BAB 1 PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah Infeksi diderita hampir 30% orang di dunia dan angka kematian yang disebabkan infeksi mencapai 40% (WHO, 2005). Agen penyebab infeksi antara lain karena bakteri, jamur, dan virus (Sriyani et al., 2013). Lebih dari dua bakteri penyebab infeksi antara lain Streptococcus pyogenes dan Shigella sonnei. Streptococcus pyogenes adalah salah satu contoh bakteri Gram positif patogen yang menginfeksi saluran pernafasan, menyebabkan demam rematik (Cunningham, 2000), faringitis, dan glomerulonefritis (O Loughlin et al., 2007). Streptococcus pyogenes atau Group A Streptococcus (GAS) merupakan kelompok Streptococcus β hemolitik spektrum luas yang banyak menginfeksi anak-anak (Carapetis et al., 2005) serta bersifat imunomodulator pada manusia (Johansson et al., 2010). Shigella ssp adalah bakteri Gram negatif patogen yang dapat menyebabkan diare terutama pada balita dan gangguan saluran pencernaan (Selvi & Atan, 2005). Di Amerika Serikat 60-80% gangguan Shigellosis disebabkan oleh Shigella sonnei (Rudolph et al., 1996). Shigellosis adalah infeksi saluran cerna yang ditandai dengan adanya darah pada saat buang air besar, perut terasa nyeri dan tenesmus (Selvi & Atan, 2005). Di negara berkembang, diare yang disebabkan oleh Shigella adalah masalah kesehatan yang sering dialami (Ofoyo et al., 2002). Kondisi infeksi yang disebabkan bakteri diterapi dengan menggunakan antibakteri (Depkes, 2005). Antibakteri adalah suatu zat atau senyawa dengan konsentrasi yang kecil bisa menghambat pertumbuhan bakteri atau bahkan membunuh dengan cara mengganggu proses metabolisme dari bakteri tersebut (Permenkes, 2011). Namun kasus resistensi terhadap antibakteri meningkat (Nascimento et al., 2000). Penggunaan tanaman sebagai antibakteri yang efektif untuk infeksi bakteri kini menjadi alternatif dari kasus resistensi antibakteri sintesis (Martin & Ernst, 2003). Salah satu tanaman yang digunakan sebagai antibakteri herbal adalah pacar air (Impatiens balsamina L.). Ekstrak tanaman pacar air memiliki aktivitas sebagai 1
2 antifungi (Hotmauli, 2010). Ekstrak heksan, petroleum eter, aseton, dan metanol dari tanaman pacar air mempunyai aktivitas antibakteri yang memiliki spektrum luas, yaitu antibakteri yang mampu membunuh bakteri Gram positif dan Gram negatif (John & Koperuncholan, 2012). Bunga tanaman pacar air mengandung flavonoid kaemferol dan kuersetin yang memiliki aktivitas antijamur, antibakteri, dan antioksidan (Yang et al., 2001). Ekstrak metanol daun pacar air bersifat sebagai antibakteri terhadap bakteri Staphylococcus aureus (Gram positif) dan Pseudomonas aerugenosa (Gram negatif) (Nurdin et al., 2013). Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui aktivitas antibakteri ekstrak etanol daun pacar air terhadap Streptococcus pyogenes dan Shigella sonnei, dan mengetahui senyawa yang bertanggungjawab terhadap aktivitas antibakteri menggunakan uji bioautografi. Penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan antibakteri yang dapat dimanfaatkan untuk mengobati infeksi yang disebabkan oleh bakteri Streptococcus pyogenes dan Shigella sonnei. B. Rumusan Masalah Perumusan masalah berdasarkan latar belakang tersebut diatas antara lain: 1. Apakah ekstrak etanol daun pacar air mampu menghambat pertumbuhan bakteri yang ditandai adanya diameter zona hambat terhadap Streptococcus pyogenes dan Shigella sonnei? 2. Apakah senyawa golongan antrakuinon yang terdapat pada ekstrak etanol daun pacar air yang terdeteksi pada uji KLT memiliki aktivitas terhadap bakteri Streptococcus pyogenes dan Shigella sonnei? C. Tujuan Penelitian Dari latar belakang yang telah dijabarkan serta perumusan masalah tersebut maka tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Mengetahui aktivitas penghambatan ekstrak etanol daun pacar air terhadap bakteri Streptococcus pyogenes dan Shigella sonnei.
3 2. Mengetahui apakah senyawa golongan antrakuinon yang terdapat pada ekstrak etanol daun pacar air yang terdeteksi pada uji KLT yang memiliki aktivitas antibakteri terhadap bakteri Streptococcus pyogenes dan Shigella sonnei. D. Tinjauan Penlitian 1. Tanaman pacar air (Impatiens balsamina L.) a. Sistematika Tanaman pacar air adalah sebagai berikut: Kingdom : Plantae Divisi : Spermatophyta Sub Divisio : Angiospermae Kelas : Dicotyledoneae Sub kelas : Dialypetalae Ordo : Balsaminales Famili : Balsaminaceae Genus : Impatiens Spesies : Impatiens balsamina L. (Tjitrosoepomo, 2007) b. Khasiat Ekstrak daun pacar air berkhasiat sebagai antifungi dengan nilai MIC (Minimal Inhibitor Concentration) sebesar 12,5% terhadap bakteri Gram positif, Candida ATCC 10231 (Hotmauli, 2010). Ekstrak etanol daun pacar air memiliki aktivitas antimikroba dengan nilai MIC 1,0 4,0 mg/ml terhadap bakteri Gram positif seperti Bacillus cereus dan Staphylococcus aureus, dan terhadap gram negatif Klebsiella pneumonia, E. coli, S. thypi dan P. aeruginosa (Manikandan et al., 2011). Tabel 1 menunjukkan khasiat bagian tanaman pacar air. Tabel 1. Bagian tanaman pacar air dan aktivitasnya(yang et al., 2001), (Hisae & Kyoko, 2002), (Oku & Ishiguro, 2001), (Fukomoto, Isoi, Ishiguro, Semma, & Yamaki, 1996), (Herrera et al., 2013) Bagian tanaman Kegunaannya Daun Antiinflamasi, gatal, dan dermatitis Bunga Antihistamin, antianafilaktik, antibodi, antipiretik, antijamur, antibakteri, antipruritis, dan antitumor
4 c. Kandungan Kimia Isolat ekstrak metanol daun tanaman pacar air mengandung senyawa 6- metoksi 7-hidroksi kumarin (Adfa, 2006). Daun pacar air mengandung senyawa naftokuinon, turunan kumarin, tanin, flavonoid, steroid, saponin dan kuinon (Panichayupakaranant, 2001). Isolat ekstrak pacar air yang dideteksi menggunakan spektrum UV dan spektrum IR menghasilkan senyawa 2-methoxy- 1,4-naphthoquinone (Adfa, 2006). 2. Streptococcus pyogenes Klasifikasi bakteri Streptococcus pyogenes adalah sebagai berikut: Kingdom : Bacteria Fillum : Firmicutes Kelas : Bacili Ordo : Lactobacilales Famili : Streptococcaceae Genus : Streptococcus Species : Streptococcus pyogenes (Holt et al., 1994) Streptococcus pyogenes adalah salah satu golongan bakteri Gram positif, bersifat non-motil (tidak bergerak), tidak memiliki spora, berbentuk kokus, berdiameter kurang lebih 0,1 mikrometer, dan merupakan bakteri fakultatif anaerob (Cunningham, 2000). Karakteristik biokimia, bakteri Streptococcus pyogenes merupakan bakteri asam laktat karena kemampuannya memfermentasi pati secara langsung menjadi asam laktat (Putri et al., 2012). Infeksi terjadi karena adanya interaksi antara faktor-faktor virulensi bakteri tersebut dengan sel inangnya. Faktor virulensi tersebut antara lain streptokinase, hialuronidase, proteinase dan protein permukaan Streptococcus pyogenes yaitu streptococcal C5a peptidase (SCPa), protein M dan protein F (Todar, 2002). Pengatasan infeksi digunakan antibiotik. Antibiotik yang umum digunakan adalah penisilin yang dikombinasi dengan klindamisin (Lappin & Ferguson, 2009). Namun akhir-akhir ditemukan kasus resistensi dan alergi terhadap penisilin. Streptococcus pyogenes sensitif terhadap antibiotik meropenem, seftriakson, gentamisin, piperasilin-
5 tazobaktam sebesar 67% (Mardiastuti et al., 2007) dan eritromisin (Tegtmeyer et al., 2012). 3. Shigella sonnei Klasifikasi bakeri Shigella sonnei adalah sebagai berikut: Kingdom : Bacteria Fillum : Proteobacteria Kelas : Gamma proteobacteria Ordo : Enterobacteriales Famili : Enterobacteriaceae Genus : Shigella Species : Shigella sonnei (Karsinah et al., 1994) Shigella adalah bakteri Gram negatif berbentuk batang, tidak bergerak, tidak memiliki kapsul (Gomez & Cleary, 2001) serta kemampuannya bertahan pada suasana asam (Jawetz et al., 2001). Shigella menginvasi permukaan sel epitel kolon (Dupont, 2000) sehingga sel epitel mengalami inflamasi dengan menghasilkan eksotoksin yang dapat menyebabkan gejala demam, malaise, dan nyeri otot (Behrman, 1994). Antibiotik yang digunakan untuk infeksi Shigella sonnei adalah kombinasi trimetoprim dan sulfametoksazol (Nafianti & Sinuhaji, 2005). Senyawa alam derivat triterpen yang memiliki aktivitas antibakteri terhadap Shigella sonnei adalah asam terminolik dan 6-hidroksi asiatik dengan konsentrasi hambat minimal adalah 50 µg (Djoukeng et al., 2005). 4. Antibakteri Antibakteri adalah suatu zat atau senyawa yang dengan konsentrasi rendah bisa menghambat pertumbuhan bakteri atau bahkan membunuh dengan cara mengganggu proses metabolisme dari bakteri tersebut (Madigan et al., 2000). Antibakteri idealnya berbahaya bagi bakteri patogen tetapi aman untuk inang (Jawetz et al., 2001). Mekanisme kerja antibakteri antara lain merusak dinding sel, mengganggu permeabilitas membran, merusak molekul protein dan asam nukleat, menghambat aktivitas enzim, dan menghambat sintesa protein (Nester et al., 2012).
6 5. Uji Antibakteri Metode yang digunakan untuk uji antibakteri adalah sebagai berikut: a. Metode Difusi Metode yang umum digunakan untuk melihat aktivitas antibakteri adalah metode difusi (Jawetz et al., 2001). Macam-macam uji antibakteri dengan metode difusi antara lain adalah sebagai berikut: 1). Difusi Sumuran Difusi sumuran dilakukan dengan membuat lubang sumuran kemudian diisi dengan ekstrak yang akan diuji pada media agar padat yang diinokulasi dengan bakteri. Efektivitas suatu antibakteri dapat dilihat dari zona terang atau zona hambat yang dihasilkan (Kusmayati & Agustini, 2007) 2). Kirby Bauer Cara Kirby Bauer dilakukan dengan cara sedikitnya 3-5 koloni terisolasi baik dengan tipe morfologi yang sama dipilih dari kultur semalam pada media MH (Mueller Hinton), diinkubasi pada suhu 37ºC sampai mencapai 0,5 Mc Farland selama 3 jam. Kemudian suspensi ditamabah salin steril hingga kekeruhan sesuai standart 0,5 Mc Farland. Kapas lidi steril dicelupkan ke dalam suspensi kuman lalu ditekankan pada dinding tabung supaya tidak menetes dan diusapkan pada permukaan media agar hingga rata. Kertas samir (disk) yang mengandung antibiotik diletakkan di atas media, diinkubasi pada suhu 37ºC selama 18-24 jam (Hermawan dkk, 2007). Kemudian dibaca hasilnya: a). Radical zone yaitu suatu daerah di sekitar disk yang tidak ditemukan adanya pertumbuhan bakteri. Potensi bakteri diukur dengan menghitung diameter zona radikal b). Irradical zone yaitu suatu daerah di sekitar disk yang menunjukkan pertumbuhan bakteri dihambat oleh antibiotik tersebut tetapi tidak dimatikan (Lorian, 1980).
7 3). Pour Plate Suspensi bakteri yang telah ditambah akuades dan agar base, dituang pada media agar MH, disk diletakkan di atas media. Hasilnya dibaca sesuai standar masing-masing bakteri (Lorian, 1980). b. Metode Dilusi Metode dilusi adalah metode uji antibakteri pertama yang pernah digunakan. Prinsipnya adalah pengenceran antibiotik hingga didapat beberapa seri konsentrasi (Ericsson & Sherris, 1971). Tabung yang berisi seri konsentrasi antibiotik ditanami bakteri dengan konsentrasi 1-5 x 10 5 CFU/mL dan diinkubasi pada suhu 37ºC selama semalam. Efektivitas antibakteri dilihat dengan adanya kekeruhan yang terjadi pada tabung seri konsentrasi (Balows, 1994). Pada konsentrasi tertentu yang tidak terjadi kekeruhan, menandakan konsentrasi minimal antibiotik untuk menghambat pertumbuhan bakteri. 6. Bioautografi Bioautografi dilakukan untuk mengetahui senyawa yang bertanggungjawab terhadap aktivitas antibakteri (Choma, 2005). Keuntungan metode bioautografi antara lain hasilnya mudah diketahui, biaya murah serta mudah dilakukan (Kusmayati & Agustini, 2007). Metode bioautografi dibedakan menjadi tiga, yaitu: a. Bioautografi Kontak Bioautografi kontak dilakukan dengan meletakkan lempeng KLT (Kromatografi Lapis Tipis) hasil elusi senyawa uji di atas media padat yang sudah diinokulasi bakteri. b. Bioautografi Imersi atau Bioautografi Agar Overlay Bioautografi imersi atau bioautografi agar overlay dilakukan dengan cara lempeng KLT dilapisi dengan agar cair yang sudah diinokulasi bakteri. Setelah agar mengeras, lempeng KLT diinkubasi dan diwarnai dengan tetrazolium. Penghambatan bakteri ditandai dengan terbentuknya pita.
8 c. Bioautografi Langsung Bioautografi langsung dilakukan dengan menyemprot lempeng KLT dengan bakteri uji dan diinkubasi. Zona hambat yang terbentuk divisualisasi dengan menyemprot plat KLT dengan tetrazolium (Choma, 2005). E. Landasan Teori Ekstrak metanol daun pacar air yang dianalisis menggunakan kromatografi kolom menghasilkan senyawa kumarin sebanyak 6 mg (Adfa, 2006). Isolat ekstrak daun pacar air yang dideteksi menggunakan spektrum UV dan spektrum Infrared (IR) menghasilkan senyawa 2-methoxy-1,4-naphthoquinone (Adfa, 2006). Senyawa 2-methoxy-1,4-naphthoquinone adalah golongan senyawa antrakuinon yang memiliki aktivitas 0,6 kali lebih kecil dari tetrasiklin terhadap bakteri Gram positif, Staphylococcus aureus dan Gram negatif, Bacillus cereus (Adfa, 2008). Ekstrak daun pacar air memiliki aktivitas antibakteri terhadap bakteri Gram positif golongan Streptococcus yaitu Streptococcus mutans dan Gram negatif golongan Shigella yaitu Shigella epidermidis. Konsentrasi hambat minimal ekstrak daun pacar air terhadap Streptococcus mutans adalah 1000 µg/ml dan terhadap Shigella epidermidis adalah 500 µg/ml (Panichayupakaranan, tanpa tahun). F. Hipotesis Dari tujuan percobaan, ditarik dugaan sementara adalah sebagai berikut: 1. Ekstrak etanol 70% daun pacar air mempunyai aktivitas antibakteri yang ditandai dengan adanya zona hambat terhadap bakteri Streptococcus pyogenes dan Shigella sonnei. 2. Ekstrak etanol daun pacar air mengandung senyawa golongan antrakuinon memiliki aktivitas antibakteri terhadap bakteri Streptococcus pyogenes dan Shigella sonnei.