Efektivitas Campuran Fag Litik Spesifik pada EPEC K1.1 dan Salmonella P38 sebagai Biokontrol terhadap Penyakit Diare

Abstract

Enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) merupakan salah satu bakteri penyebab diare di negara berkembang terutama banyak menyerang bayi dan balita. Bakteri EPEC umumnya ditemukan dalam tanah dan air yang menjadi salah satu penyebab dari foodborne disease dan waterborne disease. Mekanisme penyebaran foodborne disease dan waterborne disease terjadi akibat cemaran patogen penyebab penyakit berada dalam makanan dan air sehingga dapat menyebabkan penyakit infeksi bila dikonsumsi oleh manusia atau hewan. Selain bakteri EPEC, diare pun dapat disebabkan oleh beberapa bakteri patogen lainnya, salah satunya adalah Salmonella. Salmonella dapat menyebabkan penyakit pada manusia dengan sindrom gastroenteritis. Bakteri EPEC dan Salmonella merupakan bakteri penyebab gastroenteritis yang banyak ditemukan di Indonesia mencemari makanan atau minuman. Beberapa studi melaporkan bahwa galur Salmonella enteritidis yang diisolasi dari penderita diare di Indonesia resisten terhadap antibiotik ciproflosaksin dan norflosaksin, S. Typhi resisten terhadap kloramfenikol, streptomisin, dan tertrasiklin. Dilaporkan bakteri EPEC K1.1 yang diisolasi dari penderita diare di Depok resisten terhadap antibiotik tetrasiklin dan ampisilin. Adanya bakteri yang resisten terhadap antibiotik jika mencemari makanan dan minuman akan menyebabkan penyakit diare dan mempersulit pengobatan, sehingga diperlukan biokontrol alami yang ramah lingkungan dan dapat mengatasi bakteri patogen tersebut. Biokontrol alami yang dimaksud adalah fag litik yang dapat melisiskan sel bakteri. Hasil penelitian ini diharapkan dapat diaplikasikan sebagai biokontrol pencemaran air dan makanan sehingga dapat mencegah penyakit diare akibat infeksi EPEC dan Salmonella. Fag litik EPEC diisolasi dari limbah cair rumah tangga di daerah Babakan Raya, Darmaga Bogor. Isolat fag litik yang diperoleh dimurnikan dan dibiakkan, selanjutnya diamati morfologinya, dilakukan kuantifikasi fag litik, ditentukan kisaran inangnya, diuji aktivitas campuran fag litik dalam melisis sel EPEC K1.1 dan Salmonella P38, diuji kestabilan penyimpanannya dalam bufer dengan kondisi suhu yang berbeda, dan dilakukan karakterisasi protein fag litik. Pada penelitian ini, diperoleh empat isolat fag litik yaitu: FBd1, FBd2, FBd3 dan FBd4 yang didapat dari titik pengambilan sampel yang berbeda. Konsentrasi fag litik kemudian diukur dengan cara menghitung plak yang terbentuk (Plaque Forming Unit (PFU)). Fag litik FBd3 memiliki konsentrasi tertinggi, yaitu 3.4 x 106 PFU/mL. Kuantifikasi plak menunjukkan bahwa FBd3 memiliki kemampuan infeksi terkuat terhadap bakteri EPEC K1.1, sehingga lebih efektif dalam menginfeksi sel EPEC K1.1 dibandingkan ketiga isolat lainnya. Hal ini memungkinkan peluang FBd3 untuk dapat diaplikasikan sebagai biokontrol terhadap penyakit diare. Uji kisaran inang bertujuan untuk mengetahui spesifisitas fag dalam melisis sel bakteri yang menjadi inangnya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa fag litik FBd3 bersifat spesifik terhadap bakteri EPEC K1.1. Spesifisitas inang FBd3 menunjukkan dugaan bahwa di permukaan sel bakteri EPEC K1.1 memiliki reseptor-reseptor yang spesifik terhadap fag litik FBd3 yang tidak dimiliki oleh bakteri lainnya. Berdasarkan pengamatan morfologi fag litik pada Transmission Electron Microscope (TEM), FBd3 termasuk kedalam famili Phodoviridae. Morfologi kepala ikosahedral berdiameter 57.14 nm, ekor pendek non kontraktil berdiameter 12.5 nm dan panjang ekor 33.3 nm. FR38 termasuk kedalam famili Siphoviridae dengan kepala berbentuk heksagonal ikosahedral berdiameter 72.7 nm, ekor non kontraktil dengan panjang 100 nm dan berdiameter sebesar 18.2 nm. Kepala dan ekor fag terdiri dari protein. Protein penyusunnya bervariasi dan memiliki fungsi yang berbeda. Fungsi tersebut meliputi perlindungan fag terhadap ketahanannya di lingkungan dan berperan pada proses replikasi sampai menyebabkan lisis pada bakteri inang. Variasi berat molekul protein dari fag litik FBd3 dan fag litik FR38 dapat diketahui melalui SDS-PAGE. Variasi berat molekul protein tersebut mengindikasikan protein-protein penyusun fag litik. Berat molekul fag litik FBd3 berkisar antara 33 kDa-106.7 kDa. Berat molekul protein fag litik FR38 berkisar antara 11.4 kDa-133 kDa. Fag litik FR38 memiliki pita protein lebih banyak dibandingkan dengan fag litik FBd3, hal ini mengindikasikan bahwa variasi protein penyusun kapsid dan ekor pada fag litik FR38 lebih banyak dibandingkan dengan fag litik FBd3. Pengujian efek bufer dan suhu penyimpanan terhadap kestabilan fag litik menunjukkan bahwa FBd3 lebih stabil disimpan pada bufer ringers pada suhu 4 oC, hal ini ditunjukkan dengan penurunan plak hanya sebesar 28.94% setelah 9 hari penyimpanan dibandingkan dengan perlakuan lainnya yang menunjukkan penurunan plak yang lebih tinggi. Adanya ion Ca2+ dan Mg2+ yang terkandung dalam bufer Ringers secara bersamaan dapat mempengaruhi viabilitas fag di lingkungan. Selain itu, penyimpanan fag litik pada suhu 4 oC dapat menghambat denaturasi protein fag litik dan menghambat proses oksidasi protein yang akan mengubah bentuk protein yang berpengaruh terhadap kemampuannya dalam melisis bakteri. Pengujian efektivitas fag litik dalam melisis bakteri bertujuan agar dapat diketahui dengan tepat waktu yang dibutuhkan fag dalam mengontrol berkembangbiaknya bakteri inang. Pengujian efektivitas dilakukan dengan cara penginfeksian campuran dengan mencampurkan fag litik FBd3 dan FR38 dengan bakteri inang EPEC K1.1 dan Salmonella P38 kedalam satu medium kultur, serta penginfeksian tanpa campuran dilakukan dengan menginfeksikan masing-masing fag litik FBd3 terhadap bakteri EPEC K1.1 dan FR38 terhadap bakteri Salmonella P38 kedalam masing-masing medium kultur. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penginfeksian dengan campuran fag mampu menurunkan populasi bakteri EPEC K1.1 sebesar 44.93% dan bakteri Salmonella P38 sebesar 56.09% setelah 8 jam inkubasi pada suhu 37 oC. Penginfeksian tanpa campuran fag mampu menurunkan populasi bakteri EPEC K1.1 dan Salmonella P38 lebih besar secara berturut-turut yaitu 49.28% dan 67.12% setelah 8 jam inkubasi pada suhu 37 oC. Hasil analisis statistik dengan t-tes menunjukkan bahwa penginfeksian campuran fag litik menunjukkan hasil yang tidak berbeda nyata dengan penginfeksian tanpa campuran fag litik (P>0.05), sehingga penginfeksian campuran fag litik sama efektifnya dengan penginfeksian tanpa campuran fag litik. Hal ini mengindikasikan bahwa penginfeksian campuran fag litik dapat digunakan sebagai biokontrol untuk menurunkan pertumbuhan bakteri EPEC K1.1 dan Salmonella P38 penyebab penyakit diare.