Bagaimana Bakteri Bisa Kebal Terhadap Antibiotik

Penulis: Apt. Mohammad Sholekhudin, S.Si.

Artikel ini ditulis untuk SainsPop.com

Sebelum antibiotik dikembangkan di era 1930 sampai 1940-an, infeksi bakteri termasuk penyakit yang menakutkan, bahkan banyak yang mematikan. Begitu antibiotik mulai diproduksi dan digunakan dokter, dunia medis seperti mengalami revolusi. Penyakit-penyakit infeksi yang sebelumnya mematikan jadi bisa dijinakkan. Sedemikian hebatnya antibiotik sampai-sampai penemuannya waktu itu dianggap sebagai akhir riwayat dari penyakit infeksi bakteri.

Namun rupanya kehebatan antibiotik itu menghadapi tantangan baru yang tidak disangka-sangka. Ternyata sebagian bakteri bisa menjadi resisten (kebal). Bahkan masalah resistensi penisilin dan streptomisin sudah muncul hanya beberapa tahun setelah debut kedua antibiotik ini pada masa Perang Dunia II.(1) Padahal di masa itu pemakaian antibiotik masih belum meluas seperti sekarang.

Para ilmuwan kemudian mengembangkan antibiotik-antibiotik baru. Tetapi setiap kali antibiotik baru dikembangkan, masalah resistensi selalu mengikuti.(2)

Bagaimana bakteri bisa menjadi kebal?

Jawaban ringkasnya, mereka berevolusi untuk mempertahankan diri. Resistensi adalah mekanisme survival of the fittest. Bakteri yang bisa bertahan hidup adalah yang paling sanggup beradaptasi dengan tantangan. Untuk beradaptasi, bakteri punya mekanisme pertahanan hidup yang kompleks. Mereka bisa melawan antibiotik dengan berbagai macam cara.(3,4,5)

Menutup atau membatasi pintu masuk antibiotik

Cara ini misalnya dilakukan oleh sebagian bakteri gram-negatif. Bakteri ini memiliki selaput lipopolisakarida yang melindungi mereka dari ancaman lingkungan. Selaput ini juga digunakan untuk mencegah masuknya antibiotik ke dalam sel tubuh mereka.

Contoh, Micobacteria (keluarga bakteri penyebab tuberkulosis). Bakteri ini memiliki selaput yang kadar lemaknya tinggi. Kerena selaputnya berlemak, antibiotik-antibiotik yang hidrofil (larut air) sulit menembusnya.

Bakteri lain, Staphylococcus aureus, mengembangkan resistensi dengan cara mempertebal dinding sel sehingga antibiotik vankomisin sulit menembusnya.Antibiotik yang ukuran molekulnya tergolong besar ini bekerja menghambat sintesis dinding sel. Agar bisa bekerja, ia harus menembus dinding sel sampai lapisan dalam. Tapi karena dinding selnya tebal, vankomisin hanya bisa merusak lapisan terluar, kemudian lapisan luar yang sudah dirusak ini justru menjadi semacam kerak yang menghalangi vankomisin masuk lebih dalam.

Sementara bakteri Enterobacteriaceae dapat melawan karbapenem dengan cara lain. Mereka mengurangi lubang pori yang menjadi jalan masuk antibiotik itu.

Mendorong antibiotik keluar

Beberapa jenis bakteri menggunakan mekanisme semacam pompa untuk mendorong keluar antibiotik. Cara ini misalnya dilakukan oleh bakteri Pseudomonas aeruginosa yang kebal terhadap antibiotik golongan fluorokuinolon, betalaktam, kloramfenikol, dan trimetoprim. Mekanisme pompa ini juga digunakan oleh bakteri Escherichia coli untuk mengeluarkan antibiotik asam nalidiksat.

Mengubah atau merusak antibiotik

Sebagian bakteri memproduksi enzim yang bisa mengubah atau menghancurkan struktur antibiotik. Cara ini misalnya dilakukan oleh bakteri Klebsiella pneumoniae. Bakteri ini pada mulanya masih bisa dibasmi dengan karbapenem. Antibiotik turunan penisilin ini memiliki struktur inti perusak bakteri yang disebut cincin betalaktam. Tapi struktur betalaktam ini dirusak oleh bakteri dengan enzim yang mereka produksi sehingga antibiotik ini lumpuh.

Betalaktam adalah salah satu keluarga besar antibiotik yang anggotanya banyak sekali, mulai dari penisilin, ampisilin, amoksisilin, sefadroksil, sefotaksim, hingga imipenem. Celakanya, banyak sekali bakteri yang punya kemampuan menghancurkan cincin betalaktam. Itu sebabnya bakteri yang kebal terhadap antibiotik-antibiotik di atas juga banyak sekali.

Mengembangkan jalur metabolisme baru yang tidak bisa diintervensi antibiotik

Ini misalnya dilakukan oleh bakteri Staphylococcus aureus yang kebal terhadap trimetoprim. Pada awalnya trimetoprim bisa membunuh bakteri dengan cara menghambat produksi asam folat sehingga bakteri tidak bisa membelah diri. Bentuk molekul trimetoprim mirip dengan enzim bakteri sehingga bisa mengintervensi metabolisme pembentukan folat. Tapi sebagian bakteri bermutasi mengembangkan enzim baru sehingga trimetoprim tidak bisa lagi mengintervensi.

Mengubah titik serang antibiotik

Banyak antibiotik bekerja seperti anak kunci yang masuk ke lubang gembok protein target di sel bakteri lalu mengganggu metabolisme bakteri. Beberapa bakteri melawannya dengan cara mengubah struktur lubang gembok itu sehingga tidak klop (cocok) lagi dengan anak kunci antibiotik. Ini misalnya dilakukan oleh Escherichia coli yang resisten terhadap antibiotik colistin (polimiksin). Colistin bekerja membunuh bakteri dengan cara merusak membran selnya. Colistin bisa melakukannya karena muatan ionnya klop dengan muatan ion membran sel bakteri. Tapi oleh bakteri, muatan ion ini diubah sehingga colistin tidak bisa klop lagi.

Lima jenis mutasi di atas bisa terjadi dengan cepat karena siklus hidup bakteri juga sangat singkat. Mereka berkembang biak dengan cepat. Berbeda dengan manusia yang berkembang biak dalam hitungan puluhan tahun, bakteri bisa membelah diri dalam hitungan jam, bahkan menit.

Penyebaran bakteri resisten juga bisa terjadi dengan cepat dan luas mengikuti aktivitas manusia. Bakteri kebal di rumah sakit bisa ikut terbawa pasien atau pegawainya ke luar rumah sakit. Bahkan bakteri kebal di satu negara bisa menyebar ke negara lain bersama kepergian manusia atau ekspor bahan pangan.

Cara Penyebaran Resistensi Antibiotik

Gen kebal terhadap antibiotik diturunkan dari satu bakteri ke bakteri hasil pembelahan dirinya, begitu seterusnya. Bisa juga ditransfer dari satu bakteri ke bakteri lain lewat materi genetik yang bisa berpindah, yaitu plasmid, transposon, dan bakteriofag (fag).

Plasmid adalah cincin DNA yang bisa berpindah dari satu bakteri ke bakteri lain. Transposon adalah fragmen DNA yang bisa masuk ke sel bakteri lain dan mengubah DNA bakteri itu. Sementara bakteriofag adalah virus yang menyerang bakteri dan membawa komponen DNA satu bakteri ke bakteri lainnya.

Proses transfer gen kebal antarbakteri bisa melalui tiga cara, yakni transduksi, konjugasi, dan transformasi. Pada transduksi, materi genetik berpindah dari satu bakteri ke bakteri lain lewat bakteriofag. Pada konjugasi, dua bakteri saling terhubung, lalu gen kebal dari bakteri resisten dikopi ke bakteri lain yang belum resisten. Adapun pada transformasi, materi genetik terlepas dari satu bakteri hidup maupun mati lalu masuk ke bakteri lain. Lewat tiga cara ini, walaupun bakteri kedua belum pernah digempur antibiotik, ia bisa ikut kebal terhadap antibiotik.

Ringkasnya, bakteri punya banyak cara menjadi resisten. Tapi pilihan manusia cuma satu, yaitu menghambat laju resistensi ini dengan cara secermat mungkin menggunakan antibiotik. Tujuannya agar laju resistensi tidak lebih cepat dari laju penemuan antibiotik baru. Sebab jika resistensi ini tidak dikendalikan, umat manusia bisa kembali ke zaman seperti ketika antibiotik belum ditemukan.

Bagaimana Resistensi Antibiotik Menyebar

Bakteri ada di mana-mana. Sebagian bermanfaat, sebagian lagi menyebabkan sakit pada manusia, hewan, dan tanaman.Antibiotik membunuh bakteri penyebab infeksi tetapi bakteri yang kebal bisa bertahan hidup. Bakteri yang kebal bisa berkembang biak, bahkan mereka juga bisa mentransfer sifat kebal ini ke bakteri lain.Antibiotik juga membunuh bakteri yang bermanfaat. Dengan hilangnya bakteri baik, bakteri jahat yang sudah kebal ini menjadi makin leluasa berkembang biak.Bakteri yang kebal ini bisa berpindah dari satu tempat ke tempat lain, bahkan dari satu negara ke negara lain.

Bagaimana Bakteri Melawan Antibiotik

Agar bisa bertahan hidup, bakteri melawan antibiotik dengan berbagai mekanisme resistensi:
Menutup atau membatasi pintu masuk antibiotik Mendorong antibiotik keluar dengan mekanisme pompaMengubah atau merusak antibiotik menggunakan enzim tertentuMengembangkan jalur metabolisme baru yang tidak bisa diintervensi antibiotik Mengubah titik serang sehingga antibiotik tidak bisa lagi bekerja

Bagaimana Resistensi Antibiotik Menyebar Antarbakteri

Gen kebal terhadap antibiotik diturunkan dari satu bakteri ke bakteri hasil pembelahan dirinya, begitu seterusnya. Bisa juga ditransfer dari satu bakteri ke bakteri lain lewat materi genetik yang bisa berpindah:
Plasmid:cincin DNA yang bisa berpindah dari satu bakteri ke bakteri lainTransposon: fragmen DNA yang bisa masuk ke sel bakteri lain dan mengubah DNA bakteri ituBakteriofag (fag): virus yang menyerang bakteri dan membawa komponen DNA satu bakteri ke bakteri lainnya

Cara Materi Genetik Berpindah Antarbakteri
Transduksi: berpindah dari satu bakteri ke bakteri lain lewat bakteriofagKonjugasi: dikopi dari satu bakteri ke bakteri lain ketika keduanya terhubungTransformasi: terlepas dari satu bakteri hidup maupun mati lalu masuk ke bakteri lain