PERNYATAAN KEASLIAN KARYA TULIS SKRIPSI

Transkripsi

1 KATA PENGANTAR Pertama-tama penulis memanjatkan puji syukur ke hadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/ Tuhan Yang Maha esa, karena hanya atas asung kerta wara nugraha-nya/kurnia-nya, skripsi ini dapat diselesaikan. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada Dr. Ni Nengah Dwi Fatmawati, Sp. MK, Ph.D sebagai pembimbing yang dengan penuh perhatian telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan, dan saran selama proses penyelesaian skripsi ini. Ucapan yang sama juga ditujukan kepada Rektor Universitas Udayana Prof. Dr. dr. Ketut Suastika, Sp.PD. KEMD atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program S1 di Universitas Udayana. Ucapan terima kasih ini juga ditujukan kepada Ketua Program Studi Pendidikan Dokter Fakultas Kedokteran Universitas Udayana Dr. dr. Dewa Putu Gde Purwa Samatra, Sp.S(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program S1 pada PSPD FK Universitas Udayana. Tidak lupa pula penulis ucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. dr. Putu Astawa, Sp.OT., M.Kes selaku Dekan Fakultas Kedokteran Universitas Udayana atas ijin yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan program S1. Pada kesempatan ini, penulis juga menyampaikan rasa terima kasih kepada Bu Wahyu dan Bu Dian selaku Laboran pada lab. Mikrobiologi FK Universitas Udayana karena telah menyempatkan waktunya membimbing peneliti dalam melangsungkan penelitian ini. Ungkapan terima kasih penulis sampaikan pula kepada penguji skripsi, yaitu Dr. dr. Ni Nyoman Sri Budayanti, Sp.MK (K) yang telah memberikan masukan, saran, sanggahan, dan koreksi pada saat pengusulan proposal penelitian sehingga skripsi ini dapat terselesaikan tepat waktu. Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa/ Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian skripsi ini, serta kepada penulis sekeluarga. ii

2 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, 22 Desember 2016 Yang menyatakan (Ni Luh Raka Mery Hardiani) NIM iii

3 OPTIMASI POLYMERASE CHAIN REACTION (PCR) DETEKSI MOLEKULER GEN BLANDM-1 PADA ISOLAT KLINIS Klebsiella pneumoniae RESISTEN KARBAPENEM TAHUN DI RSUP SANGLAH DENPASAR Ni Luh Raka Mery Hardiani Fakultas Kedokteran Universitas Udayana ABSTRAK Resistensi bakteri Klebsiella pneumoniae terhadap karbapenem menjadi masalah dalam penanganan pasien. Gen blandm-1 adalah salah satu gen yang diketahui bertanggung jawab dalam resistensi tersebut. Deteksi dini sangat diperlukan sehingga pada penelitian ini dicari keadaan-keadaan optimal untuk deteksi molekuler gen blandm-1 dengan teknik PCR. Penelitian ini bersifat laboratory explorative dengan teknik convenient purposive sampling sehingga ditemukan 11 buah sampel dari isolat klinis yang memenuhi kriteria inklusi. Tahapan-tahapan dalam penelitian ini meliputi penumbuhan isolat Klebsiella pneumonia, isolasi DNA Klebsiella pneumonia, PCR, elektroforesis gel agarosa, dan transiluminasi UV. Didapatkan keadaan optimal pada PCR yaitu pre-denaturasi pada suhu 95 0 C selama 5 menit, denaturasi pada suhu 95 0 C selama 1 menit, annealing pada suhu 55 0 C selama 30 detik, ekstensi pada suhu 72 0 C selama 1 menit dan final ekstensi pada suhu 72 0 C selama 4 menit. Volume akhir pada reaksi PCR yaitu 10 µl yang mengandung Master Mix Promega 5 µl, primer forward 0.3 µl, primer reverse 0.3 µl, dan DNA template 1 µl. Dari 11 sampel ditemukan 1 sampel positif gen blandm-1 dengan muncul pita pada 758bp. Kondisi optimal PCR dapat membantu dalam mendiagnosis secara molekuler adanya resistensi terhadap karbapenem. Kata Kunci: Klebsiella pneumoniae, NDM-1, Karbapenem, PCR, Optimasi iv

4 OPTIMIZATION OF POLYMERASE CHAIN REACTION (PCR) IN MOLECULAR DETECTION OF BLANDM-1 GENE AMONG CLINICAL ISOLATES OF Klebsiella pneumoniae CARBAPENEM RESISTANCE YEAR IN RSUP SANGLAH DENPASAR Ni Luh Raka Mery Hardiani Medical Faculty of Udayana University ABSTRACT Resistance of Klebsiella pneumoniae to carbapenem becomes a problem in treating patients. Early detection is necessary; this study was conducted to find optimal conditions for molecular detection of blandm-1 gene by PCR. It was laboratory explorative with convenient purposive sampling technique that found 11 samples from clinical isolates, which met the inclusion criteria. The stages of this study included the growth of Klebsiella pneumoniae isolates, DNA isolation, PCR, agarose gel electrophoresis and UV trans illumination. Optimal condition of PCR which obtained were pre-denaturation at temperature of 95 0 C for 5 minutes, denaturation at temperature of 95 0 C for 1 min, annealing at temperature of 55 0 C for 30 seconds, extension at temperature of 72 0 C for 1 min and final extension at temperature of 72 0 C for 4 minutes. The final volume in the PCR reaction of 10 μl containing Promega Master Mix 5 ml, forward primer 0.3 ml, reverse primer 0.3 ml, and 1 ml DNA template. One sample was positive showing blandm-1 gene, which appear band in 758bp. Optimal PCR conditions can help in diagnosing resistance to carbapenem in molecular basis. Keywords: Klebsiella pneumoniae, NDM-1, Carbapenem, PCR, Optimization v

5 RINGKASAN Resistensi terhadap antibiotik dewasa ini semakin mengkhawatirkan dan terus menjadi fokus perhatian dunia. Data dari WHO berdasarkan pengamatan global pada tahun 2014 menunjukkan terjadinya peningkatan resistensi terhadap antibiotik di seluruh belahan dunia, termasuk di daerah Asia Tenggara. WHO pada tahun 2014 juga melaporkan terjadinya resistensi terhadap antibiotik karbapenem pada bakteri Klebsiella pneumoniae. Dimana karbapenem dikenal sebagai last line agent atau antibiotic of last resort yang menimbulkan permasalahan yang serius dalam dunia medis meninjau dari peningkatan jumlah kasus yang ditemui. Resistensi terhadap antibiotik karbapenem disebabkan oleh dibentuknya karbapenemase yang merupakan β-laktamase dengan kemampuan hidrolitik yang hebat, dapat menyebabkan aktivitas banyak antibiotik β-laktam menjadi tidak efektif, yang mampu menghidrolisis penisilin, monobaktam, cephalosporin, dan karbapenem. Karbapenemase merupakan bagian dari kelas A, B, dan D β-laktamase. Penelitian Dongeun Yong melaporkan adanya jenis baru dari kelas B β- laktamase yaitu NDM-1 yang merupakan singkatan dari New Delhi Metallo β- Laktamase 1 yang ditemukan pada seorang pasien berkebangsaan India yang menetap di Swedia dimana sebelumnya mendapat perawatan rumah sakit di New Delhi akibat Infeksi Saluran Kemih (ISK) dengan etiologi Klebsiella pneumoniae. Gen resisten NDM-1 sekarang muncul sebagai salah satu mekanisme baru yang menyebabkan bakteri resisten terhadap karbapenem. Berdasarkan hasil survey oleh Berrazeg et al dari 1 Desember 2009 hingga 31 Desember 2012 diketahui bahwa bakteri penghasil NDM-1 paling banyak adalah Klebsiella pneumoniae. vi

6 Klebsiella pneumoniae merupakan bakteri gram negatif yang berasal dari family Enterobacteriaceae yang menempati urutan kedua tersering penyebab bakteremia setelah Escherechia coli. Infeksi oleh Klebsiella pneumoniae dihubungkan dengan infeksi oportunistik. Meningkatnya migrasi dan perjalanan wisata merupakan salah satu faktor yang memudahkan penyebaran plasmid yang membawa gen resisten blandm-1 dari satu tempat ke tempat lain. Isolat yang positif membawa gen blandm-1 sudah ditemukan di hampir seluruh belahan dunia antara lain Australia, Singapura, Belgia, Kanada, Prancis, Italia, Jepang, Belanda, New Zealand, Oman, Taiwan, USA, Austria, Cina, Denmark, Kuwait, Lebanon, Norwegia, Afrika Selatan, Spanyol, Swedia, dan Turki. Mengingat penyebarannya yang pesat, perlu dilakukan pendeteksian dini terhadap keberadaan gen ini. Salah satu teknik yang ada antara lain melalui Polymerase Chain Reaction (PCR). Untuk mendapatkan hasil yang baik pada PCR, perlu dilaksanakan optimasi terlebih dahulu guna mengetahui keadaan-keadaan optimal yang diperlukan. Hal yang perlu di optimasi antara lain konsentrasi primer, suhu annealing, dan volume cetakan DNA yang digunakan. Penelitian ini bersifat laboratory explorative dengan teknik convenient purposive sampling sehingga ditemukan 11 buah sampel dari isolat klinis yang memenuhi kriteria inklusi. Tahapan-tahapan dalam penelitian ini meliputi penumbuhan isolat Klebsiella pneumonia, isolasi DNA Klebsiella pneumonia, PCR, elektroforesis gel agarosa, dan transiluminasi UV. Didapatkan keadaan optimal pada PCR yaitu pre-denaturasi pada suhu 95 0 C selama 5 menit, denaturasi pada suhu 95 0 C selama 1 menit, annealing pada suhu 55 0 C selama 30 detik, vii

7 ekstensi pada suhu 72 0 C selama 1 menit dan final ekstensi pada suhu 72 0 C selama 4 menit. Volume akhir pada reaksi PCR yaitu 10 µl yang mengandung Master Mix Promega 5 µl, primer forward 0.3 µl, primer reverse 0.3 µl, dan DNA cetakan 1 µl. Dari 11 sampel ditemukan 1 sampel positif gen blandm-1 dengan muncul pita pada 758bp. Kondisi optimal PCR dapat membantu dalam mendiagnosis secara molekuler adanya resistensi terhadap karbapenem. Adapun kelemahan dari penelitian ini adalah ketiadaan sampel positif serta belum dilaksanakannya sequencing. Pada penelitian selanjutnya perlu dicari sampel positif yang sesuai. Serta dapat dilaksanakan penelitian lanjutan dengan jumlah sampel yang lebih besar, sehingga didapatkan berapa prevalensi gen blandm-1 di RSUP Sanglah. Perlu juga dilaksanakan penelitian lebih lanjut untuk mencari gen-gen lain yang menyebabkan terjadinya resistensi terhadap antibiotik karbapenem pada isolat yang ditemukan di RSUP Sanglah. viii

8 DAFTAR ISI SAMPUL DALAM... i LEMBAR PENGESAHAN... ii PENETAPAN PANITIA PENGUJI... iii KATA PENGANTAR... iv PERNYATAAN KEASLIAN PENELITIAN... v ABSTRAK... vi ABSTRACT... vii RINGKASAN... viii DAFTAR ISI... xi DAFTAR TABEL... xiv DAFTAR GAMBAR... xv DAFTAR SINGKATAN... xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Tujuan Umum Tujuan Khusus Manfaat Penelitian Manfaat Akademis Manfaat Praktis... 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Klebsiella pneumoniae Karakteristik dan Morfologi Klebsiella pneumoniae Faktor Virulensi Klebsiella pneumoniae Resistensi Klebsiella pneumoniae ix

9 2.3 Gen NDM-1 Pada Kelas B Metallo β-laktamase Polymerase Chain Reaction (PCR) BAB III KERANGKA BERPIKIR DAN KONSEP PENELITIAN 3.1 Kerangka Berpikir Kerangka Konsep BAB IV METODE PENELITIAN 4.1 Rancangan Penelitian Waktu dan Lokasi Penelitian Waktu Penelitian Lokasi Penelitian Populasi dan Sampel Penelitian Populasi Penelitian Teknik Penentuan Sampel Kriteria Inklusi dan Eksklusi Kriteria Inklusi Kriteria Eksklusi Variabel Penelitian Identifikasi Variabel Definisi Operasional Bahan dan Instrumen Penelitian Bahan Penelitian Instrumen Penelitian Prosedur Penelitian Penumbuhan Klebsiella pneumoniae Isolasi DNA Klebsiella pneumoniae Teknik PCR Elektroforesis Gel Agarosa Alur Penelitian Analisis Data BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 Hasil Pembahasan x

10 BAB VI SIMPULAN DAN SARAN 6.1 Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

11 DAFTAR TABEL Tabel 5.1 Data sampel isolat Klebsiella pneumoniae Tabel 5.2 Campuran PCR pada optimasi PCR gen gen blandm-1 pada bakteri Klebsiella pneumoniae Tabel 5.3 PCR pada optimasi PCR gen gen blandm-1 pada bakteri Klebsiella pneumoniae xii

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Isolat Klebsiella pneumonia pada media agar MacConkey... 9 Gambar 2.2 Figur skematik faktor virulensi Klebsiella pneumonia Gambar 5.1 Hasil optimasi PCR keenam gen blandm-1 pada bakteri Klebsiella pneumonia xiii

13 DAFTAR SINGKATAN WHO MRSA ESBL : World Health Organization : Methicillin Resistant Staphylococcus aureus : Extended Spectrum β-laktamase NDM-1 : New Delhi Metallo β-laktamse 1 MHSA LPS KPC MBL EDTA VIM : Mannose Sensitive Hemagglutinins : Lipopolisakarida : Klebsiella pneumoniae Carbapenemase : metallo β-laktamase : Ethylenediaminetetraacetic acid : Verona Integron-Mediated Metallo-β-lactamase xiv

14 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Resistensi terhadap antibiotik dewasa ini semakin mengkhawatirkan dan terus menjadi fokus perhatian dunia (WHO, 2015). Data dari WHO berdasarkan pengamatan global pada tahun 2014 menunjukkan terjadinya peningkatan resistensi terhadap antibiotik di seluruh belahan dunia. Di daerah Asia Tenggara hasil pengamatan menunjukkan terjadinya resistensi tingkat tinggi dari bakteri Escherichia coli dan Klebsiella pneumoniae terhadap cephalosporin generasi ketiga dan florokuinolon. Di beberapa daerah di Asia Tenggara juga diketahui bahwa lebih dari satu seperempat infeksi oleh Staphylococcus aureus merupakan Methicillin Resistant Staphylococcus aureus (MRSA) (WHO, 2014). Pada penelitian yang dilaksanakan oleh Usman Hadi di Indonesia yang terdiri dari dua kali pengamatan menunjukkan terjadinya peningkatan bakteri penghasil ESBL dan MRSA dengan persentasi 22% dan 18% pada tahun 2010 menjadi 53% dan 24% berturut-turut (Hadi et al., 2013). WHO pada tahun 2014 melaporkan terjadinya resistensi terhadap antibiotik karbapenem pada bakteri Klebsiella pneumoniae yang sudah menyebar ke seluruh belahan dunia (WHO, 2014). Karbapenem disebut sebagai "last-line agent atau "antibiotic of last resort" karena kemampuannya yang unik yang relatif resisten terhadap hidrolisis oleh β-laktamase sehingga resistensi terhadap obat dari golongan ini menimbulkan permasalahan yang serius dalam dunia medis meninjau dari peningkatan jumlah kasus yang ditemui (Papp-Wallace et al., 1

15 2011). Karbapenemase merupakan β-laktamase dengan kemampuan hidrolitik yang hebat, dapat menyebabkan aktivitas banyak antibiotik β-laktam menjadi tidak efektif, yang mampu menghidrolisis penisilin, monobaktam, cephalosporin, dan karbapenem. Karbapenemase merupakan bagian dari kelas A, B, dan D β- laktamase (Queenan and Bush, 2007). Penelitian Dongeun Yong melaporkan adanya jenis baru dari kelas B β-laktamase yaitu NDM-1 yang merupakan singkatan dari New Delhi Metallo β-laktamase 1 yang ditemukan pada seorang pasien berkebangsaan India yang menetap di Swedia dimana sebelumnya mendapat perawatan rumah sakit di New Delhi akibat Infeksi Saluran Kemih (ISK) dengan etiologi Klebsiella pneumoniae. Gen resisten NDM-1 sekarang muncul sebagai salah satu mekanisme baru yang menyebabkan bakteri resisten terhadap karbapenem (Yong et al., 2009). Banyaknya penduduk, sanitasi dan kebersihan yang buruk, sulitnya air bersih, penggunaan dan penjualan antibiotik bebas tanpa resep dokter, dan kebijakan antibiotik di rumah sakit yang lemah memudahkan penyebaran NDM-1 (Nordmann et al., 2011). Berdasarkan hasil survey oleh Berrazeg et al dari 1 Desember 2009 hingga 31 Desember 2012 diketahui bahwa bakteri penghasil NDM-1 paling banyak adalah Klebsiella pneumoniae (Berrazeg et al., 2014). Klebsiella pneumoniae merupakan bakteri gram negatif dari famili Enterobacteriaceae yang menempati urutan kedua tersering penyebab bakteremia setelah Escherechia coli. Infeksi oleh Klebsiella pneumoniae dihubungkan dengan infeksi oportunistik (ECDC, 2012). Infeksi oleh Enterobacteriaceae yang resisten terhadap karbapenem khususnya Klebsiella pneumonia menjadi tantangan bagi 2

16 dunia medis, mengingat bahwa resistensi terhadap berbagai jenis antibiotik mengakibatkan terbatasnya pemilihan pengobatan farmakologi. Salah satu pilihan terapi untuk patogen pembawa NDM-1 yang ada saat ini adalah antibiotik tigesiklin dan kolistin. Isolat yang ditemukan di daerah India (Chennai dan Haryana) dan Inggris memiliki kepekaan terhadap antibiotik tigesiklin sebesar 64% di Inggris, 56% di Chennai, dan 67% di Haryana. Kepekaan terhadap kolistin sebesar 89% di Inggris, 94% di Chennai, dan 100% di Haryana (Kumarasamy et al., 2010). Penelitian yang dilaksanakan oleh Lascols et al menunjukkan mulai terjadinya resistensi pada kolistin dan tigesiklin pada 3 isolat yang 2 diantaranya adalah Klebsiella pneumoniae (Lascols et al., 2011). Meningkatnya migrasi dan perjalanan wisata memudahkan penyebaran plasmid yang membawa gen resisten blandm-1 dari satu tempat ke tempat lain. Di Chennai, India Utara ditemukan 44 isolat positif NDM-1 dimana 14 diantaranya merupakan Klebsiella pneumoniae. Pada India Selatan di Haryana ditemukan 26 isolat positif NDM-1 yang semuanya adalah Klebsiella pneumoniae. Di UK ditemukan 37 isolat positif NDM-1 dan 21 isolat merupakan Klebsiella pneumoniae. Daerah Pakistan ditemukan 25 isolat positif NDM-1 (Kumarasamy et al., 2010). Isolat positif juga ditemui di Australia, Singapura, Belgia, Kanada, Prancis, Italia, Jepang, Belanda, New Zealand, Oman, Taiwan, USA, Austria, Cina, Denmark, Kuwait, Lebanon, Norwegia, Afrika Selatan, Spanyol, Swedia, dan Turki (Berrazeg et al., 2014). Sebagian besar pasien memiliki riwayat pernah mendapatkan perawatan di rumah sakit di India, sehingga dapat diketahui India merupakan reservoir utama. 3

17 Bali sebagai daerah pariwisata menerima kunjungan dari wisatawan mancanegara yang besar setiap tahunnya, salah satunya berasal dari India. Data dari Dinas Pariwisata Daerah Bali menunjukkan terjadinya peningkatan kunjungan wisatawan India ke Bali dari tahun 2014 dengan jumlah menjadi hingga Oktober 2015 (Dinas Pariwisata Daerah Bali, Dengan mengacu pada tingginya kunjungan wisatawan mancanegara khususnya India ke Bali dan telah ditemukannya bakteri yang membawa gen blandm-1 di Singapura dan Australia, penulis tertarik untuk melakukan penelitian mengenai keadaan-keadaan optimal yang diperlukan untuk deteksi molekuler gen blandm-1 dengan teknik Polymerase Chain Reaction (PCR) sebagai deteksi dini guna mengetahui keberadaan gen blandm-1 di Bali pada bakteri gram negatif Klebsiella pneumoniae. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas dapat ditarik rumusan masalah sebagai berikut: 1. Berapakah konsentrasi primer optimal yang diperlukan untuk Polymerase Chain Reaction (PCR) pada deteksi gen resisten blandm-1 dari spesimen klinis Klebsiella pneumoniae yang resisten karbapenem di RSUP Sanglah pada tahun ? 2. Berapakah suhu annealing primer optimal yang diperlukan untuk PCR pada deteksi gen resisten blandm-1 dari spesimen klinis Klebsiella pneumoniae yang resisten karbapenem di RSUP Sanglah pada tahun ? 4

18 3. Berapakah volume cetakan DNA optimal yang diperlukan untuk PCR pada deteksi gen resisten blandm-1 dari spesimen klinis Klebsiella pneumoniae yang resisten karbapenem di RSUP Sanglah pada tahun ? 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan Umum Tujuan umum dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan kondisi optimal pada deteksi gen resisten blandm-1 dari spesimen klinis Klebsiella pneumoniae yang resisten karbapenem di RSUP Sanglah pada tahun dengan teknik molekuler PCR Tujuan Khusus Tujuan khusus dari penelitian ini adalah: 1. Untuk mengetahui konsentrasi primer yang optimal untuk Polymerase Chain Reaction (PCR) pada deteksi gen resisten blandm-1 dari spesimen klinis Klebsiella pneumoniae yang resisten karbapenem di RSUP Sanglah pada tahun Untuk mengetahui suhu annealing primer yang optimal untuk PCR pada deteksi gen resisten blandm-1 dari spesimen klinis Klebsiella pneumoniae yang resisten karbapenem di RSUP Sanglah pada tahun Untuk mengetahui volume cetakan DNA yang optimal untuk PCR pada deteksi gen resisten blandm-1 dari spesimen klinis Klebsiella pneumoniae yang resisten karbapenem di RSUP Sanglah pada tahun

19 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat Akademis Adapun manfaat akademis dari penelitian ini adalah data mengenai keadaan-keadaan optimal yang diperlukan untuk deteksi gen resisten blandm-1 di RSUP Sanglah dengan teknik PCR Manfaat praktis Adapun manfaat praktis dari penelitian ini adalah apabila ditemukan terdapat Klebsiella pneumoniae pembawa gen blandm-1 dapat segera dilakukan perencanaan penatalaksanaan yang tepat untuk terapi dan pencegahan penyebarannya. 6

20 7