FISIOLOGI MIKROBA

FISIOLOGI MIKROBA

RESPONS IMUN TERHADAP MIKROBA

• Manifestasi penyakit infeksi akibat langsung DARI pathogen mikrobial, DAN interaksinya dengan system imun pejamu.

• Macam respons imun dan penyebab infeksi akan menentukan apakah penyakit menjadi akut atau berkepanjangan.

• Respons imun terhadap patogen ekstraselular dan intraseluler berbeda.

• Sistem imun pada patogen ekstraselular ditujukan untuk menghancurkan patogen serta menetralisir produknya, pada patogen intraseluler sel T dapat menghancurkan sel yang terinfeksi, dalam kata lain sitotoksik, atau dapat mengaktivasi sel untuk menghadapi patogen

• Sel-sel utama yang berperan pada respons imun dalam infeksi mikroorganisme yaitu makrofag, sel T dan sel B.

• Sel-sel tersebut berinteraksi satu dengan yang lain secara langsung atau melalui interleukin (IL). Selain itu diikutsertakan pula komplemen, sel NK dan sel K.

• Mikroorganisme yang menembus pertahanan mekanik nonspesifik masih dapat dieliminir oleh elemen-elemen dari sistim imun nonspesifik lainnya.

• Enzim lisozom yang ditemukan dalam banyak sekresi mampu menghancurkan dinding banyak bakteri.

• Komplemen dapat diaktifkan secara alternatif oleh berbagai bakteri.

• Aktivasi tersebut akan mengeliminir bakteri melalui lisis atau peningkatan fagositosis (melalui faktor kemotaktik, opsonin dan reseptor untuk komplemen pada permukaan fagosit).

• Acute phase protein meningkat dan salah satu dari protein tersebut adalah C Reactive Protein (CRP) dan disebut demikian oleh karena mengikat protein C dari pneumokok.

• Ikatan antara CRP dan protein C tadi akan mengaktifkan komplemen secara alternatif.

Aktivasi komplemen terlihat pada Gambar 1

• Bila pertahanan sistim imun nonspesifik tidak dapat mengeliminir kuman, sistim imun spesifik akan dikerahkan.

• Sistim ini bekerja spesifik dan menggunakan rnemori.

• Antigen akan mencetuskan serentetan reaksi yang menghasilkan aktivasi limfosit, produksi antibodi dan limfosit efektor yang spesifik untuk imunogen

MEKANISME ELIMINASI ANTIGEN

• Fungsi akhir dari sistim imun adalah mengeliminir bahan asing. Hal ini dilakukan melalui berbagai jalan :

• 1) Sel Tc dapat menghancurkan antigen asing seperti sel kuman dan sel yang mengandung virus secara langsung melalui penglepasan sitotoksin.

• 2) Antibodi berfungsi dalam respons imun melalui beberapa cara :

• a)Neutralisasi toksin • Antibodi yang spesifik (IgG, IgA) untuk toksin

bakteri atau bisa serangga/ular dapat mengikat antigen dan menginaktifkannya. Kompleks ikatan tersebut selanjutnya akan dieliminir oleh sistim fagosit makrofag.

• b)Neutralisasi virus • Antibodi yang spesifik (IgG, IgA) terhadap

epitop pada permukaan virus akan mencegah ikatan virus dengan sel mukosa sehingga mencegah infeksi, Sel NK dapat menghancurkan sel yang diinfeksi virus.

• c)Opsonisasi bakteri • Antibodi (IgG, IgM) dapat

menyelimuti permukaan bakteri sehingga memudahkan eliminasi oleh fagosit (yang memiliki reseptor untuk Fc dari Ig). Ikatan dengan makrofag tersebut memudahkan fagositosis (opsonin).

d)Aktivasi komplemen • IgG, IgM, IgA) dapat mengaktifkan komplemen. Bila epitop ada pada

permukaan sel misalnya bakteri, maka komplemen yang diaktifkan dapat menghancurkan sel tersebut dgn enzim.

• Beberapa komponen komplemen (C3b, C4b) juga memiliki sifat opsonin.

• Opsonin tersebut berikatan dengan kompleks antigen-antibodi dan dengan·reseptor pada permukaan makrofag sehingga memudahkan fagositosis.

• Ada komponen komplemen yang berupa kemotaktik (C3a, C5a) untuk neutrofil dan ada yang mengaktifkan mastosit dan basofil (anafilatoksin) untuk melepas histamin.

• Beberapa bakteri seperti E. coil dan S. aureus dapat mengaktifkan komplemen langsung melalui jalur alternatif. Respons melalui komplemen sangat kompleks dan penting dalam inflamasi yang juga merupakan mekanisme pertahanan.

LPS

Bakteri Gram -

M

Cytokines

Adhesion molekul Expression

PMN

PMNPMN

PEMB.DARAHJARINGAN

Cytokines

Endothelial Cells

(Vasodilatasipermeabilitas )

(COLOR,RUBOR, DOLOR)

ACUTE INFLAMATION -1

LPS

LPS

LPS

Bakteri Gram -

Tissue injury

Aktipasikomplemen(jalur alternatif)

PEMB.DARAHJARINGAN

Endothelial Cells

(Vasodilatasi dan permeabilitas )

(COLOR,RUBOR, DOLOR)

ACUTE INFLAMATION -2

C3bC3b M/PMN

C5a,C3a,C4a Bas

Zat mediator

Opsonisasi

C5 convertaseMAC

KEMOTAKTIK

C5a

LPS

Bakteri Gram -

M(APC)

Cytokines

M(APC)

M/PMN

Sistem LimpatikJARINGAN

Cytokines

Endothelial Cells

(COLOR,RUBOR, DOLOR)

LPS

Th

B

KUMAN EKSTRASELULER

Cytokines

M/PMNOpsonisasi

Netralisasi Complement activation(classical pathway)

M Cytokines

MM

Sistem Limpatikdan darah

Jaringan

CytokinesMHC IITh

B

Kuman Intraseluler/VirusTc/Ts

Cytokines

ADCC NK

NK

Tc NK

MHC I

KumanExtraseluler

• 4)Eliminasi protozoa • Baik imunitas humoral maupun selular

(makrofag dan sel T yang diaktifkan) berperanan pada eliminasi P. carinii, Giardia dan T. gondi.

• 5)Eliminasi jamur • Respons imun terhadap jamur adalah

kompleks; yang penting antara lain mekanisme selular dan efek toksik melalui neutrofil. Dinding sel jamur dapat mengaktifkan komplemen (jalur alternatif) yang menghasilkan opsonin dan memudahkan fagositosis.

IMUNOLOGI INFEKSI BAKTERI

• bakteri yang dapat masuk dan tetap hidup dalam sel eukariositik terlindung dari antibodi humoral dan hanya dapat dieliminasi oleh respons imun seluler.

• Bakteri ini harus memiliki mekanisme khusus untuk memproteksi dirinya dari pengaruh ensim lisosomal dalam sel.

• Terdapat 3 kelompok bakteri dipandang dari sisi kemampuan invasi ke dalam sel eukariositik yaitu bakteri intraseluler fakultatif, bakteri intraseluler obligat, dan bakteri ekstraseluler.

• Termasuk dalam kelompok intraseluler fakultatif adalah Salmonella spp,Shigella spp, Legionella pneumophili, Invasive Escherichia coli, Neisseria spp,Mycobacterium spp, Listeria monocytogenes, Bordetella pertussis.

• Dalam kelompokintraseluler obligat termasuk Rickettsia spp, Coxiella burnetti, Chlamydia spp.

• contoh bakteri ekstraseluler adalah Mycoplasma spp, Pseudomonas aeruginosa, EnterotoxigenicEscherichia coli, Vibrio cholerae, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes,Haemophylus influenzae, Bacillus anthracis.

Struktur Bakteri• Menurut sifat patologik dinding sel, bakteri dapat dibagi menjadi

gram negatif dan garam positif, mikobacterium dan spirochaeta. • Permukaan bakteri dapat pula dilapisi kapsul yang protektif. Protein

dan polisakarida yang ada kapsul dapat merangsang sistim imun humoral tubuh untuk membentuk antibodi.

• Di luar membran plasma , bakteri memiliki mukopeptida yang disebut peptidoglikan. Bagian ini merupakan sasaran lisozim.

• Antigen yang sering digunakan untuk diagnosis imunologik dan sebagai sasaran untuk antibodi protektif ditemukan di permukaan luar yang dapat segera berinteraksi dengan efektor imnologik seperti antibodi.

• Eksotoksin secara aktif disekresi bakteri gram positif. Eksotoksin bersifat sitotoksik dan membunuh sel dengan mekanisme kimiawi. Eksotoksin dapat mengganggu fungsi normal sel tanpa membunuhnya dan merangsang produksi sitokin yang menimbulkan penyakit., merusak fagosit, jaringan setempat, dll dan sebagiannya dapat menyebabkan kematian.

• Patogenesitas beberapa infeksi bakteri non invasif yang hidup dalam sel permukaan seperti Diptheri dan Vibrio cholera yang memproduksi eksotoksin bergantung pada kemampuan pejamu untuk memproduksi imunoglobin yang dapat mentralisasinya.

• Antibodi yang dibentuk terhadap toksin dapat menteralisasi efek toksin tetanus, difteri sehingga dapat mencegah kerusakan jaringan yang ditimbulkannya.

IMMUNE RESPONSE

I. Innate (natural) immunity. 1. Physical & chemical barrier 2. Phagocytic cells & Natural Killer (NK) Cell 3. Blood protein :complement 4. CytokinesII. Adaptive (spesific) immunity. 1.Humoral Immunity (B cell) 2.Cell Mediated Immunity(Tcell)

PENGENALAN MUSUH• Sistem Imun mengenal satu atau lebih komponen musuh antigen• Perlu proses penyiapan efektif.• Hanya berespon terhadap antigen yang sama spesifik.• Kenal langsung atau perlu perantara (Antigen Presenting Cells)

MEKANISME SISTEM IMUN

1. Pengenalan “musuh” 2. Penangkapan “musuh”3. Penghancuran “musuh”4. Kerjasama semua komponen sistem

PENGENALAN “MUSUH”• Belajar sejak dalam kandungan mis. Timus tempat sekolah sel T. • Substansi/produk (toksin) mikroor- ganisme, natural segera dikenal respon cepat. (Innate Immunity)• Proses pengenalan (adaptif) setelah musuh datang (Adaptive Immunity)

PENANGKAPAN MUSUH

• Musuh masuk jaringan tubuh.• Ditangkap dan dihancurkan oleh Neutrophil, macrophage, NK Cells dan complement (Innate Immunity)• Macrophage (APC)kenalkan antigen musuh ke sel T (CMI)• Sel B menangkap sendiri antigen musuh (HI)

PENGHANCURAN MUSUH

• Penangkapan dan penghancuran musuh terjadi di luar sel (dalam cairan antar sel, limpe dan darah) dan di dalam sel.• Ekstraseluler oleh Innate Immunity (kecuali NKcells)dan Hum Immunity • Intraseluler oleh NK cells dan T cells.

KERJASAMA MELAWAN MUSUH• Kunci kehebatan sistem imun.• Komunikasi melalui kontak langsung antar sel reseptor dan molekul assessori yang sesuai untuk sel yang akan kerjasama• Berkomunikasi melalui molekul yang dilepas oleh masing-masing sel (Cytokine)

RESPONS PEJAMU TERHADAP INFEKSI BAKTERI

• Pertahanan tubuh terhadap infeksi dengan patogen terjadi dengan 1. Pertahanan non-spesifik (innate) dengan mengeluarkan agen

infeksi atau membunuhnya pada kontak pertama. Bilamana patogen menimbulkan infeksi berbagai respons non-adaptif dini penting untuk mengendalikan infeksi dan mempertahankan pengawasan terhadapnya, sampai terbentuk respons imun adaptif.

2. Respons imun adaptif memerlukan waktu beberapa hari, mengingat limfosit T dan B harus menemukan antigen spesifik untuk mengadakan proliferasi, dan berdiferensiasi menjadi sel efektor. Respons sel B yang tergantung pada sel T (T-cell dependent B-cell responses) tidak akan dapat dimulai sebelum sel mempunyai kesempatan untuk mengadakan proliferasi dan diferensiasi.

• Terdapat perbedaan mendasar antara respons imun terhadap patogen ekstraselular danintraseluler.

• Bagi patogen ekstraselular system imun ditujukan untuk menghancurkan pathogennya sendiri serta menetralisir produknya.

• Dalam merespons patogen intraseluler terdapat 2 pilihan, sel T dapat bersifat sitotoksik menghancurkan sel yang terinfeksi, atau dapat mengaktivasi sel untuk menghadapi patogen tersebut.

• Sebagai contoh, adalah sel penolong T (helper T cells) melepas sitokin yang akan mengaktivasi makrofag untuk

• menghancurkan organisme yang telah mengalami endositosis.

• Banyak patogen memiliki fase infeksi intraseluler dan ekstraselular, dan mekanisme respons imun yang efektif akan berbeda dari waktu ke waktu

Imunitas Non-Spesifik (Innate Immune Response)

• Respons ini terjadi segera tanpa memerlukan kontak dengan mikroba sebelumnya

• Respons innate tidak spesifik, dan berlaku bagi setiap patogen. • Respons terhadap bakteri yang mengadakan invasi disertai proses

inflamasi pada tempat infeksi dimana cairan,sel, bahan-bahan yang terlarut merembes keluar dari darah menuju jaringan.

• Kejadian ini disertai kemerahan setempat, pembengkakan, serta demam.

• Inflamasi bertujuan memusatkan agen pertahanan tubuh ke lokasi yang membutuhkan. Selama inflamasi sel-sel fagosit seperti neutrofil dan makrofag, meninggalkan aliran darah dan bermigrasi menuju tempat infeksi sebagai respons tehadap kemikal (chemoattractants) yang dilepaskan di tempat tersebut.

• Sesampainya pada tempat tersebut, sel-sel fagosit mengenali, menelan (engulf), serta menghancurkan patogen.

• Darah juga mengandung rangkaian protein terlarut yang dinamakan komplemen, yang dapat melubangi membran plasma sel bakteri, dengan akibat lisis dan kematian sel.

• Respons imun innate terutama efektif terhadap bakteri tertentu, yang pada dinding selnya terdapat polisakharida unik sehingga segera dikenali sel pejamu sebagai asing.

Respons Imun Adaptif

• Respons Imun adaptif memerlukan waktu agar dapat mempersiapkan system imun untuk menghadapi agen asing.

• Respons ini sangat spesifik, dan hanya ditujukan untuk molekul-molekul yang spesifik pada bahan-bahan asing.

• Respons imun didapat dibagi dalam 2 kategori yaitu imunitas humoral, yangdilaksanakan oleh antibodi (

• imunoglobulin), dan imunitas dimediasi sel• . Dalam beberapa kasus antibodi dapat terikat pada toksin bakteri

sekaligus mencegahnya umtuk masuk ke dalam sel pejamu.• antibodi dapat berfungsi sebagai molecular tags yang terikat pada

patogen yang masuk dan menandainya untuk dimusnahkan. • Sel bakteri yang dilapisi molekul antibodi cepat dicerna oleh makrofag

atau dihancurkan komplemen yang diangkut dalam darah.• Antibodi tidak efektif untuk patogen intraseluler, sehingga diperlukan

sistem senjata tipe ke dua. Imunitas dimediasi sel dilaksanakan oleh limfosit T (sel-T), yang bila teraktivasi dapat secara spesifik mengenal serta membunuh sel terinfeksi (atau asing).

Cell Mediated Immunity(Cellular Immunity)

• Diperankan oleh T cell (limposit T)• Macrophage atau B cell memperkenalkan antigen musuh kepada T cell• Mematikan musuh melalui mekanisme penghancuran sel yang mengandung antigen (Cytotoxic T Cell) atau membantu Macrophage

SERANGAN BAKTERI

Lapis I : Fisik Kimia Flora Normal……………………………………….

Lapis II : PMN Comp Macroph Ig.…………..NK cell……………....………Lapis III: B cell T cell Antibody (Ig)

Complement Cytotoxic T Cell Neutralization Macrophage

PHAGOCYTOSIS AND KILLING BY MACROPHAGE

Extravasasi O2,Nutrisi, sel-sel pertahanan

Cairan Extraseluler meningkat Masuk aliran limpe

Kelenjar limpe

Sirkulasi darahLimpa

Kuman atau antigen

Kuman atau antigenyg masuk darah

Respon Imun

RespoImun

Jaringan

Sirkulasi limpe

Buku Bacaan• John Clancy, JR : Basic concepts in

Immunology. A student’s survival guide. (Mc.Graw-Hill International editors, 2000).

• Ivan Roitt : Essential Immunology, Ed. 8,1994. Terjemahan oleh Aida Harahap dkk, 2003): Imunology

• Abul K.Abbas: Cellular and Molecular Immunology. WB Saunders Comp., 2000).