Streptococcus pneumoniae

Streptococcus pneumoniae, atau pneumokokus, adalah anggota dari genus Streptococcus yang Gram-positif, alfa-hemolitik (dalam kondisi aerob) atau beta-hemolitik (dalam kondisi anaerob), dan anaerob fakultatif. Berbentuk bulat biasanya ditemukan berpasangan (diplococci), tidak dapat membentuk spora serta tidak motil. Sebuah bakteri patogen pada manusia yang signifikan, S. pneumoniae diakui sebagai penyebab utama pneumonia pada akhir abad ke-19, dan merupakan subyek dari banyak penelitian kekebalan humoral.

S. pneumoniae hidup tanpa menyebabkan gejala (asimtomatik) di nasofaring dari manusia yang sehat. Saluran pernapasan, sinus, dan rongga hidung adalah bagian dari tubuh inang yang biasanya terinfeksi. Namun, pada individu yang rentan, seperti orang tua dan penderita imunodefisiensi dan anak-anak, bakteri bisa menjadi patogen, menyebar ke lokasi lain dan menyebabkan penyakit. S. pneumoniae adalah penyebab utama community acquired pneumonia dan meningitis pada anak-anak dan orang tua, dan septikemia pada orang yang terinfeksi HIV. Metode transmisi termasuk bersin dan batuk (dalam bentuk droplets) dan kontak langsung dengan orang yang terinfeksi.

Meskipun namanya demikian, organisme menyebabkan banyak jenis infeksi pneumokokus selain pneumonia. Penyakit-penyakit pneumokokus invasif meliputi bronkitis, rinitis, sinusitis akut, otitis media, konjungtivitis, meningitis, bakteremia, sepsis, osteomielitis, artritis septik, endokarditis, peritonitis, perikarditis, selulitis, dan abses otak.

S. pneumoniae merupakan salah satu penyebab paling umum dari meningitis bakteri pada orang dewasa dan orang dewasa muda, bersama dengan Neisseria meningitidis, dan merupakan penyebab utama meningitis bakteri pada orang dewasa di Amerika Serikat. S. pneumoniae juga salah satu dari dua isolat utama yang ditemukan pada infeksi telinga, otitis media. Pneumonia pneumokokus lebih sering terjadi pada orang yang sangat muda dan sangat tua. Ini juga merupakan bakteri utama untuk penyakit invasif seperti pneumonia dan meningitis pada anak-anak 12 tahun di Asia Selatan, meskipun buktinya memiliki kualitas rendah dan langka.

S. pneumoniae dapat dibedakan dari viridans streptococci, beberapa di antaranya juga alfa-hemolitik, menggunakan tes optochin, karena S. pneumoniae adalah sensitif optochin. S. pneumoniae juga dapat dibedakan berdasarkan sensitivitasnya terhadap lisis oleh empedu, yang disebut "uji kelarutan empedu". Bakteri kokoid, Gram-positif, dan berkapsul ini memiliki morfologi yang khas pada pewarnaan Gram, diplokokus berbentuk lanset. Mereka memiliki kapsul polisakarida yang bertindak sebagai faktor virulensi untuk organisme ini; lebih dari 90 serotipe yang berbeda diketahui, dan jenis-jenis ini berbeda dalam virulensi, prevalensi, dan tingkat resistansi obat.

Sejarah 
Pada tahun 1881, organisme, yang kemudian dikenal pada tahun 1886 sebagai pneumococcus  karena perannya sebagai penyebab pneumonia, pertama kali diisolasi secara bersamaan dan secara independen oleh dokter Angkatan Darat AS George Sternberg  dan ahli kimia Prancis Louis Pasteur.

Organisme ini pernah disebut sebagai Diplococcus pneumoniae dari 1920  karena karakteristiknya yang khas dalam sputum yang diwarnai Gram . Kemudian diganti namanya menjadi Streptococcus pneumoniae pada tahun 1974 karena sangat mirip dengan streptokokus .

Streptococcus pneumoniae memainkan peran sentral dalam menunjukkan bahwa materi genetik terdiri dari DNA . Pada tahun 1928, Frederick Griffith mendemonstrasikan transformasi kehidupan yang mengubah pneumokokus yang tidak berbahaya menjadi bentuk yang mematikan dengan ikut menginokulasi pneumokokus tidak berbahaya yang hidup bersama dengan pneumokokus mematikan (virulent) yang mati karena panas (heat-killed) pada seekor tikus. Pada tahun 1944, Oswald Avery , Colin MacLeod , dan Maclyn McCarty menunjukkan bahwa faktor transformasi dalam eksperimen Griffith bukanlah protein , seperti yang diyakini secara luas pada saat itu, melainkan DNA. Karya Avery menandai lahirnya era molekuler genetika.

Genetika 
Genom dari S. pneumoniae berups struktur DNA melingkar tertutup yang berisi antara 2,0 dan 2,1 juta pasangan basa tergantung pada strain. Memiliki 1553 seperangkat gen inti, ditambah 154 gen dalam virulomnya, yang berkontribusi pada virulensi dan 176 gen yang mempertahankan fenotipe noninvasif. Informasi genetik dapat bervariasi hingga 10% antar strain. Genom pneumokokus diketahui mengandung repertoar peptida antimikroba yang besar dan beragam, termasuk 11 antibiotik yang berbeda.

Transformasi 
Transformasi bakteri secara alami melibatkan transfer DNA dari satu bakteri ke bakteri lain melalui media sekitarnya. Transformasi adalah proses perkembangan kompleks yang membutuhkan energi dan bergantung pada ekspresi banyak gen. Dalam S. pneumoniae, setidaknya 23 gen diperlukan untuk transformasi. Agar bakteri dapat mengikat, mengambil, dan menggabungkan kembali DNA eksogen ke dalam kromosomnya , ia harus memasuki keadaan fisiologis khusus yang disebut kompeten.

Kompetensi dalam S. pneumoniae diinduksi oleh agen perusak DNA seperti mitomycin C , antibiotik fluoroquinolone ( norfloksasin , levofloxacin dan moxifloxacin ), dan inhibitor topoisomerase . Transformasi melindungi S. pneumoniae terhadap efek bakterisidal dari mitomisin C. Michod et al. meringkas bukti bahwa induksi kompetensi di S. pneumoniae dikaitkan dengan peningkatan resistensi terhadap stres oksidatif dan peningkatan ekspresi protein RecA, komponen kunci dari mesin perbaikan rekombinasional untuk menghilangkan kerusakan DNA . Atas dasar temuan ini, mereka menyarankan bahwa transformasi adalah adaptasi untuk memperbaiki kerusakan DNA oksidatif. Infeksi S. pneumoniae merangsang leukosit polimorfonuklear (granulosit) untuk menghasilkan ledakan oksidatif yang berpotensi mematikan bakteri. Kemampuan S. pneumoniae untuk memperbaiki kerusakan DNA oksidatif dalam genomnya, yang disebabkan oleh pertahanan inangnya, kemungkinan besar dapat berkontribusi pada virulensi patogen. Konsisten dengan premis ini, Li et al. melaporkan bahwa, di antara isolat S. pneumoniae yang sangat dapat ditransformasikan, kemampuan kolonisasi di hidung dan virulensi (infektivitas paru) bergantung pada sistem kompetensi yang utuh.

Infeksi 
Streptococcus pneumoniae adalah bagian dari flora normal saluran pernapasan bagian atas . Seperti banyak flora alami, ia dapat menjadi patogen dalam kondisi yang tepat, biasanya ketika sistem kekebalan tubuh inang ditekan. Invasin , seperti pneumolysin, kapsul anti fagositik , berbagai adhesin , dan komponen dinding sel imunogenik semuanya merupakan faktor virulensi utama. Setelah S. pneumoniae menjajah kantung udara di paru - paru , tubuh merespon dengan menstimulasi respon inflamasi, menyebabkan plasma, darah, dan sel darah putih mengisi alveoli. Kondisi ini disebut pneumonia.

Penyakit dan gejala 
Pneumonia adalah penyakit S. pneumoniae yang paling umum yang meliputi gejala seperti demam dan menggigil, batuk, napas cepat, kesulitan bernapas, dan nyeri dada. Untuk orang tua, mereka mungkin termasuk kebingungan, kewaspadaan rendah, dan gejala yang sebelumnya terdaftar pada tingkat yang lebih rendah.

Meningitis pneumokokus adalah infeksi jaringan yang menutupi otak dan sumsum tulang belakang. Gejala berupa leher kaku, demam, sakit kepala, kebingungan, dan fotofobia .

Sepsis disebabkan oleh respons yang berlebihan terhadap infeksi dan menyebabkan kerusakan jaringan, kegagalan organ , dan bahkan kematian. Gejalanya meliputi kebingungan, sesak napas, detak jantung meningkat, nyeri atau ketidaknyamanan, keringat berlebih, demam, menggigil, atau merasa kedinginan.

Vaksin 
Mengingat seriusnya penyakit yang disebabkan oleh S. pneumoniae , beberapa vaksin telah dikembangkan untuk melindungi dari infeksi invasif. The World Health Organization merekomendasikan vaksinasi pneumokokus anak rutin;  itu dimasukkan ke dalam jadwal imunisasi masa kanak-kanak di sejumlah negara termasuk Inggris,  Amerika Serikat,  dan Afrika Selatan.

Interaksi dengan Haemophilus influenzae 
Secara historis, Haemophilus influenzae telah menjadi penyebab infeksi yang signifikan, dan H. influenzae dan S. pneumoniae dapat ditemukan di sistem pernapasan bagian atas manusia. Sebuah studi tentang persaingan in vitro mengungkapkan S. pneumoniae mengalahkan H. influenzae dengan menyerangnya dengan hidrogen peroksida .  Namun, dalam studi menambahkan kedua bakteri ke rongga hidung dari tikus dalam waktu 2 minggu, hanya H. influenzae yang dapat bertahan; Analisis lebih lanjut menunjukkan bahwa neutrofil yang terpapar H. influenzae yang mati lebih agresif dalam menyerang S. pneumoniae .

Diagnosa 
Diagnosis umumnya dibuat berdasarkan kecurigaan klinis bersama dengan kultur positif dari sampel dari hampir semua tempat di tubuh. S. pneumoniae , secara umum, sensitif terhadap optochin , meskipun resistensi terhadap optochin telah diamati.

Kemajuan terbaru dalam next-generation sequencing dan genomik komparatif telah memungkinkan pengembangan metode molekuler yang kuat dan andal untuk mendeteksi dan mengidentifikasi S. pneumoniae . Misalnya, gen Xisco baru-baru ini dideskripsikan sebagai penanda biologis untuk mendeteksi S. pneumoniae berbasis PCR dan diferensiasinya dari spesies yang berkerabat dekat.

Atromentin dan leucomelone memiliki aktivitas antibakteri, menghambat enzim enoil-asil pembawa protein reduktase, (penting untuk biosintesis dari asam lemak ) dalam S. pneumoniae .

Resistensi 
Strain pneumokokus resisten disebut penicillin-resistant pneumococci ( PRP ), penicillin-resistant Streptococcus pneumoniae ( PRSP ), Streptococcus pneumoniae penicillin resistant ( SPPR ) atau Strepotococcus pneumoniae ( DRSP ) yang resistan terhadap obat . Pada 2015, di AS, ada sekitar 30.000 kasus, dan 30% di antaranya resisten terhadap satu atau lebih antibiotik.

Referensi

Pranala luar 

 GAVI Alliance 
 PneumoADIP
 PATH's Vaccine Resource Library pneumococcal resources
 
 Type strain of Streptococcus pneumoniae at BacDive - the Bacterial Diversity Metadatabase 

Streptococcaceae
Polysaccharide encapsulated bacteria
Pneumonia
Bakteri Gram-positif
Bakteri patogen
Bacteria described in 1884