PATOGENESIS BAKTERI

Tropisme jaringan: bakteri tertentu memiliki preferensi terhadap jaringan tertentu
Spesifisitas spesies: bakteri patogen tertentu menginfeksi hanya spesies tertentu
Spesifisitas genetik dalam spesies: strains tertentu dalam suatu spesies secara genetik imun terhadap patogen

Postulat Koch

• Mikroorganisme yang diduga patogen harus ada di semua kasus penyakit dan tidak ada di hewan yang sehat 
• Mikroorganisme tersebut harus dapat diisolasi dari hewan yang sakit dan ditumbuhkan sebagai biakan murni 
• Sel-sel dari biakan murni mikroorganisme tersebut harus dapat menyebabkan penyakit di hewan yang sehat 
• Mikroorganisme tersebut harus dapat diisolasi kembali dan sama dengan mikroorganisme awal 

Beberapa spesifikasi perlekatan:

• contoh: Streptococcus mutants banyak ditemukan dalam plak gigi tetapi tidak di permukaan epitel lidah. Sebaliknya S. salivarius banyak melekat di sel epitel lidah tetapi tidak di plak gigi 
• contoh: Neisseria gonorrhoea menginfeksi manusia; E. coli K-88 menginfeksi babi 
• contoh: babi (varietas) tertentu tidak mudah terinfeksi E. coli K-88 

Proses Infeksi:

Sering dimulai dari bagian membran mukosa yang tersusun atas satu atau beberapa lapisan sel-sel epitel dan berhubungan dengan lingkungan luar.  Membran ini ada di berbagai bagian tubuh seperti saluran urogenital, respirasi dan gastrointestinal. Membran mukosa sering diselubungi lapisan pelindung yang merupakan glikoprotein, disebut mucus. 

PERLEKATAN (ADHERENCE)

Tahap-tahap perlekatan

•  Perlekatan nonspesifik/reversible
•  Perlekatan spesifik/permanen
• Biasanya perlekatan reversible mendahului perlekatan permanen tetapi pada beberapa kasus terjadi sebaliknya atau perlekatan spesifik tak akan pernah terjadi.

Perlekatan terjadi oleh 2 faktor: ligand & reseptor

• Ligand bakteri (adhesin): makromolekul yang merupakan komponen dari permukaan sel bakteri yang berinteraksi dengan reseptor di sel inang. Adhesin dapat berupa: komponen dari kapsula, dinding sel, pili atau fimbriae 
• Kapsula: lapisan yang berada di permukaan sel bakteri,berupa polisakarida (jarang berupa protein) dan merupakan matriks yang tersusun rapat
• Pili dan fimbriae: struktur berfilamen tersusun atas protein, berada di permukaan sel bakteri.

    Perbedaan pili dan fimbriae belum ada konsensus. Beberapa pendapat:

• Fimbriae dikode gen-gen yang terletak di kromosom, pili dikode oleh gen-gen di plasmid. Fimbriae lebih pendek, jumlahnya banyak di tiap sel, fungsi untuk perlekatan
• Pili lebih panjang, jumlah 1 atau beberapa di tiap sel, ada yang berfungsi untuk perlekatan, ada yang berfungsi untuk transfer gen (konjugasi)

Reseptor: makromolekul di permukaan sel eukaryotik sebagai tempat mengikat  ligand/adhesin spesifik (komplemen ligand). Reseptor biasanya berupa residu karbohidrat atau peptida.

ADESHIN

Adhesin yang umum pada E. coli: fimbriae. Galur (strain) tunggal E. coli dapat mengekspresikan lebih dari satu tipe fimbriae yang dikode oleh bagian-bagian yang berbeda dari kromosom  Keragaman genetik ini memungkinkan organisme beradaptasi terhadap perubahan lingkungan dan memperluas kesempatan untuk tumbuh di permukaan yang berbeda-beda dari inangnya. Banyak tipe fimbriae adhesif E. coli kemungkinan merupakan perkembangan dari fimbriae asal yang mirip dengan fimbriae tipe 1 dan tipe 4. Fimbriae tipe 1 pada E. coli memungkinkannya dapat mengikat D-manosa di permukaan sel eukaryotik. Sisi pengikatan pada fimbriae terletak di protein minor (28-31 kDa)  di ujung atau menyisip sepanjang fimbriae.

Dengan keanekaragaman genetik protein adhesin ini, bakteri dapat melekat ke berbagai reseptor. Pseudomonas, Vibrio dan Neisseria memiliki pili tipe IV yang mengandung subunit protein dengan asam amino (sering fenilalanin) termetilasi, di atau dekat ujung amino. Pili N-metilfenilalanin merupakan penentu virulensi dalam patogenesis infeksi paru oleh Pseudomonas aeruginosa pada penderita cystic fibrosis.

Beberapa spesifikasi perlekatan:

• Tropisme jaringan: bakteri tertentu memiliki preferensi terhadap jaringan tertentu. contoh: Streptococcus mutants banyak ditemukan dalam plak gigi tetapi tidak di permukaan epitel lidah. Sebaliknya S. salivarius banyak melekat di sel epitel lidah tetapi tidak di plak gigi
• Spesifisitas spesies: bakteri patogen tertentu menginfeksi hanya spesies tertentu. contoh: Neisseria gonorrhoea menginfeksi manusia; E. coli K-88 menginfeksi babi
• Spesifisitas genetik dalam spesies: strains tertentu dalam suatu spesies secara genetik imun terhadap patogen. contoh: babi (varietas) tertentu tidak mudah terinfeksi E. coli K-88

INVASI

•  beberapa bakteri patogen bertempat tinggal di permukaan epitel
•  beberapa spesies dapat menembus barrier sel epitel tetapi tetap di tempat kedatangannya
•  beberapa yang lain mengikuti aliran darah dan masuk sistem lain 

Contoh:

Shigella melakukan penetrasi dengan cara mengaktifkan sel-sel epitel usus menjadi bersifat endositik. Shigella biasanya tidak menyebar melalui aliran darah

Salmonella typhi menembus sel epitel masuk aliran darah

Jika pertumbuhan bakteri menyebar luas, sebagian akan masuk ke aliran darah dalam jumlah besar, kondisi ini disebut bakteremia

VIRULENSI: INVASIVENESS DAN TOKSISITAS

• Virulensi: kemampuan relatif patogen menyebabkan  penyakit/kerusakan pada inang, ditentukan oleh adanya invasiveness dan toksisitas
• Invasiveness: kemampuan patogen tumbuh dalam jaringan inang dalam jumlah banyak dan menghambat fungsi inang  (memiliki kemampuan melawan pertahanan tubuh inang)
• Toksisitas: kemampuan patogen menyebabkan penyakit dengan menghasilkan toksin yang menghambat fungsi  inang atau membunuh inang

Invasiveness

• Invasi patogen ke inang didukung oleh adanya produksi substansi ekstraseluler yang disebut invasin
• Invasin pada umumnya berupa protein (enzim) yang bersifat menyerang sel inang secara lokal dan atau memacu pertumbuhan dan penyebaran patogen
• Invasin mirip eksotoksin tetapi eksotoksin lebih mematikan dan spesifik

Invasin

Spreading factor

Merupakan enzim bakteri yang mempengaruhi secara fisik matriks jaringan dan ruang antar sel, membantu penyebaran patogen

Hialuronidase: dihasilkan oleh streptococci, staphylocci dan clostridia. Enzim ini menyerang interstitial cement dari jaringan konektif dengan depolimerisasi asam hialuronat.

Kolagenase: dihasilkan oleh Clostridium histolyticum dan Clostridium perfringens. Merusak kolagen penyusun otot

Neurominidase: dihasilkan oleh patogen usus seperti Vibrio cholerae dan Shigella dysentriae. Enzim ini mendegradasi asam neuraminik (= asam sialik) yang merupakan intercellular cement dari sel epitel mukosa intestinal

Streptokinase yang dihasilkan oleh streptococci dan staphylokinase yang dihasilkan oleh staphylococci. Kinase mengubah plasminogen yang bersifat inaktif menjadi plasmin yang merusak fibrin di darah dan mencegah pembekuan darah sehingga bakteri lebih mudah berdifusi