One key to successful handling of sepsis is optimal microbiological examination

1. N I S WA H Z A K I YA H V I V I A N A
11 0 2 0 1 2 1 9 8 – F K YA R S I
P E M B I M B I N G : D r. d r S O R O Y L A R D O , S p P D
D I V I S I P E N YA K I T T R O P I K D A N I N F E K S I
D E PA RT E M E N P E N YA K I T D A L A M
R S PA D G AT O T S O E B R O T O
REFERAT
ASPEK MIKROBIOLOGI DARI
INFEKSI DAN SEPSIS

2. PENDAHULUAN
Sepsis yang diteorikan disebabkan oleh toksin bakteri, berkembang
menjadi teori yang didasarkan reaktivitas respons tubuh melalui sel-sel
imun dan sel tubuh yang lain. Selama dekade lalu, teori dan paradigma
infeksi dan sepsis telah bergeser dari sekedar peran respons sel-sel
tubuh menjadi peran mediator-mediator yang secara bersama
mengarah ke pada proses terjadinya sepsis. Bakteri mengeluarkan
bahan yang merangsang sel tubuh untuk bereaksi sehingga
menghasilkan mediator yang bereaksi satu terhadap yang lain di dalam
jaringan sitokin, merangsang reaksi inflamasi untuk melawan penyebab
infeksi. Namun satu hal yg diperlukan oleh dokter adalah apakah pada
penderita sepsis tersebut bisa ditemukan bakteri atau mikroba lain
untuk memutuskan kebijakan terapi.

3. TINJAUAN PUSTAKA
• Struktur dan Sifat Endotoksin Bakteriil
Endotoksin (lipopolisakarida = LPS) mempunyai peran yang sangat
penting pada terjadinya sepsis.
LPS yang hampir selalu ada pada bakteri gram-negatif, ternyata tidak
ditemukan pada bakteri gram positif.
Perbedaan struktur dinding sel:
Bakteri gram positif
Dinding sel 2 lapis
Bakteri gram
negatif
Dinding sel 3 lapis

4. PEPTIDOGLIKAN
Lapisan Peptidoglikan
Gram Positif
Polisakarida, asam
teikhoat, dan tidak
mempunyai
lipopolisakarida
Gram Negatif
LPS (endotoksin)

5. • Secara kimiawi, endotoksin terdiri atas tiga region, yakni:
a. Antigen O yang merupakan bagian luar dari LPS, terdiri atas 3-8
oligosakarida yang bersifat strain specific dan bermanfaat pada
penentuan strain secara imunologis.
b. Oligosakarida inti yang ada beberapa perbedaan di antara
berbagai bakteri.
c. Lipid A yang merupakan bagian interior LPS yang merupakan
bagian konservatif dari endotoksin. Mempunyai kemiripan di
antara berbagai genus bakteri yang berbeda. Lipid A yang bersifat
hidrofobik dan merupakan bagian yang rigid dibanding bagian lain.

6. • Aspek Klinis Endotoksin
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa lipid A merupakan bagian
toksik dari endotoksin. Endotoksin atau lipid A tidak langsung
menyerang sel-sel tubuh atau organ, namun melalui aktivasi sistem
imun, khususnya monosit dan makrofag.
Sel-sel melepaskan mediator seperti tumor necrosis factor (TNF),
beberapa interleukin dan prostaglandin, colony stimulating factor
(CSF), platelets activating factor (PAF), dan radikal bebas.
Pengenalan produk bakteril oleh sel tubuh akan berakibat aktivitas sel
tubuh yang menyebabkan produksi mediator yang dibutuhkan untuk
menggerakkan proses inflamasi guna melawan produk bakteri termasuk
endotoksin.

7. • Beberapa produk bakteri yang bisa memberikan respons inflamasi
adalah:
Mikroba Komponen Inflamator
- Bakteri gram-negatif
- Bakteri gram positif
- Mikrobakteria
Lipopolysaccharide
Peptidoglycan
Porins
Lipoproteins, lipopeptides
Lipid-A-associated proteins
Pili
Exotoxins
Peptidoglycan
Lipoteichoic and teichoic acids
Lipoarabinomannan
Lipomannan
Mycolyarabinogalactan
Peptidoglycan
- Fungi Mannoproteins
b-glucan

8. • Pengaruh LPS secara imunologis adalah sebagai
berikut.
1. Aktivasi poliklonal sel B dan mengeluarkan
immunoglobulin.
2. Merangsang sel Mast dan basophil untuk menghasilkan
histamine, serotonin, dan chemotactic factor.
3. Platelet mengeluarkan growth factor dan coagulation
factor.
4. Neutrophil granulosit menghasilkan oksigen aktif
5. Sel monosit, makrofag, dan endotel menghasilkan
TNF-alpha, IL-1β, dan IL-6.

9. REAKSI
CASCADE
SHOCK
ENDOTOKSIK
LPS release into the blood stream LPS-responsive cells
Signaling events
Target cells Primary mediators: Cytokine, Nitric Oxide
Signaling events
Secondary mediators: Physiology effects
Gram-negative
bacteria infection
Prostaglandin
Leukotrienes
PAF
Kinins
Reactive oxygen metabolites
Proteolytic enzymes
Fever
Complement activation
DIC
Vascular dysfunction
Myocardial depression
Tissue damage
Multiple organ damage
(brain, liver, kidney, lungs)
Final outcome of endotoxic

10. • Aspek Molekuler Respons Host Terhadap
Endotoksin
• Induksi LPS pada aktivasi monosit adalah melalui
reseptor CD14 pada membran monosit tersebut, serta
dibantu oleh satu senyawa yang disebut LPS binding
protein (LBP).
• LBP yang merupakan protein fase akut dan mengkatalis
pergerakan fosfolipid pada LPS monomer ke lipoprotein
kompleks atau ke reseptor CD14
• LBP berperan penting dan utama dalam induksi sepsis
oleh endotoksin, dan mengakibatkan LPS lebih mudah
bergerak ke reseptor CD14 daripada bergabung dengan
HDL.

11. • Peran Terapi Antimikroba Pada Terjadinya
Endotoksemia
LPS dari bakteri gram-negatif, bisa dilepaskan ke sekitar baik
secara langsung saat pertumbuhan bakteri maupun saat bakteri
hancur atau mati. Berbagai antimikroba golongan beta-laktam
dan beberapa antimikroba non-beta-laktam diduga
menyebabkan lepasnya endotoksin ke lingkungan atau plasma.
Antibiotika jenis beta-laktam, berimplikasi hambatan
pembentukan septum dinding sel bakteri dan berakibat
pemanjangan sel bakteri tanpa pemisahan sel. Hal ini
menyebabkan terbentuknya bentukan filament pada bakteri
gram-negatif atau sel multi septa pada bakteri gram positif yang
berakibat penumpukan massa dinding sel.

12. • Sel berbentuk filament mampu melepas sangat banyak
endotoksin dibanding sel yang berbentuk speroplas.
Dengan meningkatkan kadar antimikroba, sel-sel yang
berbentuk filament menjadi bentuk tidak teratur dan
mudah lisis.
• Lisisnya sel bakteri dengan cepat, merupakan harapan
terbaik dalam terapi antimikroba. Namun jika bakteri
dalam tubuh berada dalam jumlah yang sangat besar,
maka akan terjadi pembentukan sel filament atau pun
speroplas, dan hal ini sangat tergantung kadar
antimikroba yang terpapar bakteri dan spesifisitas ikatan
antibiotika beta-laktam pada dinding sel bakteri.

13. • Pengikatan dua dari tiga PBP (Penicillin Binding Protein) esensial bernilai
sangat tinggi dalam membunuh bakteri. Hal ini seperti seftriakson, sefepim,
dan karbapenem yang secara simultan mengikat PBP-1 dan PBP-2.
• Sementara itu seftasidim dan sefuroksim terutama berakibat terjadinya
filament. Karbapenem (imipenem dan meropenem) menunjukan afinitas
yang besar terhadap PBP-2 dan afinitas kecil terhadap PBP-3, yang hanya
mengakibatkan terjadinya speroplas dan bukan filament.

14. • Penelitian terbaru terutama dipusatkan pada antimikroba
beta-laktam seftasidim dan karbapenem. Seftasidim
pada kadar rendah sampai intermediate terutama
berikatan dengan PBP-3 dan justru mengakibatkan
pembentukan filament yang sangat merugikan karena
mengakibatkan meningkatnya massa endotoksin. Pada
konsentrasi tinggi seftasidim mengikat juga PBP-1a dan
1b yang cenderung mengakibatkan
• pembentukan speroplas dan mudah mengalami lisis.
Pada imipenem yang mempunyai afinitas tinggi terhadap
PBP-3 dan PBP-1a berakibat pembentukan speroplast
dan berakibat efek bakterisidal.

15. • Untuk mencegah pembentukan filament bakteri dianjurkan menggunakan
antimikroba kadar tinggi (lebih 100X MIC untuk golongan penisilin) atau
kombinasi beta-laktam-beta-laktamase-inhibitor yang merangsang
penggembungan bakteri yang berbentuk filament atau sel multisepta.
• Hal ini karena efek speroplasting beta-laktamase-inhibitor yang terutama
mengikat PBP-2. Antimikroba yang berefek bakterisidal dengan cepat untuk
efek speroplasting atau mengakibatkan bentuk fragil adalah karbapenem,
seftriakson, sefepim, kombinasi beta-laktam-beta-laktamase inhibitor,
glikopeptida teikoplasmin dan vankomisin, juga aminoglikosida dan
kuinolon.

16. • Peran Laboratorium Mikrobiologi Pada
Penanganan Sepsis
• Pada kebanyakan laboratorium mikrobiologi, metode uji
kepekaan hampir selalu menggunakan cara difusi yakni
cara kualitatif untuk menentukan apakah kebal atau
peka. Pada penderita sepsis, dianjurkan menggunakan
metode dilusi untuk menentukan berapa MIC
antimikroba terhadap bakteri isolate. Hasil MIC ini
memberi manfaat lebih pada penanganan sepsis. Hal ini
karena penentuan dosis antimikroba pada sepsis adalah
sangat kritis. Dosis antimikroba yang kurang, berakibat
terbentuknya filament yang berakibat jelek pada
penderita sepsis karena meningkatnya produksi
endotoksin.

17. DAFTAR PUSTAKA
1. Davis BD, Dulbecco R, Eisen HN, dan Ginsberg HS. Microbiology, Fourth Ed.
Harper & Row Publisher Singapore. 1990.
2. Finch RG. Design of Clinical Trials in Sepsis: Problems and Pitfalls. J Antimicrob
Chemther; 1998; 41: 95-102.
3. Rietschel ET, Kirikae T, Schade FU, Mamat U, Schmidt G, Lippnow H, Ulmer AJ,
Zahringer U, Seydel U, di Padova F, Schreier M, Brade H. Bacterial endotoxin:
molecular relationship of structure to function. FASEB J. 1994; 8: 217-25.
4. Jackson JJ, Kroop H. Lactam antibiotic induced release of free endotoxin. In vitro
comparation of penicillin binding protein (PBP)-2 specific imipenem and PBP-3
specific Ceftazidime. J Infect Dis. 1992; 165: 1033-41.
5. Hanberger H, Nilsson LE, Kihlstrom E, Malles R. Post-antibiotic effect of beta-
lactam antibiotics on Escherichia coli. Antimicrob Agents Chemther; 1990; 34(1):
102-6.
6. Miller JM. A Guide to Specimen Management in Clinical Microbiology. Second Ed.
ASM Press Washington DC. 1999.