EFEKTIVITAS EKSTRAK SIWAK (SalvadoraPersica.L DALAM MENGHAMBAT PERTUMBUHAN BAKTERI DAN BIOFILM BAKTERI Enterococcus faecalis SECARA
TESIS EFEKTIVITA EKSTRA SIWAK … EFEKTIVITAS EKSTRAK SIWAK ( DALAM MENGHAMBAT PERTUMBUHAN
PROGRAM STUDI
FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
EFEKTIVITA EKSTRA SIWAK …
EFEKTIVITAS EKSTRAK SIWAK (SalvadoraPersica.L
DALAM MENGHAMBAT PERTUMBUHAN BAKTERI DAN
BIOFILM BAKTERI Enterococcus faecalis SECARA
TESIS
Oleh :
Ika Rhisty Cendana Sari
NIM : 021141020
PROGRAM STUDI MAGISTER ILMU KESEHATAFAKULTAS KEDOKTERAN GIGI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
SURABAYA
2015
SalvadoraPersica.L) BAKTERI DAN
BIOFILM BAKTERI
SECARA IN VITRO
IKA RHISTY CENDANA SARI
IKA RHISTY CENDANA SARI
LEMBAR PENGESAHAN
EFEKTIVITAS EKSTRAK SIWAK (SalvadoraPersica.L) DALAM
MENGHAMBAT PERTUMBUHAN BAKTERI DAN BIOFILM BAKTERI
Enterococcus faecalis SECARA IN VITRO
TESIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Menyelesaikan
Magister Ilmu Kesehatan Gigi di Fakultas Kedokteran Gigi
Universitas Airlangga Surabaya
Oleh :
IKA RHISTY CENDANA SARI
NIM : 021141020
Menyetujui:
Pembimbing Ketua Pembimbing Kedua Dr. Rini Devijanti Ridwan,drg.,M.Kes Prof.Dr.Diah Savitri Ernawati.,drg.,M.Si.,Sp.PM NIP : 196412161990022001 NIP : 196004291985032001
Mengetahui, Ketua Program Studi Magister Ilmu Kesehatan Gigi
Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Airlangga
Dr. Titiek Bernijanti, drg., M.Kes NIP : 19581020 198902 2 001
ii
TESIS EFEKTIVITA EKSTRA SIWAK …IKA RHISTY CENDANA SARI
HALAMAN PENETAPAN PENGUJI
Penelitian Tesis ini telah diuji dan dinilai oleh panitia penguji pada:
Program Magister Ilmu Kesehatan Gigi Fakultas Kedokteran Gigi
Universitas Airlangga
Pada tanggal: 30 November 2015
Tim penguji :
1. Dr. Rini Devijanti R., drg., M.Kes
2. Prof Dr. Diah Savitri Ernawati, drg., M.Si., Sp.PM
3. Dr. Titiek Bernijanti, drg., M.Kes
4. Dr. Indah Listiana Kriswandini.,drg., M.Kes
5. Dr. Tuti Kusumaningsih, drg., M.Kes
iii
TESIS EFEKTIVITA EKSTRA SIWAK …IKA RHISTY CENDANA SARI
KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya dengan berkat dan bimbingan-Nyalah maka Tesis yang berjudul
“EFEKTIVITAS EKSTRAK SIWAK (Salvadora Persica.L) DALAM MENGHAMBAT PERTUMBUHAN BAKTERI DAN BIOFILM BAKTERI Enterococcus faecalis SECARA IN VITRO” ini dapat diselesaikan dengan sebaik-baiknya.
Penyusunan skripsi ini tak lepas dari dukungan dan bantuan banyak pihak. Oleh karena itu, Penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Dr. Darmawan Setidjanto, drg., M.Kes selaku Dekan Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Airlangga Surabaya.
2. Dr. Titiek Bernijanti, drg., M.Kes selaku Kepala Program Studi S-2 Magister Ilmu Kesehatan Gigi Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Airlangga Surabaya.
3. Dr. Rini Devijanti Ridwan, drg., M.Kes selaku dosen pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, saran, kritik, arahan serta dukungan bagi penulis dalam menyelesaikan Tesis.
4. Prof.Dr. Diah Savitri Ernawati, drg., MSi., Sp.PM selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, saran, kritik, arahan serta dukungan bagi penulis dalam menyelesaikan Tesis.
5. Dr. Indah Listiana Kriswandini.,drg., M.Kes dan Dr. Tuti Kusumaningsih, drg., M.Kes selaku dosen penguji proposal yang telah memberikan masukan dan saran yang membangun.
iv
TESIS EFEKTIVITA EKSTRA SIWAK …IKA RHISTY CENDANA SARI
6. Kedua Orang tua tercinta, Dr. T. Kuncoro, Drs., M.Si., dan Sugiarmi, Dra., yang telah banyak memberikan dukungan, perhatian, doa, dan semua yang terbaik bagi penulis dalam menyelesaikan tesis.
7. Adik tercinta, Satrio Agi Nugraha yang telah memberikan dukungan dan semangat.
8. Sahabat dan teman-teman, rekan mahasiswa serta seluruh bagian S-2 Program Studi Magister Ilmu Kesehatan Gigi Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Airlangga Angkatan tahun 2012 yang ikut mendukung terselesaikannya Tesis ini.
9. Tim Laboratorium RSPTI dan Mas Rizky telah banyak membantu dalam pelaksanaan penelitian laboratoris.
10. Serta pihak – pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang telah membantu dalam penyelesaian Tesis ini Penulis mengharapkan adanya saran dan kritik yang kiranya dapat membangun dari pembaca demi kesempurnaan Tesis ini. Demikian makalah ini disusun, semoga dapat bermanfaat dan menjadi sumbangan yang berguna bagi perkembangan ilmu pengetahuan.
Surabaya, 22 November 2015 Penulis
v
TESIS EFEKTIVITA EKSTRA SIWAK …IKA RHISTY CENDANA SARI
(INHIBITION EFFECT OF SIWAK (Salvadora Persica.L)
EXTRACT TOWARDS THE GROWTH OF BACTERIA AND
BIOFILM BACTERIA OF Enterococcus faecalis BY IN VITRO)
AbstractBackground: Enterococcus faecalis (E. faecalis) is the most persistent gram positive bacteria that exists in root canal and caused secondary infection after endodontic treatment. Pathogenicity by E. faecalis is caused by overgrowth of it’s planktonic and biofilm bacteria formed. E. faecalis as a planktonic bacteria produces lipoteichoid acid (LTA) as virulence factor that could defend it’s permeability cell. As a biofilm bacteria, E. faecalis produce protease such as Esp (enterococcal surface protein), GelE (gelatinase), and SprE (serin protease) that has quorum-sensing mechanism as an adhesion factor to form extracellular polysaccharide substance (EPS) and increasing the growth of biofilm bacteria itself. Siwak (Salvadora persica L.) as a medicinal herb has an antimicrobial and antibiofilm mechanism by it’s active component named benzylisothio-cyanate, trimethylamine, and salvadorine that could inhibit growth of E. faecalis as a planktonic and also the biofilm bacteria. Purpose: The aim of this study was to measure inhibition effect of siwak extract towards both E. faecalis as a planktonic and also biofilm bacteria’s growth. Method : As an antimicrobial research, the first method used culture of E.faecalis that was incubated in TSB medium. Siwak extract was diluted into the different concentrations: 25%; 30%; 35%; 40%; 45%; 50%; 55%; 60%;65%; 70%; 75%; 100%. The extract was placed into the E. faecalis’s colony and planted into Trypticase Soy Agar medium. After 24 hours
◦
incubation in 37 C temperature, the colony would be measured and compared with control (+), control (-), and also chlorhexidine 0,1%. As an antibiofilm research, the method used biofilm microtitter assay that formed and growth biofilm bacteria
E. faecalis is incubated in 96 well-plate that contain TSB medium and glucose 0,1% . Siwak extract also diluted into the same range concentration like the first method and placed into the colony of E. faecalis that could form biofilm bacteria.
After incubation, three times washed process and staining with chrystal violet. The Optical Density was measured by spectrophotometry 595 nm. Results: Siwak extract could inhibit the growth of planktonic E. faecalis bacteria in 35% concentration as a minimum inhibitory concentration and the growth of biofilm E. faecalis bacteria in 45% concentration as a minimum biofilm inhibitory concentration. Conclusion: Siwak extract has an inhibition effect particulary in a concentration of 35% towards growth planktonic bacteria and 45% towards the growth biofilm bacteria of E. faecalis.
Keyword : Enterococcus faecalis, Siwak, antibacterial, antibiofilm, benzylisothio-cyanate, trimetylamine, salvadorine
vi
TESIS EFEKTIVITA EKSTRA SIWAK …IKA RHISTY CENDANA SARI
DAFTAR ISI
Halaman judul .................................................................................................... i Halaman pengesahan .......................................................................................... ii Halaman penetapan penguji ............................................................................... iii Kata pengantar ................................................................................................... iv Abstract ............................................................................................................... v Daftar Isi ............................................................................................................. vii Daftar Gambar ................................................................................................... x Daftar Tabel ........................................................................................................ xii Daftar Singkatan ................................................................................................. xiii Daftar Lampiran ................................................................................................. xv
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang ......................................................................................... 1
1.2 Rumusan masalah ................................................................................... 4
1.3 Tujuan penelitian
1.3.1 Tujuan umum .......................................................................................... 4
1.3.2 Tujuan khusus ......................................................................................... 4
1.4 Manfaat penelitian
1.4.1 Akademis ............................................................................................... 5
1.4.2 Praktis ..................................................................................................... 5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Siwak( Salvadora persica.L )
2.1.1 Klasifikasi siwak ..................................................................................... 6
2.1.2 Morfologi siwak ...................................................................................... 7
2.1.3 Kandungan kimiawi siwak ...................................................................... 8
2.1.4 Manfaat siwak ......................................................................................... 8
2.2. Mikroorganisme patogen pada kasus endodontik ..................................... 15
2.3 Enterococcus faecalis
2.3.1 Klasifikasi Enterococcus faecalis ............................................................ 18
2.3.2 Karakteristik dan morfologi Enterococcus faecalis .................................. 18
2.3.3 Patofisiologi Enterococcus faecalis ......................................................... 19
2.4 Biofilm .................................................................................................... 20
vii TESIS EFEKTIVITA EKSTRA SIWAK …
IKA RHISTY CENDANA SARI
2.5 Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan biofilm dan mekanismenya .....
43 4.4.4 Variabel terkendali penelitian uji daya hambat bakteri ..............................
54
51 4.9 Analisis data penelitian ..........................................................................
50 4.8.3 Prosedur penelitian uji daya hambat pertumbuhan biofilm bakteri ...........
47 4.8.2 Prosedur penelitian uji daya hambat bakteri .............................................
4.8 Prosedur penelitian 4.8.1 Tahap persiapan ......................................................................................
46
45 4.7.2 Alat dan bahan uji daya hambat pertumbuhan biofilm bakteri ..................
4.7 Alat dan bahan penelitian 4.7.1 Alat dan bahan uji daya hambat bakteri ...................................................
45
44 4.6 Waktu dan tempat penelitian ...................................................................
43 4.5 Definisi operasional ................................................................................
4.4.5 Variabel terkendali penelitian uji daya hambat pertumbuhan biofilm bakteri .....................................................................................................
43
42 4.4.3 Variabel terikat penelitian uji daya hambat pertumbuhan biofilm bakteri .
22 2.6 Proses pembentukan biofilm bakteri ........................................................
42 4.4.2 Variabel terikat penelitian uji daya hambat bakteri ...................................
4.4 Variabel penelitian 4.4.1 Variabel bebas penelitian uji daya hambat bakteri dan biofilm bakteri .....
41
41 4.3 Besar sampel penelitian ...........................................................................
40 4.2.2 Unit analisis uji daya hambat pertumbuhan biofilm bakteri ......................
4.2 Unit analisis penelitian 4.2.1 Unit analisis uji daya hambat bakteri .......................................................
40
39 BAB 4 METODE PENELITAN 4.1 Rancangan penelitian ..............................................................................
38 3.3 Hipotesis penelitian .................................................................................
37 3.2 Keterangan kerangka konseptual .............................................................
34 BAB 3 KERANGKA KONSEPTUAL DAN HIPOTESIS PENELITIAN 3.1 Bagan kerangka konseptual penelitian .....................................................
31 2.9 Patofisiologi biofilm Enterococcus faecalis .............................................
27 2.8 Biofilm endodontik ................................................................................
25 2.7 Mekanisme resistensi bakteri dan biofilmnya ..........................................
viii
4.10 Alur penelitian uji daya hambat bakteri dan pertumbuhan biofilm bakteri .......... 55
4.10.1 Alur penelitian pembentukan biofilm oleh bakteri E. faecalis ................. 55
4.10.2 Uji daya hambat bakteri dan daya hambat pertumbuhan biofilm bakteri
E. faecalis ............................................................................................. 56
BAB 5 HASIL PENELITIAN DAN ANALISIS HASIL PENELITIAN
5.1 Hasil uji daya hambat pertumbuhan bakteri Enterococcus faecalis .......... 57
5.2 Hasil uji anti biofilm bakteri Enterococcus faecalis ................................. 61
5.3 Analisis hasil penelitian ........................................................................... 63
BAB 6 PEMBAHASAN ...................................................................................... 69 BAB 7 KESIMPULAN DAN SARAN
7.1 Kesimpulan ............................................................................................. 78
7.2 Saran ....................................................................................................... 78 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 79 LAMPIRAN ........................................................................................................ 90
ix TESIS EFEKTIVITA EKSTRA SIWAK …
IKA RHISTY CENDANA SARI
DAFTAR GAMBAR Halaman
Gambar 2.1 Tanaman Siwak (Salvadora persica L.)……………………..……6Gambar 2.2 Batang kunyah tanaman siwak (Salvadora persica.L).………...….7Gambar 2.3 Gambaran mikroskopik Enterococcus faecalis…..………………19Gambar2.4 Faktor yang berpengaruh terhadap pertumbuhan biofilm……......23 Gambar2.5 A. Perkembangan biofilm pada substrat ;
B. Foto mikroskopik perkembangan biofilm…………..………...26
Gambar 2.6 Mekanisme biofilm bakteri untuk meningkatkan resistensi…….28Gambar 5.1 Kontrol positif dan kontrol negatif pertumbuhan koloniEnterococcus faecalis .....................................................………..58
Gambar 5.2 Pertumbuhan koloni Enterococcus faecalis pada perlakuan ekstrak siwak 25% dan 30% ....................................……………………58Gambar 5.3 Pertumbuhan koloni Enterococcus faecalis pada perlakuan ekstrak siwak 35% dan 40% ..............................................………….....59Gambar 5.4 Pertumbuhan koloni Enterococcus faecalis pada perlakuan ekstrak siwak 45%, 50%, 55% dan 60% ............................................…59Gambar 5.5 Pertumbuhan koloni Enterococcus faecalis pada perlakuan ekstrak siwak 65%,70%, 75%, 100% ...............................................….60
x
TESIS EFEKTIVITA EKSTRA SIWAK …IKA RHISTY CENDANA SARI
Gambar 5.6 Pertumbuhan biofilm bakteri Enterococcus faecalis pada96-well plate……………………………………………………………..62
Gambar 5.7 Pengecatan biofilm bakteri Enterococcus faecalis dengan crystal violet 0,1% pada masing-masing well………………………………..62Gambar 5.8 Sel adesif biofilm bakteri E. faecalis tampak pada well…………63
xi
TESIS EFEKTIVITA EKSTRA SIWAK …IKA RHISTY CENDANA SARI
DAFTAR TABEL Halaman
Tabel 2.1 Bakteri penyebab infeksi endodontik………………………………..17Tabel 5.1 Rerata dan standar deviasi pada penelitian uji daya hambat bakteri………………………………………………………..…..…..57Tabel 5.2 Rerata dan standar deviasi pada penelitian uji antibiofilm bakteri………………………………..................................................61
xii
TESIS EFEKTIVITA EKSTRA SIWAK …IKA RHISTY CENDANA SARI
xiii
TESIS EFEKTIVITA EKSTRA SIWAK …12. CTAB : Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide
19. Ace : collagen binding antigen
18. SprE : Serin protease
17. GelE : Gelatinase
16. Esp : Enterococcal Surface Protein
2 : Calcium Hydroxide
15. CaOH
14. EDTA : Ethylene Diamine Tetraacetic Acid
13. SDS : Sodium Dodecyl Sulphate
11. NaOCl : Sodium Hypochlorite
IKA RHISTY CENDANA SARI
DAFTAR SINGKATAN
1. S. persica. L : Salvadora persica Linn.10. EPS : extracellular polymeric substances
8. NaCl : Natrium Chlorida 9. pH : potential of Hydrogen
7. LTA : Lipoteichoic acid
6. LPS : lipopolisakarida
5. E. coli : Escherichia coli
4. S. sanguinis : Streptococcus sanguinis
3. S. mutans : Streptococcus mutans
2. E. faecalis : Enterococcus faecalis
20. GBAP : gelatinase biosynthesis activating pheromone
xiv
TESIS EFEKTIVITA EKSTRA SIWAK …21. TSB : Trypticase Soy Broth
22. PBS : Phosphat Buffer Saline
23. OD : Optical Density
24. LSD : Least Square Differences
25. MIC : Minimum Inhibitory Consentration
26. MBIC : Minimum Biofilm Inhibitory Consentration
27. MBC : Minimum Bactericidal Concentration
28. XTT Assay : 2,3-bis-(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-
2H-tetrazolium-5-carbozanilide-water – soluble Assay