i

SKRIPSI

KARAKTERISASI MOLEKULER GEN KAPSUL

Klebsiella pneumoniae YANG TERISOLASI

DARI SPESIMEN KLINIS DI INSTALASI

MIKROBIOLOGI RUMAH SAKIT UMUM PUSAT

SANGLAH TAHUN 2013

I MADE SUTHA SASKARA

NIM 1102005055

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN DOKTER

FAKULTAS KEDOKTERAN

UNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR

ii

Lembar Pengesahan

SKRIPIS INI TELAH DISETUJUI

TANGGAL ………………………….

Pembimbing ,

Dr. dr. NI NYOMAN SRI BUDAYANTI Sp. MK (K)

NIP 196810231998022001

Mengetahui,

Ketua Program Studi Pendidikan Dokter

Fakultas Kedokteran Universitas Udayana,

Dr. dr. Dewa Putu Gde Purwa S., Sp.S (K)

NIP. 19550321 198303 1 094

iii

Skripsi ini telah diuji pada dan dinilai oleh panitia penguji pada

Program Studi Pendidikan Dokter Fakultas Kedokteran Universitas Udayana

Tanggal ……………………….

Berdasarkan SK............................

No.................................................

Tanggal.........................................

Panitia Penguji Skripsi adalah:

Ketua : Dr. dr. Ni Nyoman Sri Budayanti Sp. MK (K)

Anggota :

1. dr. Ni Nengah Dwi Fatmawati, Sp.MK.,Ph.D

iv

KATA PENGATAR

Pertama-tama perkenankanlah penulis memanjatkan puji syukur ke hadapan Ida Sang

Hyang Widhi Wasa/ Tuhan Yang Maha esa, karena hanya atas asung wara nugraha-

Nya/kurnia-Nya, skripsi dengan judul “Karakterisasi Molekuler Gen Kapsul

Klebsiella pneumoniae Yang Terisolasi Dari Spesimen Klinis Di Instalasi

Mikrobiologi Rumah Sakit Umum Pusat Sanglah Tahun 2013” dapat

diselesaikan.

Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan ucapan

terima kasih, kepada :

1. Dr. dr. Ni Nyoman Sri Budayanti, Sp.MK (K) dan dr. Ni Nengah Dwi

Fatmawati, Sp.MK.,Ph.D sebagai dosen pembimbing atas waktu, pikiran dan

tenaga yang telah diluangkan kepada penulis untuk berkonsultasi dan bimbingan

selama proses pengerjaan skripsi,

2. Bagian Mikrobiologi Fakultas Kedokteran Universitas Udayana Bali sebagai

bagian yang memfasilitasi bimbingan dalam pengerjaan proposal serta membantu

untuk pelaksanaan penelitian,

3. Orang tua, keluarga, dan teman-teman saya yang senantiasa memberikan support

baik dari segi mental maupun material.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu tulisan

ini bersifat terbuka terhadap kritik dan saran yang membangun guna penyempurnaan

dalam pelaksanaan penelitian.

.

Denpasar, November 2014

Penyusun

v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA TULIS SKRIPSI

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya tulis yang

pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan

sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis

atau diterbitkan orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan

disebutkan dalam daftar pustaka.

Apabila kemudian hari terbukti bahwa saya melakukan tindakan menyalin atau

meniru tulisan orang lain sebagai hasil pemikiran saya sendiri, maka gelar dan ijazah

yang telah diberikan oleh universitas batal saya terima.

Denpasar, ………………..……

Yang menyatakan

Materai

Rp 6.000,-

.............................................................

vi

ABSTRAK

Karakterisasi Molekuler Gen Kapsul Klebsiella pneumoniae Yang Terisolasi

Dari Spesimen Klinis Di Instalasi Mikrobiologi Rumah Sakit Umum Pusat

Sanglah Bulan Tahun 2013

Meningkatnya trend penyakit infeksi di masyarakat menimbulkan suatu

ancaman di dunia kesehatan. Dari berbagai jenis bakteri, infeksi bakteri gram negatif

adalah salah satu jenis bakteri yang jumlah kasusnya cukup tinggi. Klebsiella

pneumoniae sebagai salah satu bakteri gram negatif merupakan bakteri yang dapat

menyebabkan derajat penyakit yang bervariasi seperti pneumonia, infeksi saluran

kemih, sepsis, dan lainnya. Derajat penyakit ini disebabkan karena beberapa faktor

virulensi yang dimiliki bakteri K. pneumoniae ini. Salah satu faktor virulensi yang

memiliki peran yang cukup besar adalah kapsul K. pneumoniae dengan fungsinya

sebagai mekanisme pertahanan bakteri dari fagositosis neutrofil dan serum manusia.

Dipandang perlu oleh peneliti untuk melaksanakan karakterisasi kapsul karena

nantinya hasil penelitian ini akan memberikan gambaran epidemis molekuler tipe

kapsul dan selanjutnya dapat dikembangkan sebagai metode diagnostik atau kandidat

vaksin.

Penelitian ini menggunakan 56 isolat klinis K. pneumoniae yang diambil

dari isolat klinik di Instalasi Mikrobiologi RSUP Sanglah pada bulan Januari-

Desember 2013. Isolat terisolasi dari darah (n=23), urine (n=17), sputum (n=1), dan

specimen lainnya (n=4). Kemudian isolat ditumbuhkan di Instalasi Mikrobiologi

RSUP Sanglah dan DNA bakteri di isolasi, selanjutnya di analisis PCR di

Laboratorium Biologi Molekuler FK Unud. Genotipe kapsul yang diidentifikasi

adalah gen K1, K2, dan K5. Tiga pita pada PCR diamati untuk memastikan jenis

kapsul, pita 1283 bp untuk kapsul K1, pita 641 bp untuk kapsul K2, dan pita 280 bp

untuk kapsul K5.

Sebanyak 12 (21,4%) isolat positif membawa gen kapsul, dimana 12 isolat (100%)

adalah gen K2. Tidak ada isolat yang ditemukan membawa gen K1 dan K5. Dua

belas isolat yang positif K2, 10 (83%) isolat terisolasi dari darah, 1 (8,3%) isolat

terisolasi dari sputum, 1 (8,3%) isolate terisolasi dari spesimen lain.

Hal ini menunjukkan bahwa bakteri K. pneumoniae yang terisolasi di Instalasi

Mikrobiologi Rumah Sakit Umum Pusat Sanglah positif membawa gen kapsul K2

sebanyak 12 (21,43%) isolat. Seperti beberapa penelitian sebelumnya, kapsul K2

memiliki virulensi yang cukup tinggi dibandingkan dengan kapsul K. pneumoniae

lainnya dan dapat menyebabkan derajat penyakit yang cukup berat. Beranjak dari

hasil penelitian ini, dipandang perlu dilaksanakan penelitian selanjutnya untuk

semakin meningkatkan pemahaman mengenai patogenitas dari kapsul ini sendiri

misalnya dalam pembuatan vaksin atau sebagai alat diagnostik.

Kata Kunci: K. pneumoniae; kapsul; PCR; genotipe.

vii

ABSTRACT

Molecular Gen Characterization of Klebsiella pneumoniae Capsular Gene

Isolated From Clinical Specimen of Clinical Microbiology Laboratory Sanglah

General Hospital in 2013

K. pneumoniae infections become an increasing trend in worldwide. It is important to

conduct a seroepidemiology study to better understand the spread of K. pneumoniae

infections in Indonesia, especially Bali where there is no study previously conducted

to understand this. Bali as a popular tourist destination is vulnerable to become a

major cross-road of many infections spread including K. pneumoniae. This study

aimed to understand the developing trend of K. pneumoniae infections better in

community and hospital.

Samples were collected between January until Desember 2013 in Sanglah General

Hospital Clinical Microbiology Laboratory. Total of 56 samples were examined taken

from blood, urine, pus, sputum, and other sources. The growing of K. pneumoniae

bacteria conducted at Clinical Microbiology Laboratory of Sanglah General Hospital.

Meanwhile DNA isolation and PCR analysis took place in Medical Faculty of

Udayana University.

From 56 isolates [blood (n=23), urine (n=17), others specimens (n=4), sputum

(n=11), and pus (n=1)] 12 of them were positive for K2 capsule. Ten of them were

from blood, 1 from sputum, and 1 from other specimens. Three bands were observed

to determine the bacteria capsule, 1283 bp band for K1, 641 bp band for K2, and

280bp band for K5.

This result showed that K. pneumoniae isolated from Clinical Microbiology

Laboratory of Sanglah General Hospital 21,43% having K2 type capsule. K2 capsule

has high virulence compared to other capsule and can cause a significant morbidity to

those who infected, and therefore, further characteristic study of K2 capsule in Bali

will increase the understanding of pathogenicity of K2 capsule in order to treat the

infections itself.

Keywords: K.pneumoniae; capsule, PCR, genotyping.

viii

RINGKASAN

Karakterisasi Molekuler Gen Kapsul Klebsiella pneumoniae Yang Terisolasi

Dari Spesimen Klinis Di Instalasi Mikrobiologi Rumah Sakit Umum Pusat

Sanglah Bulan Tahun 2013

Meningkatnya trend penyakit infeksi di masyarakat menimbulkan suatu ancaman di

dunia kesehatan. Dari berbagai jenis bakteri, infeksi bakteri gram negatif adalah salah

satu jenis bakteri yang jumlah kasusnya cukup tinggi. Klebsiella pneumoniae sebagai

salah satu bakteri gram negatif merupakan bakteri yang dapat menyebabkan derajat

penyakit yang bervariasi seperti pneumonia, infeksi saluran kemih, sepsis, dan

lainnya. Derajat penyakit ini disebabkan karena beberapa faktor virulensi yang

dimiliki bakteri K. pneumoniae ini. Salah satu faktor virulensi yang memiliki peran

yang cukup besar adalah kapsul K. pneumoniae dengan fungsinya sebagai mekanisme

pertahanan bakteri dari fagositosis neutrofil dan serum manusia. Dipandang perlu

oleh peneliti untuk melaksanakan karakterisasi kapsul karena nantinya hasil

penelitian ini akan memberikan gambaran epidemis molekuler tipe kapsul dan

selanjutnya dapat dikembangkan sebagai metode diagnostik atau kandidat vaksin.

Penelitian ini menggunakan 56 isolat klinis K. pneumoniae yang diambil

dari isolat klinik di Instalasi Mikrobiologi RSUP Sanglah pada bulan Januari-

Desember 2013. Isolat terisolasi dari darah (n=23), urine (n=17), sputum (n=1), dan

specimen lainnya (n=4). Genotipe kapsul yang diidentifikasi adalah gen K1, K2, dan

K5. Sebanyak 12 (21,4%) isolate positif membawa gen kapsul, dimana 12 isolat

(100%) adalah gen K2. Tidak ada isolat yang ditemukan membawa gen K1 dan K5.

Dua belas isolat yang positif K2, 10 (83%) isolat terisolasi dari darah, 1 (8,3%) isolat

terisolasi dari sputum, 1 (8,3%) isolate terisolasi dari spesimen lain.

Hal ini menunjukkan bahwa bakteri K. pneumoniae yang terisolasi di Instalasi

Mikrobiologi Rumah Sakit Umum Pusat Sanglah positif membawa gen kapsul K2

sebanyak 12 (21,43%) isolat. Seperti beberapa penelitian sebelumnya, kapsul K2

memiliki virulensi yang cukup tinggi dibandingkan dengan kapsul K. pneumoniae

lainnya dan dapat menyebabkan derajat penyakit yang cukup berat. Beranjak dari

hasil penelitian ini, dipandang perlu dilaksanakan penelitian selanjutnya untuk

semakin meningkatkan pemahaman mengenai patogenitas dari kapsul ini sendiri

misalnya dalam pembuatan vaksin atau sebagai alat diagnostik. Jumlah sampel yang

lebih besar juga diperlukan untuk semakin meningkatkan keakuratan hasil penelitian

sehingga nantinya dapat digunakan sebagai data dasar dalam pemetaan genotipe

kapsul K. pneumoniae.

ix

DAFTAR ISI

Halaman

SAMPUL DALAM .................................................................................................. i

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii

PENETAPAN PANITIA PENGUJI ............................................................................ iii

KATA PENGANTAR ................................................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA TULIS SKRIPSI ........................................ v

ABSTRAK ....................................................................................................................... vi

ABSTRACT ................................................................................................................... vii

RINGKASAN ............................................................................................................... viii

DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... …1

1.1 Latar Belakang Penelitian ................................................................. …1

1.2 Identifikasi Masalah .......................................................................... …2

1.3 Tujuan Penelitian .............................................................................. …2

1.3.1 Tujuan umum ..................................................................... …2

1.3.2 Tujuan khusus .................................................................... …3

1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................ …3

1.4.1 Manfaat akademik .............................................................. …3

1.4.2 Manfaat klinik .................................................................... …3

BAB II KAJIAN PUSTAKA .............................................................................. …4

2.1 KARAKTER BIOLOGI Klebsiella pneumoniae ............................ …4

2.2 PATOGENESIS .............................................................................. …6

2.3 EPIDEMIOLOGI............................................................................. …7

2.4 MANIFESTASI KLINIS ................................................................. …8

x

2.5 DIAGNOSIS…………………………………………………………8

BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS……………...10

3.1 KERANGKA BERPIKIR………………………………………..…10

3.2 KERANGKA KONSEP .................................................................. ..11

3.3 HIPOTESIS ..................................................................................... ..12

BAB IV METODE PENELITIAN ………………………………...………...….13

4.1 RANCANGAN PENELTIAN ........................................................ ..13

4.2 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN ...................................... ..13

4.3 POPULASI DAN SAMPEL PENELITIAN .................................. ..13

4.4 VARIABEL DAN DEFINISI OPERASIONAL ............................ ..14

4.5 KRITERIA INKLUSI DAN EKSKLUSI....................................... ..15

4.6 ALAT DAN BAHAN PENELITIAN ............................................ ..16

4.7 ALUR PENELITIAN ..................................................................... ..18

4.8 ANALISIS STATISTIK ................................................................. ..19

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ ..20

5.1 HASIL ............................................................................................ ..20

5.2 PEMBAHASAN ............................................................................. ..21

BAB VI SIMPULAN DAN SARAN ................................................................... 24

6.1 Simpulan ............................................................................................. 24

6.2 Saran ................................................................................................... 24

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 25

DAFTAR RIWAYAT HIDUP ............................................................................... 29

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Primer yang Digunakan Dalam PCR……………………………………..14

Tabel 5.1 Hasil PCR K. pneumoniae yang Terisolasi dari Spesimen Klinis

di Instalasi Mikrobiologi RSUP Sanglah Tahun 2013………………...…19

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur Bakteri K. pneumoniae…………………………………………5

Gambar 5.1 Hasil Running Uniplex PCR……………………………………………23

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. CV Penulis

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Penyakit infeksi sejak dahulu merupakan salah satu permasalahan di seluruh

dunia. Di beberapa negara berkembang, trend penyakit infeksi terus menunjukkan

angka yang meningkat. Penyakit infeksi dapat disebabkan oleh berbagai jenis bakteri,

salah satu nya bakteri gram negatif Klebsiella pneumonia. K. pneumonia adalah salah

satu penyebab utama di community-acquired infections, terutama di populasi lanjut

usia. Menurut studi yang dilaksanakan di Malaysia dan Jepang mengestimasi laju

insiden infeksi K. pneumonia di lansia sebesar 15-40% (Qureshi., 2013).

Sejak ditemukan oleh Carl Friedlander pada tahun 1882, Klebsiella

pneumoniae telah menjadi salah satu agen penyebab infeksi yang paling umum dan

berbahaya di manusia. Normalnya K. pneumoniae adalah bakteri yang umum di

lingkungan dan sering ditemukan sebagai bakteri komensialis di sistem pencernaan

manusia. Salah satu penyebab mengapa K. pneumonia merupakan permasalahan yang

perlu diperhatikan adalah ketika bakteri K. pneumonia beredar di sistem tubuh

manusia, bakteri ini dapat menimbulkan beragam macam penyakit yang cukup berat

seperti sepsis, infeksi saluran kemih, dan pneumonia. Infeksi K. pneumoniae dapat

menyebabkan infeksi sistemik yang cepat dan sulit untuk ditangani . Salah satu

2

penyebab dari beratnya derajat infeksi K. pneumoniae adalah kapsul dari bakteri ini

yang memiliki peran dalam menangkal sistem kekebalan tubuh manusia. Kapsul ini

berperan dalam resistensi terhadap fagositosis neutrofil dan serum manusia.

Melihat trend ini, dipandang perlu untuk dilaksanakan suatu penelitian tentang

karakterisasi gen kapsul K. pneumoniae di Indonesia dan khususnya di Bali yang

belum memiliki data dasar mengenai karakterisasi gen K. pneumoniae ini. Bali

sebagai daerah sentral pariwisata dunia sangat rentan untuk menjadi pusat penyebaran

berbagai penyakit infeksi. Di penelitian ini akan diteliti 3 genotipe kapsul K.

pneumoniae, antara lain K1, K2, dan K5. Nantinya hasil dari penelitian ini akan

didapatkan data dasar karakteristik gen K. pneumoniae di Bali yang nantinya dapat

dikembangkan menjadi salah satu kandidat vaksin atau sebagai antigen untuk alat

diagnostik.

1.2 Identifikasi Masalah

Permasalahan yang akan ditinjau dalam penelitian ini adalah tipe gen kapsul

apakah yang paling dominan di isolat klinik K. pneumoniae yang terisolasi di Instalasi

Mikrobiologi RSUP Sanglah tahun 2013?

1.3 Tujuan Penelitian

1.3.1 Tujuan Umum

Tujuan umum penelitian ini adalah untuk mengetahui patogenesis dari bakteri

K. pneumoniae dari faktor virulensi kapsul yang dimiliki bakteri tersebut.

3

1.3.2 Tujuan Khusus

Tujuan khusus penelitian ini adalah untuk mengetahui sebaran genotipe

kapsul K. pneumoniae dari isolat klinik di Instalasi Mikrobiologi RSUP Sanglah

tahun 2013.

1.4 Manfaat Penelitian

1.4.1. Manfaat akademik:

1. Mendapatkan data dasar mengenai genotipe kapsul K. pneumoniae dari isolat

klinik Instalasi Mikrobiologi RSUP Sanglah.

2. Mengetahui epidemiologi molekuler dari tipe kapsul K. pneumoniae di isolat

klinik Instalasi Mikrobiologi RSUP Sanglah.

3. Sebagai cara untuk memahami patogenesis dari berbagai macam penyakit

yang dapat ditimbulkan oleh bakteri K. pneumoniae.

1.4.2. Manfaat klinis:

1. Dengan mengetahui mekanisme dari faktor virulensi K. pneumoniae ini

nantinya dapat dikembangkan sebagai kandidat vaksin.

2. Dapat dikembangkan sebagai metode diagnostik dari infeksi K. pneumoniae.