Resistensi Mycobacterium Tuberculosis (TBC)

Advertisement
Resistensi Tuberculosis (TBC)
Insidensi Tuberculosis (TBC) dilaporkan meningkat secara drastis pada dekade terakhir ini di seluruh dunia termasuk juga di Indonesia. Penyakit ini biasanya banyak terjadi pada negara berkembang atau yang mempunyai tingkat sosial ekonomi menengah ke bawah.
Tuberculosis merupakan penyakit infeksi penyebab kematian dengan urutan atas atau angka kematian (mortalitas) tinggi, angka kejadian penyakit (morbiditas), diagnosis dan terapi yang cukup lama. 

TBC merupakan penyakit yang sangat infeksius. Seorang penderita TBC dapat menularkan penyakit kepada 10 orang di sekitarnya. Menurut perkiraan WHO, 1/3 penduduk dunia saat ini telah terinfeksi Mycobacterium tuberculosis.

Di Indonesia TBC merupakan penyebab kematian utama dan angka kesakitan dengan urutan teratas setelah ISPA. Jumlah penderita TBC paru dari tahun ke tahun di Indonesia terus meningkat. Saat ini setiap menit muncul satu penderita baru TBC paru, dan setiap dua menit muncul satu penderita baru TBC paru yang menular. Bahkan setiap empat menit sekali satu orang meninggal akibat TBC di Indonesia. Orang yang terinfeksi M. tuberculosis tidak selalu menderita penyakit TBC. Dalam hal ini, imunitas tubuh sangat berperan untuk membatasi infeksi sehingga tidak bermanifestasi menjadi penyakit TBC.

 Menunjukkan bahwa TB masih merupakan masalah utama kesehatan masyarakat Indonesia, antara lain:
• Indonesia merupakan negara dengan pasien TB terbanyak ke-3 di dunia setelah India dan Cina. Diperkirakan jumlah pasien TB di Indonesia sekitar 10% dari total jumlah pasien TB didunia.
• Tahun 1995, hasil Survei Kesehatan Rumah Tangga (SKRT) menunjukkan bahwa penyakit TB merupakan penyebab kematian nomor tiga (3) setelah penyakit kardiovaskuler dan penyakit saluran pernafasan pada semua kelompok usia, dan nomor satu (1) dari golongan penyakit infeksi.
• Hasil Survey Prevalensi TB di Indonesia tahun 2004 menunjukkan bahwa angka prevalensi TB BTA positif secara Nasional 110 per 100.000 penduduk. Secara Regional prevalensi TB BTA positif di Indonesia dikelompokkan dalam 3 wilayah, yaitu: 1) wilayah Sumatera angka prevalensi TB adalah 160 per 100.000 penduduk; 2) wilayah Jawa dan Bali angka prevalensi TB adalah 110 per 100.000 penduduk; 3) wilayah Indonesia Timur angka prevalensi TB adalah 210 per 100.000 penduduk. Khusus untuk propinsi DIY dan Bali angka prevalensi TB adalah 68 per 100.000 penduduk. Mengacu pada hasil survey prevalensi tahun 2004, diperkirakan penurunan insiden TB BTA positif secara Nasional 3-4 % setiap tahunnya.

Tuberculosis atau TBC adalah penyakit infeksi yang disebabkan oleh bakteri Mycobacterium tuberculosis. TBC terutama menyerang paru-paru sebagai tempat infeksi primer. Selain itu, TBC dapat juga menyerang kulit, kelenjar limfe, tulang, dan selaput otak. TBC menular melalui droplet infeksius yang terinhalasi oleh orang sehat. Pada sedikit kasus, TBC juga ditularkan melalui susu. Pada keadaan yang terakhir ini, bakteri yang berperan adalah Mycobacterium bovis.
Kuman ini berbentuk batang, mempunyai sifat khusus yaitu tahan terhadap asam pada pewarnaan (Basil Tahan Asam). Kuman TB cepat mati dengan sinar matahari langsung tetapi dapat bertahan hidup beberapa jam di tempat yang gelap dan lembek. Dalam jaringan tubuh, kuman ini dapat dorman selama beberapa tahun. Kuman dapat disebarkan dari penderita TB BTA positif kepada orang yang berada disekitarnya, terutama yang kontak erat.

Penanggulangan Tuberkulosis (TB) di Indonesia sudah berlangsung sejak zaman penjajahan Belanda namun terbatas pada kelompok tertentu. Setelah perang kemerdekaan, TB ditanggulangi melalui Balai Pengobatan Penyakit Paru Paru (BP-4). Sejak tahun 1969 penanggulangan dilakukan secara nasional melalui Puskesmas. Obat anti tuberkulosis (OAT) yang digunakan adalah paduan standar INH, PAS dan Streptomisin selama satu sampai dua tahun. Para Amino Acid (PAS) kemudian diganti dengan Pirazinamid. Sejak 1977 mulai digunakan paduan OAT jangka pendek yang terdiri dari INH, rifampisin dan ethambutol selama 6 bulan. Jenis dan sifat OAT yang sekarang masih di gunakan yaitu : Isoniazid (H), Rifampicin (R), Pyrazinamide (Z), Streptomycin (S), yang bersifat Bakterisid dan Ethambutol (E) yang besifat Bakteriostatik.
Tuberkulosis (TBC) adalah penyakit lama, namun sampai saat ini masih belum bisa dimusnahkan. Jika dilihat secara global, TBC membunuh 2 juta penduduk dunia setiap tahunnya, dimana angka ini melebihi penyakit infeksi lainnya. Sulitnya memusnahkan penyakit yang disebabkan oleh bakteri Mycobacterium tuberculosis ini disebabkan oleh beberapa hal. Diantaranya adalah munculnya bakteri yang resisten terhadap obat yang digunakan.

Usaha penanggulangan tuberkulosis sering terhambat oleh penyebaran strain Mycobacterium tuberculosis yang resisten multi obat. Salah satu upaya untuk mengatasi masalah tersebut adalah dengan penyampaian informasi mengenal data resistensi kuman secara berkala. Dari penelitian dilaksanakan sejak Januari 2000 sampai Desember 2004 dengan menggunakan 99 isolat Mycobacterium tuberculosis di Laboratorium Mikrobiologi, Fakultas Kedokteran UGM di ketahui sejumlah isolat telah resisten terhadap obat antituberkulosis.

Hasil pengamatan terhadap resistensi Mycobacterium tuberculosis menunjukkan bahwa terhadap obat pilihan pertama dengan kisaran 24,24% sampai 43,43%. Resistensi terendah adalah terhadap INH (24,24%) dan tertinggi Rifampisin (43,43%), sedangkan terhadap Streptomisin terdapat resistensi sebesar 33,33% dan terhadap Ethambutol 26,26%. Resistensi terhadap OAT pilihan kedua berkisar antara 14,29% sampai 49,50%. Resistensi tertinggi terhadap Kanamisin dan terendah terhadap Ofloksasin (Rintiswati dkk, 2005).

Dari analisa DNA squence terdapat beberapa gen khusus yang sangat kuat untuk menentukan identitas Mycobacterium tuberculosis komplek yaitu gen rpoB, katG, rpsL,dan gyrA. Dari penelitian sebelumnya diketahui bakteri yang telah resisten terhadap obat TB (Multi-drug resistant tuberculosis/MDR-TB) seperti resistensi INH yang dimediasi terjadinya perubahan gen paling umum pada gen katG, inhA dan rpoB (Yu Hi, et all. 2010). Menurut Rintiswati dkk, (2005) INH bekerja dengan target utama asam mikoloat, pada strain resisten asam mikoloat berubah strukturnya karena terjadi mutasi beberapa gen yakni katG, inhA, kasA dan ahpC. Sedangkan target streptomisin adalah protein ribosom pada strain resisten obat ini telah terjadi mutasi pada gen rpsL dan rrs.

N.A, Abas dkk (2010) menunjukan dengan menggunakan metode gyrB-base PCR pada 79 sampel isolat TB pasien didapatkan 97,5% merupakan anggota Mycobacterium tuberculosis komplek dan 2,6% digolongkan mycobacteria other than TB (MOTT). Dalam metode ini menggunakan PCR dengan target gen gyrB pada fragmen 1,020-bp menggunakan primer MTUB-f (5’-TCG GAC GCG TAT GCG ATA TC-3’) dan MTUB-r (5’-ACA TAC AGT TCG GAC TTG CG-3’).(Eurofins MWG, Operon, Germany). Sehingga perubahan pada gen tertentu dari Mycobacterium tuberculosis dapat dianalisa untuk menentukan strain dari Mycobacterium tuberculosis.

Munculnya bakteri yang resisten terhadap obat yang digunakan. Karena itu, upaya penemuan obat baru terus dilakukan.Sebagai buah dari upaya tersebut, baru-baru ini ditemukan obat TBC yang bernama “fluoroquinolone” yang bisa membunuh bakteri M. tuberculosis secara efektif. Hal ini tidak hanya dibuktikan secara in vitro, tetapi juga secara in vivo. Karena itu fluoroquinolone ini diharapkan bisa menjadi senjata ampuh untuk menghadapi “perang” melawan TBC. Saat ini, fluoroquinolone telah digunakan untuk terapi TBC dan bahkan kebutuhannya makin lama semakin meningkat.

Fluoroquinolone adalah obat yang menghambat replikasi bakteri M. tuberculosis. Replikasi dihambat melalui interaksi dengan enzim gyrase, salah enzim yang mutlak diperlukan dalam proses replikasi bakteri M. tuberculosis. Enzim ini tepatnya bekerja pada proses perubahan struktur DNA dari bakteri, yaitu perubahan dari struktur double helix menjadi super coil. Dengan struktur super coil ini DNA lebih mudah dan praktis disimpan di dalam sel. Pada proses tersebut enzim gyrase berikatan dengan DNA, dan memotong salah satu rantai DNA dan kemudian menyambung kembali. Dalam proses ini terbentuk produk sementara (intermediate product) berupa ikatan antara enzim gyrase dan DNA (kompleks gyrase-DNA).

Fluoroquinolone mamiliki kemampuan untuk berikatan dengan kompleks gyrase-DNA ini, dan membuat gyrase tetap bisa memotong DNA, tetapi tidak bisa menyambungnya kembali. Akibatnya, DNA bakteri tidak akan berfungsi sehingga akhirnya bakteri akan mati. Selain itu, ikatan fluoroquinolone dengan kompleks gyrase-DNA merupakan ikatan reversible, artinya bisa lepas kembali sehingga bisa di daur ulang. Akibatnya, dengan jumlah yang sedikit fluoroquinolone bisa bekerja secara efektif.

“Senjata ampuh” fluoroquinolone ternyata juga tidak seperti yang diharapkan. Bakteri M. tuberculosis akhirnya juga bisa resisten terhadap senyawa ini. Dari hasil analisa menunjukan bahwa pada bakteri yang resistensi ditemukan mutasi pada enzim gyrase. Fakta ini sekaligus menjadi bukti adanya hubungan yang erat antara fluoroquinolone dan enzim gyrase, seperti yang dijelaskan di atas. Dan ternyata tidak hanya itu. Baru-baru ini, gabungan grup peneliti dari Albert Einstein College of Medicine, USA, John Innes Centre, UK, dan Instituto Venezolano de Investigaciones, Venezuela menemukan gen yang berperan terhadap proses resistensi bakteri M. tuberculosis terhadap fluoroquinolone (Hedge et al, 2005). Mereka juga menemukan mekanisme resistensi bakteri M. tuberculosis terhadap fluoroquinolone ini. Penemuan mereka mendapat perhatian, tidak hanya karena penemuan mereka yang baru, tetapi juga karena protein yang diproduksi dari gen yang mereka temukan memiliki struktur yang unik.

Seperti yang dimuat di jurnal Science edisi 3 Juni 2005, grup peneliti ini menemukan gen mfpA di bakteri penyebab TBC ini. Mereka kemudian mengisolasi gen mfpA tersebut mengekspresikannya di Escherichia coli. Mereka kemudian mengkristalisasi dan selanjutnya menganalisa struktur 3-dimensinya dengan menggunakan sinar X. Hasil analisa struktur 3-dimensi inilah yang membuat penemuan mereka baru dan unik, sehingga mendapat perhatian. Mereka menemukan struktur protein MfpA mirip dengan struktur DNA , yang memiliki struktur double-helix. Struktur ini disebabkan karena susunan asam amino (elemen pembentuk protein) yang unik. Protein MfpA ini terdiri dari barisan 5 jenis asam amino yang berulang-ulang (pentapeptide repeat). Dan setiap barisan 5 asam amino tersebut berakhir dengan leucine atau phenylalanine. Protein ini biasanya berikatan satu sama lain di bagian ujung carboxyl (C-terminus) membentuk dimer.

Mekanisme Resistensi M. tuberculosis, Dengan struktur yang unik ini, protein MfpA berguna bagi bakteri M. tuberculosis untuk resisten terhadap fluoroquinolone. Berdasarkan analisa model dengan menggunakan komputer (computer modeling) ditemukan bahwa protein MfpA bisa masuk ke dalam bagian aktif (active site) dari enzim gyrase, seperti halnya DNA. Ini disebabkan karena protein MfpA memiliki struktur yang sama dengan DNA. Akan tetapi berbeda dengan interaksi gyrase dengan DNA, interaksi gyrase dengan MfpA mengakibatkan gyrase tidak bisa berinteraksi dengan fluoroquinolone. Dengan kata lain, kompleks MfpA-gyrase tidak bisa berinterkasi dengan fluoroquinolone, sehingga fluoroquinolone tidak bisa berfungsi sebagaimana mestinya.
Interaksi gyrase dan DNA penting dalam proses replikasi bakteri M. tuberculosis. Interaksi protein MfpA dengan gyrase, secara otomatis juga menghambat interaksi gyrase dengan DNA. Dengan kata lain, protein MfpA merupakan inhibitor dari enzim gyrase, yakni menghambat aktivitas enzim gyrase itu sendiri. Hambatan fungsi enzim gyrase ini mengakibatkan proses replikasi M. tuberculosis terganggu. Pada kenyataannya memang demikian. Artinya, perkembangbiakan bakteri M. tuberculosis menurun, akan tetapi hal ini lebih baik bagi bakteri dari pada mati karena obat fluoroquinolone. Dan biasanya bakteri yang resisten terhadap suatu obat bukan secara tiba-tiba, melainkan mulai dari jumlah yang sedikit dan kemudian perlahan-lahan bertambah sesuai dengan perjalanan waktu.

Mekanisme fungsi protein MfpA dalam proses resistensi M. tuberculosis sangat unik. Pada umumnya resistensi disebabkan oleh penguraian obat anti-bakteri oleh enzim atau protein tertentu. Akan tetapi tidak demikian halnya dengan protein MfpA. Protein ini hanya memproteksi interaksi obat dengan targetnya. MfpA adalah protein yang pertama kali dibuktikan mempunyai fungsi demikian.
Penemuan yang unik ini sangat berharga bagi penelitian TBC, tidak hanya untuk penelitian dasar (basic science) tetapi juga untuk penelitian aplikatif seperti penelitian untuk pengambangan obat TBC. Dengan penemuan ini paling tidak bisa diprediksi bahwa pengembangan obat yang memiliki stuktur kimia mirip dengan fluoroquinolone memiliki peluang yang besar untuk memicu munculnya bakteri M. tuberculosis yang resisten. Begitu juga halnya dengan pengembangan obat yang menjadikan enzim gyrase sebagai target akan mengakibatkan hal yang sama. Karena itu, akan lebih baik jika kita mengalihkan perhatian kita terhadap enzim lain untuk mencari target dalam pengembangan obat TBC.

Sumber Referensi
1. Pedoman Nasional Penanggulangan Tuberkulosis, 2007, Edisi 2, Departemen Departemen Kesehatan Republik Indonesi.
2. N.A. Abass, K.M. Suleiman, IM El Jalii. 2010. Defferentiation of clinical Mycobacterium tuberculosis complx isolates by their GyrB polymorphism.indian journal of medical microbiology, 28 (1): 26-9.
3. Ning Rintiswati, Ery Kus Dwianingsih, Afif Rahman, Iswanto, Yus Rizal, Sumardi. Resistensi Mycobacterium tuberculosis terhadap beberapa obat anti tuberculosis pilihan utama dan pilihan kedua di Laboratorium Mikrobiologi FK UGM Tahun 2000 – 2004 Pengarang:, Jurnal :Berkala Ilmu Kedokteran 2005, XXXVII(4). Tahun:2005
4. Hegde SS, Vetting MW, Roderick SL, Mitchenall LA, Maxwell A, Takiff HE, Blanchard JS.A fluoroquinolone resistance protein from Mycobacterium tuberculosis that mimics DNA. Science. 2005 Jun 3;308(5727):1480-3.Department of Biochemistry, Albert Einstein College of Medicine, 1300 Morris Park Avenue, Bronx, NY 10461, USA.
5. Yi Hu,Sven Hoffner,Weili Jiang,Weibing Wang,Biao Xu. 2010. Extensive transmission of isoniazid resistant M. tuberculosis and its association with increased multidrug-resistant TB in two rural counties of eastern China: A molecular pidemiological study.BMC Infectious Diseases, 10:43. http://www.biomedcentral.com/1471-2334/10/43.

ARTIKEL YANG BERKAITAN