INTERAKSI MIKROBIA dengan HOST

Dr. drg. I Dewa Ayu Susilawati, M. Kes

Mikrobia(Faktor virulensi)HOSTRespons host:* Inflamasi/alami* adaptifBerlebihanMemadaiKerusakanPenyembuhanDefisiensiKerusakanKerusakan

Interaksi mikrobia dg host menentukan :* the course (perjalanan)* the extent (perluasan) penyakit

Mikroorganisme menyebabkan penyakit menyebabkan kerusakan jaringan:* efek langsung toksin merusak jar* tidak langsung menstimuli respons host merusak jar

Respons host (periodontal) sebenarnya ditujukan untuk: proteksi, prevensi perkembangan infeksi lokal menjadi infeksi sistemik yg membahayakan kehidupanakan tetapiInteraksi host-mikrobial menghasilkan perubahan dan kerusakan jaringan menghasilkan penyakit periodontal. Penyebaran infeksi periodontal berpotensi menjadi infeksi sistemik

Mikroorganisme periodontalYang utama:Porphyromonas gingivalisActinobacillus actinomycetemcomitansTannerella forsythiaFusobacterium nucleatumProvotella intermediaCampylobacter rectusPeptostreptococcus microsEikenella corrodents

Faktor virulensi patogen periodontalFaktor virulensi: sifat mikroorganisme yg mampu menyebabkan penyakitUntuk menyebabkan penyakit mikroorganisme harus:* berkoloni* berinvasi (bakteri atau produknya)* menghindar/mengatasi pertahanan host* menimbulkan kerusakan jaringan

Faktor virulensi dibagi 2 kelompok:

Faktor yg memungkinkan bakteri berkoloni dan berinvasi

2. Faktor yg memungkinkan bakteri menyebabkan kerusakan jaringan (secara langsung atau tidak langsung)

Agar dpt berkoloni bakteri harus melekat (beradesi) diperantarai oleh molekul adesi (adesin).Beberapa jenis adesin:* fimbriae (contoh, FimA, FimB)* OMP (outer membrane protein)* HSP (heat-sensitive protein), dll.Tempat perlekatan bakteri* akar gigi* jaringan* masa plak yg telah adaFaktor virulensi

Mikroba memproduksi:Enzim untuk mendegradasi protein & molekul host untuk keperluan nutrisi & perkembangan mikrobaMetabolit: amonia, indole, hidrogen sulfat, asam butiratFaktor virulensi

Enzim (exotoxin)Protease mendegradasi kolagen, elastin, fibronektin, fibrin, komponen ekstraselular jar epitel & jar ikat.Arg1-protease (gingipain)Leukotoxindll

Faktor virulensi

Lipopolysaccarida (LPS) (endotoxin)(dihasilkan oleh bakteri Gram negatif) menginduksi inflamasi & respons imunBerefek pada koagulasi darah, sistem komplemen, hemostasis, produksi sitokin proinflamatoriFaktor virulensi

LTA (Lipoteichoic acid) (asam lipoteikoat) (komponen dari membran sel bakteri Gram positif)

* Mengaktifkan mediator inflamasi yg menyebabkan peningkatan permeabilitas kapiler, khemotaksis, induksi produksi sitokin proinflamatoriFaktor virulensi

Invasi ke jaringan periodontalUlserasi epitelium sulkus/pocketPenetrasi ke jaringan ikat

Kerusakan jaringanDirek: produk bakteri menghambat atau mengubah metabolisme host: amonia, sulfur volatil, asam lemak, peptida, indol, Bakteri menghasilkan enzim pendegradasi jaringan host: kolagenase, tripsinlike, arilsulfat, neuramidase, fibronectin-degrading, fosfolipase A.

Enzim P. gingivalis (protease) :Merusak :* Kolagen* Fibronektin* imunoglobulin, dll

Enzim bakteri juga merupakan sarana untuk invasi

Kerusakan jaringanIndirek: bakteri menginduksi respons fagosit (netrofil/monosit/makrofag) menghasilkan :* MMPs (matrix metalloproteinase) = enzim pendegradasi matriks* Oksidan/radikal bebas:- radikal superoksid (O2-), - hidrogen peroksida (H2O2), - radikal hidroksil (OH-) dan - asam hipoklorit (HOCl).

Mikroba dapat Menghindari pertahanan host

Host defenseUntuk menghindari host defense bakteri menghasilkan:Antibodiprotease pendegradasi IgA/IgGPMNleukotoksin, heat-sensitive protein, kapsul, inhibisi produksi superoksid

Limfositleukotoksin, cytolethal toxin, supresi sitokin

IL-8inhibisi produksi IL-8 respons PMN

RESPONS HOST

Sistem imun melibatkan kompleks interaksi antara sel dan molekul-molekul regulator. Produk bakteri mengubah keseimbangan sistem imun, menghasilkan kerusakan jaringan. Respons host thd endotoksin (LPS) bakteri menyebabkan pelepasan IL-1, TNF dan Pg dari monosit, makrofag dan PMNs.Mediator-mediator yg dihasilkan host tsb dapat menstimuli resorpsi tulang dan menghambat/mengaktifkan sel imun yang lain

Beberapa mediator (sitokin) yg dihasilkan sel host karena stimulasi bakteriLPS Aa PMN IL-1LPS P. gin monosit IL-137 kD protein Aa makrofag IL-1LPS Aa PMN TNFLPS P. ging makrofag PgE2dll

Aspek imunologik interaksi mikrobial-hostPenyakit periodontal ditentukan oleh bakteriRespons imun thd bakteri:* Respons imun alami (komplemen, lekosit residen mengawali inflamasi* Respons Akut respons netrofil (PMN)* Respons Kronik/adaptif monosit/makrofag, limfositRespons adaptip: perubahan epitel, angiogenesis, remodelingRemodeling jar ikat: episodik ada siklus destruksi-rekonstruksiDestruksi eksesif or rekonstruksi in adekuat menghasilkan penyakit periodontal

RESPONS IMUNFungsi fisiologis : pertahanan terhadap mikroba infeksius.

Normalnya melindungi, tapi bisa menyebabkan kerusakan & penyakit

Imunitas : reaksi terhadap substansi asing, termasuk mikroba, dan makromolekul seperti protein dan polisakarida, tanpa melihat apakah reaksi itu fisiologis atau patologis. 1

Respons imun periodontal1. Innate immunity = natural immunity = respons imun alami

2. Adaptive immunity = specific immunity = respons imun adaptif

Imunitas alamiFirst line defensemekanisme yang terjadi sebelum infeksibereaksi dengan cepat merespon mikroba bereaksi dengan cara yang sama terhadap infeksi yang berulang

Komponen imunitas alamibarier fisik dan khemikal, seperti epithel dan bahan anti mikroba yang diproduksi pada permukaan epithel (2) sel-sel fagosit (neutrofil, makrofag) dan Natural Killer Cell(3) protein darah, yang meliputi sistem komplemen dan mediator-mediator inflamasi (4) protein, sitokin, yang mengatur dan mengkoordinasi aktivitas berbagai sel imun alami

Pengenalan imun alami* Komponen imun alami mengenali struktur mikroba patogen * Pengenalan oleh reseptor permukaan sel (germline)* Komponen yang dikenali & reseptor: - LPS TLR/CD14 - DNA bakteri unknown - RNA virus RNA-activated kinase - Glikoprotein reseptor manosa - Protein reseptor N-formilmetioni - Fosfolipid CRP-plasma

Komponen imun alami: barier epitelial* Epitel yang utuh* Produksi peptida = antibiotik alami =defensin* Epitelium mengandung limfosit T &B - lim T (CD1) - lim B mengenali LPS, menghasilkan IgM (normalnya ada = antibodi natural)* Epitelium mengandung sel mast menghasilkan substansi yg menstimulasi inflamasi

Komponen imun alami: * fagosit (netrofil, makrofag) INFLAMASI* NK cellAwal netrofil makrofagPengenalan antigen oleh reseptor fagosit menstimuli migrasi, meningkatkan fagositosis, produksi bahan mikrobisidal

Rekrutmen lekosit1. rolling2. aktivasi menghasilkan molekul adesi3. adesi pada endotel4. transmigrasi dari vasa 5. khemotaksis (menuju daerah infeksi)6. migrasi transepitelial Fagositosis Killing intrafagosomal

Fagositosis1. Mikroba terikat reseptor2. invaginasi membran (fagosom)3. Ingesti mikroba4. Fusi fagosom dg lisosom killing

Mekanisme Killing1. Oksidatif : ROS - radikal superoksid - radikal hidroksil - H2O2 - radikal peroksil - MPO ( netrofil)

2. Enzimatik/protein : - hidrolitik - proteolitik

NK cellJenis limfositMelisis sel yang mengandung virusMenghasilkan IFNDefens thd virus & mikroba intraselular

Komplemen Sistem komplemen terdiri dari sejumlah protein plasma yg berperan membantu (sbg komplemen) unt pengenalan mikroba thd fungsi efektor (imun alami & adaptif) - opsonisasi & fagositosis - menstimuli inflamasi - memediasi sitolisis

Protein lain pada imun alamimanose-binding lectin sbg opsoninC-reactive protein mengikat bakteri (fosfolipid) sbg opsoninSitokin menyebabkan rekrutman & aktivasi lekosit

IMUN ALAMI: FAGOSITOSIS

* Imun alami berperan lokal maupun sistemik

* Imun alami menstimuli imun adaptif

Imun adaptif* Respons imun yg spesifik* 2 jenis: - selular : limfosit T - Humoral : antibodi (limfosit B)* Komponen : limfosit & produknya* Stimulan : antigen

HumoralAntibodi : imunoglobulin (limfosit B) - mengenali - menetralkan - meningkatkan mek efektor (opsonin & aktivitas lekosit) - mikroba ekstraselular

Selular (cell-mediated)Limfosit TMikroba intraselular (virus)Meningkatkan destruksi mikroba intraselMeningkatkan lisis sel terinfeksi

Proteksi imunitasInduksi respons inang : imunitas aktif

Transfer serum atau limfosit dari individu yg telah diimunisasi : imunitas pasif

Sifat utama imun adaptif1. Spesifitas2. Diversitas3. Spesialisasi4. Memori5. Self-limitation6. Non reaktif thd self

Komponen selularlimfosit, asesori sel, efektor selLim B menghasilkan antibodiLim T helper (CD4+) : - aktivasi sel B & sel T - aktivasi makrofag - inflamasiLim T sitolitik (CD8+) : melisis sel terinfeksiNK-cell : meningk lisis sel terinfeksi

Fase respons imun adaptif* Pengenalan antigen* aktivasi* fase efektor* penurunan aktivasi* memori

Prosesi & presentasi antigenMikroba/protein ekstraselular endositosis prosesi antigen biosintesis MHC MHC klas II CD4+

Mikroba/protein intraselular prosesi antigen biosintesis MHC MHC klas I CD8+Antigen presenting cell (APC) : makrofag

Respons host penyebab Kerusakan jaringan pada periodontitisProteinase * terutama MMPsdihasilkan oleh netrofil, makrofag, fibroblas, epitel, osteoblas, osteoklas * yg lain: serin protease, elastase, katepsin G

Respons host penyebab Kerusakan jaringan pada periodontitisProteinase * terutama MMPsdihasilkan oleh netrofil, makrofag, fibroblas, epitel, osteoblas, osteoklas * yg lain: serin protease, elastase, katepsin G