Aplikasi Mikrobiologi: Mikrobiologi Medis

Prinsip Penyakit dan Epidemiologi

• Patogen: mikroorganisme penyebab penyakit

• Mikroorganisme yang dapat menginvasi tubuh danbertahan terhadap sistem imun, dengan cara: menghasilkan kapsul atau enzim dan beberapamikroorganisme mengeluarkan toxin yang dapatmempengaruhi kesehatan kita secara serius.

disease

• a disorder of structure or function in a human, animal, or plant, especially one that produces specific signs or symptoms or that affects a specific location and is not simply a direct result of physical injury

• : an illness that affects a person, animal, or plant : a condition that prevents the body or mind from working normally

Patologi, Infeksi dan Penyakit

• Patologi adalah ilmu yang mempelajaripenyakit (pathos=suffering; logos=ilmu)

• Patologi meliputi:

– Penentuan penyebab penyakit atau etiologi(munculnya penyakit)

– Patogenesis = perkembangan penyakit

– Perubahan struktur dan fungsi tubuh yang diakibatkan karena penyakit

Infeksi dan Penyakit

• Adanya jenis mikroorganisme tertentu di bagian tubuh yang secara normal tidak ditemukan disana -- dan dapat menimbulkan penyakit dapatdikatakan infeksi juga.

• Penyakit terjadi ketika infeksi menghasilkan perubahan-perubahan darikondisi tubuh yang sehat.

• Sakit adalah keadaan tidak normal sebagian atau semua tubuh tidakbekerja dengan baik atau tidak dapat menjalankan fungsinya normalnya.

• Infeksi: (kadang) terjadi tapi belum langsung terlihat gejala sakit

Infeksi: invasi atau kolonisasi microorganisme patogendi dalam tubuh.Patogen meliputi: bakteri, fungi, parasit, atau virus.

hiv infection

fighting infection

MICROFLORA NORMAL

Peran microflora normal

• Microflora normal memberi manfaat kepada inangnyadengan cara mencegah pertumbuhan yang pesatmicroorganisme berbahaya.

• Microflora normal melindungi inang melawankolonisasi oleh mikroorganisme yang berpotensipatogen dengan cara: – kompetisi nutrisi, – menghasilkan senyawa berbahaya bagi mikroorganisme

yang menyerang, – mempengaruhi kondisi misalnya pH dan ketersediaan

oksigen sehingga tidak sesuai untuk mikroorganismepatogen

Microflora Normal = The Invisible Helpers

• Could we survive without bacteria?

• What is the most abundant cell in the human body? Skin cells? Think again. It's bacteria!

• Bacteria living in our body outnumber our own cells by 10 to 1. How many bacterial cells do we have in total? The number is anything upwards of an amazing 1000 trillion (one trillion = 1,000,000,000,000).

• These bacteria, called normal flora, are found everywhere on your body - skin, hair, eyes, teeth and inside your gut. Your face has 10-100 million bacteria per square centimeter!

MicroFloraNormal

Natural defense

Normal flora space competitionNormal flora = Invisible helper

The characteristics of human microbiota change over time in response to varying environmental conditions and life stages. Image courtesy: US National Library of Medicine. Image source:

Ottman N, Smidt H, de Vos WM and Belzer C (2012)

Diagram of the human body showing the relative abundances of various types of microbes in each region. Image credit: Darryl Leja, NHGRI

Etiology of Infection Disease

• Infectious disease = penyakit yang disebabkanoleh adanya infeksi mikroorganisme patogen

• Beberapa penyakit dapat diketahui penyebabmunculnya penyakit tersebut dengan jelas, tapibeberapa penyakit belum dapat diketahui denganpasti penyebabnya

• Metode yang dapat digunakan untukmenentukan penyebab penyakit adalah PostulatKoch

Sejarah

• Pada 1546, Girolamo Fracastoro mengusulkan bahwa epidemi penyakit disebabkan oleh benih seperti makhluk tertentu yang dipindahtangankan melalui kontak langsung, atau tidak langsung dan kontak jarak jauh dengan infeksi.

• Louis Pasteur dan Robert Koch dianggap sebagai bapak mikrobiologi medis. Louis Pasteur terkenal karena percobaannya ketika dia menyangkal teori generasi spontan. Louis Pasteur juga menemukan metode untuk pengawetan makanan (pasteurisasi) dan vaksin terhadap kolera unggas, anthrax dan rabies.

• Robert Koch memberikan kontribusi kepada teori kuman penyebab penyakit, dengan ketentuan bahwa penyakit tertentu disebabkan oleh mikroba tertentu. Dia mengembangkan kriteria yang dikenal sebagai postulat Koch dan di antara yang pertama berhasil mengisolasi bakteri dalam kultur murni; sehingga dapat menjelaskan beberapa bakteri termasuk Mycobacterium tuberculosis, agen penyebab TB.

Germ theory

Years ago, Louis Pasteur “discovered” the “germ theory ...

Postulate Koch1890: Robert Koch menetapkan pedoman untuk membuktikan bahwa

agen mikroba tertentu bertanggung jawab untuk penyakit tertentu.

Postulat Koch menyatakan bahwa:

1. Mikroorganisme tertentu yang diduga sebagai penyebab penyakit harus secara rutin dapat diisolasi dari pasien dengan penyakit tertentu.

2. Mikroorganisme harus dapat diisolasi dan ditumbuhkan dalam kultur murni in vitro.

3. Ketika kultur murni disuntikkan ke dalam inang yang baru, harus menyebabkan penyakit yang sama.

4. Mikroorganisme yang sama harus dapat diisolasi kembali dari inang yang baru

Catatan: Koch bekerja dengan penyakit yang disebut anthrax yang

menyerang ternak sapi dan domba.

Postulat Koch

Postulate Koch

Use alternative method

The bacteria Legionella pneumophila causes 90% of Legionnaires’ disease, an atypical bacterial pneumonia. While L. pneumophila is ubiquitous in natural aquatic environments, all outbreaks of Legionnaires’ disease are associated with human-made aquatic environments.

Tissues from lung biopsies and sputum samples were examined for a recurring microorganism. A Gram-

negative rod with a tendency to form long, looping

filaments was consistently detected in specimens.

Second, the newly discovered bacterium was isolated in

pure culture in the laboratory. This necessitated

investigating L. pneumophila’snutritional requirements and

designing special growth media that would meet these

narrow requirements for bacterial growth. Third, a susceptible animal was needed to demonstrate

that L. pneumophila could produce disease, particularly a respiratory disease similar to Legionnaires’ disease in

humans.

Kapsul polisakarida

Beberapa Streptococcus pneumoniae memiliki kapsul polisakarida yang mengelilingi permukaan. Hal ini membuat bakteri licin, dan makrofag alveolar tidak dapat lagi menelan dan menghancurkan mereka. Bakteri dapat berkembang biak di paru-paru sekarang.

Bagaimana bakteri patogen merusaksel inang?

• Direct damage

• Production of toxin

Exotoxin dan Endotoxin

• Exotoksin:

– Diphtheria toxin

– Botulinum toxin

– Tetanus toxin

– Antrax toxin

– Vibrio enterotoksin

– Staphylococcal enterotoxin

Neurotoxin: botulinum toxin

• This type of illness usually exhibits symptoms within four to 36 hours after ingesting a contaminated food product. The symptoms include dry mouth, difficulty speaking and swallowing, weakness of the facial muscles, blurred or double vision, drooping eyelids, as well as nausea and vomiting. Eventual respiratory shutdown and general muscle paralysis are the usual the causes of death.

Paralysis: the loss of the ability to move (and sometimes to feel anything) in part or most of the body

Tetanus

• A. neurotransmisi dikendalikan oleh keseimbangan antara rangsang dan penghambatanneurotransmitter.

• B. neurotransmitter inhibisi (misalnya, GABA, glisin) mencegah depolarisasi membranpostsynaptic dan konduksi dari sinyal listrik.

• C. Tetanospasmin tidak mengganggu produksi atau penyimpanan GABA atau glisin, melainkan pembebasan mereka (aktivitas presinaptik).

• D. Dengan tidak adanya penghambatan neurotransmitter, eksitasi neuroaxon adalah takterkendali.

Tetanus Toxin

endotoxina heat-stable toxin associated with the outer membranes of certain gram-

negative bacteria, including Brucella, Neisseria, and Vibrio species. Endotoxins are not secreted but are released only when the cells are disrupted; In

large quantities they produce hemorrhagic shock and severe diarrhea; smaller amounts cause fever, altered resistance to bacterial infection, leukopenia follow

ed by leukocytosis, and numerous other biologic effects.

Endotoxin and pyrogenic response

Transmisi / Penyebaran /

Penularan PenyakitPenularan: Penyakit menular dapat ditularkan baik secara langsung (misalnya orang ke orang) atau tidak langsung (misalnya air yang tercemar).

Faktor-faktor yang terlibat dalam penularan dari agen menular meliputi:

1. Sumber, termasuk infeksi aktif atau laten (pembawa)

2. Jumlah agen infeksius yang dilepaskan dari inang

3. Kemampuan bertahan transit dari inang ke inang

4. Persentase dari populasi inang yang rentan terhadap agen.

Infectious disease transmission