Mekanisme Molekular Diare Oleh Escherichia Coli.
ABSTRAK
MEKANISME MOLEKULAR DIARE OLEH Escherichia coli
Hernowo, 2004, Pembimbing: Widura, dr., MS.
E. coli pada umumnya hidup secara komensal di dalam saluran pencemaan
manusia. Akibat adanya respons terhadap beberapa keadaan lingkungan seperti
pH, osmolaritas, ketersediaan bahan karbon, konsentrasi ion, kadar besi, kadar
oksigen, temperatur dan pngaruhnya terhadap fase pertumbuhan tertentu
menyebabkan E. coli menjadi patogen bagi manusia.
Tujuan penulisan karya tulis ilmiah ini adalah untuk lebih mengetahui
mekanisme molekular terjadinya diare oleh E. coli.
Keadaan-keadaan tersebut di atas menyebabkan terjadinya variasi E. coli
patogen yang ditunjukkan oleh strain/serogrup spesifIk yang memiliki satu set
faktor virulen, yang bertanggung jawab terhadap perbedaan gambaran klinik
infeksi E. coli seperti sepsis, meningitis, infeksi saluran kemih, clan beberapa tipe
diare. E. coli patogen yang menyebabkan diare dapat dibagi menjadi 6 (enam)
kategori utama yaitu: ETEC, EffiC, EPEC, DAEC, EAEC, EHEC, masing-masing
serotipe tersebut menyebabkan diare dengan gejala-gejala yang berbeda pada
manusia. Oleh karena itu, akibat suatu infeksi E. coli banyak ditentukan oleh
peristiwa molekular yang menjadi dasar patogenesisnya.
Penelitian mengenai mekanisme molekular diare yang disebabkan oleh E. coli
perlu lebih ditingkatkan sehingga dapat meningkatkan kemampuan dalam
penanganan infeksi E. coli dalam saluran cerna.
111
ABSTRACT
MOLECULERMECHANISM of DIARRHEA BY Escherichia coli
Hernowo, 2004, Tutor: Widura, dr., MS.
E. coli commonly lives commensally in human gastrointestinal tract, but
several environmental conditions such as pH, osmolarity, existence of carbonic
substances, ionic concentration, tissue iron level, tissue oxygen level,
temperature, and the influences on certain growth phases could induce E. coli
become pathogen for human.
The objective of this paper is to enrich the understanding of molecular
processes in diarrhea caused by E. coli.
Several conditions could cause variations of pathogenic E. coli shown by
specific serogroup/strain with a set of virulence factors which are responsible for
the differences of clinical symptoms in E. coli infections such as sepsis,
meningitis, urinary tract infections, and several type of diarrhea. Pathogenic E.
coli that could cause diarrhea is divided into six main categories, namely ETEC,
EIEC, EPEC, DAEC, EAEC, EHEC, each serotype could cause diarrhea with
different symptoms in human. Therefore, the results of E. coli infections are highly
detennined by the molecular processes that serve as the base of its pathogenesis.
More researches concerning molecular mechanisms of diarrhea caused by E.
coli should be done to improve the management of E. coli infections in
gastrointestinal tract.
1V
DAFTARISI
Halaman
PERSETUWAN PEMBIMBING
PERNYATAANMAHASISWA
ABSTRAK
ABSTRACT
KATAPENGANTAR
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
11
111
IV
V
VI
VII
IX
1
BABIPENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Identifikasi Masalah
1.3. Maksud clan Tujuan
1.4. Manfaat Karya Tulis Ilmiah
1
2
2
2
BAD II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Enterotoxigenic E. coli (ETEC)
2.1.1. Faktor-taktor Virulensi
2.1.1.1. Toksin Tidak Tahan Panas
2.1.1.2. Toksin Tahan Panas
2.1.1.3. Adhesin
2.1.1.4. Faktor-faktor Virulensi Lain
2.2. Enteroinvasive E. coli (EffiC)
2.2.1. Faktor-faktor Virulensi
2.2.1.1. lnvasin Plasmid Antigen
2.2.1.2. VIRG (ICSA)
2.3. Enteropathogenic E. coli (EPEC)
2.3.1. Faktor-faktor Virulensi
2.3.1.1. Bundle-Forming Pilus
2.3.1.2. EPEC-Secreted Proteins
2.3.1.3. Sistem Sekresi Tipe III
2.3.1.4. Intimin
2.3.1.5. Translocated lntimin Receptor
2.4. Diffusely Adhering E. coli (DAEC)
2.4.1. Faktor-tllktor Virulensi
2.5. Enteroaggregative E. coli (EAEC)
2.5.1. Faktor-faktor Virulensi
2.5.1.1. Faktor-faktor Adheren
2.5.1.2. Enteroaggregative Heat-Stable Toxin I
2.5.1.3. Pet clanPic
V1
3
4
4
5
6
7
8
8
9
10
10
11
12
14
14
16
16
16
17
18
18
19
20
20
21
VB
2.6. Enterohemorrhagic E. coli (EHEC)
2.6.1. Faktor-faktor Virulensi
2.6.1.1. Shiga Toxin
2.6.1.2. Locus of Enterocyte Effacement
2.6.1.3. 60-Mda Plasmid
2.6.1.3.1. Hemolisin
2.6.1.3.2. Serine Protease
2.6.1.4. Transduksi Sinyal
21
22
22
24
25
26
26
26
BAB III PEMBAHASAN
3. 1. Enterotoxigenic E. coli (ETEC)
3.2. Enteroinvasive E. coli (EffiC)
3.3. Enteropathogenic E. coli (EPEC)
3.4. Diffusely Adhering E. coli (DAEC)
3.5. Enteroaggregative E. coli (EAEC)
3.6. Enterohemorrhagic E. coli (EHEC)
28
28
29
29
30
31
32
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN
4.1. Jeesimpu1an
4.2. Saran
34
34
34
DAFTAR PUSTAKA
35
RIWAYATIDDUP
39
DAFTARGAMBAR
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
2.1. Mekanisme
2.2. Mekanisme
2.3. Mekanisme
2.4. Mekanisme
2.5. Mekanisme
PeIjalanan
PeIjalanan
PeIjalanan
PeIjalanan
PeIjalanan
Penyakit
Penyakit
Penyakit
Penyakit
Penyakit
Vll1
oleh ETEC
oleh EffiC
oleh EPEC
oleh EHEC
oleh EABC
Halaman
5
9
13
19
24
BABI
PENDAHULUAN
1. 1. Latar Belakang
Escherichia coli merupakan bakteri batang gram negatif yang hidup di usus
besar (colon) manusia secara komensal dan bukan merupakan bakteri yang
patogen bagi manusia, tapi ada beberapa serotipe dari E. coli yang merupakan
patogen bagi manusia dan menyebabkan berbagai penyakit seperti misalnya
infeksi pada saluran kemih, diare, sepsis dan meningitis.
Variasi E. coli patogen ditunjukkan oleh strain serogrup spesiftk yang memiliki
satu set faktor virulen, yang bertanggung jawab pada perbedaan manifestasi klinik
infeksi E. coli. E. coli patogen menyebabkan berbagai penyakit seperti sepsis dan
meningitis terjadi karena E. coli membentuk koloni di orofaring pada anak pada
saat lahir sebagai langkah pertama untuk terjadinya penyakit sepsis, infeksi
saluran kemih terjadi karena adanya pembentukan koloni yang ascend en di
sepanjang saluran kemih, dan juga menyebabkan beberapa tipe diare. Strains E.
coli yang menyebabkan diare pada manusia dapat dibagi ke dalam enam kategori
yang utama: Enterotoxigenic E. coli (ETEC), Enteroinvasive E. coli (EIEC),
Enteropathogenic
E. coli
(EPEC), Enterohemorrhagic
E.
coli
(EHEC),
Enteroaggregative E. coli (EAEC), Diffuse Adhering E. coli (DAEC).
Ekspresi gen yang mengkode faktor-faktor virulen yang bervariasi itu selalu
dimodulasi
dalam respons terhadap beberapa keadaan lingkungan
seperti
temperatur, konsentrasi ion, osmolaritas, kadar besi, pH, ketersediaan bahan
karbon, fase pertumbuhan dan kadar oksigen (Gross, 1993). Ekspresi gen virulen
ditentukan oleh respons mikroorganisme terhadap campuran faktor biokimia dan
ftsik yang memungkinkan bakteri untuk mengenali dan mengeksploitasi pada
tempat di ekstraselular atau intraselular. Oleh karena itu, akibat dari suatu infeksi
E. coli banyak ditentukan oleh peristiwa molekuler yang menjadi dasar
patogenesisnya.
2
1.2. ldentiftkasi Masalah
Bagaimana mekanisme molekular tetjadinya diare oleh Escherichia coli ?
1.3. Maksud dan Tujuan
Maksud studi pustaka ini adalah untuk mengetahui basis molekular dari
patogenesis Escherichia coli, fungsi dan regulasi dari berbagai faktor virulens di
dalam konteks penyebaran penyakitnya.
Tujuan studi pustaka ini adalah untuk dapat meningkatkan kemampuan dalam
penanganan infeksi oleh Escherichia coli dalam saluran cerna.
1.4. Manfaat Karya Tulis llmiah
Menambah wawasan ilmu pengetahuan khususnya dalam hal infeksi E. coli,
sehingga pada gilirannya dapat meningkatkan kemampuan dalam penanganan
terhadap infeksi E. coli.
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1. Kesimpulan
E. coli yang menyebabkan infeksi saluran cerna merupakan strain-strain
patogen yang muncul karena adanya kumpulan faktor-faktor virulensi yang
ditemukan pada plasmid, transposon, fag, dan mewariskannya beserta elemen
genetik lain, sehingga berpotensi untuk memunculkan patogen-patogen baru.
Adanya penambahan faktor-faktor virulensi yang spesiftk akan menyebabkan
diare yang spesiftk pula. Beberapa faktor virulensi, terutama beberapa toksin dan
adhesin, jenisnya bisa sangat bervariasi, sehingga sulit untuk membedakan
peranan
spesiftk
mengelompokkan
dari
masing-masing
strain-strain
heterogen
faktor
virulensi
tersebut
tersebut
yang
dan
kesemuanya
menyebabkan diare dengan gejala-gejala kIinik yang serupa.
4.2. Saran
Sampai saat ini masih banyak infeksi saluran cerna oleh strain E. coli patogen
yang belum dapat ditangani secara tepat oleh karena pengetahuan tentang
patogenitasnya masih terbatas. Oleh karena itu, masa depan penanganan infeksi
dalam saluran cerna sangat bergantung pada seberapa jauh pengetahuan kita
mengenai mekanisme molekular E. coli patogen dalam infeksi saluran cerna
sehingga dapat dikembangkan cara pengobatan baru yang lebih baik.
34
DAFTARPUSTAKA
Besser RE., Griffm P.M., Slutsker L. 1999. Escherichia coli 0157:H7
gastroenteritis and the hemolytic uremic syndrome: An emerging infectious
disease. Annu. Rev. Med. 50: 355-67.
Boerlin P., McEwen SA., Boerli-Petzold F., Wilson lB., Johnson RP., Gyles
C.L. 1999. Associations between virulence factors of Shiga toxin-producing
Escherichia coli and disease in humans. J. Clin. Microbiol. 37: 497-503.
Bronder W., Schmidt H., Frosch M., Karch H. 1999. The large plasmid of Shigatoxin-producing Escherichia coli (SrnC) are highly variablegenetic elements.
Microbiology. 145: 1005-14.
Canil C., Rosenshine I., Ruschkowski S., Donnenberg M.S., Kaper J.B., Finlay
B.B. 1993. Enteropathogenic Escherichia coli decreases the transepithelial
electrical resistance of polarized epithelial monolayers. Infect./mmun. 61:
2755-62.
Collington G.K., Booth I.W., Knutton S. 1998. Rapid modulation of electrolyte
transport in Caco-2 cell monolayers by enteropathogenic Escherichia coli
(EPEC) infection. Gut. 42: 200-7.
Crane J.K., Oh J.S. 1997. Activation of host cells protein kinase C by
enteropathogenic Escherichia coli. Infect. Immun. 65: 3277-85.
Deibel C., Kramer S., Chakraborty T., Ebel F. 1998. EspE, a novel secreted
protein of attaching and effacing bacteria, is directly translocated into infected
host cells, where it appears as a tyrosine-phosphorylated 90 kDa protein. Mol.
Microbiol. 28: 463-74.
DeVinney R, Gauthier A., Abe A., Finlay B.B. 1999. Enteropathogenic
Escherichia coli: A pathogen that insrts its own receptor into host cells. Cell.
Mol. Life Sci. 55: 961-76.
_.,
Knoechel D.G., Finlay B.B. 1999. Enteropathogenic Escherichia coli:
Cellular harassment. Curro Opin. Microbiol. 2: 83-8.
_.,
Stein M., Reinscheid D., Abe A., Ruschkowski S., Finlay B.B. 1999.
Enterohemorrhagic Escherichia coli 0157 :H7 produces Tir, which is
translocated to the host cell membrane but is not tyrosine phosphorylated.
Infect. Immun. 67: 2389-98.
35
36
Djafari F., Ebel F., Deibel C., Kramer S., Hudel M., Chakraborty T. 1997.
Characterization of an exported protease ITom Shiga toxin-producing
Escherichia coli. Mol. Microbiol. 25: 771-84.
Elias Jr.W.P., Czeczulin JR., Henderson 1.R., Trabulsi L.R., Nataro JP. 1999.
Organization of biogenesis genes for aggregative adherence fimbria II defines a
virulence gene cluster in enteroaggregative Escherichia coli. J. Bacteriol. 181:
1779-85.
Frankel G., Phillips AD., Rosenshine 1., Dougan G., KaperJB., Knutton S. 1998.
Enteropathogenic and enterohemorrhagic Escherichia coli: More subversive
elements. Mol. Microbiol. 30: 911-21.
Hecht G., Marrero JA, Danilkovich A, Matkowskyj K.A, Savkovic S.D.,
Koutsouris A, et all. 1999. Pathogenic Escherichia coli increase cr secretion
ITom intestinal epithelia by upregulating galanin-l receptor expression. J. Clin.
Invest. 104: 253-62.
Henderson 1.R., Czeczulin J.R., Eslava C., Noriega F., Nataro J.P. 1999.
Characterization of pic, a secreted protease of Shigella flexnerri and
enteroaggregative Escherichia coli. Infect Immun. 67: 5587-96.
Hueck C.J. 1998 Type III protein secretion systems in bacterial pathogens of
animals and plants. Microbiol. Mol. Bio/. 62:379-433.
leda H., Naruse S., Kitagawa M., lshiguro H., Hayakawa T. 1999. Effects of
guanylin and uroguanylin on rat jejunal fluid and electrolyte transport:
Comparison
with
heat-stable
enterotoxin.
Regul. Pept. 79: 165-71.
lsmaili A, Philpott D.J., Dytoc M.T., Sherman P.M. 1995. Signal transduction
responses following adhesion of verocytotoxin-producing Escherichia coli.
Infect. Immun. 63: 3316-26.
Jacewics M.S., Acheson D.W., Binion D.G., West GA., Lincicome L.L., Fiocchi
C., et all. 1999. Respons of human intestinal microvascular endothelial cells to
Shiga toxins 1 and 2 and pathogenesis of hemorrhagic colitis. Infect. Immun.
67: 1439-44.
Kresse AU., Rohde M., Guzman C.A 1999. The EspD protein of
enterohemorrhagic Escherichia coli is required for the formation of bacterial
surface appendages and is incorporated in the cytoplasmic membranes of target
cells. Infect. Immune. 67: 4834-42.
37
Lai L.C., Wainwright L.A, Stone K.D., Donnenberg M.S. 1997. A third secreted
protein that is encoded by the enteropathogenic Escherichia coli pathogenicity
island is required for transduction of signals and for attaching and effacing
activities in host cells. Infect. Immun. 65: 2211-7.
Lindenthal C., Elsinghorst E.A 1999. Identification of a glycoprotein produced
by enterotoxigenic Escherichia coli. Infect. Immun. 67: 4084-91.
Matsushiro A, Sato K., Miyamoto H., Yamamura T., Honda T. 1999. Induction
of prophages of enterohemorrhagic Escherichia coli 0157 :H7 with norfloxacin.
J. Bacteriol. 181: 2257-60.
Melton-Celsa AR., O'Brien AD. 1998. Stucture, biology and relative toxicity of
shiga toxin family members for cells and animals. In: IB. Kaper, AD.
O'Brien, editor: Escherichia coli 0157:H7 and Other Shiga Toxin-Producing
E. coli Strains . Washington DC: American Society for Microbiology. pp.121-8.
Nair G.B., Takeda Y. 1998. The heat-stable enterotoxins. Microb. Pathogen. 24:
123-31.
Nataro IP., Kaper J.B. 1998. Diarrheagenic Escherichia coli. Clin. Microbiol.
Rev. 11: 142-201.
---=., Steiner T., Guerrant R.L. 1998. Enteroaggregative Escherichia coli.
Emerg. Infect. Dis. 4: 251-61.
Navarro-Garcia F., Sears C., Eslava C., Cravioto A, Nataro J.P. 1999.
Cytoskeletal effects induced by Pet, the serine protease enterotoxin of
enteroaggregative Escherichia coli. Infect. Immun. 67: 2187-92.
Parsot C., Sansonetti P.I 1996. Invasion and the pathognesis of Shigella
infections. Curro Topics Microbiol. Immunol. 209: 25-42.
Pickering L.K., Obrig T.G., Stapleton F.B. 1994. Hemolytic-uremic syndrome and
enterohemorrhagic Escherichia coli. Pediatr. Infect. Dis. J. 13: 459-75.
Rode C.K., Melkerson-Watson L.I, Johnson AT., Bloch C.A. 1999. Typespecific contributions to chromosome size differences in Escherichia coli.
Infect. Immun. 67: 230-6.
Rousset E., Harel J., Dubreuil D.J. 1998. Binding charateristics of Escherichia
coli enterotoxin b (STh) to the pig jejunum and partial characterization of the
molecule involved. Microb. Pathogen. 24: 277-88.
38
Sakellaris H., Penumalli YR, Scott JR 1999. The level of expression of the
minor pilin subunit, CooD, determines the number of CS 1 pili assembled on
the cell surface of Escherichia coli. J. Bacterial. 181: 1694-7.
Schmidt H., Bielaszewska M., Karch H. 1999.Tranduction of enteric Escherichia
coli isolates with derivatives of Shiga toxin 2-encoding bacteriophage phi3538
isolated &om Escherichia coli 0157:H7. Appl. Environ. Microbial. 65:3855-61.
Stathopoulos C., Provence D.L., Curtiss IILR 1999. Characterization of the avian
pathogenic Escherichia coli hemagglutinin Tsh, a member of immunoglobulin
A protease-type family of autotransporters> Infect. Immun. 67: 772-81.
Suzuki
T,
Miki
H.,
Takenawa
T.,
Sasakawa
C. 1998. Neural Wiskott-Aldrich syndrome protein is implicated in the actinbased motility of 8.higella flexneri. EMBO J. 17: 2767-76.
Tobe T, Hayashi T, Han C.G., Schoolnik G.K., Ohtsubo E., Sasakawa C. 1999.
Complete DNA sequence and structural analysis of the enteropathogenic
Escherichia coli adherence factor plasmid. Infect. Immun. 67: 5455-62.
Wachter C., Beinke C., Mattes M., Schmidt M.A. 1999. Insertion of EspD into
epithelial target cell membranes by infecting enteropathogenic Escherichia coli.
Mol. Microbial. 31: 1695-707.
Weikel C.S., Nellans H.N., Guerrant RL. 1986. In vivo and in vitro effects of a
novel enterotoxin, SIb, produced by Escherichia coli. J. Infect. Dis. 153: 893901.
Yuhan R Koutsouris A., Savkovic S.S., Hecht G. 1997. Enteropathogenic
Escherichia coli-induced myosin light chain phosphorylation alters intestinal
epithelial perrnability. Gastroenterology. 113: 1873-82.
MEKANISME MOLEKULAR DIARE OLEH Escherichia coli
Hernowo, 2004, Pembimbing: Widura, dr., MS.
E. coli pada umumnya hidup secara komensal di dalam saluran pencemaan
manusia. Akibat adanya respons terhadap beberapa keadaan lingkungan seperti
pH, osmolaritas, ketersediaan bahan karbon, konsentrasi ion, kadar besi, kadar
oksigen, temperatur dan pngaruhnya terhadap fase pertumbuhan tertentu
menyebabkan E. coli menjadi patogen bagi manusia.
Tujuan penulisan karya tulis ilmiah ini adalah untuk lebih mengetahui
mekanisme molekular terjadinya diare oleh E. coli.
Keadaan-keadaan tersebut di atas menyebabkan terjadinya variasi E. coli
patogen yang ditunjukkan oleh strain/serogrup spesifIk yang memiliki satu set
faktor virulen, yang bertanggung jawab terhadap perbedaan gambaran klinik
infeksi E. coli seperti sepsis, meningitis, infeksi saluran kemih, clan beberapa tipe
diare. E. coli patogen yang menyebabkan diare dapat dibagi menjadi 6 (enam)
kategori utama yaitu: ETEC, EffiC, EPEC, DAEC, EAEC, EHEC, masing-masing
serotipe tersebut menyebabkan diare dengan gejala-gejala yang berbeda pada
manusia. Oleh karena itu, akibat suatu infeksi E. coli banyak ditentukan oleh
peristiwa molekular yang menjadi dasar patogenesisnya.
Penelitian mengenai mekanisme molekular diare yang disebabkan oleh E. coli
perlu lebih ditingkatkan sehingga dapat meningkatkan kemampuan dalam
penanganan infeksi E. coli dalam saluran cerna.
111
ABSTRACT
MOLECULERMECHANISM of DIARRHEA BY Escherichia coli
Hernowo, 2004, Tutor: Widura, dr., MS.
E. coli commonly lives commensally in human gastrointestinal tract, but
several environmental conditions such as pH, osmolarity, existence of carbonic
substances, ionic concentration, tissue iron level, tissue oxygen level,
temperature, and the influences on certain growth phases could induce E. coli
become pathogen for human.
The objective of this paper is to enrich the understanding of molecular
processes in diarrhea caused by E. coli.
Several conditions could cause variations of pathogenic E. coli shown by
specific serogroup/strain with a set of virulence factors which are responsible for
the differences of clinical symptoms in E. coli infections such as sepsis,
meningitis, urinary tract infections, and several type of diarrhea. Pathogenic E.
coli that could cause diarrhea is divided into six main categories, namely ETEC,
EIEC, EPEC, DAEC, EAEC, EHEC, each serotype could cause diarrhea with
different symptoms in human. Therefore, the results of E. coli infections are highly
detennined by the molecular processes that serve as the base of its pathogenesis.
More researches concerning molecular mechanisms of diarrhea caused by E.
coli should be done to improve the management of E. coli infections in
gastrointestinal tract.
1V
DAFTARISI
Halaman
PERSETUWAN PEMBIMBING
PERNYATAANMAHASISWA
ABSTRAK
ABSTRACT
KATAPENGANTAR
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
11
111
IV
V
VI
VII
IX
1
BABIPENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Identifikasi Masalah
1.3. Maksud clan Tujuan
1.4. Manfaat Karya Tulis Ilmiah
1
2
2
2
BAD II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Enterotoxigenic E. coli (ETEC)
2.1.1. Faktor-taktor Virulensi
2.1.1.1. Toksin Tidak Tahan Panas
2.1.1.2. Toksin Tahan Panas
2.1.1.3. Adhesin
2.1.1.4. Faktor-faktor Virulensi Lain
2.2. Enteroinvasive E. coli (EffiC)
2.2.1. Faktor-faktor Virulensi
2.2.1.1. lnvasin Plasmid Antigen
2.2.1.2. VIRG (ICSA)
2.3. Enteropathogenic E. coli (EPEC)
2.3.1. Faktor-faktor Virulensi
2.3.1.1. Bundle-Forming Pilus
2.3.1.2. EPEC-Secreted Proteins
2.3.1.3. Sistem Sekresi Tipe III
2.3.1.4. Intimin
2.3.1.5. Translocated lntimin Receptor
2.4. Diffusely Adhering E. coli (DAEC)
2.4.1. Faktor-tllktor Virulensi
2.5. Enteroaggregative E. coli (EAEC)
2.5.1. Faktor-faktor Virulensi
2.5.1.1. Faktor-faktor Adheren
2.5.1.2. Enteroaggregative Heat-Stable Toxin I
2.5.1.3. Pet clanPic
V1
3
4
4
5
6
7
8
8
9
10
10
11
12
14
14
16
16
16
17
18
18
19
20
20
21
VB
2.6. Enterohemorrhagic E. coli (EHEC)
2.6.1. Faktor-faktor Virulensi
2.6.1.1. Shiga Toxin
2.6.1.2. Locus of Enterocyte Effacement
2.6.1.3. 60-Mda Plasmid
2.6.1.3.1. Hemolisin
2.6.1.3.2. Serine Protease
2.6.1.4. Transduksi Sinyal
21
22
22
24
25
26
26
26
BAB III PEMBAHASAN
3. 1. Enterotoxigenic E. coli (ETEC)
3.2. Enteroinvasive E. coli (EffiC)
3.3. Enteropathogenic E. coli (EPEC)
3.4. Diffusely Adhering E. coli (DAEC)
3.5. Enteroaggregative E. coli (EAEC)
3.6. Enterohemorrhagic E. coli (EHEC)
28
28
29
29
30
31
32
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN
4.1. Jeesimpu1an
4.2. Saran
34
34
34
DAFTAR PUSTAKA
35
RIWAYATIDDUP
39
DAFTARGAMBAR
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
2.1. Mekanisme
2.2. Mekanisme
2.3. Mekanisme
2.4. Mekanisme
2.5. Mekanisme
PeIjalanan
PeIjalanan
PeIjalanan
PeIjalanan
PeIjalanan
Penyakit
Penyakit
Penyakit
Penyakit
Penyakit
Vll1
oleh ETEC
oleh EffiC
oleh EPEC
oleh EHEC
oleh EABC
Halaman
5
9
13
19
24
BABI
PENDAHULUAN
1. 1. Latar Belakang
Escherichia coli merupakan bakteri batang gram negatif yang hidup di usus
besar (colon) manusia secara komensal dan bukan merupakan bakteri yang
patogen bagi manusia, tapi ada beberapa serotipe dari E. coli yang merupakan
patogen bagi manusia dan menyebabkan berbagai penyakit seperti misalnya
infeksi pada saluran kemih, diare, sepsis dan meningitis.
Variasi E. coli patogen ditunjukkan oleh strain serogrup spesiftk yang memiliki
satu set faktor virulen, yang bertanggung jawab pada perbedaan manifestasi klinik
infeksi E. coli. E. coli patogen menyebabkan berbagai penyakit seperti sepsis dan
meningitis terjadi karena E. coli membentuk koloni di orofaring pada anak pada
saat lahir sebagai langkah pertama untuk terjadinya penyakit sepsis, infeksi
saluran kemih terjadi karena adanya pembentukan koloni yang ascend en di
sepanjang saluran kemih, dan juga menyebabkan beberapa tipe diare. Strains E.
coli yang menyebabkan diare pada manusia dapat dibagi ke dalam enam kategori
yang utama: Enterotoxigenic E. coli (ETEC), Enteroinvasive E. coli (EIEC),
Enteropathogenic
E. coli
(EPEC), Enterohemorrhagic
E.
coli
(EHEC),
Enteroaggregative E. coli (EAEC), Diffuse Adhering E. coli (DAEC).
Ekspresi gen yang mengkode faktor-faktor virulen yang bervariasi itu selalu
dimodulasi
dalam respons terhadap beberapa keadaan lingkungan
seperti
temperatur, konsentrasi ion, osmolaritas, kadar besi, pH, ketersediaan bahan
karbon, fase pertumbuhan dan kadar oksigen (Gross, 1993). Ekspresi gen virulen
ditentukan oleh respons mikroorganisme terhadap campuran faktor biokimia dan
ftsik yang memungkinkan bakteri untuk mengenali dan mengeksploitasi pada
tempat di ekstraselular atau intraselular. Oleh karena itu, akibat dari suatu infeksi
E. coli banyak ditentukan oleh peristiwa molekuler yang menjadi dasar
patogenesisnya.
2
1.2. ldentiftkasi Masalah
Bagaimana mekanisme molekular tetjadinya diare oleh Escherichia coli ?
1.3. Maksud dan Tujuan
Maksud studi pustaka ini adalah untuk mengetahui basis molekular dari
patogenesis Escherichia coli, fungsi dan regulasi dari berbagai faktor virulens di
dalam konteks penyebaran penyakitnya.
Tujuan studi pustaka ini adalah untuk dapat meningkatkan kemampuan dalam
penanganan infeksi oleh Escherichia coli dalam saluran cerna.
1.4. Manfaat Karya Tulis llmiah
Menambah wawasan ilmu pengetahuan khususnya dalam hal infeksi E. coli,
sehingga pada gilirannya dapat meningkatkan kemampuan dalam penanganan
terhadap infeksi E. coli.
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1. Kesimpulan
E. coli yang menyebabkan infeksi saluran cerna merupakan strain-strain
patogen yang muncul karena adanya kumpulan faktor-faktor virulensi yang
ditemukan pada plasmid, transposon, fag, dan mewariskannya beserta elemen
genetik lain, sehingga berpotensi untuk memunculkan patogen-patogen baru.
Adanya penambahan faktor-faktor virulensi yang spesiftk akan menyebabkan
diare yang spesiftk pula. Beberapa faktor virulensi, terutama beberapa toksin dan
adhesin, jenisnya bisa sangat bervariasi, sehingga sulit untuk membedakan
peranan
spesiftk
mengelompokkan
dari
masing-masing
strain-strain
heterogen
faktor
virulensi
tersebut
tersebut
yang
dan
kesemuanya
menyebabkan diare dengan gejala-gejala kIinik yang serupa.
4.2. Saran
Sampai saat ini masih banyak infeksi saluran cerna oleh strain E. coli patogen
yang belum dapat ditangani secara tepat oleh karena pengetahuan tentang
patogenitasnya masih terbatas. Oleh karena itu, masa depan penanganan infeksi
dalam saluran cerna sangat bergantung pada seberapa jauh pengetahuan kita
mengenai mekanisme molekular E. coli patogen dalam infeksi saluran cerna
sehingga dapat dikembangkan cara pengobatan baru yang lebih baik.
34
DAFTARPUSTAKA
Besser RE., Griffm P.M., Slutsker L. 1999. Escherichia coli 0157:H7
gastroenteritis and the hemolytic uremic syndrome: An emerging infectious
disease. Annu. Rev. Med. 50: 355-67.
Boerlin P., McEwen SA., Boerli-Petzold F., Wilson lB., Johnson RP., Gyles
C.L. 1999. Associations between virulence factors of Shiga toxin-producing
Escherichia coli and disease in humans. J. Clin. Microbiol. 37: 497-503.
Bronder W., Schmidt H., Frosch M., Karch H. 1999. The large plasmid of Shigatoxin-producing Escherichia coli (SrnC) are highly variablegenetic elements.
Microbiology. 145: 1005-14.
Canil C., Rosenshine I., Ruschkowski S., Donnenberg M.S., Kaper J.B., Finlay
B.B. 1993. Enteropathogenic Escherichia coli decreases the transepithelial
electrical resistance of polarized epithelial monolayers. Infect./mmun. 61:
2755-62.
Collington G.K., Booth I.W., Knutton S. 1998. Rapid modulation of electrolyte
transport in Caco-2 cell monolayers by enteropathogenic Escherichia coli
(EPEC) infection. Gut. 42: 200-7.
Crane J.K., Oh J.S. 1997. Activation of host cells protein kinase C by
enteropathogenic Escherichia coli. Infect. Immun. 65: 3277-85.
Deibel C., Kramer S., Chakraborty T., Ebel F. 1998. EspE, a novel secreted
protein of attaching and effacing bacteria, is directly translocated into infected
host cells, where it appears as a tyrosine-phosphorylated 90 kDa protein. Mol.
Microbiol. 28: 463-74.
DeVinney R, Gauthier A., Abe A., Finlay B.B. 1999. Enteropathogenic
Escherichia coli: A pathogen that insrts its own receptor into host cells. Cell.
Mol. Life Sci. 55: 961-76.
_.,
Knoechel D.G., Finlay B.B. 1999. Enteropathogenic Escherichia coli:
Cellular harassment. Curro Opin. Microbiol. 2: 83-8.
_.,
Stein M., Reinscheid D., Abe A., Ruschkowski S., Finlay B.B. 1999.
Enterohemorrhagic Escherichia coli 0157 :H7 produces Tir, which is
translocated to the host cell membrane but is not tyrosine phosphorylated.
Infect. Immun. 67: 2389-98.
35
36
Djafari F., Ebel F., Deibel C., Kramer S., Hudel M., Chakraborty T. 1997.
Characterization of an exported protease ITom Shiga toxin-producing
Escherichia coli. Mol. Microbiol. 25: 771-84.
Elias Jr.W.P., Czeczulin JR., Henderson 1.R., Trabulsi L.R., Nataro JP. 1999.
Organization of biogenesis genes for aggregative adherence fimbria II defines a
virulence gene cluster in enteroaggregative Escherichia coli. J. Bacteriol. 181:
1779-85.
Frankel G., Phillips AD., Rosenshine 1., Dougan G., KaperJB., Knutton S. 1998.
Enteropathogenic and enterohemorrhagic Escherichia coli: More subversive
elements. Mol. Microbiol. 30: 911-21.
Hecht G., Marrero JA, Danilkovich A, Matkowskyj K.A, Savkovic S.D.,
Koutsouris A, et all. 1999. Pathogenic Escherichia coli increase cr secretion
ITom intestinal epithelia by upregulating galanin-l receptor expression. J. Clin.
Invest. 104: 253-62.
Henderson 1.R., Czeczulin J.R., Eslava C., Noriega F., Nataro J.P. 1999.
Characterization of pic, a secreted protease of Shigella flexnerri and
enteroaggregative Escherichia coli. Infect Immun. 67: 5587-96.
Hueck C.J. 1998 Type III protein secretion systems in bacterial pathogens of
animals and plants. Microbiol. Mol. Bio/. 62:379-433.
leda H., Naruse S., Kitagawa M., lshiguro H., Hayakawa T. 1999. Effects of
guanylin and uroguanylin on rat jejunal fluid and electrolyte transport:
Comparison
with
heat-stable
enterotoxin.
Regul. Pept. 79: 165-71.
lsmaili A, Philpott D.J., Dytoc M.T., Sherman P.M. 1995. Signal transduction
responses following adhesion of verocytotoxin-producing Escherichia coli.
Infect. Immun. 63: 3316-26.
Jacewics M.S., Acheson D.W., Binion D.G., West GA., Lincicome L.L., Fiocchi
C., et all. 1999. Respons of human intestinal microvascular endothelial cells to
Shiga toxins 1 and 2 and pathogenesis of hemorrhagic colitis. Infect. Immun.
67: 1439-44.
Kresse AU., Rohde M., Guzman C.A 1999. The EspD protein of
enterohemorrhagic Escherichia coli is required for the formation of bacterial
surface appendages and is incorporated in the cytoplasmic membranes of target
cells. Infect. Immune. 67: 4834-42.
37
Lai L.C., Wainwright L.A, Stone K.D., Donnenberg M.S. 1997. A third secreted
protein that is encoded by the enteropathogenic Escherichia coli pathogenicity
island is required for transduction of signals and for attaching and effacing
activities in host cells. Infect. Immun. 65: 2211-7.
Lindenthal C., Elsinghorst E.A 1999. Identification of a glycoprotein produced
by enterotoxigenic Escherichia coli. Infect. Immun. 67: 4084-91.
Matsushiro A, Sato K., Miyamoto H., Yamamura T., Honda T. 1999. Induction
of prophages of enterohemorrhagic Escherichia coli 0157 :H7 with norfloxacin.
J. Bacteriol. 181: 2257-60.
Melton-Celsa AR., O'Brien AD. 1998. Stucture, biology and relative toxicity of
shiga toxin family members for cells and animals. In: IB. Kaper, AD.
O'Brien, editor: Escherichia coli 0157:H7 and Other Shiga Toxin-Producing
E. coli Strains . Washington DC: American Society for Microbiology. pp.121-8.
Nair G.B., Takeda Y. 1998. The heat-stable enterotoxins. Microb. Pathogen. 24:
123-31.
Nataro IP., Kaper J.B. 1998. Diarrheagenic Escherichia coli. Clin. Microbiol.
Rev. 11: 142-201.
---=., Steiner T., Guerrant R.L. 1998. Enteroaggregative Escherichia coli.
Emerg. Infect. Dis. 4: 251-61.
Navarro-Garcia F., Sears C., Eslava C., Cravioto A, Nataro J.P. 1999.
Cytoskeletal effects induced by Pet, the serine protease enterotoxin of
enteroaggregative Escherichia coli. Infect. Immun. 67: 2187-92.
Parsot C., Sansonetti P.I 1996. Invasion and the pathognesis of Shigella
infections. Curro Topics Microbiol. Immunol. 209: 25-42.
Pickering L.K., Obrig T.G., Stapleton F.B. 1994. Hemolytic-uremic syndrome and
enterohemorrhagic Escherichia coli. Pediatr. Infect. Dis. J. 13: 459-75.
Rode C.K., Melkerson-Watson L.I, Johnson AT., Bloch C.A. 1999. Typespecific contributions to chromosome size differences in Escherichia coli.
Infect. Immun. 67: 230-6.
Rousset E., Harel J., Dubreuil D.J. 1998. Binding charateristics of Escherichia
coli enterotoxin b (STh) to the pig jejunum and partial characterization of the
molecule involved. Microb. Pathogen. 24: 277-88.
38
Sakellaris H., Penumalli YR, Scott JR 1999. The level of expression of the
minor pilin subunit, CooD, determines the number of CS 1 pili assembled on
the cell surface of Escherichia coli. J. Bacterial. 181: 1694-7.
Schmidt H., Bielaszewska M., Karch H. 1999.Tranduction of enteric Escherichia
coli isolates with derivatives of Shiga toxin 2-encoding bacteriophage phi3538
isolated &om Escherichia coli 0157:H7. Appl. Environ. Microbial. 65:3855-61.
Stathopoulos C., Provence D.L., Curtiss IILR 1999. Characterization of the avian
pathogenic Escherichia coli hemagglutinin Tsh, a member of immunoglobulin
A protease-type family of autotransporters> Infect. Immun. 67: 772-81.
Suzuki
T,
Miki
H.,
Takenawa
T.,
Sasakawa
C. 1998. Neural Wiskott-Aldrich syndrome protein is implicated in the actinbased motility of 8.higella flexneri. EMBO J. 17: 2767-76.
Tobe T, Hayashi T, Han C.G., Schoolnik G.K., Ohtsubo E., Sasakawa C. 1999.
Complete DNA sequence and structural analysis of the enteropathogenic
Escherichia coli adherence factor plasmid. Infect. Immun. 67: 5455-62.
Wachter C., Beinke C., Mattes M., Schmidt M.A. 1999. Insertion of EspD into
epithelial target cell membranes by infecting enteropathogenic Escherichia coli.
Mol. Microbial. 31: 1695-707.
Weikel C.S., Nellans H.N., Guerrant RL. 1986. In vivo and in vitro effects of a
novel enterotoxin, SIb, produced by Escherichia coli. J. Infect. Dis. 153: 893901.
Yuhan R Koutsouris A., Savkovic S.S., Hecht G. 1997. Enteropathogenic
Escherichia coli-induced myosin light chain phosphorylation alters intestinal
epithelial perrnability. Gastroenterology. 113: 1873-82.