Corynebacterium diphtheriae
Corynebacteria adalah bakteri Gram-positif, aerobik, nonmotile, berbentuk batang diklasifikasikan sebagai Actinobacteria. Corynebacteria membentuk karakteristik yang tidak teratur, mereka mengalami gertakan gerakan setelah pembelahan sel, yang membuat mereka ke dalam bentuk-bentuk karakteristik yang mirip huruf Cina atau pagar.
Genus Corynebacterium terdiri dari berbagai kelompok bakteri patogen termasuk pada hewan dan tanaman, serta saprophytes. Beberapa Corynebacteria merupakan bagian dari flora normal manusia, terdapay di hampir semua situs anatomi, terutama kulit dan mukosa hidung.. Spesies yang paling dikenal dan paling banyak dipelajari adalah Corynebacterium diphtheriae, agen penyebab dari penyakit difteri.
Gambar 1. Sel. Corynebacterium, penampilan ini disebabkan oleh adanya inklusi polifosfat yang disebut butiran metachromatic. Perhatikan juga susunan sel. "karakteristik huruf Cina- "
Difteri adalah penyakit saluran pernapasan atas yang ditandai dengan sakit tenggorokan, demam rendah, dan membran putih abu-abu (disebut pseudomembrane pada tonsil, faring, dan / atau rongga hidung. Toksin Difteri. diproduksi oleh C. diphtheriae, dapat menyebabkan miokarditis, polyneuritis, dan efek beracun sistemik lainnya. Penyebaran penyakit melalui kontak fisik langsung atau cairan pernapasan aerosol dari individu yang terinfeksi. Vaksin DPT. terbukti efektif menurunkan insiden penyakit difteri.
Difteri adalah penyakit yang serius, dengan tingkat kematian antara 5% dan 10%. Pada anak-anak di bawah 5 tahun dan orang dewasa lebih dari 40 tahun, tingkat kematian mungkin sebanyak 20%. Wabah, meskipun sangat jarang, masih terjadi di seluruh dunia, bahkan di negara-negara maju.
Sejarah dan Latar Belakang
Hippocrates memberikan penjelasan klinis pertama dari difteri pada abad ke-4 SM
Pada abad ke-17, epidemi difteri menyapu Eropa; di Spanyol penyakit dikenal sebagai " El garatillo " (Sang pencekik "), di Italia dan Sisilia dikenal sebagai" penyakit tenggorokan ".
Pada abad ke-18, penyakit ini mencapai koloni Amerika di mana, sekitar tahun 1735 sering kali, seluruh keluarga dalam beberapa minggu meninggal karena penyakit ini .
Bakteri yang menyebabkan difteri pertama kali dijelaskan oleh Klebs pada tahun 1883, dan telah diisolasi oleh Loeffler pada tahun 1884,
Pada tahun 1884, Loeffler menyimpulkan bahwa C. diphtheriae menghasilkan toksin larut, dan dengan demikian memberikan gambaran pertama dari eksotoksin bakteri.
Pada 1888, Roux dan Yersin menunjukkan adanya toksin dalam biakan cairan sel C. diphtheriae yang bila disuntikkan ke hewan coba yang sesuai, menyebabkan manifestasi sistemik difteri.
Dua tahun kemudian, von Behring dan Kitasato berhasil mengimunisasi babi guinea- dengan toksin yang dilemahkan /dipanaskan dan menunjukkan bahwa setelah hewan diimunisasi mengandung antitoksin yang mampu melindungi hewan terhadap penyakit. Namun bila diberikan kepada manusia ternyata menyebabkan reaksi lokal yang parah dan tidak dapat digunakan sebagai vaksin.
Pada 1909, Theobald Smith, di AS, menunjukkan bahwa toksin difteri yang telah dinetralkan oleh antitoksin (membentuk Anti-Toxin Toxin kompleks, TAT) tetap imunogenik dan reaksi lokal yang terjadi dapat dihilangkan. Selama beberapa tahun, dimulai sekitar 1910, TAT digunakan untuk imunisasi aktif terhadap difteri. TAT memiliki dua karakteristik yang tidak diinginkan sebagai vaksin,. Pertama, toksin yang digunakan adalah sangat beracun, dan kuantitas yang disuntikkan bisa mengakibatkan toksemia fatal kecuali toksin dinetralkan sepenuhnya oleh antitoksin,. Kedua serum antitoksin berasal dari seekor kuda dimana komponen-komponennya cenderung bersifat alergis..
Pada tahun 1913, Schick merancang tes kulit sebagai alat untuk menentukan kerentanan atau kekebalan terhadap difteri pada manusia. Difteri toksin akan menyebabkan reaksi inflamasi ketika jumlah yang sangat kecil disuntikkan secara intracutan . Schick Test adalah penyuntikan dosis sangat kecil toksin di bawah kulit lengan bawah dan mengevaluasi tempat suntikan setelah 48 jam. Sebuah tes positif (reaksi radang) menunjukkan kelemahan (nonimmunity). Sebuah tes negatif (tidak ada reaksi) menunjukkan kekebalan (antibodi menetralisir toksin).
Pada tahun 1924, Ramon menunjukkan konversi toksin difteri dengan formaldehida supaya tidak beracun, Dia menciptakann salah satu vaksin yang paling aman dan paling pasti sepanjang masa, yaitu toksoid difteri.
Pada tahun 1951, Freeman membuat penemuan luar biasa strain C. diphtheriae yang patogen (toksigen) adalah lisogenik, (yaitu terinfeksi oleh fag Beta subtropis), sedangkan strain terlisogenisasi non avirulent. Selanjutnya, hal itu menunjukkan bahwa gen untuk produksi toksin terletak di fag Beta DNA.
Pada awal 1960-an, Pappenheimer mempelajari efek dari racun dalam biakan sel HeLa dan dalam sistem sel bebas, dan menyimpulkan bahwa toksin menghambat sintesis protein dengan menghalangi transfer asam amino dari tRNA ke rantai polipeptida yang tumbuh di ribosom. Mereka menemukan bahwa toksin bisa dinetralkan oleh antitoksin difteri.
Penyakit Manusia
CDC menjelaskan difteri sebagai penyakit saluran pernapasan atas yang ditandai dengan sakit tenggorokan, demam ringan, dan adanya membran yang menyelubungi tonsil (s), faring, dan / atau hidung.. Sebuah lesi lokal berkembang di saluran pernapasan atas dan menyebabkan luka nekrotik pada sel-sel epitel. Sebagai hasil dari cedera ini, terjadi kebocoran plasma darah ke daerah itu dan membentuk 3 jaringan fibrin yang bertautan dengan dengan pertumbuhan sel C. diphtheriae dengan cepat. Jaringan bermembran, disebut pseudomembrane, bukan hanya sekedar sebagai lesi lokal tapi bisa mengarah ke gangguan pernapasan, bahkan mati lemas.
Gambar 3. Difteri pseudomembrane. CDC.
Basil difteri ini cenderung tidak menyerang jaringan di bawah atau jauh dari permukaan sel epitel di lokasi lesi lokal. Namun, di situs ini mereka menghasilkan toksin yang diserap dan disebarkan melalui saluran getah bening dan darah ke jaringan tubuh penderita. Perubahan degeneratif dalam jaringan, jantung, otot, saraf perifer, adrenal, ginjal, hati dan limpa, mengakibatkan penyakit patologi sistemik.
Patogenisitas Corynebacterium diphtheriae mencakup dua fenomena yang berbeda:
1. Invasi jaringan lokal dari tenggorokan, membutuhkan kolonisasi dan proliferasi bakteri berikutnya. Sedikit yang diketahui tentang mekanisme perlekatan C. diphtheriae, tapi bakteri menghasilkan beberapa jenis pili. Toksin difteri, juga, mungkin terlibat dalam kolonisasi di tenggorokan.
2:. Toxigenesis, produksi toksin bakteri. Toksin difteri eukariotik menyebabkan kematian sel dan jaringan akibat inhibisi sintesis protein dalam sel. Meskipun toksin bertanggung jawab atas gejala-gejala penyakit mematikan, virulensi C. diphtheriae tidak dapat dikaitkan dengan toxigenicity-nya saja. Dan, belum dbisa disimpulkan bahwa toksin difteri memainkan peran penting dalam proses kolonisasi.
Dikenal tiga strain Corynebacterium diphtheriae, gravis, intermedius dan mitis. Semua strain menghasilkan toksin yang identik dan mampu menginfeksi tenggorokan. Perbedaan virulensi antara ketiga strain dapat dijelaskan dengan perbedaan kemampuan mereka dalam menghasilkan derajat toksin dan kuantitas, dan pertumbuhan mereka.
Galur gravis memiliki waktu generasi (in vitro) 60 menit; strain intermedius memiliki waktu generasi sekitar 100 menit, dan mitis memiliki waktu generasi sekitar 180 menit. Strain tumbuh lebih cepat biasanya menghasilkan koloni yang lebih besar pada media pertumbuhan. Dalam tenggorokan (in vivo), tingkat pertumbuhan lebih cepat dan memungkinkan organisme untuk menguras pasokan besi lokal lebih cepat dalam menyerang jaringan, sehingga memungkinkan produksi toksin difteri lebih besar . Juga, jika kinetika produksi toksin mengikuti kinetika pertumbuhan bakteri
Gambar 4 koloni.Corynebacterium diphtheriae Pada agar darah. CDC.
Toxigenicity
Dua faktor yang sangat berpengaruh terhadap kemampuan Corynebacterium diphtheriae menghasilkan toksin difteri: (1) konsentrasi ekstraseluler yang rendah besi dan (2) adanya profag lisogenik dalam kromosom bakteri. Gen untuk produksi toksin terjadi pada kromosom dari profag, tetapi sebuah protein represor bakteri mengontrol ekspresi gen ini. represor diaktifkan oleh besi, dan dalam cara yang sama besi mempengaruhi produksi toksin, Toksin hanya disintesis oleh bakteri lisogenik dalam kondisi kekurangan zat besi.
Peran besi. dalam media buatan. Faktor terpenting dalam mengontrol produksi toksin adalah konsentrasi besi anorganik (Fe + + atau Fe + + +) yang terkandung dalam medium. Toksin disintesis dalam jumlah besar hanya setelah pemberian eksogen besi dikurangi (ini penting dalam industri produksi racun untuk membuat toksoid. Di bawah kondisi kelaparan besi, C. diphtheriae akan mensintesis toksin difteri sebesar 5% dari total protein). Agaknya, fenomena ini terjadi di invivo juga. bakteri tidak dapat menghasilkan jumlah maksimal dari toksin sampai pasokan besi dalam jaringan pada saluran pernafasan atas telah habis. Ini adalah aturan produksi racun dalam bakteri yang sebagian dikendalikan oleh besi. Gen tox diatur oleh mekanisme kontrol negatif dimana molekul represor, produk dari gen DtxR, diaktifkan dengan besi. Mengikat represor aktif untuk operator gen tox dan mencegah transkripsi. Ketika besi dihapus dari represor (dalam kondisi pertumbuhan keterbatasan besi), derepression terjadi, represor ini dilemahkan dan transkripsi gen tox dapat terjadi. Besi disebut sebagai corepressor yang mana diperlukan untuk represi gen toksin.
Peran B-fag. Hanya strain Corynebacterium diphtheriae yang terlisogenisasi oleh fag Beta tertentu yang menghasilkan toksin difteri. CRMs memiliki panjang rantai lebih pendek dari molekul toksin difteri tapi bereaksi silang dengan antitoxins difteri karena kesamaan antigenik mereka.. CRMs diyakini bahwa gen tox berada pada kromosom fag daripada kromosom bakteri.
Meskipun gen tox bukan bagian dari kromosom bakteri, regulasi produksi toksin berada di bawah kontrol bakteri
Gambar 5. Fag Beta yang dikode oleh gen tox untuk toksin difteri.
Tidak ada bukti yang menunjukkan peran penting dari toksin dalam siklus hidup organisme. Sejak imunisasi massal terhadap difteri telah dipraktikkan, penyakit ini telah hampir menghilang, dan C. diphtheriae tidak lagi menjadi komponen flora normal dari tenggorokan manusia dan faring. Mungkin toksin masih memainkan peran penting dalam kolonisasi tenggorokan pada orang nonimmune. Dan, sebagai konsekuensi dari imunisasi lengkap, strain toksigen telah menjadi hampir punah.
Gambar 7. Mekanisme kerja toksin Difteri DTxA.
Gambar 8. Penyerapan dan aktivitas dari toksin difteri dalam sel eukariotik.
Kekebalan terhadap Difteri
Kekebalan terhadap difteri Acquired, atau antibodi toksin (antitoksin), kekebalan pasif di dalam rahim diperoleh transplacentally dan dapat bertahan selama 1 atau 2 tahun setelah kelahiran. Di daerah di mana difteri adalah endemik dan imunisasi massal tidak dilakukan, kebanyakan anak muda sangat rentan terhadap infeksi. Mungkin, imunitas aktif dapat diproduksi akibat infeksi ringan pada bayi yang masih mempunyai antibodi dari ibu, dan pada orang dewasa yang terinfeksi dengan strain virulensi rendah (infeksi inapparent).
Individu yang telah sepenuhnya pulih dari difteri dapat terus sebagai pembawa organisme di tenggorokan atau hidung selama beberapa minggu atau bahkan berbulan-bulan.
Karena tingginya tingkat kerentanan anak-anak, imunisasi buatan pada usia dini secara universal dianjurkan. Toksoid diberikan dalam 2 atau 3 dosis ( terpisah1 bulan ) untuk imunisasi dasar pada usia 3 - 4 bulan. Suntikan booster harus diberikan sekitar setahun kemudian, dan ia dianjurkan untuk melanjutkan beberapa suntikan booster selama masa kanak-kanak. Biasanya, bayi diimunisasi dengan vaksin trivalen berisi toksoid difteri, vaksin pertusis, dan tetanus toksoid (DPT atau DTaP vaksin).
Persentase peningkatan kasus difteri pada orang dewasa mmungkin bahwa banyak orang dewasa tidak dilindungi terhadap difteri, karena mereka tidak menerima imunisasi penguat dalam sepuluh tahun terakhir. Situasi yang sama seperti dengan tetanus.
PHOTO :
Fotomikrograf ini menggambarkan sejumlah bakteri Gram-positif Corynebacterium diphtheriae, yang telah dicat menggunakan teknik biru metilen. Spesimen diambil dari biakan miring Pai's.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar