Analisis Gen Blavim, Blandm dan Blaimp Carbapenemase dengan Alat Otomatis Vitek-2 dan Metode Polymerase Chain Reaction (PCR) pada Isolat Bakteri Enterobacteriaceae di RSUP Dr. Moh. Hoesin Palembang
Tia Sabrina 1 , Erizka Rivani 1 , Venny Patricia 2
1 Bagian Mikrobiologi, Fakultas Kedokteran Universitas Sriwijaya, Palembang
2 Departemen Mikrobiologi Klinik, RSUP Moh. Hoesin, Palembang tia.sabrina@yahoo.co.id

## Abstrak
Enterobacteriaceae merupakan flora normal pada saluran intestinal manusia yang paling sering  menyebabkan penyakit pada  manusia.  Carbapenem  merupakan  antibiotik  lini  terakhir  yang  digunakan  untuk  mengobati  infeksi  berat  yang diakibatkan oleh bakteri batang Gram negatif, seperti Enterobacteriaceae, namun terjadi peningkatan prevalensi infeksi yang  diakibatkan  oleh Enterobacteriaceae yang  resisten  terhadap  carbapenem  (CRE).  Adapun  gen  yang  mengkode pada  CRE  antara  lain  gen bla VIM, bla NDM,  dan bla IMP  dan  deteksi  pada  gen-gen  ini  sangat  penting  dalam pencegahan dan penyebaran infeksi nosokomial di RS.  Sampel yang digunakan adalah  spesimen yang telah terdeteksi sebagai  isolat  bakteri Enterobacteriaceae yang Extended  Spectrum  Beta  Lactamase (ESBL)  dan  terjadi  resistensi terhadap  obat  golongan  carbapenem  (meropenem  dan  ertapenem)  oleh  alat  otomatis  yaitu  VITEK  2 compact  system. Sampel  tersebut  akan  dilakukan  proses  PCR  dengan  teknik  multiplex  PCR  untuk  mengidentifikasi  gen bla VIM, bla NDM,  dan bla IMP.  Sebanyak    43  sampel  yang  terdiri  dari  33  sampel  (76,7%)  isolat  bakteri  ESBL  dan  10  sampel (23,3%)  isolat  bakteri  Carbapenemase,  terdiri  dari  29  sampel  (67,4%)  bakteri Klebsiella  pneumonia dan  14  sampel (32,6%) bakteri E. coli . Sampel berasal dari darah (5 sampel/ 11,6%), sputum (16 sampel/ 37,2%), cairan peritoneum (1 sampel/  2,3%),  pus  (4  sampel/  9,3%),  urin  (12  sampel/  28%),  Swab  (3  sampel/  7%),  jaringan  (1  sampel/  2,3%),  dan feces  (1  sampel/  2,3%).  Dari  hasil  PCR,  gen  yang  teridentifikasi  dari  isolat  bakteri Enterobacteriaceae sebanyak  28 sampel  (65,11%)  dari  43  sampel  yang  diperiksa.  Sampel  yang  teridentifikasi  tersebut  terdiri  dari  9  sampel  (32,1%) isolat  bakteri  Carbapenemase  dan  19  sampel  (67,9%)  isolat  bakteri  ESBL.  Isolat  bakteri Enterobacteriaceae yang teridentifikasi tersebut terdiri dari 15 sampel gen bla NDM, 17 sampel gen bla VIM, dan 4 sampel gen bla IMP.
Kata kunci: enterobacteriaceae, carbapenemase, gen blaVIM, blaNDM, blaIMP

## Abstract
Enterobacteriaceae is a normal flora in human intestinal tract which the most frequently caused the disease in human. Carbapenem  is  the  last  lines  of  antibiotic  which  used  to  treat  severe  infection  that  caused  by  gram-negative  bacili bacteria, for example Enterobacteriaceae, but there is an increase prevalency of infection which caused by Carbapenem Resistant Enterobacteriaceae (CRE).  The  gene  that  encoding  CRE  is bla VIM, bla NDM,  and bla IMP  gene.  The detection of these genes are very important to prevent spreading the nosocomial infection at hospital. The samples are from  the  speciment  which  has  detected  as  isolate  of Extended  Spectrum  Beta  Lactamase (ESBL) Enterobacteriaceae bacteria  and  has  occurred  resistant  to  carbapenem  group  (meropenem  and  ertapenem)  which  detected  by  automatic equipment,  VITEK  2 compact  system. These  samples  will  be  processed  by  PCR  with  multiplex  PCR  technique  to indentify bla VIM, bla NDM,  and bla IMP  gene.  There  are  43  samples  consist  of  33  samples  (76,7%)  ESBL  bacteria isolate and 10 samples (23,3%) Carbapenemase bacteria isolate,  29 samples (67,4%) are Klebsiella pneumonia and 14 samples (32,6%) E. coli . These samples were from blood (5 samples/ 11,6%), sputum (16 samples/ 37,2%), peritoneal fluid (1 sample/ 2,3%), pus (4 samples/ 9,3%), urine (12 samples/ 28%), swab (3 samples/ 7%), tissue (1 sample/ 2,3%), and  feces  (1  sample/  2,3%).  From  the  PCR  result,  the  gene  was  indentified  from Enterobacteriaceae bacteria  isolate was    28  samples  (65,11%)  from  43  samples.  The  indentified  samples  consist  of    9  samples  (32,1%)  Carbapenemase bacteria  isolate  and  19  samples  (67,9%)  ESBL  bacteria  isolate.  The  identified  of Enterobacteriaceae bacteria  isolate consist of 15 samples bla NDM gene, 17 samples bla VIM gene, and 4 sample bla IMP gene.
Keyword: enterobacteriaceae, carbapenemase, blaVIM gene, blaNDM gene, blaIMP gene

## 1. Pendahuluan
Enterobacteriaceae merupakan flora normal  pada  saluran  intestinal  manusia  dan merupakan bakteri yang paling sering menyebabkan  penyakit  pada  manusia.  Bakteri ini  mudah  menyebar  antar  manusia  seperti melalu  tangan,  makanan  dan  minuman  yang terkontaminasi.  Bakteri  tersebut  juga  mudah membawa  material  genetik  melalui  transfer gen  secara  horizontal  yang  diperantarai kebanyakan  oleh  plasmid  dan  transposon. 1 Pengobatan  yang  biasa  dipakai  untuk infeksi Enterobacteriaceae adalah  golongan sefalosporin. Namun, karena terjadi peningkatan  resistensi  terhadap  obat  tersebut yang  diakibatkan  oleh  extended  spectrum  β- lactamase (ESBL), maka carbapenem digunakan sebagai obat pilihan terapi. 2
Carbapenem  merupakan  antibiotik  lini terakhir  yang  digunakan  untuk  mengobati infeksi  berat  yang  diakibatkan  oleh  bakteri batang Gram
negatif,
seperti Enterobacteriaceae .  Tetapi  pada  beberapa dekade terakhir ini dilaporkan terjadi
peningkatan
prevalensi infeksi yang
diakibatkan  oleh Enterobacteriaceae yang resisten terhadap carbapenem. 3 Ada dua faktor yang  paling  berperan  dalam  mekanisme terjadinya  resistensi  terhadap  carbapenem yaitu  produksi β-lactamase (sefalosporinase atau  ESBL)  dengan  aktivitas  carbapenemase yang  tidak  signifikan  berkombinasi  dengan penurunan  permeabitilitas  yang  diakibatkan oleh  kehilangan  atau  perubahan  porin  dan yang kedua adalah produksi carbapenem  yang menghidrolisis β-lactamase . 1
Sekarang  resistensi  terhadap  carbapenem menjadi fokus utama di dunia, hal ini dikarenakan hubungannya dengan resistensi antibiotik golongan  beta  laktam  dan  golongan  antibiotik lainnya seperti aminoglikosid, fluorokuinolon dan kotrimoksazol. 4 Hal  ini  akan  menurukan kemungkinan  untuk  mengobati  infeksi  yang diakibatkan  oleh  strain  yang  resisten  terhadap banyak obat ( multidrug-resistant ). 5
Carbapenemase  yang  diproduksi  oleh Enterobatericeae (NmcA) pertama kali
ditemukan pada tahun 1993. 6 Kemudian berkembang penelitian
tentang jenis carbapenemase dan telah teridentifikasi memiliki tiga  kategori  molekuler  yaitu  Kelas  A  Ambler, Kelas B dan Kelas D β-laktamase. Di dunia, tipe carbapenemase  yang  paling  sering  adalah  tipe NDM,  VIM  dan  IMP  yang  termasuk  ke  dalam molekuler  kelas  B  dan  KPC  yang  berhubungan dengan molekuler kelas A. 7
Deteksi  pada  pasien  yang  terinfeksi  dan carrier  terhadap  bakteri  yang  menghasilkan carbapenemase  sangat  penting.  Hal  ini  berguna untuk  pencegahan  penyebaran  bakteri  dan pencegahan  perkembangan  infeksi  nosokomial yang diakibatkan oleh Enterobacteriaceae penghasil  carbapenemase.  Studi  mengenai  ini masih  sedikit  dilakukan  di  rumah  sakit-  rumah sakit  yang  ada  di  Sumatera  Selatan,  khususnya kota  Palembang,  sehingga  peneliti  tertarik  untuk melakukan  identifikasi  gen bla VIM, bla NDM dan bla IMP  carbapenemase  dengan  Metode Polymerase  Chain  Reaction  (PCR) pada  Isolat Bakteri Enterobacteriaceae di  RSUP  Dr.  Moh. Hoesin Palembang.

## 2. Metode
Pada  penelitian  ini,  sampel  yang  digunakan adalah  spesimen  yang  telah  terdeteksi  sebagai isolat bakteri Enterobacteriaceae yang Extended  Spectrum  Beta  Lactamase (ESBL) dan  terjadi  resistensi  terhadap  obat  golongan carbapenem  (meropenem dan ertapenem) oleh alat  otomatis  yaitu  VITEK  2 compact  system. Sampel  tersebut  akan  dilakukan  proses  PCR dengan teknik multiplex PCR untuk mengidentifikasi  gen bla VIM, bla NDM,  dan bla IMP.
Tabel 1. Primer yang digunakan dalam penelitian 8 Nama Primer Sekuensi Primer Ann. Temp Gen Target Amplicon in bp VIM –F GATGGTGTTTGGTCGCATA 48 o C bla VIM 390 bp VIM – R CGAATGCGCAGCACCAG IMP – F GGAATAGAGTGGCTTAACTCTC bla IMP 232 bp IMP – R GGTTTAAYAAAACAACCACC NDM – F GGTTTGGCGATCTGGTTTTC bla NDM 621 bp NDM – R CGGAATGGCTCATCACGATC Tabel 2. Tahapan PCR untuk Amplifikasi Gen blaVIM, blaNDM dan blaIMP 9 Tahap Denaturasi Awal 95 o C (2 menit) Siklus PCR Tahap Denaturasi Tahap Annealing Tahap Ekstensi 35 siklus 95 o C (30 detik) 60 o C (30 detik)
72 o C (30 detik) Tahap Ekstensi Tambahan 72 o C (2 menit)

## 3. H asil
Dari  hasil  pengumpulan  sampel  yang  dilakukan, sampel  yang  terkumpul  sebanyak    43  sampel yang terdiri dari 33 sampel (76,7%) isolat bakteri ESBL  dan  10  sampel  (23,3%)  isolat  bakteri Carbapenemase.  Adapun  isolat  bakteri  tersebut berasal dari 29 sampel (67,4%) bakteri Klebsiella pneumonia dan  14  sampel  (32,6%)  bakteri E. coli . Sampel-sampel tersebut berasal dari darah (5 sampel/  11,6%),  sputum  (16  sampel/  37,2%), cairan  peritoneum  (1  sampel/  2,3%),  pus  (4 sampel/  9,3%),  urin  (12  sampel/  28%),  Swab  (3 sampel/  7%),  jaringan  (1  sampel/  2,3%),  dan feces (1 sampel/ 2,3%).
Dari hasil PCR, gen yang teridentifikasi dari isolat  bakteri Enterobacteriaceae sebanyak  28 sampel  (65,11%)  dari  43  sampel  yang  diperiksa. Sampel yang teridentifikasi tersebut terdiri dari 9 sampel (32,1%) isolat bakteri Carbapenemase dan 19  sampel  (67,9%)  isolat  bakteri  ESBL.  Isolat bakteri Enterobacteriaceae yang  teridentifikasi tersebut  terdiri  dari  15  sampel  gen bla NDM,  17 sampel gen bla VIM, dan 4 sampel gen bla IMP.
Gen bla NDM  yang  teridentifikasi  tersebut berasal  dari  13  sampel  isolat  bakteri Klebsiella pneumonia dan  2  sampel  isolat  bakteri E.  coli . Sedangkan gen bla VIM berasal dari 16 sampel
isolat Klebsiella  pneumonia dan  1  sampel isolat  bakteri E.coli .  Dan  gen bla IMP  yang teridentifikasi berasal dari 3 sampel isolat bakteri Klebsiella pneumonia dan 1 sampel isolat bakteri E.coli . Adapun  isolat  bakteri Enterobacteriaceae yang  teridentifikasi  memiliki  lebih  dari  satu  gen ditemukan  sebanyak  8  sampel  (28,6%)  dari  28 sampel  yang  teridentifikasi,  yaitu  6  sampel teridentifikasi  mengandung  gen bla NDM  serta bla VIM,  2  sampel  teridentifikasi  mengandung gen bla VIM  serta bla IMP,  dan  tidak  ada  isolat yang  mengandung  gen bla NDM  serta bla IMP secara bersamaan.

## Tabel 3. Jenis isolat bakteri
Isolat Bakteri Jumlah Persentase (%) ESBL 33 76,7 Carbapenemase 10 23,3 Total 43 100 Tabel 4. Jenis Bakteri pada Sampel Bakteri Jumlah Persentase (%) E. coli 14 32,6 Klebsiella pneumonia 29 67,4 Total 43 100
Tabel 5. Asal Sampel Spesimen Bakteri Asal Sampel Jumlah Persentase (%) Darah 5 11,6 Sputum 16 37,2 Cairan Peritoneum 1 2,3 Pus 4 9,3 Urin 12 28 Swab 3 7 Jaringan 1 2,3 Feces 1 2,3 Total 43 100

## Gambar 1. Hasil Pembacaan Elektroforesis Gen
blaNDM, blaVIM dan blaIMP

## 4. Pembahasan
Isolat  bakteri  ESBL  yang  tidak  teridentifikasi pada  alat  otomatis  VITEK  2 compact  system sebagai  bakteri  carbapenemase  dalam  hal  ini enterobacteriaceae yang  resisten  terhadap carbapenem ( Carbapenem Resistant Enterobacteriaceae /CRE) ditemukan memiliki gen  yang  mengkode  carbapenemase  (44,1% dari  sampel  yang  diperiksa).  Pemeriksaan gambaran  genotip  didapatkan  lebih  tinggi  (28 sampel  dari  43  sampel/  65,1%)  dari  pada pemeriksaan  dengan  gambaran  fenotip  (10 sampel  dari  43  sampel/  23,3%),  sama  dengan hasil  penelitian  yang  dilakukan  di  Mulago National
Refferal Hospital
Uganda. 10
Sedangkan  tingginya  angka  isolat  bakteri
ESBL  yang ditemukan   ini sama dengan hasil penelitian  yang  dilakukan  di  Rumah  Sakit Cipto  Mangunkusumo  (RSCM)  Jakarta  pada tahun  2011. 11 Peningkatan  angka  kejadian CRE  dapat  diakibatkan  oleh  ekspresi  tingkat tinggi  dari  ESBL  yang  diikuti  oleh  perubahan ekspresi  porin  atau  dengan  istilah  spesifik disebut enzime carbapenemase. 7
Gen  yang  mengkode  carbapenemase lebih  banyak  ditemukan  pada  isolat  bakteri Klebsiella  pneumonia dibandingkan  pada isolat bakteri E.coli . Hal ini sama dengan hasil penelitian  yang  dilakukan  di  RSCM  Jakarta pada  tahun  2011. 12 Hal  ini  dapat  diakibatkan oleh angka kejadian infeksi CRE di lingkungan  rumah  sakit  sebagian  besar disebabkan karena bakteri Klebsiella
pneumonia dan E. coli. 13
Hasil  identifikasi  gen bla VIM  lebih banyak ditemukan pada isolat bakteri dibandingkan  dengan  gen bla NDM  dan bla IMP. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan  di  Mulago  National  Refferal Hospital Uganda. 10

## 5. Simpulan
1. Isolat  bakteri Enterobacteriaceae yang resisten  terhadap  carbapenemase  di  RSUP Dr.  Moh.  Hoesin  Palembang  mencapai angka yang cukup tinggi.
2. Jenis  bakteri Enterobacteriaceae yang paling  banyak  ditemukan  sebagai  CRE adalah Klebsiella Pneumonia (67,4%).
3. Gen  blaVIM  carbapenemase  diidentifikasi paling banyak mengkode bakteri Carbapenemase Resistent
Enterobacteriacea /CRE  (39,5%),  diikuti oleh gen blaNDM dan gen blaIMP.

## Daftar Acuan
1. Nordmann  P.,  Naas  T.,  Poirel  L.  2011.
Global Spread of Carbapenemase-
Producing Enterobacteriaceae .  Emerging Infectious Diseases. www.cdc.gov/eid.Vol.17  No.10,  October 2011 2. Garbati M.A., Sakkijha H., Abushaheen A., 2016.  Infection  due  to  Carbapenem Resistant Enterobacteriaceae
among Saudi  Arabian  Hospitalized  Patients:  A Matched  Case-Control  Study.  Hindawi Publishing Corporation. BioMed Research International. http://dx.doi.org/10/1155/2016/3961684 3. Centers for Disease Control and Prevention. 2013. Vital signs: Carbapenem-resistant  Enterobcatericeae. Morbidity  and  Mortality  Weekly  Report,
Vol.62 No.9, PP 165-170.
4. Souli M., Galani I., Giamarellou H. 2008. Emergence  of  extensively  drug-resistant and pandrug-resistant Gram-negative bacilliin Europe, EuroSurveillance, vol.13, no.47. 5. Giamarellou  H.,  Poulakou  G.  2009. Multidrug-resistant gram negative infections:what  the  treatment  options?.
Drugs,vol. 69,no.14,pp.1879–1901.
6. Naas T., Nordmann P. 1994. Analysis of a carbapenem hydrolyzing classA 𝛽 - lactamase  from  Enterobactercloacae  and of  its  LysR  –  type  regulatory  protein. Proceedings  of  the  National  Academy  of Sciences  of  the  United  States  of America,vol.91,no. 16,pp.7693–7697.
7. Bush  K,  Jacoby  GA.  2010  Updated functional classification of betalactamases. Antimicrob Agents Chemother 54: 969-976.
8. Poirel,  L.,  Walsh,T.R.,  Cuvillier,  V., Nordman,P.  2011.  Multiplex  PCR  for detection  of  acquired  carbapenemase genes.  Diagnostic  Microbiology  and
Infecious Diseas;  70:119-123
9. Anoar  KA,  Ali  KA,  Omer  SA.  2014.
Detection of Metallo B-Lactamase Enzyme in Some Gram Negative Bacteria Isolated  From  Burn  Patiens  in  Sulaimani City,  Iraq.  European  Scientific  Journal January 2014 edition vol. 10, No.3.
10. Okoche,  D.  Asiimwe,  B.B.,  Katabazi,
F.A.,  Kato,  L.,  Najjuka,  C.F.,  2015. Prevalence and Characterization of Carbapenem Resistant Enterobacteriaceae Isolated  from  Mulago  National  Referral Hospital,Uganda. PLoSONE10(8):
e0135745.doi:10.1371/journal.pone.01357 45
11. Saharman,  Y.R.,  Lestari,  D.C.  2011. Phenotype Characterization of Beta Lactamase  Producing Enterobacteriaceae in The Intensive Care Unit (ICU) of Cipto Mangunkusumo  Hospital  in  2011.  Acta Medika Indonesiana.
12. Karuniawati, A., Saharman, Y.R.,
Lestari, D.C. 2011. Detection of Carbapenemase Encoding Genes in Enterobacteriace , Pseudomonas
aeruginosa ,  and Acinetobacter  baumanii Isolated  from  Patients  at    Intensive  Care Unit  Cipto  Mangunkusumo  Hospital  in 2011.  Acta  Medika  Indonesiana.  April. 2013.
13. Ehrhard,  L,  Karaalp,  A.K.,  Hackel,T., Höll,  G.,  Rodewald,  N.,  Reif,  U.  2014. Prevalence  of  Carbapenemase  Producing Bacteria in Hospitals in Saxony,Germany.
Bundesgesundheitsblatt Gesundheitsforschung  Gesundheitsschutz
57:406–413doi: 10.1007/s00103-013- 1914-z. PMID:24658670