Corynebacterium Diphtheriae (Klebs-Löffler Bacillus)

Read Also

Habitat Corynebacterium diphtheriae

• Corynebacterium diphtheriae ditemukan di nasofaring serta di lesi kulit, yang sebenarnya merupakan reservoir untuk penyebaran difteri.

• Juga ditemukan di mulut, tenggorokan, hidung, kulit dan luka orang yang terinfeksi.

• Hewan tidak mudah tertular difteri.

• Pasien membawa organisme toksigenik hingga 3 bulan setelah infeksi.

Morfologi Corynebacterium diphtheriae

• Corynebacterium diphtheriae adalah bakteri gram + ve berbentuk batang.

• berbentuk klub

• Pembengkakan yang tidak teratur di salah satu ujung atau kedua ujungnya memberi mereka penampilan "Berbentuk Klub".

• Tipis dan ramping, panjang, melengkung

• Juga dikenal sebagai Kleb's-Loeffler Bacillus.

• Diameter 3 m hingga 5 m x 0,5 µm hingga 0,8 µm

• Tidak berkapsul

• Tidak berspora

• Non-motil

• Chinese letter arrangement, berbentuk V atau L

• Pleomorfik (Perubahan bentuk dan ukuran bakteri)

• Terlihat berpasangan atau dalam kelompok kecil, muncul dalam kelompok

• Disusun dalam berbagai sudut satu sama lain.

• Bentuk butiran (butiran metakromatik)

• Butiran adalah gudang energi

• Dinding sel kaya lipid mengandung asam mesodiaminopimelat, arabino-galactam polymers dan short chain mycolic acid.

• Pili present

• Pewarnaan Alberts dan pewarnaan Ponder menunjukkan granula metakromatik yang terbentuk di daerah kutub

• Tampak hijau pada pewarnaan Alberts bersama dengan butiran metakromatik hitam kebiruan di kutub.

Genom Corynebacterium diphtheriae

• Berisi 2389 Gen

• Gen penyandi protein: 2272

• Memiliki 69 gen RNA Struktural

• Panjang Genom: 2.488.635 nukleotida

• 87% adalah pengkodean

• Konten G+C: 53%

• Tidak ada plasmid

• Berisi Pathogenicity Islands (PAI)

Karakteristik Kultur Corynebacterium diphtheriae

• Corynebacterium diphtheriae tumbuh dengan baik pada nutrient agar sederhana dan agar blood pada kisaran suhu mesofilik. Pertumbuhan, bagaimanapun, tidak diamati pada formulasi agar enterik dan agar MacConkey.

• Pertumbuhan C. diphtheriae pada media agar dilakukan dengan menumbuhkannya pada media yang mengandung senyawa seperti asam nalidiksat dan kolistin sulfat yang bersifat menghambat bakteri gram negatif.

• Seperti kebanyakan corynebacteria, C. diphtheriae juga tumbuh dengan baik pada suhu 37 °C atau dalam kisaran suhu mesofilik.

• Beberapa strain C. diphtheriae adalah anaerob fakultatif yang tumbuh dengan baik di atmosfer yang kaya CO2.

• Media kultur yang paling penting digunakan untuk isolasi C. diphtheriae adalah Sheep Blood Agar (SBA). Media selektif lainnya termasuk cystine-tellurite blood agar (CTBA) atau media Tinsdale yang baru disiapkan.

• Tellurite hadir dalam media menghambat pertumbuhan spesies noncorynebacterium lainnya, tetapi beberapa strain C. diphtheriae sensitif terhadap kalium tellurite dan membutuhkan agar SBA.

• Untuk kultur langsung C. diphtheriae, media Tinsdale adalah media terbaik, tetapi media tersebut memiliki umur simpan yang pendek.

• Identifikasi C. diphtheriae pada media Tinsdale efisien dalam identifikasi C. diphtheriae karena bakteri menunjukkan aktivitas tellurite reduktase dan cystinase.

• C. diphtheriae termasuk dalam organisme Hazard group 2  yang mungkin memerlukan kondisi Tingkat Penahanan 3 untuk diproses dalam beberapa kasus karena produksi aerosol.

• Pertumbuhan pada media berbasis serum seperti Loeffler slants menghasilkan koloni dengan batang pleomorfik, beberapa di antaranya mungkin berbentuk klub. Sel-sel mungkin memiliki penampilan manik-manik karena butiran polifosfat ungu kemerahan terminal.

• Anggota C. diphtheriae telah dibagi menjadi empat biotipe yang berbeda berdasarkan morfologi koloni mereka pada media agar yang berbeda.

Berikut ini adalah beberapa ciri kultur C. diphtheriae pada media kultur yang berbeda:

1. Tellurite Medium

• Morfologi koloni dari berbagai biotipe C. diphtheriae pada media telurit mungkin berbeda.

• C. diphtheriae biotype biovar gravis membentuk koloni buram berwarna abu-abu kusam dengan diameter rata-rata 2 mm. Permukaan koloninya matt, rapuh yang cenderung pecah menjadi segmen-segmen kecil ketika disentuh dengan kawat.

• C. diphtheriae biotype biovar mitis menghasilkan koloni berwarna abu-abu atau hitam buram dengan ukuran diameter antara 1,5-2 mm. Koloni memiliki seluruh tepi dan permukaan halus mengkilap. Variasi ukuran umum terjadi pada biotipe ini.

• C. diphtheriae biotype biovar intermedius membentuk koloni kecil berwarna abu-abu mengkilat yang ukurannya relatif lebih kecil (diameter 0,5-1,0 mm). Koloninya diskrit dan transparan di permukaan.

• C. diphtheriae biotype biovar belfanti menghasilkan koloni berwarna abu-abu atau hitam dengan diameter 1,5-2,0 mm. Koloni memiliki seluruh tepi dan permukaan halus mengkilap.

• Koloni C. diphtheriae berwarna hitam pada agar tellurite disebabkan oleh aktivitas tellurite reduktase bakteri tersebut. Selain itu, ini juga dapat menghasilkan lingkaran coklat di sekitar koloni karena aktivitas sistinase.

2. Sheep Blood Agar

• Koloni kecil berwarna abu-abu hingga hitam terlihat pada agar darah domba. Koloni biasanya berdiameter antara 1-2 mm.

• C. diphtheriae menunjukkan aktivitas hemolitik pada agar darah, yang mungkin berbeda dalam biotipe yang berbeda.

• Biotipe C. diphtheriae biovar gravis bersifat non-hemolitik sehingga tidak menyebabkan pembersihan media.

• Sisanya tiga biovar spesies; mitis, intermedius dan belfanti menghasilkan koloni yang menunjukkan zona kecil β-hemolisis pada agar.

Patogenesis Corynebacterium diphtheriae

• Di alam, C diphtheriae terjadi di saluran pernapasan, pada luka, atau pada kulit orang yang terinfeksi atau pembawa normal.

• Ini menyebar melalui tetesan atau melalui kontak dengan individu yang rentan; basil kemudian tumbuh pada selaput lendir atau lecet kulit, dan mereka yang toksigenik mulai memproduksi toksin.

• Toksin difteri adalah faktor virulensi utama C. difteri dan merupakan polipeptida domain tiga rantai tunggal yang labil terhadap panas (62 kDa) yang dapat mematikan dalam dosis 0,1 g/kg berat badan.

• Gen tox yang mengkode eksotoksin dimasukkan ke dalam strain C. diphtheriae oleh bakteriofag lisogenik, β-phage.

• Dua langkah pemrosesan diperlukan agar produk gen aktif disekresikan: (1) pembelahan proteolitik dari leader sekuen dari protein Tox selama sekresi dari sel bakteri dan (2) pembelahan molekul toksin menjadi dua polipeptida (A dan B) yang tetap terikat oleh ikatan disulfida.

• Tiga wilayah fungsional ada pada molekul toksin: wilayah katalitik pada subunit A dan wilayah pengikatan reseptor dan wilayah translokasi pada subunit B.

• Reseptor untuk toksin adalah faktor pertumbuhan epidermal yang mengikat heparin, yang terdapat pada permukaan banyak sel eukariotik, terutama sel jantung dan saraf.

• Pengikatan domain reseptor ke protein membran sel inang CD-9 dan heparin-binding epidermal growth factor (HB-EGF) memicu masuknya toksin ke dalam sel melalui endositosis yang dimediasi reseptor.

• Pengasaman domain translokasi dalam endosom yang sedang berkembang mengarah pada pembuatan saluran protein yang memfasilitasi pergerakan Fragmen A ke dalam sitoplasma sel inang.

• Subunit A kemudian mengakhiri sintesis protein sel inang dengan menonaktifkan elongation factor-2 (EF-2) yang diperlukan untuk translokasi RNA transfer polipeptidil dari akseptor ke situs donor pada ribosom eukariotik.

• Fragmen Toksin A menonaktifkan EF-2 dengan mengkatalisis reaksi yang menghasilkan nikotinamida bebas ditambah kompleks adenosin difosfat-ribosa-EF-2 yang tidak aktif (ribosilasi ADP).

• Karena pergantian EF-2 sangat lambat dan kira-kira hanya ada satu molekul per ribosom di dalam sel, diperkirakan bahwa satu molekul eksotoksin dapat menonaktifkan seluruh kandungan EF-2 dalam sel, yang sepenuhnya menghentikan sintesis protein sel inang.

• Diasumsikan bahwa penghentian tiba-tiba sintesis protein bertanggung jawab atas efek nekrotikans dan neurotoksik toksin difteri.

• Sintesis toksin oleh C diptheriae yang dilisogenisasi diatur oleh elemen yang dikodekan secara kromosom, diphtheria toxin represso (DTxR) yang diaktifkan dengan adanya konsentrasi zat besi yang tinggi, dan dapat mengikat operator gen toksin dan mencegah produksi toksin.

• Konsentrasi besi yang rendah dan faktor-faktor lain seperti osmolaritas, konsentrasi asam amino dan pH, namun meningkatkan produksi toksin.

Manifestasi klinis Corynebacterium diphtheriae

Difteri pernapasan

• Toksin difteri diserap ke dalam selaput lendir dan menyebabkan kerusakan epitel dan respon inflamasi superfisial.

• Gejala difteri yang melibatkan saluran pernapasan berkembang setelah 2 sampai 4 hari masa inkubasi.

• Organisme berkembang biak secara lokal pada sel epitel di faring atau permukaan yang berdekatan dan awalnya menyebabkan kerusakan lokal sebagai akibat dari aktivitas eksotoksin.

• Onsetnya tiba-tiba, dengan malaise, sakit tenggorokan, faringitis eksudatif, dan demam ringan.

• Eksudat berkembang menjadi pseudomembran tebal yang terdiri dari bakteri, limfosit, sel plasma, fibrin, dan sel-sel mati yang dapat menutupi tonsil, uvula, dan palatum dan dapat meluas hingga ke nasofaring atau turun ke laring.

• Kelenjar getah bening regional di leher membesar, dan mungkin ada edema yang nyata di seluruh leher, dengan distorsi jalan napas, sering disebut sebagai "bull neck" secara klinis.

• Pada pasien sakit kritis, komplikasi jantung (nekrosis otot jantung) dan neurologis (demylenasi) paling signifikan.

• Neurotoksisitas sebanding dengan tingkat keparahan penyakit primer, yang dipengaruhi oleh kekebalan pasien.

• Sebagian besar pasien dengan penyakit primer yang parah mengalami neuropati, awalnya terlokalisasi pada langit-langit lunak dan faring, kemudian melibatkan paralisis okulomotor dan silia, dengan perkembangan menjadi neuritis perifer.

Difteri kulit

• Difteri kulit diperoleh melalui kontak kulit dengan orang lain yang terinfeksi.

• Organisme ini menjajah kulit dan masuk ke jaringan subkutan melalui luka di kulit.

• Papula berkembang terlebih dahulu dan kemudian berkembang menjadi ulkus kronis yang tidak sembuh-sembuh, terkadang ditutupi dengan membran keabu-abuan

• Tanda-tanda sistemik dapat berkembang.

Diagnosis laboratorium Corynebacterium diphtheriae

Specimen

• Swabs dakron dari hidung, tenggorokan, atau lesi lain yang dicurigai harus diperoleh sebelum obat antimikroba diberikan.

• Swabs harus dikumpulkan dari bawah membran yang terlihat.

• Swabs kemudian harus ditempatkan di media transportasi semipadat seperti Amies.

Mikroskopi

• Noda yang diwarnai dengan alkali metilen biru atau pewarnaan Gram menunjukkan batang manik-manik dalam susunan yang khas.

• Sel sering mengandung butiran metakromatik (polimetafosfat), yang diwarnai ungu kebiruan dengan metilen biru.

• Dalam pewarnaan Gram, terlihat batang manik-manik berwarna ungu, susunan sudut dan palisade yang menciptakan efek 'karakter Cina'.

Kultur

• Spesimen harus diinokulasi ke pelat blood aga dan media selektif seperti pelat telurit (misalnya: ystine-tellurite blood agar [CTBA] atau media Tinsdale yang dimodifikasi) dan diinkubasi pada suhu 37°C dalam 5% CO2.

• Daerah non β-hemolitik pada blood agar

• Tellurite menghambat pertumbuhan sebagian besar bakteri saluran pernapasan bagian atas dan batang gram negatif dan direduksi oleh C. diphtheriae, menghasilkan warna abu-abu hingga hitam yang khas pada agar.

• Degradasi sistein oleh aktivitas C. diphtheriae cysteine ​​​​menghasilkan lingkaran coklat di sekitar koloni.

• Media Tinsdale adalah media terbaik untuk memulihkan C. diphtheriae dalam spesimen klinis, tetapi memiliki umur simpan yang pendek dan membutuhkan penambahan horse serum.

Tes biokimia

• Catalase – positive
• Oxidase – negative
• Cystinase production – positive
• Pyrazinamidase activity – positive

Fermentasi karbohidrat

• Glucose – positive
• Maltose – positive
• Sucrose – negative
• Trehalose – negative
• Urease – negative
• Nitrate reduction – positive
• Gelatin liquefaction – negative

Pengujian Toksigenitas

• Semua isolat C. diphtheriae harus diuji produksi eksotoksinnya.

• Standar emas untuk mendeteksi toksin difteri adalah uji imunodifusi in-vitro dengan uji imunodiffusi Elek-Ouchterlony (uji Elek).

• Metode alternatif adalah deteksi gen eksotoksin menggunakan metode amplifikasi asam nukleat berbasis polymerase chain reaction (PCR).

• Tes ini dapat mendeteksi gen tox pada isolat klinis dan secara langsung pada spesimen klinis (misalnya, usapan dari membran difteri atau bahan biopsi).

• Hasil kultur positif mengkonfirmasi uji PCR positif.

• Hasil kultur negatif setelah terapi antibiotik bersama dengan hasil tes PCR positif menunjukkan bahwa pasien mungkin menderita difteri.

• Meskipun tes ini cepat dan spesifik, strain di mana gen tox tidak diekspresikan dapat memberikan sinyal positif.

• Uji imunosorben terkait-enzim dapat digunakan untuk mendeteksi toksin difteri dari isolat difteri C klinis.

• Uji strip imunokromatografi memungkinkan deteksi toksin difteri dalam hitungan jam.

• Namun ELISA dan uji imunokromatografi tidak banyak digunakan.

Deteksi antibodi

• Pengukuran antibodi terhadap toksin difteri dalam serum yang dikumpulkan sebelum pemberian antitoksin dapat mendukung diagnosis bila biakan negatif.

Pengobatan Corynebacterium diphtheriae

• Pemberian awal antitoksin spesifik terhadap toksin yang dibentuk oleh organisme di tempat masuknya dan penggandaannya dilakukan dengan segera.

• Antitoksin harus diberikan secara intravena pada hari diagnosis klinis difteri dibuat dan tidak perlu diulang.

• Injeksi intramuskular dapat digunakan dalam kasus-kasus ringan.

• Antitoksin difteri hanya akan menetralkan toksin yang beredar yang tidak terikat pada jaringan.

• Obat antimikroba (penisilin, makrolida) menghambat pertumbuhan basil difteri.

• Meskipun obat-obatan ini hampir tidak berpengaruh pada proses penyakit, mereka menahan produksi toksin dan membantu upaya kesehatan masyarakat.

• Eritromisin mungkin lebih disukai daripada penisilin untuk menghilangkan basil dari tenggorokan, terutama dalam pengobatan pembawa persisten.

• Beberapa strain toleran terhadap aksi bakterisida penisilin, dan pengobatan infeksi rumit harus mengandung hubungan dengan aminoglikosida.

• Pasien harus ditempatkan dalam isolasi ketat, dirawat oleh staf yang riwayat imunisasinya didokumentasikan dan memiliki jumlah trombosit harian dan elektrokardiografi.

Pencegahan dan pengendalian Corynebacterium diphtheriae

• Imunisasi aktif pada masa kanak-kanak dengan toksoid difteri menghasilkan kadar antitoksin yang umumnya cukup sampai dewasa.

• Toksoid difteri biasanya dikombinasikan dengan tetanus toxoid (Td) dan dengan cellular pertussis vaccine (DaPT)sebagai suntikan tunggal untuk digunakan dalam imunisasi awal anak-anak (tiga dosis pada tahun pertama kehidupan, usia 15-18 bulan dan 4 tahun). -6 tahun).

• Dewasa muda harus diberikan booster toksoid karena basil difteri toksigenik tidak cukup lazim di populasi untuk memberikan stimulus infeksi subklinis dengan stimulasi resistensi.

• Tingkat antitoksin menurun seiring berjalannya waktu, dan banyak orang tua memiliki jumlah antitoksin yang beredar tidak mencukupi untuk melindungi mereka dari difteri.

• Tujuan utama pencegahan adalah untuk membatasi penyebaran basil difteri toksigenik dalam populasi dan mempertahankan imunisasi aktif setinggi mungkin.

• Istirahat di tempat tidur, isolasi untuk mencegah penyebaran sekunder, dan pemeliharaan jalan napas terbuka pada pasien dengan difteri pernapasan semuanya penting.