Perbedaan Jumlah Koloni Bakteri Pada Pasien Gingivitis Perokok dan Bukan Perokok di Instalasi Periodonsia RSGM FKG USU
5
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Plak gigi
Plak gigi merupakan kombinasi perlekatan bakteri pada matriks protein saliva
dan produk bakteri yang melapisi pelikel yang telah ada.21,22 Pada awalnya plak yang
terdiri dari Gram positif, fakultatif, kokus anaerob dan berupa filamen. Plak dapat
melekat pada seluruh permukaan gigi terutama pada permukaan yang sulit untuk
dibersihkan.22 Terbentuknya komunitas bakteri plak diawali dengan adanya interaksi
bakteri pada permukaan gigi, kemudian melalui interaksi fisikal dan psikologikal
antara spesies bakteri yang berbeda. Plak gigi secara klinis mengurangi kemampuan
agen antimikroba yang bersinergi dengan keadaan patogen.4
Struktur plak gigi secara klinis berupa substansi yang berwarna abukekuningan melekat kuat pada permukaan keras rongga mulut termasuk restorasi
lepasan dan cekat. Matriks ekstraseluler plak keras sehingga sulit dibersihkan hanya
dicuci atau disemprot air.23 Komposisi plak tergantung ada atau tidaknya penyakit
pada gingiva dan lokasi plak.24 Sekitar 70-80% kompoisisi plak gigi adalah
mikrobial. Matriks intraseluler jumlahnya sekitar 20% dari massa plak yang terdiri
dari bahan organik dan inorganik yang berasal dari saliva, cairan krevikular gingiva
dan produksi bakteri.4 Pada plak gigi yang seberat 1 gram (berat kering) terdapat
sekitar 1011 bakteri, dengan lebih dari 500 spesies berbeda, meskipun pada faktanya
mungkin lebih dari itu.23
2.1.1 Pembentukan Plak Gigi
Pembentukan plak gigi dapat dibagi menjadi beberapa fase, yaitu:
1. Pembentukan pelikel gigi pada permukaan gigi
Pelikel merupakan lapisan yang sangat tipis (0,5 ยต m), bertekstur halus, tidak
berwarna dan translusen, melekat kuat pada permukaan gigi dan dapat dihilangkan
hanya dengan gesekan fisik.4 Bakteri tidak melekat langsung pada permukaan enamel,
Universitas Sumatera Utara
6
tetapi berinteraksi dengan pelikel pada permukaan enamel.23 Setelah 2 jam pelikel
terbentuk, ketebalan pelikel pada permukaan lingual 20-80 nm sedangkan pada
bagian bukal ketebalannya bisa mencapai 200-700 nm.25
Pelikel terdiri dari lebih 180 peptida, protein, glikoprotein, keratin, mucin,
protein kaya prolin, fosfoprotein (staterin), protein kaya histidin dan beberapa
molekul yang berfungsi sebagai resptor perlekatan bakteri.23 Fungsi pelikel terutama
sebagai pelindung. Hal ini terjadi pada penyerapan glikoprotein, ion kalsium dan ion
fosfat saliva pada permukaan enamel gigi (melalui pelikel). Pelikel juga membatasi
difusi produksi asam yang dihasilkan oleh gula. Pelikel juga mengandung faktor
antibakteri seperti IgG, IgA, IgM, komplemen dan lisozim.4
2. Perlekatan bakteri awal
Penyikatan gigi dapat menghilangkan bakteri pada permukaan gigi, tetapi
kolonisasi bakteri kembali terjadi hanya 3 menit setelah gigi dibersihkan.4 Bakteri
secara berkesinambungan ditransfer ke pelikel yang melapisi permukaan gigi melalui
saliva, bahan makanan atau melalui kontak dengan lingkungan di luar rongga mulut.
Komposisi saliva berperan penting dalam memfasilitasi atau menghambat perlekatan
bakteri pada pelikel.26 Bakteri koloni awal memiliki adhesin pada permukaan sel
yang dapat berinteraksi dengan reseptor pelikel. Setelah 4 sampai 8 jam, 60-80%
bakteri yang ada adalah spesies Streptococcus. Bakteri lain diantaranya bakteri aerob
obligat (Haemophillus spp. dan Neisseria spp.) dan bakteri anaerob fakultatif
(Actinomyces spp. dan Veillonella spp.). Metabolisme koloni bakteri awal
memodifikasi lingkungan mikro lokal contohnya membuang oksigen sehingga
kolonisasi bakteri yang membutuhkan sedikit oksigen tetap bertahan dan
berkembang.23
Dua fase pembentukan plak terjadi sekitar dua hari. Plak tumbuh dengan
multiplikasi internal kedua fase dan deposisi pada permukaan. Multiplikasi internal
ini terjadi secara perlahan sehingga terjadi pematangan plak.4
Universitas Sumatera Utara
7
3. Kolonisasi dan pematangan plak
Kolonisasi awal bakteri menghasilkan reseptor baru untuk perlekatan bakteri
lain melalui proses koadhesi. Koadhesi mengatur perkembangan mikrokoloni yang
akhirnya mematangkan biofilm.23
Selama pematangan plak, terjadi peningkatan massa dan ketebalan plak
sebagai hasil proliferasi dan perlekatan bakteri. Pematang plak diikuti dengan kohesi
sel bakteri yang dihasilkan oleh pembentukan matriks intermikroba yang terdiri dari
material saliva, eksudat gingiva dan substansi mikrobial seperti polisakarida.26 Fase
ini mengalami beberapa proses berikut:
a. Polisakarida ekstraseluler yaitu bakteri awal seperti Streptococcus mutans, S.
sanguis, S.mitis dan S.salivarius membentuk polimer polisakarida ekstraseluler,
berbentuk kapsul yang berasal dari sukrosa. Matriks protein yang berasal dari
glikoprotein saliva akan memengaruhi perlekatan bakteri pada permukaan gigi yang
mengakibatkan pertumbuhan biofilm.26
b. Koagregasi bakteri: akumulasi biofilm dihasilkan oleh koagregasi bakteri
terhadap sel yang sudah melekat sebelumnya, terjadi perlekatan langsung antar
permukaan sel dua spesies berbeda sehingga terjadi agregasi kompleks. Pada
koagregasi koloni awal terjadi antara Streptococcus atau Actinomyces spp. kemudian
terjadi koagregasi dengan spesies Fusobacterium yang merupakan jembatan
kolonisasi awal dengan kolonisasi selanjutnya.26
c. Interakasi interbakteri lain: bakteri tertentu akan menfasilitasi kolonisasi
bakteri lainnya dengan memproduksi nutrisi. Contoh produk laktat yang dihasilkan
Streptococcus dan Actinomyces digunakan oleh Veillonella sebagai sumber energi
dengan mengubah menjadi gas hidrogen yang digunakan oleh beberapa organisme di
lingkungan subgingiva.26
d. Suksesi mikrobial: semakin lama plak melekat maka terjadi perubahan flora di
dalam plak yang disebut suksesi mikrobial. Setelah 1 hari plak tumbuh, proporsi
Streptococcus menurun, Actinomyces dan Veillonella lebih dominan.26 Setelah 4-7
hari terjadi inflamasi gingiva, perubahan suplai nutrisi, bakteri Gram negatif
memasuki plak Prevotella, Porphyromonas, Capnocytophaga, Fusobacterium dan
Universitas Sumatera Utara
8
Bacteroides. Setelah 7-11 hari terjadi peningkatan kompleksitas plak dengan
kehadiran bakteri motil (Spirochaeta dan Vibrio).4 Lingkungan plak menjadi anaerob,
oksigen menurun sehingga bakteri anaerob fakultatif lebih dominan dan pertumbuhan
bakteri anaerob obligat menigkat.26
2.1.2 Bakteri Gram positif dan Gram negatif
Bakteri dibagi dalam golongan antara Gram positif dan Gram negatif
berdasarkan reaksinya terhadap prosedur pewarnaan gram. Prosedur ini dinamakan
sesuai nama seorang histopatologis, Hans Christian Gram, yang mengembangkan
metode pembedaan warna dalam usaha mewarnai bakteri pada jaringan yang
terinfeksi. Sel pertama kali diwarnai dengan kristal violet dan yodium, kemudian
dicuci dengan aseton dan alkohol. Langkah terakhir menghilangkan warna pada
bakteri Gram negatif, tapi tidak pada bakteri Gram positif. Bakteri Gram positif
adalah bakteri yang mempertahankan warna ungu dibawah mikroskop sedangkan
bakteri Gram negatif tidak dapat mempertahankan warna. Perbedaan klasifikasi
antara kedua jenis bakteri ini terutama pada perbedaan struktur dinding sel bakteri.27
Pada bakteri Gram positif memiliki komposisi dinding sel yang kandungan lipid
rendah, terdapat 40 lembar peptidoglikan merupakan 50% dari seluruh komposisi
dinding sel, penghambat warna basa lebih lambat, kebutuhan nutrien kompleks dan
ketahanan terhadap perlakuan fisik lebih tahan. Bakteri Gram negatif memiliki
komposisi dinding sel yang kandungan lipid tinggi, terdapat satu atau dua lembar
peptidoglikan merupakan 5-10% dari dinding sel, penghambat warna kurang
dihambat, kebutuhan nutrien relatif sederhana dan ketahanan terhadap perlakuan fisik
kurang tahan. Bakteri Gram negatif bersifat patogen yang berarti berbahaya bagi
organisme inang. Sifat patogen ini umumnya berkaitan dengan komponen tertentu
pada dinding sel Gram negatif terutama pada lapisan lipopolisakarida.27
2.1.3 Distribusi Plak Gigi
Plak gigi dapat ditemukan pada seluruh permukaan gigi yang keberadaannya
terutama disebabkan oleh kebersihan rongga mulut yang tidak baik.4 Berdasarkan
Universitas Sumatera Utara
9
hubungan plak gigi terhadap tepi gingiva, plak dibedakan atas plak supragingiva dan
plak subgingiva.6 Plak supragingiva merupakan plak yang ditemukan pada bagian
atas margin gingiva, dipermukaan mahkota gigi bukal, lingual, palatal gigi dan dapat
ditemukan satu jam setelah dilakukan penyikatan gigi.6,28
Bakteri Gram positif berbentuk kokus dan batang yang merupakan bakteri
predominan pada permukaan gigi, diikuti dengan bakteri Gram negatif dan beberapa
filamen seperti spirochaeta pada permukaan terluar massa plak yang matang karena
perubahan lingkungan kaya oksigen yang didominasi oleh bakteri Gram positif
menjadi lingkungan sangat sedikit oksigen yang didominasi oleh bakteri Gram
negatif anaerob.23
Menurut Zijinge dkk yang telah melakukan penelitian pada dua lapisan berbeda
plak supragingiva, yaitu pada lapisan basal yang melekat pada permukaan gigi dan
pada lapisan yang menutupi lapisan basal. Pada lapisan basal, ada empat tipe biofilm
yang terbentuk. Pertama biofilm yang hanya terdiri dari bakteri bentuk batang
Actinomyces yang melekat pada permukaan gigi. Tipe kedua, gabungan Actinomyces
sp. dan rantai kokus. Ketiga menunjukkan biofilm dengan bakteri berfilamen,
Streptococcus membentuk koloni yang mengelilingi yeast. Tipe keempat adalah
biofilm yang berisi Streptococcus yang berkembang bersama Lactobacillus sp. Pada
lapisan kedua, Streptococcus masih menjadi biofilm yang melapisi tipis bagian plak
paling luar diikuti bakteri Lactobacillus sp. Proporsi koloni bakteri dalam plak
supragingiva dapat dilihat pada Tabel 1.25
Tabel 1. Proporsi Koloni Bakteri Pada Perkembangan Plak Supragingiva25
Bakteri
Streptococcus sanguis
Streptococcus oralis
Mutans streptococci
Streptococcus salivarius
Actinomyces naeslundii
Actinomyces odontolitycus
Haemophillus spp
Capnocytophaga spp
Fusobacterium spp
Black pigmented anaerob
2
8
20
3
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Plak gigi
Plak gigi merupakan kombinasi perlekatan bakteri pada matriks protein saliva
dan produk bakteri yang melapisi pelikel yang telah ada.21,22 Pada awalnya plak yang
terdiri dari Gram positif, fakultatif, kokus anaerob dan berupa filamen. Plak dapat
melekat pada seluruh permukaan gigi terutama pada permukaan yang sulit untuk
dibersihkan.22 Terbentuknya komunitas bakteri plak diawali dengan adanya interaksi
bakteri pada permukaan gigi, kemudian melalui interaksi fisikal dan psikologikal
antara spesies bakteri yang berbeda. Plak gigi secara klinis mengurangi kemampuan
agen antimikroba yang bersinergi dengan keadaan patogen.4
Struktur plak gigi secara klinis berupa substansi yang berwarna abukekuningan melekat kuat pada permukaan keras rongga mulut termasuk restorasi
lepasan dan cekat. Matriks ekstraseluler plak keras sehingga sulit dibersihkan hanya
dicuci atau disemprot air.23 Komposisi plak tergantung ada atau tidaknya penyakit
pada gingiva dan lokasi plak.24 Sekitar 70-80% kompoisisi plak gigi adalah
mikrobial. Matriks intraseluler jumlahnya sekitar 20% dari massa plak yang terdiri
dari bahan organik dan inorganik yang berasal dari saliva, cairan krevikular gingiva
dan produksi bakteri.4 Pada plak gigi yang seberat 1 gram (berat kering) terdapat
sekitar 1011 bakteri, dengan lebih dari 500 spesies berbeda, meskipun pada faktanya
mungkin lebih dari itu.23
2.1.1 Pembentukan Plak Gigi
Pembentukan plak gigi dapat dibagi menjadi beberapa fase, yaitu:
1. Pembentukan pelikel gigi pada permukaan gigi
Pelikel merupakan lapisan yang sangat tipis (0,5 ยต m), bertekstur halus, tidak
berwarna dan translusen, melekat kuat pada permukaan gigi dan dapat dihilangkan
hanya dengan gesekan fisik.4 Bakteri tidak melekat langsung pada permukaan enamel,
Universitas Sumatera Utara
6
tetapi berinteraksi dengan pelikel pada permukaan enamel.23 Setelah 2 jam pelikel
terbentuk, ketebalan pelikel pada permukaan lingual 20-80 nm sedangkan pada
bagian bukal ketebalannya bisa mencapai 200-700 nm.25
Pelikel terdiri dari lebih 180 peptida, protein, glikoprotein, keratin, mucin,
protein kaya prolin, fosfoprotein (staterin), protein kaya histidin dan beberapa
molekul yang berfungsi sebagai resptor perlekatan bakteri.23 Fungsi pelikel terutama
sebagai pelindung. Hal ini terjadi pada penyerapan glikoprotein, ion kalsium dan ion
fosfat saliva pada permukaan enamel gigi (melalui pelikel). Pelikel juga membatasi
difusi produksi asam yang dihasilkan oleh gula. Pelikel juga mengandung faktor
antibakteri seperti IgG, IgA, IgM, komplemen dan lisozim.4
2. Perlekatan bakteri awal
Penyikatan gigi dapat menghilangkan bakteri pada permukaan gigi, tetapi
kolonisasi bakteri kembali terjadi hanya 3 menit setelah gigi dibersihkan.4 Bakteri
secara berkesinambungan ditransfer ke pelikel yang melapisi permukaan gigi melalui
saliva, bahan makanan atau melalui kontak dengan lingkungan di luar rongga mulut.
Komposisi saliva berperan penting dalam memfasilitasi atau menghambat perlekatan
bakteri pada pelikel.26 Bakteri koloni awal memiliki adhesin pada permukaan sel
yang dapat berinteraksi dengan reseptor pelikel. Setelah 4 sampai 8 jam, 60-80%
bakteri yang ada adalah spesies Streptococcus. Bakteri lain diantaranya bakteri aerob
obligat (Haemophillus spp. dan Neisseria spp.) dan bakteri anaerob fakultatif
(Actinomyces spp. dan Veillonella spp.). Metabolisme koloni bakteri awal
memodifikasi lingkungan mikro lokal contohnya membuang oksigen sehingga
kolonisasi bakteri yang membutuhkan sedikit oksigen tetap bertahan dan
berkembang.23
Dua fase pembentukan plak terjadi sekitar dua hari. Plak tumbuh dengan
multiplikasi internal kedua fase dan deposisi pada permukaan. Multiplikasi internal
ini terjadi secara perlahan sehingga terjadi pematangan plak.4
Universitas Sumatera Utara
7
3. Kolonisasi dan pematangan plak
Kolonisasi awal bakteri menghasilkan reseptor baru untuk perlekatan bakteri
lain melalui proses koadhesi. Koadhesi mengatur perkembangan mikrokoloni yang
akhirnya mematangkan biofilm.23
Selama pematangan plak, terjadi peningkatan massa dan ketebalan plak
sebagai hasil proliferasi dan perlekatan bakteri. Pematang plak diikuti dengan kohesi
sel bakteri yang dihasilkan oleh pembentukan matriks intermikroba yang terdiri dari
material saliva, eksudat gingiva dan substansi mikrobial seperti polisakarida.26 Fase
ini mengalami beberapa proses berikut:
a. Polisakarida ekstraseluler yaitu bakteri awal seperti Streptococcus mutans, S.
sanguis, S.mitis dan S.salivarius membentuk polimer polisakarida ekstraseluler,
berbentuk kapsul yang berasal dari sukrosa. Matriks protein yang berasal dari
glikoprotein saliva akan memengaruhi perlekatan bakteri pada permukaan gigi yang
mengakibatkan pertumbuhan biofilm.26
b. Koagregasi bakteri: akumulasi biofilm dihasilkan oleh koagregasi bakteri
terhadap sel yang sudah melekat sebelumnya, terjadi perlekatan langsung antar
permukaan sel dua spesies berbeda sehingga terjadi agregasi kompleks. Pada
koagregasi koloni awal terjadi antara Streptococcus atau Actinomyces spp. kemudian
terjadi koagregasi dengan spesies Fusobacterium yang merupakan jembatan
kolonisasi awal dengan kolonisasi selanjutnya.26
c. Interakasi interbakteri lain: bakteri tertentu akan menfasilitasi kolonisasi
bakteri lainnya dengan memproduksi nutrisi. Contoh produk laktat yang dihasilkan
Streptococcus dan Actinomyces digunakan oleh Veillonella sebagai sumber energi
dengan mengubah menjadi gas hidrogen yang digunakan oleh beberapa organisme di
lingkungan subgingiva.26
d. Suksesi mikrobial: semakin lama plak melekat maka terjadi perubahan flora di
dalam plak yang disebut suksesi mikrobial. Setelah 1 hari plak tumbuh, proporsi
Streptococcus menurun, Actinomyces dan Veillonella lebih dominan.26 Setelah 4-7
hari terjadi inflamasi gingiva, perubahan suplai nutrisi, bakteri Gram negatif
memasuki plak Prevotella, Porphyromonas, Capnocytophaga, Fusobacterium dan
Universitas Sumatera Utara
8
Bacteroides. Setelah 7-11 hari terjadi peningkatan kompleksitas plak dengan
kehadiran bakteri motil (Spirochaeta dan Vibrio).4 Lingkungan plak menjadi anaerob,
oksigen menurun sehingga bakteri anaerob fakultatif lebih dominan dan pertumbuhan
bakteri anaerob obligat menigkat.26
2.1.2 Bakteri Gram positif dan Gram negatif
Bakteri dibagi dalam golongan antara Gram positif dan Gram negatif
berdasarkan reaksinya terhadap prosedur pewarnaan gram. Prosedur ini dinamakan
sesuai nama seorang histopatologis, Hans Christian Gram, yang mengembangkan
metode pembedaan warna dalam usaha mewarnai bakteri pada jaringan yang
terinfeksi. Sel pertama kali diwarnai dengan kristal violet dan yodium, kemudian
dicuci dengan aseton dan alkohol. Langkah terakhir menghilangkan warna pada
bakteri Gram negatif, tapi tidak pada bakteri Gram positif. Bakteri Gram positif
adalah bakteri yang mempertahankan warna ungu dibawah mikroskop sedangkan
bakteri Gram negatif tidak dapat mempertahankan warna. Perbedaan klasifikasi
antara kedua jenis bakteri ini terutama pada perbedaan struktur dinding sel bakteri.27
Pada bakteri Gram positif memiliki komposisi dinding sel yang kandungan lipid
rendah, terdapat 40 lembar peptidoglikan merupakan 50% dari seluruh komposisi
dinding sel, penghambat warna basa lebih lambat, kebutuhan nutrien kompleks dan
ketahanan terhadap perlakuan fisik lebih tahan. Bakteri Gram negatif memiliki
komposisi dinding sel yang kandungan lipid tinggi, terdapat satu atau dua lembar
peptidoglikan merupakan 5-10% dari dinding sel, penghambat warna kurang
dihambat, kebutuhan nutrien relatif sederhana dan ketahanan terhadap perlakuan fisik
kurang tahan. Bakteri Gram negatif bersifat patogen yang berarti berbahaya bagi
organisme inang. Sifat patogen ini umumnya berkaitan dengan komponen tertentu
pada dinding sel Gram negatif terutama pada lapisan lipopolisakarida.27
2.1.3 Distribusi Plak Gigi
Plak gigi dapat ditemukan pada seluruh permukaan gigi yang keberadaannya
terutama disebabkan oleh kebersihan rongga mulut yang tidak baik.4 Berdasarkan
Universitas Sumatera Utara
9
hubungan plak gigi terhadap tepi gingiva, plak dibedakan atas plak supragingiva dan
plak subgingiva.6 Plak supragingiva merupakan plak yang ditemukan pada bagian
atas margin gingiva, dipermukaan mahkota gigi bukal, lingual, palatal gigi dan dapat
ditemukan satu jam setelah dilakukan penyikatan gigi.6,28
Bakteri Gram positif berbentuk kokus dan batang yang merupakan bakteri
predominan pada permukaan gigi, diikuti dengan bakteri Gram negatif dan beberapa
filamen seperti spirochaeta pada permukaan terluar massa plak yang matang karena
perubahan lingkungan kaya oksigen yang didominasi oleh bakteri Gram positif
menjadi lingkungan sangat sedikit oksigen yang didominasi oleh bakteri Gram
negatif anaerob.23
Menurut Zijinge dkk yang telah melakukan penelitian pada dua lapisan berbeda
plak supragingiva, yaitu pada lapisan basal yang melekat pada permukaan gigi dan
pada lapisan yang menutupi lapisan basal. Pada lapisan basal, ada empat tipe biofilm
yang terbentuk. Pertama biofilm yang hanya terdiri dari bakteri bentuk batang
Actinomyces yang melekat pada permukaan gigi. Tipe kedua, gabungan Actinomyces
sp. dan rantai kokus. Ketiga menunjukkan biofilm dengan bakteri berfilamen,
Streptococcus membentuk koloni yang mengelilingi yeast. Tipe keempat adalah
biofilm yang berisi Streptococcus yang berkembang bersama Lactobacillus sp. Pada
lapisan kedua, Streptococcus masih menjadi biofilm yang melapisi tipis bagian plak
paling luar diikuti bakteri Lactobacillus sp. Proporsi koloni bakteri dalam plak
supragingiva dapat dilihat pada Tabel 1.25
Tabel 1. Proporsi Koloni Bakteri Pada Perkembangan Plak Supragingiva25
Bakteri
Streptococcus sanguis
Streptococcus oralis
Mutans streptococci
Streptococcus salivarius
Actinomyces naeslundii
Actinomyces odontolitycus
Haemophillus spp
Capnocytophaga spp
Fusobacterium spp
Black pigmented anaerob
2
8
20
3