12 Apr 2019 Gakken Editorial

Bakteri Mulut dan Cara Patogen Menginfeksi Rumah Sakit

Ratusan spesies bakteri berbeda hidup di dalam mulut kita. Beberapa spesies sangat berlimpah, sementara yang lain adalah spesies langka. Beberapa dari bakteri oral ini dikenal sebagai patogen. Ada yang jinak atau bahkan bermanfaat.

Para ilmuwan mengetahui susunan genetik sekitar 70 persen bakteri mulut. Spesies yang tidak diketahui adalah spesies mana yang akan hidup paling lama tanpa nutrisi, jadi mereka memutuskan untuk mencari tahu. Hasilnya membantu menjelaskan bagaimana bakteri berbahaya tertentu dapat bertahan di lingkungan rumah sakit steril dan menginfeksi pasien.

Dalam sebuah makalah yang diterbitkan akhir pekan ini di Prosiding National Academy of Sciences, para peneliti dari Forsyth Institute, J. Craig Venter Institute, University of Washington, dan University of California, Los Angeles, menggambarkan penemuan mereka. Spesies bakteri terkait yang termasuk dalam famili Enterobacteriaceae hidup lebih lama dari semua bakteri oral lainnya.

"Sejumlah spesies dari keluarga itu diketahui menyebabkan infeksi di rumah sakit," kata Dr. Xuesong He, Anggota Staf Asosiasi di Forsyth Institute dan penulis pendamping penelitian ini.

Untuk membuat ‘pertempuran bakteri’, para peneliti menempatkan ratusan sampel bakteri oral dari air liur manusia ke dalam tabung reaksi. Bakteri yang selama ini terbiasa hidup di mulut yang kaya nutrisi, kelaparan di lingkungan baru mereka. Setiap hari, para ilmuwan memeriksa sampel untuk melihat bakteri mana yang masih hidup.

Hampir setiap spesies bakteri mati dalam beberapa hari. Tetapi tiga spesies - Klebsiella pneumoniae, Klebsiella oxytoca, dan Providencia alcalifaciens - bertahan paling lama, dengan Klebsiella pneumoniae dan Klebsiella oxytoca bertahan selama lebih dari 100 hari.

Para peneliti terkejut menemukan bahwa Klebsiella termasuk di antara para pejuang bakteri ini. Dalam lingkungan alami rongga mulut, Klebsiella dianggap underdog. Mereka hanya menyumbang sekitar 0,1 persen dari semua mikroba di mulut. Tetapi dalam lingkungan ekstrim yang kehilangan semua nutrisi, Klebsiella berada pada posisi teratas.

Bagaimana Klebsiella melakukan hal semacam itu?

Untuk menjawab pertanyaan ini, para ilmuwan menganalisis genom bakteri pada hari pertama "pertempuran" dan melakukannya sekali lagi pada hari ke-100.

"Ketika kita melihat kandungan genom, ternyata spesies-spesies Enterobacteriaceae ini memiliki genom yang lebih besar daripada bakteri oral lainnya, memberi mereka kemampuan untuk memanfaatkan sumber energi yang lebih beragam," kata Dr. He.

Para peneliti menemukan bahwa Klebsiella telah mengalami mutasi genetik yang memungkinkan mereka bertahan hidup dan terus berfungsi, bahkan tanpa sumber makanan.

Para ilmuwan menggambarkan spesies Klebsiella sebagai patogen oportunistik. Pada orang sehat, mereka hidup dalam mulut dengan damai, dipadati oleh mikroba lain dan tidak dapat tumbuh atau menyebabkan masalah. Tetapi di luar mulut, tempat beberapa bakteri lain bertahan hidup, Klebsiella adalah raja. Mereka bertahan di permukaan rumah sakit, seperti wastafel atau meja. Jika seorang pasien dengan sistem kekebalan tubuh yang terkompromikan melakukan kontak dengan Klebsiella, pasien itu dapat mengembangkan infeksi.

"Cairan oral seperti air liur adalah sumber yang kaya bakteri dan virus. Kami ingin memahami bagaimana patogen, yang biasanya langka, dapat menjadi dominan dan kemudian bertahan lama di luar tubuh untuk kemudian ditularkan," jelas rekan penulis Dr Jeff McLean, seorang Profesor di Universitas Washington.

Infeksi oleh Klebsiella dapat menyebabkan sejumlah kondisi berbahaya termasuk pneumonia dan meningitis. Salah satu alasan infeksi Klebsiella sangat berbahaya adalah karena Klebsiella sangat mahir dalam mengembangkan resistensi terhadap antibiotik, serta mentransfer resistensi obat ini ke bakteri tetangga.

"Temuan bahwa spesies Klebsiella ini bertahan lebih lama dari sejenisnya yang lebih jinak dalam campuran air liur cenderung memiliki banyak signifikansi klinis, karena beberapa wabah mematikan virus yang resisten terhadap antibiotik Klebsiella telah ditelusuri kembali ke wastafel dan saluran pembuangan rumah sakit," kata Jonathon L. Baker, Ph.D. Tukang roti adalah Ruth L. Kirschstein NRSA Fellow di Departemen Genomic Medicine di J. Craig Venter Institute dan penulis utama studi ini.

Penelitian ini juga membantu menjelaskan dinamika ekologis utama komunitas bakteri.

"Lebih jauh, ini adalah langkah besar ke depan untuk memahami struktur sosial dan ekologi mikroba," kata Dr. Wenyuan Shi, CEO dan Chief Scientific Officer di Forsyth Institute.

"Studi ini mulai membahas pertanyaan mendasar dalam biologi - bagaimana, secara evolusioner, sebuah komunitas mikroba dibangun, dan apa yang terjadi ketika komunitas itu mati?”

Bakteri Lidah dan Kanker Pankreas

Di lokasi yang lebih spesifik, perbedaan kelimpahan bakteri tertentu yang hidup di lidah dapat membedakan pasien dengan kanker pankreas awal dari orang sehat.

Meskipun gangguan pada mikrobioma - populasi mikroorganisme yang hidup di dalam dan di tubuh kita - telah diidentifikasi pada pasien kanker pankreas di jaringan tubuh lain, ini adalah bukti pertama dari perubahan bakteri pada lapisan lidah. Jika dikonfirmasi dalam penelitian yang lebih besar, ini dapat membuka jalan menuju pengembangan alat deteksi dini atau alat pencegahan untuk menyelamatkan jiwa dari penyakit yang sangat agresif ini.

Diagnosis dini dapat sangat meningkatkan kemungkinan pengobatan yang berhasil - tetapi ini menimbulkan tantangan untuk penyakit ini karena tumbuh jauh di dalam tubuh dan sering menunjukkan beberapa gejala sebelum menyebar. Akibatnya, sebagian besar pasien sudah memiliki penyakit lanjut pada saat mereka mencari bantuan medis.

Para peneliti sedang mencari perubahan biologis yang secara akurat dapat mendeteksi tanda-tanda awal kanker pankreas, yang dapat dikembangkan menjadi tes skrining baru. Topik hangat saat ini adalah peran potensial microbiome dalam perkembangan kanker, dengan studi sebelumnya mengidentifikasi gangguan dramatis pada bakteri dalam air liur, sampel usus dan tinja yang dikumpulkan dari pasien kanker pankreas dibandingkan dengan orang sehat.

Dalam studi pertama yang mencirikan microbiome mantel lidah pasien dengan kanker pankreas, tim peneliti merekrut sekelompok 30 pasien dengan penyakit tahap awal (didiagnosis dengan tumor diposisikan di 'kepala' area pankreas) dan sejenisnya kelompok 25 orang sehat. Partisipan semuanya berusia antara 45 dan 65 tahun, tidak memiliki penyakit lain atau masalah kesehatan mulut dan tidak minum antibiotik atau obat lain selama tiga bulan sebelum penelitian.

Tim tersebut menggunakan teknologi sekuensing gen canggih untuk memeriksa keragaman mikrobioma dari sampel lapisan lidah, menemukan bahwa pasien kanker pankreas dijajah oleh mikrobioma pelapis lidah yang sangat berbeda dibandingkan dengan orang sehat.

Penulis utama Lanjuan Li dari Universitas Zhenjiang, Cina, mengatakan: "Meskipun studi konfirmasi lebih lanjut diperlukan, hasil kami menambah bukti yang berkembang dari hubungan antara gangguan mikrobioma dan kanker pankreas."

Yang mengejutkan, banyaknya empat jenis bakteri - Haemophilus dan Porphyromonas yang rendah serta Leptotrichia dan Fusobacterium tingkat tinggi - dapat membedakan pasien kanker pankreas dari orang sehat.

"Jika hubungan antara bakteri diskriminatif dan kanker pankreas dikonfirmasi dalam studi yang lebih besar, ini berpotensi mengarah pada pengembangan alat diagnostik dini atau pencegahan dini berbasis mikrobioma baru untuk penyakit ini," kata Li.

Tim peneliti berhipotesis bahwa sistem kekebalan adalah hubungan yang paling mungkin antara perubahan yang dikonfirmasi dalam mikrobioma dengan kanker pankreas - misalnya, perkembangan penyakit di pankreas dapat memengaruhi respons kekebalan dengan cara yang mendukung pertumbuhan bakteri tertentu - atau dan sebaliknya. Jika terbukti, ini dapat menetapkan tahapan untuk pengembangan strategi pengobatan baru yang melibatkan antibiotik atau imunoterapi - atau bahkan probiotik yang berpotensi yang dapat membantu mencegah kanker pankreas pada pasien berisiko tinggi di masa depan.

Sumber:
  1. Proceedings of the National Academy of Sciences, April 11, 2019; DOI: 10.1073/pnas.1820594116
  2.  Journal of Oral Microbiology, 2019 DOI: 10.1080/20002297.2018.1563409

Gigi dan Mulut Penyakit Infeksi


12 Apr 2019 Gakken Editorial