbentuk mutans berbentuk kokus (bulat) dengan formasi rantai panjang apabila ditanam pada medium yang diperkaya seperti pada  Brain Heart InfusionBroth (BH'B)# sedangkan bila ditanam di media agar akan memperlihatkan rantai pendek dengan bentuk  sel tidak beraturan. Streptococcus mutans ini merupakan bakteri anaerob fakultatif fakultatif yang  bersifat non motil (tidak bergerak)# berdiameter berdia meter -$ m# tidak membentuk spora.Bakteri ini tumbuh secara optimal pada suhu sekitar * % - &%%.Streptococcus .Streptococcus mutans bersifat asidogenik (menghasilkan asam) dan asidurik (mampu tinggal pada lingkungan asam)# dan menghasilkan suatu polisakarida lengket yang disebut dengan de,tran ("yan# $%%&).

ambar . treptococcus mutans (/andit et al# $%) Faktor Virulensi

ala alah h satu satu fakt faktor or iru irule lens nsii Streptoco Streptococcus ccus mutans mutans adalah adalah kemamp kemampuan uanny nyaa untuk  untuk  mene menemp mpel el pada pada perm permuk ukaa aan n gigi gigi dan dan memb memben entu tuk k biof biofil ilm. m. Streptoco Streptococcus ccus mutans mutans menempel ke permukaan gigi# menghasilkan lendir# membelah dan menghasilkan koloni dalam lapisan lendir serta membentuk membentuk biofilm(/and biofilm(/andit it et al# $%). Streptococcus mutans

1

menempel secara spesifik pada pelikel gigi# tumbuh dan mensintesis kapsul dekstran yang menempelkan bekteri ini ke enamel. Streptococcus mutans juga mampu memecah sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa. lukosa dipolimerisasi menjadi polimer dekstran ekstraseluler yang membentuk matriks plak. lukosa juga digunakan sebagai sumber  karbonsehingga terjadi produksi asam laktat dalam biofilm (plak) dan menyebabkan karies gigi. elain itu# Streptococcus mutans juga memiliki toleransi asam yang relatif  tinggi (aciduricity) sehingga dapat bertahan di tempat dengan pH yang asam. Streptococcus mutans juga bersifat acidogenic yang dapat memproduksi asam laktat dari gula diet secara cepat (0in 1hu et al# $%%2). Patogenesa dalam Karies

Streptococcus mutans merupakan spesies patogen dan agen primer penyebab karies gigi# terutama dalam tahap inisiasi dan perkembangan karies.3etika Streptococcus mutans tumbuh dalam biofilm# sel-sel menjaga keseimbangan metabolisme yang melibatkan produksi dan detoksifikasi. Biofilm adalah agregat dari mikroorganisme di mana sel-sel menempel satu sama lain("yan# $%%&). Biofilm oral terus-menerus  beradaptasi terhadap perubahan lingkungan.!alam menanggapi perubahan tersebut# koloni bakteri berkembang dan bertahan hidup di rongga mulut dengan fungsi spesifiknya(/andit et al# $%). Streptococcus mutans mempunyai strategi untuk berhasil berkoloni dan dominan dalam rongga mulut./ertumbuhan dan metabolisme Streptococcus mutans  merubah kondisi lingkungan# seperti pH# koagregasi# dan ketersediaan substrat# sehingga memungkinkan organisme sekunder lain juga berkolonisasi dan membentuk plak gigi. /lak gigi merupakan prekursor kerusakan gigi yang berisi lebih dari 2%% mikroorganisme yang berbeda("yan# $%%&). Streptococcus mutans memainkan peran utama dalam kerusakan gigi dengan memetabolisme sukrosa menjadi asam laktat menggunakan en4im glukansukrase. /roses metabolisme sukrosa ini mengakibatkan perubahan lingkungan rongga mulut menjadi asam sehingga menyebabkan enamel gigi terdemineralisasi dan rentan terhadap kerusakan. Streptococcus mutans menggunakan sukrosa untuk menghasilkan polisakarida  berbasis dekstran yang lengket dan memungkinkan Streptococcus mutans beragregasi dan membentuk

plak.Streptococcus

mutans

menghasilkan

dekstran

melalui

en4im

dekstransukrase (heksosyltransferase) menggunakan sukrosa sebagai substrat dengan reaksi sebagai berikut5 (6inogrado et al# $%%&) 2

n sukrosa 7 (glukosa) n + n fruktosa

1.2

Bakteri A.actinomycetemcomitans  Actinobacillus Actinomycetemcomitans adalah bakteri gram-negatif# capnophilip

fermentasi coccobacillus yang terlibat dalam pathogenesis dari beberapa bentuk penyakit  periodontal. Bakteri ini kecil# non motil# gram negatie# saccharolityc# capnophilic#  batang yang berakhiran bulat# membentuk koloni kecil berbentuk koneks dengan bagian tengah menyerupai bintang ketika dibiakkan dalam blood agar. pesies ini pertama kali dikenal sebagai pathogen periodontal dikarenakan peningkatan jumlah yang dideteksi disertai tingginya angka kejadian lesi locali4ed juenile periodontitis bila dibandingkan dengan jumlah plak sampel dari kondisi klinis lainnya termasuk periodontitis# gingiitis# dan periodontal yang sehat.

1.3

Bioflm Defnisi bioflm telah berkembang sejak 25 tahun yang lalu. Marshall

(1976) mencatat keterlibatan ari fbril !olimer ekstraseluler yang sangat halus yang memba"a bakteri ke !ermukaannya. #osterton melakukan obser$asi !aa komunitas bakteri !aa sistem akuatik yang itemukan ter!erangka! alam matrik glikokalik yang ia!ati !aa !olisakaria an matrik ini itemukan a!at memeiasi !enem!elan atau !roses aesi. #osterton mengatakan bah"a bioflm teriri ari sel tunggal an mikrokoloni%

imana

semuanya

ter!erangka!

alam

matrik

ekso!olimer anion. Defnisi baru ari ari bioflm meru!akan suatu la!isan ti!is suatu bakteri yang menem!el !aa !ermukaan matriks yang lembab an lengket se!erti mukosa an alat&alat yang ia!sang alam tubuh% yang menyebabkan bakteri resisten terhaa! !roses 'agositosis sel arah !utih an e'ek antibiotika. Proses Pembentukan Bioflm



Bakteri di habitat alamiah umumnya dapat hidup dalam dua lingkungan fisik yang  berbeda5 • •

3eadaan planktonik# berfungsi secara indiidu dan 3eadaan diam (sesil) dimana dia melekat ke suatu permukaan membentuk   biofilm dan berfungsi sebagai komunitas yang bekerjasama dengan erat

3epadatan populasi yang rendah adalah karakteristik umum dari

komunitas

 planktonik pada ekosistem mikroba di alam. 3eadaan oligotropik dari ekosistem ini mendapatkan ketidakcukupan masukan nutrisi untuk mendukung aktiitas mikroba. 8ika kepadatan populasi rendah# kompetisi antara bakteri secara indiidu untuk tempat# oksigen# serta faktor-faktor pembatas lainnya hanya sedikit. /ada keadaan planktonik# kesempatan  bagi induidu untuk terpisah dari komunitas# khususnya oleh arus dalam medium berair# relatif lebih besar. Hal ini juga dialami oleh bakteri yang motil# termasuk respon kemotatis yang sesuai dengan gradien nutrisi. /ada medium air# bakteri oligotropik tumbuh secara aktif  walaupun lambat# sedangkan banyak diantaranya tidak dapat mengambil makanan yang cukup untuk mendukung pertumbuhan lalu hanya bertahan pada keadaan kekurangan nutrisi. 3eadaan ini memberikan beberapa kesimpulan adanya kemampuan bakteri untuk bertahan (revert ) dalam keadaan diam ( sesil ). eringkali kekurangan nutrisi disertai oleh mengecilnya ukuran

dan

respirasi

endogenous#

peningkatan

hidrofobisitas permukaan

sel

dan

meningkatkan pelekatan. 9aktor ini membuat bakteri cenderung melekat ke permukaan padat# dimana kesempatan untuk mendapatkan nutrisi lebih tinggi (:i !amayanti# $%%).

2. Tujuan Umum : Mengetahui kemam!uan bebera!a macam bakteri alam !embentukan

bioflm

secara

in

$itro%

yaitu

.actinomycetemcomitans. *.gingi$alis an +.mutans. Kusus : 1. Membunuh bioflm .actinomycetemcomitans sebagai

bakteri

bakteri

!enyebab utama !erioontitis agresi'. 2. Menumbuhkan bioflm *.gingi$alis sebagai bakteri !enyebab utama !erioontitis kronis. . Menumbuhkan bioflm +.mutans sebagai bakteri !enyebab utama karies gigi. 3. Alat !an Baan Alat : a. #a"an !etri b. Mikro !i!et c. ,!!enor'  . -abung 'alcon e. naerobic jar 

'. /nkubator Baan : a. +tok bakteri .actinomycetemcomitans b. +tok bakteri *.gingi$alis c. +tok bakteri +.mutans . 0alu keelai -ryticase (D iosystems) e.  g glukosa3ltr !aa 7 o# alam #42 1 '. *hos!ate uer +aline (*+) g. +a'ranin ". #ara Kerja 3ultur bakteri

entrifuge selama %-; menit dengan kecepatan da gambaran cincin di dinding tabung

$. %asil Praktikum Dalam *raktikum ini !engecatan menggunakan kristal $iolet untuk bioflm bakteri Actinobacillus Actinomycetemcomitans an sa'ranin untuk !enegcatan ioflm bakteri Sterptococcus Muttans .

8ama akteri Sterptococcus Muttans

ambar

+kor 2

 Actinobacillus Actinomyce temcomitans



0eterangan -erlihat aanya !erlekatan seang bioflm bakteri S.muttans !aa ining tube yang telah mengalami !engecatan engan saranin

-erlihat hasil aanya !erlekatan kuat bioflm bakteri  Actinobacillus Actinomycet  emcomitans !aa ining tube% yang telah mengalami !roses !engecatan engan crystal $iolet.

?kor penilaian 5 0 5 apabila tidak terbentuk biofilm 1 : pembentukan biofilm lemah 2 5 pembentukan biofilm sedang 3 5 pembentukan biofilm kuat

/erhitungan

skor

dari

kedua

tabung

reaksi

tersebut

@

(2+3)/

2



2!"

Berdasarkan praktikum yang telah kami lakukan# kedua bakteri patogen di dalam rongga mulut# yaitu A. Actinomycetemcomitans dan S. mutans memiliki kemampuan membentuk   biofilm yang sedang hampir kuat# karena skor rata-rata ketiganya menunjukkan skor $#;. 6

&. Pembaasan a. Bioflm Bakteri S.Mutant el biofilm berusia .actinomycetemcomitans# /.gingialis dan .mutans (ulis semua ciri-ciri yang ada# sesuaikan dengan referensi ciri makroskopis dan mikroskopis dari bakteri tersebut)

&am'ar$ Makroskois dan mikroskois $ mutans (K*airil! 2011)$

!engan pewarnaan ram# Streptococcus akan terlihat berwarna ungu pada  pemeriksaan mikroskopik (Eetty H# $%%=). 3arakteristik dari Streptococcus mutans adalah  berbentuk bulat sampai lonjong dengan diameter %#2-#% Fm# non motil# fakultatif anaerob# ram positif# katalase negatif# tidak berspora# dapat tumbuh optimum pada suhu da perbedaan yang sangat nyata antara bakteri planktonik dan bakteri dalam biofilm. /ada  bakteri dalam bentuk planktonik# bakteri ini mempunyai kemampuan untuk memperbanyak diri dan menyebar# hal yang tidak dijumpai pada bakteri yang ada di dalam biofilm. !isisi lain bakteri bentuk   planktonik sangat mudah terpaparNdiserang oleh stimuli lingkungan yang tak menguntungkan# makrofag# bakteriofag# antibodi dan antibiotika sedangkan bakteri biofilm secara mendasar resisten terhadap berbagai resiko tersebut diatas. !alam menghadapi lingkungan yang tidak menguntungkan biofilm bakteri mempunyai kemampun pertahanan melalui beberapa mekanisme. ebagai contoh# bakteri biofilm dapat membuat lapisan atap biofilm dari matrik  glyococaly". Datrik ini tersusun dari anyaman e,opolymer   polisakarida dan seringkali dapat tersusun dari struktur yang lebih sederhana seperti sukrosa atau fruktosa. Begitu  glycocaly" terbentuk# biofilm akan membentuk consentrat en4im-en4im yang dapat mengkikis dan melakukan penetrasi ke mukosa dan matrik tulang. alah satu dugaan consentrat en4im biofilm ini merupakan salah satu penyebab perubahan mukosa yang memicu proses OD3  selanjutnya. /ada lingkungan dengan nutrisi yang kurang bakteria biofilm berada dalam kondisi dormant. Bakteri ini tidak melakukan aktifitas apapun kecuali hanya untuk bertahan agar tetap hidup. 3ondisi dormant ini terus berlangsung sampai ada mediator signal hormonal yang memberi tahu bahwa kondisi lingkungan memungkinkan untuk kelangsungan kehidupannya. aat kondisi itu terjadi# bagian dari biofilm dapat menyebar dengan melepaskan diri dari koloninya# menyebarNberpencar dan kembali menginfeksi di tempat lain. Bakteri-bakteri ini berpencar dengan berubah ke bentuk mereka semula yaitu bentuk plantonik# dengan demikian sekali lagi mereka kembali mudah diserang oleh pengobatan antibiotika konensional.

&. ebutkan beberapa bakteri lain (paling sedikit < bakteri) selain ketiga bakteri yang ada  pada praktikum ini# yang terdapat di dalam rongga mulut yang mampu membentuk biofilm  juga

akteri gram !ositi' ; #orynebacterium

s!!.%

,nterococcus

s!!.%

+ta!hylococcus

aureus%

+tre!tococcus !neumoniae akteri gram negati'; 12

cinetobacter s!!.% ,scherichia coli% *seuomonas aeruginosa% +erratia marcescens Mikroorganisme lain ; #ania s!!.% #ania albicans% #ania

tro!icalis% Mycobacterium

chelonae

;. 8elaskan dengan singkat bagaimana proses pembentukan biofilm dari bakteri dalam plak  gigi Biofilm merupakan salah satu contoh dari hubungan kompleks antara berbagai mikroba yang seringkali berasal dari spesies yang berbeda. Biasanya menempel pada  permukaan gigi (plak gigi)# kerak dalam aliran air# tirai kamar mandi (buih sabun juga merupakan biofilm)# alat medis yang ditanam dalam tubuh (pipa dalam saluran tubuh) dan lapisan lendir sistem pencernaan. /ara ilmuwan memperkirakan bahwa biofilm merupakan habitat mikroba yang alami. Biofilm berkembang dari suatu matriks ekstraseluler yang terdiri atas !A># protein# dan serabut polisakarida dari glikokaliks sel. Datriks melekat satu sel dengan yang lain dan juga pada permukaan substrat. Biofilm merupakan lingkungan mikro yang mengandung nutrien dan melindungi koloni bakteri (dari tekanan lingkungan# radiasi sinar ultraiolet# obat antimikroba# pH# suhu# dan kelembaban). /lak pada gigi adalah suatu bentuk biofilm yang mengarah pada kerusakan gigi (caitiesNgigi berlubang). /embentukan dimulai dari kolonisasi treptococcus mutans  pada gigi. Bakteri ini menguraikan karbohidrat terutama sukrosa (gula tebu) sebagai sumber  nutrien dan untuk pembentukan glikokaliks. ukrosa diuraikan menjadi monosakarida sebagai sumber energi sel# dengan bantuan en4im. :n4im kedua yang dikeluarkan oleh sel  berupa rantai polisakarida yang tidak larut untuk menguraikan fruktosa# yang disebut sebagai molekul glukan (seperti matriks glikokaliks yang mengelilingi sel). >danya glukan ini akan melekatkan treptococcus mutans pada gigi# menyediakan tempat bagi spesies bakteri mulut lain dan menjerat partikel nutrien. uatu biofilm kini telah terbentuk. Bakteri di dalam biofilm mencerna nutrien dan melepaskan 4at asam# yang dapat merusak gigi dengan matriks biofilm. >sam secara berangsur-angsur akan mengikis mineral  penyusun gigi# menyebabkan gigi berlubang dan pada akhirnya bisa menghilangkan gigi. -$ Kesimulan

!ari praktikum yang telah dilakukan didapatkan bahwa biofilm tersusun dari berbagai tipe mikroorganisme. !apat diisi oleh fungi# bakteri# yeast# atau protista. 8adi proses

1

 pembentukan biofilm secara umum berlangsung menjadi ; tahap yaitu perlekatan dimana mikrob melekat pada permukaan suatu benda dan dapat diperantarai oleh fili. 0alu pelekatan  permanen dimana mikrob melekat dengan bantuan eksopolisakarida (:/). 0alu terjadi maturasi ' atau proses pematangan biofilm tahap awal. 3emudian maturasi '' atau proses  pematangan biofilm tahap akhir# mikrob siap untuk menyebar. !an akhirnya !ispersi# dimana sebagian bakteri akan menyebar dan berkolonisasi di tempat lain. /emicu pembentukkan biofilm salah satunya adalah kondisi lingkungan yang kurang menguntungkan atau mencekam. ontohnya adalah produksi :/ oleh  %scherichia coli  berupa asam dan P. aeruginosa saat ketersediaan nutrisi menipis. Berdasarkan praktikum yang telah kami lakukan# kedua bakteri patogen di dalam rongga mulut# yaitu  A.  Actinomycetemcomitans dan S. mutans memiliki kemampuan membentuk biofilm yang sedang hampir kuat# karena skor rata-rata ketiganya menunjukkan skor $#;. D.F. P.K.

. "yan 38# "ay . $%%& . Sherris &edical &icrobiology (&th ed.). Dcraw Hill. $. /andit# antosh 3im# Hye-8in 3im# 8eong-:un 8eon# 8ae-yu. $%. Peparation of  an :ffectie 9raction from urmeric against Streptococcus mutansBiofilms by the omparison

of

urcuminoid

ontent

and

>nti-acidogenic

>ctiityP. 'ood 

hemistry $2 (&)5 ;2;Q=%. in treptococcus mutansP. A ournal of the Society for *eneral &icrobiology &. 6inogrado >D# Rinston D# "upp 8# toodley /. $%%&. P"heology of Biofilms 9ormed from the !ental /laMue /athogen Streptococcus mutansP. Biofilms 15 &IQ;2. ;. Aeilands. 8essica. $%%=. >cid olerance of treptococcus mutans. Dalmo Tniersity 9aculty of Odontology !epartment of Oral Biology. pp $%-$$# &2-&*. 2. Henderson B# Rard 8D# "eady !# $%%.  Aggregatibacter (Actibacillus) actinomycetemcomitans 5 a triple > periodontopathogen /eriodontology $%%%. =. 3orman 3# $%%. enetics factors in the pathogenesis of periodontitis of   Actinobacillus actinomycetemcomitans. /eriodontol.

. #osterton cta Dedica Dedianae $%%I 6ol.&*(isyah. $%. /erbedaan !aya Hambat /asta igi Eang Dengandung /ropolis !an Bunga engkeh erhadap treptococcus Dutans ('n 6itro). Dedan5 Tniersitas umatera Ttara =. rGnroos 0. $%%%.  /evie# of literature- general bacteriological aspects of mutans  streptococci.

Helsinki5

I-

%$http5NNethesis.helsinki.fiNjulkaisutNlaaNhammaNkNgronroosNch$.htm V>ccessed on5 Oct nak "ampan 3aries. Bandung5 Tniersitas /adjajaran. I. Eustina >"# uardita 3# >gustin !. /eningkatan jumlah osteoklas pada keradangan  periapikal akibat induksi lipopolisakarida Porphyromonas gingivalis. 8/B $%$ &( clinical oeriew. :A 8ournal. uplement. >ailable online at5 http5NNwww.entjournal.com $&. athryn D !elude. ulprit in ear infections is a XbiofilmY that protect bacteria. enter for  Biofilm :ngineering.$%%$. >ailable online at 5 http5NNwww.thewritingco.com

$;. "oth erald and amles "obert. $%%. $%%$.  &icrobiology. Boston5 Dcraw-Hill. Hal52$%-2$$ $*. amaranayake 0/. $%%2. :ssential  &icrobiology for 2entistry. :dinburgh5 hurchill 0iinstone. Hal5$= $I. tanley A"# et al. $%%&. :nironmental  signals and regulatory path#ays that  influence biofilm formation. Dol Dicrobiol ;$(&)5 I= - $&.

16