Pasien tiba di rumah sakit dengan apa yang tampak seperti infeksi bakteri run-of-the-mill. Tetapi kemudian, keadaan menjadi jauh lebih serius: Pasien mengalami infeksi "memakan daging" yang akhirnya membutuhkan amputasi kedua lengan dan kedua kaki.
Apa yang menyebabkan infeksi menjadi tidak terkendali? Ternyata itu bukan infeksi dengan satu jenis bakteri, tetapi lebih merupakan gabungan dari empat strain berbeda dari spesies yang sama.
Sekarang, para ilmuwan tahu persis bagaimana strain bakteri ini bekerja bersama untuk memusnahkan jaringan dalam tubuh, seperti yang dilaporkan dalam sebuah studi baru. Dan temuan mungkin memiliki implikasi untuk mengobati apa yang disebut infeksi "polymicrobial".
Dalam kasus baru-baru ini, Dr. Ashok Chopra, seorang profesor mikrobiologi dan imunologi di University of Texas Medical Branch dan rekan-rekannya menemukan empat strain berbeda dari spesies bakteri yang sama, yang dikenal sebagai Aeromonas hydrophila, pada pasien yang terinfeksi. Bersama-sama, mikroba meluncurkan serangan lebih mematikan daripada strain individu yang bisa mengatur sendiri.
Studi yang diterbitkan 11 November dalam jurnal Proceedings of National Academy of Sciences, menunjukkan bahwa tiga dari strain bakteri memungkinkan yang keempat untuk memasuki aliran darah dan membuang limbah ke jaringan di seluruh tubuh. A. hydrophila adalah penyebab yang jarang dari infeksi makan daging, tetapi Chopra berspekulasi bahwa bakteri pemakan daging lainnya, seperti E. coli, dapat juga menggunakan strategi serangan serupa. Namun, penelitian lebih lanjut akan diperlukan untuk menunjukkan ini, katanya.
"Mereka bisa berbeda racun ... tetapi mereka mungkin memiliki 'cross-talk' yang serupa di antara strain yang berbeda," kata Chopra. "Pada akhirnya, saya melihat ini memiliki implikasi yang jauh lebih luas dalam pengaturan klinis."
Beberapa mikroba
Ketika pasien yang terinfeksi dirawat di rumah sakit, dokter menggunakan diagnosa tradisional untuk menentukan patogen yang harus disalahkan. Mereka mengidentifikasi A. hydrophila, mikroba yang biasa ditemukan di lingkungan air tawar dan payau, dari danau ke sungai hingga air minum, menurut situs referensi klinis UpToDate. Ketika dicerna, kuman dapat menyebabkan diare atau menginfeksi jaringan lunak dalam tubuh. Tapi ketika A. hydrophila memasuki luka terbuka, penyakit mengerikan yang disebut "necrotizing fasciitis" mungkin terjadi.
Infeksi langka dengan cepat masuk dan membunuh jaringan ikat di seluruh tubuh, membuat orang yang terkena rentan terhadap kegagalan organ dan kematian, menurut Organisasi Nasional untuk Gangguan Langka. Infeksi pemakan daging harus segera diobati dengan antibiotik atau pembedahan, seperti halnya dengan pasien dalam studi baru. Pada akhirnya, hanya amputasi empat kali lipat yang bisa menyelamatkan pasien dari mikroba yang mengamuk.
Diagnosis awal pasien tidak mengungkapkan mengapa infeksi terjadi secara tiba-tiba dan mematikan. Tes diagnostik tradisional mengidentifikasi spesies bakteri yang berbeda berdasarkan protein dan racun yang dihasilkan bakteri, Chopra menjelaskan, sehingga nuansa kasus awalnya terlewatkan. "Tetapi jika Anda di tingkat DNA ... itu cerita yang sama sekali berbeda," katanya.
Dalam dua penelitian sebelumnya, Chopra dan rekan penulisnya mengisolasi sampel bakteri dari pasien dan menganalisis semua materi genetik yang terkandung dalam mikroba. Analisis mengungkapkan empat strain bakteri yang berbeda, disebut sebagai NF1 hingga 4, yang bersama-sama menyebabkan infeksi yang hampir fatal. Namun yang luar biasa, ketika beroperasi dalam isolasi, tidak satu pun dari empat strain yang memicu infeksi mematikan pada model tikus. Untuk mempelajari bagaimana mikroba berinteraksi menyebabkan infeksi serius, para penulis men-tweak DNA strain bakteri dan model tikus yang terinfeksi dengan beberapa strain sekaligus. Dengan mengubah DNA kuman, para ilmuwan dapat menukar persenjataan pembunuh jaringan masing-masing dan menentukan senjata mana yang membuat infeksi campuran sangat mematikan.
Ternyata setiap strain bakteri memiliki "persenjataan yang berbeda untuk mempengaruhi inang," kata Chopra.
Tiga dari empat strain, NF2 hingga NF4, mengandung instruksi genetik untuk menghasilkan racun yang disebut exotoxin A, atau ExoA, yang mencegah sel yang terinfeksi dari membangun protein baru. Sendiri, ketiga strain ini masih memecah jaringan otot dan mendapatkan akses ke aliran darah, tetapi sistem kekebalan tubuh dengan cepat membersihkan patogen dari tubuh.
Sebaliknya, yang terakhir dari empat strain, NF1, tampak kurang rentan terhadap serangan kekebalan tetapi tidak dapat membuat ExoA sendiri. Ketika bekerja sendiri, mikroba sebagian besar tetap terisolasi di dekat lokasi infeksi, tersumbat oleh dinding jaringan otot. Di sinilah kerja tim bakteri berperan. Ketika beberapa strain A. hydrophila menginfeksi tubuh, strain yang memproduksi ExoA meruntuhkan rintangan otot, memungkinkan NF1 untuk mengamuk "memakan daging".
Menariknya, tiga jenis lainnya tetap berada di dekat lokasi infeksi, sementara NF1 memimpin dan melonjak melalui aliran darah. Para penulis menemukan bahwa NF1 sebenarnya menghasilkan toksin unik yang membunuh tidak hanya jaringan dalam tubuh, tetapi juga jenis lain dari A. hydrophila; strain NF1 sendiri memegang penawarnya untuk racun buatannya sendiri.
Diagnosis yang lebih baik?
Temuan baru mungkin memiliki implikasi dalam pencarian alat diagnostik mikroba baru, kata Chopra. Ketika dokter memikirkan infeksi campuran, mereka biasanya memikirkan infeksi yang disebabkan oleh dua atau lebih spesies bakteri yang sepenuhnya berbeda, katanya. Tetapi kasus saat ini menunjukkan bahwa strain berbeda dari spesies yang sama juga dapat bergabung untuk menyebabkan penyakit, dan masing-masing strain mungkin rentan terhadap berbagai perlakuan antibiotik.
"Ketika kami merawat dengan antibiotik yang diberikan, kami membersihkan organisme dari tubuh," kata rekan penulis Rita Colwell, seorang ahli mikrobiologi di University of Maryland, dalam sebuah pernyataan. "Tetapi jika ada organisme lain yang berpartisipasi dalam infeksi dan itu juga patogen, maka setiap perawatan antibiotik yang tidak juga menargetkan bahwa organisme mungkin hanya membersihkan tanah agar tumbuh dengan gila."
Meskipun jarang digunakan untuk mendiagnosis infeksi saat ini, alat genetik suatu hari nanti terbukti bermanfaat untuk mengkarakterisasi infeksi bakteri kompleks yang disebabkan oleh lebih dari satu strain bakteri, kata Chopra.
Tetapi tidak semua orang setuju dengan prediksi ini.
"Apakah saya pikir akan mengubah perawatan klinis necrotising fasciitis? Belum tentu," Dr. Amesh Adalja, seorang dokter dan ahli penyakit menular di Universitas Johns Hopkins di Baltimore, yang tidak terlibat dalam penelitian ini, mengatakan kepada Live Science.
Karena necrotising fasciitis bertindak sangat cepat, pada saat dokter menentukan setiap strain yang menyebabkan infeksi, mungkin sudah terlambat untuk membuat perbedaan, kata Adalja. Mengidentifikasi strain yang berbeda dapat membantu memandu pengobatan yang lebih ringan A. hydrophila infeksi, di mana kombinasi bakteri tertentu dapat memperburuk hasilnya, katanya. Tapi seperti berdiri, strain-strain itu dapat dilihat hanya dengan "alat genetik canggih" yang biasanya tidak ditemukan dalam pengaturan klinis.
Namun, penelitian ini menjelaskan cara-cara di mana banyak strain bakteri dapat bersama-sama menyebar di dalam tubuh, mendatangkan malapetaka, kata Adalja. Akan menarik untuk menyelidiki apakah bakteri yang lebih umum menggunakan strategi yang sama untuk menyebarkan infeksi dalam tubuh, tambahnya.
