1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas maka rumusan masalah: Bagaimana efek ekstrak Nigella sativa terhadap pertumbuhan bakteri
Pseudomonas aeruginosa?
1.3 Tujuan
1.3.1 Tujuan Umum
Untuk mengetahui efek ekstrak Nigella sativa terhadap pertumbuhan bakteri Pseudomonas aeruginosa.
1.3.2 Tujuan Khusus
Untuk mengetahui efek konsentrasi ekstrak Nigella sativa
terhadap pertumbuhan Pseudomonas aeruginosa.
Untuk mengkaji hikmah dan manfaat Nigella sativa yang dianjurkan Rasulullah saw.
1.4 Manfaat
1.4.1 Manfaat bagi peneliti
Menerapkan dan memanfaatkan ilmu kedokteran dan keislaman
yang telah didapat selama pendidikan.
Menambah pengetahuan tentang daya hambat ekstrak jintan hitam.
1.4.2 Manfaat bagi institusi
Menambah kepustakaan tentang penelitian terhadap jintan hitam.
1.4.3 Manfaat bagi masyarakat
Mengetahui efek dan jumlah kadar dari ekstrak jintan hitam yang berfungsi sebagai terapi infeksi bakteri.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Jintan Hitam Nigella sativa
2.1.1 Morfologi dan Klasifikasi Jintan Hitam Nigella sativa
Tanaman jintan hitam memiliki banyak potensi dalam kehidupan manusia. Salah satu potensi yang dimiliki adalah efek terapeutik.
Penggunaan tanaman sebagai obat menjadi kebijakan WHO sejak 1970
2
. Jintan hitam dilaporkan memiliki efek antioksidan, antikanker, antimikroba, dan antiinflamasi
7,8
.
Jintan hitamBlack cumin Nigella sativa banyak ditemukan di negara Timur Tengah seperti Turki. Tanaman ini merupakan tanaman
asli Eropa Selatan. Tanaman jintan hitam memiliki tinggi kurang lebih 30 cm. Batangnya tegak, kemerahan, lunak, beralur, berbulu kasar,
dan disertai bulu-bulu berkelenjar. Daunnya berbentuk lonjong dengan panjang 1,5-2 cm. Daunnya tunggal dan runcing pada pangkal dan
ujungnya, tepinya beringgit dan berwarna hijau. Tulang daunnya menyirip dengan tiga tulang daun yang berbulu. Buah jintan hitam
berbentuk bulat panjang dan berwarna coklat kehitaman. Bijinya bulat, hitam, kecil, jorong bersudut tiga tidak beraturan,
sedikit berbentuk kerucut, dan panjangny 3 mm
9
.
3
Gambar 2.1 Jintan Hitam
4
Rostika 2012, dalam penelitiannya menyatakan klasifikasi dari jintan hitam adalah sebagai berikut:
Kingdom :Plantae Divisi
:Sprematophyta Kelas
:Dicotyledoneae Bangsa
:Ranunculales Genus
:Nigella Species
: Nigella sativa
2.1.2 Manfaat Jintan hitam Nigella sativa
Tanaman Nigella sativa merupakan salah satu tanaman yang paling banyak diteliti secara fotokemikal dan farmakologi. Ekstrak Nigella
sativa telah banyak digunakan untuk menyembuhkan gangguan atau penyakit gejala abdominal seperti diare, nyeri perut, dan flatulensi.
Penelitian lain menyatakan bahwa tanaman ini memiliki efek anti inflamasi; antibakteri, antikanker; antiparasit; antijamur; antivirus;
immunopotentiating; antihipertensi; dan lain-lain
2 10
. Jintan hitam memiliki komposisi yang sangat banyak dan beragam,
secara garis besar, yaitu asam amino, karbohidrat, fixed dan minyak atsiri. Bahan aktif yang terdapat pada jintan hitam salah satunya
adalah thymoquinon TQ. TQ pada minyak atsiri dianggap sebagai bahan aktif yang memberi efek farmakologi seperti antiinflamasi,
antibakteri, antikanker, dan lain-lain. Pada minyak atsiri telah ditemukan mengandung ±54 TQ, dan monoterpenes lainnya seperti
p- cymene dan α-pinene, serta carvacrol. Zat inilah yang banyak
diteliti tentang kemampuan antibakteri. Selain itu ditemukan juga karbonil polimer dari TQ yaitu nigellon yang memiliki efek
antioksidan, antibakteri , dan antitumor
2
. Efek antibakteri dari jintan hitam sudah cukup banyak diteliti.
Dalam sebuah penelitian, penggunaan Nigella sativa pada bakteri Gram positif sama dengan antibiotik aminoglikosida, makrolida, dan
tetrasiklin
5
. Selain itu, berdasarkan penelitian yang dilakukan Arici 2005, setiap peningkatan jumlah konsentrasi ekstrak etanol Nigella
sativa menunjukan semakin besarnya zona hambat pada koloni bakteri Pseudomonas aeruginosa
6
. Selain efek antibiotik atau antibakteri, kandungan aktif dari Nigella
sativa yaitu thymoquinone juga banyak diteliti sebagai antimitotik atau antikanker. Dikatakan dalam Hosain et al, Thymoquinone memiliki
efek antiproliferatif pada sel derivat dari kanker kolon, ovarium, paru, dan osteosarkoma
11
.
2.2 Pseudomonas aeruginosa P.aeruginosa
2.2.1 Morfologi Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas aeruginosa merupakan bakteri berbentuk batang, yang bersifat Gram negatif, aerob, motil, dan familinya adalah
pseudomonadaceae. Bakteri Gram negatif memiliki struktur permukaan yang rumit. Lapisan tersebut terdiri dari outer membrane,
ruang periplasmic yang mengandung lapisan tipis peptidoglikan dan membran sitoplasma. Hal inilah yang membedakan bakteri Gram
negatif dengan bakteri Gram positif.
Pseudomonas aeruginosa memiliki satu flagel di salah satu kutubnya. Pseudomonas aeruginosa tersebar luas di tanah, air,
Gambar 2.2 pewarnaan Gram bakteri Pseudomonas aeruginosa
sumber: Brooks,2010. Jawetz, Melnick Adelbergs Medical Microbiology
tanaman, hewan, serta manusia; bakteri tersebut juga terdapat di lingkungan yang lembap di rumah sakit dan dapat berkolonisasi di
kulit, telinga luar, saluran napas atas, dan usus besar. Ukuran dari bakteri ini kira-kira 0.6x2 mikrometer. Saat diidentifikasi di bawah
mikroskop dengan pewarnaan Gram, bakteri dapat terlihat tunggal, berpasangan, atau membentuk rantai pendek
4,12
. Pseudomonas aeruginosa dapat tumbuh di berbagai media, salah
satunya nutrient agar. Pada media kultur, kadang-kadang bakteri ini menghasilkan bau seperti anggur
12
. Bakteri ini membentuk koloni bulat halus dengan warna hijau fluorescent. Bakteri Pseudomonas
aeruginosa pada umumnya menghasilkan pigmen saat dikultur di media. Bakteri ini menghasilkan salah satu dari tiga pigmen yaitu,
pyocyanin, pyomelanin, dan pyorubin. Pigmen yang dihasilkan bergantung pada strain dari bakteri Pseudomonas aeruginosa. Pigmen
pyocyanin merupakan pigmen yang cukup sering dihasilkan oleh bakteri ini, pyocyanin memberi warna kebiruan nonfluorescent yang
berdifusi pada media kultur. Pigmen pyoverdin memberikan warna kehijauan pada agar. Strain lain dari bakteri ini menghasilkan
pyorubin yang berwarna merah atau pyomelanin yang berwarna hitam
13
. Pseudomonas aeruginosa dapat membentuk berbagai tipe
koloni. Perbedaan tipe koloni kemungkinan juga dapat mempengaruhi aktivitas biokimia dan enzimatik, tetapi masih belum jelas apakah
perbedaan tipe koloni merupakan representasi dari perbedaan strain atau variasi dari strain yang sama. Bakteri ini tumbuh subur pada suhu
37-42
o
C. Pseudomonas
aeruginosa tidak
memfermentasikan karbohidrat dan bersifat oksidase positif.
Pseudomonas aeruginosa juga memiliki pilifimbrae yang memanjang dari permukaan sel yang berfungsi sebagai alat untuk
menempel pada sel epitel. Bakteri ini memiliki lipopolisakarida dalam berbagai immunotypes, lipopolisakarida ini merupakan substansi
endotoksin
12 13
.
2.2.2 Patogenesis Pseudomonas aeruginosa
Infeksi akibat bakteri Pseudomonas aeruginosa paling banyak terjadi di ICU sebuah rumah sakit dibanding unit lain di rumah sakit
yang sama. Reservoir dari infeksi yang paling umum pada rumah sakit adalah alat-alat untuk pernafasan, cairan pembersih, endoskop,
tanaman, desinfektan, dan kolam fisioterapi
4
. Pseudomonas aeruginosa menjadi bakteri patogen hanya jika bakteri ini melekat
pada tempat yang kurang perlindungan dari infeksi patogen seperti luka bakar, kulit yang mengalami kerusakan langsung, dan membran
mukosa. Selain itu, Pseudomonas aeruginosa dapat menyebabkan infeksi pada orang yang mengalami immunocompromised atau fungsi
protektif dari bakteri flora normal telah terganggu
14
. Faktor predisposisi lain terjadinya infeksi karena Pseudomonas aeruginosa
adalah intubasi endotrakea, pemasangan kateter urin, pemakaian obat intravena, AIDS, kanker, diabetes mellitus, pemakaian steroid,
pemakaian antibiotik broad-spectrum, dan terpajan lingkungan rumah sakit
4
. Perlekatan bakteri pada epitel yang kurang intak dapat membuat
bakteri berkolonisasi dan berlanjut dengan invasi lokal serta kerusakan pada
jaringan dibawahnya
15
. Pseudomonas
aeruginosa menghasilkan sekelompok faktor virulensi seperti alkalin protease,
elastase, fosfolipase C, alginate, lipopolisakarida endotoksin, pyocyanin, dan rhamnolipid
16
. Faktor virulensi tersebut dikendalikan oleh sistem sinyal kompleks yang dinamakan quorum sensing.
Alginate berfungsi menghambat opsonofagositosis, pembentukan biofilm, dan menghambat transpor mucociliar. Elastase berfungsi
merusak jaringan elastis termasuk pembuluh darah. Fosfolipase C digunakan untuk memecah lemak dan dapat mengakibatkan nekrosis
jaringan. Lipopolisakarida merupakan endotoksin yang dapat dikenali oleh sistem imun manusia dan dapat menyebabkan demam,
leukositosis atau leukopenia, dan sepsis. Pseudomonas aeruginosa juga memproduksi eksotoksin yaitu ExoS, ExoT, ExoU, dan ExoY.
ExoA berfungsi menghambat sisntesis protein. ExoT dan ExoS berfungsi mengganggu integritas sitoskeleton selular. ExoU
mengakibatkan toksisitas akut. Dan ExoY berfungsi meningkatkan cAMP intrasel. Melalui faktor virulensi tersebut, bakteri Pseudomonas
aeruginosa dapat berkolonisasi dan merusak sel tubuh manusia. Pada infeksi saluran napas, Pseudomonas aeruginosa merupakan penyebab
ke-2 pneumonia. Bakteri ini masuk melalui inhalasi dan melekat pada epitel saluran napas atas. Kemudian dengan mengacaukan sistem
pertahanan tubuh, bakteri dapat masuk ke paru. Di paru, terjadi kongesti dan edema di jaringan parenkim paru kemudian terjadi
hepatisasi merah yang ditandai banyaknya sel darah yang keluar ke jaringan parenkim paru. Selanjutnya, terjadi hepatisasi kelabu yang
ditandai eksudat purulen pada jaringan parenkim paru. Terakhir adalah fase resolusi yang ditandai dengan resorpsi, fagositosis, atau
pengeluaran eksudat dengan batuk. Dalam hal ini, jaringan paru mengalami restorasi. Inflamasi fibrinosa dapat melebar dan memasuki
ruang pleura yang dapat mengakibatkan friction rub pada auskultasi
4
. Selain itu, bakteri Pseudomonas aeruginosa juga merupakan
penyebab ke-4 infeksi saluran kemih. Tanda-tanda klinis infeksi saluran kemih yang disebabkan bakteri Pseudomonas aeruginosa
tidak berbeda dari infeksi bakteri lain seperti E.coli yang merupakan etiologi paling banyak dari infeksi saluran kemih. Terdapat ciri-ciri
yang tidak biasa dalam infeksi saluran kemih yang disebabkan bakteri Pseudomonas aeruginosa yaitu ulkus pada pelvis ginjal, ureter, dan
kandung kemih. Dan yang kedua adalah ecthyma-like lession pada korteks ginjal yang berkaitan dengan sepsis Pseudomonas aeruginosa.
Beberapa infeksi yang sering disebabkan oleh Pseudomonas aeruginosa adalah infeksi kulit yang terbakar, infeksi telinga, dan
infeksi pada kornea mata. Infeksi yang cukup jarang adalah infeksi sistem saraf pusat, infeksi pada sendi dan tulang, dan infeksi pada
jantung contohnya endokarditis
4
.
2.3 Metode Pengujian antibakteri
Pengujian antibakteri menurut Clinical and Laboratory Standard Institute CLSI terdapat beberapa pengujian yang dapat diulang dan
diproduksi terus menerus yaitu: 1.
Disc difusion Metode disc difusion merujuk kepada difusi agen antibakteri dalam
konsentrasi spesifik dari disc, tablet, atau strip, kedalam media kultur solid yang sudah ditanam benih dengan inokulum pilihan didalam kultur murni
17
. Metode ini lebih mudah dan lebih murah. Disc diffusion diukur berdasarkan zona hambat proporsional terhadap kerentanannya terhadap
antibakteri yang terdapat pada disc
3
. Hal ini tergantung dari konsentrasi antibiotik pada disc dan kemampuan antibakteri berdifusi ke dalam agar.
Disc sebaiknya terdistribusi secara merata sehingga zona hambat disekitar disc antimikroba dan tidak bertumpang tindih ke tingkatan tertentu yang
menyebabkan zona hambat tidak dapat dinilai
3 17
. Untuk menilai
efektivitas suatu zat antibakteri dapat diklasifikan sebagai berikut
18
:
Diameter Zona hambat Kategori efektivitas zat antibakteri
20mm Kuat
16-20mm Sedang
10-15mm Lemah
10mm Tidak ada
2. Broth dilution
Broth dilution merupakan teknik yang menggunakan suspensi bakteri yang diuji dengan berbagai macam konsentrasi agen antimikroba pada
media cairan. Pengujian ini dapat digunakan dengan pipa dengan volume minimum 2 ml macrodilution atau dengan plat mikrotitrasi
microdilution. Kenyatannya hampir semua mikrodilusi panel uji disediakan secara komersil sehingga metode ini kurang fleksibel daripada
disc diffusion atau agar diffusion. Metode ini dinilai dengan menghitung
Tabel 2.1 klasifikasi respon hambatan pertumbuhan bakteri
Sumber: Greenwood,1995
konsentrasi paling kecil dari antimikroba yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri yang diuji MIC dalam µgml atau mgl
3
. 3.
Agar dilution Agar dilution melibatkan inkorporasi dari berbagai macam konsentrasi
agen antimikroba ke dalam medium agar, biasanya dilusi serial sebanyak dua kali, diikuti dengan alokasi inokulum bakteri ke permukaan agar.
Hasilnya sering dinyatakan sebagai data yang paling dapat dipercaya untuk penilaian MIC untuk tes antimikroba atau kombinasi antimikroba
3
. 4.
Ditch-plate technique Teknik ini dilakukan dengan membuat potongan membujur pada agar
sehingga berbentuk seperti parit. Untuk itu, teknik ini disebut juga dengan metode parit yang kemudian parit ini akan diisi dengan agen antibakteri
dan bakteri yang akan diuji digoreskan ke parit
19
. 5.
E-test Teknik ini menggunakan strip-strip plastik degan agen antibakteri dengan
konsentrasi tertinggi hingga terendah diletakan pada media agar darah yang telah ditanami bakteri uji. Kemudian dapat dilihat zona hambat
disekitar strip. Teknik ini digunakan untuk menghitung kadar hambat minimum dari suatu agen antibakteri.
6. Cup-plate technique
Teknik ini dilakukan dengan membuat sumurlubang pada media agar yang telah ditanami bakteri uji yang didalamnya akan dimasukan agen
antibakteri. Prinsip dari teknik ini sama dengan metode disc diffusion
19
. 7.
Gradient plate technique Teknik ini dapat dilakukan dengan konsentrasi agen antibakteri yang
bervariasi dari nol hingga maksimal. Pertama, media agar dicairkan dan ditambahkan zat antibakteri, kemudian dimasukan kedalam cawan petri
dan diletakan dalam posisi miring. Kemudian tuangkan nutrisi diatasnya. Plate dalam cawan tersebut diinkubasi selamak 24 jam agar agen
antibakteri dapat berdifusi maksimal dan permukaan agar mengering. Selanjutnya bakteri uji maksimal 6 jenis dioleskan ke plate dari
konsentrasi tinggi hingga ke rendah. Kemudian dilihat panjang total
maksimal pertumbuhan bakteri yang diuji dan panjang pertumbuhan hasil goresan yang aktual
19
.
2.4 Mekanisme kerja antibakteri
Kategori