## Peran Aerosol M. tuberculosis pada Penyebaran Infeksi Tuberkulosis

## Gina Amanda
Peserta Program Pendidikan Dokter Spesialis I, Departemen Pulmonologi dan Kesehatan Respirasi, Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia, RSUP Persahabatan, Jakarta, Indonesia.

## ABSTRAK
Tuberkulosis merupakan penyakit yang penyebarannya melalui udara; droplet yang dibatukkan penderita tuberkulosis dapat menginfeksi individu lain  di  sekitarnya.  Pemeriksaan  apusan  basil  tahan  asam  sputum  belum  dapat  menggambarkan  derajat  penularan  seseorang.  Pemeriksaan biakan M. tuberculosis berasal dari aerosol yang dibatukkan dapat menunjukkan derajat infeksius individu.
Kata kunci : Aerosol, basil tahan asam, droplet nuclei , tuberkulosis.

## ABSTRACT
Tuberculosis is an airborne transmitted disease. Droplet coughed by tuberculosis patients may infect other individuals. Examination for acid-fast bacilli from sputum smear has not been able to assess the M. tuberculosis transmissibility. Cough aerosol test for M. tuberculosis may be used to assess the transmission potential of tuberculosis patients to their contacts. Gina Amanda. The Role of Aerosol M. tuberculosis in Tuberculosis Transmission
Keywords : Acid fast bacilli, aerosol, droplet nuclei, tuberculosis.

## PENDAHULUAN
Tuberkulosis  (TB)  merupakan  masalah kesehatan global dengan angka kejadian kasus baru  sebesar  8,6  juta  dan  angka  kematian sebesar  1,3  juta  setiap  tahun. 1 Di  dunia diperkirakan 2 milyar orang telah terinfeksi M. tuberculosis ( M. tb ), namun hanya 5-10% yang menderita  penyakit  TB. 2 Penyebaran  kuman TB  dipengaruhi  oleh  beberapa  faktor  seperti keadaan  lingkungan  termasuk  kelembapan udara, ventilasi, pajanan sinar ultraviolet, dan kecepatan  ventilasi  paru  pada  individu  yang berkontak dengan penderita TB. Faktor risiko lain adalah konsentrasi kuman dalam sputum dan frekuensi batuk penderita TB, serta durasi pajanan penderita TB dengan individu lain. 3
Sampai  saat  ini,  konsentrasi  kuman M. tb pasien TB dilihat melalui apusan bakteri tahan asam  (BTA)  yang  diperoleh  dari  sputum. Namun,  pemeriksaan  ini  belum  maksimal untuk  menilai  potensi  penyebaran  kuman M. tb oleh  pasien  ke  individu  di  sekitarnya.
Pemeriksaan  aerosol  batuk  yang  menilai colony forming unit (CFU)  kuman M. tb
merupakan  salah  satu  pemeriksaan  yang dapat memprediksi infeksi baru pada individu yang  kontak  dengan  penderita  TB. 3 Pasien TB yang menghasilkan aerosol dalam jumlah tinggi  (≥10  CFU)  memiliki  kemungkinan  6-9 kali  lipat  untuk  menyebabkan  konversi  hasil uji  tuberkulin  pada  kontaknya  dibandingkan dengan penderita TB dengan aerosol negatif. 2 Pada  tinjauan  pustaka  ini  akan  dibahas tentang peran aerosol M. tb terhadap kejadian infeksi TB.

## TUBERKULOSIS
Mycobacterium tuberculosis
merupakan basil  tahan  asam  berukuran  0,5-3 μ m. Mycobacterium tuberculosis ditularkan melalui droplet udara  yang  disebut  sebagai droplet nuclei yang dihasilkan oleh penderita TB paru ataupun  TB  laring  pada  saat  batuk,  bersin, berbicara,  ataupun  menyanyi. 4,5 Droplet ini akan tetap berada di udara selama beberapa menit sampai jam setelah proses ekspektorasi. 4
Pada  tahun  2012,  insidens  kasus  TB diperkirakan  sebesar  8,6  juta  di  dunia  atau
122  kasus  per  100.000  populasi. 5,6 Angka  ini meningkat  menjadi  10,4  juta  atau  142  kasus per 100.000 populasi pada tahun 2015. 7 Angka kematian akibat TB pada tahun 2012 adalah 1,3 juta  yang  terdiri  atas  940.000  kematian  pada pasien status infeksi human immunodeficiency virus (HIV) negatif dan 320.000 kematian pada pasien  status  HIV  positif. 5 Pada  tahun  2015, angka  kematian  akibat  TB  pada  pasien  HIV negatif sebesar 1,4 juta dan pada pasien HIV sebesar 0,39 juta. Di Indonesia, angka insidens TB pada tahun 2015 adalah 1,02 juta jiwa dan pada pasien HIV sebesar 78.000 kasus. Angka kematian  akibat  TB  pada  pasien  HIV  negatif adalah 100.000 (67.000-150.000) dan pada HIV positif adalah 26.000 (20-34.000). 7

## PATOFISIOLOGI
Infeksi M. tb dimulai  dengan  terinhalasinya droplet yang  mengandung  kuman M. tb ke  saluran  napas.  Sebagian  besar  kuman biasanya akan terperangkap di saluran napas atas  melalui  mukus  yang  dihasilkan  oleh sel  goblet  dan  dengan  gerakan  silia  akan menyebabkan  mukus  yang  mengandung
kuman  tersebut  keluar  dari  saluran  napas.
Droplet mengandung M. tb yang  berhasil melewati  sistem  mukosilier  akan  mencapai alveoli  dan  kemudian  akan  dikelilingi  dan ditelan  oleh  makrofag  yang  merupakan sistem  imunitas innate di  alveoli.  Sistem komplemen  juga  berperan  pada  proses fagositosis M. tuberculosis. Protein komplemen C3  akan  berikatan  pada  dinding  sel  bakteri dan pada makrofag, kemudian menyebabkan opsonisasi. 4
Bakteri M. tb yang telah ditelan oleh makrofag dapat  bermultiplikasi  lambat  melalui  proses pembelahan yang terjadi 25-32 jam. Sementara itu,  tubuh  akan  membentuk  respons  imun seluler yang diinisiasi melalui produksi enzim proteolitik  dan  sitokin  oleh  makrofag.  Sitokin akan  menarik  sel  limfosit  T  ke  fokus  infeksi. Respons imun seluler ini tetap akan terbentuk meskipun  infeksi M. tb telah  teratasi  dengan sistem  imun innate sebelumnya.  Makrofag kemudian akan mempresentasikan antigen M. tb pada permukaan sel T. Proses imunitas ini akan berlangsung 2-12 minggu, dan selama itu kuman M. tb akan terus tumbuh sampai sistem imunitas seluler cukup untuk mengatasi infeksi kuman. Pada individu dengan imunitas seluler yang kompeten, akan terbentuk granuloma di sekitar M. tuberculosis .  Lesi  noduler  ini  terdiri dari akumulasi sel limfosit T dan makrofag yang menghambat  replikasi  dan  penyebaran M. tuberculosis . Kondisi ini akan menghancurkan makrofag  sehingga  terbentuk  nekrosis pada  bagian  tengah  lesi.  Namun  demikian, kuman M. tb masih  dapat  bertahan  hidup dengan  cara  mengubah  ekspresi  fenotipnya seperti  regulasi  protein.  Setelah  2-3  minggu, nekrosis  ini  disebut  nekrosis  kaseosa  yang bersifat  rendah  kadar  oksigen,  rendah  nilai pH,  dan  kadar  nutrisi  yang  terbatas.  Kondisi nekrosis kaseosa menghambat pertumbuhan kuman  dan  menimbulkan  infeksi  laten. Pada  individu  yang  imunokompeten,  lesi ini  akan  membentuk  fibrosis  dan  kalsifikasi. Pada  pasien immunocompromised ,  lesi ini  akan  menyebabkan  penyakit  primer progresif.  Jaringan  nekrosis  pada  pasien immunocompromised akan mengalami proses liquefaction dan  dinding  jaringan  fibrosa akan  kehilangan  integritasnya,  sehingga dapat  menyebabkan  bahan  nekrotik  keluar mencapai  bronkus  atau  pembuluh  darah. Hal  ini  menyebabkan  pada  parenkim  paru terbentuk  kavitas.  Pada  kondisi  ini, droplet yang  mengandung  kuman M. tb dapat
dibatukkan dari bronkus dan menyebar pada orang  lain.  Jika  masuk  ke  pembuluh  darah akan  menyebabkan  infeksi  ekstra-paru.  Basil M. tb juga  dapat  masuk  ke  pembuluh  limfe dan  membentuk  granuloma  kaseosa  yang baru. 4
Berdasarkan  mekanisme  pertahanan  tubuh terhadap  kuman M. tb maka  infeksi  TB dapat  berupa  infeksi  TB  laten,  penyakit  TB primer,  penyakit  TB  primer  progresif,  dan penyakit  TB  ekstra  paru.  Infeksi  TB  laten terjadi  apabila  sistem  imun  dapat  mengatasi infeksi M. tuberculosis, namun  belum  dapat mengeliminasi  kuman  secara  keseluruhan. Pasien  infeksi  TB  laten  tidak  memiliki  gejala penyakit  dan  tidak  infeksius,  namun  kuman M. tb dapat  menetap  pada  jaringan  nekrotik. Jika sistem imunnya memburuk, maka dapat terjadi  reaktivasi.  Penyakit  TB  primer  sering bersifat  asimptomatik  dan  penemuan M. tb melalui uji diagnostik merupakan satu-satunya bukti  terjadinya  penyakit.  Penyakit  ini  dapat sembuh sendiri, namun dapat juga ditemukan penyebaran  lesi  primer  ke  pleura  sehingga menimbulkan efusi pleura. Penyakit TB primer progresif  terjadi  pada  5-10%  individu  yang terpajan kuman M. tuberculosis . Pada pasien TB aktif akan ditemukan gejala nonspesifik seperti fatigue¸ malaise,  penurunan  berat  badan, demam,  dan  keringat  malam.  Gejala  batuk dapat  diawali  dengan  batuk  nonproduktif, dan  pada  keadaan  lanjut  dapat  disertai ekspektoransi sputum purulen dan hemoptisis. Penyakit  TB  ekstra-paru  dapat  terjadi  pada 20%  pasien  imunokompeten  dan  lebih banyak  pada  pasien immunocompromised . Infeksi  pada  sistem  saraf  yang  sering  fatal antara  lain  meningitis  dan  tuberkuloma. Selain itu, infeksi M. tb pada aliran darah dapat menyebabkan TB milier yang bersifat sistemik melibatkan  multiorgan,  progresif  dengan gejala nonspesifik. 4 Infeksi TB ekstra-paru lain adalah limfadenitis TB terutama pada kelenjar limfe servikal, osteomielitis, infeksi pada sendi, pleura, dan sistem genitourinarius. 4

## FAKTOR RISIKO
Faktor  risiko  infeksi  tuberkulosis  antara  lain faktor  yang  berhubungan  dengan  kondisi individual  seperti  status  HIV,  penderita diabetes  melitus,  usia  anak,  malnutrisi  dan pekerjaan  sebagai  petugas  kesehatan. Faktor  lain  adalah  faktor  kebiasaan  hidup dan  sosioekonomi  seperti  merokok,  alkohol, dan  polusi  lingkungan. Faktor  indeks  kasus,
yakni  faktor bacterial load dan  faktor  kontak, merupakan  faktor  risiko  penting.  Faktor kontak  yaitu  anggota  keluarga  yang  tinggal bersama  penderita  TB  dalam  satu  rumah atau petugas kesehatan memiliki risiko tinggi untuk  menderita  TB. 8 Studi  di  Chennai,  India pada  544  individu  yang  berkontak  dengan 280  pasien  TB  mendapatkan  5,3%  individu tersebut menderita TB. 9 Suatu studi systematic review mendapatkan  bahwa  penyakit  TB akibat  kontak  sebanyak  4,5%  dan  infeksi  TB laten sebesar 51,4%. 10
Penilaian  derajat  infeksius  kuman M. tb berdasarkan  apusan  BTA  positif  sampel sputum  tidak  memuaskan.  Hal  ini  karena hanya  <30%  apusan  BTA  positif  yang  dapat menyebarkan  kuman M. tb ke  individu  di sekitarnya; sedangkan 13-17% pasien dengan apusan  BTA  negatif  dapat  menyebarkan kuman M. tb 3

## PERAN AEROSOL M. TUBERCULOSIS
Aerosol  terutama  yang  mengandung droplet infeksius berperan pada penyebaran penyakit melalui  udara  ( airborne transmission )  dari sumber  infeksi  ke  individu  lain  yang  dapat terinfeksi  dengan  atau  tanpa  menimbulkan penyakit.  Aerosol  adalah  suspensi  partikel padat  ataupun  cair  pada  medium  gas  yang berukuran 0,001-100 μ m dan disebut infeksius apabila  mengandung  patogen. Droplet nucleus adalah  residu  udara  setelah  aerosol infeksius mengalami penguapan. Berdasarkan ukurannya, droplet terbagi menjadi tiga yaitu large droplet yang  berukuran  >60 μ m, small droplet berukuran ≤60 μ m, dan droplet nuclei yang berukuran <10 μ m. Kuman TB termasuk berukuran droplet nuclei . 11
Ukuran droplet menentukan  penyebaran patogen. Droplet berukuran  besar  dapat menyebabkan  penyebaran  patogen  jarak dekat.  Pasien  dengan  infeksi  saluran  napas, dapat  menyebarkan  kuman  saat  ekshalasi sehingga  kuman  sampai  ke  udara  dan menginfeksi  orang  di  dekatnya.  Penggunaan alat  nebulisasi  ataupun  masker  oksigen  juga dapat  menyebabkan  penyebaran  patogen jarak  dekat.  Penyebaran  patogen  jarak  jauh terjadi  pada droplet berukuran  kecil  ataupun droplet nuclei .  Meskipun  demikian, droplet berukuran  besar  dapat  mengalami  proses evaporasi  di  udara  menjadi droplet nuclei sehingga jarak penyebarannya menjadi lebih jauh.
Proses penyebaran aerosol dapat terjadi pada proses batuk, bersin, bicara, dan ekshalasi saat bernapas.  Pada  saat  bersin  dapat  dihasilkan 40.000 droplet yang  dapat  mengalami evaporasi  sehingga  ukuran  diameternya mencapai 0,5-12 μ m. Batuk dapat menghasilkan  3.000 droplet nuclei ,  demikian juga berbicara selama 5 menit. Proses ekshalasi dapat  menyebabkan  penyebaran droplet sejauh  1  meter,  sedangkan  bersin  dapat menyebarkan  patogen  sampai  beberapa meter.  Keduanya  dapat  menyebabkan penularan patogen pada orang di sekitarnya. 11

## METODE COUGH  AEROSOL  SAMPLING SYSTEM (CASS)
Pemeriksaan  lain  yang  dikembangkan  untuk menilai  penyebaran  kuman M. tb dari  pasien ke kontak di sekitarnya adalah dengan menilai jumlah  CFU  kuman M. tb yang  berasal  dari aerosol yang dibatukkan oleh pasien TB paru. Metode  yang  digunakan  adalah  metode cough aerosol sampling system (CASS) ( Gambar 1 ).  Alat  terdiri  atas chamber silinder  terbuat dari  bahan stainless steel dan  terhubung  ke mouthpiece melalui noncompressible tubing.
Pada chamber terdapat  dua  buah Anderson cascade yang menahan 6 plastik mengandung agar  7H11  sebagai  media sampling ( Gambar 2 ) . Dengan  metode  CASS,  subjek  batuk melalui mouthpiece selama 5 menit, kemudian istirahat  selama  5  menit,  setelah  itu  kembali batuk  selama  5  menit  melalui mouthpiece . Setelah  pemeriksaan,  sampel  aerosol  dibawa ke  laboratorium  dan  diinkubasi  pada  suhu 37 o C, kemudian dinilai pada minggu ke-1, ke- 3, dan ke-6. Hasil akan dinilai sebagai aerosol negatif jika tidak ditemukan koloni kuman M. tb , aerosol rendah jika terdapat koloni M. tb 1-9 cfu,  dan  aerosol  tinggi  jika  ditemukan  koloni M. tb ≥10 cfu. 12
Beberapa  penelitian  telah  dilakukan  untuk menilai  aerosol  batuk  pada  pasien  TB  paru. Studi  pertama  di  Denver,  Colorado  pada  16 subjek dengan apusan BTA sputum positif dan 12 di antaranya hasil biakan M. tb positif. Dari pemeriksaan aerosol batuk 16 subjek tersebut didapatkan  25%  aerosol  positif M. tb. Pada subjek positif pemeriksaan aerosol didapatkan koloni  kuman M. tb masing-masing  3,  4,  84, dan 633 cfu. 13
Studi  lain  oleh  Fennelly,  dkk.  di  Kampala, Uganda,  pada  penderita  TB  paru  dengan apusan  sputum  BTA  positif.  Dari  112
subjek,  101  menunjukkan  hasil  biakan M. tb positif,  dan  28  dari  101  subjek  tersebut hasil  aerosolnya  positif.  Dari  hasil  aerosol positif  tersebut  didapatkan  ukuran  partikel infeksius  adalah  0,65-4.7 μ m.  Hasil  aerosol positif  juga  berhubungan  dengan  nilai Karnofsky performance status yang  tinggi, nilai  apusan  BTA  yang  tinggi,  dan  waktu yang singkat untuk mendapatkan hasil positif pada  pemeriksaan  biakan.  Pada  analisis multivariat  didapatkan  bahwa  hasil  aerosol positif  berhubungan  dengan  sputum  berisi saliva atau mukosaliva dibandingkan sputum purulen atau mukopurulen. 12
Di tempat yang sama, pada tahun 2009-2011 Jones-Lopez,  dkk.  melakukan  studi  untuk menilai  kemampuan  pemeriksaan  aerosol M. tb dalam  memprediksi  infeksi  baru  pada anggota satu rumah yang berkontak dengan pasien  TB  paru.  Pada  penelitian  ini  diambil sampel  penderita  TB  paru  dewasa  dengan hasil  apusan  BTA  sputum  ≥1+.  Pada  tiap sampel, akan dinilai pemeriksaan aerosol batuk dan  pada  kontak  dinilai  uji  tuberkulin  dan kadar interferon gamma released assay (IGRA). Pada penelitian ini didapatkan 96 subjek dan 442 kontak. Dari 96 subjek, 25 memiliki indeks aerosol tinggi, 18 indeks aerosol rendah, dan 53 indeks aerosol negatif. Pada pasien dengan
Gambar 1 . Metode CASS
Gambar 2 . Alat yang digunakan
indeks  aerosol  tinggi  didapatkan  3  pasien dengan hasil BTA sputum 1+, 1 pasien BTA 2+, dan 21 pasien BTA 3+. Pada anggota serumah yang berkontak dengan indeks aerosol tinggi didapatkan  hasil  bermakna  konversi  uji tuberkulin dan nilai positif IGRA dibandingkan kontak dengan pasien indeks aerosol rendah ataupun  negatif.  Dari  studi  ini  didapatkan juga  bahwa  pemeriksaan  aerosol M. tb lebih baik  dalam  menilai  infeksi  baru  pada  kontak dibandingkan  pemeriksaan  apusan  BTA sputum. 3
Jones-Lopez, dkk. menilai pemeriksaan aerosol
batuk  terhadap  insidens  penyakit  TB  pada anggota  serumah  yang  berkontak  dengan pasien  TB  paru  dewasa  pada  85  pasien  TB paru  dengan  apusan  BTA  sputum  ≥+1  dan 369  kontak  di  Kampala,  Uganda;  47  pasien dengan  indeks  aerosol  negatif,  17  pasien indeks  aerosol  rendah,  dan  21  pasien  indeks aerosol  tinggi.  Setelah  3,9  tahun  (3,5-4,3 tahun) didapatkan 8 kontak (2,2%) menderita TB paru dengan apusan BTA sputum positif; 4 kontak  dengan  pasien  indeks  aerosol  tinggi, 1 kontak pasien indeks aerosol rendah, dan 3 kontak pasien indeks aerosol negatif. 2

## SIMPULAN
1.  Pasien TB paru dapat menginfeksi individu di  sekitarnya  yang  berkontak.  melalui aerosol mengandung kuman M. tb
2.  Pemeriksaan  apusan  BTA  sputum  dapat digunakan  untuk  mendiagnosis  TB  paru, namun  tidak  optimal  untuk  menilai derajat infeksius pasien TB paru.
3.  Pemeriksaan aerosol batuk pada penderita  TB  paru  dapat  digunakan untuk  memprediksi  infeksi  baru  ataupun penyakit TB pada individu yang berkontak dengan pasien TB paru.

## DAFTAR PUSTAKA
1.  Warner D, Koch A, Mizrahi V. Diversity and disease pathogenesis in Mycobacterium tuberculosis. Trends in Microbiology 2014;23(1):14–21.
2.   Jones-Lopez EC, Acuna-Villaorduna C, Ssebidandi M, Gaeddert M, Kubiak RW, Ayakaka I, et al. Cough aerosols of Mycobacterium tuberculosis in the prediction of incident tuberculosis disease in household contacts. Clin Infect Dis. 2016;63(1):10-20.
3.  Jones-Lopez EC, Namugga O, Mumbowa F, Ssebidandi M, Mbabazi O, Moine S, et al. Cough aerosols of Mycobacterium tuberculosis predict new infection: A household contact study. Am J Respir Crit Care Med. 2013;187(9):1007-15.
4.  Knechel NA. Tuberculosis: Pathophysiology, clinical features, and diagnosis. Crit Care Nurse. 2009;29(2):34-43.
5.   Glaziou P, Sismanidis C, Floyd K, Raviglione M. Global epidemiology of tuberculosis. Cold Spring Harb Perspect Med. 2014;5(2):a017798.
6.   Sulis G, Roggi A, Matteelli A, Raviglione MC. Tuberculosis: Epidemiology and control. Mediterr J Hematol Infect Dis. 2014;6(1):e2014070
7.   World Health Organization. Global tuberculosis report 2016. Geneva: World Health Organization; 2016. p.15-53.
8.  Narasimhan P, Wood J, Macintyre CR, Mathai D. Risk factors for tuberculosis. Pulm Med. 2013;2013:828939.
9.   Nair D, Rajshekhar N, Klinton JS, Watson B, Velayutham B, Tripathy JP, et al. Household contact screening and yield of tuberculosis cases-a clinic based study in Chennai, South India. PLoS One. 2016;11(9):e0162090.
10.   Morrison J, Pai M, Hopewell PC. Tuberculosis and latent tuberculosis infection in close contacts of people with pulmonary tuberculosis in low-income and middle- income countries: A systematic review and meta-analysis. Lancet Infect Dis. 2008;8(6):359-68.
11.   Tang JW, Li Y, Eames I, Chan PK, Ridgway GL. Factors involved in the aerosol transmission of infection and control of ventilation in healthcare premises. J Hosp Infect. 2006;64(2):100-14.
12.  Fennelly KP, Jones-Lopez EC, Ayakaka I, Kim S, Menyha H, Kirenga B, et al. Variability of infectious aerosols produced during coughing by patients with pulmonary tuberculosis. Am J Respir Crit Care Med. 2012;186(5):450-7.
13.  Fennelly KP, Martyny JW, Fulton KE, Orme IM, Cave DM, Heifets LB. Cough-generated aerosols of Mycobacterium tuberculosis: A new method to study infectiousness. Am J Respir Crit Care Med. 2004;169(5):604-9.