SKRIPSI. Oleh ERI SUHESTI F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

Transkripsi

1 SKRIPSI DAMPAK PEMBERIAN BAKTERI ASAM LAKTAT PROBIOTIK INDIGENUS TERHADAP STATUS HEMATOLOGI TIKUS PERCOBAAN YANG DIPAPAR ENTEROPATOGENIK Escherichia coli (EPEC) Oleh ERI SUHESTI F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

2 DAMPAK PEMBERIAN BAKTERI ASAM LAKTAT PROBIOTIK INDIGENUS TERHADAP STATUS HEMATOLOGI TIKUS PERCOBAAN YANG DIPAPAR ENTEROPATOGENIK Escherichia coli (EPEC) SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk mendapat gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : ERI SUHESTI F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

3 Judul Skripsi : Dampak Pemberian Bakteri Asam Laktat Probiotik Indigenus terhadap Status Hematologi Tikus Percobaan yang Dipapar Enteropatogenik Escherichia coli (EPEC) Nama : Eri Suhesti NIM : F Menyetujui : Dosen Pembimbing, (Prof. Dr. Ir. Made Astawan, MS) NIP : Mengetahui : Ketua Departemen, (Dr. Ir. Dahrul Syah, MSc.) NIP : Tanggal lulus : Juni 2010

4 Eri Suhesti. F Dampak Pemberian Bakteri Asam Laktat Probiotik Indigenus terhadap Status Hematologi Tikus Percobaan yang Dipapar Enteropatogenik Escherichia coli (EPEC). Dibawah bimbingan Made Astawan. RINGKASAN Menurut data Badan Kesehatan Dunia (WHO, 2005), diare adalah penyebab nomor empat kematian dari seluruh penyakit di seluruh dunia. Di Indonesia, diare adalah pembunuh balita nomor dua setelah ISPA (Infeksi Saluran Pernapasan Akut). Escherichia coli merupakan bakteri yang paling banyak ditemukan sebagai bakteri penyebab diare. Budiarti (1997) menyatakan Enteropatogenik Escherichia coli (EPEC) merupakan salah satu penyebab utama diare pada anak-anak di Indonesia dengan prevalensi 55% dari jumlah anak penderita diare. Dari hasil Survey Kesehatan Rumah Tangga (SKRT, 2008), sekitar 162 ribu balita di Indonesia meninggal setiap tahun atau sekitar 460 balita setiap harinya. Oleh karena itu, diperlukan upaya pencegahan dan pengendalian penyakit diare. Probiotik adalah zat nutrisi tambahan berupa mikroorganisme hidup yang bermanfaat bagi induk yang memakannya dengan jalan meningkatkan keseimbangan populasi mikroba usus (Fuller, 1992). Lactobacillus plantarum 2C12 dan Lactobacillus fermentum 2B4 merupakan satu jenis probiotik yang telah ditemukan oleh Arief (2008) dari daging sapi mentah yang terbukti bersifat sebagai probiotik dan mampu menghasilkan senyawa antimikroba. Senyawa antimikroba yang dihasilkan mampu menghambat pertumbuhan bakteri enteropatogenik seperti Escherichia coli enterotoksigenik, Straphylococcus aureus dan Salmonella typhimurium. Namun sifat fungsional lainnya belum diteliti, khususnya sebagai pencegah suatu penyakit gastroenteritis, misalnya diare akibat infeksi EPEC. Beberapa strain proboitik juga mampu bersifat bakterisidal terhadap bakteri patogen termasuk EPEC, yaitu dengan cara meningkatkan status imun inang yang mengkonsumsinya atau bersifat imunomodulator. Hal tersebutlah yang melatarbelakangi penelitian ini. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menguji kemampuan bakteri asam laktat probiotik indigenus berupa Lactobacillus plantarum 2C12 dan Lactobacillus fermentum 2B4 sebagai antidiare pada tikus percobaan yang dipapar bakteri EPEC serta mengetahui dampaknya terhadap status hematologi (eritrosit, hematokrit, hemoglobin, trombosit, dan leukosit). Tahap pertama penelitian ini meliputi persiapan kultur BAL dan EPEC. Kultur induk disegarkan kembali dalam media de Man Rogosa Sharpe Broth (MRSB) untuk BAL dan media Nutien Agar untuk EPEC. Kemudian dilakukan pengenceran agar diperoleh populasi 10 8 cfu/ml untuk BAL dan 10 6 cfu/ml untuk EPEC. Kultur stok yang telah dibuat perlu diperbaharui setiap minggu agar aktivitasnya tidak berkurang dengan cara menyimpan dalam refrigerator. Tahap penelitian selanjutnya adalah pengujian secara in vivo. Jumlah tikus yang digunakan dalam penelitian ini sebanyak 95 ekor, yang dibagi kedalam 6 kelompok perlakuan. Setiap kelompok

5 terdapat 15 ekor tikus dan 5 ekor tikus sisanya digunakan sebagai kelompok baseline. Masa adaptasi tikus selama 3 hari dan masa perlakuan selama 21 hari. Selama masa perlakuan, secara berkala dilakukan penghitungan jumlah konsumsi ransum dan pengukuran berat badan. Pembedahan tikus selama masa perlakuan dilakukan setiap 7 hari sekali. Darah tikus digunakan untuk analisis hematologi dengan parameter eritrosit, hematokrit, hemoglobin, trombosit, dan leukosit. Analisis hematologi dilakukan dengan menggunakan alat Hematology Analyzer. Pada umumnya berat badan tikus mengalami kenaikan selama pemeliharaan. Akan tetapi, pada tikus yang diinfeksi EPEC, yaitu tikus kelompok BAL L. plantarum 2C12 + EPEC, BAL L. fermentum 2B4 + EPEC, dan kontrol positif, mengalami penurunan berat badan sejak hari ke-12 hingga ke-21. Hal ini disebabkan tikus tersebut mengalami infeksi saluran pencernaan oleh EPEC, sehingga proses penyerapan zat-zat gizi di dalam usus menjadi terganggu. Kejadian diare pada tikus dimulai sejak satu minggu dicekok EPEC dan berlangsung secara terus-menerus. Feses tikus yang diinfeksi EPEC dengan atau tanpa pemberian BAL mengalami diare (yang ditunjukkan dengan penampakkan feses yang lebih lembek) sedangkan kelompok tikus yang tidak diberi cekok EPEC, fesesnya tidak mengalami diare (feses cukup keras). Namun Kelompok tikus yang hanya diberikan EPEC saja tanpa pemberian BAL mengalami diare yang lebih parah. Hal ini ditunjukkan oleh tingginya kadar air feses mencapai 63.95% pada hari ke-14 dan 68,92% pada hari ke-21. Kelompok kontrol positif umumnya memiliki status hematologi yang paling rendah dibandingkan kelompok tikus lainnya kecuali pada jumlah leukosit. Jumlah eritrosit, hematokrit, hemoglobin, trombosit, dan leukosit pada kelompok kontrol positif secara berturut-turut adalah 7,07 juta/l, 39,13%, 14,5 g%, 383 ribu/l, dan 4433 sel/l. Penambahan probiotik BAL L. plantarum 2C12 atau L. fermentum 2B4 pada tikus yang diinfeksi EPEC mampu mempertahankan jumlah eritrosit, hematokrit, dan hemoglobin tikus pada jumlah yang normal. Berdasarkan penelitian ini, pemberian BAL L. plantarum 2C12 lebih efektif dalam mempertahankan jumlah eritrosit, hematokrit dan hemoglobin tikus yang diinfeksi EPEC dibandingkan penambahan BAL L. fermentum 2B4.

6 BIODATA PENULIS Penulis dilahirkan di Tegal, pada tanggal 17 Agustus Penulis merupakan anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan keluarga H. Maskhuro, SE. dan Hj. Suci Nurhayati. Penulis menempuh pendidikan sekolah dasar selama 6 tahun ( ) di SD Negeri Ngijo 3 Tasikmadu, Surakarta. Kemudian meneruskan ke sekolah menengah pertama di SMP Negeri 1 Sragi, Pekalongan selama 3 tahun ( ), dan setelahnya melanjutkan studi ke SMU Negeri 1 Wiradesa, Pekalongan sejak tahun Pada tahun 2006, penulis meneruskan pendidikan ke tingkat perguruan tinggi dengan diterima sebagai mahasiswa Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Selama mengikuti pendidikan di Institut Pertanian Bogor, penulis cukup aktif di berbagai organisasi kemahasiswaan. Penulis pernah menjadi pengurus aktif Forum for Scientific Studies (FORCES), Himpunan Mahasiswa Ilmu dan Teknologi Pangan (HIMITEPA), Food Processing Club (FPC), BAUR 2008, KPMDB. Penulis juga aktif di kegiatan non-akademik seperti Program Kreativitas Mahasiswa (PKM) dan PKM-AI. Pada bulan Mei 2010, penulis bersama timnya berhasil lolos menjadi finalis 3 besar lomba pangan internasional Developing Solutions for Developing Countries competition yang diadakan oleh Institute of Food Technologist Student Association di Chicago, Illinois Amerika Serikat pada tanggal July Penulis juga pernah menjadi asisten praktikum Biologi Tingkat Persiapan Bersama (TPB) dan asisten praktikum Kimia Tingkat Persiapan Bersama (TPB). Penulis menyelesaikan tugas akhir dengan melakukan penelitian pada tahun 2009 yang merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian di IPB dan membuat skripsi yang berjudul Dampak Pemberian Bakteri Asam Laktat (BAL) Probiotik Indigenus terhadap Status Hematologi Tikus Percobaan yang Dipapar Enteropatogenik Escherichia coli (EPEC). Penelitian ini dibimbing oleh Prof. Dr. Ir. Made Astawan, M.S.

7 KATA PENGANTAR Alhamdulillahi Robbil alamin, puji syukur kehadirat Allah SWT karena atas segala limpahan karunia, rahmat, dan kasih sayangnya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul Dampak Pemberian Bakteri Asam Laktat (BAL) Probiotik Indigenus terhadap Status Hematologi Tikus Percobaan yang Dipapar Enteropatogenik Escherichia coli (EPEC). Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis tidak terlepas dari dukungan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Prof. Dr. Ir. Made Astawan, M.S., selaku dosen pembimbing akademik atas pengarahan, masukan serta kesabarannya untuk membimbing penulis selama kuliah hingga penyelesaian skripsi. 2. Irma Isnafia Arief, SPt. MSi yang telah membimbing dan memberi masukan selama penelitian berlangsung. 3. Dr. Tutik Wresdiyati, Ph.D. dan Dr. Ir. Hj. Endang Prangdimurti, M.Si., selaku dosen penguji yang telah bersedia untuk menguji pada ujian saya. 4. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional Republik Indonesia, yang telah memberikan dana selama penelitian berlangsung. 5. Ayah, Ibu, Kakek, Nenek, dan adik-adikku, atas segala dukungan yang tidak ternilai harganya, baik secara fisik dan moril, kasih sayang, cinta yang begitu besar, dan keceriaan, serta keluarga besar yang telah memberikan semangat bagi penulis. 6. Laboratorium Kesehatan Daerah Bogor yang telah membantu menganalisis dalam penelitian ini. 7. Seluruh dosen ITP yang banyak memberikan ilmu dan nasehat kepada penulis selama berkuliah dan staf departemen yang telah banyak membantu penulis. 8. Bapak Hadi selaku laboran Laboratorium Hewan Percobaan Seafast atas bantuan dan kerjasamanya selama penelitian. i

8 9. Sahabat-sahabat terbaik yang selalu mewarnai hidup penulis selama di ITP, Della, Helen, Sadek, Laras, Henni, Yua, Ovi, Stefenus, Aan, Yogi, Idham, Riza, Iyus, Adit, Zikry. 10. Sahabat sepenelitian, Ebol, yang telah berjuang bersama dalam semangat dan keceriaan. 11. Sahabat satu bimbingan, Desong, yang mau bekerjasama dan memberi dukungan selama ini. 12. Temen-temen ITP 43, terimakasih banyak telah menjadi sahabat dan temen yang baik selama hampir tiga tahun. 13. Temen-temen MEGA 1, Dede, Dian, Ike, Ima, Ana, dll, yang selalu memberikan semangat dan mewarnai hidup yang indah selama ini. 14. Pegawai-pegawai UPT yang sangat baik dan ramah. 15. Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu namanya atas semua bantuan, semangat, perhatian dan doa kepada penulis. Semoga Allah SWT membalas seluruh kebaikan kalian. Amin. Penulis menyadari bahwa skripsi ini jauh dari kesempurnaan dan masih banyak kekurangan. Oleh karena itu segala saran dan kritik yang membangun bagi penulis sangat diharapkan. Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat untuk memperkaya ilmu pengetahuan dan informasi bagi seluruh pihak yang membutuhkan. Bogor, Mei 2010 Penulis ii

9 DAFTAR PUSTAKA Halaman KATA PENGANTAR i DAFTAR TABEL.. v DAFTAR GAMBAR. vi DAFTAR LAMPIRAN.. vii BAB I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang.. 1 B. Tujuan 3 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA A. Penelitian Pendahulu. 4 B. Escherichia coli... 8 C. Bakteri Asam Laktat D. Probiotik E. Darah 16 F. Hematology Analyzer BAB III. METODOLOGI PENELITIAN A. Bahan dan Alat 1. Bahan Alat 28 B. Metoda Penelitian 1. Tahap 1 Pembuatan Kultur Tahap 2 Pengujian In vivo 29 a. Pengelolaan Hewan Percobaan.. 29 b. Kandang dan Perlengkapan 30 c. Persiapan dan Pembuatan Ransum. 30 d. Perlakuan anti- Enteropathogenik E. coli (EPEC) secara in vivo.. 30 e. Analisis Hematologi f. Rancangan Percobaan. 33 iii

10 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pertumbuhan Berat Badan Tikus B. Kejadian Diare pada Tikus Terinfeksi EPEC. 35 C. Hematologi Tikus Eritrosit Hematokrit Hemoglobin Trombosit Leukosit 46 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan. 50 B. Saran DAFTAR PUSTAKA.. 52 LAMPIRAN 60 iv

11 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Morfologi Isolat Indigenus Bakteri Asam Laktat. 4 Tabel 2. Hasil Fermentasi terhadap Beberapa Jenis Gula Sederhana. 5 Tabel 3. Sifat Dasar Probiotik Isolat Indigenus Bakteri Asam Laktat 6 Tabel 4. Hasil Zona Hambat Isolat BAL terhadap EPEC... 7 Tabel 5. Hasil Identifikasi BAL dengan uji API test.. 7 Tabel 6. Beberapa Mikroorganisme Probiotik Tabel 7. Komposisi Ransum Standar.. 30 Tabel 8. Kelompok tikus perlakuan Tabel 9. Kadar air Feses Tikus Pecobaan (%bb) Tabel 10. Rataan Eritrosit Tikus Percobaan pada Hari ke-7, 14 dan Tabel 11. Rataan Hematokrit Tikus Percobaan pada hari ke-7, 14 dan Tabel 12. Rataan Hemoglobin Tikus Percobaan pada hari ke-7, 14 dan Tabel 13. Rataan Trombosit Tikus Percobaan pada hari ke-7, 14 dan Tabel 14. Rataan Leukosit Tikus Percobaan pada hari ke-7, 14 dan v

12 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Skema Pembentukan Sel Darah Merah Gambar 2. Mekanisme eritropoetin dalam meningkatkan produksi eritrosit Gambar 3. Skema Perubahan protrombin menjadi trombin dan polimerasi fibrinogen membentuk benang fibrin Gambar 4. Hematology Analyzer di Labkesda, Bogor.. 27 Gambar 5. Bagan perlakuan pada tikus percobaan 32 Gambar 6. Pertumbuhan berat badan tikus selama 21 hari percobaan Gambar 7. Feses tikus pada hari ke Gambar 8. Rataan Eritrosit Tikus (Juta/L) pada Hari ke-21 Percobaan Gambar 9. Rataan Hematokrit Tikus (%) pada Hari ke-21 Percobaan Gambar 10. Rataan Hemoglobin Tikus (g%) pada Hari ke-21 Percobaan Gambar 11. Rataan Trombosit Tikus (Ribu/L) pada Hari ke-21 Percobaan Gambar 12. Rataan Leukosit Tikus (sel/l) pada Hari ke-21 Percobaan Gambar 13. Mekanisme stimulasi imun non-spesifik vi

13 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Data Konsumsi Ransum Standar Tikus Kelompok A pada Minggu ke-1 sampai Minggu ke Lampiran 2. Data Konsumsi Ransum Standar Tikus Kelompok B pada Minggu ke-1 sampai Minggu ke Lampiran 3. Data Konsumsi Ransum Standar Tikus Kelompok C pada Minggu ke-1 sampai Minggu ke Lampiran 4. Data Konsumsi Ransum Standar Tikus Kelompok D pada Minggu ke-1 sampai Minggu ke Lampiran 5. Data Konsumsi Ransum Standar Tikus Kelompok E pada Minggu ke-1 sampai Minggu ke Lampiran 6. Data Konsumsi Ransum Standar Tikus Kelompok F pada Minggu ke-1 sampai Minggu ke Lampiran 7. Data Berat Badan Tikus Kelompok A 84 Lampiran 8. Data Berat Badan Tikus Kelompok B. 85 Lampiran 9. Data Berat Badan Tikus Kelompok C. 86 Lampiran 10. Data Berat Badan Tikus Kelompok D Lampiran 11. Data Berat Badan Tikus Kelompok E 88 Lampiran 12. Data Berat Badan Tikus Kelompok F 89 Lampiran 13. Hasil Pemeriksaan Hematologi. 90 Lampiran 14. Prosedur Penggunaan Alat Hematology Analyzer 92 Lampiran 15. Hasil Uji Duncan Eritrosit. 93 Lampiran 16. Hasil Uji Duncan Hematokrit 95 Lampiran 17. Hasil Uji Duncan Hemoglobin.. 97 Lampiran 18. Hasil Uji Duncan Trombosit. 99 Lampiran 19. Hasil Uji Duncan Leukosit 101 vii

14 BAB 1 PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Menurut data Badan Kesehatan Dunia (WHO, 2005), Diare adalah penyebab nomor empat kematian dari seluruh penyakit di seluruh dunia. Di Indonesia, diare adalah pembunuh balita nomor dua setelah ISPA (Infeksi Saluran Pernapasan Akut). Dari hasil Survey Kesehatan Rumah Tangga (SKRT, 2008), di Indonesia sekitar 162 ribu balita meninggal setiap tahun atau sekitar 460 balita setiap harinya. Diare adalah suatu kondisi dimana seseorang buang air besar tiga kali atau lebih dalam satu hari dan tinja atau feses yang keluar berupa cairan encer atau sedikit berampas, kadang juga disertai darah atau lendir. Berdasarkan data identifikasi bakteri patogen, Escherichia coli merupakan bakteri yang paling banyak ditemukan sebagai bakteri penyebab diare. Budiarti (1997) menyatakan pula bahwa Enteropatogenik Escherichia coli (EPEC) merupakan salah satu penyebab utama diare pada anak-anak di Indonesia dengan prevalensinya 55% dari jumlah anak penderita diare. Kegagalan sistem pertahanan mukosa intestinal dalam produksi musin (sebagai pelumas, penghalang fisik, dan menghasilkan senyawa bakteriostatis maupun bakteriosidal sel) dan mikrovili (yang mendorong musin dan bakteri keluar dari membrane mukosa) dalam mencegah adhesi EPEC akan mengawali infeksi EPEC (Salyer dan Whitt, 1994). Kegagalan mekanisme pertahanan tubuh tersebut menyebabkan terjadinya perlekatan bakteri pada permukaan sel intestinal inang, berupa lesi attaching dan effacing yang bersifat localized addherence. Perlekatan kuat antara sel bakteri dan sel epitel inang akan mengakibatkan kerusakan pada aktin dan mikrovili sel-sel mukosa inang sehingga kemampuan mukosa untuk mengabsorbsi air hilang. Hal tersebut menyebabkan terjadinya penyakit diare (Knutton et al., 1989). Penelitian Arief (2008) mendapatkan sepuluh BAL indigenus yang diisolasi dari daging sapi mentah yang mempunyai sifat dasar sebagai probiotik yang mampu bertahan hidup pada kondisi ph rendah dan adanya garam 1

15 empedu, sesuai dengan kondisi saluran pencernaan. Menurut Salminen et al. (1999), probiotik yaitu sediaan sel mikroba atau komponen dari sel mikroba yang mempunyai pengaruh menguntungkan bagi kesehataan dan kehidupan inangnya. Sebagian besar probiotik digolongkan ke dalam suatu grup organisme yang dikenal sebagai bakteri asam laktat. Kesepuluh bakteri tersebut menghasilkan senyawa antimikroba yang menghambat pertumbuhan bakteri enteropatogenik seperti Escherichia coli enterotoksigenik, Staphylococcus aureus dan Salmonella typhimurium. Namun sifat fungsional lainnya belum diteliti, khususnya sebagai pencegah suatu penyakit gastroenteritis, misalnya diare karena infeksi EPEC. Hal yang sangat menarik lainnya adalah adanya suatu mekanisme dimana diketahui bahwa beberapa strain probiotik mampu bersifat bakterisidal terhadap bakteri patogen termasuk EPEC dengan cara meningkatkan status imun inang yang mengkonsumsinya atau berfungsi sebagai imunomodulator. Kesepuluh jenis BAL indigenus dari hasil penelitian Arief (2008) tersebut diseleksi untuk mendapatkan BAL probiotik unggul sebagai anti EPEC. Melalui uji API test diperoleh Lactobacillus plantarum 2C12 dan Lactobacillus fermentum 2B4 yang memiliki penghambatan terbaik terhadap EPEC. Hematologi adalah cabang ilmu kedokteran yang mempelajari darah, organ pembentuk darah dan penyakitnya. Pengukuran status hematologi yang dilakukan pada penelitian ini menggunakan alat berupa Hematology Analyzer yang berada di Labkesda, Jln. Kesehatan No. 3 Tanah Sareal, kota Bogor. Hematology analyzer merupakan alat untuk menghitung sel-sel darah. Alat ini bekerja secara otomatis, mudah dan cepat. Keuntungan lainnya dari alat ini, hasil yang diperoleh sangat akurat dengan tingkat kesalahan kurang dari satu persen serta dibutuhkan sampel yang sedikit yaitu 100 µml. Sel darah yang diukur antara lain sel darah merah (eritrosit), sel darah putih (leukosit), kepingkeping darah (trombosit), kadar hemoglobin dan hematokrit. 2

16 B. TUJUAN Penelitian ini dilakukan untuk menguji kemampuan bakteri asam laktat probiotik indigenus berupa Lactobacillus plantarum 2C12 dan Lactobacillus fermentum 2B4 sebagai antidiare pada tikus percobaan yang dipapar bakteri penyebab diare, yaitu Enteropatogenik Escherichia coli (EPEC) secara in vivo serta mengetahui dampaknya terhadap status hematologi dengan parameter eritrosit, hematokrit, hemoglobin, trombosit, dan leukosit. 3

17 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Penelitian Pendahulu Arief et al. (2008) berhasil mengisolasi 10 isolat indigenus bakteri asam laktat yang berasal dari daging sapi mentah di beberapa pasar tradisional wilayah Bogor. Kesepuluh bakteri asam laktat tersebut diketahui mempunyai sifat sebagai probiotik dan menghasilkan senyawa antimikroba yang dapat menghambat bakteri patogen. Sifat dasar kesepuluh bakteri asam laktat dan kemampuannya sebagai probiotik dinyatakan pada Tabel 1, 2, dan 3. No Kode Isolat Tabel 1. Morfologi Isolat Indigenus Bakteri Asam Laktat. Bentuk Pertumbuhan di Pertumbuhan Pertumbuhan Menghasilkan suhu di NaCl NH3 dari gas dari 15 C 45 C 6.5% arginin glukosa 1. IA5 Batang IA32 Coccus IB1 Batang B1 Coccus B2 Batang B4 Batang IC4 Batang C2 Batang C12 Coccus D1 Batang Keterangan : (+) = dapat tumbuh/ menghasilkan gas dari glukosa (-) = tidak dapat tumbuh/ tidak menghasilkan gas dari glukosa 4

18 Tabel 2. Hasil Fermentasi terhadap Beberapa Jenis Gula Sederhana. No Kode Kemampuan memfermentasi gula Identifikasi Isolat persuasif ara gal glu lak mal man raf rham tre Sorb suk xyl awal* 1. IA Lactobacillus sp 2. IA Lactococcus lactic 3. IB d + + d + d Lactobacillus plantarum 4. 2B Streptococcus sp 5. 2B Lactobacillus fermentum 6. 2B Lactobacillus fermentum 7. IC Lactobacillus sp 8. 2C Streptococcus sp 9. 2C d d d + d Lactobacillus sp 10. 2D Lactobacillus sp Keterangan : *= identifikasi presumtif berdasarkan software PIB Win (+) = dapat memfermentasi; (-) = tidak dapat memfermentasi, (d) = dubius ara = arabinosa, gal = galaktosa, glu = glukosa, lak = laktosa, mal = maltosa, man = manitol, raf = rafinosa, rham = rhamnosa, tre = trehalosa, sorb = sorbitol, suk = sukrosa, xyl = xilosa. 5

19 Tabel 3. Sifat Dasar Probiotik Isolat Indigenus Bakteri Asam Laktat. No Kode Isolat Kemampuan menghambat mikroba patogen Kemampuan tumbuh di kondisi saluran pencernaan (in vitro) Staphylococcus aureus ATCC Salmonella typhimurium ATCC Escherichia coli ATCC 25922/ETEC ph lambung (2,5) ph usus (7,2) Garam empedu (bile salt) 0,5% 1. IA IA IB B B B IC C C D Dari kesepuluh isolat BAL probiotik kemudian dilakukan pengujian aktivitas antimikroba terhadap EPEC secara in vitro dengan menggunakan metode difusi sumur. Suspensi EPEC dengan konsentrasi 8x10 6 sel bakteri/ml, diambil sebanyak 1 ml kemudian di tuangkan ke dalam cawan petri steril. Selanjutnya menuangkan media Mueller Hinton Agar (MHA) yang telah disterilkan. Cawan petri diputar-putar membentuk angka delapan di atas bidang datar agar media MHA dan suspensi bakteri EPEC menjadi homogen dan diamkan sampai media menjadi keras. Setelah keras dibuat lubang sumur berdiameter 5 mm dengan menggunakan ujung pipet pasteur. Sebanyak 50 µl supernatan bebas sel atau substrat antimikroba dituangkan ke dalam setiap lubang sumur. Seluruh cawan tersebut kemudian diinkubasi pada suhu 37 C selama 24 jam. Zona hambat yang terbentuk di sekitar sumur diamati dan diukur diameternya dengan memakai jangka sorong. Zona hambat 10 jenis isolat BAL terhadap EPEC yang dilakukan oleh Arief (2009) dapat dilihat pada Tabel 4. 6

20 Tabel 4. Hasil Zona Hambat Isolat BAL terhadap EPEC. No Isolat BAL Zona Hambat terhadap EPEC (mm) 1. 2B1 5, A5 6, B2 6, B4 6, B1 7, D1 6, C4 8, C12 13, C2 7, A32 7,31 Pada tahapan kegiatan selanjutnya dilakukan pemilihan (seleksi) bakteri asam laktat yang akan digunakan pada tahapan penelitian secara in vivo. Penyeleksian ini berdasarkan pada kemampuan aktivitas antimikroba terhadap EPEC secara in vitro, selain itu pula dipertimbangkan genus dan spesies bakteri asam laktat yang berbeda sehingga akan dapat dilihat sifat fungsionalnya secara lebih jelas. Diperlukan pula uji konfirmasi identifikasi genus dari bakteri asam laktat tersebut yang dilakukan secara biokimiawi melalui uji API test. Hasil uji API test dapat dilihat pada Tabel 5. Tabel 5. Hasil Identifikasi BAL dengan uji API test. No Isolat BAL Genus dan spesies Penamaan 1. 2B1 Lactococcus sp Lactococcus sp 2B1 2. 1A5 Lactobacillus plantarum Lactobacillus plantarum 1A5 3. 2B2 Lactobacillus fermentum Lactobacillus fermentum 2B2 4. 2B4 Lactobacillus fermentum Lactobacillus fermentum 2B4 5. 1B1 Lactobacillus plantarum Lactobacillus plantarum 1B1 6. 2D1 Lactococcus sp Lactococcus sp 2D1 7. 1C4 Lactococcus sp Lactococcus sp 1C4 8. 2C12 Lactobacillus plantarum Lactobacillus plantarum 2C C2 Lactobacillus plantarum Lactobacillus plantarum 2C A32 Lacatobacillus plantarum Lactobacillus plantarum 1A32 7

21 Berdasarkan hasil identifikasi Arief (2009) tersebut, dapat diketahui bahwa isolat yang dapat diidentifikasi sampai tingkat spesies melalui uji API test adalah Lactobacillus fermentum dan Lactobacillus plantarum, oleh karenanya pemilihan BAL dilakukan pada kedua spesies tersebut yang memiliki penghambatan terbaik terhadap EPEC. Berdasarkan hal tersebut maka dipilih Lactobacillus plantarum 2C12 yang memiliki penghambatan terbaik terhadap EPEC, sedangkan untuk Lactobacillus fermentum, keduanya memiliki daya hambat yang sama antara 2B2 dan 2B4, namun berdasarkan karakterisasinya terhadap ketahanan garam empedu di saluran pencernaan maka dipilih Lactobacillus fermentum 2B4. B. Escherichia coli Escherichia coli (E. coli) adalah bakteri Gram negatif berbentuk batang, bersifat anaerobik fakultatif dan tidak berspora. Escherichia coli dapat ditumbuhkan dengan mudah pada media umum atau media khusus pada suhu 37ºC di bawah kondisi aerob. Escherichia coli dari feses, biasanya dikulturkan pada media yang hanya akan menumbuhkan bakteri dan famili Enterobacteriaceae, serta membuatnya berdiferensiasi sesuai morfologinya. Salah satu karakter Escherichia coli terpenting adalah kemampuannya untuk berkolonisasi pada permukaan mukosa usus walaupun terdapat gerakan peristaltik usus dan kompetisi dengan flora lokal untuk mendapatkan nutrisi. Seluruh galur Escherichia coli memiliki fimbriae permukaan, namun pada Escherichia coli penyebab diare terdapat antigen fimbriae spesifik yang meningkat kemampuannya untuk membentuk koloni dan memudahkannya untuk mengadakan perlekatan pada daerah yang tidak bisa digunakan untuk kolonisasi (Acheson et al., 1992). Escherichia coli tidak sekedar menyebabkan sindrom diare yang berlebihan, namun juga menunjukkan adanya kekhasan epidemiologi dan gejala-gejala di antaranya : Escherichia coli dapat menyebabkan infeksi saluran kemih mulai dari asimptomatik bakteriuria sampai pada gejala urosepsis. Escherichia coli juga dapat mengakibatkan neonatal meningitis, pneumonia, cholecystitis, dan infeksi rahim (Acheson et al., 1992). 8

22 Nataro dan Kaper (1998) membagi penyebab diare berdasarkan patogenitasnya menjadi enam kelompok yaitu: Enteropatogenic Escherichia coli (EPEC), Enteroinvasive Escherichia coli (EIEC), Enterohaemorrhagic Escherichia coli (EHEC), Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC), Enteroaggregative Escherichia coli (EAEC), dan Diffusely Adherent Escherichia coli (DAEC). Diare merupakan penyakit yang sering didapatkan di negara kita. Diare masih termasuk salah satu penyebab utama kematian di Indonesia yaitu sebesar 15% pada bayi dan 25% pada anak usia 1-4 tahun. Diare merupakan penyakit kedua terbanyak setelah infeksi saluran pernafasan akut dan merupakan penyebab pertama kematian di tahun 1986 (Mc Callum dalam Kolopaking, 2002). Escherichia coli yang menyebabkan diare akut pada manusia yaitu EPEC, EIEC, dan ETEC. EPEC merupakan salah satu kategori Escherichia coli penyebab diare yang dihubungkan dengan kejadian diare pada bayi di negara-negara berkembang (Nataro dan Kaper, 1998). Kurniasih (1995) melaporkan bahwa bakteri EPEC dari penderita diare anak-anak di RSU Ciawi Bogor adalah sereotipe O55, O86, O111, dan O127. Utsonomiya et al. (1995) melaporkan bahwa 38% isolat bakteri yang diisolasi dari penderita diare di Bolivia adalah EPEC, sedangkan di Indonesia diare yang disebabkan oleh EPEC pada anak-anak adalah 55% (Murtini, 2001). Penyakit yang disebabkan oleh EPEC sangat khas karena sebagian besar hanya terjadi pada bayi yang dicirikan dengan diare yang tidak berlendir, muntah, dan sedikit demam (Donnenberg, 1995). EPEC ditularkan melalui kontak langsung antar orang (Bower et al, 1989). Pemberian antibiotik pada diare akut seharusnya dihindari karena dapat menyebabkan kematian mikroflora usus yang bermanfaat untuk menjaga homeostasis tubuh. Antibiotik hanya diberikan pada disentri dan kholera, karena pemberian antibiotik selama kejadian diare akut merupakan resiko terjadinya diare yang berkepanjangan. Pemberian antibiotik untuk diare persisten adalah tidak efektif (Hidayat, 1997). 9

23 Patogenesis EPEC Transmisi EPEC dapat terjadi melalui feses-oral, tangan yang terkontaminasi, makanan yang terkontaminasi dan serangga vektor yang terkontaminasi (Levine dan Edelman, 1984). Pada bayi, transmisi bisa melalui alas kain bayi, mainan, toples, handuk tangan, timbangan, botol susu, dan lainlain. EPEC yang diisolasi dari debu dan aerosol diduga menjadi sumber transmisi yang potensial, baik yang dihirup secara langsung maupun tidak langsung melalui kontaminasi serangga. Kegagalan sistem pertahanan mukosa intestinal melalui produksi musin (sebagai penghalang fisik, pelumas, menghasilkan senyawa bakteriostatik maupun bakteriosidal sel) oleh sel goblet dan sel MALT (yang memproduksi secretory LgA) serta mikrovili (yang mendorong musin dan bakteri keluar dari membran mukosa) dalam mencegah adhesi EPEC akan mengawali infeksi EPEC (Salyer dan Whitt, 1994). Kegagalan mekanisme pertahanan tubuh tersebut menyebabkan terjadinya perlekatan bakteri pada permukaan sel intestinal inang, berupa lesi attaching dan effacing yang bersifat localized addherence. Perlekatan kuat antara sel bakteri dan sel epitel inang akan merusak aktin dan mikrovili sel-sel mukosa inang yang mengakibatkan hilangnya kemampuan mukosa untuk mengabsorbsi air sehingga terjadi diare akut berair yang persisten, selain kadang-kadang disertai demam ringan dan muntah (Knutton et al., 1989). Terdapat dua pendapat berbeda dalam menjelaskan mekanisme perlekatan EPEC pada sel intestinal inang. Berdasarkan penelitian Donnenberg dan Kaper (1992) yang menggunakan sel kultur Hep-2 menyebutkan bahwa patogenitas EPEC terjadi dalam tiga tahap: 1) Perlekatan terlokalisasi (localized addherence) yang ditandai perlekatan tidak erat yang diperantarai oleh bundle forming phillus (BFP), 2) Tranduksi sinyal yang diperantarai sekresi protein EPEC (Esc), dan 3) Pengikatan (intimate binding) yang melibatkan intimin dan tir (translocated intimin receptor). Hicks et al. (1998) menyatakan bahwa proses patogenitas EPEC tidak hanya terjadi tiga tahap tetapi melalui empat tahap diawali oleh perlekatan tidak erat antara bakteri dengan sel inang yang diperantarai oleh adhesin bukan 10

24 oleh BFP, kemudian diikuti dengan sekresi protein tir dan intimin sehingga terbentuk lesi A/E dan pada EPEC yang memiliki gen bfp akan menyandikan BFP yang mengakibatkan terjadinya ekspansi tiga dimensi EPEC. Dengan demikian ada tambahan faktor virulen lain, selain yang disampaikan oleh Donnenberg dan Kaper (1992) yaitu adhesin. C. Bakteri Asam Laktat Bakteri asam laktat adalah bakteri yang melakukan penguraian glukosa atau karbohidrat menghasilkan asam laktat yang akan menurunkan ph serta menimbulkan rasa asam (Muchtadi, 1997). Bakteri asam laktat dapat dibedakan atas dua kelompok yaitu homofermentatif dan heterofermentatif. Bakteri yang tergolong homofermentatif misalnya Streptococcus, Pediococcus, dan beberapa spesies Lactobacillus. Bakteri asam laktat yang tergolong heterofermentatif misalnya Leuconostoc dan beberapa spesies Lactobacillus (Rahman et al., 1992). Bakteri asam laktat dalam produk pangan memiliki peranan dalam meningkatkan keamanan pangan dengan cara menghambat pertumbuhan bakteri pembusuk dan perusak makanan yaitu bakteri Gram positif maupun Gram negatif (Hugas dan Monfort, 1997). Beberapa spesies spesifik bakteri asam laktat mempunyai kemampuan melekat pada sel mukosa dan mampu memproduksi respon imun (Salminen at al., 1999). Lactobacilli dapat menstimulir respon inang yang memiliki peranan penting dalam mekanisme pertahanan mukosa (Brassart dan Schiffrin, 2000). 1. Lactobacillus plantarum Lactobacillus plantarum termasuk bakteri dalam filum Firmicutes, ordo Lactobacillales, famili Lactobacillaceae, dan genus Lactobacillus. Lactobacillus dicirikan dengan bentuk batang, biasanya panjang tetapi terkadang hampir berbentuk bulat, umumnya dalam rantai-rantai pendek. Lactobacillus merupakan bakteri Gram positif, tidak menghasilkan spora, anaerob fakultatif, berukuran 0,6-0,8 µm x 1,2-6,0 µm, konfeks, opak atau sedikit transparan dan tidak berpigmen. Genus tumbuh baik pada suhu C 11

25 dan tersebar luas di lingkungan terutama dalam produk pangan asal hewan dan sayuran (Holt et al., 1994), mesofilik, tidak mereduksi nitrat menjadi nitrit, melakukan aktivitas proteolitik dan lipolitik yang lemah serta bersifat antagonis terhadap mikroorganisme penyebab kerusakan makanan seperti Staphylococcus aureus, Salmonella dan Gram negatif lainnya (Jay, 2000). Lactobacillus plantarum umumnya lebih tahan terhadap keadaan asam dan oleh karenanya menjadi lebih banyak terdapat pada tahap terakhir dari fermentasi tipe asam laktat. Bakteri ini sering digunakan dalam fermentasi susu, sayur, dan daging khususnya sosis. Lactobacillus plantarum tampaknya yang paling banyak berperan dalam fermentasi, ini mungkin karena suhu fermentasi yang digunakan lebih tinggi dibanding bakteri fermentasi yang lainnya. Selain itu, fermentasi dari Lactobacillus plantarum merupakan homofermentatif sehingga tidak menghasilkan gas (Buckle et al., 1987). Bakteri Lactobacillus plantarum merupakan bakteri penghasil hidrogen peroksida tertinggi dibandingkan bakteri asam laktat lainnya dan juga menghasilkan bakteriosin yang merupakan senyawa polipeptida atau protein yang bersifat bakterisidal (James et al., 1992). Lactobacillus plantarum dapat memproduksi bakteriosin yang merupakan bakterisidal bagi sel sensitif dan dapat menyebabkan kematian sel secara cepat walaupun pada konsentrasi rendah (Ray, 2000). Bakteriosin yang berasal dari Lactobacillus plantarum dapat menghambat Staphylococcus aureus dan bakteri Gram negatif (Branen, 1993). Lactobacillus plantarum sering terdapat pada mukosa manusia, dari mulut hingga rektum, dan juga terdapat pada sistem pencernaan beberapa hewan domestik seperti anjing, babi, kuda, serangga, laba-laba dan ular. Siklus habitat Lactobacillus plantarum dapat berubah dari sistem pencernaan manusia atau hewan, melalui makanan-makanan fermentasi asam laktat dan tumbuhan, kembali ke mulut dan sistem pencernaan manusia dan hewan. Salah satu faktor penting yang memberikan kemampuan Lactobacillus plantarum dalam berpindah dari makanan ke sistem pencernaan adalah kemampuannya untuk bertahan dalam lingkungan sistem pencernaan dan mampu melekat pada mukosa (Molin, 2003). 12

26 Selain asam laktat yang merupakan produk utama di bawah kondisi anaerob, sejumlah asam asetat telah ditunjukkan diproduksi oleh Lactobacillus plantarum pada kondisi aerob. Sekitar sepertiga asam asetat dan dua pertiga asam laktat diproduksi oleh Lactobacillus plantarum pada kondisi aerob. Lactobacillus plantarum tidak hanya dapat memfermentasi heksosa dan pentosa (memproduksi masing-masing satu mol laktat, asetat, dan CO2 per mol pentosa), tetapi juga memanfaatkan beberapa asam-asam organik seperti asam malat, tartarat, dan sitrat untuk memproduksi CO2 dan asam laktat atau asetat dan produksi-produksi lainnya. Organisme ini juga memiliki toleransi yang tinggi terhadap ph yang rendah dibandingkan bakteri asam laktat lainnya (Molin, 2003). 2. Lactobacillus fermentum Lactobacillus fermentum merupakan bakteri Gram positif heterofermentatif yang sering diasosiasikan dengan kerusakan fili atau carises. Namun, Pereira et al. (2003) menyatakan bahwa Lactobacillus fermentum secara in vitro diketahui memiliki potensi sebagai probiotik. Selain itu, bakteri ini secara in vivo diketahui tidak menimbulkan sifat yang merugikan, meningkatkan produksi SCFA, terutama propionat dan butirat. Menurut Henriksson et al. (1991) dikutip oleh Perdira et al. (2007), bakteri ini merupakan flora normal yang berada pada saluran pencernaan manusia dan mampu menempel pada usus halus. Galur Lactobacillus ini, berdasarkan hasil penelitian Reque at al. (2000), memiliki sifat microphilic, membentuk koloni yang teramati setelah ditumbuhkan pada media padat MRS selama 24 jam berbentuk cembung dan licin. Lactobacillus fermentum berdasarkan penelitian tersebut, memiliki sifat tahan terhadap garam empedu dan memiliki aktifitas antimikroba yang memiliki efek sama dengan antibiotik saat diuji pada daging ayam (Reque at al., 2000). Penelitian ini menggunakan Lactobacillus fermentum 2B4 yang memiliki sifat Gram positif, katalase negatif dan bersifat aerob. Menurut Nuraida et al. (2008) Lactobacillus fermentum secara in vivo dapat bertahan 13

27 dalam saluran pencernaan. Bakteri asam laktat tersebut juga memiliki sifat yang menguntungkan inangnya dengan meningkatkan proliferasi sel limfosit dan menurunkan jumlah patogen (E. coli, B. cereus, S. thyphimurium dan S. aureus). D. Probiotik Fuller (1992) mengemukakan bahwa probiotik adalah zat nutrisi tambahan berupa mikroorganisme hidup yang bermanfaat bagi induk yang memakannya dengan jalan meningkatkan keseimbangan populasi mikroba usus. Keseimbangan yang baik dalam ekosistem mikrobiota usus bisa menguntungkan kesehatan tubuh dan dapat dipengaruhi oleh konsumsi probiotik setiap hari (Lisal, 2005). Spesies mikroba yang umum digunakan sebagai probiotik adalah Lactobacillus, Bifidobacteria, Enterococcus, Saccharomyces, dan Lactococcus (Gibson, 2000). Beberapa mikroorganisme yang tergolong probiotik dapat dilihat pada Tabel 6. Tabel 6. Beberapa Mikroorganisme Probiotik Lactobacilli Bifidobacteria Bakteri Asam Laktat lainnya L. acidophilus B. adolescentis Enterococcus faecium L. amylovorus B. animalis Leuconostoc mesenteroides L. casei B. bifidum L. crispatus B. breve L. gasseri B. infantis L. johnsonnii B. longum L. paracasei L. plantarum L. reuteri L. rhamnosus Sumber: Holsapfel et al. (2000). Karakteristik probiotik yang diinginkan dari satu strain spesifik mencakup: (a) Mempunyai kapasitas untuk bertahan hidup (survive), untuk melakukan kolonisasi (colonize), serta melakukan metabolisme dalam saluran cerna, (b) Mampu mempertahankan suatu keseimbangan mikroflora usus yang sehat melalui kompetisi dan inhibisi kuman-kuman patogen, (c) Dapat menstimulasi bangkitnya pertahanan imun, (d) Bersifat non-patogenik dan nontoksik, serta (e) Harus mempunyai karakteristik teknologi yang baik, yaitu mampu bertahan hidup secara optimal dan stabil selama penyimpanan dan 14

28 penggunaan (storage and use) dalam bentuk preparat makanan yang diinginkan dan dikeringkan, agar dapat disediakan secara masal dalam industri (Lisal, 2005). Menurut Tannock (1999) manfaat yang diperoleh dari mengkonsumsi probiotik yaitu: (1) Meningkatkan sistem kekebalan tubuh, (2) Mengurangi gejala diare, (3) Menurunkan kolesterol dalam darah, (4) Mempunyai aktivitas anti karsinogenik, (5) Mengikis sel tumor, dan (6) Mengatur tekanan darah. Menurut Gibson dan Roberford (1995) prinsip kerja probiotik yaitu 1) Mikroorganisme non-endogenus mendesak mikroorganisme patogen endogenus keluar dari ekosistem saluran pencernaan dan menggantikan lokasi mikroorganisme patogen (translokasi) di dalam saluran pencernaan, 2) Menyediakan enzim yang mampu mencerna serat kasar, protein, lemak, dan mendetoksifikasi zat racun atau metabolit, dan 3) Menghasilkan asam, selain itu beberapa mikroba probiotik dapat menghasilkan bahan antimikroba (bakteriosin). Probiotik dapat diberikan melalui pakan, air, minum, dan kapsul. Bakteri probiotik mampu bertahan hidup dalam saluran pencernaan setelah dikonsumsi. Bakteri ini tahan terhadap lisozim, asam lambung, dan asam empedu sehingga mampu mencapai usus dalam keadaan hidup. Bakteri probiotik mampu melekat pada sel-sel epithelial dan memproduksi zat metabolit yang berperan dalam menjaga dan mempertahankan mikroflora usus. Kondisi seimbang mikroflora usus memberikan aktivitas menguntungkan dan menghasilkan efek positif bagi kesehatan (Yukuchi et al., 1992). Bakteri supaya dapat berkolonisasi pada saluran pencernaan maka pertama kali harus melekat pada glikokonjugat yang ada pada membran mikrovili. Glikokonjugat merupakan terminal gula pada sisi rantai oligosakarida yang terletak pada membran mikrovili. Glikokonjugat ini dapat berupa glikoprotein atau glikolipid. Spesifik bakteri melekat pada spesifik gula. Bakteri probiotik dapat melekat pada permukaan usus untuk meningkatkan pertahanan saluran pencernaan inang. Probiotik dapat melindungi inang dari kolonisasi bakteri yang bersifat patogen dengan mekanisme yang berbedabeda, misalnya probiotik juga mempunyai preferensi pada sebuah reseptor karbohidrat. Jika preferensi untuk menempel pada gula spesifik, misalnya Bifidobacterium perfringens dan E. coli memiliki preferensi yang sama pada 15

29 manosa, maka probiotik dapat melakukan kompetisi dan menghambat kolonisasi E. coli. Penempelan probiotik tersebut dapat merangsang aktifitasnya sel-sel epithelial dan fungsi limfosit, sehingga dapat meningkatkan kapasitas perlindungan pada sistem pertahanan mukosa (Walker, 2008). E. Darah Seluruh cairan tubuh didistribusikan di antara dua kompartemen utama yaitu cairan ekstraselular dan cairan intraselular. Cairan ekstraselular ini dibagi menjadi cairan ekstravaskular dan cairan intravaskular. Cairan ekstravaskular terdiri dari cairan interstitial yang merupakan tiga perempat cairan ekstravaskular dan cairan intravaskular yang terdiri dari plasma darah (Guyton dan Hall, 1997). Darah merupakan kumpulan elemen-elemen dalam bentuk suspensi atau kumpulan sel yang terendam di dalam cairan transparan berwarna kuning yang disebut plasma darah (Williams, 1987). Darah merupakan cairan yang terdiri dari plasma, sel-sel darah dan trombosit. Plasma mengandung zat-zat yang penting dalam proses digesti (asam-asam urat dan kreatin) dari metabolisme, antibodi, karbondioksida, garam inorganik, dan protein seperti albumin, globulin, dan fibrinogren (Van Tyne dan Berger, 1975). Menurut ini Martini et al. (1992) darah mempunyai beberapa fungsi di dalam sirkulasi diantaranya: (1) Membawa oksigen dari paru-paru ke dalam jaringan dan membawa karbondioksida dari jaringan ke paru-paru, (2) Mendistribusikan nutrisi yang diserap dari saluran pencernaan, (3) Membawa sisa metabolit dari jaringan perifer ke tempat-tempat eksresi, (4) Membawa enzim dan hormon ke organ lain dalam tubuh, (5) Mengatur ph dan komposisi elektrolit cairan interstitial dalam tubuh, (6) Membantu tubuh melawan toksin dan bahan-bahan patogen dengan membawa sel-sel darah putih bermigrasi ke dalam jaringan yang terinfeksi. Volume sel darah umumnya 6-8% dari berat badan, jumlahnya lebih sedikit dibandingkan dengan volume plasma. Volume darah hewan dipengaruhi oleh umur, keadaan kesehatan dan gizi makanan, ukuran tubuh, 16

30 waktu menyusui atau laktasi, derajat aktivitas dan faktor lingkungan (Phillis, 1978). 1. Eritrosit Eritrosit (sel-sel darah merah) merupakan sel darah terbanyak dan hampir mendekati seluruh volume sel darah pada hewan (Breazile, 1971). Eritrosit pada unggas berbeda dengan eritrosit pada mamalia karena eritrosit unggas berinti dan berukuran besar sedangkan eritrosit mamalia merupakan sel yang tidak berinti, tidak mempunyai mitokondria, kompleks golgi, ribonukleoprotein, dan sentriole selama pematangan (Breazile, 1971). Pada awal pembentukannya, eritrosit mamalia memiliki inti, tetapi inti tersebut akan perlahan-lahan menghilang karena tekanan saat eritrosit menjadi dewasa untuk memberikan ruangan kepada hemoglobin. Eritrosit yang dewasa berbentuk ellips, intinya terletak di tengah tetapi pada umumnya berbentuk oval (Van tyne dan Berger, 1975). Bentuk eritrosit dapat berubah-ubah ketika sel-sel tersebut melewati kapiler-kapiler. Dengan kata lain sel darah merah itu dianggap sebagai kantong yang dapat berubah bentuk menjadi berbagai macam bentuk, dimana perubahan bentuk ini tergantung pada lokasi organ yang dilaluinya. Bentuk normal sel darah merah adalah pelat, cekung ganda berdiameter 8 µm dengan ketebalan pada bagian tengahnya kurang lebih 1µm (Guyton dan Hall, 1997). Eritrosit dapat menunjang fungsi pernafasan dengan mensuplai oksigen yang diperlukan untuk metabolisme jaringan. Sel ini dapat membawa oksigen secara khusus dari paru-paru ke jaringan serta membantu membawa karbondioksida dari jaringan ke paru-paru (Breazile, 1971). Selain itu, eritrosit berfungsi mengkatalisis reaksi antara karbondioksida dan air karena adanya kandungan enzim karbonat anhidrase dalam eritrosit (Guyton dan Hall, 1997). Pembentukan eritrosit melalui sebuah proses yang disebut Eritropoesis. Proses pembentukan sel darah merah pada umumnya dipengaruhi oleh beberapa faktor penting, diantaranya adalah faktor pertumbuhan yang menggertak pembentukan sel darah merah dan faktor penunjang yang berperan dalam proses pembentukan hingga proses pematangan. Faktor-faktor ini adalah 17

31 Burst Forming Unit Erythroid (BFU-E) dan Coloning Forming Unit Erythroid (CFU-E) yang memiliki pengaruh langsung pada sumsum tulang sebagai tempat pembentukan sel darah merah dan eritropoitin, yaitu hormon yang di hasilkan oleh ginjal untuk menggertak pembentukan sel darah merah. Adapun proses pembentukan sel darah merah memiliki beberapa tahapan, dimana proeritroblas merupakan sel pertama yang diketahui masuk dalam rangkaian pembentukan sel-sel darah merah (Guyton, 1993). Dari sebuah sel punca CFU-E akan didapatkan banyak sekali proeritroblas. Kemudian sel proeritroblas ini akan membelah menjadi 8 hingga 16 sel darah merah matang yang disebut basofil eritroblas yang dapat menyerap warna basa, sel ini sedikit menyerap hemoglobin. Pada tingkatan selanjutnya terbentuk sel polikromatofil eritroblas yang mulai banyak menyerap hemoglobin. Setelah mengalami pembelahan kembali, akan terbentuk sel generasi keempat yang disebut ortokromatik eritroblas dimana sekarang warnanya lebih merah oleh adanya hemoglobin. Ketika sitoplasma sel-sel tersebut telah dipenuhi hemoglobin yang mencapai 34% dari volume sel terbentuk endoplasmiretikulum, maka sel yang terbentuk disebut retikulosis, sel inilah yang nanti akan berkembang menjadi dewasa dan diedarkan dalam sistem peredaran darah (Guyton, 1993). Adapun proses pembentukan sel darah merah dapat dilihat Gambar 1. PROERITROBLAS Membelah beberapa kali hingga mencapai 8-16 sel darah merah matang BASOFIL ERITROBLAS Sel yang dapat mengambil warna basa, sedikit mengandung Hb POLIKROMATOFIL ERITROBLAS Mengandung lebih banyak hemoglobin sehingga warna lebih merah RETIKULOBLAS Konsentrasi Hb berkisar 34% nukleus memadat dan ukurannya mengecil ERITROSIT Gambar 1. Skema Pembentukan Sel Darah Merah (Guyton, 1993). 18

32 Pembentukan eritrosit awal mulanya terjadi di dalam hati dan limpa sebelum sumsum tulang terbentuk, setelah terbentuk barulah di hasilkan eritrosit dari sumsum tulang. Dalam sumsum tulang, eritrosit terus diproduksi seiring dengan penghancuran atau perombakan eritrosit oleh retikulo endoplasmik sistem (RES) sehingga jumlah eritrosit dalam aliran darah konstan. Paruh hidup dari eritrosit sendiri adalah sekitar 120 hari (Guyton dan Hall, 1997). Jumlah eritrosit dalam peredaran darah dipengaruhi beberapa faktor diantaranya : umur, jenis kelamin, keadaan gizi, masa laktasi, kebuntingan, produksi telur, pelepasan epinefrin, siklus estrus, volume darah (Hemodilusi dan Hemokonsentrasi), waktu harian, temperatur lingkungan, dan ketinggian (Swenson, 1984). Menurut Dranville (1972) jumlah normal sel darah merah tikus berkisar juta/l. Lama masa hidup eritrosit relatif tetap, sehingga menyebabkan jumlahnya tetap karena setiap hari sel eritrosit tua akan dihancurkan oleh retikulo endoplasmik sistem (RES). Dalam sistem pembentukannya eritrosit tergantung dari kecepatan pembentukan dalam sumsum tulang, yang dikontrol oleh sejenis hormon yang disebut eritropoitin yang merupakan molekul glikoprotein dengan berat molekul kira-kira Da (Guyton, 1993). Pada kasus-kasus hipoksia, jumlah hormon eritropoitin meningkat sehingga jumlah eritrosit juga meningkat. Meningkatnya hormon ini diakibatkan peranan ginjal, tetapi tempat pembentukan hormon ini belum diketahui secara pasti. Pengaruh eritropoitin dalam pembentukan sel darah merah sangat besar, yaitu merangsang pembentukan eritroblas dari sel-sel punca hematopoetik. Hormon eritropoitin juga dapat merangsang proses pembelahan sel menjadi lebih cepat (Guyton, 1993). Adapun peranan hormon eritropoitin disajikan pada Gambar Leukosit (Sel Darah Putih) Leukosit atau sel darah putih merupakan unit termobil atau aktif dalam sistem pertahanan tubuh (Guyton et al., 1996). Leukosit mempunyai bentuk yang beragam yang berfungsi untuk melindungi tubuh dari banyak penyakit seperti bakteri, virus, dan parasit (Svendsen, 1974). Leukosit memiliki inti dan 19

33 HIPOKSIA Anemia Penurunan volume darah Hemoglobin rendah Gangguan aliran darah Penyakit pulmonum GINJAL Peningkatan PGE di medulla Peningkatan camp di Korteks HATI Sel kuffer Eritrogenin (REF) proeritropoetin Enzim Primer plasma Di fetus ERITROPOETIN Inaktif oleh 5-10% di dewasa neuroamidase Pluripotensial sel punca Eritroid Pembelahan dan Progenitor pematangan Gambar 2. Mekanisme eritropoetin dalam meningkatkan produksi eritrosit (Guyton, 1993). Eritrosit dewasa bersifat amuboid (Bell, 1965). Menurut Svendsen (1974) terdapat dua golongan leukosit yaitu : polimorfonuklear/granulosit (neutrofil, eosofil, basofil) dan mononuklear/agranulosit (limfosit dan monosit). Dalam menjalankan fungsinya leukosit menggunakan darah sebagai media transportasi dari sumber pembentukkannya menuju jaringan-jaringan di dalam tubuh (Kelly, 1984). Sirkulasi darah sebagai media transportasi akan membawa sel-sel leukosit menuju lokasi invasi mikrooganisme atau perlukaan di dalam jaringan. Adanya peningkatan permeabilitas dinding pembuluh darah 20