MIKROBIOLOGI LINGKUNGAN

MIKROBIOLOGI LINGKUNGAN Dipresentasikan Wijiyono Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara 2008

MIKROBIOLOGI LINGKUNGAN PENCEGAHAN PROSES AKUMULASI BIOFILM DAN PRODUKSI POLISAKARIDA OLEH STREPTOCOCCUS MUTANS DENGAN SENYAWA APIGENIN DAN TT-FERNOSOLH. Koo, M.F. Hayacibara, B.D. Schobel, J,A. Cury, P,L. Rosalen, Y.K. Park A.M. Vacca-Smith and W.H. Bowen

Abstrak • Obyek Penelitian .: Apigenin adalah senyawa yang menghambat enzim glukotransferase dan tt-Farnesol adalah senyawa yang mempengaruhi intregitas membrane dari streptococcus mutans. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh apigenin dan tt- fernasol, baik secara sendiri-sendiri atau secara kombinasi, akumulasi, komposisi polisakarida dan viabilitas pada biofilm Streptococcus mutans UA159 • Metode : Menggunakan biofilm yang ditumbuhkan selama 54 jam : kemudian biofilm diuji dengan senyawa kimia, selama 1 menit dalam 2 kali sehari yang perlakuan sebagai berikut : • (i) 1.33 mM tt-fernasol ; (ii)1.33 mM apigenin ; (iii) apigenin + tt-fernasol ( yang masing-masing 1.33 mM ); (iv) Kontrol Vehicle dengan ( 20% etanol dengan 0.75% dimethil sulphoxide ) ; (v) 0.12% chlorhexiden (1.33 nM ); atau (vi) garam fisiologis ( 145 mM NaCl ). Prosedur ini diulang pada perlakuan biofilm umur 78 dan 102 jam, dan biofilm di ambil setelah umur 126 jam. Kemudian per biofilm dihitung mengenai : berat kering, konsentrasi protein, jumlah cfu dan komposisi polisakarida .

Hasil : berat kering pada biofilm yang mendapat perlakuan secara nyata kadarnya berkurang ( 30-50% ) dibanding pada kontrol ( P < 0.05). Biofilm yang mendapat perlakuan dengan senyawa apigenin dan tt-fernosol juga mengahasilkan jumlah yang lebih rendah pada larutan glukosa alkali ekstraseluler, polisakarida iodophilik intrasel dan lebih rendah kandungan fruktosa. Aktivitas enzim fruktosyltransferase hanya dipengaruhi oleh apigenin dan kombinasi apigenin dan tt-farnesol. Kemampuan jumlah sel yang hidup pada Streptoccocus mutans lebih rendah ( mengalami penurunan 0.5 sampai 1 dalam cfo per biofilm ) setelah mendapat perlakuan dengan epigenin dan tt- farnesol dibandingakan dengan kontrol. Chlorhexidin menunjukkan memiliki aktivitas anti bakteri yang baik pada awal akumulasi terbentuknya biofilm setelah 54 jam. • Kesimpulan ; apigenin dan tt- farnesol mempengaruhi proses akumulasi biofilm dan jumlah kandungan polisakarida dari Streptococcus mutans tanpa mempengaruhi viabilitas bakteri. • Kata Kunci : Glukan, fruktans, glukosyltransferase, flanoids, propolis

Pendahuluan • Streptococcus mutans agen penyebab caries gigi • Senyawa Asidogenik dan acidurik mensintesis glukosa ekstraseluler dengan enzim glukotransferase (GTFs) • GTFs B ( Ikatan Alpa 1,3 ) • GTFs C ( Ikatan alpa 1,6) • GTFs D ( sintesis glukosa ) • Enzim Fruktosiltranferase (FTFs) mengkatalis fruktosa dari sukrosa • Fruktosa berfungsi sebagai polisakarida yang dapat di Metabolis jika makanan sedikit

Aktivitas GTFs terdapat Pada : • Kelenjar ludah • Kelenjar pelicel pada permukaan gigi • Permukaan bakteri

Senyawa apigenin- tt fernosol anti caries gigi • Apigenin ( 4,5,7 trihydroxylflavone ) inhibitor : GTFs B dan GTFs C. • Tt- fernesol ( 3,7,11- trimetil2,6,10 dodekatrin -1,0,1 ) menghambat pertumbuhan dan metabolisme S. mutans : • Mekanisme penghambatan tt-fernesol : • mengganggu membran bakteri • mengganggu agen pembentuk sel membran bakteri • menpengaruhi sintesis glukosa • Anti bakteri : streptomices tendae, Sacharomyces cerevisiae tetapi tidak bersifat anti bakteri terhadap E.coli. Epigenin dan tt-fernesol menunjukkan sifat nonmutagenik dan non toksik

Upaya pencegahan terhadap caries gigi : • Penghambatan sintesa glukosa bakteri oleh enzim GTFs. • Pencegahan tertumpuknya matrik pluque yang kaya akan glukosa yang menyebabkan naiknya porositas dan daya lekat bakteri dengan gigi • Pencegahan produksi gula Aktivitas kerja senyawa apigenin dan tt-farnesol • Apigenin : bertanggungjawab terhadap sintesis glukosa /enzim GTFs terutama GTFs B dan GTFs C. • Apigenin sebagai penghambat non kompetitif • Tt-farnesol : mengganggu membran sel plantonik, menyebabkan perubahan permeabilitas dan kestabilan membran,

MIKROBIOLOGI LINGKUNGAN • Sumber senyawa apigenin secara alami : • Sayuran dan buah-buahan • Bersifat non mutagenik non toksik • Senyawa bioflavonoid • Sumber senyawa tt-fernesol: • Minyak pada buah citrus

Hasil Dan Pembahasan • Gambar 1. biofilm yang mendapatkan perlakuan menunjukkan adanya kemampuan yang lebih rendah dalam membentuk biofilm bila dibandingkan dengan kontrol ( Mneurun antara 0.5 – 1 log 10 dalam cfu/ biofilm ). Tidak menunjukkan adanya sifat bakterisida terhadap S.mutans ( Penurunan pada a>4 log 10 pada cfu/ biofilm • Kedua senyawa sacara nyata mengurangi proses akumulasi biofilm S. mutans dibandingkan dengan kontrol (p < 0.05)

Pengaruh senyawa epigenin dan tt-fernesol terhadap komposisi protein dan polisakarida • Tabel1. Perlakuan dengan tt-fernisol, apigenin menunjukkan adanya pengurangan 32%-43% terhadap biomasa( berat kering) dibanding dengan kontrol. Kombinasi senyawa apigenin dan tt fernisol menunjukkan pengurangan 50% biomasa.

Tabel.2. Jumlah glukosa dan IPS dalam Biofilm • Penggunaa senyawa apigenin, tt-fernasol dan chlorhexidine secara nyata menunjukkan adanta pengurangan kadar glukosa dan IPS dalam bifilm bila dibandingkan dengan kontrol

Tabel.3. Jumlah fruktosa dalam bio film Perlakuan dengan menggunakan senyawa apigenin, tt-fernosol dan Chlorhexidine menunjukkan secara nyata adanya pengurangan Fruktosa terlarut bila dibandingkan dengan kontrol (P<0.05)

Figure 2 Persentase berat kering biofilm pada protein, polisakarida dan karbohidrat. • 70-80% berat kering biofilm tersusun dari protein dan karbohidrat. Perlakuan dengan senyawa apienin,tt fernesol dan kombinasi keduanya mampu menunjukan pengurangan jumlah polisakarida sebesar 40-60% bila dibanding dengan kontrol (P<0.05). Jumlah total protein pada perlakuan dengan senyawa apigenin,tt-fernosol dan chlorhexidine secara nyata menunjukkan pengurangan dibandingkan dengan kontrol.

Figure 3. Kadar glukosa dan fruktosa pada biofilm • Kombinasi apigenin dan tt-fernosol secara nyata menghasilkan kadar glukosa terlarut yang rendah. • Penggunaan apigenin, tt-fernosol dan chlorhexidine menunjukkan Jumlah total dan kadar dari IPS secara nyata menunjukkan hasil yang lebih rendah dibandingkan dengan kontrol • Penggunaan senyawa apigenin, tt-fernisol dan kombinasi keduanya dan chlorhexidine menunjukkan adanya pengurangan jumlah fruktosa yang terlarut.

Struktur senyawa tt-fernosol apigenin (James Finney, 2007)

Biofilm formation by MSSA in the absence and presence of 300 M farnesol (F). (B) Ethidium bromide uptake following exposureto 0 to 300 M farnesol as assessed by CSLM. Bars, 10 m. (M. A. Jabra-Rizk,T. F. Meiller, C. E. James and M. E. Shirtliff , 2006)

PROSES TERBENTUKNYA BIOFILM (Brian G.Shiarer, 1998)

Kesimpulan • Penggunaan senyawa apigenin dan tt farnesol, kombinasi keduanya menghasilkan jumlah polisakarida ,glukosa, fruktosa ,viabilitas sel yang rendah pada biofilm bila dibanding kontrol Penggunaan kombinasi senyawa secara nyata lebih efektif dalam mengurangi prosses akumulasi biofilm dinadingkan dengan cara sendiri-sendiri ( P<0.05) perlakuan kombinasi juga menunjukkan hasil yang lebih baik dari pada dengan senyawa apigenin saja walaupun secara statistik tidak signifikan.

Penggunaan chlorhexidine mampu menghambat aktivitas enzim GTFs (10-20%) pada 1.33mM, pengurangan viabilitas sel, menghentikan proses terbentuknya biofilm. • Kombinasikedua senyawa secara nyata mampu mengurangikadar glukosa alkali pada biofilm bila dibandingkan dengan kontrol. • Penggunaan apigenin dan tt-fernesol bersifat anti bakteri

MIKROBIOLOGI LINGKUNGAN TERIMA KASIH

MIKROBIOLOGI LINGKUNGAN