## KADAR INTERLEUKIN-1β PADA FASE INFLAMASI OSTEOMYELITIS FRAKTUR TULANG
FEMUR TIKUS ( Rattus norvegicus ) DENGAN INTRAMEDULA PINNING
DAN GIPS SIRKULAR
Panji Sananta*  , Peterson Sidabutar*, Inggra* , Tjuk Risantoso*

## Abstrak
Osteomyelitis sampai saat ini masih menjadi masalah baik pada usia anak maupun dewasa. Sulitnya deteksi dini menjadikan banyak kasus akut menjadi kronis sehingga semakin sulit penatalaksanaanya. IL-1 memiliki  peranan  sangat  penting  dalam  proses  penyembuhan  fraktur. Pada  penelitian  ini  ingin  diketahui kadar  IL-1  pada  fase  inflamasi  osteomyelitis  fraktur  tulang  femur  dengan  intramedula pinning dan gips sirkular.  Desain  penelitian  ini  adalah  eksperimental  laboratoris  dengan post  test  only  control  group  design menggunakan hewan coba tikus sebanyak 20 ekor yang terbagi menjadi kelompok infeksi dan non infeksi. Pengukuran kadar IL-1  serum dilakukan pada hari ke-1, ke-3, dan ke-7 dari daerah fraktur tulang femur. Kondisi  osteomyelitis  dibuat  dengan  menginjeksikan Staphylococcus  aureus sebanyak  10 6 CFU  dengan metode ELISA. Analisis statistik menggunakan uji ANOVA dilanjukan dengan uji Tukey  menunjukkan bahwa kadar IL-1  meningkat signifikan pada hari ke-3 pada kelompok infeksi dibanding kelompok non infeksi (p < 0,01).  Dapat  disimpulkan  bahwa  osteomyelitis  pada  fraktur  tulang  femur  dengan  intramedula pinning dan gips sirkular terbukti meningkatkan kadar IL-1  serum.
Kata kunci: fraktur femur, IL-1  , osteomyelitis, gips sirkular, intramedula pinning

## LEVEL OF INTERLEUKIN-1β ON INFLAMMATORY OSTEOMYELITIS IN FEMORAL
FRACTURE RAT ( Rattus norvegicus ) WITH INTRAMEDULLARY PINNING

## AND CIRCULAR GIPS

## Abstract
Nowadays,  osteomyelitis  is  still  being  a  popular  problem  among  children  and  adults.  Difficulties  for early detection of acute cases increase the potential of this cases to be chronic cases, so it becomes more difficult  to  treat. IL-1  have  the  most  important  role  in  fracture  healing  process. The  study  was  aimed  to measure the level of IL-1  on inflammatory osteomyelitis in femoral fracture with intramedullary pinning and circular  gips.  The  research  design  was  laboratory  experimental  study  using  post  test  only  control  group design. Twenty rats employed as  animal models that were divided into infection and non infection groups. The  IL-1  serum  level  was  measured  by  ELISA  method  on  day  1,  3  and  7.  Osteomyelitis  femoral  bone fracture induced by Staphylococcus aureus 10 6 CFU. Statistical analysis using ANOVA continued by Tukey test showed that level of IL-1  increased significantly on day 3 in infected group compared to non infected group (p < 0.01). Therefore, to be concluded that osteomyelitis in femoral fracture with intramedullary pinning and circular gips shown to increase the serum level of IL-1  .
Keywords : circular gips, femur fracture, IL-1β, intramedula pinning , osteomyelitis,
* Laboratorium Orthopaedi dan Traumatologi, RSSA-FKUB
 Panji_sananta@yahoo.com
Pendahuluan Osteomyelitis secara sederhana didefinisikan  sebagai  suatu  infeksi  pada tulang  dan  atau  sumsum  tulang. 1,2
Osteomyelitis  juga  dapat  dikatakan  sebagai suatu  proses  inflamasi  berat  dan  progresif yang disebabkan oleh bakteri pyogenic yang menyebabkan  kerusakan  tulang. 3 Sampai saat  ini  osteomyelitis  masih  menjadi  kasus yang sulit diobati terutama bila sudah kronis. Selain kesulitan untuk mengeradikasi infeksi, kasus  ini    juga  membutuhkan  biaya  yang besar  karena  membutuhkan  tindakan operasi yang berulang. Bakteri Staphylococcus  aureus  (S.aureus) diketahui sebagai  penyebab  infeksi  sebesar  50-75% kasus,  namun  dapat  juga  disebabkan  oleh bakteri lain seperti S.epidermidis, Escherichia coli dan Pseudomonas species. 1,2 Pemeriksaan  laboratorium  pada kasus osteomyelitis dapat membantu namun memiliki  kelemahan  dalam  hal  tingkat spesifitas.  Pemeriksaan  laju  endap  darah (LED)  menunjukkan  peningkatan  pada sebanyak  80-90%  kasus  dan  CRP ditemukan meningkat pada 98% kasus. 4,5 Setiap  fraktur  akan  menimbulkan proses  inflamasi,  pada  fase  inflamasi  maka terdapat  makrofag  dan  sel  imun  lain  pada daerah fraktur yang akan melepaskan sitokin berupa  interleukin- 1 (IL-1),  interleukin -6 (IL- 6)  dan  tumor  necrosis  factor - α  (TNF-  ) sebagai  respons  jaringan  terhadap  trauma atau  infeksi  mikroorganisme.  Di  antara interleukin  yang  dihasilkan,  IL-1  dan  IL-6 dipercaya  memiliki  peranan  paling  penting dalam  proses  penyembuhan  fraktur  melalui aktivasi  dan  diferensiasi  sel  osteoklas  yang berfungsi  sebagai  absorpsi. 6 Durasi  fase inflamasi pada closed fractures dipengaruhi oleh stabilitas fiksasi fraktur.
Adanya  peran  sitokin  IL-1  pada proses  inflamasi  yang  disebabkan  trauma ataupun  infeksi  yang  terbukti  memberikan perbedaan  yang  bermakna  serta  pengaruh metode fiksasi terhadap fase inflamasi suatu fraktur,  maka  ingin  diketahui  level  IL-1 
secara  sistemik  pada  daerah  fraktur  pada keadaan  osteomyelitis akut  tulang  femur
yang dilakukan metode fiksasi yang berbeda pada fase inflamasi.

## Bahan dan Metode
Desain penelitian:
Rancangan  penelitian  yang  digunakan adalah  metode  eksperimental  laboratoris dengan  desain  penelitian post  test  only control group design. Penelitian dilakukan di Laboratorium Faal, Laboratorium Mikrobiologi    dan  Laboratorium  Patologi Anatomi  Fakultas  Kedokteran  Universitas Brawijaya Malang.
Tikus  sejumlah  20  ekor  terbagi  dalam kelompok  tanpa  infeksi S.  aureus yaitu kelompok  1  dan  2,  sedangkan    kelompok infeksi S.aureus terdiri dari kelompok 3 dan 4.  Dengan  demikin,  diperoleh  4  kelompok sebagai  berikut: Kelompok  1:  tikus difrakturisasi  kemudian  difiksasi  dengan pinning  intramedula K-wire diameter  1  mm tanpa  infeksi S.aureus ;  Kelompok    2:  tikus difrakturisasi  kemudian  difiksasi  dengan circular  cast tanpa  infeksi S.aureus ; Kelompok  3:  tikus  difrakturisasi  kemudian difiksasi  dengan pinning  intramedula K-wire diameter  1  mm  dan  diinfeksi S.aureus ; Kelompok    4:  tikus  difrakturisasi  kemudian difiksasi  dengan circular  cast diinfeksi S.aureus.
Kriteria  inklusi  sampel  yaitu tikus berkelamin  jantan,  usia    8-10  bulan,  berat 200-300  g,  sehat,  ditandai  dengan  gerak aktif  dan  tidak  didapatkan  cacat  dan  infeksi pada ekstremitas.
Prosedur Penelitian:
Pada  penelitian  ini  tulang  femur  tikus dipatahkan  pada  bagian  sepertiga  tengah dan kemudian dilakukan fiksasi internal dan eksternal.    Pada  kelompok infeksi,  tikus diinjeksi dengan  bakteri S. aureus sebanyak 10 6 CFU di daerah fraktur.
Darah vena 1 ml diambil pada hari ke- 1,  ke-3,  dan  ke-7,  bersamaan  dengan pengambilan  jaringan  untuk  pemeriksaan histologi  fraktur.  Tikus  akan  dieutanasia dengan  menyuntikkan  phenobarbital  100
mg/kg    intraabdomen.  Sampel  darah  yang telah  didapat  akan  diukur  kadar    sitokin  IL- 1  dengan ELISA kit Rat Koma Biotech Inc.
Analisis Data:
Data  yang  didapat  dianalisis  dan ditampilkan dalam bentuk tabel dan gambar. Data  diuji  menggunakan  dengan  ANOVA dilanjutkan dengan uji Tukey pada α = 0.05.

## Hasil
Sebelum dilakukan tes ANOVA, semua data yang diperoleh pada hari ke-1, 3 dan 7, dianalisis    homogenitasnya  menggunakan test  of  homogenity  of  variance (uji  Levene) untuk  menentukan  apakah  data  yang digunakan  menggunakan  varietas  yang sama.  Semua  parameter  menunjukkan  p  > 0,05,  sehingga  disimpulkan    bahwa  data adalah homogen. Uji normalitas menggunakan  Kolmogorov-Smirnov test menunjukkan  data  berdistribusi  normal  (p  > 0,05). Tabel 1. Kadar IL-1  pada masing-masing kelompok setelah perlakuan Kelompok Rerata kadar IL-1  (Mean±SD) (pg/mL) Hari ke-1 Hari ke-3 Hari ke-7 Intramedullary pinning + tanpa infeksi S. aureus (K1) 1359,4±272,77 b 784,6±115,83 a 889,4±108,66 a gips sirkular + tanpa infeksi S. aureus (K2) 1249.0±120,79 b 695,4±112,91 a 920,8±120,37 a Intramedullary pinning + infeksi S. aureus (K3) 817,6±231,47 a 1289,2±143,26 b 1098,8±112,34 ab gips sirkular + infeksi S. aureus (K4) 1104,0±133,49 ab 1173,6±152,90 b 1155,0±166,68 b
Keterangan: angka rata-rata±SD pada kolom yang sama yang didampingi huruf berbeda adalah berbeda signifikan (p < 0,05).
Kadar  IL-1  pada  pada  kondisi  fraktur femur osteomyelitis dengan perlakuan fiksasi intramedula  (IM) pinning dan  g ips sirkular
pada  keadaan  infeksi  dan  non  infeksi disajikan pada Gambar 1.
Gambar 1. Rata-rata kadar  IL-1  pada kondisi fraktur femur osteomyelitis dengan fiksasi intramedulla  pinning (IM)    dan circular  cast . Keterangan:  K1:  kelompok intramedullary pinning + tanpa infeksi S aureus (biru) ; K2: circular cast + tanpa infeksi S.aureus (merah) ; K3: intramedullary pinning + infeksi S. aureus (hijau) ; K4: c ircular cast
+ infeksi S. aureus (ungu).
Perbedaan  kadar  IL-1β  pada  kondisi  fraktur femur  osteomyelitis  kelompok  infeksi  dan non  infeksi  dengan  perlakuan  fiksasi intramedula (IM) pinning dapat  dilihat  pada Gambar 2.
Gambar 2. Rata-rata kadar  IL-1  pada kondisi fraktur femur osteomyelitis dengan fiksasi intramedulla pinning (IM). Keterangan: K1: intramedullary pinning + tanpa infeksi S. aureus (biru) ; K3: intramedullary pinning + infeksi S. aureus (hijau) .
Perbedaan  kadar  IL-1β  pada  kondisi  fraktur femur  osteomyelitis  kelompok  infeksi  dan
non  infeksi  dengan  perlakuan  fiksasi gips sirkular dapat dilihat pada Gambar 3.
Hari ke-1                  Hari ke-3 Hari ke- 7 Rer ata k ad ar IL -1 β (pg /m L) (pg /m L) p g/ m L Rer ata kad ar IL -1 β ( pg /m L) (pg /m L) pg/ mL
Gambar  3.  Rata-rata  kadar    IL-1  pada kondisi  fraktur  femur  osteomyelitis dengan  fiksasi  gips sirkular. Keterangan: K2: gips sirkular + tanpa infeksi S. aureus (merah) ; K4: gips sirkular  + infeksi S.aureus (ungu).

## Pembahasan
Proses  penyembuhan  fraktur  tulang merupakan  suatu  proses  yang  kompleks akibat  interaksi  dari  elemen-elemen  seluler yang  diaktivasi  dan  dikontrol  oleh  sitokin proinflamasi dan signal-signal protein. 6 Terutama  pada  proses  penyembuhan sekunder yang terdiri dari beberapa tahapan dengan  diawali  suatu  tahapan  penting  yaitu inflamasi  akut.  Adanya  perubahan  pada tahapan  awal  ini  berupa  pemanjangan  fase inflamasi  akan  mempengaruhi  tahapan berikutnya.  Terdapat  beberapa  faktor  yang dapat  mempengaruhi  terjadinya  perubahan pada fase inflamasi ini misalnya infeksi pada tulang atau osteomyelitis yang menyebabkan fase inflamasi akan memanjang  dan  fragmen  fraktur  kurang stabil.  Adanya  stabilitas  yang  kurang  antar fragmen  fraktur  akan  memperpanjang  fase inflamasi. 7 Partikel-partikel  debris  yang berasal  dari  implan  untuk  fiksasi  fragmen fraktur itu sendiri dapat memperpanjang atau meningkatkan  fase  inflamasi sehingga  akan mempengaruhi ekspresi osteoklas. Sehingga kedua keadaan ini sendiri akan memberikan ekspresi  sitokin  proinflamasi  yang  berbeda serta  ekspresi  osteoklas  yang  akan mempengaruhi proses peyembuhan tulang. 1,6,8
Terdapat perbedaan kadar IL-1  antara perlakuan  fiksasi intramedulla pinning dan gips  sirkular  namun  tidak  signifikan.  Pada kelompok  non  infeksi  dengan  perlakuan fiksasi intramedulla pinning didapatkan kadar IL-1  lebih tinggi dibanding gips sirkular. Hal ini  berbanding  terbalik    dengan  kelompok non  infeksi  (Gambar  1).  IL-1  pada  kadar rendah berfungsi sebagai mediator inflamasi lokal, sedangkan apabila kadar IL-1  dalam darah  dianggap  tinggi  maka  akan melancarkan  efek  endokrin  yang  salah satunya  menginduksi  produksi  protein  akut. Faktor  yang  mengatur  pelepasan  IL-1  belum  jelas  tetapi  diduga  karena    adanya kerusakan sel. 9 Dibandingkan dengan sitokin inflamasi  lainnya,  IL-1  merupakan  sitokin inflamasi  yang  sulit  dideteksi  di  dalam sirkulasi darah. Pada individu normal, sitokin ini nyaris tidak dapat terdeteksi, akan tetapi pada  individu  dengan  vaskulitis  yang disebabkan  seperti  rheumatoid  arthritis, osteomalasia,  sepsis  dan  infark  miokard terbukti  meningkat  signifikan  dibandingkan dengan  kontrol. 9,10 Peningkatan sitokin lokal yaitu  IL-1  ,  IL-6,  dan  TNF-  pada  fraktur tulang  tibia  domba  yang  difiksasi  dengan kritikal  fiksasi  terbukti  meningkat  signifikan dibandingkan  dengan  rigid  fiksasi. 7 Jadi, protein IL-1  yang terdeteksi pada penelitian
Hari ke-1 Hari ke-3               Hari ke-7
K 2 K 4 Rer ata kad ar IL -1 β ( pg /m L) (pg /m L) p g/ m L
ini  lebih  dikarenakan  oleh  trauma  dan kerusakan  sel  yang  terjadi  pada  saat perlakuan.  Selain  itu,  perbedaan  metode fiksasi  tidak  memberikan  perbedaan  kadar IL-1  yang  signifikan  di  dalam    sirkulasi. Menurut  Donatella et  al .,  implan  yang terdapat  pada  tubuh  dapat  menstimulasi pembentukkan  sitokin  inflamasi  berupa  IL-1 dan IL-6. 8 Pada penelitian ini didapatkan perbedaan level kadar IL-1  yang signifikan antara  kelompok  infeksi  dan  non  infeksi yang  difiksasi  dengan intramedulla    pinning maupun  gips  sirkular  pada  hari  ke-3.  Pada kelompok  dengan  perlakuan  fiksasi  gips sirkular  diketahui  berbeda  secara  signifikan dibandingkan dengan kelompok intramedulla    pinning pada  hari  ke-7.
Sementara  itu,  pada  kelompok  fiksasi intramedulla    pinning didapatkan  juga perbedaan  signifikan  dengan  perlakuan fiksasi gips sirkular pada hari ke-1. Pada hari ke-1  setelah  perlakuan  IL-1  mulai terdeteksi,  hal  ini  karena  adanya  inflamasi yang  disebabkan  oleh  trauma  akibat tindakan  pembedahan  atau  jika  disertai infeksi,    sehingga  belum  dapat  dibedakan antara  perlakuan    infeksi  dan  non  infeksi. Kemudian, pada hari ke-3 kadar IL-1  pada kelompok infeksi meningkat sementara pada kelompok  non  infeksi  mulai  menurun, sehingga terdapat perbedaan yang signifikan antara  inflamasi  yang  disebabkan  oleh infeksi  dengan  tanpa  infeksi.  Kadar  IL-1  pada  kelompok  infeksi  diketahui  sedikit menurun pada hari ke-7, baik dengan fiksasi intramedulla    pinning dan  gips  sirkular (Gambar  2  dan  Gambar  3).  Funao et  al., mengamati  adanya  peningkatan  IL-1  pada hari  ke-3  pada  infeksi  tulang  femur  tikus tanpa  disertai  fraktur  dan  fiksasi,  dan  level IL-1  cenderung  bertahan sampai hari  ke-7 kemudian  menurun pada hari ke-14. 11

## Kesimpulan
Adanya  infeksi S.aureus pada  kondisi fraktur  femur  yang  difiksasi  dengan  metode intramedulla  pinning maupun  gips  sirkular terbukti dapat menimbulkan perbedaan level
IL-1β serum secara signifikan pada hari ke-3 dibandingkan  kelompok  kontrol.  Dengan demikian, IL-1  dapat dipergunakan sebagai target  deteksi  adanya osteomyelitis karena memiliki peran dalam proses inflamasi pada fraktur tanpa atau disertai infeksi.

## Daftar Pustaka
1. Mauricio BS and Joao TP. Osteomyelitis . Croatia: In Tech. 2012.
2. Okan  B.  Systemic  Inflammation  and Fracture    Healing. Journal  of  Leukocyte Biology . 2011; 89:669-673.
3. P D’amelio, G Fornelli, Ilaria R, Giovanni
IC.    Interactions  between  the  Immune System  and  Bone. World  Journal  of Orthopaedics . 2011; 2(3).
4. Ayo  HO  and  Mcharo  CN.  C-Reactive Protein  Response  in  Open  Fractures  of the Tibia. SA Orthop J. 2010; 9(1).
5. Steven  B,  Kushner  I,  and  Samols  D.  C- Reactive  Protein:  Minireviews. The Journal  of  Biological  Chemistry. 2004;
279:48487-48490.
6. Schmidt B. Resolution of Inflammation is Essential  for  Angiogenesis  and  Affected by Fixation Stability during Initial Fracture Healing. ORS  Annual  Meeting .  No.  25. 2011.
7. Solomon  L,  David  WJ,  Salvadurai  N. Apley’s  System  Orthopaedics  and Fractures . 9 th Edition.  London: Hachette UK Company. 2010.
8. Donatella  et  al. Effect  of  Chromium Extract  on  Cytokine  Release  by Mononuclear Cells .  Elsevier science Ltd, 1988
9. Coico  R,  Sunshine  G. Immunology:  a
Short  course .  Wiley-Blackwell.  2009.
P 174.
10. Dinarello  CA.  Biology  of  Interleukin  1. FASEB J . 1988; 108-115.
11. Bruno  M,  Procino  A,  Calabro  P. Inflammation  May  Module  Interleukin  6 and C-reactive Protein Gene Expression in  the  Adipose  Tissue:  the  Role  of  IL-6
Cell  Membrane  Receptor. Am  J  Physiol Endocrinol Metab .  2007.