11

I) Laboratorium Produk AIam Laut, Pusat Penelitian Oseanografi LIPI, Jakarta.

Resistensi bakteri patogen terhadap agenantibiotik merupakan mekanisme alamiab untukbertahan hidup (Fischbach & Walsh, 2009).Namun hal tersebut menimbulkan kerugianapabila terjadi secara klinis. Pada saar seseorangte:rkena infeksi suatu bakteri patogen kemudiandiobati dengan antibiotik, bakteri yang sensitifterhadap agen antibiotik tersebut akanmati atauterhambat pertumbuhannya, sedangkan bakteriyang resisten tidak akan terganggu. Seiringberjalannya waktu, bakteri resisten akanmenggantikan bakteri sensitif sehingga terapidengan antibiotik yang sama tidak dapatdigunakan lagi. Proses patogenisitas akibatinfeksi tetap berlangsung. Akibatnya, biayapengobatan akan membengkak dan resikokematian meningkat (Fischbach &Walsh, 2009;

Penelitian pemanfaatan biodiversitas lautsalah satunya adalah bioprospeksi senyawabahan alam untuk: mengatasi penyakit yangmematikan, seperti penyakit infeksi. Penelitiansenyawa bahan alam kelautan untuk: tujuantersebn difokuskan untuk menemukan kandidatobat bamyang dapat mengatasi mikroorganismepatogen yang telah mengalami resistensiterhadap agen antibiotik. Upaya tersebutmengalami kendala, sehingga tidak banyak agenantibiotikbaru yang dihasilkan. Pada waktu yangbersamaan, strain bakteri patogen resistenterhadap agen antibiotik telah muncul danmenyebar secara klinis (Fischbach & Walsh,2009).

PENDAHUWAN

RESISTANCE OF PATHOGENIC BACTERIA AND STRATEGIES TO OVERCOMERESISTANT BACTERIA. Bacterial resistanceto antibiotics is one of theproblems in the treatmentof infectious diseases. As results of the existence of resistant bacteria are increasing the cost oftreatment,and risk of deathfrom infectionrate isgetting lrorse. So, there aresome efforts needed tofix resistant bacteria and the search for new antibiotic agents from natural products includingmarine naturalproducts. Thispaper explains resistance mechanismsas well as some categories ofresistant bacterias and also strategies to overcome the resistance of bacterias. It includes theinvention of the target based on resistance mechanisms, the development of a new class ofantibiotics, the use of genomic targets to discover new antibiotic targets, and develop strategies toprolong the cycle of antibiotic use.

ABSTRACT

Joko TriWibowol)

Oleh

RESISTENSI BAKTERI PATOGEN DAN STRATEGI MENGATASIBAKTERI RESISTEN

ISSN 0216-1877Oseana, Volume XL, Nomor 3, Tahun 2015 : 11-17

12

Evolusi horisontal terjadi akibat adanyapertukaran material genetik dari organisme yangtelah resisten. Organisme resisten tersebutdapat berasal dari spesies yang sarna maupundari spesies atau genus yang berlainan.Pertukaran material genetik terjadi melalui proseskonjugasi, transduksi, dan transformasi.Konjugasi material genetik bakteri resistenterjadi pada bakteri Gram negatif melalui 'pilus',yaitu struktur perpanjangan suatu protein yangmenghubungkan dua organisme. Transduksi

terapi menggunakan agen antibiotik. Bakteriyang sensitifterhadap antibiotik tersebut akanmati, sedangkan yang resisten akan bertahankemudian memperbanyak diri sehinggameningkatkan populasi bakteri resisten. Awalmula terjadinya resistensi pada evolusi vertikaldiduga karen a adanya mutasi spontan. Mutasitersebut menyebabkan berbagai hal sebagaiberikut:

1. Perubaban situs perlekatan agen proteintarget dengan agen antibiotik, Contoh:perubaban PBP 2b (Penicillin bindingProtein 2b) pada pneumococci yangmenjadikannya resisten terhadap agenantibiotik kelas penisilin,

2. Upregulationproduksi enzim yang dapatmenginaktifkan agen antibiotik. Contoh:erythromycin ribosomal methylasepadastaphyilococci yang menjadikkannyaresisten terhadap agen antibiotikerythromycin.

3. Perubaban protein kanal membran luarbakteri yang mengakibatkan agenantibiotik tidak dapat masuk ke dalamintraseluler bakteri. Contob: OmpF padaEscherichia coli.

4. Upregulation yang menghasilkanpeningkatan jumlab pompa effluks yangmampu mengeluarkan agen antibiotik dariintraseluler menuju ekstraseluler bakteri.Contoh: mekanisme efiluks agen antibiotikfloroquinolon dari Staphylococcusaureus.

Mekanisme terjadinya resistensi bakteripatogen terhadap agen antibiotik dapat terjadikarena resistensi secara alami (innate) ataudapatan (acquired).Beberapa bakteri memilikiresistensi alami (innate)terhadap lebih dari satukelas agen antibiotik. Contoh resistensi alamiyaitu pada VRE (vancomycin resistant Enterofaecalis). Bakteri Entero faeca/is resistenterhadap antibiotik vancomycin, karena memilikigen vanA. Adapun resistensi dapat terjadikarena mutasi de novo maupun mutasi karenaakuisisi gen resistendari organisme lain.Akuisisigen resisten dari bakteri resisten ke bakterisensitif dapat terjadi melalui konjugasi,transformasi, atau transduksi transposon daribakteri resisten ke plasmid sel inang. Genresisten yang telab dialruisisi memungkinkanbakteri untuk menghasilkan suatu enzimyang dapat merusak agen antibakteri,mengekspresikan pompa efluks yang mampumencegab agen antibiotik mencapai situs targetintraselular, memodifikasi situs target obat, ataumenghasilkan altematif jalur metabolisme,sehingga mampu melewati fuse yang menjaditarget obat. Resistensi terhadap berbagai kelasagen antibiotik dapat terjadi melalui pertukarangenetik tersebut (Tenover, 2006).

Terdapat dua istilah pada resistensibakteri berdasarkan mekanisme perubabangenetiknya yaitu 'evolusi vertikal' , dan 'evolusiborisontal' (McManus, 1997). Evolusi vertikalterjadi akibat adanya mutasi kromosomal danproses seleksi. Hal tersebut terjadi pada saat

MEKANISME RF.SISTENSI DANKA1EGORIBAKfERI RESISfEN

Tenover, 2006). Permasalahan lain yaitukemunculan bakteri-bakteri resisten lebih cepatdari penemuan agen antibiotik yang mampumengatasi bakteri tersebut (Fischbach &Walsh,2009). Oleh karena itu, diperlukan pemabamanmengenai resistensi bakteri patogen danlangkah-langkah strategis untuk mengatasibakteri patogen yang telab mengalami resistensi.

13

_4;~r{~;1 ~~~.'. ..~

."."T~",fllllk4cl"

- -- -( .'

:' 1\;r

r: - r:~. r.

r;.r-.,.( ( (::- t: t:

F~~ • -r - Tn-droprillHldpllamethaxazoJe,

FlUidic acid I- I--

T.

I-I- I-

I-I- I-

r. I,_1M i-I'

acid

I - 1-,addt I- I-

SIreptogra1nim 1'1 -"'. »r- I""..,. ....,....

. ~ v ~""" 1J, -,

Tabell. Agen antibiotik yang digunakan untuk menentukan kategori resistensi bakteri Sunaeus,Enterococcus spp., dan Acinetobacter spp. (Magiorakos et al., 2012).

berbeda di tiap negara untuk bakteri-bakteripatogen, seperti S. aureus,Enterococcus spp.,Enterobacteriaceae (selain Salmonella danShigella), Pseudomonas aeruginosa danAcinetobacter spp. Adapun kategori agen-agenantibiotik yang umum digunakan untukpengujian resistensi bakteri berbeda, antarabakteri resisten satu dengan yang lain. Hal inimengacu pada acuan standar pedoman terapipengatasan infeksi akibat bakteri tersebut(Magiorakos et al., 2012). Acuan standarantibiotik untuk menguji resistensi bakteriStaphylococcusaureus.Enterococcusspp. ,danAcinetobacter spp. dapat dilihat pada Tabel I.

terjadi melalui material genetik yang ditransferoleh bakteriofag (virus yang menyerang bakteri).Adapun transformasi terjadi melalui segmenDNA dari bakteri resisten yang ada dilingkungan bakteri non-resisten yang ada saatlisis bakteri resisten. Hal tersebut dapatmengakibatkan individu organisme bakteri non­resisten berubah menjadi resisten (McManus,1997).

Resistensi bakteri dapat diklasifikasikanberdasarkan sensitifitasnya terhadap agenantibiotik. Kategori tersebut dibuat untukmembuat definisi terstandar terhadap istilah­istilah resistensi yang mungkin diartikan

14

target yang berupa enzim laktamase. Haltersebut diawali dengan melakukan skriningterbadap peaghasil enzim laktamase tersebutPendekatan kedua yaitu mencari agen yangdapat mengbambat target yang berupaenzim bidrolase. Hal tersebut dilakukandengan mencari mekanisme pengbambatanpada sisi aktif enzim serin bidrolase.

Kedua strategi di atas mengbasilkanclavulanate. Senyawa tersebut merupakanagen antibiotik yang tidak aktif apabiladigunakan sendiri, namun meningkatkan aksiagen antibiotik dari kategori ~-laktamkhususnya amoxicillin pada bakteri resisten.Mekanisme kerja clavulanate ada labmenonaktitkan enzim laktamase denganbekerja sebagai substrat palsu bagi enzimtersebut. Kombinasi amoxicillin danclavulanate dikenal dengan namaAmoxiclav, dan sekarang menjadi gardadepan dalam terapi infeksi. Kombinasilainnya adalah sulbactam dengan ampicillin.Sulbactam merupakan senyawa analog §­laktam yang mengandung atom Spadastuktur cincin !-laktam sebingga ikatannyamenjadi lebih lemah. Sulbactam menjadisubstrat bagi enzim laktamase danmenyebabkan enzim tersebut berada dalamCase inaktif dalam jangka waktu yang re1atiflama. Adapun analog lainnya yang berbasilditemukan kemudian digunakan dalam terapikOOlbinaside:oganantibiotik ~-laktamadalahTimeotin® dan Zocin®.

Pad a kategori antibiotik tetracyclinmaupun erythromycin, pengembangandilakukan dengan menarget pada pompaeffluks maupun pada enzim pemetilasi. Datibasil studi, senyawa analog yangdikembangkan dari kategori antibiotiktetracyclin dan erythromycin adalab 16ketolides. Senyawa 16ketolides merupakanmodifikasj dari claritbromycin yangmemilikigugus 3-keto pada struktur cincinmakrolidanya. Dengan ada perubaban

1. Menemukan target berdasarkenmelumisme resistensi;

Salah satu mekanisme resistensi bakteriterbadap antibiotik f}-laktam adalah denganmenghasilkan enzimjl-laktamase yang dapatmenooakt:i.fk:anantibiotik tersebut. Salah satustrategi mengatasi bakteri penghasil §­laktamase yaitumembuat antibiotik barudaristruktur utama ~-laktam dengan caramemodifikasi struktur rantai sampiog. Haltersebut dapat mengatasi bakteri yangresisten, namun banya semen tara.

Strategi lainnya dengan cara membuattarget berdasarkan mekanisme resiste:osinya.Hal ini dilakukan melalui dua carapendekatan untuk menonaktitkan enzimyang dihasilkan bakteri. Pendekatan pertamayaitu mencari agen yang dapat menghambat

Menurut Walsh (2000) terdapat beberapastrategi untuk mengatasi resistensi bakteripatogen. Strategi tersebut adalab sebagaiberikut:

S'lRATEGIUNIUK MENGATASIRESISTENSI BAKTERI

Adapun kategori-kategori bakteri resistenmenurut Magiorakos et 01., (2012) antara lainadalah sebagai berikut:

1. Multidrug-resistant (MDR) yaituresistensi bakteri yang didefinisikansebagai ketidaksensitifan bakteri terbadappaling tidak satu agen antibiotik dari tigaatau lebih kategori agen antibiotik.

2 Extensively drug-resistant (XDR) yaituresistensi bakteri yang didefinisikansebagai ketidaksensitifim bakteri terbadappaling tidak satu agea antibiotik dari semuakategori agen antibiotik kecuali satu ataudua kategori yang masih sensitif.

3. Pan drug-resistant (PDR) yaitu resistensibakteri yang didefinisikan sebagaiketidaksensitifan bakteri terbadap semuaagen antibiotik dari semua kategori.

15

sehingga memperluas target kandidat agenantibiotik yangsaat ini terbatas. Target-targetbaru tersebut berfungsi dalam skrining untukmenentukan senyawa penuntun yang dapatdikembangkan menjadi agen antibiotik barndengan syarat dapat digunakan padaskrining in vitro .kemudian in vivo padahewan uji. Dengan kata lain target barutersebut harus tervalidasi. Contoh targetbaru tersebut adalah metallopeptidase yangmerupakan protein yang esensial bagibakteri dan terdapat pad a hampir semuabakteri.

Di lain pihak, teknik genomikdigunakan pula untuk mengetahui sekuensgen lengkap dari mikroba penghasil senyawaantibiotik. Dengan mengetahui sekuens darimikroba tersebut, diharapkan dapat dikctahuipula operon pada biosintesis senyawaantibiotik dan regulasinya. Setelah itu,biosintesis senyawa antibiotik bahkan darimikroba yang sulit dikultur dapat dilakukan.Hal tersebut akan memperluas pencariankandidat agen antibiotik baru yang mampumengatasi bakteri patogen resisten.

Pada biosintesis antibiotik poliketidaatau campuran polikctidalnon ribosomalpeptida antibiotik,umumnya gen yangbertanggung jawab terhadap biosintesisantibiotik tcrsebut terdapat pada suatucluster gen dengan panjang 50-100 kilobaseDNA. Oleh karena itu, biosintesis senyawaantibiotik dapat dilakukan dengan kloning.Namun demikian, ada hal yang perludiperhatikan yaitu teknik fermentasi untukmemperbanyak hasil biosintesis. Di sampingitu, perlu pula diperhatikan efek dari mutasimaupun efek lainnya pada proses biosintesisterbadap produk akhir yang dihasilkan. Genyang dapat digunakan adalah yang dapatmenghasilkan produk akhir yang diinginkandan stabil dengan arti mampu mentolerir efekmutasi titik, pemindahan multi domain, danpenggantian domain katalitik.

3. Penggunaan teknik genomik untukmenentukan targetbaru.

Perkernbangan pesat pada teknikgenomik rnenjadikan gen-gen dari beberapabakteri patogen dapat disekuens secaralengkap. Studi yang intensifterus dilakukanuntuk mengetahui gen yang bertanggungjawab terhadap ekspresi protein yangberperan pada virulensi bakteri maupunpada daya survival bakteri tersebut. Protein­protein tersebut sebagian telah diketahui

2. Pengembangan kelas antibiotik bamTujuan pengembangan kelas antibiotik

barn adalah menghasilkan antibiotik denganpotensi yang tinggi dan spektrum yang lebihluas, namun seminimal mungkinmenghasilkan bakteri resisten. Hasil daristrategi ini adalah ditemukannya kelasantibiotik linezolid. Linezolid diketahuimemiliki mekanismekerja yaitumenghambatsintesis protein melalui interaksi spesifikdengan 23S RNA ribosom. Linezolid telahditetapkan sebagai kelas pertama antibiotikyang diperkenalkan sekitar tahun 2000.Sebelumnya, tidak ada kelas antibiotik baruyang ditemukan sejak 1970.

Selain linezolid, ditemukan pularamoplanin. Ramoplanin merupakan suatuglycolicodepsipeptide yaitu makrolaktonsiklis yang terdiri dari 17 asam amino.Ramoplanin bekerja dengan menghambatbiosintesis dinding sel peptidoglycandengan berperan sebagai substrat palsu.Dari basil studi, diketahui bahwa ramoplaninaktif terhadap VRE (vancomycin resistantenterobacter).

tersebut, pompa effluks pada bakteriresisten tidak mengenali agen antibiotiktersebut, sehingga agen antibiotik dapatsegera menuju lokasi penempalan pada situaktifnya.

Permasalaban resistensi bakteripatogen akan terus berlaojut seiring denganpencmuan-penernuan agen antibiotik baru.Namun demikian, bukan berarti agenantibiotik yaog ada sekaraog tidak dapat

VRSA (Vancomycin ResistantStaphyllococcus aureusi. VRSAmerupakanmomok karena saat ini tidak ada antibiotiklain yang dapat digunakan untukmengatasinya. VRSA juga dapat terjadiapabila terdapat transfer gen resistanvancomycin dari enterobacteria resisten atauVRE (VancomycinResistant Enterobacterypada MRSA.

Penggunaan antibiotik dalamkombinasi dimungkinkan untuk mengatasiinfeksi tanpa menimbulkan resistensi. Haltersebut disebabkan oleh eara kerja antibiotikyang saling melengkapi satu sama lain,sehingga walaupun masing-masingdosisnya adalah dosis subterapi, namuntetap menghasilkan efek dalam terapi. MDRpada TBC (tuberculosis) kemungkinan besarmuncul akibat pengulangan ketidakpatuhanpasien terhadap pengobatan.

Selain penggunaan antibiotik untukterapi pada manusia, perlu diperbatikan pulapenggunaan antibiotik pada peternakan.Pada tahun 1994, turunan vancomycin yaituavoparcin digunakan sebanyak 24.000 kguntuk petemakan di Denmark, sedangkanpada manusia hanya sebesar 24 kg. Hasil ujilaboratorium terbadap VRE di petemakantersebut rnenunjukkan lima gen operon yangsama dengan VRE yang diisolasi dariman usia. Setelah adaoya temuan itu,pemerintah Denmark melarangpenggunaanturuoan avoparcin untuk petemakan. Olehkaren a itu, agen antibiotik baru yangnantinya akan digunakan pada manusiaperlu dievaluasi terlebih dahulu sebelumdigunakan pada hewan temak.

16

4. Mengembangkan strategl untukmemperlama siklus penggun aanantibiotik.

Strategi ini dilakukan denganmegnoptimalkan penggunaan antibiotikyang telah tersedia. Di negara bcrkembangseringkali terjadi ketidaksesuaianpenggunaan antibiotik. Hal ini disebabkanoleh pemberian resep dokter yang kurangtepat dan pcrilaku pasicn terhadappenggunaan antibiotik. Pembcrian resepdokter yang kurang tepat terjadi pada hampirseparuh dari kasus infeksi. Doktermemberikan antibiotik padahal infeksidisebabkan oleb virus, bukan disebabkanoleh bakteri. Hal tersebut mcnyebabkanterjadinya peningkatan pcnggunaanantibiotik yang tidak perlu. Adapun perilakupasien khususnya di negara bcrkembangyaitu dapat dengan mudah mendapatkan danmengkonsumsi antibiotik di luar resep dokter.Mereka mengkonsumsi antibiotik untukmengbilangkan gejala tanpa memperhatikanaturan pakai. Akibatnya dosis yangdidapatkan merupakan dosis subterapi yanghanya menghilangkan gejala, namunmenyisakan bakteri resisten. Pasicn tersebutberesiko menjadi reservoir bakteri resistenyang dapat mcnyebar ke individu lain.

Acuan standar diperlukan untukmencegah timbulnya resistensi bakteri padaterapi antibiotik. Adapun anjuran dari acuantersebut yaitu penggunaan antibiotik secaraoptimal (dosis, lama terapi, dan jenisantibiotik), mengganti antibiotik secaraterpola, serta menggunakan antibiotik dalamkombinasi (Shlaes et al., 1997).

Anjuran untuk penggantian antibiotikseeara terpola perlu dilakukan pada antibiotiklini terakhir, seperti vancomycin.Penggunaan vancomycin secara terusmenerus untuk mengatasi MRSA(Methycillin Resistant Staphyl/ococcusaureus) dapat menyebabkan tcrjadinya

Walsh, C. 2000. Molecular mechanisms thatconfer antibacterial drug resistance.Namre,406: 77~781.

Ten over, F. C. 2006. Mechanisms ofantimicrobial resistance in bacteria.AmJ Med, 119(6A):S3-SlO.

Sblaes, D., Gerding, D., Jobo, J.F.J., River, P.,Craig, W., Bornstein, D.,Watanakunakorn, C. 1997. SocietyforHealthcare Epidemiology ofAmericaand Infectious Diseases Society ofAmerica Joint Committee on thePrevention of AntimicrobialResistance: Guidelines for tbePrevention of AntimicrobialResistance in Hospitals. InfectControl Hosp Epidemiol, 18: 275-291.

McManus, M. C. 1997. Mechanisms ofbacterial resistance to antimicrobialagents. Am J Health-Syst Pharm,54(12):142~1433.

Magiorakos, A.P., Srinivasan, A., Carey, RB., Canneli, Y., Falagas,M E.,Giske,C.G,Monnet,D. L. 2012.Multidrug­resistant, extensively drug-resistantand pandrug-resistant bacteria: aninternational expert proposal forinterim standard definitions foracquired resistance. Clin MicrobiolInfect,18(3):268-281.

17

Fiscbbacb, M. A., and Walsb, C. T. 2009.Antibiotics For Emerging Pathogens.Science,325(5944): 1089-1093.

DAFfAR PUSTAKA

digunakan lagi. Tata cara pemberianantibiotik maupun strategi lainnya diperlukanuntuk memperlambat laju resistensi bakteripatogen.

Dari uraian di atas, strategi yang palingmemungkinkan untuk mengatasi bakteriresisten yaitu dengan menelusuri protein­protein target agen antibiotik yang barnyangkemudian divalidasi, sehingga dapatdigunakan dalam bioprospekting berbagaisenyawa baban alam kelautan. Target barutersebut hendaknya terdapat pada seluruhbakteri patogen namun tidak pada inang,sebingga agen antibiotik dapat bekerja tepatsasaran. Selain itu, target barutersebutbendaknya terdapat pada bakteri yangdikategorikan tidak resisten maupun bakteriyang dikategorikan resisten, sehingga agenantibiotik baru yang dibasilkan nantinyadapat digunakan untuk mengatasi seluruhpenyakit infeksi. Strategi lain yang telabdijelaskan di atas tetap diperlukan untukmengantisipasi kemungkinan timbulnyapermasalaban lain yang berakibat tidakefektifnya agen antibiotik.

18