8

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Otitis Media

2.1.1 Definisi otitis media

Otitis media (OM) adalah peradangan di telinga tengah dan mastoid. Otitis

media diklasifikasikan berdasarkan batasan waktu dan bakteri sebagai penyebab.

Otitis media akut (OMA) berlangsung dalam waktu kurang dari dua minggu dan

umumnya disebabkan oleh bakteri Haemofilus influenza, Moraxella catarhalis dan

Streptococcus pneumonia. Otitis media supuratif kronik (OMSK) berlangsung

dalam waktu lebih dari dua minggu dan terutama disebabkan oleh bakteri

Pseudomonas aeruginosa dan Staphylococcus aureus (WHO, 2004).

2.1.2 Histopatologi otitis media

Telinga tengah merupakan suatu ruang yang steril. Invasi oleh mikroba akan

mengakibatkan inflamasi pada mukosa telinga tengah mulai dari fase akut

berkembang menjadi subakut dan kronik bila tidak terjadi resolusi. Pada awal fase

akut otitis media, mukosa telinga tengah menunjukkan respon inflamasi klasik

meliputi dilatasi dan peningkatan permeabilitas kapiler, edema lamina propria dan

infiltrasi leukosit untuk selanjutnya terjadi peningkatan cairan ekstraseluler antar sel

epitel dan ruang subepitel (Wright et al.,1994). Seiring dengan progresivitas

penyakit, terjadi peningkatan jumlah sel epitel sekretoris dan sel silia sebagai

fenomena metaplasia. Peningkatan jumlah sel sekretoris ini akan mengakibatkan

pembentukan kelenjar mukus intraepitelial dan subepitelial sehingga terjadi

9

peningkatan volume efusi mukoid. Pada fase subakut, terdapat jumlah yang

sebanding antara leukosit polimorfonuklear dan leukosit mononuklear (Wright et al.,

1994).

Pada OMSK terjadi penebalan dan hiperplasia mukosa dengan epitel

pseudostratified columnar, hipervaskularisasi jaringan konektif subepitelial.

limfosit, sel plasma, makrofag dan neutrofil menginfiltrasi ruang subepitel

(Bikhazi,1995). Leukosit mononuklear mengeluarkan zat aktif yang mengakibatkan

destruksi jaringan dan fibrosis pada stroma subepitel. Hiperplasia mukosa hampir

sebagian besar dikontrol oleh Growth factor yang diproduksi oleh sel mononuklear

melalui interaksinya dengan Transmembrane receptor spesifik. Efusi pada telinga

tengah terdiri dari immunoglobulin, komplemen, sel kompleks imun antigen-

antibodi dan beberapa mediator inflamasi. Mucin adalah produk mayor dari sel

mukus. Mucin yang terikat pada permukaan membran berperan mencegah invasi

bakteri dan kontak dengan Toll like receptor (TLRs).

10

Gambar 2.1

Histopatologi mukosa telinga tengah pada OMSK terjadi peralihan menjadi epitel

stratified, tanda panah menunjukkan bagian silia yang normal

(Dikutip dari Sade J dan Weissman Z, 1977).

2.1.3 Epidemiologi otitis media

Sekitar 80 % anak mengalami otitis media paling tidak satu episode dalam 3

tahun pertama kehidupannya (Teele et al.,1989). Penanganan otitis media akut yang

tidak optimal mengakibatkan progresivitas penyakit menjadi bentuk kronik. OMSK

terjadi pada 5 tahun pertama kehidupan, usia produktif dan di negara berkembang

(Anggraeni et al.,2004; Verhoeff et al.,2005; Mittal et al.,2015; Saranya et al.,2015).

World Health Organization atau WHO mengklasifikasikan negara dengan

prevalensi OMSK antara 1-2% sebagai negara dengan prevalensi OMSK rendah dan

negara dengan prevalensi OMSK antara 3-6% sebagai negara dengan prevalensi

11

OMSK tinggi (WHO, 2004). Prevalensi OMSK di dunia diperkirakan sekitar 65

sampai 300 juta orang (Morris, 2012). Prevalensi OMSK tertinggi dilaporkan berada

di Alaska, Canada, Greenland, American Indians, Australian aborigin berkisar 7 %

sampai 46 % (Verhoeff et al., 2006). Prevalensi sedang dilaporkan berada di pulau

Pasifik selatan, Afrika, Korea, India dan Saudi Arabia yaitu 1 % sampai 6 %

(Verhoeff et al., 2006). Prevalensi terendah dijumpai di US dan UK (Verhoeff et

al.,2006). Perkiraan prevalensi OMSK di Asia Tenggara adalah antara 1,4-7,8%

(Acuins, 2004). India merupakan negara dengan prevalensi OMSK tertinggi

yaitu >4 %. Penelitian di Nairobi, Kenya menunjukkan bahwa gangguan

pendengaran terdapat pada 64% anak sekolah dengan OMSK (Acuin, 2004).

Survey epidemiologi di Indonesia tahun 2004 menghasilkan data angka

kejadian OMSK di Indonesia sebesar 3,1% dari jumlah populasi (Anggraeni et al.,

2004). Prevalensi OMSK di Indonesia tahun 2005 mengalami peningkatan sebesar

3,9% (Helmi, 2005). Survey epidemiologi tahun 2014 untuk mencari kejadian otitis

media dan komplikasinya pada anak usia 6-15 tahun, perbedaan antara desa dan kota

menghasilkan data 0,5 % kejadian OMA dan 0,4 % kejadian OMSK serta kejadian

timpanosklerosis sebesar 2,6% (Anggraeni et al.,2014). Sekitar 20% penderita

OMSK di Indonesia adalah anak sekolah (Anggraeni et al., 2014). Pada OMSK tipe

tubo timpanik tidak mengancam jiwa tetapi mempengaruhi kehidupan psikososial,

ekonomi dan fungsi pendengaran. OMSK mengakibatkan gangguan aktivitas sehari-

hari, sering merasa malu, tidak percaya diri, menarik diri dari komunitas sosial.

12

2.1.4 Etiopatogenesis otitis media

Otitis media akut terutama disebabkan oleh bakteri Streptococcus

pneumonia dan Haemofilus influenza sedangkan otitis media supuratif kronik

terutama disebabkan oleh bakteri aerob seperti Pseudomonas, Proteus,

Staphylococcus aureus, Staphylococcus coagulase-negatif, Streptococcus piogenes,

dan basil Coliform. Bakteri anaerob penyebab OMSK adalah Bacteroides,

Peptococcus, Peptostreptococcus, Fusobacterium, Bifidobacterium dan

Chlostridium (Healy et al.,2003; Acuin, 2004). Hasil kultur ini serupa dengan yang

diperoleh oleh Prakash, Agrawal, Porey di India (Agrawal et al.,2013; Prakash et

al.,2013; Porey et al.,2014)

Brieger pada tahun 1914 seperti yang dikutip oleh Healy et al

mengemukakan teori inflamasi sebagai penyebab otitis media (Healy et al., 2003).

Teori ini didukung oleh Santoria yang pada tahun 1958 melaporkan pertumbuhan

bakteri pada spesimen yang diambil dari pasien dengan otitis media serosa (Healy

et al., 2003). Inflamasi merupakan respon jaringan vaskular terhadap infeksi dan

jaringan yang rusak dengan membawa sel dan molekul pertahanan tubuh dari

sirkulasi ke lokasi yang diperlukan untuk mengeliminasi agen penyebab. Agen

penyebab di jaringan ekstraseluler akan dikenali oleh sel host dan molekul sistem

imun. Leukosit dan plasma protein direkrut dari sirkulasi ke tempat agen penyebab

infeksi. Leukosit dan plasma protein akan bekerja bersama menghancurkan dan

mengeliminasi agen infeksi. Plasma protein yang berperan adalah sitokin yang

diproduksi oleh berbagai tipe sel yaitu sel limfosit yang teraktivasi, sel makrofag,

sel dendritik, sel endotel, epitel dan jaringan konektif. Tumor necrosis factor-α

13

(TNF-α) dan IL-1β diproduksi oleh sel makrofag yang teraktivasi, sel dendrit, sel

mast dan sel limfosit T. Tumor necrosis factor-α (TNF-α) dan IL-1β juga diproduksi

oleh sel epitel berperan dalam rekruitmen leukosit. Infeksi berulang di telinga tengah

dapat mengakibatkan perubahan mukosa yang ireversibel. Pada infeksi akut,

populasi sel radang yang dominan adalah neutrofil namun limfosit dan makrofag

residen tetap ada di jaringan. Pada saat infeksi memasuki fase kronik maka terdapat

pertukaran populasi leukosit menjadi sel makrofag, sel limfosit dan sel plasma. Sel-

sel mononuklear ini mensekresikan mediator radang dan faktor pertumbuhan yang

meningkatkan permeabilitas kapiler sehingga menyebabkan mukosa telinga tengah

menjadi udem dan hiperemi. Pada radang kronik mukosa juga mengalami perubahan

berupa metaplasia dari epitel kuboid atau kolumner bersilia selapis menjadi mukosa

yang menyerupai traktus respiratorius dengan jumlah sel goblet dan sel kelenjar

yang lebih banyak sehingga meningkatkan volume dan viskositas mukus. Perubahan

ini melebihi kemampuan klirens mukosiliar telinga tengah.

Pada keadaan infeksi, respon imunologis tubuh berupa rekruitmen dan

phagositosis oleh leukosit akan menghasilkan suatu oksigen radikal bebas seperti

O.-2 dan H2O2 intraseluler dan ekstraseluler akibat konsumsi oksigen oleh mikroba.

Peningkatan kadar oksigen radikal bebas ini akan mengakibatkan kerusakan sel dan

jaringan. Parks et al. melaporkan peningkatan kadar lipid hidroperoksida dan

malondialdehid sebagai indikator stres oksidatif dan kerusakan jaringan pada

mukosa telinga tengah guinea pig yang diinfeksi oleh Streptokokus pneumonia

(Parks et al.,1994 ). Peroksidasi lipid adalah salah satu bentuk kerusakan jaringan

14

akibat radikal bebas dimana radikal bebas bekerja pada Poly unsaturated fatty acids

(PUFA) membran sel.

2.1.5 Penatalaksanaan otitis media

Pada otitis media akut, pemberian antibiotika sistemik merupakan pilihan

utama karena vaskularisasi mukosa yang masih baik. Hal ini berbeda dengan otitis

media supuratif kronik (OMSK), pemberian antibiotika topikal tunggal setara

hasilnya dengan pemberian kombinasi antibiotika topikal plus sistemik melalui oral

(Morris, 2012). Hal ini diakibatkan oleh kondisi vaskularisasi mukosa tempat infeksi

yang sudah tidak baik mengakibatkan konsentrasi obat yang mencapai daerah

infeksi tidak maksimal. Pada pemakaian topikal, konsentrasi antibiotika cukup

tinggi ditempat infeksi dan mampu melebihi konsentrasi daya hambat minimum

(MIC). Disamping itu pemakaian antibiotika topikal akan mengubah lingkungan

mikro telinga tengah menjadi asam sehingga memperbaiki respon imun lokal.

Keuntungan lain pemakaian antibiotika topikal adalah mengurangi biaya

pengobatan. Antibiotika topikal akan kontak dengan seluruh permukaan mukosa

kavum timpani segera setelah aplikasi.

Pada dinding medial kavum timpani terdapat round window yang memberi

akses difusi antibiotika topikal ke dalam koklea. Koklea merupakan organ

pendengaran di telinga dalam yang mengandung sel rambut yang sangat peka

dengan obat-obat ototoksik. Hal inilah yang perlu dipertimbangkan saat pemilihan

antibiotika topikal. Antibiotika golongan aminoglikosida seperti gentamisin,

neomisin, polimiksin bersifat ototoksik sehingga tidak boleh dipergunakan pada

OMSK.

15

2.2 Tanaman Hoya carnosa ( www.stuartxchange.com/Hoya.html)

Klasifikasi tanaman

Kingdom : Plantae - Plants

Subkingdom : Tracheobionta - Vascular plants

Superdivision : Spermatophyta - Seed plants

Division : Magnoliophyta - Flowering plants

Class : Magnoliopsida - Dicotyledons

Subclass : Asteridae

Order : Gentianales

Family : Asclepiadaceae - Milkweed family

Genus : Hoya R.Br - hoya

Species : Hoya carnosa (L.f) R.Br - porcelainflower

Tumbuhan Hoya merupakan tumbuhan yang memiliki nama lain wax plant.

Tumbuhan ini tersebar hampir di seluruh negara dengan keragaman musim.

Tumbuhan ini di India, Cina selatan dan Myanmar dikenal dengan nama porcelain

flower karena bunganya menyerupai porcelain atau tanaman madu karena bunganya

menghasilkan madu. Bunganya yang unik dan indah membuat tumbuhan Hoya lebih

dikenal sebagai tanaman hias. Hoya lebih dikenal sebagai tumbuhan obat tradisional

di Indonesia karena potensinya sebagai obat telah dipakai oleh masyarakat secara

empiris sejak beberapa ratus tahun lampau (Rahayu, 2001). Indonesia memiliki

paling banyak keragaman Hoya yaitu 50 sampai 60 jenis perlu penelusuran lebih

jauh potensinya sebagai obat tradisional.

16

Gambar 2.2

Tanaman Hoya carnosa

Hoya carnosa merupakan tumbuhan epifit yang tumbuhnya menumpang

pada pohon lainnya (forofit). Hoya dapat tumbuh sebagai tumbuhan merambat

ataupun tidak merambat. Seluruh bagian tumbuhan akan mengeluarkan getah putih

atau bening jika terluka. Daunnya tersusun bersilang berhadapan dengan helai daun

yang tebal (coriaceous) dan berlilin. Bentuk dan ukuran daun berbentuk bulat telur

terbalik, menjantung dengan panjang daun 15 mm hingga 30 mm sedangkan lebar

0,5 mm hingga 15 mm dan memiliki corak peruratan yang tersamar dengan pola

menjari serta pinggiran helai daunnya lurus (Hoffman et al.,2002). Perbungaan

terdapat dalam payung (umbel) yang muncul di antara dua tangkai daun

17

(interpetiolar). Dalam satu payung terdapat beberapa kuntum hingga lebih dari 40

kuntum. Tangkai bunga (pedicel) ada yang seragam panjangnya sehingga

membentuk payung yang cembung. Perhiasan terdiri dari lima bagian sehingga

membentuk bintang. Kelopak berukuran kecil, jauh lebih kecil dari ukuran mahkota

(Burton, 2007).

Hoya tumbuh didaerah yang cukup lembab, seperti di daerah pinggiran

sungai, danau atau pinggir pantai. Hoya dapat tumbuh mulai dari daerah pantai

hingga pegunungan di atas 2.000 meter dari permukaan laut. Beberapa jenis Hoya

dapat beradaptasi di daerah pegunungan di atas 1.000 m dpl namun banyak jenis

yang lebih menyukai daerah dataran rendah dengan kondisi yang hangat dan lembab

(Burton, 2007). Beberapa jenis menyukai bagian batang utama forofit sedangkan

jenis-jenis yang lainnya lebih menyukai tempat di atas tajuk. Hal ini terkait dengan

pemenuhan kebutuhan hidupnya menyangkut air, cahaya dan unsur hara serta

menghindarkan dari pemakan daun. Faktor lingkungan seperti suhu, cahaya,

kelembaban, fisik dan biologi tanah berpengaruh terhadap kandungan metabolit

sekunder seperti flavonoid dari tanaman Hoya carnosa.

Tumbuhan Hoya carnosa di Bali lebih di kenal dengan “Don tebel-tebel”

Daun tebel-tebel atau Hoya carnosa sudah sejak lama dipakai oleh masyarakat untuk

mengobati penyakit radang telinga tengah (OMSK). Cairan hasil perasan dari daun

Hoya carnosa yang matang diteteskan langsung pada telinga yang sakit. Penelitian

terhadap kandungan kimia tumbuhan Hoya telah beberapa kali dilakukan. Penelitian

bahan kimia dari berbagai jenis Hoya carnosa antara lain dilakukan di Universitas

Farmasi di Tokyo, Jepang untuk senyawa utama. Di Universitas Utrech Belanda

18

diteliti kandungan kimia lateks dan daun meliputi senyawa-senyawa fenolik dan

terpenoid. Kandungan alkaloid diteliti di Universitas Melbourne, Australia (Rahayu,

2001). Penggunaan sebagai obat luka diyakini karena getahnya memiliki kekuatan

untuk menyatukan jaringan yang terluka (Rahayu, 2001). Penelitian tahun 1946 di

Universitas Queensland Australia menemukan bahwa Hoya australis memiliki

kandungan 'Cardiac glucosida' yang sangat kuat.

Hoya carnosa masuk dalam daftar tanaman obat cina yang memiliki

kandungan komponen fenolik seperti alkaloid fenolik, asam fenolik, flavonoid,

tannin, fenolik terpenoid, quinones, stilbenes, volatile dan komponen alifatik

(Huang, 2008). Sebagian besar kandungan tanaman Hoya carnosa adalah flavonoid

(Huang, 2008). Huang mendapatkan adanya jamur endofitik pada daun Hoya

carnosa yang memiliki sifat antibakteri (Huang, 2008).

Hasil uji analisis senyawa aktif yang dilakukan Yulli et al (2016) pada

ekstrak daun Hoya carnosa juga mendapatkan kandungan flavonoid paling besar

yaitu 8,6 % b/v, dan senyawa lain yaitu tanin 1,29 %b/v, saponin 4,52 % b/v dan

alkaloid 4,90 % b/v. Hal ini berbeda dengan temuan Burton (2007) yaitu triterpenoid

merupakan komponen utama tanaman Hoya. Hasil uji in vitro aktivitas antibakteri

ekstrak Hoya carnosa menunjukkan bahwa ekstrak Hoya carnosa dengan

konsentrasi 80 % dan 100 % memiliki daya hambat kuat terhadap Staphylococcus

aureus, Streptococcus sp dan Pseudomonas aeruginosa (Yulli, 2016). Hasil uji

larutan tetes telinga ekstrak daun Hoya carnosa dalam bentuk suspensi dan emulsi

mendapatkan bahwa sediaan emulsi 1% memiliki daya hambat terhadap

pertumbuhan bakteri Pseudomonas aeruginosa (Lolik, 2018). Uji toksisitas akut

19

dan subakut mendapatkan bahwa ekstrak etanol Hoya carnosa sangat aman untuk

pemakaian oral dan topikal (Dwi, 2018).

2.3 Deskripsi Mekanisme Flavonoid, Tanin, Saponin dan Alkaloid Sebagai

Antibakteri, Antioksidan dan Antiinflamasi

Tumbuhan pangan mengandung bahan yang memiliki sifat seperti antibiotik

bakteriostatik. Komponen yang bersifat bakteriostatik itu adalah flavonoid.

Flavonoid merupakan kelompok bahan organik heterosiklik dikenal juga dengan

nama vitamin P dan citrin, merupakan hasil metabolisme sekunder dari tanaman

yang bermanfaat dalam fotosintesis sel dan banyak ditemukan pada buah, sayur,

kacang-kacangan, bunga, teh, anggur, propolis dan madu. Terdapat hampir lebih

dari 4000 macam flavonoid namun hanya 4 kelompok besar yang utama yaitu

flavones, flavanones, catechins dan anthocyanins. Flavonoid memiliki banyak

manfaat yaitu sebagai antiatherosklerotik, antioksidan, antiinflamasi, antitumor,

antithrombosis, antiosteoporosis, antiviral dan antibakteri (Kumar et al., 2013).

Flavonoid memiliki efek sebagai antibakteri, bekerja sinergis dengan

antibiotika dan menekan virulensi bakteri. Sebagai antibakteri, flavonoid memiliki

beberapa tempat target kerja pada sel bakteri (Kumar et al., 2013; Agrawal, 2011).

Letak gugus hidroksil di posisi 2’,4’ atau 2’,6’ dihidroksilasi pada cincin B dan 5’,7’

dihidroksilasi pada cincin A berperan penting terhadap aktivitas antibakteri

flavonoid melalui proses interkelasi atau ikatan hidrogen dengan menumpuk basa

asam nukleat sehingga menghambat pembentukan DNA dan RNA bakteri.

Flavonoid menyebabkan terjadinya kerusakan permeabilitas dinding sel bakteri,

mikrosom dan lisosom sebagai hasil interaksi antara flavonoid dengan DNA bakteri.

20

Flavonoid menghambat fungsi membran sel melalui terbentuknya senyawa

kompleks dengan protein ekstraseluler dan terlarut sehingga dapat merusak

membran sel bakteri dan diikuti dengan keluarnya senyawa intraseluler. Flavonoid

juga menghambat fungsi membran sel dengan cara menghambat ikatan enzim

seperti ATPase dan phospholipase. Flavonoid menghambat metabolisme energi

dengan cara menghambat penggunaan oksigen oleh bakteri. Flavonoid menghambat

sitokrom C reductase sehingga pembentukan metabolisme terhambat. Energi

dibutuhkan bakteri untuk biosintesis makromolekul (Jawetz et al., 2007). Flavonoid

juga menghambat sejumlah faktor virulensi bakteri seperti signal reseptor quorum

sensing, enzim dan toksin bakteri.

Flavonoid terutama dikenal sebagai antioksidan. Flavonoid sebagai

antioksidan eksogen bekerja dengan cara melindungi kerusakan membran sel host

akibat serangan radikal bebas. Lipopolisakarida (LPS) sebagai komponen bakteri

Pseudomonas aeruginosa berikatan dengan Toll like receptor 4(TLR4) memicu

pelepasan Reactive oxygen species (ROS) dari Nicotinamide adenine dinucleotide

phosphate (NADPH)-oxidase dan mitokondria. Reactive oxygen species (ROS)

sebagai perantara reaksi redok akan mengaktivasi translokasi inti Nuclear factor

k-light chain pemacu aktivasi sel B (NF-kB). Aktivasi NF-kB akan memperantarai

induksi Inducible nitric oxide (iNOS) dan ekspresi Cyclooxygenase(COX). Aktivasi

Cyclooxygenase 1 (COX1) dan Cyclooxygenase 2 (COX2) akan memperantarai

produksi prostaglandin. Flavonoid sebagai antiinflamasi bekerja menekan produksi

ROS, NO dan produksi prostaglandin melalui hambatannya pada aktivitas protein

(Levya et al.,2016).

21

Gambar 2.3

Mekanisme kerja flavonoid sebagai antiinflamasi

(Dikutip dari Levya et al.,2016)

Flavonoid juga memiliki efek antisitokin dengan menghambat ekspresi dan

sekresi sitokin melalui hambatannya pada aktivitas NF-kB dan Activating protein 1

(AP-1) sehingga mencegah terjadinya inflamasi kronik.

LPS

NADPHox

ROS Mitokondria

NF-kB

pNF-kB

iNOS

COX-2

COX-1

COX-1

PGH2

NO

COX-2 PGH2

PGD2

PGE2

Membran

Sitoplasma

Ekstrak

Ekstrak

Ekstrak

PGEsPGDsEkstrak

TLR4

22

Gambar 2.4

Mekanisme efek antisitokin dari flavonoid (Dikutip dari Levya et al.,2016)

Tanin mempunyai daya antibakteri dengan cara mempresipitasi protein.

Tanin bereaksi dengan membran sel, menginaktivasi enzim dan menginaktivasi

fungsi materi genetik. Tanin menghambat enzim Reverse transcriptase dan DNA

topoisomerase bakteri sehingga sel bakteri tidak dapat terbentuk. Tanin mampu

menginaktifkan adhesin sel bakteri, menginaktifkan enzim dan mengganggu

transport protein pada lapisan dalam sel bakteri. Tanin juga mempunyai target pada

polipeptida dinding sel bakteri sehingga pembentukan dinding selnya menjadi

kurang sempurna. Sel bakteri menjadi lisis karena tekanan osmotik maupun fisik

sehingga sel bakteri akan mati. Mikroorganisme yang tumbuh di bawah kondisi

23

aerobik membutuhkan zat besi untuk berbagai fungsi, termasuk reduksi dari

prekursor ribonukleotida DNA. Enzim Reverse transcriptase dan DNA

Topoisomerase sel bakteri tidak dapat terbentuk oleh kapasitas pengikat besi yang

kuat oleh tanin (Jawetz et al., 2007).

Sterol atau saponin merupakan senyawa glikosida kompleks dengan berat

molekul tinggi yang dihasilkan terutama oleh tanaman. Berdasarkan struktur

kimianya, saponin dikelompokkan menjadi tiga kelas utama yaitu kelas streroid,

kelas steroid alkaloid, dan kelas triterpenoid. Sifat yang khas dari saponin antara lain

berasa pahit, berbusa dalam air. Saponin akan menyebabkan kebocoran protein dan

enzim dari dalam sel bakteri karena zat aktif permukaannya mirip detergen sehingga

saponin akan menurunkan tegangan permukaan dinding sel bakteri dan merusak

permeabilitas membran. Rusaknya membran sel bakteri akan mengganggu

kelangsungan hidup bakteri. Saponin berdifusi melalui membran luar dan dinding

sel bakteri yang rentan kemudian mengikat membran sitoplasma sehingga

mengganggu dan mengurangi kestabilan membran sel bakteri. Hal ini menyebabkan

sitoplasma bocor keluar dari sel yang mengakibatkan kematian sel bakteri.

Alkaloid merupakan suatu basa organik yang mengandung unsur nitrogen

(N). Beberapa kelas alkaloid menunjukkan aktivitas antibakteri yang cukup tinggi

seperti indole, piperidine, pyridine, quinole, ergoline, pollyamine dan steroidal

(Cushnie et al.,2014). Metronidazole dan quinolon adalah salah satu contoh

antibiotika yang berbahan alkaloid (Cushnie et al.,2014). Sebagai antibakteri

Pseudomonas aeruginosa, masing –masing jenis alkaloid bekerja dengan cara yang

berbeda. Kelompok 37 (1,3,4–oxadiazole bekerja dengan menghambat toxin

24

(pyocianins) dan prekursor signal QS (HHQ). Alkaloid kelompok 7 Hydroxyindole

(indole) mengubah ekspresi virulen gen, menghambat racun (pyocianin), QS signal

(PQS), biosurfaktan (rhamnolipid) dan produksi sidrophore (pyocelin), mengakhiri

swarming motility bakteri Pseudomonas aeruginosa. Solenopsin (piperidine)

menghambat transkripsi gen virulen, toksin (pyocianin) dan produksi enzim

destruktif (elastaseB) serta pembentukan biofilm (Cushnie et al.,2014). Sebagai

antibakteri, sebagian besar alkaloid bekerja melalui penghambatan pada pompa

efluks bakteri.

Mekanisme lain adalah sebagai interkelator DNA dan menghambat enzim

topoisomerase sel bakteri (Jawetz et al., 2008). Di dalam senyawa alkaloid terdapat

gugus basa yang mengandung nitrogen akan bereaksi dengan senyawa asam amino

yang menyusun dinding sel bakteri dan DNA bakteri. Reaksi ini mengakibatkan

terjadinya perubahan struktur dan susunan asam amino sehingga akan menimbulkan

perubahan keseimbangan genetik pada rantai DNA sel bakteri. DNA akan

mengalami kerusakan dan mendorong terjadinya lisis sel bakteri yang akan

menyebabkan kematian sel pada bakteri. Alkaloid juga menghambat TII dan T III

secretion systems bakteri gram negatif (Cushnie et al., 2014).

2.4 Pseudomonas aeruginosa

2.4.1 Karakteristik umum

Pseudomonas aeruginosa adalah bakteri gram negatif yang aerob obligat,

masuk dalam family Pseudomonodaceae. Genus Pseudomonas dibagi menjadi 8

kelompok dimana Pseudomonas aeruginosa merupakan tipe spesies dari salah satu

kelompok tersebut yang terdiri dari 12 anggota (Kenneth, 2009; Japion et al., 2009).

25

Pseudomonas aeruginosa merupakan bakteri ekstraseluler berkapsul, mempunyai

flagella polar sehingga bakteri ini bersifat motil. Berukuran diameter sekitar 0,5-1,5

µm dan panjang 1,5-3,0 µm. Pseudomonas aeruginosa memiliki struktur multi

lamelar yang kompleks. Bagian luar bakteri berupa kapsul yang berfungsi sebagai

barier pertahanan awal. Dibawah kapsul terdapat membran terluar yang juga

berfungsi sebagai barrier. Bila molekul antibiotik dapat melewati membran terluar

maka molekul antibiotik ini dapat memasuki periplasma dan memiliki akses ke

membran sitoplasma melalui target ribosom atau sitoplasma. Struktur membran

terluar bakteri gram negatif adalah asimetris dimana sisi luar terdiri dari

lipopolisakarida sedangkan sisi dalam adalah lapisan fosfolipid (Mittal et al., 2014).

Bakteri ini tidak menghasilkan spora, mempunyai pembungkus,

membutuhkan sedikit sumber karbon dan yang lainnya, hanya membutuhkan asetat

atau amonia untuk pertumbuhannya (Vissilier et al.,2001). Pseudomonas

aeruginosa mampu tumbuh pada temperature 40-41 º C dan tidak mampu tumbuh

pada temperatur 4º C. Beberapa spesies yang mengalami polimorfisme mampu

tumbuh pada suhu 45ºC (Choi et al.,2002). Pada uji biokimia, bakteri ini

memberikan hasil negatif pada uji Voges-Proskauer. Bakteri ini secara luas dapat

ditemukan di alam, contohnya di tanah, air, tanaman, dan hewan. Pseudomonas

aeruginosa adalah bakteri patogen oportunistik. Ketika bakteri ini ditumbuhkan

pada media yang sesuai, bakteri ini akan menghasilkan pigmen nonfluoresen

berwarna kebiruan, piosianin. Beberapa strain Pseudomonas aeruginosa juga

mampu menghasilkan pigmen fluoresen berwarna hijau yaitu pioverdin.

Pseudomonas aeruginosa memproduksi katalase, oksidase

26

dan amonia dari arginin. Sebagian besar strain Pseudomonas aeruginosa juga

menghasilkan Alkaline proteinase dan elastase yang mampu mendegradasi kolagen

dan elastin sebagai struktur penting dari membran timpani sehingga perforasi

membran timpani merupakan akibat dari infeksi oleh Pseudomonas aeruginosa

bukan sebagai predisposisi infeksi (Antonelli et al., 1993).

2.4.2 Faktor virulensi Pseudomonas aeruginosa

Faktor virulensi Pseudomonas aeruginosa dikelompokkan menjadi dua

yaitu :

1. Antigen somatik

a. Lipopolisakarida

b. Eksopolisakarida (alginate)

c. Pilli dan appendiks

2. Faktor ekstraseluler

a. Toksin seperti eksotoksin A, protease (termasuk alkalin protease),

elastase (Las A dan Las B)

b. Eksoensim seperti eksoensim S dan eksoensim T yang memiliki

ADP–ribosyltransferase yang menghambat pathocytosis dan

phagocytes (Faure et al.,2003; Kenneth, 2011). Pseudomonas

aeruginosa juga mensekresikan eksoensim Y yang memiliki aktivitas

Adenylate cyclase yang mempengaruhi bentuk sel (Yahr et al.,1998),

eksoensim U yang bertanggungjawab terhadap toksisitas sel epitel

(Kurahashi et al.,1999)

3. Hemolysin

27

4. Urease

Eksoensim S memiliki ADP- ribosilasi dari beberapa protein sel dan

menginduksi apoptosis sel T (Jenifer et al.,1989; Salva et al.,2000). Eksoensim S

merupakan mitogen sel T yang unik; merupakan stimulan imun yang kuat dalam

mengaktivasi sel T dalam jumlah besar namun mengakibatkan keterlambatan dan

berkurangnya proliferasi limfosit ( Salva et al., 2000). Eksoensim T berkontribusi

dalam perusakan sel sitoskeletal untuk penghambatan respon imun (Kazmierczak et

al.,2002). Eksoensim U mengakibatkan degradasi membran sel sehingga

mengakibatkan toksisitas sel yang terinfeksi (Phillips et al.,2003). Eksoensim Y

bekerja menstimulasi ensim Adenilat siklase, meningkatkan kecepatan cAMP dalam

sel yang terinfeksi (Yahr et al.,1998) Elastase merupakan protease yang paling

banyak disekresi oleh Pseudomonas aeruginosa (Peter et al.,2000; Kevin et

al.,2004). Elastase juga merupakan metaloprotease yang mendegradasi elastin dan

kolagen dan menginaktivasi human immunoglobulin G, serum alpha-1, proteinase

inhibitor dan beberapa komponen komplemen. Alkalin protease merupakan

ekstraseluler protease yang diproduksi oleh Pseudomonas aeruginosa dan berperan

penting selama infeksi akut (Matsumoto et al.,1998;Lidija et al.,2010). Alkalin

protease merupakan ensim proteolitik yang bekerja optimal pada pH alkaline (

Abdulnasser et al.,2007). Hemolysin perannya belum jelas. Ada dua bentuk

hemolysin yaitu Heat labile phospholipase C dan Heat stable glycolipid.

28

Gambar 2.5

Dinding sel bakteri Pseudomonas aeruginosa

(Dikutip dari Livermore,1991)

29

Gambar 2.6

Beberapa virulence factor yang diproduksi Pseudomonas aeruginosa. Flagella dan

pili type 4 adalah adhesion utama Pseudomonas aeruginosa

(Dikutip dari Gellatly, S. L.& Hancock, R. E. 2013)

2.4.3 Patogenitas oleh Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa dapat menyebabkan penyakit terlokalisasi dan

sistemik yang sangat serius serta tidak jarang berakibat fatal. Pseudomonas

aeruginosa dapat menginfeksi telinga tengah akibat kurangnya ekspresi OprF. OprF

adalah general porin dari Pseudomonas aeruginosa yang memfasilitasi difusi non

spesifik partikel ion dan nutrient polar kecil. OprF merupakan klas protein yang

memiliki banyak fungsi. OprF memudahkan adhesi Pseudomonas aeruginosa

dengan sel dan pembentukan biofilm pada lingkungan anaerob (Mittal et al.,2014).

30

Gambar 2.7

Pseudomonas aeruginosa menempel pada epitel telinga tengah manusia

(Dikutip dari Mittal et al.,2014)

Gambar 2.8

Pseudomonas aeruginosa menginvasi epitel telinga tengah manusia

(Dikutip dari Mittal et al., 2014)

31

Transport aktif sulit terjadi karena secara teori antibiotika harus melewati

struktur membran luar ini dengan cara larut dalam matrik lipid (jalur hidrofobik)

atau melalui pori cairan (jalur hidrofilik). Jalur hidrofilik tergantung pada kelompok

protein yaitu porin yang membentuk pori transmembran yang mengandung air.

Kecepatan absorbsi yang diperantarai porin tergantung pada kandungan fisikokimia

obat. Kelengkapan porin bervariasi tergantung bakteri namun sebagian besar bakteri

menunjukkan tipe porin yang beragam. Pada Pseudomonas aeruginosa, membran

luarnya bersifat sangat permeabel karena mengandung protein C, D2 dan E yang

membentuk pori besar. Pori ini memungkinkan difusi molekul sebesar 3000 D.

Transport membran luar secara difusi pasif sedangkan transport melalui sitoplasma

difasilitasi oleh mekanisme aktif yang bersifat spesifik. Pseudomonas aeruginosa

dikenal sebagai bakteri dengan tingkat resistensi tinggi terhadap berbagai jenis

antibiotika meliputi aminoglikosida, fluorokuinolon dan beta laktam (Mittal et al.,

2014 ).

Mekanisme intrinsik penyebab resistensi adalah hilangnya jalur uptake

antibiotika disebabkan karena rendahnya permeabilitas membran terluar yaitu 12-

200 kali lebih rendah dibandingkan E.colli. Membran terluar bakteri gram negatif

berfungsi sebagai barier selektif terhadap molekul antibiotika (Livermore, 1991;

Breidenstein, 2011). Membran terluar bersifat hidrofilik dengan mekanisme difusi

yang tergantung pada ukuran molekul karena difusi melalui saluran air yang terisi

molekul porin.

Pseudomonas aeruginosa memiliki keterbatasan karena sangat sedikit

memiliki porin OprF yang besar demikian pula porin OprD dan OprB. Hal ini akan

32

mengakibatkan mekanisme resistensi adaptif bekerja lebih baik yaitu meningkatkan

efluks dan modifikasi enzim terhadap antibiotika. Mekanisme intrinsik lain adalah

perubahan genetik pada mikroba mengakibatkan batas bawah MIC yang sangat

tinggi. Mekanisme resistensi yang didapat adalah akibat transfer horizontal, adanya

mutasi dan overekspresi pompa efluks. Mekanisme ekstrinsik diduga akibat

perubahan lingkungan, stress, akan menimbulkan resistensi adaptif terhadap

mikroba. Beberapa mutasi bisa tidak menimbulkan resistensi bermakna karena

beberapa strain terkadang meningkatkan resistensinya melalui transfer horizontal

dari determinan yang resisten. Mekanisme resistensi adaptif adalah melalui

perubahan ekspresi gen seperti beta laktam, over ekspresi pompa efluks.

Pseudomonas aeruginosa dikenal sebagai bakteri dengan tingkat resistensi tinggi

terhadap berbagai jenis antibiotika meliputi aminoglikosida, fluorokuinolon dan

beta laktam (Livermore, 1991)

Pseudomonas aeruginosa dikenali oleh imunitas alami mukosa telinga

tengah berdasarkan penanda Pathogen associated moleculer patterns (PAMPs)

yaitu lipopolisakarida (LPS) yang merupakan bagian lipid dinding sel dari patogen.

Lipopolisakarida (LPS) akan berikatan dengan Pattern recognitions receptors

(PRRs) yaitu Toll like receptors 4 (TLRs4) dan Nod like receptors (NLRs) yang

berada pada permukaan makrofag, sel dendritik dan neutrofil. Proses ini akan

mengakibatkan fagositosis patogen sehingga patogen berada dalam vakuol yang

disebut fagosom (endosom) yang akan menyatu dengan lisosom menjadi

fagolisosom.

33

Pembangkitan sinyal oleh TLRs4 akan mengaktifkan faktor transkripsi yang

dinamakan Nuclear factor kappa B (NFkB) yang merangsang produksi sitokin,

kemokin dan molekul adhesi. Sitokin adalah protein polipeptida pembawa pesan

kimiawi yang sangat poten, sekresinya terjadi cepat, aktif pada kadar yang sangat

rendah (10 -10 - 10 -15 mol/L). Sitokin yang diproduksi pada fase akut yang disebut

juga sitokin proinflamasi adalah IL-1β dan TNF-α.

Interleukin-1 beta (IL-1β) dan TNF-α merupakan sitokin yang utama

berperan pada respon inflamasi akut setelah terjadi invasi mikroba patogen.

Interleukin-1 beta (IL-1β) merupakan sitokin proinflamasi yang poten diproduksi

terutama oleh monosit dan makrofag. Meskipun demikian IL-1β juga mampu

dihasilkan oleh epidermal, epitel, sinovial fibroblast, keratinosit dan sel langerhans

kulit, sel mesengial gigi, limfosit T dan B, sel natural killer, astrocyt, sel mikroglia,

endotel vaskular, sel otot polos. IL-1β bekerja sinergis bersama TNF-α. IL-1β juga

menginduksi produksinya sendiri dan produksi sitokin lain seperti IL-2, B Limfosit

growth factor, Interferon gamma (IFN). IL-1β mengubah Endothelial surface

receptor sehingga leukosit menempel erat pada endotel dan bermigrasi ke jaringan

ekstravaskuler. IL-1 activated endhothelium menunjukkan peningkatan aktivitas

plasminogen inhibitor dan prokoagulan. Aktivasi IL-1β pada endotel mengakibatkan

lokalisasi infeksi. IL-1β mengakibatkan degranulasi basofil dan eosinofil,

menstimulasi sintesis tromboxane pada makrofag dan neutrofil dan mempotensiasi

aktivitas neutrofil oleh chemoatractan peptides. Lipopolisakarida dari bakteri

Pseudomonas aeruginosa sebagai PAMPs akan berikatan dengan TLR-4 pada

permukaan monosit atau makrofag dan melalui myD88 mengakibatkan trankripsi

34

mRNA IL-1β menjadi pro IL-1β oleh caspase 1 menjadi IL-1 β yang matur yang

siap dilepas ke sirkulasi dan jaringan.

Gambar 2.9

Lipopolisakarida dari bakteri Pseudomonas aeruginosa sebagai PAMPs akan

berikatan dengan TLR-4 pada permukaan monosit atau makrofag. Selanjutnya

melalui myD88 akan terjadi trankripsi mRNA IL-1 β menjadi pro IL-1 β oleh

caspase 1 menjadi IL-1 β yang matur yang siap dilepas ke sirkulasi dan jaringan.

(Dikutip dari Netea et al., 2010)

35

Interleukin 1 beta (IL-1β) dan TNF-α akan menginduksi ekspresi molekul

adhesi pada sel endotel, menginduksi peningkatan ekskresi ICAM-1 dan VICAM-1.

Neutrofil, monosit dan limfosit mengenal molekul adhesi tersebut selanjutnya

bergerak ke dinding pembuluh darah dan jaringan. Interleukin-1 beta (IL-1 β) dan

TNF-α juga mengaktifkan makrofag dan neutrofil meningkatkan fagositosis dan

pelepasan enzim ke jaringan. IL-1β juga berperan dalam proses reparasi dengan

meningkatkan proliferasi fibroblast, sintesis kolagen dan glukosaminoglikan. IL-1β

menstimulasi sistem imun melalui aktivasi langsung pada limfosit dan secara tidak

langsung dengan menginduksi sintesis molekul yang selanjutnya mengaktivasi

limfosit.

Pada fibroblast, sel endotel, makrofag dan limfosit, IL-1β menginduksi

produksi Interferon hemopoetic coloni stimulating factor, T and B limfosit growth

and differentiation factor’s. IL-1β merupakan kemoatraktan limfosit. IL-1β

meningkatkan regulasi respon fungsional sel imunokompeten. Pada studi tikus

dengan otitis media, ekspresi IL-1β, IL-1α dan IL-6 paling tinggi pada telinga tengah

24 jam setelah inokulasi bakteri sedangkan ekspresi TNF-α lebih rendah namun

masih cukup signifikan (Macarthur et al.,2011). Berbeda dengan temuan Sato et

al.(1999) bahwa IL-1β sudah mulai terdeteksi pada jam 1 mencapai puncaknya pada

jam ke-6 kemudian menurun dan mengalami peningkatan kedua pada jam ke-72.

Tumor necrosis factor alfa (TNF-α) mulai terdeteksi pada jam 1 sampai jam ke-48

setelah inokulasi bakteri (Sato et al.,1999). Inflamasi mencapai puncaknya pada hari

ke-3 sampai ke-5 dan menghilang pada hari ke-7 pada mencit BALB/c model

dengan otitis media (Macarthur et al.,2011).

36

2.4.4 BALB/c

Otitis media pada hewan percobaan tergantung pada strain mencit BALB/c,

strain bakteri dan dosis bakteri. Mukosa telinga tengah mencit BALB/c bebas dari

sel imun dan menjadi imun reaktif setelah paparan bakteri patogen atau LPS. Proses

inflamasi umumnya mencapai puncak antara hari ketiga sampai hari kelima dan

membaik pada hari kesepuluh sampai hari keempat belas (Macarthur et al.,2006).

Mencit BALB/c memiliki panjang liang telinga 6,25 mm (Bergin M et

al.,2013). Kavum timpani mencit BALB/c berada dalam suatu ruang yang

dinamakan bula. Kavum timpani merupakan sebagian besar dari volume bula dan

hanya sebagian kecil kavum mastoid yang berada di bagian posterior superior

kavum timpani. Kavum mastoid bagian anterior yang sangat kecil juga ada. Bula

timpani cukup sederhana dibatasi oleh telinga dalam, dinding bula bagian ventral

dan pars tensa membran timpani. Tuba Eustachius keluar pada bagian bula timpani.

Karakteristik ruang mastoid sebagai suatu komplek arsitektur yang terdiri dari

penonjolan serebelar flokulus, tulang pendengaran dan septa tulang. Volume kavum

timpani mencit BALB/c kecil sehingga batasan cairan yang dapat diinjeksikan

intratimpani adalah 4-6 l (Macarthur et al.,2006, Ryan et al.,2006).

37

Gambar 2.10

Bula timpani mencit BALB/c yang merupakan suatu ruang gabungan kavum

timpani dan kavum mastoid

(Dikutip dari Ryan et al.,2006).

Beberapa tehnik untuk menginduksi otitis media salah satunya adalah tehnik

inokulasi intratimpani. Beberapa peralatan bedah minor dipersiapkan sebelum

memulai diseksi untuk mencapai bula timpani. Terlebih dahulu, mencit BALB/c

38

diletakkan terlentang pada posisi pronasi. Tindakan dilakukan secara steril aseptik.

Mencit BALB/c dianestesi dengan ketamine 100 mg/kg BB dan xylazine 0,01 mg/kg

intramuskular. Setelah teranestesi dilakukan otoskopi membran timpani dan telinga

tengah dengan menggunakan mikroskop. Setelah ditemukan bula timpani kanan,

0,01 ml larutan (6,4 x 107 CFU) Pseudomonas aeruginosa diinokulasikan

intratimpani. Membran timpani mencit BALB/c dievaluasi dengan mikroskop pada

jam ke-48 setelah inokulasi untuk melihat adanya otitis media (Giebinket al.,1983).

Adanya efusi pada telinga tengah dan gambaran membran timpani yang abu-abu dan

opak menunjukkan adanya otitis media. Giebink et al (1983) mengklasifikasikan

otitis media pada hewan coba menjadi:

1. Normal: gambaran membran timpani abu-abu dan translusen tanpa adanya

efusi.

2. Grade 1: gambaran membran timpani abu-abu dan opak dengan adanya efusi

serous maupun mukoid.

3. Grade 2: gambaran membran timpani kuning dan opak dengan adanya efusi

purulen di telinga tengah.

2.4.5 Tetes telinga (Farmakopee Indonesia)

Guttae atau obat tetes merupakan salah satu dari sediaan farmasi yang

termasuk steril. Guttae adalah sediaan cair berupa larutan emulsi atau suspensi yang

dimaksudkan untuk obat dalam atau obat luar yang digunakan dengan cara

meneteskan menggunakan penetes yang menghasilkan tetesan setara dengan tetesan

yang dihasilkan penetes baku yang disebutkan dalam farmakope Indonesia. Kecuali

dinyatakan lain, tetes telinga dibuat menggunakan cairan pembawa bukan air. Cairan

39

pembawa yang digunakan harus mempunyai kekentalan yang cocok agar mudah

menempel pada dinding liang telinga, umumnya digunakan gliserin dan

propylenglikol. Dapat juga digunakan etanol 90%, heksilenglikol dan minyak nabati.

Zat pensuspensi dapat menggunakan sorbitan, polisorbat dan surfaktan lain yang

cocok. Keasaman dan kebasaan kecuali dinyatakan lain pH 5-6 penyimpanan dalam

wadah tertutup rapat. Bahan pembuat harus mengandung bahan yang dapat

mencegah pertumbuhan atau memusnahkan mikroba yang masuk secara tidak

sengaja saat wadah terbuka pada waktu penggunaan. Jika terkena cahaya matahari

atau cahaya lain akan merusak sediaan tetes telinga tersebut.