adln – perpustakaan universitas airlanggarepository.unair.ac.id/30190/3/11. bab 2.doc.pdf ·...

ADLN – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

6 TESIS EFEKTIVITA EKSTRA SIWAK … IKA RHISTY CENDANA SARI

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Siwak ( Salvadora persica.L )

2.1.1 Klasifikasi siwak

Karakteristik, taksonomi, morfologi Salvadora persica.L sudah digunakan

penduduk Babilonia semenjak awal abad 3500 SM. Bangsa Arab lebih

mengenalnya sebagai siwak, arak, miswak, dalam bahasa Prancis lebih dikenal

dengan sebutan arbre a cure- dents. Bahasa Jepang siwak disebut Koyoji,

sedangkan dalam bahasa Inggris disebut chewing stick dan toothbrush tree.

(Kusumasari, 2012)

Gambar 2.1 Tanaman Siwak (Salvadora persica L.). (Kusumasari, 2012)

Klasifikasi tanaman siwak (S. persica.L) di dalam Tjitrosoepomo (1998)

adalah :

Divisio : Embryophyta

Sub Divisio : Spermatophyta

Class : Dicotyledons

ADLN – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA 7

TESIS EFEKTIVITA EKSTRA SIWAK … IKA RHISTY CENDANA SARI

Sub Class : Eudicotiledons

Ordo : Brassicales

Family : Salvadoraceae

Genus : Salvadora

Spesies : Salvadora persica Linn

Gambar 2.2 Batang kunyah tanaman siwak (Salvadora persica.L). (Kusumasari, 2012)

2.1.2 Morfologi siwak

Batang utama siwak diselimuti oleh cabang-cabang yang sangat lebat.

Pertumbuhan tanaman ini menuju ke segala arah, sampai cabang-cabangnya

menyentuh tanah. Daunnya berbentuk oblongeliptic (seperti telur) sampai bulat

dengan ukuran 3x7 cm, berwarna hijau gelap, agak tebal, bagian apeksnya

meruncing sampai membulat, mengecil tajam, bagian basis umumnya menyempit,

terdapat batas daun yang jelas, tulang daun memiliki panjang sampai 10 mm

dan tersusun berlawanan berpasangan. Bunga berwarna kehijauan sampai

kekuningan, sangat kecil, mudah lepas dari batang dan terdapat mulai dari bagian

aksial sampai ujung panikel (batang dengan cabang bunga yang banyak)

sepanjang 10 cm. Buah berbentuk bola, berdaging, memiliki diameter 5-10 mm,



berwarna merah muda sampai ungu dan semi transparan ketika sudah matang.

Siwak yang digunakan biasanya diambil dari akar dan ranting tanaman S.

persica.L yang berdiameter antara 0,1 sampai 5 cm.( Pratama, 2005 ; Sher et al.,

2010)

2.1.3 Kandungan kimiawi siwak

Banyak penelitian yang telah dilakukan untuk mengetahui kelebihan kayu

siwak sehubungan dengan kebersihan dan kesehatan rongga mulut. Manfaat

siwak terhadap kebersihan dan kesehatan rongga mulut tidak hanya diperoleh dari

komponen mekanik yang berupa serat-serat dari batang siwak, akan tetapi juga

didapatkan dari komponen kimia yang terkandung di dalamnya. (Mahanani,

2007; Sihotang, 2013)

Siwak mengandung trimetilamin, benzylisothio-cyanate, klorida,

fluorida, silika, sulfur, klorin, vitamin C, resin, tannin, saponin, flavonoid,

alkaloid yang disebut salvadorini, herbal steroid yang disebut 1-sitostreol,

sterol dan sejumlah besar mineral. Semakin banyak penelitian yang

berkembang, maka semakin banyak ditemukan berbagai macam kandungan

kimia bermanfaat yang ada pada siwak. (Mahanani, 2007)

2.1.4 Manfaat siwak

Manfaat siwak sudah digunakan berabad- abad yang lalu pada masa

kekaisaran Yunani dan Romawi. Siwak semakin dikenal di wilayah Timur

Tengah dan Amerika Selatan, dan sekarang siwak sudah digunakan oleh



penduduk Afrika, Asia, Mediterania, Amerika Selatan dan diberbagai negara lain.

(Almas et al., 2004 ; Endarti dkk, 2007)

Manfaat dari tanaman ini tidak hanya di dapatkan dari batang, akar, dan

ranting. Akan tetapi daun, buah, bunga, dan bijinya pun dapat di manfaatkan pula.

Buahnya yang memiliki cita rasa manis bisa dimakan, dimasak dan sering

digunakan untuk minuman. Daun biasanya digunakan untuk bahan pembuat saus

dan dapat dimakan sebagai salad. Selain itu daun juga bisa digunakan untuk

mengobati berbagai macam penyakit seperti skabies, leukoderma, dan

sebagainya. Bijinya yang memiliki rasa pahit dapat digunakan sebagai diuretik

dan bisa dioleskan pada permukaan kulit pada daerah yang mengalami rematik.

(Khatak et al., 2010)

Manfaat kandungan siwak dalam bidang kedokteran gigi dapat dijabarkan

sebagai berikut (Kusumasari, 2012):

1. Sebagai antibakteri, astringen, abrasif dan detergen yang berfungsi

untuk membunuh bakteri, mencegah infeksi, serta dapat menghentikan

perdarahan gusi. Pada penggunaan kayu siwak segar untuk pertama

kali sering terasa agak pedas karena terdapat kandungan serupa mustard

yang merupakan substansi antibakteri.

2. Zat anti pembusukan bertindak sebagai penisilin yang dapat

menurunkan jumlah bakteri dalam rongga mulut dan mencegah

terjadinya proses pembusukan. Menurut Lewis (1982) , penelitian yang

bertujuan untuk mengetahui kandungan Salvadora persica.L sudah

dilakukan semenjak abad ke-19, dan ditemukan sejumlah besar klorida,

fluor, trimetilamin dan resin.



Hasil penelitian Farooqi dan Srivastave (1990) ditemukan bahwa batang

siwak juga mengandung silika, sulfur dan vitamin C. Kandungan kimia

tersebut sangat berpengaruh dalam menjaga kesehatan gigi dan mulut dimana

trimetilamin dan vitamin C membantu penyembuhan dan perbaikan jaringan

gusi. Vitamin C juga diketahui dapat menimbulkan lingkungan yang tidak

menguntungkan pada pertumbuhan bakteri, salah satunya Porphyromonas

gingivalis, dimana vitamin C memiliki sifat kemotaktik sehingga meransang sel

darah putih untuk menuju sel radang dan melawan bakteri yang ada sehingga baik

untuk penyembuhan jaringan periodontal. Kandungan nitrat pada siwak juga

diketahui sebagai bahan anionik alami yang dapat berpengaruh pada proses

transport aktif bakteri Escherichia Coli dan juga berpengaruh dalam menghambat

fosforilasi oksidatif dan intake oksigen bakteri Staphylococcus aureus dan

Pseudomonas aeruginosa. Adanya kandungan klorida pada siwak bermanfaat

untuk menghilangkan noda dan kalkulus pada gigi, sedangkan silika dapat

bereaksi sebagai penggosok. Adanya sulfur memberikan rasa yang hangat dan

aroma yang khas, adapun florida berguna sebagai pencegah karies dengan cara

memperkuat lapisan email dan mengurangi larutnya terhadap asam yang

dihasilkan dari metabolisme bakteri. Kandungan salvadorine sebagai salah satu

jenis alkaloid spesifik pada siwak diketahui dapat menghambat kerja enzim yang

dihasilkan bakteri untuk mensintesis protein dan menjalankan proses metabolik

sehingga energi yang dihasilkan bakteri untuk bertahan hidup tidak mencukupi.

(Dwiandari, 2006; Kusumasari, 2012)

Di dalam siwak terdapat kandungan bikarbonat yang berfungsi sebagai

komponen untuk mempertahankan sistem bufer dalam rongga mulut. Sistem



bufer tersebut turut merangsang produksi saliva, dimana saliva merupakan

organik mulut yang berfungsi melindungi dan membersihkan mulut dari sisa-sisa

makanan dan bakteri oral. Tanaman siwak mengandung zat-zat antibakteri.

Selain itu bahan antimikrobial dan efek pembersih pada siwak telah

ditunjukkan oleh variasi kandungan kimiawi yang terdeteksi pada ekstraknya.

Efek ini dipercaya berhubungan dengan tingginya kandungan sodium klorida dan

potassium klorida seperti salvadourea, salvadorine, saponin, tannin, vitamin C,

silika dan resin, serta sianogenik glikosida dan benzylsothio-cyanate.

Benzylsothio-cyanate diketahui memiliki mekanisme antibakteri pada bakteri

anaerob maupun aerob, terutama bakteri gram negatif yang berbentuk batang

secara kuat. Kandungan benzylsothio-cyanate juga diketahui memiliki efektivitas

sebagai antimikroba pada jamur Candida albicans serta bakteri S. mutans dan S.

aureus. Kajian yang ada sebelumnya juga menjelaskan bahwa tubuh manusia akan

memproduksi thiosianat secara alami dan saat mengkonsumsi sayuran tertentu

akan terinduksi menjadi benzylsothio-cyanate. Oleh karena itu, kandungan ini

berpotensi menjadi bahan aktif antibakteri yang dapat dicerna secara alami oleh

tubuh tanpa menyebabkan terjadinya toksisitas pada sel manusia, bahkan dapat

menjadi bahan potensial antikarsinogenik. (El Rahman et al., 2002; Sofrata, 2010;

Kusumasari, 2012; Naseem et al., 2014)

Disisi lain benzylisothio-cyanate bersama trimetilamin dapat menghambat

pembentukan asam yang didapatkan dari hasil metabolisme bakteri, sehingga

dapat menghambat perkembangan bakteri tersebut. Melalui penelitian yang

dilakukan Tennovo (2000), ditemukan bahwa ekstrak siwak dapat menghambat

pembentukan asam oleh bakteri S. mutans dalam plak gigi secara in vitro,



karena adanya kandungan benzylisothio-cyanate di dalam ekstrak siwak tersebut.

benzylisothio-cyanate dapat bereaksi terhadap gugus sulfidril dalam enzim yang

dihasilkan oleh bakteri sehingga menyebabkan kematian sel pada bakteri.

Sedangkan sejumlah kecil flavonoid pada siwak dapat berikatan dengan protein

ekstraseluler bakteri dan melarutkannya serta merusak dinding sel bakteri

tersebut. Kandungan siwak berupa herbal steroid, yaitu sterol, juga berpengaruh

sebagai antibakteri dengan cara mengurangi penumpukan plak yang berpotensi

dalam pembentukan koloni awal biofilm. (Darout et al., 2000 ; Dutta, 2012;

Kusumasari, 2012; Idris, 2013).

Salvadorine merupakan alkaloid spesifik dalam bentuk subtansi organik

yang terkandung dalam siwak. Salvadorine mengadung ion klorida yang sangat

penting dalam memberikan efek antibakteri dan stimulasi gingiva. Salvadorine

menghambat kerja enzim yang dihasilkan bakteri untuk mensitesis protein,

menghambat sintesis dinding sel sehingga lapisan dinding sel bakteri tidak

terbentuk secara utuh, menjalankan proses metabolik dan menghasilkan anionik

organik serta menyebabkan tidak stabilnya membran sel bakteri sehingga terjadi

lisis dan kematian sel. (Darout et al., 2000)

Tanin ( asam tanan ) yang terkandung di dalam siwak dapat mengurangi

perlekatan bakteri pada permukaan gigi yang menjadi biofilm dan plak.

Mekanisme tannin dalam menghambat dan mengurangi terbentuknya plak dan

menyembuhkan gingivitis adalah dengan cara menghambat enzim glukosil

transferase yang diproduksi oleh S. mutans. Apabila enzim glukosil transferase

berikatan dengan permukaan sel bakteri, maka lapisan bakteri tersebut akan

menghasilkan glukan yang tidak larut dalam air. Pada bakteri golongan



Streptococci, glukan ini berperan dalam menimbulkan koloni bakteri pada

permukaan gigi. Tannin juga diketahui memiliki efektivitas sebagai antiseptik

karena adanya gugus ptirogalol dan gugus galoil yang merupakan senyawa fenol.

(Darout et al., 2000 ; Dutta, 2012; Idris, 2013).

Beberapa penelitian melaporkan bahwa siwak mengandung bahan

antibakterial yang memiliki efek terhadap bakteri karies dan bakteri periodontal

yang patogen. Penelitian secara in vitro yang dilakukan menyebutkan bahwa

siwak dapat menghambat pertumbuhan S. mutans, dan penelitian yang

dilakukan oleh Abdelrahman (2000) tentang efek larutan ekstrak siwak

terhadap bakteri patogen mulut juga menunjukkan adanya aktivitas antimikrobial

pada larutan siwak. Pada konsentrasi 50%, ekstrak siwak diketahui dapat

menghambat pertumbuhan bakteri S. mutans. (Darout et al., 2000)

Sedangkan hasil penelitian yang lain secara in vitro dari ekstrak siwak

sebagai bahan irigasi saluran akar, ternyata memiliki efek antimikrobial terhadap

bakteri baik aerob maupun anaerob yang dihasilkan pada gigi nekrosis. Hasil

penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa 15% ekstrak alkhohol dari siwak

menunjukkan efek anti mikrobial yang tidak secara signifikan berbeda dengan

cairan antiseptik sodium hipoklorit namun berbeda secara signifikan dari normal

saline dan chlorhexidine 0,1%, sedangkan ekstrak siwak 50% dilaporkan

memiliki efektivitas yang sama besar dengan chlorhexidine 0,2% dalam

melindungi dentin dan bahkan lebih baik dalam menghilangkan smear layer. Hal

ini dapat disebabkan karena adanya sejumlah kecil saponin pada siwak yang

bekerja serupa detergen. Saponin diketahui memiliki kemampuan sebagai foaming

agent yang dapat mereduksi permukaan membran sel dan substrat dalam



mempertahankan biofilm bakteri. Chlorhexidine merupakan derivat biguanidin

yang umumnya digunakan dalam bentuk glukonat. Chlorhexidine bekerja dengan

cara melekat dan kemudian merusak membran sitoplasma sel bakteri sehingga

kandungan intraselular keluar dari dalam sel. Melalui mekanisme tersebut

chlorhexidine menjadi zat antibakteri dengan spektrum luas, yaitu cukup efektif

terhadap bakteri Gram positif dan juga pada sedikit Gram negatif. Seperti halnya

chlorhexidine, kandungan alkaloid pada siwak dilaporkan memiliki daya

antibakteri terhadap bakteri Gram negatif fakultatif anaerob. (Al-Sabawi, 2007).

Chlorhexidine memiliki efek anti plak dan bersifat tidak hanya

bakteriostatik tetapi juga mempunyai daya lekat yang lama pada permukaan gigi

sehingga memungkinkan efek bakterisid . Penelitian yang dilakukan oleh Batwa

(2009) tentang penggunaan siwak sebagai penghilang plak, menunjukan hasil

bahwa siwak juga sama efektifnya dengan sikat gigi konvensional untuk

mengurangi plak pada permukaan bukal gigi. Pemberian ekstrak siwak dengan

berbagai konsentrasi, menunjukkan efektivitas dalam menghambat pembentukan

plak gigi pada konsentrasi 25%. (Batwa et al., 2009; Paramitha, 2011).

Sebuah penelitian lain tentang perbandingan tekstur permukaan dentin

setelah diberikan larutan ekstrak siwak dengan pelarut saline, akuades, dan

alkohol, menyimpulkan bahwa larutan ekstrak siwak dengan pelarut alkohol dapat

lebih banyak menghilangkan smear layer yang ada pada permukaan dentin.

Larutan ekstrak ini diberikan dalam konsentrasi 5%, 10%, dan 25% dalam

waktu 120 detik. Pemberian ekstrak siwak dengan pelarut normal saline selama

60 detik maupun akuades selama 120 detik tidak dapat menghilangkan smear

layer secara sempurna, sedangkan pemberian ekstrak siwak dengan pelarut



alkohol dapat menjadikan permukaan dentin bebas dari smear layer sehingga

koagregasi bersama bakteri untuk mendukung pembentukan biofilm pembentuk

plak terhambat. (Almas, 2010).

2.2 Mikroorganisme patogen pada kasus endodontik

Mikroorganisme adalah organisme yang berukuran mikroskopik yang

hidup sebagai sel tunggal atau dalam bentuk koloni sel, meliputi virus yang

terkecil berukuran 20 nm, bakteri, fungi, algae, hingga protozoa terbesar yang

berukuran 5 mm. Organisme mempunyai peranan yang sangat beranekaragam,

mulai dari penyebab penyakit hingga peranan pentingnya dalam meningkatkan

kualitas kehidupan dan kesejahteraan manusia, serta penentu kelangsungan hidup

dalam biosfer. (Hidayati, 2011)

Patogenitas pada mikroorganisme, menjadi hal yang sangat penting

diketahui dalam menangani kasus endodontik. Faktor-faktor virulensi yang

menyebabkannya, antara lain berupa eksotoksin yang dikeluarkan oleh bakteri.

Selain itu terdapat endotoksin, antara lain berupa lipopolisakarida (LPS), yang

menjadi bagian integral pada dinding sel bakteri, khususnya bakteri Gram negatif.

LPS dapat meningkatkan immunosurveilance bakteri pada pulpa. Peptidoglikan

pada bakteri Gram positif maupun Gram negatif yang juga menjadi komponen

utama penyusun dinding sel yang dapat bereaksi dengan sistem imun dan

menyebabkan sel pulpa mengalami lisis dan menginduksi makrofag. Pada bakteri

Gram positif terdapat Lipoteichoic acid (LTA) tersusun atas teichoic acid dan

lipid, yang ada pada dinding sel bakteri mampu melakukan mekanisme

patogenitas bersama LPS menuju sel target dan berinteraksi dengan melawan



antibodi sehingga menyebabkan kerusakan sel target. Fimbriae yang ditemukan

pada permukaan bakteri Gram negatif juga terlibat dalam proses adesi permukaan

pada substrat dan menginduksi interaksi dengan bakteri yang lain. Kapsul

polisakarida juga menjadi faktor virulensi dengan cara melindungi bakteri dari

terjadinya kekeringan sel, fagositosis, dan material hidrofobik yang toksik seperti

detergen. Vesikel ekstraselular pada bakteri Gram negatif juga memiliki

mekanisme patogenitas dengan mengeluarkan lipid dan protein di lingkungan

ekstraselular. Protein ekstraselular tersebut memiliki aktivitas proteolitik yang

meningkatkan adesi bakteri. Protein ekstraselular berupa enzim juga dapat

menyebabkan terjadinya disintegrasi jaringan target dan menyebabkan infeksi.

(Narayanan et al., 2010)

Menurut Neidhardt terdapat tiga masalah utama yang dihadapi

mikroorganisme, termasuk mikroorganisme patogen penyebab kasus endodontik,

pada situasi habitat alamiahnya , yaitu:

1. Starvasi dan deplesi nutrien esensial yang berpengaruh langsung

terhadap aktivitas metabolismenya.

2. Kompetisi untuk mendapatkan sisi permukaan substrat sebagai tempat

melekat.

3. Paparan dari senyawa kimia berbahaya, baik dari lingkungan maupun

yang dihasilkan oleh mikroba itu sendiri.

Kenyataan ini mendorong munculnya terapi endodontik yang mengacu

pada ketiga hal tersebut. Terapi endodontik menjadi populer dengan adanya

prediksi semakin meningkatnya kesuksesan prosedur endodontik terhadap pasien.

Hal ini mendorong adanya pemahaman lebih lanjut mengenai patologi



endodontik. Hal yang penting dari terjadinya infeksi endodontik adalah adanya

infeksi pada sistem saluran akar gigi dan hal ini menjadi agen etiologi mayor dari

terjadinya kasus periodontitis apikalis. Dalam proses terjadinya infeksi

endodontik, terdapat banyak mikroba yang terlibat didalamnya dengan bakteri

anaerob obligat mendominasi pada infeksi primernya. (Siqueira & Rocas, 2008).

Tabel 2.1 : Bakteri penyebab infeksi endodontik

(Siqueira & Rocas, 2008)

Diantara banyak jenis bakteri, E. faecalis merupakan bakteri anaerob

Gram positif berbentuk kokus. Bakteri ini banyak terlibat pada infeksi endodontik.

E. faecalis dapat meningkatkan aktivitas lebih lanjut dan menyebabkan infeksi

yang lebih dalam lagi sehingga dijumpai pada saluran akar yang sebelumnya telah

dilakukan perawatan. (Narayanan et al., 2010)



2.3 Bakteri Enterococcus faecalis

2.3.1 Klasifikasi bakteri Enterococcus faecalis

Klasifikasi bakteri E. faecalis adalah sebagai berikut (Fisher & Philips,

2009):

Kingdom : Bacteria

Phylum : Firmicutes

Class : Bacilli

Ordo : Lactobacillales

Family : Enterococcaceae

Genus : Enterococcus

Species : Enterococcus faecalis

2.3.2 Karakteristik dan morfologi Enterococcus faecalis

Nama “Enterocoque” pertama kali digunakan oleh Thiercelin pada surat

kabar di Prancis pada tahun 1899 untuk mengidentifikasi organisme pada saluran

intestinal. Pada tahun 1930, Lancefield

mengelompokkan enterococci sebagai streptococci grup D. Kemudian pada tahun

1937, Sherman mengajukan skema klasifikasi dimana nama enterococci hanya

digunakan untuk streptococci yang dapat tumbuh pada 100◦C dan 450◦C, pH 9,6

serta dalam 6,5% NaCl dapat bertahan pada suhu 600◦C selama 30 menit.

Akhirnya pada periode tahun 1980, berdasarkan perbedaan

genetik, enterococci dipindahkan dari genus Streptococcus dan ditempatkan

digenusnya sendiri yaitu Enterococcus. (Rocas et al., 2004)



E. faecalis merupakan flora normal pada manusia yang biasanya terdapat

pada rongga mulut, saluran gastrointestinal, dan saluran vagina. E.

faecalis merupakan bakteri yang tidak membentuk spora, tidak bergerak,

metabolisme fermentatif (karbohidrat menjadi asam laktat), fakultatif anaerob,

kokus gram positif dan tidak menghasilkan reaksi katalase dengan

hidrogenperoksida. Bakteri ini berbentuk ovoid dengan diameter 0,5-1 μm dan

terdiri dari rantai pendek, berpasangan atau bahkan tunggal. (Rocas et al., 2004)

Gambar 2.3: Gambaran mikroskopik Enterococcus faecalis (Awawdeh et al., 2009)

2.3.3 Patofisiologi Enterococcus faecalis

E. faecalis adalah salah satu spesies bakteri Gram positif dari golongan

spesies Enterococci yang dapat diisolasi dari saluran akar. E. faecalis merupakan

mikoorganisme yang paling resistan pada penderita infeksi endodontik. E.

faecalis sangat resisten terhadap medikasi selama perawatan saluran akar dan

menyebabkan kegagalan perawatan saluran akar dalam kasus endodontik. Bakteri

ini resisten terhadap antibakteri seperti aminoglikosid, aztreonam, sefalosporin,

klindamisin, penisilin semi sintetik serta trimetoprimsulfametoksasol. E. faecalis

mempunyai kemampuan penetrasi ke dalam tubuli dentin sehingga

memungkinkan bakteri tersebut terhindar dari instrumentasi alat preparasi dan

bahan irigasi yang digunakan. (Siqueira, 2002; Rezaei, 2011)



Bakteri ini sembilan kali lebih banyak terdapat pada infeksi pasca

perawatan saluran akar dibandingkan pada infeksi primer . E. faecalis mampu

mengkatabolisme sumber energi dan mampu bertahan hidup dalam berbagai

lingkungan termasuk pH alkali yang ekstrim maupun pada berbagai suhu. Pada

beberapa kasus ditemukan E. faecalis adalah satu-satunya bakteri yang ada pada

saluran akar yang sudah diobturasi dengan lesi periradikuler. Kemampuan

bertahan hidup dan virulensi dari E.faecalis berasal dari enzim litik, sitolisin,

senyawa substansi agregasi, feromon, peptidoglikan dan LTA. Peptidoglikan dan

LTA tersebut terdapat pada dinding sel E. faecalis. Peptidoglikan berperan untuk

mempertahankan bentuk sel dan menjadi lapisan pelindung terhadap kerusakan

oleh tekanan osmotik internal yang tinggi, sedangkan LTA berfungsi untuk

menjaga membran sel dan pertahanan permeabilitas eksternal bakteri. Feromon

pada E. faecalis juga mampu meningkatkan resistensi dengan menginduksi

produksi superoxide dan sekresi enzim lisosom sehingga menyebabkan apoptosis

sel osteoblas, osteoklas dan jaringan periodontal sehingga menyebabkan lesi

periradikular. E. faecalis juga dapat menghasilkan secreted exotoxin berupa

serinprotease dan gelatinase yang berperan dalam proses adesi permukaan.

E.faecalis mampu menekan aksi limfosit yang mempunyai potensi untuk

berkontribusi dalam kegagalan endodontik. (Pinheiro et al., 2003; Stuart et al.,

2006).

2.4 Biofilm

Pada habitat alamiahnya, mikroba memiliki dua bentuk kehidupan, yaitu

planktonik dan sesil. Sesil terbentuk dengan cara melekatnya mikroba pada



permukaan substrat sebagai suatu struktur kompleks yang disebut

dengan biofilm. Biofilm dibentuk oleh suatu agregat mikroba sejenis maupun

berbeda jenis yang melekat pada permukaan substrat biologis maupun non

biologis, dimana satu sel dengan sel yang lainnya saling terikat dan melekat pada

substrat dengan perantaraan suatu matriks extracellular polymeric substances

(EPS) atau disebut juga exopolysaccharide. Disebutkan pula bahwa biofilm

terbentuk oleh koloni sel-sel mikroba dan melekat pada permukaan substrat,

berada dalam keadaan diam, dan tidak mudah terlepas. Biofilm dapat terbentuk

pada kondisi sel bakteri penyusunnya hidup dan mati. Suatu bakteri dapat tumbuh

membentuk biofilm ketika sudah tidak dapat tumbuh dalam bentuk planktonik.

Kebanyakan dari biofilm terbentuk oleh sel dari spesies yang sama dibawah

kondisi tertentu. (Hall-Stoodley, 2004; Madigan et al., 2010; Skogman, 2012).

Daerah permukaan substrat merupakan habitat yang penting bagi mikroba.

Lingkungan mikro pada daerah permukaan memiliki jumlah nutrien yang

melimpah dibandingkan bagian bawah substrat. Hal ini berdampak langsung pada

laju metabolisme dimana aktivitas mikroba daerah permukaan substrat akan lebih

tinggi dibandingkan pada bagian bawah substrat. (Hoffman et al., 2005; Karatan

& Watnick, 2009).

Biofilm dapat dibentuk oleh satu jenis spesies mikroba, maupun lebih dari

satu jenis mikroba, termasuk bakteri. Selama dalam biofilm, populasi mengalami

mekanisme kompleks termasuk adanya berbagai reaksi biokimia dan

menghasilkan substrat yang spesifik. Dari segi fisiologi, pada jenis mikroba yang

sama, koloni sel yang tumbuh membentuk biofilm memiliki perbedaan dengan

sel planktonik. Sel planktonik bersifat mengambang (floating) dan berenang pada



medium cair, sedangkan sel dalam biofilm harus dapat merespon berbagai faktor,

termasuk mengenal sisi perlekatan spesifik atau non spesifik yang ada pada

substrat mikroba. Substrat yang terorganisasi dalam biofilm dapat menghasilkan

substansi yang spesifik yang tidak dapat dihasilkan secara individual, sehingga

mampu membuat mikroba bertahan hidup pada lingkungan ekstrim, serta resisten

terhadap antibiotik, desinfektan, fagosit dan sistem imun. (Hoffman et al., 2005;

Karatan & Watnick, 2009)

Biofilm dapat ditemukan pada permukaan substrat padat yang bersifat

biotik maupun abiotik yang terbenam air dan lembab. Substrat biotik misalnya

daun dan batang tumbuhan air, daerah perakaran, kulit dan gigi hewan air, serta

usus manusia. Substrat abiotik misalnya jaringan implan, peralatan

medis, partikel tanah, batu-batuan, pipa saluran air, bagian bawah galangan kapal,

serta substrat lain yang tergenang air. Biofilm dapat tumbuh pada lingkungan

ekstrim mulai dari lingkungan yang sangat asam sampai alkalin, sumber air panas,

air asin, sampai ke daerah yang sangat dingin seperti di Antartika. (Karatan &

Watnick, 2009).

2.5 Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan biofilm dan mekanismenya

Secara umum, faktor yang mempengaruhi pembentukan dan pertumbuhan

biofilm antara lain adalah laju penetrasi nutrien, kelembaban lingkungan

(terutama daerah permukaan substrat), temperatur, konsentrasi oksigen, pH,

aerobisitas area dalam biofilm, tegangan permukaan, serta tingkat heterogen dan

homogen populasi. Faktor-faktor tersebut menginduksi perlekatan mikroba pada

permukaan substrat. Namun jenis material substrat yang digunakan mempunyai



efek yang sangat kecil terhadap pembentukan biofilm, dimana kemampuan bakteri

dalam menghasilkan berbagai jenis enzim, dalam hal ini ektoenzim dan eksternal

enzim, merupakan faktor yang sangat penting dalam menginisiasi terbentuknya

interaksi antara sel dan substrat (Beech et al., 2005; Nester et al., 2007).

Gambar 2.4 . Faktor yang berpengaruh terhadap pertumbuhan biofilm (Beech et al., 2005)

Berbagai jenis bakteri sebagai salah satu jenis mikroorganisme memiliki

faktor adhesin yaitu makromolekul khusus yang berfungsi untuk mengikatkan

diri pada reseptor permukaan substrat. Fili dan fimbriae adalah salah satu contoh

dari faktor adhesi tersebut. Hidrofobisitas dinding sel juga penting dalam

meningkatkan afinitas sel terhadap permukaan substrat. Dengan mengubah

komposisi lemak dan protein pada bagian luar membran, maka akan terjadi

perubahan muatan dan hidrofobisitas sehingga dinding sel menjadi lebih

hidrofobik. Namun, selain itu, adhesi bakteri pada permukaan substrat terutama

dapat dimediasi oleh struktur lain berupa matriks mucopolysaccharide yang

diekskresikan oleh koloni yang juga disebut sebagai extracellular polymeric

substances. (Perklemm, 2000; Donlan, 2002; El Sharoud, 2007)



EPS dapat berupa kapsul sebagai bagian integral dari matriks biofilm,

yang kemudian dilepaskan ke lingkungan (media cair) sebagai suatu sel

planktonik atau disebut juga sebagai free EPS. Pada umumnya, EPS yang

dihasilkan oleh mikroba merupakan campuran makromolekul kompleks seperti

protein yang berasosiasi terhadap pembentukan biofilm (biofilm associated

protein), polisakarida yang dihasilkan sel, serta sejumlah lipid, dan asam nukleat,

dimana komposisinya berbeda pada masing-masing jenis mikroba, status fisiologi

sel, dan berbagai faktor lingkungan lain. EPS sangat penting bagi kehidupan

biofilm. EPS dapat menyediakan makanan bagi biofilm, terlibat dalam mekanisme

pertahanan inang, dan membantu dalam agregasi dan pelekatan permukaan.

Perlindungan EPS menyebabkan biofilm dapat bertahan pada kondisi dimana sel

planktonik sudah tidak mampu bertahan hidup. (Wingender et al., 2011).

Polisakarida yang menyusun EPS bersifat netral atau disebut polyanionic,

khususnya EPS pada bakteri gram negatif. Kehadiran asam uronat (seperti D-

Glukoronat, D-Galaktonat, Asam Manuronat) atau keton yang terikat pada

piruvat, dapat membentuk bagian anionik. Bagian ini merupakan bagian yang

penting karena merupakan jalur asosiasi dari ion-ion seperti kalsium, magnesium,

yang terlihat melintas berikatan dengan polimer dan menyediakan ikatan yang

kuat yang terbentuk pada biofilm. Pada bakteri Gram positif,

seperti Staphylococcus, komposisi kimia dari EPS terlihat cukup berbeda,

utamanya pada ion kation dimana endapan koagulasi bakteri terdiri dari

asam teichioc yang tercampur pada protein dalam kadar yang rendah. (Sanjaya,

2010)



EPS memiliki daya hidrasi yang tinggi karena dapat mengabsorbsi air

dalam jumlah yang besar kedalam struktur ikatan hidrogen. EPS sebagian besar

bersifat hidrofobik, meskipun ada EPS yang memiliki sifat hidrofilik. EPS dapat

menjadi efek penanda pada biofilm, yaitu, komposisi dan struktur dari

polisakarida yang mengindikasikan konformasi utama mereka. Sebagai contoh,

beberapa bakteri memiliki EPS dengan ikatan residu 1,3-β-heksosa atau 1,4-β-

heksosa sehingga cenderung lebih kaku dan pada kasus-kasus tertentu sulit

terlarut atau tidak dapat larut. Produksi EPS itu sendiri diketahui berasal dari

kondisi nutrien pada medium pertumbuhan, dimana adanya karbon, nitrogen,

potasium atau fosfat dapat menghambat sintesis EPS tersebut. (Aparna & Yadav,

2008; Sanjaya, 2010)

2.6 Proses pembentukan biofilm bakteri

Terdapat lima tahap pembentukan biofilm bakteri pada substrat. Pada

tahap pertama : terjadi perlekatan awal. Pada tahap ini terbentuknya biofilm

dimulai dengan perlekatan sel planktonik pada permukaan substrat. Jarak antara

sel dan substrat sebesar 50 nm telah mampu menciptakan perlekatan yang

dimediasi oleh adanya interaksi elektrostastik dan ikatan van der waals. Sel-sel

pada tahap perlekatan awal tidak melekat dengan kuat karena hanya

mengandalkan kekuatan ikatan van der waals, sehingga disebut sebagai

perlekatan reversibel. Setelah itu, koloni akan berusaha mengikatkan diri lebih

kuat pada permukaan dengan menggunakan fili sebagai faktor adhesi. Selama

tahap ini, sel bakteri mengalami pertumbuhan secara logaritmik. Perkembangan

dan integritas struktur biofilm pada tahap ini sangat tergantung pada quorum –



sensing, yaitu molekul ekstraseluler yang dapat meningkatkan komunikasi

diantara bakteri. (Kus et al., 2004; Aparna & Yadav, 2008)

Gambar 2.5 A) Perkembangan biofilm pada substrat. B) Foto mikroskopik perkembangan biofilm. (http://xnet.rrc.mb.ca/davidb/biofilms.htm)

Selanjutnya pada tahap kedua terjadi perlekatan yang permanen melalui

faktor adhesin tersebut sehingga disebut sebagai perlekaan irreversible, dimana

bakteri mengalami multiplikasi dan mengeluarkan sinyal kimia untuk

berkomunikasi secara internal. Substansi EPS mulai bekerja berdasarkan

mekanisme genetik dan mikroorganisme dapat melekat dengan bantuan substansi

tersebut. (Monroe, 2007; Aparna & Yadav, 2008)

Pada tahap ketiga terjadi proses maturasi ke I dimana biofilm mengalami

maturasi sehingga terus tumbuh sejalan dengan pertumbuhan koloni. Terjadi

pertambahan ukuran dan perubahan bentuk. Pada tahap ini, ketebalan biofilm

lebih dari 10 µm. (Aparna & Yadav, 2008).

Pada tahap keempat mulai terjadi maturasi yang ke II dan agregasi bakteri.

Pada tahap ini ketebalan lapisan biofilm mencapai lebih dari 100 mm dimana



agregasi mikroorganisme planktonik siap untuk menyebar dan siap menuju tahap

proses yang terakhir. (Monroe, 2007; Aparna & Yadav, 2008)

Pada tahap kelima ini terjadi proses dispersi, dimana biofilm akan

memasuki tahap kelima beberapa hari setelah tahap keempat. Pada tahap ini

.terjadi dispersi sel sehingga memungkinkan beberapa bakteri meninggalkan

biofilm untuk berkembang kembali menjadi sel planktonik dan menyebar serta

berkolonisasi di tempat lain. Pada tahap ini sel-sel dalam koloni akan terlepas

sendiri atau bersama sebagian komponen matriks. Matriks ekstraseluler biofilm

akan didegradasi oleh enzim dispersin B dan deoxyribonuclease . Enzim tersebut

dapat dimanfaatkan sebagai agen anti-biofilm. Pada P. aeruginosa dan C.

albicans, asam lemak cis-2-decenoic acid diketahui mampu menginduksi dispersi

dan menghambat pertumbuhan koloni biofilm. (Kaplan et al., 2004; Xavier et al.,

2005; Monroe, 2007; Izano et al., 2008; Davies et al., 2009).

2.7 Mekanisme Resistensi bakteri dan biofilmnya

Terdapat perbedaan signifikan pada spesies mikroba yang sama, antara

yang hidup dalam biofilm dengan yang hidup dalam bentuk planktonik. Biofilm

membantu mikroba dalam meningkatkan daya resistensinya. Sel-sel mikroba sesil

tersebut melepaskan antigen yang dapat menstimulasi antibodi host, namun

antibodi tersebut tidak efektif membunuh biofilm meskipun pada host yang

memiliki reaksi imunseluler dan humoral yang berkembang dengan baik. Sejalan

dengan itu, populasi dalam biofilm dapat mengembangkan kemampuan

resistensinya bahkan dapat meningkat 10 -1000 kali lipat dibandingkan dalam

keadaan planktonik. Matriks biofilm melindunginya dari pengaruh senyawa kimia



merugikan sehingga mereka lebih kooperatif dan dapat berinteraksi dengan

lingkungan. (Stewart & Costerton, 2001; Monroe,2007, Aparna & Yadav, 2008)

Gambar 2.6 : Mekanisme biofilm bakteri untuk meningkatkan resistensi (Kishen, 2012)

Biofilm adalah suatu bentuk mekanisme pertahanan sel. Berdasarkan studi

in vitro, biofilm dapat menghindari serangan sel inang. Sebagai contoh, sel fagosit

sulit untuk menelan bakteri dalam bentuk biofilm. Biofilm juga lebih resisten

dibandingkan dengan sel planktonik terhadap agen antibakteri. Contohnya,

khlorinasi biofilm sering tidak berhasil sebab bahan antibakteri hanya membunuh

bakteri pada lapisan luar biofilm, dan tidak mampu berpenetrasi ke dalam lapisan

biofilm sedangkan bakteri bagian dalam tetap hidup dan biofilm dapat

berkembang, dimana persister cell yang ada memiliki resistensi yang lebih

kuat. Antibakteri juga dapat dirusak oleh enzim yang dikeluarkan oleh matriks

biofilm. Penggunaan ulang agen antibakteri dapat meningkatkan resistensi biofilm

tersebut melalui mekanisme quorum-sensing dan ekspresi gen penyebab resistensi

yang spesifik. (Sanjaya, 2010; Kishen, 2012)



Namun tidak semua jenis mikroba biofilm mempunyai resistensi yang

kuat terhadap senyawa antimikroba. Contohnya, pada bakteri P. aeruginosa,

bentuk biofilmnya tidak lebih resisten bila dibandingkan dengan bentuk sel

planktoniknya pada fase stasioner, meskipun biofilm lebih resisten dibandingkan

dengan sel planktonik pada fase logaritmik. Kemampuan resistensi sel bakteri

dalam bentuk planktonik pada fase stasioner dan biofilm pada fase logaritmik

dikarenakan adanya sel-sel yang memang menjadi lebih resisten saat memasuki

fase tersebut atau bahkan sel tersebut memang bersifat resisten pada awal

terbentuk. Resistensi biofilm bakteri terhadap antibakteri juga dipengaruhi oleh

ketebalannya. Semakin tebal biofilm, maka akan semakin sulit antibakteri

berpenetrasi kedalam biofilm tersebut (Hojo et al., 2009; Spoering & Lewis,

2001; Mah & O’tolle, 2001)

Zat antibakteri dapat melakukan aktivitas untuk melawan bentuk

resistensi bakteri tersebut melalui beberapa mekanisme. Mekanisme yang

pertama dilakukan dengan mengganggu sintesis dinding sel. Sintesis dinding sel

bakteri dapat diganggu zat antibakteri, sehingga dinding sel yang terbentuk

menjadi tidak sempurna dan tidak tahan terhadap tekanan osmotis, sehingga

menyebabkan pecahnya sel. Sintesis molekul lipoprotein membran sel bakteri

akan terganggu, sehingga membran menjadi lebih permeable yang menyebabkan

keluarnya zat-zat penting dari sel. Zat antibakteri juga dapat berperan sebagai

antagonis ringan, sehingga dapat bersaing dengan zat-zat yang diperlukan

untuk proses metabolisme bakteri, sehingga proses tersebut terhenti. (Idris, 2013)

Dalam melawan resistensi bakteri, juga dapat dilakukan upaya untuk

mengganggu sintesis protein sel, dimana zat antibakteri dapat berikatan dengan



sub unit ribosom bakteri, sehingga menghambat sintesis asam-asam amino dan

menghasilkan protein yang inaktif. Selain itu, zat antibakteri dapat mengganggu

sintesis asam nukleat pada bakteri. Hal ini disebabkan karena kelangsungan hidup

sel sangat tergantung pada molekul-molekul protein dan asam nukleat tersebut.

Gangguan apapun yang terjadi pada pembentukan atau fungsi zat-zat tersebut

dapat mendenaturasi sel bakteri. Sel bakteri dapat rusak tanpa dapat diperbaiki

lebih lanjut. (Idris, 2013)

Tingkat ketahanan mikroba dalam biofilm terhadap berbagai antibiotik

sebagai salah satu bentuk zat antibakteri yang diujikan dapat dilihat dari beberapa

hasil penelitian sebelumnya. A. pyogenes, S. aureus, S. hyicus, S. agalactiae, C.

renale, atau C. pseudotuberculosis yang terorganisasi dalam biofilm, tidak dapat

terbunuh oleh antibiotik yang diujikan, namun bentuk planktoniknya sensitif

antibiotik pada konsentrasi rendah. S. dysgalactiae baik dalam bentuk biofilm

maupun planktonik tetap sensitif terhadap penicillin, ceftiofur, cloxacillin,

ampicillin, dan oxytetracyclin, sedangkan E. coli dalam bentuk planktonik

sensitif terhadap enrofloxacin, gentamicin, oxytetracycline dan trimethoprim,

sulfadoxine. Enrofloxacin dan gentamicin efektif terhadap E. coli dalam bentuk

biofilm. Penelitian sebelumnya juga menjelaskan bahwa bakteri Salmonella spp.

dan P. Aeruginosa dalam bentuk planktonik diketahui sensitif

dengan enrofloxacin, gentamicin, ampicillin, oxytetracycline, dan trimethoprim,

sulfadoxine, namun dalam bentuk biofilm, bakteri tersebut hanya sensitif

terhadap enrofloxacin. (Merle et al., 2002)



2.8 Biofilm Endodontik

Mikroorganisme yang dapat hidup dalam cakupan biofilm endodontik

harus memiliki kemampuan untuk membentuk dirinya sendiri (autopoeisis),

melakukan homeostasis, menjadi lebih efektif saat berasosiasi daripada saat

diisolasi, dan dapat merespon perubahan lingkungan sebagai suatu kesatuan unit

biofilm dibandingkan sebagai planktonik individual ( bersifat communality).

(Narayanan et al., 2010)

Tiga komponen utama pembentukan biofilm, termasuk biofilm

endodontik adalah sel bakteri, permukaan solid, serta medium cair yang

mengandung nutrisi. Biofilm endodontik memiliki kategori sebagai berikut

(Narayanan et al., 2010) :

1. Intracanal biofilm, yang dibentuk pada dentin saluran akar gigi yang terinfeksi

2. Extraradicular biofilm, yang dibentuk pada permukaan sementum akar gigi

yang terinfeksi

3. Periapical biofilm, yang dibentuk pada jaringan periapikal gigi

4. Biomaterial centered biofilm, yang terbentuk pada material obturasi saluran

akar yang pernah dirawat.

Biofilm bakteri yang terbentuk pada regio periapikal memiliki kemampuan

untuk mempertahankan mekanisme host dan menginduksi infeksi periapikal yang

lebih lanjut. Mekanisme resistensi utama dari biofilm bakteri endodontik terhadap

agen antimikroba diantaranya berupa resistensi yang berasosiasi dengan matriks

eksopolisakarida yang disebut sebagai extracellular polymeric substances (EPS),

tingkat pertumbuhan dan ketersediaan nutrisi, serta adanya adopsi fenotip faktor

resistensi. EPS yang ada pada biofilm bakteri terbentuk dari layer-layer multipel



yang ditanam oleh bakteri, dimana EPS tersebut memiliki potensi untuk

memodifikasi respon bakteri terhadap antimikroba dengan bersandiwara sebagai

“diffusion shield” atau tameng dan menjadi penetralisir efek kimiawi dari anti

antimikroba tersebut. Resistensi biofilm endodontik ini juga berkaitan dengan

lambatnya pertumbuhan dan proses starvasi dari bakteri yang tersisa di biofilm

sehingga memperlambat pengenalan bakteri terhadap antimikroba dan

menghasilkan banyak persister cell. (Narayanan et al., 2010; Kishen, 2012).

Tujuh bakteri patogen endodontik yang memiliki kemampuan untuk

berpenetrasi pada tubuli dentin saluran akar secara in vitro, antara lain, P.

endodontalis, P. gingivalis, F. nucleatum, A. israelli, P. acaes, C.albicans,

golongan Streptococcus, dan terutama E. faecalis. Ketika bakteri tersebut hadir

sebagai sel planktonik di saluran akar, maka masih mudah untuk dieliminasi oleh

instrumen saluran akar serta substansi yang terkait dengan terapi endodontik.

Namun ketika terorganisir menjadi biofilm, baik dalam bentuk monospesies

maupun multispesies, maka bakteri tersebut akan melekat dengan baik di dinding

saluran akar maupun pada penghubung lateral antara saluran akar dengan tubuli

dentin. Bagian tersebut menjadi bagian yang sulit diatasi dan membutuhkan

strategi terapi yang baik untuk mengatasinya. (Siqueira & Rocas, 2008).

Bahan irigasi saluran akar seperti NaOCl, EDTA, Carsodyl®, Iodine, SDS

(Sodium Dodecyl Sulphate) dan CTAB (Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide)

yang diberikan selama 1,5 – 10 menit dapat berpengaruh terhadap terjadinya

pelepasan sel. Berdasarkan pengelompokan jenis bakteri, spesies bakteri Gram

positif lebih resisten terhadap terjadinya pelepasan agregasi sel dibandingkan

bakteri Gram negatif. Melalui confocal laser scanning microscopy dapat juga



dilihat terganggunya pembentukan biofilm bakteri didapatkan dari pemberian

NaOCl. Disamping itu, iodine hanya dapat membunuh bakteri tersebut tanpa

menghambat dan menganggu pembentukan biofilm. Sedangkan CTAB dan SDS

dapat melakukan keduanya , baik menghambat pembentukan biofilm maupun

membunuh bakteri planktoniknya ( disrupting and killing method). Penelitian

membuktikan bahwa bahan irigasi chlorhexidine juga dapat mereduksi perlekatan

bakteri E. faecalis yang merupakan bakteri Gram positif hingga 72%. (Siqueira &

Rocas, 2008, Bryce et al., 2008)

E. faecalis merupakan bakteri yang sangat erat kaitannya dengan

kegagalan perawatan saluran akar, dimana diketahui struktur biofilmnya dapat

memberikan pertahanan terhadap host maupun medikamen saluran akar yang

digunakan. Biofilm dapat beradaptasi dalam lingkungan yang buruk dan dapat

melakukan metabolism secara aktif walaupun dalam kondisi kekurangan nutrisi.

Terapi antimikroba dapat mengeliminasi mikroba bebas atau yang disebut sebagai

planktonik , namun tidak dapat sepenuhnya menghilangkan sel-sel yang terikat

pada biofilm sehingga menimbulkan infeksi yang berulang. (Athanassiadis, 2010)

Strategi terapi infeksi endodontik dengan biofilm sebagai sasarannya dapat

dilakukan dengan metode menginaktivasi residen bakteri pada struktur biofilm,

melakukan pemecahan struktur biofilm dan matriksnya, melakukan destruksi

perlahan pada struktur biofilm, melakukan destruksi pada persister cell dan

menganggu proses quorum-sensing pada biofilm, melakukan difusi ke dalam

struktur biofilm dan membunuh bakteri penyusun yang ada didalamnya. (Siqueira

& Rocas, 2008)



2.9 Patofosiologi biofilm Enterococcus faecalis

E. faecalis mempunyai protein serin, gelatinase, dan protein pengikat

kolagen yang membantu perlekatannya pada substrat dentin. Sebagian kecil dari

koloni E. faecalis akan menginvasi dan bertahan di tubulus dentin. Kelebihan dari

E.faecalis adalah kemampuannya untuk bertahan hidup tanpa makanan sampai

memperoleh nutrisi yang adekuat. Di dalam tubulus dentin, bakteri ini dapat

bertahan dari medikamen intrakanal CaOH2 sampai lebih dari dari 10 hari. Dalam

kondisi tersebut, E. faecalis mampu membentuk biofilm, dan kemampuannya

dalam membuat biofilm tersebut dapat meningkatkan pertahanan terhadap

terjadinya dekstruksi. (Pinheiro et al., 2003 ; Stuart et al., 2006).

Pada bakteri E. faecalis, faktor virulensi yang berpengaruh, diantaranya

berupa substansi agregasi yang membentuk struktur intraselular multilayer

sebagai syarat pembentukan biofilm. LTA yang diproduksi E. faecalis juga

berfungsi untuk menjaga membran sel dan pertahanan permeabilitas eksternal

bakteri, sedangkan peptidoglikan yang dihasilkan juga berperan dalam

mempertahankan bentuk sel melalui dinding sel bakteri. Selain itu, feromon pada

E. faecalis mampu meningkatkan resistensi dengan menginduksi produksi

superoxide dan menyebabkan apoptosis jaringan. (Pinheiro et al., 2003 ; Stuart et

al., 2006).

Pada E. faecalis juga ditemukan gen yang berperan sebagai protein yang

spesifik terhadap perlekatan pada permukaan substrat,yaitu Enterococcal Surface

Protein (Esp). Protein tersebut berperan penting dalam pembentukan biofilm.

Biofilm yang dibentuk mampu menghambat toleransi terhadap antibiotik

vancomycin dan teicoplanin. Dasar pembentukan biofilm pada bakteri ini



sebenarnya belum diketahui pasti, namun studi terbaru lainnya yang menyebutkan

bahwa gelatinase (GelE) sebagai suatu matriks metalloproteinase, mampu

menginduksi produksi matriks polimer ekstraselular sehingga meningkatkan

transduksi dan meregulasi respon pembentukan dan adesi pada biofilm. GelE

dapat meningkatkan produksi peptida yang memberikan sinyal ekstraselullar

melalui sekresi prekursor peptida yang tidak aktif menjadi aktif sehingga

mempercepat proses pematangan biofilm. GelE juga diketahui terlibat dalam

proses separasi sel pada pembentukan dan pematangan biofilm. Dengan

kemampuannya menghasilkan biofilm, E. faecalis menjadi 100 kali lipat lebih

resisten terhadap fagositosis, antibodi, dan antimikroba dibandingkan organisme

lain yang tidak membentuk biofilm. (Kristich et al., 2004; Portnier, et al., 2003;

Wang et al., 2011).

GelE merupakan metalloprotease ekstraseluler yang dapat menghidrolisis

gelatin, kolagen, dan kasein. GelE juga memecah fibrin sekaligus menghasilkan

autolisin dari permukaan sel bakteri sehingga memungkinkan terjadinya

kolonisasi bakteri yang melekat pada matriks. Proses autolisin tersebut terjadi

dalam kondisi hidrofobik sehingga hidrofobisitas permukaan sel meningkat

sehingga proses terbentuknya biofilm juga meningkat. GelE bersama sedikit

substansi SprE (serin protease) menjadi operon, yaitu gen yang berada dalam

suatu unit transkripsi yang mampu menciptakan adanya quorum-sensing pada

bakteri. Mekanisme quorum-sensing yang dihasilkan GelE, Esp, dan SprE pada

proses pembentukan biofilm bakteri e. faecalis ini disebabkan oleh adanya fsr

locus. Fsr menyandi sistem komponen sinyal transduksi dan menghasilkan gen

fsrA, fsrB, dan fsrC. FsrB menghasilkan peptide autoinduksi yang disebut sebagai



gelatinase biosynthesis activating pheromone (GBAP) yang ketika terakumulasi

pada masa transisi menuju fase stasioner dapat menginduksi GelE, sprE dan Esp

tersebut. Aktivitas gelatinase tersebut dapat membangun kerangka yang solid

dalam pembentukan awal biofilm. Operon yang dihasilkan dari mekanisme

tersebut bersama fsr memiliki fungsi intrinsik dalam menjadi antagonis bahan

antimikroba. ( Carniol & Gilmore, 2004; Duggan & Sedgley, 2007; Mohamed &

Huang, 2007; Archer, 2011; Skogman et al., 2012; Gupta, 2015)

adln – perpustakaan universitas airlanggarepository.unair.ac.id/30190/3/11. bab 2.doc.pdf ·...

Documents