Analisis Gen Resistan Tetrasiklin pada Escherichia coli dari Peternakan Babi, Tempat Pemotongan Babi dan Lingkungan di Banten

Abstract

Kemunculan dan penyebaran resistansi antibiotik akibat penyalahgunaan antibiotik yang berlebihan di industri peternakan telah menjadi ancaman serius bagi kesehatan masyarakat di tingkat global. Peternakan babi, tempat pemotongan babi, dan limbah yang dihasilkan dapat menjadi reservoir dan berperan penting terhadap penyebaran gen resistan antibiotik ke lingkungan sehingga berpotensi mengancam kesehatan masyarakat. Antibiotik golongan tetrasiklin merupakan salah satu antibiotik yang banyak digunakan pada peternakan babi dan masih digunakan untuk mengobati pasien di Puskesmas dan rumah sakit. Beberapa studi telah menunjukkan bahwa antibiotik golongan tetrasiklin telah resistan terhadap Escherichia coli. Sekitar 70% strain E. coli yang diisolasi dari babi di Denmark dari tahun 2004 sampai 2017 menunjukkan resistansi terhadap tetrasiklin. Escherichia coli umumnya digunakan sebagai biomarker untuk memantau resistansi antibiotik karena kemampuannya dalam mentransfer gen resistan ke bakteri lain secara horizontal melalui mobile genetic element (MGE) serta dijadikan indikator dari kualitas mikrobiologi air dan lingkungan. Provinsi Banten memiliki sejumlah peternakan babi dan tempat pemotongan babi untuk memenuhi kebutuhan daging babi di masyarakat. Saat ini, belum tersedia data komprehensif terkait E. coli yang resistan terhadap antibiotik golongan tetrasiklin secara fenotipe dan genotipe dari peternakan babi, tempat pemotongan babi, dan lingkungan di Indonesia sehingga perlu dilakukan penelitian terkait hal tersebut. Tujuan dari penelitian ini adalah: (1) mengkarakteristikkan fenotipe resistansi antibiotik golongan tetrasiklin pada E. coli yang diisolasi dari sampel peternakan babi, tempat pemotongan babi, dan lingkungan; (2) mendeteksi keberadaan, keragaman dan pola gen resistan tetrasiklin pada E. coli yang diisolasi dari sampel peternakan babi, tempat pemotongan babi, dan lingkungan; (3) menganalisis kesesuaian gen resistan tetrasiklin pada E. coli yang diisolasi dari peternakan babi, tempat pemotongan babi, dan lingkungan; (4) menganalisis kesesuaian antara hasil pengujian resistansi antibiotik golongan tetrasiklin secara fenotipe dan genotipe pada E. coli yang diisolasi dari tempat pemotongan babi dan lingkungan di Provinsi Banten. Penelitian ini menggunakan sampel yang diambil dari peternakan babi, tempat pemotongan babi, dan Sungai Cisadane yang dialiri limbah tempat pemotongan babi di Provinsi Banten. Jenis sampel yang diambil dari peternakan babi yaitu feses dan limbah cair (effluent). Jenis sampel dari tempat pemotongan babi yaitu swab lantai dan effluent. Total peternakan babi dan tempat pemotongan babi di Provinsi Banten masing-masing sebanyak 44 peternakan dan 10 tempat pemotongan babi. Pengambilan sampel pada penelitian ini dilakukan di semua peternakan babi dan tempat pemotongan babi yang ada di Provinsi Banten. Sampel feses diambil dari kumpulan feses segar dari babi pada setiap flock yang ada di peternakan babi. Sampel effluent diambil dari limbah cair yang dialirkan langsung ke lingkungan. Sampel sungai diambil pada titik yang dialiri limbah tempat pemotongan babi. Terdapat 2 titik sungai yang dialiri limbah tempat pemotongan babi yang masing-masing diambil bagian upstream dan downsream. Pengambilan sampel effluent dan air sungai mengacu pada Standar Nasional Indonesia (SNI) 6989.59-2008 tentang Metoda Pengambilan Contoh Air Limbah dan International Organization for Standardization (ISO) 19458:2006 tentang Water Quality – Sampling for Microbiological Analysis. Isolasi dan identifikasi E. coli mengacu pada Global Tricycle Surveillance Extended Spectrum Beta-Lactamase (ESBL) E. coli dari World Health Organization (WHO 2021). Uji kepekaan terhadap dua jenis antibiotik golongan tetrasiklin (tetrasiklin dan oksitetrasiklin) menggunakan metode difusi cakram (disk diffusion) Kirby-Bauer mengacu pada Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) 2020. Ekstraksi DNA dari isolat E. coli menggunakan Mericon DNA Bacteria Kit, sesuai prosedur manufaktur. Pengujian gen resistan antibiotik tetrasiklin menggunakan metode quantitative polymerase chain reaction (qPCR) SYBR Green sesuai primer target yang terdiri atas gen tetA, tetB, tetC, tetE, tetM, tetO, tetX. Hasil pengujian resistansi antibiotik secara fenotipe pada penelitian ini menunjukkan telah terjadi resistansi E. coli terhadap antibiotik golongan tetrasiklin pada sampel peternakan babi, tempat pemotongan babi, dan lingkungan dengan prevalensi yang tinggi. Prevalensi E. coli resistan terhadap antibiotik golongan tetrasiklin lebih tinggi pada sampel sungai dan tempat pemotongan babi dibandingkan dengan sampel peternakan babi. Sampel yang menunjukkan prevalensi resistansi tinggi yaitu sampel sungai bagian upstream dan downstream (100%), limbah cair (effluent) (80%) dan swab lantai (70%) tempat pemotongan babi. Begitu juga dengan pola resistansi terhadap tetrasiklin dan oksitetrasiklin (TE + OT) menunjukkan prevalensi yang lebih tinggi pada sampel sungai dan tempat pemotongan babi dibandingkan dengan sampel peternakan babi. Pengujian secara genotipe pada E. coli yang diisolasi dari sampel peternakan babi, tempat pemotongan babi dan lingkungan menunjukkan terdapat variasi dalam keragaman gen tet yang dideteksi, akan tetapi tetA, tetX, tetM selalu dideteksi pada semua sampel. Sampel feses peternakan babi didominasi oleh gen tetX (100%), swab lantai tempat pemotongan babi didominasi gen tetO (60%) dan sampel lingkungan (sungai, effluent peternakan, dan tempat pemotongan babi) didominasi oleh gen tetX (75%). Pola kombinasi gen tet sangat beragam dengan variasi 1 sampai 4 gen pada setiap isolat E. coli dari seluruh sampel, namun gen tetX paling dominan muncul pada kombinasi gen tersebut. Sampel tempat pemotongan babi memiliki 12 pola gen tet dengan didominasi oleh kombinasi gen tetA+tetO (15%). Sampel sungai menunjukkan 3 pola gen tet dengan didominasi oleh kombinasi gen tetM+tetX (50%), sedangkan pada sampel peternakan babi terdapat 8 pola dengan persentase yang sama (12,5%). Bakteri E. coli yang membawa gen tet sebagian besar diekspresikan resistant (R) secara fenotipe (77,27%). Gen resistan antibiotik yang dideteksi pada penelitian ini umumnya berasal dari plasmid dan MGE lainnya, yang mana tetA, tetX, tetM dideteksi pada semua sampel. Gen-gen resistan yang terdeteksi dapat menggambarkan kemungkinan risiko penyebaran gen resistan antibiotik. Gen tersebut dapat membawa dan menyebarkan sifat resistansi antibiotik khususnya golongan tetrasiklin ke bakteri lain yang patogen maupun non-patogen di peternakan babi, tempat pemotongan babi dan lingkungan. Tingginya prevalensi tetX pada penelitian ini berpotensi mempercepat kejadian resistansi antibiotik golongan tetrasiklin. Hal ini disebabkan oleh gen tetX dapat menghambat efektivitas kerja seluruh jenis antibiotik dari golongan tetrasiklin termasuk tigesiklin yang merupakan salah satu antibiotik pilihan terakhir untuk mengobati infeksi bakteri yang rumit yang disebabkan oleh bakteri Gram negatif dan Gram positif. Gen resistan antibiotik yang berasal dari plasmid dan MGE lainnya merupakan salah satu tantangan tersulit dalam pengendalian penyebaran resistansi antibiotik. Plasmid paling banyak berperan dalam penyebaran gen-gen resistan dan membawa gen multidrugs resistance dengan cara mentransfer gen resistan antibiotik tidak hanya antar spesies bakteri tetapi juga pada spesies lain yang tidak berkerabat dekat secara horizontal melalui mekanisme konjugasi. Tingginya prevalensi E. coli resistan terhadap antibiotik golongan tetrasiklin dan keragaman gen tet pada peternakan babi, tempat pemotongan babi, dan lingkungan di Provinsi Banten mengindikasikan bahwa telah terjadi penyebaran gen tet dari peternakan babi, tempat pemotongan babi ke lingkungan. Hal ini dapat menjadi ancaman serius bagi kesehatan masyarakat. Deteksi gen tet dapat sebagai langkah antisipasi dan peringatan dini untuk potensi terjadinya resistansi antibiotik khususnya golongan tetrasiklin ke depan. Hasil penelitian ini dapat menjadi dasar pengembangan kebijakan yang tepat terkait pengendalian resistansi antibiotik.