Seleksi dan Aplikasi Probiotik pada Ikan Nila (Oreochromis niloticus) melalui Pendekatan One Health

Abstract

Probiotik merupakan mikroorganisme hidup tidak patogen yang dapat memberikan keuntungan pada inang dan lingkungannya. Mikroorganisme yang banyak dimanfaatkan sebagai probiotik adalah dari golongan bakteri. Bakteri probiotik umum digunakan dalam budi daya ikan yang diberikan melalui pakan dan air budi daya. Pada penelitian ini bakteri probiotik diisolasi dari saluran cerna ikan nila. Seleksi kandidat bakteri probiotik dilakukan dengan cara menyeleksi bakteri sebagai penghasil enzim pencernaan dan penghasil antibakteri. Adanya masalah resistansi antibiotik pada bakteri menjadikan bakteri probiotik tidak aman untuk digunakan sebagai probiotik karena dapat berpotensi resistan terhadap antibiotik dan membawa gen resistan antibiotik. Penyebaran bakteri resistan dan gen resistan dari bakteri ke bakteri lainnya akan berakibat pada penyebarannya di lingkungan budi daya. Adanya peranan elemen genetik gerak, mobile genetic elements (MGEs) menjadikan bakteri dapat mentrasfer gen resistan antibiotik ke bakteri lainnya. Keberadaaan bakteri resistan antibiotik dapat menjadikan masalah pada berbagai sektor yang mencakup kesehatan hewan, lingkungan dan manusia (One health). Penyakit yang disebabkan oleh bakteri resistan sangat sukar untuk diobati dengan menggunakan antibiotik, sehingga akan berisiko tinggi terhadap kesehatan hewan, manusia dan lingkungan. Penggunaan probiotik yang mengandung bakteri resistan dan gen resistan antibiotik juga akan mempengaruhi terhadap kesehatan hasil produk perikanan. Produk hasil perikanan yang membawa bakteri resistan dan gen resistan dapat berpotensi mempengaruhi kesehatan manusia dan lingkungan. Tujuan umum penelitian ini adalah mendapatkan bakteri sebagai kandidat probiotik yang tidak bersifat resistan dan tidak membawa gen resistan antibiotik tertentu, serta evaluasi kinerjanya dengan cara in vivo menggunakan ikan nila. Penelitian pertama bertujuan untuk mendapatkan koleksi bakteri kandidat probiotik. Bakteri hasil koleksi dikarakterisasi sebagai penghasil enzim pencernaan protease, lipase, amilase dan selulase dengan menggunakan metode disk diffusion. Selain itu, bakteri sebagai kandidat probiotik dikarakterisasi sebagai penghasil antibakteri yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri Streptococcus agalactiae, Streptococcus iniae dan Aeromonas hydrohila menggunakan metode disk diffusion pada media agar dan metode kultur bersama dalam media cair. Karakterisasi pola hemolitik menggunakan media agar darah. Hasil penelitian menunjukkan sebanyak 465 isolat bakteri diisolasi dari saluran cerna ikan nila dari beberapa daerah yaitu Sukabumi, Ciamis, Serang, Banjarnegara, Banyumas, Jayapura, Sorong, Manokwari Selatan, Takalar, Lampung, Batam dan Mandiangin. Hasil isolat bakteri sebagai kandidat probiotik dibagi menjadi dua kelompok berdasarkan bentuk sel bakteri. Sebanyak 459 koleksi isolat bakteri yang didapatkan dengan bentuk sel basil dan 6 isolat bakteri bentuk sel kokus. Sejumlah 29,84% (137/459) diidentifikasi dapat menghasilkan enzim pencernaan. Sampel 15,32% (21/137) isolat bakteri dapat menghasilkan enzim pencernaan dan dapat menghambat pertumbuhan bakteri Streptococcus agalactiae dan Streptococcus iniae. Isolat bakteri bentuk sel kokus diidentifikasi memiliki potensi dapat menghambat pertumbuhan bakteri Streptococcus agalactiae, Streptococcus iniae dan Aeromonas hydrophila. Bakteri sebagai kandidat probiotik yang memiliki pola hemolitik g diambil sebagai kandidat probiotik. Penelitian kedua bertujuan mengidentifikasi secara fenotipe dan genotipe isolat bakteri menggunakan primer 16S RNA, mengidentifikasi genom lengkap, mengidentifikasi komposisi sekuen G~C dan menganalisis sifat permukaan sel bakteri. Karakterisasi sifat hidrofobik permukaan sel bakteri menggunakan metode uji agregasi garam, uji spontan agregasi, uji otomatis agregasi, uji agregasi bakteri menggunakan n-hexadecane, serta uji kepatuhan bakteri terhadap bahan polistiren. Selain itu sifat permukaan sel bakteri juga dilakukan dengan metode uji pertumbuhan bakteri dalam media soft agar. sekuen dan memiliki pola pertumbuhan kompak dalam media soft agar. Sifat hidrofobik menunjukkan ciri bahwa bakteri memiliki kemampuan dapat menempel dengan baik pada dinding permukaan usus sehingga bakteri dapat optimal berkolonisasi. Beberapa isolat bakteri yang diidentifikasi secara genotipe diantaranya Lactococcus garvieae P4 accession number MT597595.1, Bacterium sp BN25 accession number MK968451.1, dan Priestia megaterium MA46 accession number CP032527.2 dapat berpotensi dijadikan kandidat probiotik. Penelitian ketiga bertujuan untuk menentukan pola resistansi antibiotik pada bakteri sebagai kandidat probiotik yang bersifat sensitif antibiotik dan tidak membawa gen resistan antibiotik. Isolat bakteri kandidat probiotik dikarakterisasi pola resistan antibiotik secara fenotipe dan genotipe. Jenis antibiotik yang digunakan adalah tetrasiklin, oxitetrasiklin, enrofloksasin dan eritromisin mengacu pada metode CLSI 2018. Deteksi gen resistan antibiotik menggunakan metode molekular dengan primer spesifik tet(A), tet(B), tet(D), tet(E), tet(O), tet(Q) qnr(S) dan erm(B). Isolat yang bersifat sensitif antibiotik dan memiliki kemampuan sebagai penghasil enzim pencernaan adalah sebanyak 99 isolat. Isolat yang bersifat intermediat dan resistan antibiotik menunjukkan positif terdeteksi gen resistan antibiotik. Pada penelitian ini terdeteksi 2,91% (4/137) sebagai multidrug resistant (MDR). Bakteri Bacillus subtilis SRG36, Bacillus subtilis SRG3 dan Bacterium sp BN25 memiliki potensi sebagai probiotik yang dapat menghasilkan enzim pencernaan, sebagai antibakteri serta secara fenotipe bersifat sensitif antibiotik dan negatif terdeteksi delapan gen resistan antibiotik. Bakteri Priestia megaterium MA46 sebagai penghasil enzim pencernaan, secara fenotipe bersifat sensitif antibiotik dan terdeteksi negatif delapan gen resistan antibiotik. Isolat bakteri kandidat probiotik dari golongan kokus yaitu Lactococcus garvieae P4 dapat menghasilkan antibakteri, bersifat sensitif antibiotik dan terdeteksi negatif delapan gen resistan antibiotik. Hasil penelitian ini memberikan informasi bahwa bakteri yang memiliki potensi sebagai kandidat probiotik dapat bersifat intermediat dan resistan antibiotik serta membawa gen resistan antibiotik. Penelitian keempat bertujuan mengevaluasi kinerja bakteri kandidat probiotik yang diaplikasikan pada ikan nila melalui pakan. Kandidat bakteri probiotik yang digunakan adalah Lactococcus garvieae P4, Priestia megaterium MA46, dan Bacterium sp BN25. Ikan nila yang digunakan sehat dan telah diadaptasikan selama dua minggu di tempat pengujian. Kondisi ikan sehat dan tidak ada kematian selama 60 hari pemberian suplementasi bakteri probiotik melalui pakan. Analisa parameter darah dan parameter pertumbuhan ikan dianalisis sebelum dan setelah masa uji tantang ikan nila menggunakan bakteri Streptococcus agalactiae. Hasil uji menunjukkan pemberian bakteri Bacterium sp BN25 dapat meningkatkan total pertumbuhan 221,6% dengan nilai konversi pakan 0,96. Nilai kelangsungan hidup ikan setelah uji tantang pada perlakuan Bacterium sp BN25 lebih tinggi dari perlakuan lainnya yang diberi probiotik. Pada tahap penelitian Identifikasi komposisi G~C dilakukan dengan metode kloning. Setiap isolat bakteri memiliki morfologi koloni dan sel yang berbeda-beda. Setiap isolat juga memiliki komposisi genom lengkap ATGC dengan jumlah kombinasi yang beragam dan jumlah persentase sekuen G~C diatas 50% yang diketahui sangat baik sebagai imun ajuvan alami. Beberapa bakteri sebagai kandidat probiotik memiliki sifat hidrofobik yang baik

ini menunjukkan suplementasi pemberian bakteri Bacterium sp. BN25 melalui pakan dapat meningkatkan performa pertumbuhan dan ketahanan ikan nila terhadap infeksi Streptococcus agalactiae.