faktor-faktorvirulensienterotoksindanperlekatan...

FAKTOR-FAKTOR VIRULENSI ENTEROTOKSIN DAN PERLEKATANESCHERICHIA COLT TERHADAP KESEHATAN TERNAK DAN MANUSIA

PENDAHULUAN

Galur bakteri Escherichia coli enterotok-sigenik (ETEC) merupakan salah satu kelompokbakteri yang paling banyak menimbulkan diareneonatal pada ternak, seperti anak sapi, babi clankambing atau pada anak-anak di bawah umur limatahun (MOON, 1974; TZIPORI, 1985; SUPAR et al,1989) . Bakteri ETEC penyebab diare pada anakbabi pertama kali dideskripsikan oleh SMITH clanHALLS (1967), sedangkan pada manusia dipelajarioleh GORBAH et al. (1971) clan SACK et al . (1971) .Dewasa ini ETEC masih merupakan penyebabdiare pada anak-anak BALITA di negara berkem-bang (AGUERo et al ., 1985 ; CRAVIATO etal., 1988).Di samping itu, masih disinyalir sebagai penyebabdiare bagi para pelancong atau turis asal negaramaju ke negara berkembang (MERSON et al .,1976). ETEC jarang diisolasi dari kasus diare dinegara maju, tetapi sering menyebabkan wabahdiare pada anak-anak di rumah sakit clan paraperawat (ESCRIBANO et al ., 1987; BLANCO et al .,1989) .

Kolibasilosis akibat infeksi galur ETEC seringmewabah menyerang ternak yang masih menyusuclan pasca sapih (SUPAR et al ., 1989 ; HOLAND,1990) clan penyakit kolibasilosi ini banyak menim-bulkan kerugian ekonomi pada peternakan babiintensif clan sapi perah (TZIPORI, 1985 ; SUPAR etal., 1989). Namun demikian galur ETEC mempu-nyai sifat host spesifik atau dengan kata lain tipeETEC penyebab diare pada manusia berbeda de-ngan pada sapi clan pada babi . Sifat patogenitasETEC penyebab diare ditentukan oleh kontribusidari pengaruh 2 macam faktor virulensi yaitu ke-mampuan memproduksi enterotoksin clan antigenkolonisasi atau antigen perlekatan sehingga dapatmenempel clan mengkolonisasi usus halus (TZIPORI,1985) .

Pada kesempatan ini dikemukan suaturangkuman hasil-hasil penelitian tentang faktorvirulensi enterotoksin clan antigen kolonisasi dariEscherichia co/i bersifat enteropatogenik clan pe-ranannya terhadap kesehatan ternak clan kese-hatan manusia .

SUPARBalai Penelltian Veteriner

Jalan R.E. Martadinata 30, P.O. Box 52, Bogor 16114

STRUKTUR ANTIGEN PADA BAKTERIESCHERICHIA COL/

Studi awal secara serologik tentang E. colisetengah abad yang lampau dapat clibeclakan 25jenis 0-antigen , 55 K-antigen clan 20 H-antigen(KAUFFMAN, 1944; KAUFFMAN clan DU PONT, 1954) .Sejak penemuan itu hingga saat ini jumlah antigenE. coil bertambah menjadi 162 0-antigen, 90K-antigen clan 50 H-antigen (EwINGS, 1986) . Vari-asi antigen tersebut sangat penting dalam mem-pelajari sifat epidemiologik kolibasilosis, akantetapi tidak semua laboratorium medis veterinerclan kedokteran dapat mengadakan serotyping E.coli.

Ditinjau dari segi medis veteriner clan kedok-teran manusia, pemilihan teknik identifikasi anti-gen permukaan (antigen perlekatan) clanekstraseluler (enterotoksin) dari E. coli yangberhubungan dengan sifat virulensi tersebut dalammenimbulkan penyakit merupakan langkah yangpenting dalam konfirmasi diagnosis penyakit . An-tigen permukaan pada E. col/ dapat merangsangtimbulnya reaksi imunologik dapat dipakai dalamklasifikasi serologik E.coli, baik yang bersifat pa-togenik maupun yang non patogenik . Sedangkanantigen ekstraseluler yang penting ialah enterotok-sin . Antigen permukaan yang penting ialah antigenperlekatan atau pili atau fimbriae berfungsi seba-gai faktor kolonisasi (GAASTRA clan DE GRAAF,1982) . Sedangkan antigen somatik atau 0-anti-gen, antigen kapsul clan antigen H hanya bergunadalam mempelajari sistematik bakteri tersebut(EwINGS, 1986) . Oleh karena itu, mekanisme pa-togenesis ETEC dalam saluran pencernaan dimulaidengan perlekatan clan kolonisasi pada permukaansel epitelium usus halus.

ENTEROTOKSIN

Galur E. coli enterotoksigenik yang menye-babkan diare akut pada manusia clan hewan ternakmempunyai kemampuan untuk memproduksi 2macam enterotoksin yang berbeda (SMITH clanGYLES, 1970; SACK, 1975), yaitu toksin ticlaktahan panas (heat-labile toksin = LT) clan yang

tahan panas (heat stable toxin = ST) . Sifat sensi-tifitas terhadap panas dari toksin tersebut pertamakali dideskripsikan oleh SMITH dan GYLES (1970) .LT berubah menjadi tidak aktif setelah dipanaskanpada suhu 65°C selama 15 menit, sedangkan STtidak terpengaruhi pada pemanasan 100°C selama30 menit. Namun demikian ST yang dipanaskanpada suhu 121 °C selama 30 menit menjadi rusak.Sifat-sifat produksi toksin dikendalikan oleh genyang terdapat dalam plasmid (SMITH dan HALLS,1968) . Pada hewan neonatal yang terinfeksi bak-teri ETEC, toksin disekresikan ke dalam lumenusus . Di dalam rongga usus toksin merangsangsekresi sel epitelium usus halus, sehinggga selepitelium mengeluarkan cairan tubuh dan garam-garam elektrolit secara berlebihan, namun selepitelium tidak mengalami kerusakan, hanya men-derita dehidrasi .

8

SUPAR : Faktor-faktor Virulensi Enterotoksin dan Periekatan Escherichia Coli

ENTEROTOKSIN TIDAK TAHAN PANAS

Enterotoksin yang tidak tahan panas (LT)diproduksi oleh galur ETEC asal hewan ataumanusia . Toksin yang tidak tahan panas terdiri dari2 subunit, yaitu subunit A (25 kilodalton = kd)dan 5 subunit B (11,5 kd) (Tabel 1) . Subunit Amempunyai kemampuan merangsang aktifitas en-zim adenilat siklase, subunit B terbentuk dari 5monomer dapat merangsang perubahan bentukmorpologi sel adrenal Yl tikus (SACK dan SACK,1975) . Subunit A mempunyai sifat melekat (bind-ing) terhadap target sel ganglioside GM1 padamukosa usus halus (GILL dan RICHARDSON, 1980).Efek biologik LT serupa dengan toksin kholera(TAKEDA et al ., 1983) . Sedangkan sifat fisiko-khemik LT ialah tidak dapat melalui membrandialisis (BYWATER, 1972) dan toksin ini dapatmerangsang terbentuknya antibodi atau imuno-genik . Sifat imunogenisitasnya serupa dengan tok-sin kholera (EVANS dan EVANS, 1977) . Toksin LTmempunyai berat molekul 85-90 kilodalton, dansifat antigenisitas dan imunogenisitasnya serupadengan toksin kholera yang dihasilkan oleh kumanVibrio cholerae (RICHARDS dan DOUGLAS, 1978),oleh karena itu sifat-sifat biologik atau aktifitaskerja LT mirip dengan toksin kholera. Reaksi toksindalam hospes dimulai dengan penempelan subunitB pada reseptor ganglioside GM 1 pada permukaanusus halus (Moss et al ., 1979) . Translokasisubunit A ke dalam sel epitelium dan disosiasimenjadi dua subunit (Al dan A2) yang diikutidengan adenosin di-phosphate ribosilasi yang di-katalisasi oleh Al-adenilat siklase, sebagai hasilreaksi akan terjadi kenaikan kandungan cyclicadenosin monophosphate (c-AMP) (GILL danRICHARDSON, 1980) . Penumpukan cyc/ic-AMP

pada sel mukosa usus akan memblok absorbsi airpada bagian villus dan merangsang sekresi cairantubuh dan garam elektrolit pada bagian krip usushalus. Sekresi lebih besar dari absorpsi sehinggahewan menjadi diare dan dehidrasi . Gen pengen-dali LT terdapat dalam konjugatif plasmid (dengangen ToxA dan gen ToxB) yang diorganisir ataudiatur oleh operon .

Struktur LT asal dari isolat E. co/i dari manusia(LTm) dan LT dari isolat E. coli asal anak babi (LTb)serupa . Akan tetapi ke dua toksin tersebut memiliki sifat antigenik dan sifat imunogenik yangberbeda. Perbedaannya terletak pada susunanasam amino sari subunit A dan subunit B(YAMAMOTO et al ., 1987) . Deteksi enterotoksin LTdapat dilakukan secara in vivo dan in vitro. Ujibiologik secara in vivo pertama kali dilakukandengan metode ilea/ loop (SMITH dan GYLES,1970) . Selanjutnya dikembangkan metode deteksiLT secara in vitro, yaitu dengan sel jaringan Yl(DONTA et al ., 1974) dengan sel jaringan chinesehamster ovary (CHO) (GUERRENT et a/ ., 1974 ataudengan sel Vero (BLANCO et al., 1985) . Uji secaraserologik, ELISA dan reaksi koaglutinasi telahdikembangkan (YOLKEN et al., 1977 ; RONNBERGdan WADSTROM, 1983) . Di Indonesia diketahuibahwa E. co/i K88 banyak ditemukan pada anakbabi penderita diare, bakteri tersebut mempro-duksi LT . Studi komparatif metode ELISA dipelajariuntuk deteksi LT pada E. co/i K88 isolat anak babi(SUPAR, 1986, 1987a, 1990) . Disamping itu me-tode hibridisasi DNA juga telah diaplikasikan untukidentifikasi gen pengendali LT (MAINIL et al .,1990) .

TOKSIN TAHAN PANAS (ST)

Enterotoksin dari E. coli yang tahan panas(ST) merupakan protein dengan berat molekulyang rendah ( Tabel 1) bersifat non imunogenik .Dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu STa danSTb . STa bersifat larut dalam metanol dan dapatlolos dari membran kantong dialisis (BURGESS eta/., 1978), menimbulkan diare pada anak mencitumur 3 hari (SUPAR, 1987) . STb tidak larut dalammetanol, tidak menimbulkan dehidrasi pada anakmencit, tetapi dapat menyebabkan akumulasi cair-an dalam loop usus anak babi sapihan, oleh karenaitu dapat menyebabkan diare pada babi pada pe-riode pasca sapih (BURGESS, et al ., 1978) .

Berbeda dengan dengan LT, STa berpengaruhterhadap aktifitas enzim guanilat siklase, menye-babkan kenaikkan kandungan cyclic guanosin monophosphate (c-GMP) . Hal ini akan menyebabkanrangsangan sekresi cairan tubuh pada permukaanusus halus. Rangsangan ini terjadi dalam waktu

yang relatif singkat dibanding dengan aktifitas LT(GUERRENT et al ., 1980) . Oleh kareana itu E. coliyang memproduksi STa dapat menyebabkan diarepada anak hewan neonatal (early onset diarrhoea) .STa disintesis dari senyawa polipeptida terdiri dari72 asam amino, dalam proses pematangan me-ngalami pemecahan hingga menghasilan rantaipolipeptida yang lebih pendek (18 asam amino)(MOSELY et al ., 1983) . Sifat stabilitasnya terhadappanas ditentukan oleh adanya cystein residu yangakan menghasikan ikatan disulfide (CHAN danGIANELLA, 1981) .

Gen yang mengendalikan sintesis STa terda-pat dalam plasmid, kemungkinan juga terdapatdalam plasmid pengendali LT atau dalam genpengendali faktor kolonisasi atau terdapat dalamgen pengendali resistensi terhadap antibiotika(GONZALEz dan BLANCO, 1985) . Rantai asam aminoenterotoksin STa dart isolat E.coli dari manusia,babi atau sapi mempunyai struktur primer yangserupa, perbedaanya terletak pada letak asamamino pada bagian N-terminal (CHAN dan GIAN-ELLA, 1981) .

Cara deteksi yang paling klasik dipakai untukidentifikasi STa yang larut dalam metanol ialahsuckling mouse bioassay . Metode ini masih seringdipakai di banyak negara berkembang (SUPAR,1987) . Dalam dasawarsa.terakhir identifikasi STadilakukan dengan radioimmunoassay, secaraELISA atau dengan hibridisasi DNA (MOSELY et al .,1983) .

ANTIGEN KOLONISASI ATAU FAKTORPERLEKATAN

E. coli enterotoksigenik mempunyai kemam-puan untuk menempel dan mengkolonisasi diper-

Tabel 1 .

Sifat enterotoksin dari E. coli

(Sumber : BLANco et ah,1991)

WARTAZOA Vol. 6 No. 1 T77.1997

mukaan sel mukosa usus halus dan tahun terhadappengaruh aliran cairan dalam usus dan gerakanperistaltlk usus (GAASTRA DAN DE GRAAF 1982) .Sifat tersebut berhubungan dengan kemampuanbakteri memproduksi tonjolan pada permukaan selberupa benang-benang halus atau sering disebutfimbria atau antigen perlekatan atau pili . Benang-benang halus tersebut berupa protein yang mem-punyai berat molekul 14-30 kilodalton . Ke-mampuan bakteri memproduksi protein ini diken-dalikan oleh gen yang terdapat dalam plasmidyang biasanya terdapat dalam plasmid yang mem-punyai gen pengendali enterotoksin . Antigen daribenang protein tersebut dapat menunjukan reaksimanose resisten hemaglutinasi dengan eritrositspesifik . Benang-benang halus tersebut hanya ter-bentuk pada suhu 37°C dan tidak terbentuk padasuhu 18°C. Berdasarkan sifat dan besarnya beratmolekul dibedakan beberapa macam antigen per-lekatan pada bakteri E. colt entero-toksigenikpenyebab diare pada anak hewan ternak neonataldan manusia (Tabel 2 dan Tabel 3) .

Antigen perlekatan atau antigen kolonisasiK88 pertama kali dilaporkan terdapat pada E. coliasal anak babi diare tahun 1961 (ORSKOV et al .,1961), namun antigen tersebut baru diidentifikasibeberapa tahun kemudian berupa fibril ataubenang protein halus pada permukaan sel (STIRMet al., 1967) . Penelitian selanjutnya dapat dibe-dakan 3 macam, yaitu K88ab , K88ac dan K88ad(GUINEE dan JANSEN, 1979) . Disamping ItU SMITHdan LINGGOOD (1972) melaporkan adanya antigenpada permukaan sel E. colt yang diisolasi dari anaksapi dan anak kambing. Antigen tersebut pertamakali diberi nama common K antigen (Kco) . Pe-meriksaan lebih lanjut antigen Kco dinamakanantigen K99 (ORSKOV et al ., 1975) . Pada penelitian

Sifat LT ST

STa STb

Bentuk senyawa Protein Protein ProteinBerat molekul (d) 85.000 - 90.000 1 .900-2000 5 .000Sub unit IA dan 513 tidak ada tidak adaberat molekul (d) A : 25.000beret molekul (d) B : 11 .500

Reseptor ganglioside GM1 tidak diketahui tidak diketahuiAktifitas terhadap adenilat siklase guanilat siklase tidak diketahuiPengaruh c-AMP c-GMP tidak diketahuiImunogenisitas imunogenik non imunogenik non imunogenikGen pengendali plasmid plasmid plasmid

(d) : dalton

diare pada anak babi ditemukan adanya isolat E.coli negatif K88 dan K99, tetapi bakteri tersebutmampu mengkolonisasi permukaan sel usus halusanak babi . Pemeriksaan lebih lanjut antigenkolonisasi tersebut merupakan fibria 987P atau F6(NAGY et al ., 1976) . Produksi antigen ini tidakdikendalikan oleh gen di dalam plasmid sepertipada K88 dan K99 melainkan dikendalikan olehgen dalam khromosom (GAASTRA dan DE GRAAF,1982) .

Pada E. coli K99 dari anak sapi diare diketahuimasih mempunyai antigen fimbria yang lain de-ngan K99 antigen tersebut dinamakan fibria F41(DE GRAAF dan RoORDA, 1982) . Antigen tersebutkadang-kadang ditemukan bersama-sama denganantigen K99 pada satu sel E. coli isolat anak sapidiare dan tergolong dalam O-serogrup 101, tidakditemukan pada O-serogrup yang lain (MORRIS etal ., 1982) . Disamping itu antigen F41 ditemukanpada E. coli yang negatif antigen kolonisasi K99,baik dari anak babi diare atau pun anak sapi(MORRIS et al ., 1982; SUPAR et al., 1989a; SUPAR,1990) .

Asosiasi antara sifat perlekatan dan sifat en-terotoksigenisitasnya pada kelompok E. coli asalhewan dan manusia secara ringkas tertera padaTabel 4 dan Tabel 5 . E. coli dari babi yang mem-punyai antigen kolonisasi K88, juga mempunyaisifat memproduksi 2 macam toksin, Secara feno-tifik dapat STa, STb atau LT saja, atau kedua jenistoksin ST dan LT . Sedangkan serotipe yang lain(K99, F41, F41 atau 987P) hanya memproduksiSTa saja . Demikian halnya galur Exoli penyebabdiare pada manusia hanya memproduksi satu jenistoksin (Tabel 5) . STa merangsang sekresi cairantubuh atau diare pada hewan neonatal pada peri-ode yang sangat singkat. Pada hewan neonatalyang rentan waktu inkubasi infeksi E. coli yang

10

SUPAR : Faktor-faktor Virulensi Enterotoksin dan Perlekatan Escherichia Coli

Tabel 2 .

Sifat antigen perlekatan pada E. coli enterotoksigenik penyebab diare pada anak hewan ternakneonatal

MRHA: Mannose resistant hemaglutination ; nm : nanometer+

: terjadi reaksi ;

- : tidak terjadi reaksi

(Sumber : (MORRIS et al ., 1985 : BLANco et al ., 1991)

memproduksi STa sangat pendek atara 12-18jam .Pada hewan percobaan mencit yang diinjeksi su-pernatan toksin STa dari galur E. coli K99, F41atau 987P, akumulasi cairan dari hiper-sekresipada usus halus (diare) terjadi dalam waktu 4 jam(SUPAR, 1987) .

Antigen kolonisasi atau antigen perlekatandari ETEC asal manusia pertama kali dinamakancolonisation factor antigen (CFA) dilaporkan olehEVANS dan EVANS (1977) dari galur E. coli H100407 dari serotipe 078 Hi 1 . CFA/I berupa fimbriaeberdiameter 6-7 nm . Adanya CFa/I bakteri terse-but dapat mengadakan reaksi hemaglutinasieritrosit manusia, sapi dan eritrosit ayam denganadanya D-mannose (EVANS et al., 1979; EVANS etal., 1980 ; WADSTROM et al ., 1980 ; BLANCO et al.,1985) . Produksi CFA/1 dikendalikan oleh gendalam plasmid yang biasanya mengandung jugagen pengendali sintesis enterotoksin STa (ECHE-VERRIA et al., 1986) . Sedangkan galur ETEC yangmempunyai anitigen CFA/II hanya mengadakanreaksi hemaglutinasi eritrosit anak sapi denganadanya D-mannose. CFA/II lebih komplek diban-dingkan dengan CFA/I, karena galur ETEC positifCFA/II mempunyai coli surface antigen (CS1, CS2,CS3) . Sifat produksi antigen dikendalikan oleh genyang terdapat dalam plasmid, biasanya juga ter-dapat gen pengendali LT atau ST (CRAVIATO et al.,1982; SMYTH, 1982) .

Galur ETEC asal manusia yang termasukdalam O-grup 25 mempunyai antigen CFA/III. An-tigen ini dapat menempel pada epitelium ususkelinci dan mencit; juga bersifat hidropobik, akantetapi tidak dapat terjadi reaksi hemaglutinasieritrosit dengan adanya D-mannose . lsolat ETECyang mempunyai CFA/III memproduksi enterotok-sin LT (HONDA et al ., 1983, 1984) .

Morfologi Diameter MRHA(nm)

fibriler 2,1 +fibriler 4,8 +fimbriae 7,0 -fibriler 3,2 +fimbriae 5,0 +fibriler 3-4 -

Nama antigen Asal Beratkolonisasi hewan molekul

(dalton)

K88 (F4) babi 23.000-26.000K99 (F5) babi dan sapi 18.5000987P (F6) babi 20.000F41 babi dan sapi 29.500F42 babi 31 .000Att25(FY6F17) sapi 20.000

CS : Coli surface antigenMRHA : Mannose resistant hemaglutination(Sumber : BLANco et al., 1991)

Mayoritas fenotipe, + : terdeteksi,

- : tidak terdeteksi

(Sumber : SUPAR, 1986, 1988, 1990; MORRIS 1985)

Tabel 5 .

Asosiasi antara antigen kolonisasi dan sifat enterotoksigenisitas ETEC asal manusia

Colonization

Sifat enterotoksigenisitasfactor antigen(CFA)

CFA/I

CFA/IICFA/IIICFA/IV

+ : terdeteksi ;

- : tidak terdeteksi( Sumber : BLANco et al ., 1991)

SEROTIPE ESCHERICHIA COLT BERSIFATENTEROPATOGENIK PADA TERNAK DAN

MANUSIA

E. coli enteropatogenik disinyalir sebagaipenyebab diare utama pada ternak neonatal ataupada manusia. Banyak gejala penyakit enterikyang ditandai gejala diare, namun perbedaan ter-

WARTAZOA Vol. 6 No . 1 Th. 1997

letak pada jenis patogen, aktifitas biologik daribakteri E. coli . Berdasarkan hal tersebut penyakitenterik yang disebabkan oleh E. coli dapat dibe-dakan menjadi enterotoksik, enterotoksemik, en-teroinvasif dan septisemik (MOON, 1974) . Dari keempat jenis tersebut, E. coli enterotoksigenik(ETEC) dan yang bersifat enterotoksemik meru-pakan jenis agen penyakit yang terpenting dalam

Tabel 3 . Sifat

ColonizationFactor Antigen(CFA)

antigen perlekatan pada E.

Beratmolekul(dalton)

coli enterotoksigenik

Morfologi

penyebab diare

Diameter(nm)

pada manusia

MRHA

CFA I (F2) 15.58 fimbriae 6-7 +CFA III (F3) CS1 16.300 fimbriae 6-7 +

CS2 15.300 fimbriae 6-7 +CS3 14.700 fimbriae 6-7 +

CFA 111 18.000 fimbriae 6-7 -CFA IV CS4 17.000 fimbriae 6-7 +

CS5 21 .000 fimbriae 6-7 +CS6 14.5000 fibriler 2-3 -

LT STa MayoritasO-serogroup

fenotipe

- + STa 0-14, 15, 20, 25, 62, 63, 78, 90, 110, 114,126, 128, 153

- + STa 0-6, 8, 9, 78, 80, 85, 115, 128, 139, 154,168+ - LT 0-25- + STa 0-6, 25, 27, 92, 115, 148, 153, 159, 167, 169

Tabel 4 .

Antigenkolonisasi

Asosiasi antara faktor kolonisasi

Asalhewan

dan sifat

LT

enterotoksigenisitas

Sifat

STa

ETEC asal

enterotoksigenisitasnya

STb

hewan

Fenotipe~

K88 (F4) babi + + + LT&ST987P (6) babi - + - STaK99 (F5) babi dan sapi - + - STaF41 babi dan sapi - + - STaF42 babi - + - STaAtt25 sapi - + - STa

menyebabkan gangguan fungsi saluran pencer-naan berupa diare. Kelompok ETEC banyakmenimbulkan diare pada ternak yang baru lahir danbanyak menimbulkan kematian (MOON, 1974;TZIPORI, 1985 ; SUPAR et al ., 1989) .

Di Indonesia tidak banyak diteliti atau publi-kasi tentang ETEC yang berhubungan dengandiare pada anak BALITA atau pada orang dewasa .Namun tidak berarti ETEC tidak penting danmenimbulkan masalah pada kesehatan manusia,mungkin perhatian terhadap ETEC masih kurang .Kajian pada hasil-hasil publikasi penelitian dari luarnegeri tentang bakteri ETEC pada manusia lebihkomplek . Gambaran secara sepintas tentang ETECpenyebab diare pada manusia tertulis pada Tabel5 . Sebelumnya ORSKov dan ORSKOV (1977)melaporkan serotipe ETEC dari beberapa negara diEropa bahwa sebagian besar ETEC (70%) ter-golong dalam serogrup O-6, 8, 15, 25, 78, 115 atau128 . Namun peneliti yang lain melaporkan bahwa

1 2


Tabel 6 .

Asosiasi antigen kolonisasi dan o-serotipe ETEC dari anak babi penderita diare dandistribusinya di Indonesia

Daerah Antgen Sifatfimbriae

Hemolitik

Jakarta K88

hemolitikK99

non hemolitikK99F41F41K88K99 hemolitik987P

non hemolitik

Bogor K88

hemolitikK99

non hemolitik11

987P

Tangerang K88

hemolitikK99

non hemolitik

F41987P

Medan K88K99F41987P

hemolitiknon hemolitik

11

1.

(Sumber : SUPAR, 1986, 1993, 1994 ; SUPAR et al., 1988, 1989,1989a, 1991)

kebanyakan serotipe ETEC yang ditemukan darimanusia penderita diare tergolong dalan serogrup0-153 dan memproduksi enterotoksin STa(BLANco et al ., 1989) . Hubungan antara sifatenterotoksisitas dan antigen perlekatan dari ETECisolat dari manusia penderita diare dilaporkan bah-wa sekitar 50% mempunyai antigen kolonisasiCFA/I dan CFA/II dan sebagian kecil (5%) mem-

punyai antigen kolonisasi CFA/III dan CFA/IV(BLANCO et, al ., 1985) .

ETEC yang mempunyai antigen perlekatanK88, K99, F41 atau 987P banyak ditemukan darianak babi penderita diare dari berbagai peternakan babi (SUPAR et al, 1988, 1989, 1989a,SUPAR, 1993, 1994) . Hubungan antara antigenperlekatan, enterotoksin dan serogrup-0 dariETEC tersebut secara ringkas tertera pada Ta-bel 6. Pada anak sapi penderita diare dapat dite-mukan ETEC yang hanya mempunyai antigenperlekatan K99, F41 atau K99F41 (SUPAR 1986,1990 , 1995) .

ETEC dari anak sapi penderita diare seroti-penya tidak terlalu banyak dibandingkan denganyang tedapat pada anak babi Tabel 7 . Di sampingitu, peneliti di luar negeri melaporkan serotipe E.coli yang mempunyai sifat attaching and effacingpada permukaan usus halus dan mampu mempro-duksi faktor virulensi shiga-like toxin (MAINIL, et

Enterotoksin O-serotipe

LT

0-108,138,149,157ST

O-9, 20, 64, 101ST 0-101ST 0-9,101

LT dan ST

0-108ST 0-9,20,141

LT

0-149,157ST 0-9,20,101ST

0-9,101ST 0-9,20,141

LT

0-108, 138, 149, 157ST 0-64,101ST

0-101ST

0-9,101ST 0-9,20,141

LT

0-138,149,157ST

0-9,64, 101ST 0-9,101ST O-9.20

F41 11

K99F41 "

al ., 1987). Bakteri tersebut tergolong dalam 0-se-rogrup 5, 26, atau 101 . Kebanyakan bakteri terse-but diisolasi dari anak sapi diare yang fesesnyabercampur darah setelah melewati masa neonatalsampai umur 3 minggu . Peneliti yang lainmelaporkan bahwa E. coli hemolitik yang ter-golong dalam 0-group 8, 98, 138, 141, 149 dan157 yang diisolasi dari anak babi mampu mempro-duksi shiga-like toxin (HIDE et al., 1995) .

Tabel 7 .

Antigen kolonisasi dari E. coli enterotoksigenik dari anak sapi perah penderita diare umur3-5 hari

Daerah Umur Antigenanak sapi

fimbriae

SukabumiA

2 hari

K993 hari

K995 hari

K99Ts

4 hari

K99F41K99F41

BandungB

3 hari

K994 hari

K995 hari

K99CS

4 hari

K995 hari

F41

Jawa Tengah

4-6 hari

F41

NH: non hemolitik(Sumber: SUPAR 1986, 1989, 1990, 1995)

KESIMPULAN

Galur E. coli yang dapat menyebabkan diarepada ternak neonatal dan manusia memproduksienterotoksin yang tidak tahan panas (LT) dan yangtahan panas (ST) . LT mempunyai berat molekulantara 85 .000 sampai 90.000 dalton dan bersifatimunogenik . LT terdiri dari satu subunit A denganberat molekul 25.000 dalton dan 5 subunit Bmasing-masing mempunyai berat molekul 11 .500dalton . ST mempunyai berat molekul antara 1 .900sampai 5.000 dalton, tidak imunogenik . Di sam-ping mempunyai sifat memproduksi enterotoksingalur E. collyang dapat menimbulkan diare mampumemproduksi antigen kolonisasi atau antigen per-lekatan, berupa tonjolan benang-benang haluspada permukaan sel dengan berat molekul antara14 .500-31 .000 dalton . Antigen tersebut bersifatspesifik . Anak babi neonatal rentan terhadap ETECyang mempunyai antigen perlekatan K88, K99,F41 atau 987P, ETEC tersebut berasosiasi denganantigen somatik 0-8, 9, 20, 64, 101, 115, 138, 141, 147,149, atau 157 . Anak sapi neonatal hanya rentanterhadap ETEC yang mempunyai antigen per-lekatan K99 atau F41, ETEC penyebab diare terse-but tergolong hanya terbatas pada beberapaserogrup-08, 9, 20, 101 . Sedangkan E. coli penye-bab diare pada anak-anak dan, manusia mempu-nyai antigen perlekatan colonization factor antigenI (CFA/1), CFA/II, CFA/III atau CFA/IV. ETECpenyebab diare pada manusia tergolong dalamserogrup-05, 8, 15, 20, 25, 27, 63, 78, 114, 115, 126,128, 139, 148, 153, atau 167 . Dengan demikian ETEC


O-serotipe Sifathemolitik

0-9

NHO_9

NH0-9

NH0-9

NH0-101

NHO-101

NH

0-9

NH0-9

NH0-9

NH0.9

N H0_101

NH

0-101

NH

penyebab diare pada ternak dan manusia terdapatperbedaan yang spesifik yaitu sifat antigenkolonisasi atau antigen perlekatan . Oleh karean itukonfirmasi diagnosis diare akibat ETEC baik padaternak atau manusia harus dapat mendeteksi an-tigen virulensi E. coli, yaitu deteksi enterotoksin,antigen kolonisasi atau kedua-duanya bukanhanya berdasarkan serotipe antigen somatik 0.

DAFTAR PUSTAKA

AGUERO M.E., L. REYES, V . PRADO, I . ORSKOV, F.ORSKOV and F. C . CABELLO. 1985 . Enterotoxi-genic E. coll in a population of infants withdiarrhoea in Chile. J. Clinic . Microbio/. 22:576-581

BLANCO J. and E . A . GONZALEZ and R ANADON.1985 . Colonization antigens and haemagglu-tinating patterns of Escherichia coli. Eur. J.Clinic . Microbio /. 4: 316-326 .

BLANCO J ., M. BLANCO, J . I . GARABAL and E. A.GONZALEZ . 1991 . Enterotoxins, colonizationfactors and serotypes of enterotoxigenic Escherichia coli from human and anilmals . Mi-crobiologia SEM. 7:57-73

BLANCO J ., E. A. GONZALEZ, M. BLANCO, J .I . GARA-BAL, M.P.ALONSO, W. H . JANSEN and P.A .M .GUINEE . 1989.Prevalence of enterotoxigenicE. coli strains in outbreaks and sporadic casesof diarrhoea in Spain. Eur. J. Microbio/ 8:396-399 .

1 3


BURGESS M. N . R . J. BYWATER, C. COWLEY, N. A .MULAN and P . M. NESOME . 1978. Biologicalevaluation of methanol soluble heat-stableEscherichia coli enterotoxin in infant mice,pigs, rabbits and calves . Infect. lmmun. 21 :526-531 .

BYWATER . R . J . 1972 . Dialysis and ultrafiltrationof heat stable enterotoxin from Escherichiacoli. J. Med. Microbio/. 5: 337-343.

CHAN S . K. and R. A . GIANNELLA. 1981 . Aminoacidsequence of heat-labile enterotoxin producedby Escherichia coli patogenic for man . J. Bio/.Chem. 256:7744-7746 .

CRAVIATO A., R. E . REYES, R. ORTEGA G . FERNANDEZ,R, HERNANDEZ and D.LOPEZ . 1988 . Prospectivestudy of diarrhoeal disease in a cohort of ruralMexican children : Incidence and isolatedpathogens during the two years of life .Epidem . Inf. 101 : 123-134

DE GRAAF F. K . and I . ROORDA . 1982 . Production,purification and characterization of fimbrialadesive antigen F41 isolated from calf enteropathogenic Escherichia colt strain B41 .Infect. immun. 36: 751-753 .

DONTA S . T ., H . W. MOON, T . GOJOBORI and T .YOKOTA. 1987 . Evolutionary origin of patho-genic determinant in enterotoxigenic Escherichia coli and Vibrio cholerae 01 . J. Bact.169: 1352-1357 .

ECHEVERRIA P ., J . SERIWATANA D . N . TAYLOR, S.CHANGCHAWALIT, C . J . SMYTH, J. TWOHIG andB . ROWE . 1986. Plasmid coding for colonization factor antigen I and 11, heat-labile entero-toxin, and heat-stable enterotoxin A2 inEscherichia coli Infect. lmmun. 51 :626-630 .

ESCRIBANO A., I . ORSKOV, F.ORSKOV and R. BORRAS .1987 . Enterotoxigenic Escherichia coli 0-153H45 from outbreak of diarrhoea in Spain .Med. Microbio . Immun. 176: 241-244.

EVANS Jr . D . J . and D. G . EVANS . 1977. Dirrectserological assay for the heat-labile entero-toxin from Escherichia coli Infect . Immun. 10 :1010-1017 .

EVANS Jr. D . J ., D. G . EVANS and H. L. DUPONT1979 . Hemagglutination patterns of entero-toxigenic and enteropathogenik Escherichiacoli determinated with human, bovine,chicken and guinea pig erythrocytes in thepresence and absence of mannose. Infect.lmmun . 23 : 336-346 .

EVANS Jr. D . J ., D . G . EVANS, L. S.YOUNG and J .PITT . 1980. Hemagglutination typing of Es-

1 4

cherichia coli; definition of seven hemaggluti-nation types. J. Clinic . Microbio/. 12:235-242 .

EWINGS W. H . 1986 . Edward and Ewings identifi-cation of Enterobacteriaceae . Fourth edition.Elsevier, New York.

GAASTRAW. AND F . K . DE'GRAAF . 1982. Host-spe-cific fimbrial adhesins of non invasive entero-toxigenic Escherichia coli strains. Microbio/.Rev. 46 :129-161 .

GILL D . M. and S . H . RICHARDSON . 1980 . Adenosildiphosphate ribosylation of adenylate cata-lysed by heat-stable enterotoxin of Escherichia coli . Comparative with choleratoxin . J . Infect . Dis . 141 : 64-70.

GONZALEZ E . A. and J . BLANCO. 1985. Relationbetween antibiotic resistance and number ofplasmids in enterotoxigenic and non enterotoxigenic Escherichia coli. med. Microbio/.Immuno/.174 : 257-265.

GORBACH S .L ., J . G. BANWELL, B . D. CHATTERJEE,B. JACOBS and R . B.SACK . 1971 . Acute undif-ferentiated human diarrhoea in the tropic .l .Alteration in intestial microflora . J. Clinic .Invest. 50 :881-889 .

GUERRANT R. L., J . M. HUGHES, B . CHANG, D . C.ROBERTSON and F . MUROD. 1980 . Activationof intestinal guanylate cyclase by heat-stableenterotoxin of Escherichia coli. Study in thetissue sensitivity, potential receptor and iter-mediate. J. Infect . Dis . 142 : 220-228.

GUERRANT R . L., L. L. BRUNTON, T . C . SCHNAITMAN,L. I . REBHUN and A. G . GILMAN . 1974 . Cyclicadenosine monophosphate and alteration ofchinese hamster ovary cell morphology inrapid sensitive in vitro assay for enterotoxinof Vibrio cholerae and Escherichia coli Infect.lmmun. 10 : 320-327 .

GUINEE P . A . M and W.H . JANSEN . 1979. Behaviou rof Escherichia coli K antigens K88ab, K88acand K88ad in immnoelectrophoresis doublediffusion, and hemagglutination . Infect. lm-mun. 23 :700-705 .

HIDE E . J ., I . D . CONNAOUGHTON, S . J . DRIESEN, D .HASE, R. P. MONCKTON and N . G . SAMMONS .1995 . the prevalence of F107 fimbriae anttheir association with shiga-like toxin II inEscherichia coli strains from weaned Austra-lian pigs . Vet. Microbio/. 47 : 235-243 .

HOLLAND R . E . 1990. Some infectious causes ofdiarrhoea in farm animals. Clinic . Microbio/.Rev. 3 : 345-375 .

HONDA T., M. M. A . KHAN. Y. TAKEDA and T .MIWATANI . 1983. Grouping of enterotoxigenicEscherichia coli by hydrophobicity and itsrelation to hemagglutination and enterotoxinproduction . FEMS Microbiolo. Lett. 17 : 273-276 .

HONDA T ., M. ARITA and T. MIWATANI . 1984 .Characterization of new hidrophobic pili ofhuman Escherichia coli: A possible new colonization factor . Infect. Immun. 43:959-965 .

KAUFFMANN F . 1944 . Zur serologic der Coligrouppe. Acta Patho/. Microbio% Scand. 21 :20-45 .

KAUFFMANN F. and T. Du PONT . 1950 . Escherichiacoli strains from infantile epidemic gastroen-teritis . Act Patho/. Microbio/. Scand. 27:552-564

MAINIL J . G., F. BEx, E . JACQUIMIN, P. POHL, M.COUTURIER and A. KAECKENBECK . 1990 . Preva-lence of four enterotoxin (STaP, STaH,STband LT) and four adhesin subunit (K99, K88,987P and F41 genes among Escherichia coliisolated from cattle . Am. J. Vet. Res. 51 :187-190.

MAINIL J . G., C.J . DUCHENES, S . C . WHIPP, L. R.MARQUES, 0. D . O'BRIEN, T . A. CASEY, and H .W. MOON . 1987 . Shiga-like toxin productionan attaching effacing activity of Escherichiacoli associated with calf diarrhoea . Am.J. Vet. Res. 48 : 743-748 .

MERSON M. H ., G . K. MORRIS, D . A . SACK, J . G .WELLS, W. B. GREECH, J . C FEELEY, R . B . SACK,A. Z . KAPIKAIN and E . J . GANGAROSA. 1976 .Traveller's diarrhoea in mexico : A propectivestudy of american physicians and familymembers attending a congress . N. Engl. J.Med. 294:1299-1305 .

MOON, H . W. 1974 . Pathogenesis of enteric dis-eased caused by Escherichia coli. Ady. Vet.Sci. and Compa. Med. 18 : 178-211 .

MORRIS J.A., C . TORNS, A . C . SCOTT, W . J . SOJKAand G . A . WELLS . 1982 . Adhesi n in vitro andinvivo associated with and adhesive antigen(F41) produced by a K99 mutant of the refer-ence strain Escherichia coli B41 . Infect. lm-mun . 36: 1146-1153.

MORRIS J . A., W. J.SOJKA and R. A. READY. 1985 .Serologica l comparisosn of the Escherichiacoli prototype strains for the F(Y)Att25 adhesin implicated in the neonatal diarrhoea incalves . Res . Vet . Sci . 38: 246-247

WARTAZOA Vol. 6 No. 1 Th . 1997

Moss J ., S. GARRISON, P. H. FISHMAN and S. H .RICHARDSON . 1979 . Ganglioside sensitized un-responsive fibroblast to Escherichia coli heatlabile enterotoxin . J. Clinic. Invest. 64 : 381-384 .

MOSELEY S.L ., J.W. HARDY, M . I . HUQ, P .ECHEVERIA, and S . FALKOW . 1983 . Isolationand nucleotide sequence determination geneencoding a heat-stable enterotoxin of Es-cherichia coli. Infect. lmmun. 39:1167-1174 .

NAGY B ., H . W. MOON and R . E. ISAACSON . 1976.Colonization of porcine small intestine by Es-cherichia coli. Ileal loop colonization adhesinby pig enteropatogens that lack K88 antigenand bysome capsular mutant . Infect. lmmun.13:1214-1220 .

ORSKOV I., F, ORSKOV, W. J . SOJKA and J.M .LEACH . 1961 . Simultaneous occurrence ofEscherichia coli B and L antigen in strains fromdisease swine . Acta. Patho/. Scand. Sect . B.53: 404-422 .

ORSKOV 1 . and F. ORSKOV . 1977. Special O:K :H :serotype among enterotoxigenic Escherichiaco/i strains from diarrhoea adult and children .Occurrence of colonization factor antigensand hemaggluination abilities . Med. Microbio%Immuno/. 163 : 99-110 .

ORSKOV I, F. ORSKOV . H . W. SMITH and W. J .SOJKA. 1975 . The establishment of K99, ther-molabile, transmissable Escherichia coli K antigen previouly called Kco, possesed by calfand lamb enteropathogenic strains. ActaPatho/. Micro. Scand. B.83 :31-36.

RICHARDS K.L . and S.D . DOUGLAS. 1978. Patho-physiologica l effect of Vibrio cholerae andenterotoxigenic Escherichia coli and theirenterotoxins on eucaryotic cells . Microbio/.Rev. 42: 592-613 .

RONNBERG B. and T. WADSTROM . 1983. Rapiddetection by coagglutination test of heat-labile enterotoxin in cells lysate from bloodagar grown Escherichia coli. J. Clinic . Micro-bio/. 17 : 102-327 .

SACK R . B . 1975. Human diarrhoeal diasesecaused by enterotoxigenic Escherichia coli.Ann. Rev. Microbio% 29: 333-353.

SACK D . A . and SACK R. B. 1975 . Test for entero-toxigenic Escherichia coll using Y1 adrenalcell in miniculture . Infect. lmmun. 11 : 334-336.

1 5


SACK R. B., S . L. GORBACH, J . G . BANWELL, B.JA-COBS, and B. D. CHATTERJEE . 1971 . Entero-toxigenic Escherichia coli isolated frompatients with severe cholera-like disease . J.Infect. Dis. 123:378-385 .

SMITH H . W. and S . HALLS . 1967.

Observation ofthe ligated intestinal segment and oral inocu-lation methods on Escherichia coli infection inpigs, calves, lambs and rabbits . J. Path. Bac-teriol. 93:499-531 .

SMITH H . W. and S . HALL S . 1968 . The trans-missable native of genetic factor in Es-cherichia coli that control enterotoxinproduction . J. Gen. Microbio/. 52 : 319-334.

SMITH H . W. and C.L . GYLES. 1970. The relation-ship between two different enterotoxins pro-duced by enteropathogenic strains ofEscherichia coli of porcine origin . J. Med.Microbio/. 3 : 387-401 .

SMITH H . W. and M. A . LINGGOOD . 1972 . Furthe robservations on Escherichia coli enterotoxinwith particular regard to those produced byatypical piglet strains and by calf and lambstrains : The transmissable nature of the en-terotoxin and of K antigen possesd by calf andlamb strains . J. Med. Microbio/. 5 :243-249 .

SMYTH C. J . 1982 . Two mannose-resistant hae-magglutinins on ernterotoxigenic Escherichiacoli serotype 06 :1

CFA/I, CFA/II, K88, K99 and attachment tointestinal epithelial cells. Scand. J. Infect. Dis.S24: 148-153 .

YAMAMOTO T., T . GOJOBOR and T . YOKOTA . 1987 .Evolutionary origin of pathogenic determinantin enterotoxigenic Escherichia coli and Vibriocholerae. J. Bact. 169:1352-1357 .


YOLKEN R . H., H. B. GREENBERG, M. H . MERSON, R .B. SACK and A. Z. KAPIKIAN . 1977 . Enzymelinked immunosorbent assay for detection ofEscherichia coli heat labile enterotoxin. J.Clinic . Microbio/. 6: 439-444.

faktor-faktorvirulensienterotoksindanperlekatan...

Documents