Intestinal Mucosal Damages on Mus musculus in Escherichia coli Infection

  

Jurnal Vektor Penyakit, Vol. 8 No. 2, 2014 : 53 - 60

Gambaran Kerusakan Mukosa Usus Mencit (Mus musculus) pada Infeksi Escherichia coli Intestinal Mucosal Damages on Mus musculus in Escherichia coli Infection

Dicky Andiarsa*, Syarif Hidayat, Dian Eka Setyaningtyas, Sudayat Sudarmawan

_a

  Balai Litbang P2B2 Tanah Bumbu, Badan Litbang Kesehatan, Kementerian Kesehatan RI Jl. Lokalitbang, ds. Gunung Tinggi Kec. Batulicin, Kab. Tanah Bumbu, Kalimantan Selatan, Indonesia

  INFO ARTIKEL A B S T R A C T / A B S T R A K

Article History: This study was aimed to determine whether the degree of E. coli infection can lead to

digestive problems and severity according to the degree of infection. Tests were carried Received : 16 Sep. 2014 out in vivo in murine, experimental animals to see the severity of the intestinal mucosa by Revised : 9 Dec. 2014 Accepted : 10 Dec. 2014 the degree of infection.

  The study was conducted with only post test design with the negative control group design. At the first day of the treatment, group of mice were infected with a suspension of E. Keywords: coli in volume of 0.1 ml, 0.2 ml, 0.3 ml, 0.4 ml, 0.5 m, 0.6 ml and 0.8 ml, while the control was severity, E. coli, given sterile distilled water per oral. At days 14 after treatment intestinal surgery and intestinal mucosa, pathological examination were done. Intestinal was opened and cleaned then captured Mus musculus using Dinolite Microscope® which connected to the laptop. Data were collected and analyzed using statistic program and tested using ANOVA to determine differences in the degree of infection and severity of the intestinal mucosa, in between infected and uninfected of mice. Condition of infected intestinal pathology showed severity depends on the concentration of a given infection. In the ANOVA analysis showed that there was a significant difference in the volume of a given infection. The more infections level, the poorer condition of the intestinal mucosa of mice. (P = 0,001) Penelitian ini membuktikan apakah derajat infeksi E. coli dapat mengakibatkan

  Kata Kunci: gangguan pada pencernaan dan keparahannya sesuai dengan derajat infeksinya. Uji keparahan, dilakukan secara in vivo pada hewan coba mencit untuk melihat keparahan mukosa

  E. coli, mukosa usus, usus berdasarkan derajat infeksinya. Mus musculus Penelitian dilakukan dengan desain post test only group design dengan kontrol negatif.

  Pada hari pertama kelompok perlakuan diinfeksikan suspensi E.coli dengan volume masing-masing 0,1ml; 0,2ml; 0,3ml; 0,4ml; 0,5ml; 0,6ml; dan 0,8ml, sedangkan kontrol diberikan cairan aquades steril per oral. Hari ke 14 dilakukan pembedahan dan pemeriksaan patologi usus. Usus yang telah dibuka dan dibersihkan kemudian diprotret dengan menggunakan mikroskop Dinolite® yang terhubung dengan laptop. Data dikumpulkan dan dianalisis dengan menggunakan program statistik dan diuji menggunakan ANOVA untuk menentukan perbedaan derajat infeksi dan keparahan dari mukosa usus mencit. Gambaran patologi usus yang diinfeksi memiliki keparahan bergantung pada konsentrasi infeksi yang diberikan. Pada analisis Anova menunjukkan bahwa terdapat perbedaan yang signifikan pada besarnya volume infeksi yang diberikan. Semakin banyak infeksi yang diberikan menunjukkan semakin buruknya kondisi mukosa usus mencit.(P=0,001).

  © 2014 Jurnal Vektor Penyakit. All rights reserved

• Alamat Korespondensi : email : andiarsa@gmail.com

  PENDAHULUAN

  diantaranya merupakan penyebab umum ₄ diare di negara berkembang.

  Data dikumpulkan dengan menghitung jumlah mencit yang mengalami kelainan patologis pada ususnya berdasarkan kategori

  Kondisi patologis mukosa usus dibedakan menjadi beberapa kategori antara lain 'normal' yaitu mukosa berwarna merah muda dan bersih, 'perlukaan ringan' yaitu mukosa dengan sejumlah kecil ptechiae (bintik-bintik merah di permukaan mukosa) dan masih terlihat baik artinya mukosa masih memiliki tekstur dan warna yang normal walaupun ada sedikit perdarahan jaringan, 'perlukaan sedang' yaitu mukosa dengan lebih banyak ditemukan ptechiae dan sebagian perdarahan di bagian bawah jaringan mukosa, dan 'perlukaan berat' yaitu mukosa yang mengalami hiperemi berat (perdarahan dalam jaringan yang membuat mukosa berwarna sangat merah hingga kehitaman karena tumpukan darah di bawah jaringan mukosa) dan banyak ditemukan pembesaran pembuluh kapiler dan sebagiannya telah _6,7 pecah.

  Prosedur pembedahan dilakukan dengan melakukan insisi pada linea alba yaitu garis tengah perut mencit karena daerah tersebut yang paling sedikit terdapat pembuluh darah. Perut mencit yang telah diinsisi dibuka perlahan untuk melihat posisi saluran pencernaan. Usus yang ditemukan dipisahkan menjadi tiga bagian yaitu usus halus, kolon, dan rectum. Ketiga bagian tersebut dibuka kemudian dibersihkan dari isinya dengan cara menyiram akuades steril hingga permukaan mukosanya tampak dengan jelas. Mukosa usus difoto dengan menggunakan mikroskop _® Dinolite yang terhubung dengan laptop, terutama mukosa yang mengalami kelainan patologis misalnya perlukaan, perdarahan, ptechiae, pembengkakan pembuluh perifer, hingga lesi berat.

  Penelitian dilakukan dengan post test only group design dengan kontrol negatif. Penelitian dilaksanakan pada bulan Januari 2014 di Laboratorium Bakteriologi Balai Litbang P2B2 Tanah Bumbu. Mencit dibagi masing-masing lima ekor dalam tujuh kelompok perlakuan dan satu kelompok kontrol. Suspensi E. coli didapatkan dengan mengambil satu ose koloni pada biakan E. coli dalam media agar Mc.conkey dan dilarutkan dalam 50 ml akuades steril hingga homogen. H a r i p e r t a m a k e l o m p o k p e r l a k u a n diinfeksikan suspensi E. coli per oral dengan volume masing-masing 0,1ml; 0,2ml; 0,3ml; 0,4ml; 0,5ml; 0,6ml; dan 0,8ml, sedangkan kontrol diberikan cairan akuades steril per ₅ oral sebanyak 0,8 ml. Hari ke-14 dilakukan pembedahan dan pemeriksaan patologi usus. Euthanasia mencit dilakukan dengan ethanol 70% disuntikkan secara intra peritoneal pada ₅ setiap mencit dengan dosis 0,5ml.

  Metode

  P e n e l i t i a n i n i b e r t u j u a n u n t u k menentukan pengaruh infeksi E. coli terhadap mukosa usus mencit.

  E. coli enteroadhesif (EAEC), serta E. coli enteroagregatif (EAggEC) dan empat

  Bakteri yang paling banyak digunakan sebagai indikator sanitasi adalah Escherichia

  (EHEC atau VTEC), E. coli enteroinvasif (EIEC),

  e n t e r o t o k s i g e n i k ( E T E C ) , E . c o l i enterohemoragik atau penghasil verotoksin

  S i f a t o p o r t u n i s t i k E . c o l i d a p a t menyebabkan penyakit yang serius terutama pada manusia yang memiliki sistem kekebalan tubuh yang rendah, seperti bayi, anak-anak, orang lanjut usia, serta orang yang sedang ₃ sakit. Ada enam kelompok E. coli penyebab diare: E. coli enteropatogenik (EPEC), E. coli

  pemeriksaan kualitas bakteriologis secara ₂ universal.

  E. coli sering digunakan sebagai indikator

  komensal pada usus manusia, umumnya bukan patogen penyebab penyakit sehingga pengujiannya tidak membahayakan dan relatif tahan hidup di air. Bakteri ini dapat ditemukan di air meskipun bukan media yang ideal untuk pertumbuhan bakteri. E. coli sering disebut sebagai coliform fecal karena ₁ b e r s u m b e r d a r i k o t o r a n m a n u s i a . Keberadaan E. coli dalam air atau makanan dianggap memiliki korelasi tinggi dengan ditemukannya patogen pada pangan, sehingga

  coli (E. coli). Bakteri ini merupakan bakteri

  Gambaran Kerusakan Mukosa Usus Mencit Dicky Andiarsa ( , et al.)

  Jurnal Vektor Penyakit, Vol. 8 No. 2, 2014 : 53 - 60

  yang ditentukan, selanjutnya data dianalisis Hasil dengan menggunakan SPSS 13.0 dan diuji Gambaran patologi usus yang diinfeksi menggunakan ANOVA untuk menentukan memiliki keparahan bergantung pada perbedaan derajat infeksi dan keparahan dari ₈ konsentrasi infeksi yang diberikan. Gambar mukosa usus mencit. patologi kerusakan usus mencit dapat dilihat pada gambar 1.

  Usus Halus Kolon Rektum

  Normal

a. Usus Halus normal

  b. Kolon normal

  c. Rektum normal

  Ringan

  a. Usus Halus

  b. Kolon

  c. Rektum patologis ringan patologis ringan patologis ringan

  Sedang

  a. Usus Halus

  b. Kolon

  c. Rektum patologis sedang patologis sedang patologis sedang

  Berat

  a. Usus Halus

  b. Kolon

  c. Rektum patologis berat patologis berat patologis berat Gambar 1. Bentuk kerusakan mukosa usus akibat infeksi E.coli Tabel 1 menunjukkan gambaran deskriptif jumlah mencit yang mengalami perlukaan di bagian ususnya. Semakin tinggi volume jumlah mencit dengan infeksi kondisi usus dengan kategori 3 dan 4 semakin banyak perlukaan.

  Tabel 1.Kondisi perlukaan pada bagian usus mencit berdasarkan volume infeksi.

  2

  2

  1

  1 0,6

  1

  1

  2

  1

  

1

  

2

  1

  1

  2

  1

  1 0,5

  3

  3

  3

  5

  

Usus halus Kolon Rektum

0,1 0,2 0,2 0,3 0,266667

0,2 0,3 0,7 0,552381

0,3 1,3 0,5 0,8 0,857143

0,4 1,3 0,2 0,7 0,695238

0,5 0,7 0,3 0,8 0,542857

0,6 0,8 0,8 0,2 0,542857

0,8 1,7 1,3 1,3 1,257143

Aquadest steril 0,8 ml

  Volume Infeksi (ml/infeksi/ekor)

Variasi Perlukaan Usus

Total

  Tabel 2. Variasi perlukaan pada bagian usus mencit berdasarkanvolumeinfeksi.

  Hasil pembedahan menunjukkan bahwa infeksi E. coli memberikan dampak perlukaan usus yang cukup serius. Perlukaan mulai berupa ptechiae, hiperemi hingga perdarahan hebat pada mukosa usus disertai pembesaran pembuluh darah kapiler yang sangat mencolok. Setiap perlukaan pada setiap bagian usus dan berdasarkan volume infeksi cenderung seragam diantara masing-masing kelompok. Hasil dapat dilihat pada tabel 2.

  5 Ket: 1: normal 2: Patologis ringan 3: Patologis sedang 4: Patologis berat

  

5

  5 Aquadest steril 0,8 ml

  1

  4

  1

  3

  1

  1

  2 0,8

  3

  1

  3

  Volume Infeksi (ml/infeksi/ekor) Jumlah mencit yang memiliki kerusakan usus (ekor) Usus halus Kolon Rektum

  4

  1

  4

  4 0,1

  3

  2

  1

  3

  4

  2

  

1

  4

  3

  2

  1

  

5

  1 0,2

  

2

  1

  1

  2

  2

  2 0,4

  1

  2

  2

  4

  

2

  2

  3

  5 0,3

  2

  

3

  1

  Gambaran Kerusakan Mukosa Usus Mencit Dicky Andiarsa ( , et al.) Pada analisis ANOVA menunjukkan bahwa terdapat perbedaan yang signifikan pada besarnya volume infeksi yang diberikan. Tabel 3 ini menjelaskan adanya perbedaan antar perlakuan yang signifikan artinya semakin banyak infeksi yang diberikan menunjukkan semakin buruknya kondisi mukosa usus mencit, sedangkan antar bagian usus tidak berbeda secara bermakna. Hasil ditunjukkan pada tabel 3.

  Tabel 3. Hasil perhitungan ANOVA perlukaan usus mencit berdasarkan volume infeksi E.coli

  host, memperbanyak koloni dan membuat kerusakan pada jaringan tubuh host.

  preparat histologi hasil biopsi usus pasien

  granuloma terutama ditemukan pada

  Hasil pembedahan menunjukkan bahwa keadaan mukosa usus pada mencit yang diinfeksi bervariasi. Secara rata-rata, semakin tinggi volume infeksi menunjukkan kondisi patologis usus semakin parah. Sebagaimana diperlihatkan pada tabel 3, ada perbedaan yang sangat signifikan pada kelompok antara perlakuan dengan nilai p yang sangat rendah (p=0,001). Hal ini sesuai dengan penelitian lain yang juga menunjukkan peningkatan jumlah E. coli secara signifikan pada bagian usus yang mengalami inflamasi. Penelitian pada model tikus (129/SvEv) menunjukkan inflamasi usus IL-10-/- mencit menurunkan keberagaman mikrobiota normal usus dan peningkatan secara kuat E. coli. Beberapa bukti ini memberikan dukungan bahwa E. coli memiliki keterlibatan yang kuat terhadap penyakit inflamasi saluran cerna secara umum Infamatory Bowel Disease (IBD), misalnya E. coli invasif dan adesif (AIEC) mampu menginvasi makrofag setempat yang mengakibatkan pembentukan epitheloid

  perlukaan usus pada setiap mencit relatif seragam walaupun jumlah mencit yang mengalami perlukaan berdasarkan kategori keparahan tidak selalu sama, sebagaimana diperlihatkan pada perlakuan 0,3ml/infeksi/ ekor menunjukkan efek perlukaan lebih tinggi d i b a n d i n g k a n p a d a p e r l a k u a n 0 , 4 - 0,6ml/infeksi/ekor.

  coli. Pada tabel 2 menunjukkan bahwa variasi

  Pembedahan 40 mencit didapatkan bahwa sebagian besar mengalami hiperemia dan perdarahan yang mengindikasikan bahwa usus mencit tersebut telah terinfeksi bakteri E.

  strategi dalam menimbulkan penyakit antara lain: membentuk koloni pada permukaan mukosa, menghindar dari system immune

  Sumber Variance SS df MS F P-value Antar Perlakuan 35,47 7 5,07 8,44 0,001 ^* Antar bagian usus 0,72

  E. coli seperti kebanyakan pathogen memiliki

  pada usus yang bersifat fakultatif, beberapa s t r a i n d a p a t m e n g e m b a n g k a n kemampuannya menimbulkan penyakit pada saluran usus, urin, bahkan sistem syaraf pusat.

  E. coli merupakan flora yang dominan

  Penelitian ini merupakan penelitian dasar untuk mengetahui pola infeksi dan derajat keparahan usus terhadap infeksi E. coli. Penelitian ini belum menghitung secara pasti jumlah E. coli yang menginfeksi. Penelitian ini hanya menentukan derajat keparahan usus berdasarkan volume larutan E. coli yang diinfeksikan. Kegiatan tersebut akan dilakukan pada tahap penelitian berikutnya, sehingga dapat dijadikan perkiraan dasar batas minimal kontaminasi E. coli pada makanan yang sudah dapat memberikan manifestasi klinis pada penderitanya.

  PEMBAHASAN

  2 0,36 0,60 0,552 Interaksi 7,68 14 0,55 0,91 0,546 Antar variable 57,6 96 0,6

  Corhn's Disease. Peningkatan jumlah E. coli Jurnal Vektor Penyakit, Vol. 8 No. 2, 2014 : 53 - 60 juga berkaitan dengan aktivitas penyakit pada pasien IBD.

  Salah satu penyebab parahnya infeksi

  E. coli pada usus mencit pada penelitian ini

  Gambaran Kerusakan Mukosa Usus Mencit Dicky Andiarsa ( , et al.)

  14. Rolhoin N, Derfeuille-Michaud A. Adherent- invasive Escherichia coli in inflamatory bowel d i s e a s e . i n f l a m m B o w e l D i s . 2007;13(10):1277-83.

  13. DeSouza HL, DeCarvalho VR, Romeiro FG, Sassaki LY, Keller R, Rodrigues J. Mucosa- associated but not luminal Escherichia coli is augmented in Crohn's disease and ulcerative colitis. Gut Pathogens. 2012;4:21.

  Reduced microbial diversity and high numbers of one single Escherichia coli strain in the intestin of colitic mice. Environ Microbiol. 2009;11(6):1562-71.

  12. Wohlgemut S, Haller D, Blaut M, Loh G.

  Possible role of Escherichia coli in propagation and perpetuation of chrinic inflammation in ulcerative colitis. BMC Gastroenterology. 2013;13:61.

  11. Zurex M, Chmielarczyk A, Gosiewki T, Tomusiak A, Adamski P, Wcislo M, et al.

  10. Nataro JP, Kaper JB. Diarrhegenic Eschericia coli. J clin Microbiol. 1998;11(2):403.

  9. Okada H, Shirikawa T, Gotoh A, Kamiyama Y, Muto S, Ide H, et al. Enumeration of bacterial cell numbers and detection of significant bacteriuria by use of a new flow cytometry- b a s e d d e v i c e . J c l i n M i c r o b i o l . 2006;44(10):3596-9.

  309 p.

  8. Irianto A. Statistik konsep dasar dan aplikasinya. 1 ed. Jakarta: Kencana PMG; 2008.

  Comparative efficacy of anticoccidial under the conditions of commercial broiler production and in battery trials. Veterinery Parasitol. 1998;76:163-71.

  7. Daugschies A, Gasslein U, Rommel M.

  6. Iskandar T, Subekti DT, Suibu T. Pengaruh pemberian RMB5 terhadap koksidiosis pada ayam broiler. Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner2006.

  5. Leary S, Underwood W, Anthony R, Cartner S, Corey D, Grandin T, et al. AVMA Guidelines for the Euthanasia of Animals. 2013.0.1 ed. Schaumburg: American Veterinary Medical Association; 2013. 102 p.

  4. Vandepitte J, Yerhaegen J, Engbaek K, Rohner P, Piot P, Heuck CC. Basic Laboratory Procedures in Clinical Bacteriology. 2 ed. Susanto D, editor. Jakarta: EGC; 2011. 143 p.

  3. Andriani. Eschericha coli 0157 H:7 sebagai penyebab penyakit zoonosis. Lokakarya Nasional Penyakit Zoonosis. p. 173-7.

  2. Kurniawan M, Isbandrio B. Deteksi bakteri coliform dalam es jeruk yang dijual di warung sekitar kampus Undip Pleburan. Media Medika Muda. 2006(2).

  D, Horan N, editors. Handbook of Water and Wastewater Microbiology. San Diego, California: Academic Press, An Imprint of Elsevier; 2003. p. 105-12.

  Ucapan terimakasih disampaikan kepada Kepala Balai Litbang P2B2 Tanah Bumbu yang telah memfasilitasi kegiatan ini, serta terima kasih kepada Prof. Setiawan Koesdarto yang memberikan masukkan tentang hewan coba sehingga tulisan ini dapat dipublikasikan dengan baik.

  Perlu menghitung secara pasti jumlah b a k t e r i E . c o l i m i n i m a l y a n g d a p a t memberikan dampak perlukaan pada usus mencit,

  SARAN

  Infeksi E. coli meningkatkan derajat keparahan secara fisik yaitu perlukaan mukosa usus sesuai dengan besarnya volume suatu infeksi.

  KESIMPULAN

  adanya toksin yang dihasilkan yaitu Shiga toxin atau STEC. Beberapa penelitian menyebutkan STEC ini menjadi obyek utama pengamatan pada Kejadian Luar Biasa (KLB) penyakit gastro intestinal. STEC sangat berkaitan dengan kasus sporadis atau KLB yang melibatkan makanan terkontaminasi oleh bakteri dan biasanya terjadi saat produksi dan distribusi makan secara massal. Hal tersebut menjadi perhatian penting untuk upaya penurunan kasus yang sporadis dan banyak.

UCAPAN TERIMA KASIH

DAFTAR PUSTAKA

1. Horan N. Faecal Indicator Organisms. In: Mara

  15. Cooke EM, Erwins SP, Hywel-Jones J, Lennard- Jones JE. Properties ofe strains of Escherichia coli carried in different phases of ulcerative colitis. Gut 1974;15(2):143-6.

  16. Ahmed S, Cowden J. An outbreak of E. coli 0157 in central Scotland, abstr. V191. 13rd International Symposium and Workshop on S h i g a t o x i n ( v e r o t o x i n ) - P r o d u c i n g Escherichia coli Infection; Melville, N.Y.: Lois Joy Galler Foundation for Hemolytic Uremic Syndrome Inc.; 1997.

  coli 0157 infections by food poisoning among the elementary school children in Sakai, Japan in 1996, abstr. V6/VII. 3rd International Symposium and Workshop on Shiga Toxin

  (Verotoxin)-Producing Escherichia coli Infections; Melville, N.Y.: Lois Joy Galler Foundation for Hemolytic Syndrome Inc.; 1997. p. 111.

  18. Paton A, Ratcliff R, Doyle R, Seymour-Murray J, Davos D, Lanser J, et al. Molecular microbiological investigation of an outbreak of hemolytic uremic syndrome caused by dry fermented sausage contaminated with Shiga - like toxin-producing Escherichia coli. J clin Microbiol. 1996;34:1622-7.

  19. Paton JC, Paton AW. Pathogenesis and D i a g n o s i s o f S h i ga Tox i n - P ro d u c i n g Escherichia coli Infection. J clin Microbiol. 1998;11(3):450-79.

  Jurnal Vektor Penyakit, Vol. 8 No. 2, 2014 : 53 - 60

17. Fukushima H, Hashizume T, Kitani T. The massive outbreak of enterohemorrhagic E.

  

Gambaran Kerusakan Mukosa Usus Mencit Dicky Andiarsa ( , et al.)