Efikasi dan Farmakokinetik Antibiotik untuk Pengobatan Infeksi Vibrio parahameolyticus pada udang vanane (Litopenaeus vannamei)

Abstract

Udang vaname (Litopenaeus vannamei) merupakan salah satu spesies udang unggulan dalam sektor budidaya di Indonesia. Namun, praktek budidayanya masih terkendala serangan bakteri dari genus Vibrio, salah satunya Vibrio parahaemolyticus yang memproduksi toksin PirA dan PirB yang menyebabkan penyakit acute hepatopancreatic necrosis disease (AHPND). Salah satu alternatif pengobatan AHPND adalah dengan penggunaan antibiotik. Namun, adanya potensi resistansi bakteri dan akumulasi residu akibat penggunaan antibiotik perlu dikembangkan tindakan yang rasional dalam penggunaan antibiotik dan kemoterapi untuk memastikan keberlanjutan akuakultur. Antibiotik selektif yang diizinkan penggunaanya oleh Permen KP 2019 sebagai tindakan pengobatan, yaitu antibiotik Oksitetrasiklin, Klortetrasiklin, Tetrasiklin, Eritromisin dan Enrofloksasin. Terapi menggunakan antibiotik harus diiringi dengan informasi farmakokinetik dan waktu henti obat untuk memastikan keamanan produk budidaya sebelum dikonsumsi. Tujuan umum penelitian ini yaitu mengevaluasi pemberian antibiotik pada pengobatan infeksi V. parahaemolyticus pada udang L. vannamei. Rangkaian penelitian ini dilaksanakan dalam tiga tahap. Penelitian tahap pertama bertujuan untuk menganalisis sensitifitas antibiotik terhadap isolat V. parahaemolyticus. Uji sensitifitas antibiotik diukur menggunakan uji zona hambat. Antibiotik yang diuji yaitu oksitetrasiklin (OTC), klortetrasiklin (CTC), tetrasiklin (TE), eritromisin (ER) dan enrofloksasin (EN). Hasil pengamatan menunjukkan hanya antibiotik oksitetrasiklin dan klortetrasiklin yang memiliki zona hambat. Namun, zona hambat oksitetrasiklin tergolong intermediet terhadap V. parahaemolyticus. Hanya antibiotik klortetrasiklin yang memiliki sensitifitas terhadap V. parahaemolyticus. Antibiotik klortetrasiklin digunakan untuk terapi pada udang yang terinfeksi V. parahaemolyticus. Udang diinfeksi buatan dengan V. parahaemolyticus secara intrasmuskular dengan dosis 0,02 mL kepadatan 106 CFU/mL. Infeksi V. parahaemolyticus mulai menyebabkan kematian pada jam ke-6 pasca infeksi (hpi) sebesar 8,89%. Kematian udang terus meningkat hingga jam ke-24 hpi mencapai 45,56%. Kelimpahan bakteri V. parahaemolyticus teramati lebih banyak pada organ hepatopankreas dibandingkan organ usus. Kelimpahan bakteri terus meningkat hingga jam ke-24 hpi pada hepatopankreas mencapai 1,4 × 107 CFU/mL dan pada usus 1,0 × 107 CFU/mL. Udang yang terinfeksi V. parahaemolyticus juga menyebabkan kerusakan patologi pada hepatopankreas udang. Hasil histologi menunjukkan terjadinya peluruhan sel hepatopankreas, nekrosis pada tubulus, lumen mengalami pelebaran serta batasan lumen yang tidak jelas. Sementara itu, untuk hepatopankreas pada udang kontrol terlihat normal.

Penelitian tahap kedua bertujuan untuk mengevaluasi pengobatan dengan antibiotik pada udang vaname terinfeksi V. parahaemolyticus. Udang yang terinfeksi V. parahaemolyticus diobati dengan antibiotik klortetrasiklin dosis 20 mg/kg bobot tubuh (bb) melalui pakan. Pengobatan dengan antibiotik dilakukan selama lima hari berturut-turut. Hasil penelitian menunjukkan terapi antibiotik dapat menekan laju kematian hingga 15±4,08%, sedangkan pada perlakuan kontrol tingkat kematian udang mencapai 85±4,08%. Terapi klortetrasiklin selama lima hari juga dapat menekan populasi V. parahaemolyticus di organ hepatopankreas secara signifikan. Nilai kelimpahan V. parahaemolyticus menurun dari 1,4 × 107 hingga 3,3 × 105 CFU/mL dan berbeda nyata pada setiap hari pengamatan. Penelitian tahap ketiga bertujuan untuk mengevaluasi efektivitas antibiotik dan mengkaji parameter farmakokinetik serta withdrawal time antibiotik pada udang yang terinfeksi V. parahaemolyticus. Parameter farmakokinetik dan withdrawal time antibiotik diuji menggunakan metode Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) kit Chlortetracycline. Profil farmakokinetik diamati dari hemolim pada jam ke-0,5; 1; 1,5; 2; 4; 6; 8; 10; dan 12 setelah pemberian dosis klortetrasiklin. Withdrawal time diamati dari otot udang pada hari ke-1; 5; 10; 15; 20; 25; 30; 35; dan 40 setelah penghentian pemberian klortetrasiklin. Konsentrasi tertinggi klortetrasiklin terdeteksi pada udang sehat sebesar 104,1 µg/L, sementara pada udang sakit 68,6 µg/L. Eliminasi klortetrasiklin pada otot udang terjadi lebih cepat pada udang sehat dibandingkan udang sakit. Konsentrasi klortetrasiklin pada udang sehat menurun di bawah maximum residue limits (MRL) pada hari ke-5, sedangkan pada udang sakit pada hari ke-10. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa V. parahaemolyticus memiliki sensitivitas terhadap antibiotik klortetrasiklin. Infeksi V. parahaemolyticus menyebabkan kerusakan patologi pada udang. Absorbsi dan eliminasi klortetrasiklin di hemolim dan otot terjadi lebih cepat pada udang sehat dibandingkan udang sakit. Pengobatan klortetrasiklin 20 mg/kg BB mampu menekan laju kematian udang sakit yang diinfeksi V. parahaemolyticus hingga 15±4,08% dengan withdrawal time selama 13 hari. Hal ini dapat mencegah kerugian ekonomi akibat kematian udang, sekaligus memastikan bahwa udang aman untuk dikonsumsi setelah periode waktu henti obat.

Pacific white leg shrimp (Litopenaeus vannamei) is one of the leading shrimp species in the aquaculture sector in Indonesia. However, its cultivation practices are still constrained by bacterial attacks from the Vibrio genus, including Vibrio parahaemolyticus, which produces pirA and pirB toxins that cause acute hepatopancreatic necrosis disease (AHPND). One alternative treatment for AHPND is the use of antibiotics. However, the potential for bacterial resistance and residue accumulation due to antibiotic use requires the development of rational measures to use antibiotics and chemotherapy to ensure aquaculture sustainability. Selective antibiotics that are allowed to be used by Permen KP 2019 as a treatment are Oxytetracycline, Chlortetracycline, Tetracycline, Erythromycin, and Enrofloxacin. Antibiotic therapy must be accompanied by pharmacokinetic information and withdrawal time to ensure the safety of cultured products before consumption. The general objective of this study was to evaluate the administration of antibiotics in treating V. parahaemolyticus infection in L. vannamei shrimp. This study was conducted in three chapters. The first chapter aimed to analyze the antibiotic sensitivity of V. parahaemolyticus isolates. The antibiotic sensitivity test was measured using the inhibition zone test. Antibiotics tested were oxytetracycline (OTC), chlortetracycline (CTC), tetracycline (TE), erythromycin (ER), and enrofloxacin (EN). The results showed that only oxytetracycline and chlortetracycline antibiotics had zones of inhibition. However, oxytetracycline’s inhibition zone was classified as intermediate against V. parahaemolyticus. Only chlortetracycline antibiotics have sensitivity against V. parahaemolyticus. Chlortetracycline antibiotics are used for therapy in shrimp infected with V. parahaemolyticus. Shrimp were artificially infected with V. parahaemolyticus intramuscularly at a dose of 0,02 mL density of 106 CFU/mL. V. parahaemolyticus infection began to cause mortality at the 6th hour post- infection (hpi) of 8,89%. Shrimp mortality continued to increase until the 24th hour hpi, reaching 45,56%. The abundance of V. parahaemolyticus bacteria was observed more in the hepatopancreas than the intestinal organ. The abundance of bacteria continued to increase until the 24th hour of hpi in the hepatopancreas, reaching 1,4 × 107 CFU/mL and 1,0 × 107 CFU/mL in the intestine. Shrimp infected with V. parahaemolyticus also caused pathological damage to the hepatopancreas of shrimp. Histology showed hepatopancreas cells' decay, tubules' necrosis, dilated lumen, and unclear lumen boundaries. Meanwhile, the hepatopancreas in the control group looked normal. The study's second phase aimed to evaluate the antibiotic treatment of vaneme shrimp infected with V. parahaemolyticus. Shrimp infected with V. parahaemolyticus were treated with a 20 mg/kg body weight (BW) dose of chlortetracycline through the feed. Treatment with antibiotics was carried out for five days. The results showed that antibiotic therapy can reduce the mortality rate

to 15 ± 4,08%, while in the control treatment, the mortality rate of shrimp reached 85 ± 4,08%. Chlortetracycline therapy for five days can also significantly suppress the population of V. parahaemolyticus in the hepatopancreas organ. The abundance value decreased from 1,4 × 107 to 3,3 × 105 CFU/mL and was significantly different on each day of observation. The third phase of the study aimed to evaluate the effectiveness of antibiotics and assess the pharmacokinetic parameters and withdrawal time of antibiotics in shrimp infected with V. parahaemolyticus. Pharmacokinetic parameters and withdrawal time of antibiotics were tested using the Enzyme- Linked Immunosorbent Assay (ELISA) method of the Chlortetracycline kit. Pharmacokinetic profiles were observed from hemolymph at hours 0,5; 1; 1,5; 2; 4; 6; 8; 10; and 12 after chlortetracycline dosing. Withdrawal time was observed from shrimp muscle on days 1; 5; 10; 15; 20; 25; 30; 35; and 40 after cessation of chlortetracycline administration. The highest concentration of chlortetracycline was detected in healthy shrimp at 104,1 µg/L, while in infected shrimp, it was 68,6 µg/L. Eliminating chlortetracycline in shrimp muscle occurred faster in healthy shrimp than infected shrimp. Chlortetracycline concentration in healthy shrimp decreased below the maximum residue limits (MRL) on day 5, while in infected shrimp on day 10. Overall, the result of this study indicated that V. parahaemolyticus has a sensitivity to the antibiotic chlortetracycline. Infection with V. parahaemolyticus causes pathological damage to shrimp. Absorption and elimination of chlortetracycline in hemolymph and muscle occurred faster in healthy shrimp than in infected shrimp. Chlortetracycline treatment of 20 mg/kg BW reduced the mortality rate of infected shrimp infected with V. parahaemolyticus to 15±4,08% with 13 days of withdrawal time. Once the treatment is completed, economic losses due to shrimp mortality can be prevented. This can prevent financial losses due to shrimp mortality while ensuring that shrimp are safe for consumption after a period of withdrawal time.