Clostridium perfringens - Habitat, Morfologi, Karakteristik dan Pengobatannya

Gambaran Umum Clostridium perfringens :

Habitat Clostridium perfringens

• Clostridium perfringens diisolasi dari spesimen tinja dari manusia dan hewan.
• Mereka adalah penghuni flora usus normal manusia.
• Mereka ada di alam dan dapat ditemukan sebagai komponen normal dari vegetasi yang membusuk, sedimen laut, dan tanah.
• Daging sapi, unggas, gravies dan makanan kering atau yang dimasak sebelumnya adalah sumber umum infeksi Clostridium perfringens .
• Juga ditemukan pada daging mentah dan unggas.
• Ditemukan dalam makanan (kalengan) yang tidak disterilkan dengan benar di mana endospora telah berkecambah.

Morfologi Clostridium perfringens

• Clostridium perfringens adalah basil gram positif persegi panjang besar dengan ujung bulat atau terpotong.
• Itu pleomorfik dengan batang lurus atau melengkung.
• Ukurannya sekitar 3-8 µm X 0,4-1,2 µm.
• Ini adalah bakteri patogen berkapsul, non-motil, dan non-flagellated.
• Ini berisi spora dengan spora pusat atau sub-terminal tetapi spora jarang terlihat.
• Endospora mampu bertahan dalam waktu lama terpapar udara dan kondisi lingkungan yang merugikan lainnya.
• Spora lebih lebar dari badan basil, membuat basil tampak bengkak menyerupai gelendong.
• Ini adalah bakteri anaerob tahan panas.
• Ia memiliki dinding sel tebal pelindung yang terbuat dari peptidoglikan.
• Ia mampu meluncur melintasi permukaan karena tubuhnya dilapisi dengan filamen dari ujung ke ujung.

Struktur Genom

1. Kromosom melingkar tunggal
2. 6 juta pasangan basa
3. Konten GC dari 24 hingga 55%
4. Berisi 10 gen rRNA dan 96 gen tRNA.

Karakteristik budaya Clostridium perfringens

• Ini adalah bakteri anaerob tetapi dapat tumbuh dalam kondisi mikro-aerofilik.
• Mereka membentuk koloni besar, tembus cahaya, datar, dan berserabut dengan tepi tidak beraturan.
• PH: 5,5 hingga 8,0 (Rata-rata PH: 7,2)
• Suhu: 20 ° C hingga 50 ° C (Rata-rata: 37 ° C)
• Pada suhu 45 ° C, waktu pembangkitan adalah 10 menit.

Clostridium perfringens pada Kaldu Daging Masak Robertson

• Spesies sakarolitik mengubah daging menjadi merah muda. Partikel daging tetap utuh.
• Spesies proteolitik mengubah daging menjadi hitam dengan bau busuk.
• Reaksi asam
• Menghasilkan gas

Clostridium perfringens pada Susu Litmus

• Fermentasi badai dan penggumpalan asam dalam susu lakmus

Clostridium perfringens pada Blood Agar

• Target hemolisis
• Zona ganda hemolisis beta
• Zona dalam: hemolisis lengkap
• Zona luar: hemolisis parsial

Clostridium perfringens pada Agar Tryptose Sulfite Cycloserine (TSC)

• Isolasi dan pencacahan vegetatif dan spora Clostridium perfringens dalam sampel makanan dan klinis.

Clostridium perfringens di Marsekal's Medium

• Koloni hitam

Clostridium perfringens pada media agar kuning telur

• Digunakan untuk mendeteksi Lesitinase C

Clostridium perfringens pada MacConkey Agar

• Koloni Neon Hijau

Karakteristik Biokimia Clostridium perfringens

Faktor virulensi dari Clostridium perfringens

• Clostridium perfringens , yang menghasilkan sejumlah besar invasins dan eksotoksin, menyebabkan infeksi luka dan pembedahan yang menyebabkan gangren gas, selain infeksi uterus yang parah.
• Virulensi  C. perfringens sebagian besar disebabkan oleh kemampuannya untuk menghasilkan setidaknya 16 toksin dan enzim ekstraseluler yang berbeda. Namun, tidak ada strain tunggal yang menghasilkan seluruh toksin ini. 
• Clostridium perfringens menghasilkan banyak racun berbeda, empat di antaranya (alfa, beta, epsilon, iota) dapat menyebabkan sindrom yang berpotensi mematikan. Racun tersebut menyebabkan kerusakan jaringan, sel darah, dan pembuluh darah.
• Klostridial hemolysins dan enzim ekstraseluler seperti protease, lipase, kolagenase, dan hyaluronidase , berkontribusi terhadap proses invasif. 
• Clostridium perfringens juga menghasilkan enterotoksin dan merupakan penyebab penting keracunan makanan.
• CPE (untuk  Clostridium perfringens enterotoxin) adalah polipeptida 35,5 kDa yang terakumulasi pada awal sporulasi dan diekskresikan ke media saat ia melisis pada akhir sporulasi. Ini dikodekan oleh gen CPE, hadir dalam kurang dari 5% strain tipe A, dan dapat ditemukan di kromosom atau di plasmid eksternal.

Patogenesis Clostridium perfringens

Infeksi invasif dan gangren gas

• Pada infeksi clostridial invasif, spora mencapai jaringan baik melalui kontaminasi daerah trauma (tanah, feses) atau dari saluran usus.
• Spora berkecambah pada potensi reduksi oksidasi rendah; sel vegetatif berkembang biak, memfermentasi karbohidrat yang ada di jaringan, dan menghasilkan gas.
• Distensi jaringan dan gangguan suplai darah, bersama dengan sekresi toksin nekrotikans dan hyaluronidase, mendukung penyebaran infeksi.
• Nekrosis jaringan meluas, memberikan peluang untuk peningkatan pertumbuhan bakteri; anemia hemolitik; dan, akhirnya, toksemia parah dan kematian.
• Racun yang terlibat dalam gangren gas dikenal sebagai α-toksin, yang masuk ke dalam membran plasma sel, menghasilkan celah di membran yang mengganggu fungsi sel normal.

Penyakit diare ( keracunan makanan C. perfringens tipe A)

• Penyakit disebabkan oleh makan makanan yang terkontaminasi bakteri C. perfringens dalam jumlah besar  yang menghasilkan cukup toksin di usus untuk menyebabkan penyakit.
• C. perfringens dapat bertahan hidup pada suhu tinggi. Selama pendinginan dan penyimpanan makanan pada suhu dari 54 ° F – 140 ° F (12 ° C – 60 ° C), bakteri tumbuh. Ia dapat tumbuh sangat cepat antara 109 ° F – 117 ° F (43 ° C – 47 ° C).
• Jika makanan disajikan tanpa pemanasan ulang untuk membunuh bakteri, bakteri hidup dapat dimakan. Bakteri menghasilkan toksin (toksin CPE untuk toksin Clostridium perfringens ) di dalam usus yang menyebabkan penyakit.
• Setelah menelan makanan yang sangat terkontaminasi, sel vegetatif dari strain CPE kromosom bertahan hidup masuk ke usus, di mana mereka awalnya berkembang biak tetapi kemudian bersporulasi; Faktor Spo0A dan sigma alternatif mengontrol sporulasi in vivo dan produksi CPE.
• Toksin terakumulasi dalam sel induk sampai dilepaskan pada saat sporulasi selesai saat sel induk melisis.
• Racun yang dilepaskan kemudian bekerja, merusak usus dan memicu diare dan kram perut.

Faktor klinis dari Clostridium perfringens

Gangren gas

• Clostridium perfringens adalah jenis paling umum dari clostridia yang terkait dengan gangren gas akibat trauma pada manusia dan juga merupakan penyebab utama gangren gas spontan (nontraumatik).
• Gambaran klasik gangren gas adalah kerusakan jaringan lokal yang luas yang berlanjut menjadi syok dan kematian yang parah.
• Dari luka yang terkontaminasi (misalnya, fraktur gabungan, uterus pascapartum), infeksi menyebar dalam 1-3 hari untuk menghasilkan krepitasi di jaringan dan otot subkutan, keluarnya cairan berbau busuk, nekrosis yang berkembang pesat, demam, hemolisis, toksemia, syok, dan kematian.
• Kadang-kadang, infeksi hanya menyebabkan fasciitis anaerobik atau selulitis.

Keracunan makanan

• Keracunan makanan perfringens biasanya mengikuti konsumsi sejumlah besar clostridia yang telah tumbuh dalam hidangan daging hangat.
• Toksin terbentuk ketika organisme bersporulasi di usus, dengan timbulnya diare dan kram perut — biasanya tanpa muntah atau demam — dalam 7–30 jam.
• Penyakitnya tiba-tiba mulai dan hanya berlangsung selama 1-2 hari.

Diagnosis Laboratorium Clostridium perfringens

Untuk Penyakit Diare

• Laboratorium mendiagnosis keracunan makanan C. perfringens dengan mendeteksi jenis toksin bakteri dalam tinja atau dengan tes untuk menentukan jumlah bakteri dalam tinja.
• Jumlah setidaknya 10 6 C. perfringens spora per gram feses dalam waktu 48 jam sejak penyakit dimulai diperlukan untuk mendiagnosis infeksi.

Untuk Infeksi Lainnya

• Benda uji terdiri dari bahan luka, nanah, dan jaringan.
• Adanya batang gram positif yang besar pada apusan yang diwarnai Gram menunjukkan adanya clostridia; spora tidak ada secara teratur.
• Bahan diinokulasi ke dalam media daging-glukosa cincang dan media tioglikolat dan ke piring agar darah diinkubasi secara anaerob.
• Pertumbuhan dari salah satu media dipindahkan ke dalam susu. Gumpalan yang robek oleh gas dalam 24 jam menunjukkan C. perfringens .
• Setelah kultur murni diperoleh dengan memilih koloni dari lempeng darah yang diinkubasi secara anaerob, mereka diidentifikasi dengan reaksi biokimia (berbagai gula dalam tioglikolat, aksi pada susu), hemolisis, dan morfologi koloni.
• Aktivitas lesitinase dievaluasi dari endapan yang terbentuk di sekitar koloni pada media kuning telur.
• Identifikasi akhir bergantung pada produksi toksin dan netralisasi oleh antitoksin spesifik.

Catatan: C. perfringens jarang menghasilkan spora saat dibiakkan pada agar di laboratorium.

Tes Nagler

• C. perfringens dapat didiagnosis dengan reaksi Nagler, di mana organisme yang dicurigai dikultur pada media plate kuning telur.
• Satu sisi piring mengandung anti-alfa-toksin, sedangkan sisi lainnya tidak.
• Garis dari organisme tersangka ditempatkan melalui kedua sisi.
• Daerah kekeruhan akan terbentuk di sekitar sisi yang tidak memiliki anti-alfa-toksin, yang menunjukkan aktivitas lesitinase yang tidak terhambat.

Tes / reaksi

• Katalase : Negatif, Spot indole : Positif, Lesitinase : Positif, Lipase : Negatif, Susu Litmus : Fermentasi Stormy, Pelat CAMP Terbalik: Positif,Produk Kromatografi Gas-Cair: (Asam Asetat, Butirat, dan Laktat).

Pengobatan dari Infeksi Clostridium perfringens 

Infeksi Jaringan

• Aspek yang paling penting dari pengobatan adalah debridemen bedah yang cepat dan ekstensif pada area yang terkena dan eksisi semua jaringan yang mengalami devitalisasi, di mana organisme cenderung tumbuh.
• Pemberian obat antimikroba, terutama penisilin, dimulai pada waktu yang bersamaan.
• Oksigen hiperbarik mungkin dapat membantu dalam manajemen medis dari infeksi jaringan clostridial. Dikatakan dapat "mendetoksifikasi" pasien dengan cepat.
• Antitoksin tersedia untuk melawan racun C. perfringens biasanya dalam bentuk globulin imun pekat. Antitoksin polivalen (mengandung antibodi terhadap beberapa racun) telah digunakan.

Keracunan makanan

• Keracunan makanan yang disebabkan enterotoksin C. perfringens biasanya hanya memerlukan perawatan simtomatik.
• Rehidrasi oral atau, dalam kasus yang parah, cairan intravena dan penggantian elektrolit dapat digunakan untuk mencegah atau mengobati dehidrasi.
• Antibiotik tidak dianjurkan.

Pencegahan Infeksi Clostridium perfringens

• Pertumbuhan  spora C. perfringens dapat dicegah dengan memasak makanan terutama daging sapi dan unggas secara menyeluruh sesuai suhu yang dianjurkan.
• Sisa makanan harus didinginkan hingga suhu di bawah 40 ° F (4 ° C) dalam waktu dua jam setelah persiapan.
• Panci besar berisi makanan seperti sup atau rebusan dengan daging harus dibagi menjadi jumlah kecil dan ditutup untuk didinginkan.
• Sisa makanan harus dipanaskan kembali hingga setidaknya 74 ° C (165 ° F) sebelum disajikan.
• Aturan praktisnya adalah jika rasa, bau, atau tampilan makanan berbeda dari yang seharusnya, makanan tersebut harus dihindari. Meski terlihat aman, makanan yang sudah lama keluar juga bisa berbahaya untuk dimakan.
• Dalam kasus infeksi jaringan, pembersihan luka yang terkontaminasi dan debridemen secara dini dan memadai, bersama dengan pemberian obat antimikroba yang ditujukan untuk melawan clostridia (misalnya penisilin), adalah tindakan pencegahan terbaik yang tersedia.
• Antitoksin tidak boleh diandalkan. Meskipun toksoid untuk imunisasi aktif telah disiapkan, toksoid tersebut belum digunakan secara praktis.