INTERAKSI MIKROBA DAN MANUSIA SEBAGAI SEL INANG

Dasar Immunology,Ernawati A. Giri-Rachman

15 Februari 08

Tubuh manusia secara konstan terekspose oleh mikroorganisme

Melalui aktivitas sehari-hari, kita terekspos pada mikroorganisme

yang tidak terhitung jumlahnya di lingkungan kita

Tubuh beraksi sebagai inang dan menyediakan lingkungan yang

‘favorable’ untuk perkembangan banyak mikroorganisme.

Kaya dengan nutrien organik dan faktor pertumbuhan

Menyediakan pH yang terkontrol Tekanan osmosis yang terkontrol

Temperatur

* Mutualism. * Commensalism.

* Parasitism. * Pathogenic &

An Opportunistic Pathogen

Tipe ‘hubungan’ interaksi mikroba-sel inang

Mutualism.

In a mutualist relationship, both the host and the microbe benefit from the

relationship.

The best example if this is E.coli. This organism lives in the intestines, where

it receives nourishment, and in turn produces Vitamin K, which the human body requires for the process of blood

clotting.

Tipe ‘hubungan’ interaksi mikroba-sel inang

Commensalism.

A commensalist relationship is where one partner of the relationship benefits, and the

other partner is neither benefitted nor harmed.

Nontypable H. influenzae (NTHI) is a common commensal of the upper respiratory tract residing in the pharynx

Tipe ‘hubungan’ interaksi mikroba-sel inang

Stanley Falkow, cell, 2006 :

Parasitism.

A parasitic relationship is where one organism benefits at the expense of the host. The cost to the host can vary from

slight to fatal.

Tipe ‘hubungan’ interaksi mikroba-sel inang

Pathogenic.

A pathogenic relationship is where an organism causes damage to the host during infection.

An Opportunistic Pathogen causes disease in a host that is physically impaired or debilitated. Normally the

opportunist organism is harmless, but it takes advantage when the hosts defences are impaired, for example

when the normal flora have been destroyed by antibiotics, or when the immune system has been

suppressed by drug treatment or by other illnesses.

Tipe ‘hubungan’ interaksi mikroba-sel inang

Tubuh manusia : Memiliki populasi mikroorganisme

yang tersebar

Tentang Flora normal…

Mikroorganisme flora normal

                                                                                                     

                                                                              Jumlah bakteri yang berkolonisasi pada bagian tubuh manusia yang berbeda. Jumlah adalah per gram jaringan yang homogen/

cairan atau per sentimeter persegi luas permukaan kulit

Kulit Membran mukosa pada mulut, usus, saluran pembuangan dan

sistem reproduksi

Flora normal pada tubuh manusia

tersebar di permukaan….

Tentang membran mukosa…..

Membran mukosa:terdiri dari single atau multiple layers of epithelial cells, yang terdiri dari sel yang tersusun secara ketat dan berhubungan

langsung dengan lingkungan luar.

Tentang membran mukosa…..

Membran mukosa sering tertutupi dengan lapisan pelindung berupa

glikoprotein yang soluble dan viscous yang disebut dengan mucous.

MEMBRAN MUKOSA : DITEMUKAN DI HAMPIR SELURUH

BAGIAN TUBUH

SETIAP DAERAH DI ORGAN YANG

BERBEDA MEMILIKI

SPESIFISITAS, BERBEDA

SECARA KIMIA DAN FISIK

Tubuh bukan ‘uniform microbial environment’.

Setiap region atau organ berbeda secara kimia dan fisika dari satu

dengan yang lain, sehingga menyediakan lingkungan yang

selektif dimana setiap mikroorganisme itu memiliki

favoritnya.

GASTROINTESTINAL TRACT

Rongga mulut? Respiratory tract? Urogenital tract?

Kulit?

Tugas Baca : Brock, Biology of Microorganism, 703-710

Message : Rajin mandi, bersihkan seluruh tubuh, sikat

gigi, cuci tangan

                           

S. aureus. Gram stain.                              

Streptococcus mutans.

Gram stain. CDC

                             

Streptococcus pneumoniae. Direct fluorescent antibody

stain. CDC.

                                        

E. coli. Scanning E.M. Shirley Owens. Center for Electron Optics. Michigan State University.

Helicobacter pylori. ASM

Contoh-contoh flora normal

Ketika flora normal menjadi bersifat patogen…..

Adakah bagian tubuh manakah yang bebas mikroorganisme?????

Flora normal : Menguntungkan/ merugikan?

Flora normal (Madigan&Martinko, Brock,Biology of Microorganisms,

2006) : Normal microbial flora :

Microorganisms that are usually found associated with healthy body

tissue Most, but not all, microorganism are

benign (tidak berbahaya) and a few contribute directly to our health

Tentang flora normal…..

* Menambah kemampuan inang :Produksi vitamin, seperti vitamin B dan K

* Membantu pencernaan* Melindungi dari organisme patogen :

1. Flora normal mengisi ruang yang tersedia untuk bakteri, sehingga patogen tidak mendapat tempat

2. Berkompetisi dengan patogen dalam ketersediaan makanan, sehingga patogen yang menjadi penginvasi

tidak dapat bermultiplikasi3. Beberapa flora normal mengeluarkan zat antibakteri (bacteriocins), sebagai efek samping metabolisme,

sehingga memberikan efek antibiotik

Yang menguntungkan dari flora normal…..

Why do the normal flora not induce an immune response from

the host? The short answer to this question is that they do. Antibodies to the normal flora exist in our bodies, but at lower concentrations than would exist for pathogenic bacteria. They provide a "sparring partner" for our bodies that keeps our immune systems in tune.

The precise role that our immune systems take in regulating the

populations of the normal flora is not known.

the presence of microbes is not without a cost. Their metabolism allows them to

attack a broad variety of compounds in our diets, some of which they can convert to compounds that are harmful to us. They

can be opportunistic pathogens whenever luck or injury allows them into regions of the bodies where they are not wanted.

Ternyata, flora normal tak selamanya menguntungkan……

Kelompok mikroorganisme menggunakan sumber langsung atau tidak langsung dari tubuh

untuk berkolonisasi, menginvasi atau merusak tubuh manusia,

sehingga menyebabkan penyakit infeksi.

Yang patogen…..

Mikroorganisme jenis, ini, disebut dengan patogen, memakai

beberapa strategi untuk meningkatkan akses nutrien di

dalam inang. Strategi ini meliputi produksi struktur perlekatan yang spesial, faktor pertumbuhan yang unik, dan beberapa menghasilkan

potent biological toxin

Patogenesitas berbeda-beda dan bervariasi untuk setiap patogen.

Ukuran kuantitatif dari patogenesitas disebut dengan

virulensi

Virulensi diekspresikan sebagai jumlah sel inang yang terkena

dampak akibat respons patogen di dalam inang dalam suatu

periode waktu tertentu.

* Tubuh kita telah mengembangkan sistem pertahanan yang efektif

untuk menekan atau menghancurkan mikroba yang

masuk. * membuat penyakit infeksi oleh

mikroba relatif jarang terjadi.

Kemampuan parasit untuk menyebabkan kerusakan inang

sifatnya bervariasi, seperti resistensi atau susceptibility dari

inang pada parasit.

Tidak satupun virulensi patogen atau resistensi relatif inang merupakan faktor konstan. Host-parasite interaction merupakan hubungan yang sangat dinamik, antara dua organisme, dan dipengaruhi

perubahan kondisi baik patogennya maupun inangnya.

SETIAP DAERAH DI ORGAN YANG

BERBEDA MEMILIKI

SPESIFISITAS, BERBEDA

SECARA KIMIA DAN FISIK

TUBUH MEMILIKI LINGKUNGAN YANG DAPAT MENYELEKSI

MIKROORGANISME TERTENTU, SEHINGGA SATU ORGANISME BISA LEBIH SENANG HIDUP

DALAM SATU KONDISI DIBANDING MIKROORGANISME

LAINNYA

Reseptor

INTERAKSI ANTARA FAKTOR VIRULENSI DENGAN RESEPTOR PADA SEL

INANG ADALAH SPESIFIK

Koch postulat : apabila seseorang terekspos pada mikroba penyebab

penyakit, maka orang tersebut definitely akan terserang penyakit

Ternyata…… Tidak semua manusia itu memiliki response yang sama terhadap mikroba

(perbedaan susceptibility) Tidak semua galur (strain) mikroba

tertentu menyebabkan penyakit

Contoh : Vibrio cholerae, terbagi atas banyak serogroup dan serotipe, juga biotipe, tapi yang menyebabkan penyakit? Beberapa saja…..

Hepatitis B Virus, ada genotipe A-G, tapi tiap negara/area memiliki tipe yang spesifik

Salmonella typhi, ada satu strain yang hanya hidup di Indonesia dan tidak ada di tempat lain….

Infeksi dan penyakit

Infeksi : segala situasi dimana mikroorganisme ada dan

berkembang (berkolonisasi) di dalam inang, apakah inang

dirusak atau tidak

Infeksi yang menghasilkan gejala disebut dengan penyakit

Penyakit adalah kerusakan atau luka pada inang yang merusak

fungsi pada inang.

Infeksi tidak sama dengan penyakit, sebab pertumbuhan

mikroorganisme di dalam inang tidak selalu menyeabkan

kerusakan inang.

Anggota normal flora mungkin memproduksi infeksi, tetapi tidak

menyebabkan penyakit. Meskipun demikian,

mikroorganisme yang flora normal kadang menyebabkan

penyakit apabila resistensi inang berkurang, seperti aids

Asymptomatic carrier : Orang yang diinfeksi tetapi tidak

terdeteksi adanya gejala Symptom : gejala

Virulensi/patogenesitas : kemampuan mikroorganisme untuk menghasilkan penyakit

Faktor virulensi : produk/strategi yang digunakan mikroorganisme

agar berkontribusi terhadap virulensi/patogenesitasnya.

Kuntasisasi virulensi : LD50

Dua pengukuran yang paling umum untuk menyatakan virulensi adalah

dengan menggunakan model binatang yaitu LD50.

LD50 adalah jumlah bakteri yang diperlukan untuk membunuh sekitar

50% binatang

Plot antara jumlah binatang yang terinfeksi atau terbunuh terhadap

jumlah bakteri yang ada di inokulum adalah sigmoidal, tidak

linier. Untuk melokasikan 50% secara tepat, digunakan metoda

statistik.

Semakin kecil LD50 atau ID50, menjadi lebih mematikan atau infeksi suatu bakteri, semakin

kecil semakin buruk

Competition assays :Binatang diinfeksi dengan bakteri mutan

dan wild type. Setelah diberikan waktu beerapa lama, sampel diambil dari

berbagai bagian binatnag, kemudian rasio antara mutan dan wild type

dibandingkan. Kalau rasionya sama dengan dosis infeksi, berarti mutan

tidak memberikan efek virulensi, tetapi kalauwild type tidak dapat

berkompetisi dengan mutan, mutasi memiliki efek negatif.

Flora normal (Madigan&Martinko, Brock,Biology of Microorganisms,

2006) : Normal microbial flora :

Microorganisms that are usually found associated with healthy body

tissue Most, but not all, microorganism are

benign (tidak berbahaya) and a few contribute directly to our health

Tentang flora normal…..

Flora normal (Salyers & Whitt, Bacterial Pathogenesis, 2002):

Normal microbiota : resident microbiota

Resident microbiota: population of normally non virulent bacteria

found routinely in a specific site of the body of most normal adults

The normal flora of the skin consists of either transient or resident of

microorganisms. The skin is continually being

inoculated with transient microorgansims, virtually all of which

are unable to multiply, not merely survive, on this skin.

Resident microorganisms are able to multiply and ussually die

(Madigan&Martinko, Brock,Biology of Microorganisms, 2006)

Tentang transient….

(Salyers & Whitt, Bacterial Pathogenesis, 2002) (pg.58): The microbiota does not

completely prevent colonization of skin by potential pathogens, but colonization by pathogenic

bacteria is usually transient

Flora normal : mutualism

Commensal

Opportunistic pathogen

Tubuh manusia

patogen

Infeksi

Symptom : disease

Asymptomatic carrieer

Infeksi

Infeksi

Infeksi

Patogenesitas

Virulensi

Faktor virulensi

Transient

Commensal : (tidak ada di Brock, tidak di bacterial pathogenesis) :

Kuliah I : Commensalism.

A commensalist relationship is where one partner of the relationship benefits, and the

other partner is neither benefitted nor harmed.

Nontypable H. influenzae (NTHI) is a common commensal of the upper respiratory tract residing in the pharynx

Tentang commensal….

Stanley Falkow, cell, 2006 :

Commensalistic : (Nath and Revankar :Problem

based microbiology, 2006) : One entity benefits from the association and the other one

does not

Parasitism (kuliah I, internet)

A parasitic relationship is where one organism benefits at the

expense of the host. The cost to the host can vary from slight to

fatal.

Parasitism :(Nath and Revankar :Problem based microbiology, 2006) :

Ecological, reciprocal relationship between large entity (host) and a smaller entity

(parasite). Parasitism is usually a temporary

association in which the existence of the depends on, and takes advantage of, the

host in all aspects –regardless of the outcome to the host

Tentang parasitsm…..

(Madigan&Martinko, Brock, 2006): Organism that live on or in a host

organism, causing damage to the host, are called parasites.

Microbial parasites are often called pathogens

Tentang infeksi…

Infection : (Madigan&Martinko, Brock, 2006):

Growth of organsms in the host Infection refers to any situation in which a microorganism is established and growing in

a host, whether or not the host is harmed Infection is not synonymous with disease because growth of a microorgansm on a host does not always cause host damage. Thus, members of the normal microbial flora may

produce infections but seldom cause disease. However, the normal flora microorganisms if

a host resistance is compromised, as happens in disease such as cancer and AIDS

Infection : (Salyers & Whitt, Bacterial Pathogenesis, 2006):

Successful colonization of the body by a microorganism capable

of causing damage to the body

Tentang kolonisasi….

Colonization (Madigan&Martinko, Brock, 2006):

Multiplication of microorganism after it has attached to host tissues or other substances

Colonization (Salyer& Whitt, Bacterial pathogenesis, 2002)

Ability of a bacterium to remain at a particular site and multiply

there

(Salyer& Whitt, bacterial pathogenesis, 2002) :

Colonization is not synonyms with disease, nor is it necessarily

synonyms with infection. Many bacteria that colonize the human

body do not cause disease, and thus do not considered to be infecting it.

The distinction between colonization and infection has been blurred by the

realization that some of the supposedly noninfectious bacteria that normally inhabit the human

body can cause disease in surgical patients or immunosuppressed

people. So, the terms colonization , infection and disease may vary in their aplicability depending on the

status of the person colonized.

Virulensi/patogenesitas :(Salyer& Whitt, Bacterial pathogenesis, 2002)

* Virulence/pathogenecity is defined as the ability of bacterium to cause

infection (page 24). Virulence : ability of an organism to

cause disease (glossary) Pathogenecity : ability of

microorganism to cause disease

Tentang virulensi dan patogenesitas….

(Madigan&Martinko, Brock, 2006): Pathogenecity : the ability of pathogen

to cause disease (glosarry) Pathogenecity varies markedly for

individual pathogens. The quantitative measure of

pathogenecity is termed virulence. Virulence can be expressed as the cell

number that will elicit a pathogenic response in a host within a given time

period (pg 701)

Patogenesitas :

kemampuan

Kepintaran

Virulensi :Lebih terukur

Intelegensia :IQ

Faktor : gizi, genetik, lingkungan

Mikroorganisme

Faktor virulensi Virulensi tinggi : LD50 rendah

patogen

Terima kasih banyak…..