SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

KARAKTERISASI STREPTOKOKUS GRUP B (SGB) YANG DIISOLASI DARI PENDERITA KOMPLIKASI OBSTETRI SEBAGAI LANDASAN PEMBERIAN TERAPI DAN IMUNOPROFILAKSIS TERHADAP INFEKSI NEONATAL ZINATUL HAYATI SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2005

SURAT PERNYATAAN Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa segala pernyataan dalam disertasi saya yang berjudul: KARAKTERISASI STREPTOKOKUS GRUP B (SGB) YANG DIISOLASI DARI PENDERITA KOMPLIKASI OBSTETRI SEBAGAI LANDASAN PEMBERIAN TERAPI DAN IMUNOPROFILAKSIS TERHADAP INFEKSI NEONATAL Merupakan gagasan atau hasil disertasi saya sendiri, dengan pembimbingan para Komisi Pembimbing, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya. Disertasi ini belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar pada program sejenis di Perguruan Tinggi lain. Semua data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan dengan jelas dan dapat diperiksa kebenarannya. Bogor, 20 Mai 2005 Zinatul Hayati B046010011

ABSTRAK ZINATUL HAYATI. Karakterisasi Streptokokus Grup B (SGB) yang Diisolasi dari Penderita Komplikasi Obstetri sebagai Landasan Pemberian Terapi dan Imunoprofilaksis terhadap Infeksi Neonatal. Dibimbing oleh I WAYAN TEGUH WIBAWAN sebagai Ketua, SRI BUDIARTI POERWANTO, IMAM SUPARDI dan KAMALUDDIN ZARKASIE, masing-masing sebagai Anggota Komisi. Streptokokus Grup B (SGB) adalah penyebab utama infeksi serius pada neonatus seperti pneumonia, septikemia dan meningitis. Komplikasi obstetri merupakan faktor resiko penting timbulnya insidensi infeksi neonatal. Tujuan penelitian ini adalah untuk melakukan karakterisasi SGB yang diisolasi dari penderita komplikasi obstetri yang digunakan sebagai landasan dalam mencari cara pencegahan yang efektif terhadap infeksi neonatal. Identifikasi bakteri dilakukan dengan uji CAMP dan imunodifusi menggunakan antiserum spesifik terhadap SGB. Dari 38 orang penderita komplikasi obstetri dapat diisolasi SGB sebanyak 10 orang (26,32%). Sembilan puluh persen isolat tumbuh keruh pada media cair dan memperlihatkan bentuk koloni yang difus pada soft-agar. Streptokokus Grup B yang tumbuh keruh dan koloni difus mengekspresikan karakter hidrofilik pada salt aggregation test (SAT). Sebaliknya satu isolat SGB lainnya tumbuh dengan supernatan yang jernih dan sedimen di dasar tabung pada media cair, bentuk koloni kompak pada soft-agar dan memiliki karakter hidrofobik. Distribusi serotipe SGB yang diperoleh adalah serotipe VI (40%), VII (30%), III (20%) dan VIII (10%). Pada skrining hialuronidase dengan uji plate agar-hyaluronidase, semua isolat memperlihatkan adanya aktivitas hialuronidase. Streptokokus Grup B SV-14 dipilih dan digunakan untuk investigasi selanjutnya. Purifikasi hialuronidase dilakukan dengan menggunakan kromatografi filtrasi gel. Hasil purifikasi SGB SV-14 menunjukkan aktivitas spesifik hialuronidase sebesar 0.32 U/mg dengan konsentrasi protein sebesar 2.3 mg/ml. Berat molekul hialuronidase yang ditentukan dengan SDS-PAGE kira-kira 100 kd. Uji patogenisitas SGB yang dilakukan pada mencit neonatus yang diinjeksi suspensi bakteri secara intraperitoneal menunjukkan bahwa bakteri ini umumnya menyebabkan infeksi early-onset. Isolat SR-7 yang merupakan SGB serotipe VI yang diisolasi dari penderita abortus (mola hidatidosa) adalah isolat yang paling patogenik. Hasil uji sensitivitas antibiotika yang ditentukan dengan metode difusi cakram Kirby-Bauer menunjukkan bahwa semua isolat SGB masih sensitif terhadap penisilin dan ampisilin sedangkan terhadap gentamisin, tertasiklin dan eritromisin telah mengalami resistensi masing-masing sebanyak 100%, 90% dan 60%. Uji imunogenisitas dilakukan dengan mengukur konsentrasi IgG spesifik serum mencit bunting pascavaksinasi dengan masing-masing isolat bakteri yang diinaktivasi dengan pemanasan melalui indirect-elisa. Hasil uji menunjukkan bahwa umumnya konsentrasi IgG menurun dengan cepat kecuali vaksin SR-7 yang memperlihatkan konsentrasi IgG yang terus meningkat sampai hari ke-5 pascavaksinasi. Hasil penelitian ini mengindikasikan bahwa pemberian kemoprofilaksis intrapartum dengan antibiotika golongan penisilin lebih efektif dalam usaha pencegahan infeksi neonatal. Kata kunci: Streptokokus Grup B, neonatal, septikemia, meningitis.

ABSTRACT ZINATUL HAYATI. Characterization of Group B Streptococci Isolated from the Obstetrical Complication Patients as the Based of Therapy and Immunoprophylaxis on Neonatal Infection. Under guidance by I WAYAN TEGUH WIBAWAN as a chairman, SRI BUDIARTI POERWANTO, IMAM SUPARDI and KAMALUDDIN ZARKASIE as members of advisory committee. Group B Streptococci (GBS) are the major cause of serious infections in neonates, including pneumonia, septicemia and meningitis. Obstetric complications are important risk factor of insidence of neonatal infection. This research was conducted in order to characterize of GBS isolated from obstetric complication patients and used as base of prevention of neonatal infection. The identification of GBS was done by CAMP test and immunodiffusion using specific serum against Group B Streptococci. Group B Streptococci could be isolated from 10 of 38 pregnant women with obstetric complication. Most of GBS culture (90%) grew turbid in fluid media and showed diffuse colonies in soft-agar. Group B Streptococci with turbid growth and diffuse colonies expressed hydrophylic characters in salt aggregation test (SAT). Contrary, one culture of GBS grew as sediment with clear supernatan in fluid media, compact colonies in soft-agar and had hydrofobic character. Serotype distribution of GBS are VI (40%), VII (30%), III (20%) and VIII (10%). All GBS isolates showed hyaluronidase activity on agar-hyaluronidase plate test. Group B Streptococci SV-14 is selected and used for further investigation. Hyaluronidase purification was done using gel filtration chromatography. Purified hyaluronidase of GBS SV-14 had specific activity of 0.32 U/mg with protein concentration 2.3 mg/ml. The patogenicity test of GBS was done in neonatal mouse pups injected with bacterial suspensions intraperitoneally. The results of patogenicity test showed that most of GBS isolates caused early-onset infection. Interestingly, that GBS SR-7 (serotype VI, isolated from abortus/mola hidatidosa) was the most pathogen. Antibiotic sensitivity tests using Kirby-Bauer disk diffussion methode indicated that all GBS isolates were sensitive against penicillin and ampicillin but resistant to gentamisin (100%), tertacycline (90%) and erythromycin (60%). The imunogenicity of each GBS isolates were determined by measuring the spesific IgG concentration against respective GBS isolates with indirect-elisa. The results showed that the concentration of specific IgG decrease significantly in 3 days after vaccination, except IgG against SR-7, which significantly increase until 5 days of observation. The results of this research indicated that the use of intrapartum chemoprophylaxis were more effective than immunoprophylaxis in preventing GBS infections. Key words: Grup B Streptococci, neonatal, sepsis, meningitis

KARAKTERISASI STREPTOKOKUS GRUP B (SGB) YANG DIISOLASI DARI PENDERITA KOMPLIKASI OBSTETRI SEBAGAI LANDASAN PEMBERIAN TERAPI DAN IMUNOPROFILAKSIS TERHADAP INFEKSI NEONATAL ZINATUL HAYATI DISERTASI sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Sains Veteriner SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2005

Judul Disertasi : Karakterisasi Streptokokus Grup B (SGB) yang Diisolasi dari Penderita Komplikasi Obstetri sebagai Landasan Pemberian Terapi dan Imunoprofilaksis terhadap Infeksi Neonatal. Nama NIM : Zinatul Hayati : B046010011 Disetujui Komisi Pembimbing Dr. drh. I Wayan Teguh Wibawan, MS Ketua Dr. dr. Sri Budiarti Poerwanto Anggota Prof. Dr. dr. Imam Supardi, Sp.MK Anggota Dr. drh. Kamaluddin Zarkasie Anggota Diketahui Ketua Program Studi Sains Veteriner Dekan Sekolah Pascasarjana Dr. drh. Bambang P. Priosoeryanto, MS Prof. Dr. Ir. Syafrida Manuwoto, M.Sc Tanggal Ujian: 19 Mei 2005 Tanggal Lulus:

PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadhirat Allah Subhanahu Wata ala atas segala rahmat dan karunianya sehingga karya tulis penelitian ini dapat diselesaikan. Karya tulis ini disusun setelah penulis melaksanakan penelitian sebagai syarat memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Sains Veteriner, Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini berjudul Karakterisasi Streptokokus Grup B (SGB) yang Diisolasi dari Penderita Komplikasi Obstetri sebagai Landasan Pemberian Terapi dan Imunoprofilaksis terhadap Infeksi Neonatal, dilakukan selama 2 tahun 8 bulan sejak April 2002 hingga Desember 2004 di Laboratorium Bakteriologi dan Laboratorium Terpadu FKH-IPB serta Laboratorium Biotekeknologi Hewan dan Biomedis Pusat Riset Bioteknologi- IPB. Tempat pengambilan sampel penelitian adalah di Rumah Sakit Marinir Cilandak Jakarta. Penelitian ini dapat berjalan dengan lancar berkat bimbingan dan dukungan moril maupun materil dari ketua komisi pembimbing Bapak Dr. drh. I Wayan Teguh Wibawan, MS dan Anggota Komisi Pembimbing yang terdiri dari Ibu Dr. dr. Sri Budiarti Poerwanto, Bapak Prof. Dr. dr. Imam Supardi, Sp.MK dan Bapak Dr. drh. Kamaluddin Zarkasie, untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga. Penghargaan dan terima kasih juga disampaikan kepada Bapak Dr. drh. Bambang Pontjo Priosoeryanto, MS sebagai Ketua Program Studi Sains Veteriner dan seluruh dosen di lingkungan Program Studi Sains Veteriner Institut Pertanian Bogor. Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. drh. Fachriyan Hasmi Pasaribu di Laboratorium Bakteriologi FKH-IPB dan Ibu Dr. drh. Retno D. Soejoedono MS di Laboratorium Terpadu FKH-IPB yang telah banyak membantu kelancaran penelitian ini. Tak lupa pula terima kasih kepada dr. Bambang Fajar, Sp.OG sebagai Kepala Bagian Obstetri di Rumah Sakit Marinir Cilandak Jakarta. Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada Proyek Hibah Bersaing XI Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional yang telah mendanai penelitian ini dan juga kepada Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Depdiknas yang telah memberi Beasiswa Pendidikan Pascasarjana (BPPS) kepada penulis, selain itu juga terima kasih atas beasiswa pendidikan yang diberikan oleh PEMDA NAD. Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada rekan-rekan AETH Wahyuni, Lili Zalizar, Ros Sumarni, Ani, Tati Nurhayati, Sri Murtini, Ening Wiedosari, Wendry Setiyadi P, M. Amrullah Pagala dan lain-lain yang tak mungkin penulis sebutkan satu persatu atas segala bantuan, saran dan kerjasamanya. Terima kasih juga kepada mahasiswa bimbingan Dhillah Pujowaty, Erwan Hendrawan, Lina Anggraini, Roesma Yanti dan Sapto yang telah ikut serta membantu dalam pelaksanaan penelitian ini. Kepada Bapak Drs. Agus Soemantri dan Ibu Dewi sebagai laboran juga penulis ucapkan banyak terima kasih atas segala bantuannya. Akhirnya penulis menghaturkan ucapan terima kasih secara khusus kepada suami tercinta Dr. drh. Teuku Fadrial Karmil, MSi dan anak-anak tersayang Teuku Syifa Fadrizha Nanda, Cut Rezha Nanda Keumala dan Cut Maula Nanda yang senantiasa selalu mendorong semangat, memberi motivasi, mendoakan dan

merelakan kehilangan kebersamaan selama penulis menempuh pendidikan ini. Tak lupa pula terima kasih kepada almarhum Ayahanda Drs. H. M. Ali Muhammad dan almarhumah Ibunda Rohani Djuned yang telah memberi bekal kepada ananda sejak kecil hingga dapat menempuh pendidikan tertinggi ini. Kepada saudara-saudaraku Prof. Dr. H. Rusydi Ali Muhammad, Dra. Raihan Putri MPd, Drs. Zulfa Fuadi, Ir. Badrunnisa MM, Syamsul Rizal dan Abdul Mukti yang telah banyak membantu baik moril maupun materil penulis ucapkan banyak terima kasih. Dalam kesempatan ini izinkan penulis memohon maaf kepada semua pihak atas segala kesalahan, kekurangan serta kelemahan penulis baik dalam perkuliahan, pelaksanaan penelitian maupun penulisan disertasi. Harapan penulis semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan, kritik dan saran dari semua pihak sangat diharapkan untuk penyempurnaan disertasi ini. Bogor, 20 Mai 2005 Zinatul Hayati

RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Banda Aceh pada tanggal 5 Maret 1964 sebagai anak kelima dari tujuh bersaudara dari pasangan Drs. H. M. Ali Muhammad (Alm) dan Rohani Djuned (Alm). Pendidikan sarjana ditempuh di Fakultas Kedokteran Universitas Syiah Kuala Banda Aceh dan memperoleh gelar dokter pada tahun 1994. Pada tahun 1998 penulis diterima di Program Magister Program Studi Ilmu Kedokteran Dasar Program Pascasarjana Universitas Padjadjaran Bandung dan memperoleh gelar Magister Kesehatan pada tahun 2001. Pada tahun yang sama penulis juga mendapat gelar Spesialis Mikrobiologi Klinik dari Kolegium Mikrobiologi Indonesia. Pada tahun itu juga penulis melanjutkan pendidikan pada Program Doktor Program Studi Sains Veteriner Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor ini. Selama mengikuti pendidikan program pascasarjana penulis mendapat beasiswa dari Beasiswa Pendidikan Pascasarjana (BPPS) Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional dan beasiswa pendidikan dari PEMDA NAD. Penulis juga mendapat dana penelitian dari Proyek Hibah Bersaing XI Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional tahun 2003 dan 2004 dengan judul penelitian Peran Kapsul dan Hialuronidase Streptokokus Grup B pada Kasus Abortus, Ketuban Pecah Sebelum Waktu dan Infeksi Neonatal serta Peluang Pencegahannya. Penulis pernah bekerja sebagai Pegawai Tidak Tetap (PTT) di Departemen Kesehatan dan menjabat sebagai Kepala Puskesmas Pidie Kabupaten Pidie Propinsi NAD dari tahun 1995 hingga 1998. Sejak tahun 1998 hingga sekarang penulis diterima sebagai Staf Pengajar di Bagian Mikrobiologi Fakultas Kedokteran Universitas Syiah Kuala Banda Aceh. Selama mengikuti pendidikan di IPB penulis mendapat kepercayaan untuk mengisi tenaga medis di Poliklinik IPB. Penulis juga mendapat kepercayaan untuk menjadi Anggota Pembimbing Skripsi Mahasiswa Fakultas Kedokteran Hewan dan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB. Selama mengikuti Program Pascasarjana di IPB penulis menjadi anggota Perhimpunan Mikrobiologi Indonesia (PERMI) dan Perhimpunan Ahli Mikrobiologi Klinik Indonesia (PAMKI). Penulis pernah mendapat penghargaan The Best Oral Presenter dari Focus Biotech, Malaysia - PERMI pada Annual Meeting 2003 Indonesian Society for Microbiology di Bandung. Karya ilmiah yang berjudul Insidensi Kolonisasi Asimtomatik SGB pada Ibu Hamil Sehat telah diterbitkan pada Jurnal Ilmiah Pertanian Gakuryoku Vol. X (2) tahun 2004. Satu buah poster dengan judul Penapisan Kolonisasi Asimtomatik Streptokokus Grup B pada Ibu Hamil Berdasarkan Trimester Kehamilan telah dipamerkan pada Symposium on Microbial Infections Future Strategies for Global Crisis yang dilaksanakan oleh PAMKI tahun 2003 di Jakarta. Selain itu 4 buah karya ilmiah telah disajikan pada Seminar Nasional yaitu: 1. Serotype Distribution and Fenotype Expression of Group B Streptococci Isolates from Pregnant Women with Obstetric Complication pada Seminar Nasional XI PERSADA tahun 2004 di Bogor. 2. Preparasi Antiserum Poliklonal Monospesifik-Tipe Streptokokus Grup B sebagai Bahan Identifikasi Serotipe Isolat dari Penderita Komplikasi Obstetri pada PIT PERMI 2004 di Semarang.

3. The Incidence of Group B Streptococcal Asymtomatic Colonization in Healthy Pregnant Women pada Seminar Nasional X PERSADA tahun 2003 di Jakarta. 4. Distribusi Serotipe Streptokokus Grup B Isolat asal Ibu Hamil pada PIT PERMI 2003 di Bandung. Dalam bidang organisasi, penulis pernah menjabat sebagai Koordinator Bidang Kesejahteraan dan PHBI Ikatan Mahasiswa Pascasarjana Aceh di Bogor (IKAMAPA) tahun 2003-2004 dan Bidang Pengabdian Masyarakat Forum Mahasiswa Pascasarjana Aceh Se Indonesia (FORPASI) di Jakarta tahun 2003-2004.

DAFTAR ISI DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... Halaman I. PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 3 1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian... 3 1.4 Manfaat penelitian... 4 1.5 Kerangka Pemikiran... 4 1.6 Hipotesis... 8 II. TINJAUAN PUSTAKA... 9 2.1 Ciri Umum Streptokokus Grup B. 9 2.2 Identifikasi Bakteri... 10 2.3 Diagnosa Penyakit SGB Neonatal... 11 2.4 Epidemiologi Penyakit SGB. 11 2.5 Spektrum Penyakit... 14 2.6 Faktor Virulensi Streptokokus Grup B... 15 2.6.1 Antigen Kapsul Polisakarida... 15 2.6.2 Antigen Protein Permukaan 17 2.6.3 Asam Lipoteikoat (Lipoteichoic Acid/LTA)... 17 2.6.4 Produk-produk Ekstraseluler... 17 2.7 Patogenesis infeksi neonatal SGB... 18 2.8 Mekanisme Pertahanan Inang... 19 2.9 Pencegahan Infeksi Neonatal SGB... 21 2.10 Pengobatan Penyakit SGB... 23 III. METODE PENELITIAN... 24 3.1 Tempat dan Waktu... 24 3.2 Bahan dan Alat Penelitian... 24 3.3 Metode Penelitian... 25 3.3.1 Isolasi dan Identifikasi Bakteri... 25 3.3.2 Karakterisasi Fenotipe Antigen Kapsul polisakarida... 27 3.3.3 Penentuan Serotipe Antigen Kapsul Polisakarida... 28 3.3.4 Penentuan Hialuronidase... 28 3.3.5 Uji Patogenisitas... 33 3.3.6 Uji Sensitivitas Antibiotika... 34 3.3.7 Uji Imunogenisitas... 34 3.3.8 Analisis Data 36 xiii xiv xv

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN... 37 4.1 Isolasi dan Identifikasi SGB... 37 4.2 Karakterisasi Fenotipe Antigen Kapsul Polisakarida... 41 4.3 Penentuan Serotipe Kapsul Polisakarida... 46 4.4 Penentuan Hialuronidase... 49 4.5 Uji Patogenisitas SGB.. 53 4.6 Uji Sensitivitas Antibiotika.. 58 4.7 Uji Imunogenisitas SGB.. 60 V. SIMPULAN DAN SARAN... 66 5.1 Simpulan... 66 5.2 Saran... 66 VI. TINJAUAN PUSTAKA... 67

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Bakteri patogen terbanyak penyebab meningitis menurut usia.. 15 Tabel 2. Hasil isolasi dan identifikasi SGB dari penderita komplikasi obstetri 37 Tabel 3. Ekspresi Fenotipe SGB dari penderita komplikasi obstetri. 42 Tabel 4. Hasil uji kespesifikan antiserum terhadap tipe SGB sebelum absorbsi 47 Tabel 5. Hasil uji kespesifikan antiserum terhadap tipe SGB setelah absorbsi 47 Tabel 6. Distribusi serotipe SGB isolat dari kasus komplikasi obstetri. 48 Tabel 7. Hasil Uji Kadar Protein dan Aktivitas Spesifik Hialuronidase 50 Tabel 8. Hasil uji patogenisitas SGB isolat dari penderita komplikasi obstetri pada mencit neonatal... 54 Tabel 9. Hasil uji kepekaan isolat terhadap berbagai antibiotika 58 Tabel 10. Konsentrasi IgG dalam serum sampel pascavaksinasi... 62

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Reaksi positip uji CAMP... 38 Gambar 2. Reaksi positip uji AGPT.... 38 Gambar 3. Morfologi koloni SGB pada plate agar darah.. 40 Gambar 4. Morfologi bakteri SGB dengan pewarnaan Gram. 40 Gambar 5. Pola pertumbuhan bakteri SGB pada media cair... 44 Gambar 6. Pola pertumbuhan bakteri SGB pada media soft agar...... 44 Gambar 7. Distribusi serotipe SGB. 48 Gambar 8. Uji Plate Agar-Hyaluronidase.. 50 Gambar 9. Hasil SDS-PAGE Hialuronidase SGB...... 52 Gambar 10. Mencit neonatal yang mengalami kematian.. 55 Gambar 11. Mencit neonatal yang sehat... 55 Gambar 12. Mencit yang mengalami kekerdilan... 56 Gambar 13. Hasil uji sensitivitas antibiotika... 59 Gambar 14. Kurva strandar IgG mouse standar 61 Gambar 15. Pola peningkatan konsentrasi IgG pascavaksinasi 63

DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Hasil uji ANOVA konsentrasi IgG pascavaksinasi 77 Lampiran 2. Hasil uji Duncan s Multiple Range Test (DMRT) Konsentrasi IgG pascavaksinasi.. 78