Pembentukan Biofilm Oleh Pseudomonas aeruginosa

Biofilm adalah kumpulan sel mikroorganisme khususnya bakteri yang melekat di suatu permukaan dan diselimuti oleh pelekat karbohidrat yang dikeluarkan oleh bakteri tersebut. Kondisi lingkungan yang kurang menguntungkan seperti saat ketersediaan nutrisi menipis akan memicu Pseudomonas aeruginosa untuk membentuk biofilm. Komunikasi antarsel penting bagi perkembangan dan pemeliharaan biofilm. Pelekatan suatu sel pada suatu permukaan adalah hasil dari sinyal untuk mengekspresikan gen-gen pembentuk biofilm. Gen-gen ini mengkodekan protein-protein untuk mensitensis sinyal komunikasi antarsel dan memulai pembentukan polisakarida. Pseudomonas aeruginosa memiliki molekul sinyal yang utama yaitu komponen yang disebut homoserin lakton yang berfungsi sebagai agen kemostatik untuk mengumpulkan sel-sel Pseudomonas aeruginosa yang berdekatan (melalui mekanisme quorum sensing) dan membentuk biofilm.

Selain keterbatasan nutrisi, faktor lain yang memicu pembentukan biofilm adalah quorum sensing yaitu mekanisme untuk memastikan jumlah sel mencukupi sebelum suatu spesies melakukan respon biologi khusus. Quorum sensing mengatur pembentukan saluran dan pilar-seperti struktur untuk memastikan pengiriman nutrisi efisien untuk sel-sel dalam biofilm. Setiap sel mikroba akan menghasilkan molekul sinyal untuk berkomunikasi dengan sel yang lain, apabila jumlah sel mikroba tersebut cukup banyak, maka molekul sinyal tersebut juga cukup banyak untuk memicu pembentukkan biofilm oleh keseluruhan bakteri tersebut.

Pembentukan biofilm oleh Pseudomonas aeruginosa terdiri atas lima tahap diantaranya sebagai berikut :

1. Pelekatan awal: mikroba melekat pada permukaan suatu benda dan dapat diperantarai oleh pili (rambut halus sel)
2. Pelekatan permanen: mikroba melekat dengan bantuan eksopolisakarida (EPS)
3. Maturasi I: proses pematangan biofilm tahap awal
4. Maturasi II: proses pematangan biofilm tahap akhir, mikrob siap untuk menyebar
5. Dispersi: sebagian bakteri akan menyebar dan berkolonisasi di tempat lain

Biofilm yang dibentuk oleh Pseudomonas aeruginosa memungkinkan bakteri ini resistensi terhadap fagositosis oleh sel-sel sistem imun tubuh, resisten terhadap antibiotik dan resisten terhadap gaya fisik yang dapat menyapu bersih sel-sel yang tidak menempel. Bakteri di dalam biofilm lebih resisten 10 – 1.000 kali dibandingkan apabila tidak di dalam biofilm.

Peralatan medis yang diimplantasikan (dimasukkan) ke dalam tubuh manusia seperti selang kateter, katup jantung mekanik dan sendi buatan sangat rentan terhadap pembentukan biofilm. Hal ini menyebabkan peningkatan resiko infeksi saluran urinari dan aliran darah (bloodstream). Sekitar 80.000 kateter vena sentral (CVC) menginfeksi aliran darah yang terjadi pada unit perawatan intensif setiap tahun di Amerika Serikat. Infeksi ini menyebabkan morbiditas dan mortalitas yang signifikan dan berpotensi besar terhadap peningkatan biaya perawatan pasien.

Gambar 1 Tahapan pembentukan biofilm oleh Pseudomonas aeruginosa

Sumber :

Donlan RM. 2008. Bacterial Biofilms. USA: Springer.

Irie Y and Parsek MR. 2008. Bacterial Biofilms. USA: Springer.

Kus JV, Tullis E, Cvitkovitch DG, Burrows LL. 2004. Significant Differences in Type IV Pilin Allele Distribution Among Pseudomonas aeruginosa Isolates from Cystic Fibrosis (CF) Versus Non-CF Patients. Microbiology 150: 1315-1326.

Madigan MT, Martinko JM, Brock TD. 2006. Brock Biology of Microorganisms. Ed ke-11. New Jersey: Pearson Prentice Hall.

Monroe D. 2007. Looking for Chinks in The Armor of Bacterial Biofilms. PLoS Biol 5(11): 2458-2461.

Stanley NR et al. 2004. Environmental Signals and Regulatory Pathways that Influence Biofilm Formation. Mol Microbiol 52(4): 917 – 924.