## PERAN IMUNOGLOBULIN A (SIgA) DALAM MENGHAMBAT PEMBENTUKAN BIOFILM STREPTOKOKUS MUTANS PADA PERMUKAAN GIGI

## (ROLE OF IMMUNOGLOBULIN A (SIgA) IN INHIBITING BIOFILM FORMATION OF STREPTOCOCCUS MUTANS ON THE TOOTH SURFACES)

## Maulida Hayati, Herry Herman, Andri Rezano
Pascasarjana Program Magister Ilmu Kedokteran Dasar (Oral Biologi) Fakultas Kedokteran Universitas Padjadjaran Jl. Prof. Eyckman No. 38 Bandung 40161 E-mail: maulidahayati81@gmail.com

## Abstract
Secretory IgA (SIgA) is an antibody class presents in the saliva. It is formed as dimeric IgA by local plasma cells (PCs) in the  stroma  of  salivary  glands  and  subsequently  transported  through  secretory  epithelia  by  the  polymeric    Ig  receptor (pIgR), otherwise called membrane secretory component (SC). On the  mucosal surface, SIgA antibodies together with mucous performed immune exclusion of antigen. The article was to determine the role of SIgA in improving oral mucosal defense against pathogenic bacteria Streptococcus mutans. These bacteria are the major etiology of dental caries, through its ability to adhere  to a solid  surface.  Adhesion  allows  colonization of  the  tooth  surface through the  formation of the protective biofilm. Adhesion is inhibited by SIgA by interfering with bacterial adhesion protein called Ag I/II. This ability allow SIgA to prevent adhesion, hence, prevent the initiation of carries. In conclusion, secretory of SIgA saliva to Ag I/II of Streptococcus mutans has shown to be able to prevent colonization in human oral cavity.
Key words : antigen I/II, Streptococcus mutans, secretory IgA (SIgA)

## Abstrak
Sekretori IgA (SIgA) adalah salah satu kelas andibodi yang terdapat dalam saliva, yang dihasilkan dalam bentuk dimerik IgA oleh sel  plasma  lokal (PCs) pada stroma glandula saliva dan kemudian ditransportasi melalui epitel sekretori oleh polimer  Ig  reseptor  (pIgR),  yang  disebut  juga  dengan    membran  komponen  sekretori  (SC).  Pada  permukaan  mukosa SIgA bersama dengan mukus akan mengekslusi antigen-antigen. Tujuan penulisan artikel ini adalah untuk menjelaskan peran SIgA dalam  meningkatkan pertahanan  mukosa mulut terhadap bakteri patogen Streptokokus mutans. Bakteri  ini merupakan  penyebab  utama  terjadinya  karies  gigi,  karena  kemampuannya  untuk  melekat  pada  permukaan  gigi,  yang memungkinkan  terbentuknya  kolonisasi  pada  permukaan  gigi  melalui  pembentukan  biofilm.  Perlekatan  Streptokokus mutans  ini  akan  dihambat  oleh  SIgA  dengan  mengintervensi  protein  perlekatan  bakteri  yang  disebut  Ag  I/II.  Hal    ini memungkinkan SIgA untuk mencegah perlekatan bakteri pada permukaan, sehingga dapat mencegah inisiasi terjadinya karies gigi. Sebagai kesimpulan, sekresi SIgA saliva terhadap Ag I/II Streptokokus mutans telah terbukti dapat mencegah kolonisasi bakteri tersebut di rongga mulut manusia.
Kata kunci : antigen I/II, Streptokokus mutans, sekretori IgA (SIgA)

## PENDAHULUAN
Masalah kesehatan gigi dan mulut terutama karies gigi  di  Indonesia  masih  memiliki  angka  prevalensi yang  tinggi,  hal  ini  dapat  dilihat  dari  data RISKESDAS (Riset Kesehatan Dasar)  tahun 2013, yang  menyatakan bahwa prevalensi  karies tertinggi terjadi  pada  usia  produktif.  Pada  usia  35-44  tahun terdapat prevalensi karies  sebesar  30,5%  dan  pada
usia 45-54 tahun sebesar 31,9%. 1
Karies  gigi  pada  manusia  merupakan  penyakit infeksi  yang menyerang  jaringan  keras  rongga  mu- lut  yaitu  gigi,  yang  melibatkan  bakteri.  Streptoko- kus mutans adalah salah satu bakteri patogen rongga mulut  yang  merupakan  agen  etiologi  utama  karies gigi. 2 Bakteri ini telah disepakati sebagai agen utama etiologi karies gigi pada manusia dan binatang coba, karena  bakteri  ini  ditemukan  pada  populasi  yang
mempunyai  prevalensi  karies  tinggi,  rendah  dan paling  rendah.  Di  antara  serotipe  S.  mutans  yang ada, serotipe c predominan ditemukan pada biofilm (plak)  dan  saliva.  Bakteri  ini  secara  struktural  dan antigenetikal  mengekpresikan  protein  permukaan yang disebut antigen I/II yang mempunyai berat mo- lekul  185  kDa. 3 Antigen  ini  oleh  para  peneliti  di- nyatakan  berperan  dalam  patogenesis  karies  gigi, dan efektif sebagai vaksin dalam pencegahan karies gigi.  Antigen  I/II  S.  mutans  ini  mempunyai  sifat ade-sif,  pada  saat  bakteri  tersebut  melekat  pada kom-ponen  inangnya  selama  berkolonisasi  dan infeksi. Antigen protein permukaan ini berpengaruh dalam  perlekatan  S.  mutans  dengan acquired pellicles pada permukaan gigi. 3-6
Antibodi  dalam  sistem  imun  lokal  maupun  sis- temik  terhadap  S. mutans  ikut berperan dalam  pro- teksi terhadap  karies  gigi.  Sistem  imun  saliva  lokal diperankan oleh sekretori IgA (SIgA). Sekretori IgA (SIgA) saliva dapat berikatan secara spesifik dengan epitop  dari  bagian  antigen  I/II S.  mutans ,  sehingga bakteri  tidak  dapat  berikatan  dengan  pelikel  saliva dan  S.  mutans  tidak  akan  berkolonisasi  pada  per- mukaan  gigi. 3,4,6,7-9 Penulisan  artikel  ini  bertujuan untuk mengetahui peran SIgA dalam meningkatkan pertahanan mukosa mulut  terhadap bakteri patogen Streptococcus mutans .

## STREPTOCOCCUS MUTANS
Streptococcus  mutans merupakan  bakteri  yang berperan  penting  dalam  proses  terjadinya  karies gigi. Bakteri ini pertama kali ditemukan oleh Clark pada  tahun  1924  yang  berbentuk  kokus  dengan formasi rantai panjang apabila ditanam pada media Brain  Heart  Infusion (BHI)  Broth  dan  pada  media agar  akan  mempelihatkan  rantai  pendek  dengan bentuk sel tidak beraturan. S. mutans adalah bakteri Gram  positif,  tidak  bergerak,  diameter  0,5-2  µm. Bakteri  ini  membentuk  koloni  seperti  bunga  kol, sangat lengket dan berbau khas seperti bau karamel, tersusun  seperti  rantai  dan  tidak  membentuk  spora serta  mempunyai  delapan  serotipe. S.  mutans  tum- buh  dalam  suasana  fakultatif  anaerob,  termasuk  ke dalam  kelompok S.  viridans yang  merupakan  flora normal  rongga  mulut  yang  memiliki  sifat  α-hemo- litik  dan  komensal  oportunistik.  Bakteri  akan  tum- buh secara optimal pada suhu sekitar 18 0 -40 0 C, pada pH 5,2-7. 10

## FAKTOR  VIRULENSI  STREPTOCOCCUS MUTANS
Glucosyltransferase yang  dihasilkan  oleh S.  mu- tans terdiri  atas GtfB,  GtfC ,  dan GtfD . Glucosyl-
transferase berperan  penting  dalam  pembentukan biofilm  plak  gigi  dan  bertanggung  jawab  untuk pembentukan  glukan  dari  sukrosa.  Sintesis  glukan memungkinkan  terjadinya  perlekatan  bakteri  pada permukaan email gigi dan perlekatan dengan bakteri lain.  Dengan  adanya  proses  ini,  akan  terbentuk mikrokoloni-mikrokoloni  yang  akan  mendukung terbentuknya biofilm. Masing-masing dari tiga jenis Gtf memiliki  fungsi  yang  berbeda,  meskipun  me- miliki  peran  yang  sama  dalam  pembentukan  bio- film. 2,4,6
Dalam  penelitian  terdahulu  pernah  dilaporkan bahwa Gtf sangat cepat diabsorbsi (sekitar 1 menit) ke  permukaan  hidroksiapatit  (sHA)  email  yang  di- lapisi  pelikel  saliva. GtfC dilaporkan  memiliki  afi- nitas  tertinggi  terhadap  sHA, Glucosyltransferase jenis  ini  merupakan  senyawa  hidrofilik  dan  meng- hasilkan suatu campuran yang larut (sebagian besar ikatan  α-1,6)  dan  glukan  yang  tidak  larut.  Namun, Glucosyltransferase ini memiliki domain hidrofobik yang dihubungkan dengan afinitasnya untuk biofilm plak  gigi.  Hal  ini  memungkinkan  interaksi  dengan protein  saliva  dalam  pelikel  seperti  lisozim  dan  α- amilase. GtfB adalah jenis Glucosyltransferase yang berperan  dalam  interaksi  S.  mutans  dengan  bakteri lain  terutama  dalam  mensintesis  glukan  yang  tidak larut yang sebagian besar memiliki ikatan α-1,3. Gtf ini  bertanggung  jawab  untuk  diferensiasi  mikro- koloni yang membentuk struktur biofilm. 11 Di sam- ping itu, GtfD sebagian besar  terdapat dalam bentuk larutan,  mempercepat  metabolisme  polisakrida  dan berperan sebagai primer untuk GtfB . 2,6
Glucosyltransferase juga  mampu  berikatan  de- ngan sel-sel bakteri lain, oleh karena itu, kerjasama antara Gtf dan mikroorganisme memungkinkan un- tuk  membangun  sebuah  plat  yang  sangat  melekat pada permukaan gigi dengan ikatan  yang  stabil  an- tara sel-sel bakteri (Gambar 1). 6
Gambar 1.  Perkembangan  pembentukan  biofilm  plak yang dimediasi oleh Gtf S. mutans 2
Glucans  binding  of  proteins (Gbp)  merupakan komponen  virulen  S.  mutans  yang  berperan  dalam
mediasi mengikatkan bakteri pada glukan. Terdapat empat jenis protein Gbp yaitu, GbpA, GbpB, GbpC, GbpD. GbpC dan GbpB. Dikaitkan dengan dinding sel bakteri mereka bertindak sebagai reseptor khusus untuk gukan. Keempat jenis Gbp ini berperan dalam perlekatan bakteri dan pembentukan biofilm (Gam- bar 2). 4,6
Protein  permukaan  yang  dimiliki  oleh  S.  mutans adalah  antigen  I/II  (Ag  I/II).  Famili  protein  ini  di- representasikan oleh SpaP , SspA atau SspB yang ter- dapat pada permukaan S. mutans (Gambar 2). 3-5,9
Selain  itu, Streptococcus  mutans dapat  mempro- duksi  asam  dari  substrat  karbohidrat  (glukosa  dan fruktosa)  yang  dikenal  dengan  sifat  asidogenik.  Di samping  itu  sifat  asidurik,  memungkinkan  bakteri ini  dapat  bertahan  dalam  kondisi  pH  rendah  (pH 3,0)  yang  menyebabkan demineralisasi pada email, sehingga meningkatkan potensi kariogenik. 6,12
Gambar 2.  Peran  S.  mutans  dalam  proses  pembentukan biofilm pada permukaan gigi 6

## BIOFILM
Kolonisasi  dan  akumulasi  S.  mutans  dipengaruhi oleh berbagai faktor di rongga mulut, seperti nutrisi, kebersihan  rongga  mulut,  komponen  saliva,  daya alir  saliva  dan  karakteristik-karakteristik  yang  ber- kaitan  dengan  faktor  virulensi  bakteri. 13 Biofilm (plak  gigi)  adalah  kumpulan  atau  agregasi  bakteri, ganggang, jamur dan protozoa yang tertutup matriks berisi  campuran  senyawa  polimer  terutama  polisa- karida yang melekat pada permukaan gigi. Plak ter- diri atas air (80%), glukan (10-20%), fruktan (1-2%) dan protein (40%). Selain itu, juga terdapat substansi polimer polisakarida ekstraseluler (EPS) yang terdiri atas  partikel  organik,  partikel  anorganik,  mikro- organisme dan partikel yang larut dalam air. 2,6
Tahap pertama pembentukan plak adalah perlekat- an pelikel saliva pada permukaan email gigi ( Aqui- red  Enamel  Pellicle / AEP ).  Pelikel  saliva  terbentuk dari komponen-komponen saliva seperti prolin kaya protein,  amilase,  lisozim,  histatin,  peroksidase,
musin  dan  komponen  bakteri  yang  meliputi  fruk- tantransferase, glukosiltransferase dan asam lipoteic- hoic .  Pelikel  berfungsi  sebagai  lapisan  pelindung, pelicin  permukaan,  mencegah  kerusakan  jaringan dan  tempat  perlekatan  bakteri.  Pelikel  akan  ter- bentuk segera setelah penyikatan gigi. 2,6
Tahap kedua pembentukan plak gigi, terjadi kolo- nisasi bakteri (mikrokoloni). Bakteri awal yang me- lekat dan berkoloni adalah bakteri Gram positif. Ko- loni  ini  awalnya bersifat  reversibel,  kemudian  akan berubah jadi ireversibel. 2,6
Tahap ketiga pembentukan plak adalah terjadi per- tumbuhan  koloni  Gram  positif,  disertai  agregasi bakteri  lain  sehingga  terjadi  kolonisasi  sekunder, kemudian  terjadi  peningkatan  jumlah  dan  spesies bakteri. Dalam tahap ini terjadi perubahan lingkung- an,  dari  aerob  menjadi  anaerob  yang  didominasi oleh  bakteri  Gram  negatif.  Pematangan  plak  me- rupakan  proses  akhir  terbentuknya  plak,  umumnya terjadi dua hari setelah plak terbentuk. 2,6

## SEKRETORI IMMUNOGLOBULIN A (SIgA)
Imunoglobulin A (IgA) merupakan antibodi yang berperan penting dalam imunitas  mukosa.  IgA  me- miliki  dua  subkelas  yaitu  IgA1  dan  IgA2,  dalam bentuk dimer  yang disebut  juga dengan  IgA  sekre- tori  (SIgA).  IgA1  merupakan  subkelas  IgA  yang dominan ditemukan dalam serum (80%), sementara IgA2  lebih  banyak  ditemukan  dalam  sekresi  eks- ternal seperti kolostrum, air mata dan saliva (20%). Komponen  SIgA  melindungi  imunoglobulin  dari degradasi  enzim  proteolitik,  sehingga  SIgA  dapat memberikan  pertahanan  tubuh  terhadap  bakteri patogen.  Selain  itu  SIgA  juga  dapat  menghambat efek inflamasi. 14,15,16
Dua  kelas  antibodi  utama  yang  ada  dalam  saliva yaitu    IgA  (SIgA)  dan  IgG,  diproduksi  sebagai  di- mer IgA oleh sel plasma lokal di dalam stroma ke- lenjar saliva. Kemudian antibodi ini dibawa melalui epitel dan disekresi oleh reseptor Ig polimer (pIgR) yang disebut juga  komponen membran sekretori. 14 Polimer IgA diproduksi oleh sel plasma di lamina propria  mukosa  mulut.  Polimer  IgA  mengikat  re- septor imunoglobulin pada permukaan sel epitel, ke- mudian  dengan  endositosis  reseptor  IgA  kompleks melewati kompartemen selular sebelum dikeluarkan ke  permukaan  sel  epitel.  Kemudian  terjadi  pro- teolisis reseptor dan molekul IgA dimer serta kom- ponen  sekretori  bebas  untuk  menyebar  keseluruh mukosa termasuk ke dalam saliva. 14,16
SIgA berperan dalam memblokade reseptor epitel (misalnya dengan mengikat ligan mereka pada bak- teri  patogen),  yang  menghambat  perlekatan  bakteri patogen pada sel epitel. Selain itu suatu proses aglu-
tinasi  antigen polivalen  atau ikatan patogen dengan antibodi,  akan  menjebak  bakteri  patogen  dalam  la- pisan  lendir.  Rantai  oligosakarida  dari  komponen SIgA  juga  dapat  berikatan  dengan  lapisan  lendir yang terdapat dipermukaan sel epitel, sehingga bak- teri patogen tidak bisa melekat pada permukaan epi- tel mulut. 15,17,18

## PEMBAHASAN
Sifat antimikroba cairan tubuh eksternal sudah la- ma diketahui dan digunakan sebagai aplikasi topikal seperti saliva, kolostrum atau urin sebagai obat atau profilaksi.  Banyak  faktor  pertahanan  bawaan  de- ngan aktivitas antimikroba seperti lisozim dan lakto- ferin, pada sekresi eksokrin dapat berfungsi sebagai barier  membran mukosa, disamping  sifat perisai fi- sik epitel dan musin. Semua komponen ini merupa- kan  kekebalan  bawaan  yang  bekerjasama  erat  de- ngan imunitas humoral adaptif yang dimediasi oleh antibodi. Disamping fungsi SIgA sebagai barier de- ngan memperkuat epitel mukosa mulut,  SIgA akan berikatan  dengan  epitop  dari  bagian  antigen  I/II  S. mutans,  sehingga  bakteri  tidak  dapat  berikatan  de- ngan  pelikel  saliva,  maka  S.mutans  tidak  bisa  ber- kolonisasi  pada  permukaan  gigi.  Penghambatan pembentukan  matriks  plak  dan  penghambatan  ini- siasi  agregasi  bakteri  dapat  mencegah  kolonisasi awal  bakteri,  sehingga  kolonisasi  akhir  juga  tidak akan terbentuk. Oleh karena itu hal ini dapat meng- halangi pembentukan biofilm (plak) pada permuka- an  gigi  yang disebabkan oleh  S.mutans. 4-6,  15 Untuk mendukung proses ini, menjaga kuantitas dan kuali- tas  dari  SIgA  di  rongga  mulut  adalah  sangat  pen- ting. 19 Beberapa  hal  berikut  mungkin  dapat  kita  la- kukan  antara  lain  yaitu:  meperhatikan  asupan  gizi yang  dapat  meningkatkan  jumlah  SIgA  di  ronnga mulut,  seperti  mengkomsumsi  suplemen  probiotik dan  makanan  sehat  lainnya,  serta menghindari  atau mengobati  penyakit-penyakit  yang  dapat  menurun- kan daya tahan tubuh secara keseluruhan. 6,17
Dalam usaha pencegahan dini kerusakan gigi susu pada anak-anak, asupan IgA melalui ASI juga dapat menjadi  pertimbangan,  terutama  bagi  ibu-ibu  me- nyusui  yang  memberikan  ASI  ekslusif.  Disamping itu penting juga untuk memperhatikan pola dan cara menggosok  gigi  yang  benar  dalam  upaya  pen- cegahan  karies  gigi.  Dapat  disimpulkan,  S.  mutans merupakan salah satu bakteri patogen penyebab uta- ma  karies  gigi.  Sistem  imun  di  rongga  mulut  yang diperankan  oleh  sekretori  IgA  (SIgA),  dapat  ber- ikatan secara spesifik dengan epitop dari antigen I/II S. mutans, sehingga bakteri tidak bisa berikatan de- ngan  pelikel  saliva  dan  S.  mutans  tidak  akan  ber- kolonisasi pada permukaan gigi.

## Daftar Pustaka
1. Badan  Penelitian  dan  Pengembangan  Kesehatan Kementrian  Kesehatan  RI.  Riset  Kesehatan  Dasar. Jakarta, 2013; 110-19.
2. Bowen  WH,  Koo  H.  Biology  of  Streptococcus mutans-derived glucosyltransferases: Role in extracellular  matrix  formation  of  cariogenic biofilms. Caries Res 2011;45(1):69-86.
3. Yuliati  A.  Identifikasi  epitop  dari  Streptococcus mutans terhadap sekretori Imunoglobulin A saliva ( The identification of  Streptococcus mutans epitopes to  secretory).  Majalah  Ked  Gigi  (Dent  J)  2005; 38(3): 103-7.
4. Ahn SJ, Wen ZT, Brady J, Burne R. Characteristics of biofilm formation by Streptococcus mutans in the presence  of  saliva.  Infect  Immun  2008;  76(9): 4259-68.
5. Esberg  A,  Löfgren-Burström  A,  Öhman  U, Strömberg  N.  Host  and  bacterial  phenotype variation  in  adhesion  of  Streptococcus  mutans  to matched human hosts. Infect Immun 2012;  80(11): 3869-79.
6. Krzyściak  W,  Jurczak  A,  Kościelniak  D, Bystrowska  B,  Skalniak  A.  The  virulence  of Streptococcus  mutans  and  the  ability  to  form biofilms.  Eur  J  Clin  Microbiol  Infect  Dis  2014; 33(4): 499-515.
7. Huang  L,  Xu  Q,  Liu  C,  Fan  M,  Li  Y.  Anti-caries DNA vaccine-induced secretory immunoglobulin A antibodies  inhibit  formation  of  Streptococcus mutans  biofilms  in  vitro.  Acta  Pharmacol  Sin. Nature Publishing Group, 2013; 34(2): 239-46.
8. Nogueira  RD,  King  WF,  Gunda  G,  Culshaw  S, Taubman  M  a.,  Mattos-Graner  RO,  et  al.  Strepto- coccus  mutans  infection  induces  Salivary  antibody to  virulence  proteins  and  associated  functional domains. Infect Immun 2008; 76(8): 360613.
9. McCarlie VW, Jr JKH, Blum JS, González- C, Chin JR, Eckert GJ, et al. Total IgA and IgA reactivity to antigen  I/II  epitopes  in  HLA-DRB*04  positive subjects. J Immunol 2013; 3(3): 82-92.
10. Lemos  JA,  Quivey  RG,  Koo  H,  Abranches  J. Streptococcus  mutans:  A  new  gram-positive paradigm? Microbiol 2013; 159: 436-45.
11. Shinozaki-Kuwahara  N,  Hashizume-Takizawa  T, Hirasawa  M,  Takada  K.  A  feasible  enzyme-linked immunosorbent assay system using monoclonal and polyclonal  antibodies  against  glucosyltransferase-B from  Streptococcus  mutans . Hybridoma  2012; 31(3): 176-9.
12. Matsui  R,  Cvitkovitch  D.  Acid  tolerance mechanisms  utilized  by  Streptococcus  mutans. Futur Microbiol 2010;5(3):403-17.
13. Kamiya RU, Taiete T, Gonçalves RB. Mutacins of Streptococcus  mutans.  Brazilian  J  Microbiol  2011; 42(4): 1248-58.
14. Brandtzaeg  P.  Secretory  IgA:  Designed  for  anti- microbial defense. Front Immunol 2013; 4: 1-17.
15. Brandtzaeg   P.  Secretory   immunity   with   special
reference to the oral cavity. J Oral Microbiol 2013;
5(2013): 1-24.
16. Hamuro  K,  Kotani  Y,  Toba  M,  Kakumoto  K, Kohda  N.  Comparison  of  Salivary  IgA  Secretion Rate Collected by the Aspiration Method and Swab Method.  Biosci  Microbiota,  Food  Heal  2013; 32(3):107-12.
17. Ericson  D,  Hamberg  K,  Bratthall  G,  Sinkiewicz- Enggren G, Ljunggren L. Salivary IgA response to probiotic  bacteria  and  Streptococcus  mutans  after
18. the  use  of  chewing  gum  containing  Lactobacillus reuteri. Pathog Dis 2013; 68(3): 82-7.
19. Gibbins  HL,  Proctor GB,  Yakubov GE,  Wilson S, Carpenter  GH.  SIgA  Binding  to  Mucosal  Surfaces Is  Mediated  by  Mucin-Mucin  Interactions.  PLoS One J Pone  2015; 10(3): 1-4.
20. Ito  T,  Maeda  T,  Senpuku  H.  Roles  of  salivary components in Streptococcus mutans colonization in a  new  animal  model  using  NOD/  SCID.e2f1  -/- mice. PLoS One J Pone. 2012; 7(2): 1-9.