Adakah anda masih ingat dengan kes penyebaran Anthraks di US pada tahun 2001? Sebaik sahaja tersebar berita bahawa World Trade Centre diserang oleh pengganas, telah berlaku satu lagi tragedi yang mengejutkan dunia iaitu tersebarnya 'Anthrax' melalui surat layang di White House, Washington. Hampir 50% daripada mangsa telah meninggal dunia disebabkan serangan anthrax pada bahagian paru-paru atau dikenali sebagai pulmonary anthrax. Ianya satu jangkitan yang jika tidak dirawat dengan rejim antibiotik - akan membawa maut. Namun, kes pada tahun 2001 tersebut ternyata lebih rendah jika dibandingkan angka purata sebenar disebabkan jangkitan pulmonary anthrax, iaitu mencecah purata 80-90% kematian. Modus operandi serangan jangkitan tersebut amat mudah, iaitu dengan hanya menyebarkan spora bakteria dari species Bacillus anthracis melalui surat layang. Satu modus operandi yang begitu rapi dan sudah pasti didalangi oleh mereka yang pakar dalam bidang mikrobiologi atau paling tidak memahami asas selok belok tentang bakteria spora dan yang pasti mereka yang membuat 'senjata biologi' ini seharusnya memiliki kelengkapan yang mencukupi walaupun tidak perlu terlalu canggih untuk menghasilkan spora bakteria tersebut.
Ramai yang salah sangka bahawa Antraks adalah sejenis virus sehingga ada yang menggelarkannya sebagai 'Virus Antraks'. Salah tanggapan ini adalah satu kebiasaan bagi kalangan masyarakat umum yang tidak begitu arif dalam selok belok ilmu biologi khususnya mikrobiologi. Seperti yang diperkatakan - perkataan Antraks itu sendiri berasal daripada nama bakteria penyebab iaitu Bacillus anthracis.
Ramai yang salah sangka bahawa Antraks adalah sejenis virus sehingga ada yang menggelarkannya sebagai 'Virus Antraks'. Salah tanggapan ini adalah satu kebiasaan bagi kalangan masyarakat umum yang tidak begitu arif dalam selok belok ilmu biologi khususnya mikrobiologi. Seperti yang diperkatakan - perkataan Antraks itu sendiri berasal daripada nama bakteria penyebab iaitu Bacillus anthracis.
Pulmonary anthrax terjadi disebabkan oleh spora B. anthtracis yang disedut masuk ke dalam paru-paru - mampu menyebabkan kematian jika tidak dirawat secara langsung.
Apakah itu Spora Bakteria?
Umumnya, bakteria daripada genera (kumpulan) Bacilli serta Clostridi memiliki kemampuan untuk menghasilkan sejenis bentuk sel khusus dikenali sebagai spora apabila menghadapi keadaan yang sukar terutamanya kekurangan sumber makanan (contohnya sumber karbon). Apabila bakteria daripada jenis ini berada dalam keadaan terdesak untuk terus hidup bagi memastikan kelangsungan genetiknya, spora bakteria ataupun endospores dihasilkan melalui proses yang dipanggil sebagai sporulation. Spora bakteria amat tahan lasak terhadap persekitaran ekstrim seperti tiada air, pH yang terlalu asid atau alkali, tekanan tinggi, sinaran radiasi dan suhu ekstrim. Bahkan, spora bakteria juga dikatakan mampu bertahan dalam keadaan dorman (tiada aktiviti metabolisme) sehingga berjuta-juta tahun. Hal ini dibuktikan dengan penemuan bakteria spora yang masih dorman daripada ketulan ais glasier dan fosil yang telah tertimbus jutaan tahun lalu. Walaupun dapat bertahan dalam keadaaan dorman berjuta-juta tahun, spora bakteria ini sentiasa 'mengawasi' atau 'merasai' persekitarannya. Apabila persekitarannya mula selesa dan sesuai untuk pertumbuhan (iaitu memiliki sumber makanan dan keadaan yang sesuai), spora bakteria tersebut dengan pantas - hanya beberapa minit sahaja dapat berubah kepada bentuk sel vegetatif seperti sedia kala melalui proses yang dipanggil percambahan. Satu kebolehan yang luar biasa dan adaptasi yang cukup hebat!
Untuk mudah faham, spora bakteria juga boleh kita umpamakan seperti 'biji benih' yang tahan lasak, bila ada air dan nutrien , sang tidur ini (spora) bangun dari tidur yang panjang kembali bercambah semula. Ada dua perkara penting yang boleh diperkatakan bila sang tidur ini bangun. (1) Apabila spora bakteria kembali bertukar kepada bentuk sel vegetatif biasa, maka hilanglah ketahanan lasak yang dimilikinya dan mula terdedah kepada aspek yang mampu membunuh (seperti agen antimikrob dan sebagainya). (2) Melalui proses percambahan ini jugalah kebanyakan penyakit dan ancaman terhasil.
Kitaran hidup bagi bakteria daripada jenis Bacillus dan Clostridium - mampu keluar daripada kitaran vegetatif kepada sporulasi apabila persekitaran tidak memuaskan.
Ancaman: Apabila Sang Tidur Bangun
Proses penghasilan spora (sporulation) dan percambahan (germination) inilah yang menjadi penyebab bagaimana Bacillus anthracis mampu menyebabkan pulmonary anthrax, lantas dieksploitasi oleh pengganas sebagai agen bioterrorisme. Satu ancaman yang sentiasa ada dan pihak berkuasa pertahanan seluruh dunia termasuklah Centre for Diseases and Control (CDC) sendiri juga amat peka terhadap ancaman tersebut. Selain pulmonary anthrax, spora bakteria juga turut dikaitkan dengan agen penyebab kepada pencemaran makanan khususnya keracunan makanan terutamanya dalam industri penyediaan makanan.
Sebagai contoh, bakteria dari jenis Bacillus cereus mampu menghasilkan spora yang mampu mencemarkan makanan tertentu terutamanya nasi dan makanan berasaskan bijiran gandum. Percemaran nasi disebabkan spora bakteria B. cereus selalunya terjadi disebabkan kewujudan spora bakteria tersebut. Walaupun sudah dimasak nasi tersebut, spora tersebut masih tetap hidup mandiri. Apabila nasi dibiarkan pada suhu sederhana pada tempoh yang lama, keadaan sekeliling spora bakteria tersebut menjadi sesuai dan menyebabkannya bertukar semula kepada sel vegetatif. Percambahan dan pertumbuhan sel vegetatif inilah yang akhirnya merembeskan toksin berbahaya. Apabila termakan nasi yang mengandungi toksin tersebut, seseorang itu akan mula mengalami gejala keracunan makanan seperti sakit perut, muntah-muntah dan dehidrasi.
Selain B. cereus, spesis terdekat iaitu Bacillus subtilis pula terkenal dalam menghasilkan spora yang menjadi penyebab pencemaran dalam penghasilan tenusu (susu). Ianya menjadi cabaran terbesar kepada para pengusaha tenusu kerana sekiranya masih terdapat sedikit spora dalam produk tenusu - kebarangkalian untuk berlaku pencemaran terhadap seluruh kumpulan produk tenusu adalah amat tinggi. Oleh itu, beberapa langkah bagi mengatasi masalah tersebut biasanya akan diambil. Antara penyelesaiannya ialah dengan memastikan spora tersebut bercambah terlebih dahulu sebelum melalui proses pensterilisasi (sterilisation). Hal ini kerana dengan percambahan sahaja akan mendedahkan faktor kelemahan bakteria spora tersebut kepada faktor ektrim.
Sebagai contoh, bakteria dari jenis Bacillus cereus mampu menghasilkan spora yang mampu mencemarkan makanan tertentu terutamanya nasi dan makanan berasaskan bijiran gandum. Percemaran nasi disebabkan spora bakteria B. cereus selalunya terjadi disebabkan kewujudan spora bakteria tersebut. Walaupun sudah dimasak nasi tersebut, spora tersebut masih tetap hidup mandiri. Apabila nasi dibiarkan pada suhu sederhana pada tempoh yang lama, keadaan sekeliling spora bakteria tersebut menjadi sesuai dan menyebabkannya bertukar semula kepada sel vegetatif. Percambahan dan pertumbuhan sel vegetatif inilah yang akhirnya merembeskan toksin berbahaya. Apabila termakan nasi yang mengandungi toksin tersebut, seseorang itu akan mula mengalami gejala keracunan makanan seperti sakit perut, muntah-muntah dan dehidrasi.
Selain B. cereus, spesis terdekat iaitu Bacillus subtilis pula terkenal dalam menghasilkan spora yang menjadi penyebab pencemaran dalam penghasilan tenusu (susu). Ianya menjadi cabaran terbesar kepada para pengusaha tenusu kerana sekiranya masih terdapat sedikit spora dalam produk tenusu - kebarangkalian untuk berlaku pencemaran terhadap seluruh kumpulan produk tenusu adalah amat tinggi. Oleh itu, beberapa langkah bagi mengatasi masalah tersebut biasanya akan diambil. Antara penyelesaiannya ialah dengan memastikan spora tersebut bercambah terlebih dahulu sebelum melalui proses pensterilisasi (sterilisation). Hal ini kerana dengan percambahan sahaja akan mendedahkan faktor kelemahan bakteria spora tersebut kepada faktor ektrim.
Bagi bakteria dari spesis Clostridium, beberapa gejala penyakit kritikal seringkali dikaitkan dengan spora bakteria. Antaranya ialah gejala gas gangrene yang disebabkan oleh spora bakteria Clostridium perfringens, gejala pseudomembranous colitis disebabkan oleh spora bakteria Clostridium difficile, gejala tetanus (kancing gigi) disebabkan oleh spora bakteria Clostridium tetani. Walaupun secara langsung spora bakteria bukanlah penyebab kepada gejala-gejala tersebut (sel vegetatif yang menghasilkan toksin bukan spora) tetapi wujud perkaitan dan bukti yang kukuh bahawa spora bakteria memainkan peranan dalam agen penyebaran jangkitan tersebut. Gejala-gejala jenis ini seringkali dikaitkan sebagai hospital-acquired infection ataupun jangkitan bawaan hospital kerana jangkitan tersebut tersebar di persekitaran hospital melalui agen tahan lasak (iaitu spora) melalui sama ada bawaan sentuhan, cecair atau bawaan udara (airborne) - lain tidak bukan spora bakteria dari species Clostridium tersebut.Hand sanitiser yang banyak diperkenalkan di hospital mungkin berkesan dalam membunuh kuman-kuman (bakteria) biasa sehingga ke 99.9% keberkesanan, tetapi bagi bakteria spora - ianya sama sekali tidak berkesan untuk membunuhnya keranan daya tahan lasak yang dimilikinya. Hal ini sudah pasti menimbulkan masalah kerana bukan sahaja jangkitan daripada pesakit pembawa kepada pesakit yang lain mudah berlaku. Sebagai contoh, cadar katil yang tercemar dengan sedikit najis pesakit yang mengandungi agen bakteria spora sudah memadai untuk disebarkan kepada pesakit yang lain. Ianya juga boleh berjangkit kepada orang awam yang datang melawat ke persekitaran hospital.
Tambahan lagi, kaedah pensterilisasi alat-alat pembedahan juga tidak terlepas daripada kelemahan dalam menghapuskan bakteria spora. Akibatnya, kes-kes jangkitan pasca perbedahan (selepas pembedahan) menjadi kebiasaan kerana kebarangkalian untuk bakteria spora tercemar dan tersebar semasa operasi pembedahan adalah tinggi. Namun begitu, terdapat satu kaedah pensterilisasi yang mampu menghapuskan spora bakteria, iaitu proses yang dinamakan autoclave. Autoclave ialah sejenis teknik yang menggunakan suhu dan tekanan, terbukti mampu membunuh sebarang jenis microorganisma. Walaubagaimapun, proses tersebut agak sedikit melecehkan dari aspek pengurusan.
Spora bakteria terdiri daripada beberapa lapisan yang berperanan menjadikannya begitu tahan lasak terhadap persekitaran ekstrim.
Solusi dan Penyelesaian
Ternyata, bakteria spora banyak membawa masalah dan kesukaran terhadap aktiviti manusia. Walaupun jarang diketahui umum, impak dan kesannya sentiasa dirasai sama ada pada peringkat masyarakat sehinggalah kepada ancaman keselamatan negara. Setakat ini, masih belum ada cara penyelesaian yang khusus dan berkesan secara total dalam mengawal dan mengatasi ancaman serta masalah yang dicetuskan oleh bakteria spora. Proses percambahan bakteria spora telah menjadi subjek kajian sejak berdekad-dekad lamanya kerana ianya satu-satu proses yang memberi ruang kepada bakteria spora untuk keluar daripada daya tahan lasak tersebut. Saintis global mula menfokuskan kajian terhadap proses percambahan spora (spore germination) kerana ianya memiliki aset yang penting (1) untuk memahami keunikan kitaran spora tersebut dan (2) untuk mencari solusi kepada usaha menyahkan (decontamination) spora bakteria sama ada dalam aspek pertahan bioterorisme, kesihatan serta jangkitan pemakanan.
Antara usaha-usaha yang sedang dijalankan ialah dengan memahami sejenis enzim yang terlibat dalam proses percambahan spora yang dipanggil Cortex Lytic Enzyme (CLE) yang terdiri daripada protin - SleB dan CwlJ. Kedua-dua protin ini diketahui berperanan untuk menghancurkan lapisan cortex yang bertanggungjawab terhadap proses dorman spora. Jika diberi signal tertentu seperti nutrien, CLE akan menghancurkan lapisan cortex tersebut seterusnya akan menggalakkan proses percambahan. Melihat kepada peranan CLE ini, saintis khususnya dalam bidang Bioteknologi mula mengkaji secara mendalam akan peranan CLE untuk memahami dan cuba merungkaikan misteri mekanisme yang terlibat secara jelas dalam proses percambahan spora. Matlamat utamanya ialah untuk mencari sejenis bahan kimia (drugs) yang mampu menghalang proses penghancuran lapisan cortex oleh CLE. Jika berjaya, ini bermakna dunia global akan mampu mengawal dan menguruskan pencemaran (jangkitan) disebabkan oleh spora bakteria.
Kesimpulan
Setakat ini, masih banyak yang belum terjawab ditambah dengan penemuan-penemuan protein baru yang sama ada terlibat secara langsung mahupun tidak langsung terhadap mekanisme CLE tersebut. Walaupun sudah hampir berdekad-dekad kita mengkaji, masih banyak yang belum diketahui dan terlalu banyak misteri spora ini yang belum terjawab. Lantas ia memberikan tekanan kerana masih banyak potensi ancaman keselamatan dan keterselamatan (safety & security) yang akan berlaku sekiranya sang tidur (spora) itu bangun daripada tidurnya.
Untuk rujukan lanjut:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16907803
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3993344/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14662349
Disclaimer: Artikel ringkas ini adalah berdasarkan hujahan dan pandangan serta sebahagian daripada fokus kajian yang sedang dilakukan oleh penulis (Amin Rukaini Mustafa), iaitu merupakan pelajar PhD in Biotechnology di University of Cambridge. Sebarang pertanyaan boleh emailkan kepada: aminruk@yahoo.com
0 comments:
Post a Comment