Bakteri Biofilm sebagai salah satu penyebab kegagalan terapi OMSK

I.             PENDAHULUAN

Otitis media supuratif kronik (OMSK) merupakan penyakit inlamasi telinga tengah yang sering diumpai dalam praktek sehari-hari. Penyakit ini ditandai oleh otore (keluar cairan telinga) yang menetap atau berulang/kronik dari perforasi membran/gendang telinga. Sebagai akibat dari perforasi membran timpani, bakteri dapat masuk ke telinga tengah melalui liang telinga luar. Infeksi pada mukosa telinga tengah inilah yang kemudian menyebabkan otore telinga.

          OMSK yang sukar disembuhkan dapat menyebabkan komplikasi yang luas. Umumnya penyebaran bakteri ini merusak struktur disekitar telinga atau telinga tengah itu sendiri. Komplikasi ini bisa hanya otore yang menetap, mastoiditis, labirintitis, paralisis saraf fasialis sampai komplikasi serius seperti abses intrakranial atau trombosis. Walau dalam prektek kejadian komplikasi ini rendah, namun harus ada dalam pikiran kita ketika menjumpai pasien dengan OMSK aktif. Pengobatan harus segera diberikan secepat dan seefektif mungkin untuk menghindari komplikasi.

          Permasalahan yang timbul pada infeksi telinga (OMSK) adalah otore yang timbul berulang bahkan menetap walaupun telah diobati  dengan seksama, sehingga terkadang menimbulkan rasa frustasi tidak hanya sang pasien namun juga dokter yang mengelola. Pada beberapa kasus penanganan operasi mastoid juga tidak mengahasilkan hal yang memuaskan karena sering kali pasien masih kembali dengan keluhan otore yang sama.

          Saat ini para ilmuwan menemukan bahwa pada banyak kasus infeksi yang persisten termasuk pada infeksi telinga tengah kemungkinan disebabkan oleh bakteri yang bersembunyi dalam fase dormant (tak aktif) didalam suatu lapisan yang sangat tipis, sehingga dapat terlindung dari kerja antibiotika. Pada kondisi seperti ini, cairan yang masih ada di balik membran timpani bagaikan sebuah “pisau kecil” yang sering disitilahkan sebagai “biofilm” yang merupakan sarang/koloni bakteri yang siap menginfeksi kembali pada kondisi lingkungan hidup yang tepat. Dengan kata lain pada infeksi telinga yang berulang sesungguhnya bukanlah suatu infeksi berulang dari serangan bakteri baru namun sesungguhnya merupakan serangan dari bakteri biofim itu sendiri.

 

II.       KESULITAN PENATALAKSANAAN OMSK

Seperti telah diungkapkan pada pendahuluan, seringkali pengobatan OMSK sangat sulit dilakukan. Ada dua hal yang paling tidak menyebabkan kesulitan pengobatannya yaitu :

1.    Cara pemberian obat baik pemberian secara peroral, topikal bahkan sistemik sekalipun sulit mencapai mukosa telinga tengah dan mastoid. Saat ini dari penelitian di Jepang, pemberian obat topikal melalui perforasi membran timpani menunjukkan hasil memuaskan baik dalam cara pemberiannya maupun efektifitas pengobatannya.³

2.    Resistensi kuman. Terbentuknya resistensi kuman terhadap antibiotika dari data penelitian yang banyak dipublikasikan, bukanlah merupakan faktor yang menyebabkan kegagalan pengobatan OMSK.³

 

III.           MEKANISME PERLINDUNGAN BAKTERI

Dalam hidupnya bakteri dapat menghadapi berbagai kondisi yang tidak menguntungkan kelangsungan hidupnya baik dari lingkungan maupun mekanisme kerja antibiotika. Beberapa mekanisme yang telah dikenal dan terus diteliti antara lain :

1. Nonplanktinic growth modes

2. biofilm

 

III.1  Nonpalnktonic growth modes

          Sampai saat ini pertahanan bakteri yang berubah menjadi bentuk nonplantonik pada infeksi yang menyebabkan OMSK belum diketahui pasti. Pada kondisi dimana lingkungan kurang menguntungkan untuk hidupnya, bakteri mempunyai beberapa mekanisme untuk menghadapinya. Salah satu mekanisme diantaranya adalah kemampuan bakteri untuk secara cepat menghasilkan banyak pembelahan-pembelahan kecil yang disebut ultramikrobakteria. Ultramikrobakteria adalah organisme yang sangat kecil yang tersusun hanya genomenya saja. Bakteri dalam hal ini menjadi bentuk/tipe spora (spore formation). Ketika bakteri berubah mejadi bentuk demikian, jumlah ultramikrobakterianya dapat 15 kali lipat melebihi jumlah dari bakteri aslinya.

          Diduga ada keterlibatan gen spesifik yang mengatur proses pembelahan ini yaitu stringent response gene. Gen ini bertanggung jawab dalam merespon ketiadaan nutrisi dan kondisi tidak menguntungkan lainnya dari lingkungan dimana bakteri ini hidup. Pada kondisi tertentu sel-sel yang kekurangan nutrisi mungkin akan mengekspresikan fenotif yang berbeda dibandingkan sel yang cukup nutrisinya Karena kemampuannya, sel tersebut dapat merubah struktur permukaannya dan saling mempengaruhi dengan sel lain untuk berubah menjadi sel-sel yang berbeda. Perubahan-perubahan permukaan sel ini mungkin juga mempengaruhi cara kerja antibiotika, dimana efek terapi dengan jalan  pengikatan antibiotika terhadap permukaan bakteri dapat menjadi lebih baik atau malah sebaliknya lebih buruk.

 

III.2  Biofilm

          Mekanisme lain bakteri dalam mengahdapi kondisi lingkungan yang kurangan nutrisi agar tetap bertahan hidup adalah dengan membentuk biofilm.^2-3 Biofilm adalah suatu bentuk lapisan tipis yang terdiri dari kumpulan pertumbuhan bakteri (koloni) yang dapat menyerang suatu lapisan permukaan sel, mukosa atau apapun. Sel-sel bakteri yang ada dalam suatu biofilm dapat mengekspresikan fenotipe yang berbeda jika bakteri tersebut ada dalam biofilm dibanding jika bakteri tersebut berada di luar biofilm.

          Bakteri biofilm dapat digambarkan seperti sebuah koloni semut didalam tanah, dimana semut-semut itu mempunyai peran masing-masing seperti semut pekerja, semut pencari makan, semut perawat, semut tentara dan lain-lain. Masing-masing bakteri didalam suatu biofilm mempunyai spesialisasi sendiri. Ada yang berinteraksi antar bakteri untuk membangun struktur biofilm, ada yang bertugas membentuk menara pengawas dan lapisan-lapisan pelindung, membuat remah-rumah untuk ditempati jenis bakteri lain termasuk juga jamur, membuat trowongan emergensi, mempersiapkan saluran-saluran nutrisi dan membuat sistem sirkulasi.

Saluran-saluran yang ada di biofilm memungkinkan bakteri satu dapat berinteraksi dengan bakteri jenis lain. Didalam suatu biofilm dapat terdiri dari hanya spesies tunggal bakteri atau terdiri dari bermacam-macam spesies bakteri. Contoh klasik dari adanya biofilm adalah suatu plaq gigi dimana terdiri dari macam-macam spesies bakteri didalamnya.

          Ada perbedaan yang sangat nyata antara bakteri planktonik dan bakteri dalam biofilm. Pada bakteri dalam bentuk planktonik, bakteri ini mempunyai kemampuan untuk memperbanyak diri dan menyebar, hal yang tidak dijumpai pada bakteri yang ada di dalam biofilm. Disisi lain bakteri bentuk planktonik sangat mudah terpapar/diserang oleh stimuli lingkungan yang tak menguntungkan, makrofag, bakteriofag, antibodi dan antibiotika sedangkan bakteri biofilm secara mendasar resisten terhadap berbagai resiko tersebut diatas.

          Dalam menghadapi lingkungan yang tidak menguntungkan biofilm bakteri mempunyai kemampun pertahanan melalui beberapa mekanisme. Sebagai contoh, bakteri biofilm dapat membuat lapisan atap biofilm dari matrik glyococalyx. Matrik ini tersusun dari anyaman exopolymer polisakarida dan seringkali dapat tersusun dari struktur yang lebih sederhana seperti sukrosa atau fruktosa. Begitu glycocalyx terbentuk, biofilm akan membentuk consentrat enzim-enzim yang dapat mengkikis  dan melakukan penetrasi ke mukosa dan matrik tulang. Salah satu dugaan consentrat enzim biofilm ini merupakan salah satu penyebab perubahan mukosa yang memicu proses OMSK selanjutnya.

          Pada lingkungan dengan nutrisi yang kurang bakteria biofilm berada dalam kondisi dormant. Bakteri ini tidak melakukan aktifitas apapun kecuali hanya untuk bertahan agar tetap hidup. Kondisi dormant ini terus berlangsung sampai ada mediator signal hormonal yang memberi tahu bahwa kondisi lingkungan memungkinkan untuk kelangsungan kehidupannya. Saat kondisi itu terjadi, bagian dari biofilm dapat menyebar dengan melepaskan diri dari koloninya, menyebar/berpencar dan kembali menginfeksi di tempat lain. Bakteri-bakteri ini berpencar dengan berubah ke bentuk mereka semula yaitu bentuk plantonik, dengan demikian sekali lagi mereka kembali mudah diserang oleh pengobatan antibiotika konvensional.

 

          Para ahli mikrobiologi mendasarkan studi analisis bakterinya (contohnya bentuk planktonik) dan uji kepekaan antibiotika pada setiap bakteri yang ditemukan mungkin sebenarnya bukan bakteri yang ada/menginfeksi pada pasien itu sendiri. Meskipun demikian hampir semua informasi klinik mengenai bakteri penyebab penyakit saat ini didasarkan pada penelitian mikrobiologi ketimbang penelitian klinis. Dari hasil penelitian mikrobiologi pula kita mengetahui bahwa bakteri biofilm penyebab utama OMSK adalah Pseudomonas aeruginosa dan Staphylococcus aureus.

          Organisme dalam bentuk biofilm secara signifikan kurang sensitive terhadap antibiotika dibanding organisme yang sama dalam bentuk plantonik. P aeruginosa dan S aureus mungkin 20 sampai 100 kali kurang sensitif terhadap tobramycin bila kuman ini dalam bentuk biofilm dibanding dalam bentuk planktonik. Ada beberapa alasan yang masuk akal mengapa hal ini dapat terjadi :

1.      Diduga organisme yang dalam kondisi inaktif/dormant mempunyai kepekaan yang lebih rendah.

2.      Kerja antibiotika dalam menembus (diffuse) bakteri lebih lambat karena terhalang matrik glycocalyx. Ini mungkin menjadi faktor yang signifikan bahwa enzim-enzim yang ada di glycocalyx lebih cepat menghancurkan antibiotik dibanding penetrasi antibiotika  melalui perisai glycocalyx.

 

Dari penelitian yang dilakukan Berry dkk⁴ dilaporkan keberhasilan pengisolasian bakteri biofilm yang diambil dari tube timpanostomi pasien anak-anak. Berry dkk mengidentifikasi biofilm baik menggunakan binatang percobaan maupun secara in vitro. Ada dua observasi penting yang didapatkan yaitu :

1.      Terbentuknya biofilm dapat dicegah oleh pengaruh ionik dari lapisan tube timpanostomi, diduga karena terjadi perubahan elektirkal yang mengubah struktur matriks glycocalyx.

2.      Permukaan bahan pembuat tube timpanstomi mungkin menjadi faktor penting yang mempengaruhi terbentuk tidaknya biofilm. Tube yang dilapisi suatu bahan pelapis mungkin lebih resisten terhadap biofilm dibanding dengan tidak dilapisi.

 

IV.         Biofilm pada OMSK

Bagaimana keterlibatan bakteri biofilm dalam OMSK sampai saat ini masih terus diteliti. Awal mula terbentuknya biofilm diduga dari tulang yang mengalami infeksi (osteitis). Diduga biofilm ini yang menyebabkan ulserasi mukosa dan erosi tulang dengan jalan penyisipan melalui membran sel yang telah rusak oleh karena infeksi virus. Biofilm juga dapat menyisip melalui benda asing yang ada di dalam telinga. Benda asing didalam telinga jarang ditemukan pada kondisi sebelum operasi tapi sering dijumpai setelah operasi, sebagai contohnya adalah pemasangan tube timpanostomi. Benda asing lain yang sering ditemukan termasuk disini adalah pecahan-pecahan metal dari ujung suction yang terlepas saat pembedahan. Pada akhirnya, kemungkinan ada beberapa sel-sel yang saling berinteraksi membentuk suatu biofilm khususnya sel-sel yang bersepon teradap adanya infeksi virus.

Sampai saat ini masih terus dikembangkan strategi dalam  mengatasi bahkan mencegah terbentuknya biofim pada pasien OMSK. Ada beberapa strategi yang masih terus dikembangkan dan diteliti antara lain memblokade reseptor, pemakaian antipolimerase, merusak/mengintervensi massanger biofilm (tabel 1)

 

Pada hewan percobaan, penggunaan blokade reseptor yang diambil dari peritonium tikus yang mengandung polisakarida glycocalyx akan menghalangi pembentukan biofilm dari kuman Bacteroides fragilis. Polisakarida ini akan mengisi dan menutup lokasi-lokasi reseptor B fragilis sehingga bakteri tidak dapat menyerang.

Sementara penggunaan antipolimerase diduga mekanisme kerjanya yaitu dengan merusak atap pelindung glycocalyx dari biofilm. Pemikiran yang lain juga yang sedang dikembangkan adalah dengan mencari biofilm massanger yang nantinya dapat digunakan untuk mengirim pesan kepada bakteri biofilm bahwa seolah-olah lingkungan hidupnya sudah memungkinkan untuk bakteri berubah menjadi bentuk planktonik, dengan demikian bakteri tersebut dapat dieradikasi menggunakan antibiotika konvensional.

 

	Table 1. Potential interventions for biofilm-mediated infections
	Attachment-site receptor blockade Disruption of synthesis (antipolymerases) Synthetic biofilm chemical messages (i.e., “antiquorum-sensing chemicals”) Mechanical disruption (surgery) Detergents Penetrance enhancers Pulse antibiotic therapy Mechanical surface alternatives Biocide-containing surfaces V.      Kesimpulan Bakteri biofilm adalah salah satu penyulit dalam pengobatan OMSK karena kemampuan bakteri dalam beradaptasi dari lingkungan yang tidak menguntungkan hidupnya dan menghindar dari kerja antibiotika melalui pembentukan lapisan matrik glycocalyx, enzim-enzim yang bekerja menghambat kerja antibiotika dan aktifitas yang terbatas dari bakteri (dormant).     VI.           Daftar Pustaka 1.    Chronic suppurative otitis media. Burden of illness and management options. Child and adolescent health and development prevention of Blindness and deftness. WHO Geneva Switzerland 2004.   2.    Peter S Ronald. Chronic suppurative otitis media: A clinical overview. ENT Journal. Suplement .Agust 2002. Available online at: http://www.entjournal.com 3.    Cathryn M Delude. Culprit in ear infections is a “biofilm” that protect bacteria. Center for Biofilm Engineering.2002. Available online at : http://www.thewritingco.com 4.    Berry JA, Biedlingmaier JF, Whelan PJ. In vitro resistance to bacterial biofilm formation on coated fluoroplastic tympanostomy tubes. Otolaryngol Head Neck Surg 2000;123:246-51.