Oleh :

Didik Wahyudi(1), Sutarno (2), Artini Pangastuti (2) 1. Akademi Analis Kesehatan Nasional Surakarta

2. Prodi Biosains Pasca Sarjana UNS Surakarta

QUORUM SENSING Suatu proses yang memungkinkan bakteri dapat

berkomunikasi dengan mensekresikan molekul sinyal

yang disebut autoinducer atau molekul sinyal sebagai

bahasa.

Proses ini memungkinkan suatu populasi bakteri dapat

mengatur ekspresi gen tertentu, tingkah laku dan

fenotipiknya, yang bergantung kepada jumlah populasi

bakteri tersebut dan akumulasi autoinducernya.

Beberapa Peneliti Sistem Quorum Sensing Bakteri

Indiana University

Clay Fuqua

Yonsei University, Seoul, Korea

Selatan.

Yaya Rukayadi

Allison L Adonizio

Florida International

University Miami

MassachusettsUniversity

Djordjevic

DENMARK

UNIVERSITY

Fajar Mustika

School of Life Sciences andTechnology

- ITB

PLAY

SISTEM QUORUM SENSING BAKTERI

MENGENDALIKAN EKSPRESI GEN

BIOLUMINESCENS

SEKRESI VIRULENSI FACTOR PRODUKSI PIGMEN

(Taga dan Bassler, 2003).

SPORULASI

PEMBENTUKAN BIOFILM

PRODUKSI TOKSIN MOTILITAS

http://www.quiestech.com/content/science/quorum-sensing_more.asp

QUORUM SENSING BLOCKING

Ekstrak Alpina galanga

???

1. sistem quorum sensing, dapat dikembangkan

untuk pengendalian infeksi yang dilakukan

dengan mencegah pengumpulan massa

bakteri atau merusak sistem komunikasinya.

2. Produksi Eksopretease dikendalikan oleh

sistem quorum sensing, sehingga produksi

eksoprotease bisa dijadikan indikator sistem

quorum sensing

BIOFILM BAKTERI Biofilm adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan

suatu lingkungan kehidupan yang khusus dari sekelompok

mikroorganisme, yang melekat ke suatu permukaan, menjadi

mikrolingkungan yang unik.

Ada lima tahap perkembangan

biofilm P. aeruginosa

1. initial attachment

2. irreversible attachment

3. maturation I

4. maturation II

5. dispersion

Pseudomonas aeruginosa

Phylum : Proteobacteria

Class : GammaProteobacteria

Order : Pseudomonadales

Family : Pseudomonadaceae

Penyebab Nosokomial infeksi

paling tinggi dibandingkan

bakteri jenis lainnya (26%)

(Bagian Mikrobiologi Klinik

RSPM Jakarta, 1998).

Lengkuas (Alpinia galanga L)

Klas :Monocots Order :Zingiberales Family :Zingiberaceae Catherine (2002)

Khasiat:

antibakteri, anti fungi, anti tumor,

analgenikum, anti kembung, obat

penyakit kulit. sakit perut , radang

tenggorokan, diare, sariawan, herpes

Zat Kimia yang terkandung dalam Ekstrak etanol Alpinia galanga L

• eskuifelandren.

• fenolik

• ester asam lemak

• asam lemak

• galanal A

• galanal B,

• galanolakton,

• terpen, dan lain-lain.

• asetokavikol asetat,

• p-coumaril siasetat,

• asam palmitat,

• eugenol,

• asetosiugenol asetat,

• bisabolene,

• farnesen,

RUMUSAN PERMASALAHAN

1. Apakah ekstrak Alpinia galanga L mampu menghambat sistem

quorum sensing (produksi eksoprotease, jumlah sel bakteri

dan produksi biofilm) pada Pseudomonas aeruginosa?

2. Berapakah konsentrasi ekstrak Alpinia galanga L yang paling

efektif dalam menghambat sistem quorum sensing (produksi

eksoprotease, jumlah sel bakteri dan produksi biofilm) pada

Pseudomonas aeruginosa?

3. Apakah terdapat perbedaan kemampuan penghambatan

sistem quorum sensing pada Alpinia galanga L yang diperoleh

dengan pelarut polar (eatanol) dan semi polar (etil asetat)?

Sistem Quorum sensing

Pseudomonas aeruginosa

Acyl Homoserin

lactone,

Esktrak Alpinia galanga L

Ekspresi Gen untuk

Faktor Virulensi

Pembentukan Biofilm

Patogen

Penyakit Infeksi

Sistem Quorum Sensing dihambat!

Bakteri Tidak membentuk

Faktor Virulensi dan Biofilm

Tidak Menjadi

Patogen

Infeksi Dihambat.

HIPOTESIS

Ekstrak Alpinia galanga L mempunyai kemampuan dalam menghambat sistem quorum sensing (produksi eksoprotease, jumlah sel bakteri dan produksi biofilm) pada Pseudomonas aeruginosa.

Ada perbedaan kemampuan penghambatan sistem quorum sensing pada Pseudomonas aeruginosa oleh ekstrak Alpinia galanga L dengan pelarut polar (eatanol) dan semi polar (etil asetat).

Waktu dan Tempat Penelitian

Laboratorium Bakteriologi dan Kimia Farmasi AAK Nasional Surakarta pada bulan November 2009 - Juni 2010. Jl. Yos Sudarso 338 Surakarta 57155.

Laboratorium Mikrobiologi, Media Reagensia Balai dan Laboratorium Kimia Balai Laboratorium Kesehatan Yogyakarta (Lab. rujukan Nasional bidang Mikrobiologi Klinik, ISO 17025:2005). Bulan Desember 2009 – Juni 2010.

Analisis Data

Ekstraksi Alpinia galanga L

isolasi & Persiapan Bakteri Uji Persiapan Media Biakan

Uji Penghambatan Quorum Sensing

Uji pembentukan Biofilm: Microtiter Plate Polivinil Clorida (PVC)

Kurva Pertumbuhan

BAKTERI UJI

Bakteri strain. Pseudomonas aeruginosa diperoleh dari

Pseudomonas aeruginosa yang diisolasi dari Rumah Sakit

Umum Dr. Moewardi Surakarta

Lengkuas (Alpinia galanga L)

Alpinia galanga L (Lengkuas) yang digunakan dalam penelitian ini adalah jenis Lengkuas

merah besar berumur 4 – 5 bulan, yang didapatkan dari Perkebunan Tanaman Obat di Kecamatan Jatiyoso, Kabupaten Karanganyar,

Provinsi Jawa Tengah

Persiapan Media Biakan

Media yang digunakan dalam

penelitian ini adalah media

Luria-Bertani (LB) dilengkapi

dengan 0,5% glukosa dan 2 %

susu skim (media AB,

mengandung 2,5 mg tiamin /

liter). semua strain yang

diinkubasi pada 37 ° C.

Alpinia galanga L 1 kg DIPARUT & DIKERINGKAN

100 g rimpang diekstrak dalam 500ml etanol 70%

selama 24 jam

DISARING,

Filtrat dievavorasi dengan

Rotary Evaporator

40C Vakum

Setelah kering di tambah 10 ml etanol dan 20 ml

heksana

Dikocok, lapisan etanol dikeringkan jadi kristal

di Larutkan dalam etanol 1% (1:100 w/v)

inokulasi P. aeruginosa ke media agar dengan

spot plate

media LB Agar + 0,5% Glukosa + 2% susu skim

Ditunggu sampai

dingin dan keras

Inkubasi pada suhu 30 C 24 jam

Adanya zona hambatan

disekitar koloni indikasi

adanya enzim

eksoprotease

Pengujian Kuantitatif aktivitas enzim eksoprotease P. aeruginosa

Endapan dipisahkan, filtrat akan membentuk

warna bila direaksikan dengan NaOH.

Intensitas warna diukur dengan

spektrofotometer OD 440 nm.

Tujuan untuk mengetahui aktivitas

enzim eksoprotease P. aeruginosa.

Prinsip pengujian berdasarkan

metode Hanlon dan Hodges (1981);

kemampuan enzim protease untuk

menghidrolisis Azocasein.

Residu azocasein yang tidak dapat

terhidrolisis oleh enzim eksoprotease

akan diendapkan oleh tricloro acetic acid

Pengukuran Pertumbuhan Bakteri

Kurva pertumbuhan Pseudomonas aeruginosa diukur dengan

spektofotometer (OD 600nm)

Kultur P.a terhambat diinkubasi dalam 10 ml TSBYE 32C, 24 jam

0,1 ml kultur di TSBYE dipindahkan ke 10 ml LB Broth

VORTEX

100µl dipindahkan ke microtiter Plate PVC

Ditutup dan diinkubasi pada 32C,

20 – 40 jam

Kekeruhan sel dipantau menggunakan

microtiter pembaca pada OD 595

Di bandingkan dengan kontrol

Pewarnaan dengan kristal violet 1%,

lalu dicuci

Analisis kuantitatif

HASIL PENELITIAN

NO

NAMA OBAT

KODE

POTENSI OBAT

(µ GRAM)

HASIL

1 Amoxycillin AML 10 Resisten

2 Amoxycillin Clav.Acid AMC 30 Resisten

3 Cefriaxone CRO 30 Sensitif

4 Ceffazidime CAZ 2 Resisten

5 Clindamisin DA 5 Resisten

6 Ciprofloxacine CIP 5 Resisten

7 Penicillin G P 30 Resisten

8 Sulfamethaxazole SXT 100 Resisten

9 Fosfomycin FOS 50 Sensitif

10 Trimetrhoprim W 5 Resisten

11 Streptomycin SXT 10 Resisten

12 Meropenem MEM 30 Sensitif

13 Imipenem IPM 30 Sensitif

14 Nalidic Acid NA 30 Resisten

15 Amikacin AK 300 Resisten

16 Cloramphenicol C 30 Resisten

17 Gentamycin CN 10 Sensitif

18 Netilmycin NET 15 Sensitif

19 Novobiocin NV 5 Resisten

20 Cephalothin KF 20 Resisten

21 Cefuroxime CXM 30 Resisten

22 Kanamycin KF 15 Resisten

23 Cefepime FEP 30 Sensitif

24 Cefoxitin FOX 30 Resisten

25 Coumpounds CMP 300 Sensitif

26 Ofloxacin OFL 30 Resisten

27 Piperacillin PPR 100 Sensitif

Has

il U

ji Se

nsi

tivi

tas

anti

bio

tik

P. a

eru

gin

osa

H

asil

Iso

lasi

dar

i RSU

Dr.

Mo

ew

ard

i Su

raka

rta

Kurva Pertumbuhan Pseudomonas aeruginosa

Jam

ke

Absorbansi

Jumlah

Bakteri

Log Jumlah

Bakteri

0 0.124 8,9 x 105 5.94939

2 0.119 9,8 x 105 5.98900

4 0.137 3,2 x 106 6.50515

6 0.243 7,7 x 107 7.88649

8 0.482 8,2 x 108 8.91381

10 0.752 1,8 x 1010 10.25527

12 1.066 8,7 x 1011 11.93952

14 1.123 9,8 x 1011 11.99123

16 1.162 3,3 x 1011 11.51851

18 1.104 9,8 x 1011 11.99123

20 1.178 6,2 x 1011 11.79239

22 1.089 8,4 x 109 9.92427

24 1.092 1,4 x 109 9.14612

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Ab

sorb

ansi

Jam ke

Rata-rata Luas zona bening yang terbentuk di sekitar koloni Pseudomonas

aeruginosa dengan pemberian ekstrak Alpinia galanga L dengan pelarut Etanol

pada medium pertumbuhannya

Konse

ntrasi

Rata-rata Diameter Rata-rata

Luas

Zona Bening

(mm)

Koloni

(mm)

Zona

Bening

(mm)

0% 13.7 18.0 107.7

2% 12.3 16.3 90.1

4% 10.7 14.7 79.6

6% 8.7 10.7 30.4

8% 8.0 0.0 0.0

10% 5.0 0.0 0.0

12% 4.0 0.0 0.0

kontrol 2%

4%

6% 8%

10%

12%

Rata-rata Luas zona bening yang terbentuk di sekitar koloni Pseudomonas aeruginosa dengan pemberian ekstrak Alpinia galanga L dengan pelarut etil

asetat pada medium pertumbuhannya

Konse

ntrasi

Rata-rata Diameter Rata-

rata Luas

Zona

Bening

mm

Koloni

(mm)

Zona

Bening

(mm)

0% 13.0 17.0 94.3

2% 12.0 15.3 71.2

4% 11.3 13.3 38.8

6% 9.0 11.0 31.4

8% 7.0 0 0

10% 6.7 0 0

12% 4.7 0 0

kontrol 2%

8%

10%

12%

6%

4%

No Perlakuan Rata-rata

0 Kontrol 0.872a

1 kontrol + DMSO 0.737a

2 6% Ekstrak dengan pelarut etanol 0.726a

3 8% Ekstrak dengan pelarut etanol 0.655b

4 6% Ekstrak dengan pelarut Etil Asetat 0.705a

5 8% Ekstrak dengan pelarut etil asetat 0.671b

Nilai Rata-rata produksi enzim eksoprotease P. aeruginosa pada

beberapa perlakuan dengan ekstrak A. galanga L.

Ket : Huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata

Kurva produksi enzim eksoprotease Pseudomonas aeruginosa

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

U/m

l

Jam ke

kontrol kontrol + DMSO 6% Ekstrak etanol

8% ekstrak etanol 6% Ekstrak Etil Asetat 8% ekstrak etil asetat

Pengukuran Pertumbuhan P. aeruginosa pada berbagai perlakuan

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

OD

(6

00

nm

)

Jam Ke

kontrol kontrol + DMSO 6% Ekstrak etanol

8% ekstrak etanol 6% Ekstrak Etil Asetat 8% ekstrak etil asetat

kontrol (0) ekstrak 6%

pelarut etanol

(1)

ekstrak 6%

pelarut etil

asetat (2)

ekstrak 8%

pelarut etanol

(3)

ekstrak 8%

pelarut etil

asetat (4)

20 jam 40 jam 20 jam 40 jam 20 jam 40 jam 20 jam 40 jam 20 jam 40 jam

2.548a 2.503a 1.746b 1.503b 1.722b 1.488b 1.582b 1.226b 1.606b 1.254b

Rata-rata Produksi biofilm (berdasarkan Optical Density) pada P.

aeruginosa yang terhambat pada media yang ditambahkan ekstrak

A. galanga L dengan pelarut etanol dan etil asetat pada konsentrasi

6% dan 8%.

Ket : Huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata.

Rata-rata Produksi biofilm pada Pseudomonas aeruginosa yang

terhambat pada media yang ditambahkan ekstrak Alpinia galanga L

dengan pelarut etanol dan etil asetat pada konsentrasi 6% dan 8%.

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

20 jam 40 jam 20 jam 40 jam 20 jam 40 jam 20 jam 40 jam 20 jam 40 jam

kontrol Ekstrak 6% pelarut etanol

Ekstrak 6% pelarut Etil

Asetat

Ekstrak 8% pelarut etanol

Ekstrak 8% pelarut Etil

Asetat

OD

(5

95

nm

)

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0.300

0.350

0.400

kontrol ekstrak 6% pelarut etanol

ekstrak 6% pelarut Etil

Asetat

ekstrak 8% pelarut etanol

ekstrak 8% pelarut Etil

Asetat

OD

(5

95

nm

) Penurunan Pembentukan Biofilm P. aeruginosa

KESIMPULAN

• Ekstrak Alpinia galanga L mampu menghambat uorum sensing pada P. aeruginosa (pada konsentrasi 8% mampu menghambat produksi eksoproteasenya namun tidak menghambat pertumbuhan selnya, dan pada konsentrasi 6% mampu menghambat pembentukan biofilmnya).

• Tidak ada perbedaan kemampuan penghambatan

quorum sensing pada Pseudomonas aeruginosa oleh ekstrak Alpinia galanga L dengan pelarut polar (etanol) dan semi polar (etil asetat).

TERIMA KASIH