Streptococcus pneumoniae

Streptococcus pneumoniae
Pneumococcus CDC PHIL ID1003.jpg
S. pneumoniae di cairan spinal. Pewarnaan FA (diwarnai secara digital).
Klasifikasi ilmiah
Domain:
Filum:
Kelas:
Ordo:
Famili:
Genus:
Spesies:
S. pneumoniae
Nama binomial
Streptococcus pneumoniae
(Klein 1884) Chester 1901

Streptococcus pneumoniae, atau pneumokokus, adalah anggota dari genus Streptococcus yang Gram-positif, alfa-hemolitik (dalam kondisi aerob) atau beta-hemolitik (dalam kondisi anaerob), dan anaerob fakultatif.[1] Berbentuk bulat biasanya ditemukan berpasangan (diplococci), tidak dapat membentuk spora serta tidak motil. Sebuah bakteri patogen pada manusia yang signifikan, S. pneumoniae diakui sebagai penyebab utama pneumonia pada akhir abad ke-19, dan merupakan subyek dari banyak penelitian kekebalan humoral.

S. pneumoniae hidup tanpa menyebabkan gejala (asimtomatik) di nasofaring dari manusia yang sehat. Saluran pernapasan, sinus, dan rongga hidung adalah bagian dari tubuh inang yang biasanya terinfeksi. Namun, pada individu yang rentan, seperti orang tua dan penderita imunodefisiensi dan anak-anak, bakteri bisa menjadi patogen, menyebar ke lokasi lain dan menyebabkan penyakit. S. pneumoniae adalah penyebab utama community acquired pneumonia dan meningitis pada anak-anak dan orang tua, dan septikemia pada orang yang terinfeksi HIV. Metode transmisi termasuk bersin dan batuk (dalam bentuk droplets) dan kontak langsung dengan orang yang terinfeksi.

Meskipun namanya demikian, organisme menyebabkan banyak jenis infeksi pneumokokus selain pneumonia. Penyakit-penyakit pneumokokus invasif meliputi bronkitis, rinitis, sinusitis akut, otitis media, konjungtivitis, meningitis, bakteremia, sepsis, osteomielitis, artritis septik, endokarditis, peritonitis, perikarditis, selulitis, dan abses otak.[2]

S. pneumoniae merupakan salah satu penyebab paling umum dari meningitis bakteri pada orang dewasa dan orang dewasa muda, bersama dengan Neisseria meningitidis, dan merupakan penyebab utama meningitis bakteri pada orang dewasa di Amerika Serikat. S. pneumoniae juga salah satu dari dua isolat utama yang ditemukan pada infeksi telinga, otitis media.[3] Pneumonia pneumokokus lebih sering terjadi pada orang yang sangat muda dan sangat tua. Ini juga merupakan bakteri utama untuk penyakit invasif seperti pneumonia dan meningitis pada anak-anak 12 tahun di Asia Selatan, meskipun buktinya memiliki kualitas rendah dan langka.[4]

S. pneumoniae dapat dibedakan dari viridans streptococci, beberapa di antaranya juga alfa-hemolitik, menggunakan tes optochin, karena S. pneumoniae adalah sensitif optochin. S. pneumoniae juga dapat dibedakan berdasarkan sensitivitasnya terhadap lisis oleh empedu, yang disebut "uji kelarutan empedu". Bakteri kokoid, Gram-positif, dan berkapsul ini memiliki morfologi yang khas pada pewarnaan Gram, diplokokus berbentuk lanset. Mereka memiliki kapsul polisakarida yang bertindak sebagai faktor virulensi untuk organisme ini; lebih dari 90 serotipe yang berbeda diketahui, dan jenis-jenis ini berbeda dalam virulensi, prevalensi, dan tingkat resistansi obat.

SejarahSunting

Pada tahun 1881, organisme, yang kemudian dikenal pada tahun 1886 sebagai pneumococcus  karena perannya sebagai penyebab pneumonia, pertama kali diisolasi secara bersamaan dan secara independen oleh dokter Angkatan Darat AS George Sternberg [5] dan ahli kimia Prancis Louis Pasteur.[6]

Organisme ini pernah disebut sebagai Diplococcus pneumoniae dari 1920  karena karakteristiknya yang khas dalam sputum yang diwarnai Gram . Kemudian diganti namanya menjadi Streptococcus pneumoniae pada tahun 1974 karena sangat mirip dengan streptokokus .

Streptococcus pneumoniae memainkan peran sentral dalam menunjukkan bahwa materi genetik terdiri dari DNA . Pada tahun 1928, Frederick Griffith mendemonstrasikan transformasi kehidupan yang mengubah pneumokokus yang tidak berbahaya menjadi bentuk yang mematikan dengan ikut menginokulasi pneumokokus tidak berbahaya yang hidup bersama dengan pneumokokus mematikan (virulent) yang mati karena panas (heat-killed) pada seekor tikus. [7] Pada tahun 1944, Oswald Avery , Colin MacLeod , dan Maclyn McCarty menunjukkan bahwa faktor transformasi dalam eksperimen Griffith bukanlah protein , seperti yang diyakini secara luas pada saat itu, melainkan DNA. [8] Karya Avery menandai lahirnya era molekuler genetika.[9]

GenetikaSunting

Genom dari S. pneumoniae berups struktur DNA melingkar tertutup yang berisi antara 2,0 dan 2,1 juta pasangan basa tergantung pada strain. Memiliki 1553 seperangkat gen inti, ditambah 154 gen dalam virulomnya, yang berkontribusi pada virulensi dan 176 gen yang mempertahankan fenotipe noninvasif. Informasi genetik dapat bervariasi hingga 10% antar strain. [10] Genom pneumokokus diketahui mengandung repertoar peptida antimikroba yang besar dan beragam, termasuk 11 antibiotik yang berbeda. [11]

TransformasiSunting

Transformasi bakteri secara alami melibatkan transfer DNA dari satu bakteri ke bakteri lain melalui media sekitarnya. Transformasi adalah proses perkembangan kompleks yang membutuhkan energi dan bergantung pada ekspresi banyak gen. Dalam S. pneumoniae, setidaknya 23 gen diperlukan untuk transformasi. Agar bakteri dapat mengikat, mengambil, dan menggabungkan kembali DNA eksogen ke dalam kromosomnya , ia harus memasuki keadaan fisiologis khusus yang disebut kompeten.

Kompetensi dalam S. pneumoniae diinduksi oleh agen perusak DNA seperti mitomycin C , antibiotik fluoroquinolone ( norfloksasin , levofloxacin dan moxifloxacin ), dan inhibitor topoisomerase . [12] Transformasi melindungi S. pneumoniae terhadap efek bakterisidal dari mitomisin C. [13] Michod et al. [14] meringkas bukti bahwa induksi kompetensi di S. pneumoniae dikaitkan dengan peningkatan resistensi terhadap stres oksidatif dan peningkatan ekspresi protein RecA, komponen kunci dari mesin perbaikan rekombinasional untuk menghilangkan kerusakan DNA . Atas dasar temuan ini, mereka menyarankan bahwa transformasi adalah adaptasi untuk memperbaiki kerusakan DNA oksidatif. Infeksi S. pneumoniae merangsang leukosit polimorfonuklear (granulosit) untuk menghasilkan ledakan oksidatif yang berpotensi mematikan bakteri. Kemampuan S. pneumoniae untuk memperbaiki kerusakan DNA oksidatif dalam genomnya, yang disebabkan oleh pertahanan inangnya, kemungkinan besar dapat berkontribusi pada virulensi patogen. Konsisten dengan premis ini, Li et al. [15] melaporkan bahwa, di antara isolat S. pneumoniae yang sangat dapat ditransformasikan, kemampuan kolonisasi di hidung dan virulensi (infektivitas paru) bergantung pada sistem kompetensi yang utuh.

InfeksiSunting

Streptococcus pneumoniae adalah bagian dari flora normal saluran pernapasan bagian atas . Seperti banyak flora alami, ia dapat menjadi patogen dalam kondisi yang tepat, biasanya ketika sistem kekebalan tubuh inang ditekan. Invasin , seperti pneumolysin, kapsul anti fagositik , berbagai adhesin , dan komponen dinding sel imunogenik semuanya merupakan faktor virulensi utama. Setelah S. pneumoniae menjajah kantung udara di paru - paru , tubuh merespon dengan menstimulasi respon inflamasi, menyebabkan plasma, darah, dan sel darah putih mengisi alveoli. Kondisi ini disebut pneumonia.

Penyakit dan gejalaSunting

Pneumonia adalah penyakit S. pneumoniae yang paling umum yang meliputi gejala seperti demam dan menggigil, batuk, napas cepat, kesulitan bernapas, dan nyeri dada. Untuk orang tua, mereka mungkin termasuk kebingungan, kewaspadaan rendah, dan gejala yang sebelumnya terdaftar pada tingkat yang lebih rendah.

Meningitis pneumokokus adalah infeksi jaringan yang menutupi otak dan sumsum tulang belakang. Gejala berupa leher kaku, demam, sakit kepala, kebingungan, dan fotofobia .

Sepsis disebabkan oleh respons yang berlebihan terhadap infeksi dan menyebabkan kerusakan jaringan, kegagalan organ , dan bahkan kematian. Gejalanya meliputi kebingungan, sesak napas, detak jantung meningkat, nyeri atau ketidaknyamanan, keringat berlebih, demam, menggigil, atau merasa kedinginan.

VaksinSunting

Mengingat seriusnya penyakit yang disebabkan oleh S. pneumoniae , beberapa vaksin telah dikembangkan untuk melindungi dari infeksi invasif. The World Health Organization merekomendasikan vaksinasi pneumokokus anak rutin;  itu dimasukkan ke dalam jadwal imunisasi masa kanak-kanak di sejumlah negara termasuk Inggris,  Amerika Serikat,  dan Afrika Selatan.

Interaksi dengan Haemophilus influenzaeSunting

Secara historis, Haemophilus influenzae telah menjadi penyebab infeksi yang signifikan, dan H. influenzae dan S. pneumoniae dapat ditemukan di sistem pernapasan bagian atas manusia. Sebuah studi tentang persaingan in vitro mengungkapkan S. pneumoniae mengalahkan H. influenzae dengan menyerangnya dengan hidrogen peroksida .[16]  Namun, dalam studi menambahkan kedua bakteri ke rongga hidung dari tikus dalam waktu 2 minggu, hanya H. influenzae yang dapat bertahan; Analisis lebih lanjut menunjukkan bahwa neutrofil yang terpapar H. influenzae yang mati lebih agresif dalam menyerang S. pneumoniae . [17]

DiagnosaSunting

Diagnosis umumnya dibuat berdasarkan kecurigaan klinis bersama dengan kultur positif dari sampel dari hampir semua tempat di tubuh. S. pneumoniae , secara umum, sensitif terhadap optochin , meskipun resistensi terhadap optochin telah diamati. [18]

Kemajuan terbaru dalam next-generation sequencing dan genomik komparatif telah memungkinkan pengembangan metode molekuler yang kuat dan andal untuk mendeteksi dan mengidentifikasi S. pneumoniae . Misalnya, gen Xisco baru-baru ini dideskripsikan sebagai penanda biologis untuk mendeteksi S. pneumoniae berbasis PCR dan diferensiasinya dari spesies yang berkerabat dekat. [19]

Atromentin dan leucomelone memiliki aktivitas antibakteri, menghambat enzim enoil-asil pembawa protein reduktase, (penting untuk biosintesis dari asam lemak ) dalam S. pneumoniae . [20]

ResistensiSunting

Strain pneumokokus resisten disebut penicillin-resistant pneumococci ( PRP ), [21] penicillin-resistant Streptococcus pneumoniae ( PRSP ), [22] Streptococcus pneumoniae penicillin resistant ( SPPR ) atau Strepotococcus pneumoniae ( DRSP ) yang resistan terhadap obat . Pada 2015, di AS, ada sekitar 30.000 kasus, dan 30% di antaranya resisten terhadap satu atau lebih antibiotik.

ReferensiSunting

  1. ^ Ryan KJ, Ray CG, ed. (2004). Sherris Medical Microbiology. McGraw Hill. ISBN 0-8385-8529-9. 
  2. ^ Siemieniuk, Reed A.C.; Gregson, Dan B.; Gill, M. John (Nov 2011). "The persisting burden of invasive pneumococcal disease in HIV patients: an observational cohort study". BMC Infectious Diseases. 11: 314. doi:10.1186/1471-2334-11-314. PMC 3226630 . PMID 22078162. 
  3. ^ Dagan R (2000). "Treatment of acute otitis media—challenges in the era of antibiotic resistance". Vaccine. 19 (Suppl 1): S9–S16. doi:10.1016/S0264-410X(00)00272-3. PMID 11163457. 
  4. ^ Jaiswal, Nishant; Singh, Meenu; Thumburu, Kiran Kumar; Bharti, Bhavneet; Agarwal, Amit; Kumar, Ajay; Kaur, Harpreet; Chadha, Neelima; et al. (5 May 2014). "Burden of Invasive Pneumococcal Disease in Children Aged 1 Month to 12 Years Living in South Asia: A Systematic Review". PLoS ONE. 9 (5): e96282. doi:10.1371/journal.pone.0096282. 
  5. ^ Sternberg, P.; Cotlier, E.; Obara, Y. (1978-06). "Lysophosphatidyl ethanolamine effects on rabbit lens and levels in human lenses and senile cataracts". Experimental Eye Research. 26 (6): 729–737. doi:10.1016/0014-4835(78)90108-2. ISSN 0014-4835. 
  6. ^ Pasteur, L (1881). "Note sur la maladie nouvelle provoquee par la salive d'un enfant mort de la rage". ull acad med (Paris). 10: 94–103. 
  7. ^ Griffith, Fred (1928-01). "The Significance of Pneumococcal Types". Journal of Hygiene (dalam bahasa Inggris). 27 (2): 113–159. doi:10.1017/S0022172400031879. ISSN 0022-1724. 
  8. ^ Avery, Oswald T.; MacLeod, Colin M.; McCarty, Maclyn (1944-02-01). "STUDIES ON THE CHEMICAL NATURE OF THE SUBSTANCE INDUCING TRANSFORMATION OF PNEUMOCOCCAL TYPES". Journal of Experimental Medicine (dalam bahasa Inggris). 79 (2): 137–158. doi:10.1084/jem.79.2.137. ISSN 1540-9538. 
  9. ^ Lederberg, J. (1994). "The transformation of genetics by DNA: an anniversary celebration of Avery". MacLeod and McCarty. 136 (2): 423. 
  10. ^ van der Poll, Tom; Opal, Steven M (2009-10). "Pathogenesis, treatment, and prevention of pneumococcal pneumonia". The Lancet. 374 (9700): 1543–1556. doi:10.1016/s0140-6736(09)61114-4. ISSN 0140-6736. 
  11. ^ Rezaei Javan, Reza; van Tonder, Andries J.; King, James P.; Harrold, Caroline L.; Brueggemann, Angela B. (2018-08-27). "Genome Sequencing Reveals a Large and Diverse Repertoire of Antimicrobial Peptides". Frontiers in Microbiology. 9: 2012. doi:10.3389/fmicb.2018.02012. ISSN 1664-302X. PMC 6120550 . PMID 30210481. 
  12. ^ Claverys, Jean-Pierre; Prudhomme, Marc; Martin, Bernard (2006-10). "Induction of Competence Regulons as a General Response to Stress in Gram-Positive Bacteria". Annual Review of Microbiology. 60 (1): 451–475. doi:10.1146/annurev.micro.60.080805.142139. ISSN 0066-4227. 
  13. ^ Engelmoer, Daniel J. P.; Rozen, Daniel E. (2011-07-30). "COMPETENCE INCREASES SURVIVAL DURING STRESS IN STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE". Evolution. 65 (12): 3475–3485. doi:10.1111/j.1558-5646.2011.01402.x. ISSN 0014-3820. 
  14. ^ Michod, Richard E.; Bernstein, Harris; Nedelcu, Aurora M. (2008-05). "Adaptive value of sex in microbial pathogens". Infection, Genetics and Evolution (dalam bahasa Inggris). 8 (3): 267–285. doi:10.1016/j.meegid.2008.01.002. 
  15. ^ Li, Guiling; Liang, Zhuowen; Wang, Xiatai; Yang, Yonghong; Shao, Zhujun; Li, Machao; Ma, Yueyun; Qu, Fen; Morrison, Donald A. (2016-04-11). "Addiction of Hypertransformable Pneumococcal Isolates to Natural Transformation forIn VivoFitness and Virulence". Infection and Immunity. 84 (6): 1887–1901. doi:10.1128/iai.00097-16. ISSN 0019-9567. 
  16. ^ Pericone, Christopher D.; Overweg, Karin; Hermans, Peter W. M.; Weiser, Jeffrey N. (2000-07-01). "Inhibitory and Bactericidal Effects of Hydrogen Peroxide Production by Streptococcus pneumoniae on Other Inhabitants of the Upper Respiratory Tract". Infection and Immunity. 68 (7): 3990–3997. doi:10.1128/iai.68.7.3990-3997.2000. ISSN 1098-5522. 
  17. ^ Lysenko, Elena S; Ratner, Adam J; Nelson, Aaron L; Weiser, Jeffrey N (2005-07-22). "The Role of Innate Immune Responses in the Outcome of Interspecies Competition for Colonization of Mucosal Surfaces". PLoS Pathogens. 1 (1): e1. doi:10.1371/journal.ppat.0010001. ISSN 1553-7374. 
  18. ^ Pikis, Andreas; Campos, Joseph M.; Rodriguez, William J.; Keith, Jerry M. (2001-09). "Optochin Resistance in Streptococcus pneumoniae: Mechanism, Significance, and Clinical Implications". The Journal of Infectious Diseases (dalam bahasa Inggris). 184 (5): 582–590. doi:10.1086/322803. ISSN 0022-1899. 
  19. ^ Salvà-Serra, Francisco; Connolly, Gwendolyn; Moore, Edward R.B.; Gonzales-Siles, Lucia (2018-04). "Detection of "Xisco" gene for identification of Streptococcus pneumoniae isolates". Diagnostic Microbiology and Infectious Disease (dalam bahasa Inggris). 90 (4): 248–250. doi:10.1016/j.diagmicrobio.2017.12.003. 
  20. ^ Zheng, Chang-Ji; Sohn, Mi-Jin; Kim, Won-Gon (2006-12). "Atromentin and Leucomelone, the First Inhibitors Specific to Enoyl-ACP Reductase (FabK) of Streptococcus pneumoniae". The Journal of Antibiotics (dalam bahasa Inggris). 59 (12): 808–812. doi:10.1038/ja.2006.108. ISSN 0021-8820. 
  21. ^ Nilsson, Percy; Laurell, Martin H. (2001-12). "Carriage of penicillin-resistant Streptococcus pneumoniae by children in day-care centers during an intervention program in Malmo, Sweden:". The Pediatric Infectious Disease Journal (dalam bahasa Inggris). 20 (12): 1144–1149. doi:10.1097/00006454-200112000-00010. ISSN 0891-3668. 
  22. ^ BLOCK, STAN L.; HARRISON, CHRISTOPHER J.; HEDRICK, JAMES A.; TYLER, RONALD D.; SMITH, R. ALAN; KEEGAN, EILEEN; CHARTRAND, STEPHEN A. (1995-09). "Penicillin-resistant Streptococcus pneumoniae in acute otitis media". The Pediatric Infectious Disease Journal. 14 (9): 751–759. doi:10.1097/00006454-199509000-00005. ISSN 0891-3668. 

Pranala luarSunting