ENDOTOKSIN DAN EKSOTOKSIN

Oleh :

Ali Haidar

1102002019

Pembimbing :

Dr. Wenny. S.M, Sp. A.

FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS YARSI

KEPANITRAAN KLINIK ANAK RSUD SERANG

PERIODE APRIL-JULI 2009

1

Toksin yang berasal dari bakteri adalah komponen racun terlarut yang diproduksi oleh bakteri

dan menyebabkan pengaruh negatif terhadap sel-sel inang dengan cara mengubah

metabolisme normal dari sel inang tersebut. Toksin yang dihasilkan oleh bakteri ini bisa

dibedakan atas dua jenis yaitu endotoksin dan enterotoksin. Berikut akan dijelaskan

perbedaan antara endotoksin dan eksotoksin.

Endotoksin adalah toksin yang merupakan bagian integral dari dinding sel bakteri Gram

negatif. Aktivitas biologis dari endotoksin dihubungkan dengan keberadaan lipopolisakarida

(LPS). LPS merupakan komponen penyusun permukaan dari membran terluar (outer

membran) bakteri Gram negatif seperti E. coli, Salmonella, Shigella dan Pseudomonas. LPS

terletak pada membran terluar. Karena LPS hanya dimiliki oleh bakteri Gram negatif, maka

endotoksin dapat dikatakan sebagai toksin yang khas dimiliki oleh bakteri Gram negative

Efek toksik dari LPS disebabkan oleh komponen lipid (lipid A) dari LPS sementara

polisakarida O yang hidrofilik berperan sebagai carrier pembawa lipid A. Gejala penyakit

karena aktivitas endotoksin (LPS) terjadi jika bakteri mati (misalnya karena aktivitas

antimikroba, aktivitas phagosit atau obat antibiotika) dan mengalami lisis sehingga LPS akan

dilepas ke lingkungan. Endotoksin akan memberi efek negatif jika terdapat dalam jumlah

yang cukup besar (LPS lebih dari 100 μg). Karena bersifat non enzimatis, maka mekanisme

reaksinya tidak spesifik. LPS menyerang sistim pertahanan tubuh menyebabkan demam,

penurunan kadar besi, peradangan, pembekuan darah, hipotensi dan sebagainya.

Eksotoksin merupakan komponen protein terlarut yang disekresikan oleh bakteri hidup pada

fase pertumbuhan eksponensial. Produksi toksin ini biasanya spesifik pada beberapa species

bakteri tertentu (bisa Gram positif maupun Gram negatif) yang menyebabkan terjadinya

penyakit terkait dengan toksin tersebut. Sebagai contoh, toksin botulin hanya dihasilkan oleh

Clostridium botulinum, Pada beberapa pathogen, toksin merupakan faktor virulence: toksin

hanya diproduksi oleh strain yang virulent. Beberapa pathogen bisa mensekresikan

eksotoksin ke dalam pangan. Pada kondisi ini, walaupun bakterinya tidak ada, toksin akan

menyebabkan keracunan pangan jika masuk ke saluran pencernaan (intoksikasi). Pada

beberapa patogen, bakteri hidup masuk ke saluran pencernaan dan memproduksi toksin yang

dapat menyebabkan keracunan pangan (toksiko-infeksi).Eksotoksin berukuran lebih besar

dari endotoksin, dengan berat molekul sekitar 50 – 1000 kDa. Toksin ini berfungsi seperti

2

enzim dan memiliki sifat-sifat enzim yaitu terdenaturasi oleh panas, asam dan enzim

proteolitik. Potensi toksiknya tinggi (konsentrasi 1 μg dapat menyebabkan keracunan).

Aktivitas biologis dari eksotoksin berlangsung dengan mekanisme reaksi dan substrat yang

spesifik. Substrat (didalam inang) bisa berupa komponen dari sel-sel jaringan, organ atau

cairan tubuh. Biasanya, bagian yang dirusak oleh toksin mengindikasikan lokasi dari substrat

untuk toksin tersebut. Istilah seperti enterotoksin, neuro-toksin, dan hemolysin kadang-

kadang digunakan untuk mengindikasikan sisi target dari suatu eksotoksin. Eksotoksin

bersifat antigenik. Artinya, secara in vivo, aktivitasnya da-pat dinetralkan oleh antibody yang

spesifik untuk eksotoksin tersebut. Beberapa eksotoksin memiliki aktivitas sitotoksik yang

sangat spesifik. Misalnya, toksin botulin yang hanya menyerang syaraf. Beberapa eksotoksin

yang lain memiliki spektrum aktivitas yang lebih lebar dan menyebabkan kematian (nekrosis)

dari beberapa sel dan jaringan (non spesifik) misalnya toksin yang diproduksi oleh

staphylococcus, streptococcus, clostridium, dan sebagainya. Toksin dengan spektrum

aktivitas yang lebar ini biasanya merusak membran sel inang dan menyebabkan kematian sel

karena terjadinya kebocoran isi sel.Sitotoksin menyebabkan kerusakan secara intraseluler

(didalam sitoplasma sel inang).

Mekanisme Infeksi

Hubungan antara dua organisme yang berbeda ada berbagai bentuk diantaranya apabila salah

satu dari organisme sangat tergantung dengan kelangsungan hidup organisme yang lain maka

disebut sebagai parasitic. Bentuk hubungan parasitic diantaranya adalah simbiosis,

mutualistik bila kedua belah pihak saling diuntungkan. Komensalis bila salah satu

diuntungkan sedang yang lain tidak dirugikan. Bila salah satu hanya bisa hidup dalam

organisme lain dan berdampak merugikan bagi organisme yang ditempati maka disebut

sebagai obligat parasitic. Hal ini berlaku juga pada hubungan vertebrata dengan

mikroorganisme khususnya bakteri. Bakteri seperti Escherichia coli non patogen dan

lactobacillus tertentu merupakan penghuni saluran usus halus yang hidup dari inang dan

menguntungkan inang karena membantu sintesa beberapa vitamin seperti vit K, vit B2 yang

dibutuhkan oleh inang. Beberapa bakteri dari golongan kokus seperti Staphylococcus

epidermidis merupakan flora normal pada kulit manusia yang mendapatkan makanan dari

inang (kulit manusia) tetapi tidak merugikan bagi manusia. Banyak bakteri yang merupakan

parasit obligat pada saluran usus manusia dan hewan mamalia seperti Salmonella

typhimurium, Escherichia coli strain patogen (ETEC, EPEC EIEC) merupakan penyebab

typhus dan diare. Bakteri- bakteri tersebut menetap di lokasi tersebut untuk mendapatkan

3

sumber makanan, sehingga mampu tumbuh dan perkembang biak. Bakteri mempunyai

kemampuan untuk berkembang biak dan menyebar dari inang ke inang yang lain dengan dua

cara yaitu :

1. Secara horisontal pada satu spesies dengan cara kontak langsung antara individu sehat

dengan individu sakit, makanan yang tercemar, debu, sekreta penderita, melalui

gigitan nyamuk.

2. Secara vertikal pada satu spesies : dari induk ke anak yang dikandung, melalui telur,

air susu. Contoh Salmonellosis pada ayam akan ditularkan melalui telurnya. Interaksi

antara mikroorganisme dengan inang sangat dipengaruhi oleh kemampuan

mikroorganisme masuk kedalam tubuh inang dan menyebabkan kerusakan pada

jaringan inang. Mikroorganisme khususnya bakteri mempunyai beberapa mekanisme

untuk dapat melakukannya yaitu dengan :

kemampuan menginfeksi inang

kemampuan melakukan invasi ( penyebaran ke dalam jaringan inang )

Kemampuan patogenitas ( kemampuan merusak jaringan inang )

Toksinegenitas (kemampuan memproduksi toksin)

Infeksi merupakan kemampuan mikroorganisme masuk dan berkembang biak dalam tubuh

inang. Bakteri mempunyai cara untuk dapat masuk tubuh inang dan bertahan dalam tubuh

inang setelah dapat melewati :

1. Menembus barrier tubuh inang bagian luar dan mampu masuk ke dalam sel inang

2. Mampu bertahan dan berkembang biak di dalam sel inang.

Toksin Bakteri patogen mempunyai kemampuan memproduksi toksin yg berfungsi sebagai

alat utk merusak sel inang dan mendapatkan nutrisi yang diperlukan dari sel inangnya. Secara

umum dapat dibedakan 2 macam berdasarkan proses pembentukan toksin oleh bakteri yaitu

endotoksin dan eksotoksin.

4

Perbedaan eksotoksin dan endotoksin

Eksotoksin Endotoksin

1. Diproduksi oleh sel bakteri hidup,

konsentrasinya tinggi dlm media cair

Diproduksi oleh sel bakteri yang telah mati

2. Tersusun atas molekul polipeptida, Tersusun atas lipopolisakarida kompleks,

dimana gugus lemak mrpk penentu tingkat

toksisitasnya

3. Relatif tidak stabil pada pemanasan;

rusak pd >600C, toksin akan kehilangan

daya toksisitasnya

Masih stabil pd 600C selama 2 jam tanpa

mengubah daya toksisitasnya

4. Bersifat antigenik; mampu

menstimulasi membentukan antibodi.

Mampu merangsang pembentukan

antitoksin

Tidak bersifat antigenik, tidak mampu

menstimulasi pembentukan antitoksin.

Hanya mampu membentuk antibodi terhadap

gugus polisakaridanya

5. Bisa dibuat toksoid dgn. Penambahan

formalin, asam, pemanasan dll.

Tidak dapat dibuat toksoid

6. Mempunyai sifat toksisitas tinggi, fatal

pd hewan coba pd dosis yg sangat

kecilDosis rendah sdh mampu

menimbulkan gejala

Lebih ringan, pd dosis tinggi fatal

Diperlukan dosis tinggi untuk dapat

menimbulkan gejala

7. Tidak menimbulkan demam pd inang Menimbulkan demam pd inang

Beberapa eksotoksin bakteri yang mampu menyebabkan kerusakan sel inang :

Diphteria : Disebabkan oleh bakteri Corynebacterium diphteriae yang mampu

tumbuh pada alat pernapasan bagian atas atau luka. C. diphteriae strain lisogenik akan

memproduksi toksin pd tempat tersebut kemudian toksin akan terserap sintesa protein

inang dan mengakibatkan nekrosis pd sel epitelium, otot jantung, ginjal dan jaringan

syaraf.

Tetanus : Clostridium tetani dapat mengkontaminasi luka, dimana spora akan

berkembang menjadi bentuk vegetatif dan memproduksi toksin yang mempunyai

kemampuan merusak sistem syaraf pusat inangnya. Toksin tetanus mampu

menyebabkan spasmus otot dari inang yang terinfeksi

5

Botulism : Clostridium botulinum merupakan bakteri anaerob yang akan berkembang

biak dalam makanan dalam kaleng kedap udara yg proses sterilisasinya tidak

sempurna. Bakteri ini memproduksi neurotoksin yang mempunyai 6 tipe antigenik.

Toksin akan terserap dalam usus dan masuk aliran darah menuju syaraf motoris yang

mengakibatkan gejala muntah, tidak bisa menelan, paralisis organ pernafasan dan

paralisis organ motoris lainnya.

Gas gangrene : Disebabkan oleh Clostridium perfringens, dan clostridium lainnya.

Gas gangrene merupakan gejala yang ditandai adanya infeksi, kerusakan jaringan

yang disertai adanya timbunan gas akibat eksotoksin dari Clostridium

Keracunan makanan akibat kontaminasi Staphylococcus yang menghasilkan

enterotoksin pada daging, susu sapi dan produk bakery. Enterotoksin tersebut sangat

stabil pada pemanasan 1000C selama 2 menit. Gejala yang timbul : muntah-muntah

setelah makan makanan yg terkontaminasi.

Cholera : Vibrio cholera pada feses yang mengkontaminasi bahan makanan melalui

makanan ataupun minuman akan berkembang biak dan menghasilkan enterotoksin

yang mengakibatkan diare hebat Toxin Shock Syndrome : (STTS-1) dihasilkan oleh

Staphylococcus yang berasal dari luka yang menimbulkan gejala demam tinggi,

muntah, diare, bintik-bintik kemerahan pada kulit. Enzim-enzim ekstraseluler

Beberapa bakteri mempunyai kemampuan memproduksi substansi yang secara tidak

langsung menyebabkan toksisitas tetapi berperan pada proses infeksi. Substansi

tersebut adalah ensim yang tujuan akhirnya adalah untuk mendapatkan nutrisi dari sel

inangnya. Ensim-ensim tersebut diantaranya :

1. Collagenase : Diproduksi oleh bakteri Clostridium perfringens merupak ensim

proteolitik yang mampu merusak jaringan kolagen

2. Coagulase : Diproduksi oleh beberapa spesies Staphylococcus yang akan

berikatan dengan faktor dari serum; plasma coagulat, Ensim ini bekerja

membentuk lapisan fibrin di sekeliling lesi yang diakibatkan oleh infeksi

Staphylococus

3. Hyaluronidase : merupakan ensim yang mampu menghidrolisis asam hyaluronid

yang berperan pd perlekatan jaringan penunjang dari inang. Akibat dari

hyalurondase, sel penunjang menjadi terpisah-pisah sehingga bakteri mampu

menyebar pada organ inangnya. Ensim ini diproduksi oleh bakteri :

Staphylococcus, clostridia, streptococcus, pneumococci

6

4. Streptokinase (fibrinolisin) : Ensim yang mampu mencairkan fibrin dari faktor

pembekuan inang, sehingga bakteri dapat leluasa menyebar dalam tubuh inang.

5. Hemolisin dan leukosidin : Ensim hemolisin adalah ensim yang diproduksi oleh

bakteri streptococcus yang mampu menghemolisis darah (eritrosit) dari inang.

Leukosidin : ensim yang mampu melisiskan sel leukosin inang.

6. Protease : Ensim yang diproduksi bakteri yang mampu menghidrolisis

imunoglobulin inang.

7