Borrelia Burgdorferi (Penyakit Lyme)

Read Also

Apa itu Borrelia burgdorferi?

Borrelia burgdorferi adalah agen penyebab penyakit Lyme, sebagian besar terjadi di Amerika Utara dan Eropa.

• Ini adalah anggota filum eubacterial Spirochaetes yang dinamai sesuai dengan tubuh dan flagela mereka yang berbentuk spiral atau gelombang.

• B. burgdorferi adalah patogen obligat yang menyebabkan infeksi hanya pada manusia tetapi dapat juga ada pada mamalia lain sebagai pembawa.

• Pada kutu, bakteri ditularkan dari hewan pengerat yang terinfeksi selama makan larva mereka. Kutu yang terinfeksi kemudian memakan berbagai hewan yang mentransfer bakteri ke inang baru.

• B. burgdorferi memiliki siklus hidup enzootic sebagai bakteri mentransmisikan antara kutu Ixodes dan inang vertebrata. Inang vertebrata dapat berupa berbagai mamalia kecil, tetapi infeksi hanya terjadi pada manusia.

• Penyakit pada manusia adalah penyakit Lyme yang merupakan penyakit zoonosis, ditularkan melalui vektor yang ditularkan melalui air liur kutu ke inang manusia baru.

• Agen penyebab, B. burgdorferi adalah spirochete patogen Gram-negatif dengan genom tersegmentasi terdiri dari kromosom linier dan banyak plasmid genom linier dan melingkar.

• Selama bertahun-tahun, spesies patogen baru Borrelia telah ditemukan dengan nama umum B. burgdorferi sensu lato, termasuk spesies seperti B. afzelii dan B. garinii.

• Nama genus Borrelia mengacu pada Amedee Borrel yang pertama kali membuat perbedaan antara Borrelia dan jenis spirochete lainnya.

• Nama spesies 'burgdorferi' diambil dari nama Burgdorfer, untuk menghormati Willy Burgdorfer yang awalnya mengidentifikasi spesies tersebut.

• Penyakit Lyme ditandai dengan pembentukan ruam berwarna merah tipe mata banteng di berbagai bagian tubuh.

• Penyakit Lyme terjadi dalam tiga tahap berbeda karena infeksi semakin parah seiring dengan perkembangan penyakit.

• Ketika bakteri mencapai aliran darah dalam jumlah besar, itu menyebabkan demam kambuh yang dapat bertahan untuk jangka waktu yang lama.

Klasifikasi Borrelia burgdorferi

• Genus Borrelia ditempatkan dalam filum Spirochaetes yang didefinisikan oleh sel motil berbentuk heliks atau spiral.

• Borrelia burgdorferi awalnya didefinisikan sebagai spesies baru dari genus Borrelia pada tahun 1984 berdasarkan karakterisasi spesies lain dari genus yang sama.

• Dalam beberapa tahun terakhir, klasifikasi B. burgdorferi telah dimodifikasi berdasarkan karakteristik fenotipik dan genotipiknya.

• Semua spesies Borrelia telah diklasifikasikan menjadi dua kelompok besar; kelompok pertama mengandung agen Lyme borreliosis dan kelompok kedua mengandung spesies yang terkait dengan demam kambuhan.

• Spesies yang termasuk dalam kelompok pertama ditetapkan sebagai B. burgdorferi sensu lato yang terdiri dari berbagai spesies penyebab penyakit Lyme seperti B. garinii dan B. afzelii. Nama B. burgdorferi sensu strict digunakan untuk menyebut B. burgdorferi secara eksklusif.

• Spesies yang ada dalam kelompok B. burgdorferi tidak terdistribusi secara merata di seluruh dunia, di mana hanya tiga yang diketahui menyebabkan infeksi pada manusia.

• Keragaman genetik dalam spesies disebabkan oleh berbagai mekanisme molekuler seperti mutasi, delesi, substitusi yang mengontrol laju variabilitas genetik.

Berikut ini adalah klasifikasi taksonomi B. burgdorferi

Domain	Eubacteria
Phylum	Spirochaetes
Order	Spirochaetales
Family	Spirochaetaceae
Genus	Borrelia
Species	B. burgdorferi

Habitat Borrelia burgdorferi

• Borrelia burgdorferi paling umum di daerah beriklim belahan bumi utara di negara-negara seperti Amerika Utara dan Eropa.

• Bakteri dapat menginfeksi berbagai hewan vertebrata seperti mamalia kecil, kadal, dan burung.

• Siklus hidup B. burgdorferi bersifat zoonosis dan terjadi pada dua hewan yang berbeda; serangga dan inang vertebrata termasuk manusia.

• Distribusi geografis bakteri ini disebabkan oleh rentang tumpang tindih dari kedua inang reservoir yang kompeten untuk B. burgdorferi dan vektor kutu.

• Di belahan bumi utara, spesies kutu utama untuk penyakit manusia adalah Ixodes scapularis sedangkan di negara bagian barat adalah I. pacificus.

• Peran reservoir B. burgdorferi di lingkungan alami belum dieksplorasi, tetapi faktor-faktor seperti variasi lokal dan temporal dalam kepadatan kutu memainkan peran penting dalam infeksi.

• Sirkulasi B. burgdorferi di alam dari inang reservoir ke larva kutu makan terjadi sebagai bagian dari siklus hidup bakteri.

• Larva makan kemudian berganti kulit menjadi tahap nimfa, yang kemudian memakan berbagai hewan, termasuk hewan pengerat.

• Hewan-hewan ini kemudian menjadi reservoir baru melanjutkan siklus hidup. Bentuk dewasa dari kutu memberi makan, terutama pada mamalia yang lebih besar.

• Inang mamalia dan kutu memiliki lingkungan yang berbeda yang membutuhkan bakteri untuk beradaptasi dengan lingkungan yang kontras.

• Kemampuan untuk bertahan hidup di lingkungan yang berbeda disebabkan oleh variasi ekspresi gen, menghasilkan komponen protein yang berbeda dan adaptasi fisiologis terhadap lingkungan yang berbeda.

• Dinamika ekologis antara kutu dan B. burgdorferi dipengaruhi oleh pergerakan inang, ketersediaan, komposisi spesies, karakteristik vegetasi umum, dan iklim mikro.

Morfologi Borrelia burgdorferi

• Sel-sel B. burgdorferi berbentuk heliks fleksibel dengan dimensi berkisar antara 0,2-0,3 µm × 4-30 µm.

• Bakteri sebagian besar pleomorfik, dan ini dapat mengubah morfologinya sebagai respons terhadap kondisi lingkungan.

• Flagela peritrichous hadir di seluruh sel, menyediakan motilitas dan struktur sel. Motilitas sel adalah rotasi dan translasi, dibantu oleh flagela.

• Ada tujuh hingga sebelas flagela periplasma yang terletak di setiap ujung sel, flagela tumpang tindih di wilayah tengah sel.

• Membran luar berlapis-lapis hadir di sekitar silinder protoplasma yang ditutupi oleh dua membran lipid.

• Di bawah membran luar adalah membran sitoplasma dan konten sitoplasma tertutup.

• Sebuah ruang periplasma hadir antara membran luar dan dalam yang terdiri dari lapisan peptidoglikan dan filamen flagela.

• Selubung sel B. burgdorferi unik dan berbeda dari bakteri Gram-negatif yang khas. Dinding sel Gram-negatif yang khas terdiri dari lipopolisakarida, yang tidak ada di dinding sel B. burgdorferi tetapi mengandung glikolipid imunoreaktif.

• Komponen seluler penting lainnya dari B. burgdorferi adalah protein permukaan luar yang memainkan peran penting dalam transmisi bakteri.

• Bakteri kekurangan gen yang mengkode enzim yang diperlukan untuk biosintesis berbagai asam amino, asam lemak, dan nukleotida.

• Genom B. burgdorferi terdiri dari kromosom linier kecil 1000 kb dan kandungan G+C 28,6% dengan plasmid linier dan sirkular yang bervariasi dalam jumlah dan ukuran.

Karakteristik Kultur Borrelia burgdorferi

• Borrelia burgdorferi adalah mikroaerofilik, bakteri rewel yang tumbuh lebih baik pada media cair daripada pada media agar padat.

• Ini membutuhkan kebutuhan nutrisi yang kompleks karena kurangnya atau terbatasnya potensi biosintetik bakteri.

• Media kultur yang digunakan untuk budidaya B. burgdorferi biasanya mengandung senyawa seperti serum, glukosa, albumin, peptida, asam amino, dan vitamin.

• Selain itu, kebutuhan nutrisi lainnya termasuk N-asetilglukosamin, dan asam lemak jenuh dan tak jenuh rantai panjang juga diperlukan.

• Pertumbuhan B. burgdorferi terjadi secara perlahan dengan sel membelah setiap 8-12 jam selama fase pertumbuhan eksponensial.

• Kepadatan sel bakteri biasanya mencapai sekitar 107-108 per ml setelah budidaya selama 5-7 hari.

• Koloni diskrit B. burgdorferi dapat diperoleh pada media agar semi padat seperti media Barbour-Stornner-Kelly II (BSK II) atau MKP. Media dibuat selektif dengan penambahan antibiotik seperti kanamisin, rifampisin, dan nalidiksat sebagai agen selektif.

• Koloni adalah koloni bawah permukaan yang tidak memiliki morfologi koloni yang berbeda; sehingga sulit untuk mengidentifikasi bakteri berdasarkan kondisi pertumbuhan dan karakteristik koloni.

• B. burgdorferi merupakan bakteri asam laktat yang memanfaatkan karbohidrat terutama glukosa sebagai sumber energi utama untuk menghasilkan asam laktat.

• Suhu optimum untuk pertumbuhan bakteri dan proses fermentasi adalah antara 30-34°C dengan pertumbuhan maksimum pada 33°C.

• Waktu generasi bakteri dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti kondisi kultur dan nutrisi yang tersedia. Waktunya berkisar antara 7-20 jam.

Berikut ini adalah beberapa ciri Kultur B. burgdorferi pada media kultur yang berbeda:

Borrelia burgdorferi di media BSK

• Koloni B. burgdorferi pada media muncul setelah dua minggu inkubasi, tetapi tiga sampai empat minggu mungkin diperlukan untuk mendapatkan pencacahan yang akurat dan evaluasi morfologi koloni.

• Secara umum, koloni tampak seperti piringan putih kecil, tetapi ketika diperiksa dengan mikroskop, perbedaan morfologi dapat diamati.

• Koloni kecil, kompak, dan bulat dengan diameter rata-rata 0,4-0,5 mm yang sebagian besar terbatas pada permukaan.

• Koloni difus yang lebih besar juga dapat diamati dengan diameter rata-rata 0,5-0,7 mm.

• Permukaan koloni terdiri dari jalinan spirochetes melingkar di pinggiran dengan banyak sel bulat.

• Tepi koloni yang lebih kecil tajam dan berbatas tegas, tetapi tidak ada spirochetes bebas yang terisolasi pada permukaan agar-agar di sekitarnya.

• Koloni difus, bagaimanapun, memiliki lebih sedikit tubuh bulat dan kurang rapat.

Karakteristik Biokimia

Karakteristik biokimia B. burgdorferi belum dipelajari karena sulitnya pertumbuhan dan sifat rewel bakteri.

Patogenesis penyakit Lyme yang disebabkan oleh Borrelia burgdorferi

Gambar: Siklus hidup Ixodes scapularis dan Borrelia burgdorferi. Sumber Gambar: Cheyne Kurokawa dkk. 2020.

• Penyakit Lyme disebabkan oleh spirochete B. burgdorferi, yang ditularkan melalui gigitan kutu kecil dari genus Ixodes.

• Manusia adalah inang “tidak disengaja” untuk B. burgdorferi karena spirochetes dari orang yang terinfeksi tidak ditularkan ke inang lain.

• Sementara di usus tengah kutu Ixodes di antara periode makan, spirochetes B. burgdorferi berada dalam keadaan dorman, tidak bereplikasi yang melekat pada sel epitel.

• Di sana mereka mengekspresikan plasmid-encoded, major outer surface protein (OspA), yang memainkan peran penting dalam perlindungan B. burgdorferi dari antibodi yang ada dalam makanan darah dari host imun dan juga dapat mempromosikan kolonisasi kutu midgut dengan mengikat kutu midgut reseptor sel.

• Outer surface protein A (OspA) diekspresikan pada permukaan B. burgdorferi yang berada di usus tengah kutu yang tidak diberi makan dan berikatan secara khusus dengan protein usus.

• Setelah makan, ekspresi protein ini ditekan, memungkinkan spirochete untuk bermigrasi ke kelenjar ludah, dan ekspresi uter surface protein C (OspC), yang tampaknya penting untuk transmisi dari kutu ke mamalia, diatur ke atas.

• Pada manusia, gigitan kutu yang terinfeksi diperlukan untuk pengenalan patogen melalui kulit yang sehat.

• Patogen ekstraseluler ini dimulai di jaringan dermal di mana ia mulai beradaptasi dengan kehidupan di inang mamalia dengan mengubah ekspresi glikoprotein permukaannya.

• Perubahan dalam profil ekspresi gen spirochetes sebagai respons terhadap makanan kutu, yang ditandai dengan peralihan dari OspA ke OspC, sangat penting.

• Kemampuan B. burgdorferi untuk berkembang biak dan membangun infeksi pada kulit inang mamalia tercermin dalam salah satu tanda khas infeksi lokal atau penyakit Lyme stadium 1 pada manusia, ruam eritema migrans (EM) yang mencerminkan infiltrasi limfosit dan makrofag.

• Spirochetes sangat motil dan mungkin dilapisi dengan plasmin protease inang.

• Setelah jangka waktu tertentu, mereka dapat menyebar melalui kulit, mengakibatkan perluasan ruam, meninggalkan area tengah yang pucat, dan tampilan mata banteng.

Gambar: Interaksi protein yang terlibat dalam infeksi Borrelia burgdorferi pada inang mamalia yang ditularkan melalui kutu Ixodes. Sumber Gambar: Quentin Bernard di al. 2018.

• B. burgdorferi mengekspresikan protein permukaan luar yang secara selektif berinteraksi dengan sel endotel, trombosit, kondrosit, dan matriks ekstraseluler melalui interaksi spesifik dengan integrin, glikosaminoglikan, fibronektin, dan kolagen.

• Interaksi ini penting dalam homing dan kolonisasi jaringan, termasuk kulit, sendi, dan jantung dan bakteri juga mengaktifkan protease dan molekul sel inang lain yang diinduksi untuk memungkinkan penyebaran melalui darah dan ke jaringan lain.

• Infeksi diseminata (stadium 2) meliputi kolonisasi sementara aliran darah.

• Pada tahap ini beberapa derajat kerusakan vaskular, termasuk vaskulitis ringan atau oklusi vaskular hiperseluler, dapat terlihat di banyak tempat, menunjukkan bahwa spirochetes menjajah dinding pembuluh darah. Tahap ini dikenal sebagai infeksi diseminata dini atau penyakit Lyme stadium 2.

• Kemudian, pada penyakit Lyme stadium akhir atau stadium 3, laju multiplikasi bakteri tampaknya berkurang secara signifikan atau dikendalikan oleh pertahanan inang, sehingga jumlah bakteri yang ada di jaringan sangat sedikit.

• Respon host terhadap B. burgdorferi memainkan peran kunci dalam patogenesis penyakit.

• B. burgdorferi tidak menghasilkan toksin atau protease yang secara langsung bertanggung jawab atas kerusakan jaringan pada kolonisasi.

• Sebaliknya, bakteri menghasilkan beberapa molekul yang mengaktifkan respon host dan dapat menyebabkan respon patogen inflamasi lokal dan umum.

• Sebagian besar respons pejamu ini biasanya berfungsi untuk menahan atau membersihkan infeksi dan merupakan komponen pertahanan bawaan dan/atau respons inflamasi.

• Bakteri ini, bagaimanapun, tidak diberantas oleh respon imun inang.

• Setelah infeksi pada manusia terjadi, spirochete dapat bertahan selama bertahun-tahun, meskipun perkembangan respon imun inang yang kuat.

• B. burgdorferi mampu mengikat faktor regulasi komplemen mamalia, yang dapat memberikan resistensi terhadap lisis dan opsonisasi yang dimediasi komplemen selama infeksi persisten jaringan inang.

Manifestasi Klinis Borrelia burgdorferi

Penyakit Lyme

Penyakit Lyme ditandai oleh tiga tahap.

• Tahap pertama, erythema migrans (EM), adalah karakteristik lesi kulit merah berbentuk cincin dengan bagian tengah yang bersih yang pertama kali muncul di tempat gigitan kutu tetapi dapat berkembang di tempat yang jauh juga.

• Manifestasi klinis termasuk sakit kepala, demam, nyeri otot dan sendi, dan malaise selama tahap ini.

• Tahap kedua, mulai minggu hingga bulan setelah infeksi, mungkin termasuk artritis, tetapi gambaran yang paling penting adalah gangguan neurologis yang meliputi meningitis, defisit neurologis, dan karditis.

• Ini adalah hasil dari penyebaran hematogen spirochetes ke organ dan jaringan.

• Selain itu, gejala neurologis dan infeksi dapat terjadi pada meningen, sumsum tulang belakang, saraf perifer, dan otak.

• Tahap ketiga biasanya ditandai dengan arthritis kronis atau acrodermatitis chronica atrophicans (ACA), ruam kulit difus, dan dapat berlanjut selama bertahun-tahun.

Diagnosis laboratorium Borrelia burgdorferi

Spesimen

• Darah, cairan serebrospinal, cairan sendi, biopsi jaringan

• Cairan tubuh harus diangkut tanpa bahan pengawet.

• Spesimen biopsi jaringan harus ditempatkan dalam saline steril untuk mencegah pengeringan.

Metode deteksi langsung

• Organisme dapat dilihat secara langsung dalam sediaan basah darah tepi (dicampur dengan saline steril non-bakteriostatik dalam jumlah yang sama) di bawah iluminasi medan gelap atau terang, di mana spirochetes bergerak cepat, sering kali mendorong sel darah merah.

• Dalam kasus penyakit Lyme, bagian jaringan yang diwarnai dengan pewarna perak Warthin-Starry divisualisasikan.

• PCR telah mendeteksi DNA B. burgdorferi dalam spesimen klinis dari pasien dengan manifestasi klinis awal dan akhir.

• Spesimen yang optimal termasuk urin, jaringan sinovial, cairan sinovial, dan biopsi kulit dari pasien dengan EM.

Kultur

• Kultur umumnya tidak dilakukan karena membutuhkan waktu 6-8 minggu untuk menyelesaikannya dan kurang sensitif.

• Kultur B. burgdorferi dari spesimen dalam media Barbour-Stonner-Kelly memungkinkan diagnosis definitif.

• Kultur positif diperoleh hanya pada awal penyakit, terutama dari sampel biopsi lesi EM.

Serologi

• Serologi telah menjadi andalan untuk diagnosis penyakit Lyme, tetapi 3-5% orang normal dan orang dengan penyakit lain (misalnya; rheumatoid arthritis, banyak penyakit menular) mungkin seropositif dengan EIA atau indirect fluorescent antibody (IFA) assay

• Tes imunofluoresensi tidak langsung tersedia, tetapi enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) sekarang banyak digunakan.

• Imunoblotting dengan panel antigen rekombinan yang dipilih dengan cermat digunakan untuk mengkonfirmasi hasil serologis.

• Interpretasi imunoblot didasarkan pada jumlah dan ukuran molekul reaksi antibodi dengan B. burgdorferi

• Bercak dapat dianalisis untuk IgG atau IgM.

• Pola pita antigen-antibodi pada imunoblot harus diinterpretasikan dengan pengetahuan tentang hasil yang diketahui dari pasien pada berbagai tahap Lyme borreliosis.

Pengobatan penyakit Lyme yang disebabkan oleh Borrelia burgdorferi

• Doxycycline adalah pengobatan yang paling direkomendasikan untuk tahap awal penyakit.

• Jika gejala rematik sudah muncul, antibiotik (ceftriaxone) yang lebih lama digunakan.

• Amoksisilin harus digunakan pada anak-anak dan wanita hamil.

• Doksisiklin, amoksisilin, atau sefuroksim, dan sefalosporin parenteral adalah obat pilihan selama tahap pertama penyakit Lyme.

• Sefalosporin spektrum luas, terutama seftriakson atau sefotaksim, telah berhasil digunakan dengan pasien yang gagal pengobatan awal atau hadir pada tahap penyakit selanjutnya.

Pencegahan dan pengendalian penyakit Lyme yang disebabkan oleh Borrelia burgdorferi

• Protein permukaan luar rekombinan Sebuah vaksin telah dilisensikan untuk digunakan pada manusia melawan penyakit Lyme yang disebabkan oleh infeksi organisme milik kompleks B. burgdorferi.

• Menghindari daerah yang dipenuhi kutu; mengenakan pakaian pelindung; memeriksa pakaian, tubuh, dan hewan peliharaan untuk kutu; dan menghapusnya segera juga akan membantu dalam pencegahan infeksi.

• Pencegahan didasarkan pada penghindaran paparan kutu.

• Disarankan mengenakan baju lengan panjang dan celana panjang yang dimasukkan ke dalam kaus kaki.

• Pemeriksaan kulit yang cermat terhadap kutu setelah berada di luar ruangan dapat menemukan kutu untuk dihilangkan sebelum mereka menularkan B. burgdorferi.

• Pengendalian kutu secara lingkungan menggunakan aplikasi insektisida telah memberikan keberhasilan sederhana dalam mengurangi jumlah kutu nimfa selama satu musim.

• Pencegahan infeksi juga mencakup penggunaan obat nyamuk dan memakai pakaian yang cukup melindungi tubuh dari gigitan kutu.