Potensi Ekstrak Actinomycetes sebagai Antibiofilm pada Bakteri Penyebab Periodontitis Apikalis
Fanni Kusuma Djati, drg. Heni Susilowati, M.Kes., Ph.D.; Dr. drg. Dewi Agustina, M.D.Sc.; Prof. Dr. Mustofa, Apt., M.Kes.
2024 | Disertasi | S3 Kedokteran Gigi
Periodontitis apikalis merupakan penyakit peradangan pada jaringan di sekitar apeks akar gigi. Sekitar 52% populasi orang dewasa di seluruh dunia memiliki setidaknya satu gigi dengan periodontitis apikalis. Periodontitis apikalis dapat disebabkan oleh infeksi bakteri Enterococcus faecalis dan Porphyromonas gingivalis. Kegagalan dalam mengeliminasi bakteri E. faecalis dan P. gingivalis secara efektif dapat menyebabkan inflamasi persisten, sehingga diperlukan pendekatan baru untuk mengatasi infeksi bakteri ini. Actinomycetes merupakan bakteri Gram positif yang diketahui menghasilkan berbagai macam senyawa aktif baru, termasuk antibakteri, antitumor, agen imunosupresif, dan penghambat enzim. Penelitian ini bertujuan untuk menguji potensi ekstrak Actinomycetes sebagai antibiofilm terhadap bakteri penyebab periodontitis apikalis. Interaksi antara senyawa yang terkandung dalam Actinomycetes dengan protein fimbria P. gingivalis dan Esp E. faecalis diprediksi menggunakan molecular docking, Aktivitas antibakteri dan antibiofilm diuji dengan mikrodilusi dan pencitraan scanning electron microscopy (SEM), hidrofobisitas permukaan sel bakteri diukur dengan sudut kontak menggunakan metode drop-profile analysis. Senyawa primer yang ada dalam ekstrak aktif dianalisis menggunakan Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry (LC-HRMS) tanpa target. Hasil analisis molecular docking menunjukkan bahwa Actinomycetes memiliki potensi berinteraksi dengan fimbria P. gingivalis dan Esp E. faecalis. Pengujian aktivitas antibakteri menunjukkan bahwa ekstrak Streptomyces sp. ACT214 memiliki aktivitas antibakteri yang kuat terhadap E. faecalis (MIC 1.250 ?g/mL dan MBC 5.000 ?g/mL). Ekstrak ini juga memiliki aktivitas antibiofilm yang kuat terhadap E. faecalis, mampu menghambat pembentukan biofilm hingga 100% pada konsentrasi 582 ?g/mL (MBIC90). Analisis SEM membuktikan penghambatan adhesi, agregasi, dan produksi EPS oleh ekstrak Streptomyces sp. ACT214. Ekstrak Streptomyces sp. ACT214 juga meningkatkan hidrofobisitas permukaan sel E. faecalis secara signifikan. Identifikasi senyawa bioaktif menggunakan LC-HRMS menunjukkan bahwa ekstrak Streptomyces sp. ACT214 dan Streptomyces sp. GMR22 mengandung beragam senyawa, termasuk asil lemak, asam lemak, piran, piridin, dan turunan benzena. Kesimpulan penelitian ini adalah ekstrak Actinomycetes berpotensi sebagai antibiofilm pada bakteri penyebab periodontitis apikalis, yaitu E. faecalis.
Apical periodontitis is an inflammatory disease of the tissues surrounding the apex of the tooth root. Approximately 52% of the adult population worldwide has at least one tooth with apical periodontitis. Apical periodontitis can be caused by bacterial infections such as Enterococcus faecalis and Porphyromonas gingivalis. Failure to effectively eliminate E. faecalis and P. gingivalis can lead to persistent inflammation, necessitating new approaches to address these bacterial infections. Actinomycetes are Gram-positive bacteria known to produce various novel bioactive compounds, including antibacterials, antitumor agents, immunosuppressants, and enzyme inhibitors. This study aimed to investigate the potential of Actinomycetes extracts as antibiofilm agents against apical periodontitis-causing bacteria. The interactions between compounds in Actinomycetes and P. gingivalis fimbrial proteins and E. faecalis Esp were predicted using molecular docking. Antibacterial and antibiofilm activities were tested using microbroth dilution and scanning electron microscopy (SEM) imaging. Bacterial cell surface hydrophobicity was measured by contact angle using the drop-profile analysis method. Primary compounds present in the active extracts were analyzed using untargeted liquid chromatography-high-resolution tandem mass spectrometry (LC-HRMS). Molecular docking analysis showed that Actinomycetes had the potential to interact with P. gingivalis fimbriae and E. faecalis Esp. Antibacterial activity testing revealed that the Streptomyces sp. ACT214 extract had strong antibacterial activity against E. faecalis (MIC 1.250 ?g/mL and MBC 5.000 ?g/mL). This extract also exhibited potent antibiofilm activity against E. faecalis, inhibiting biofilm formation up to 100% at 582 ?g/mL (MBIC90). SEM analysis confirmed the inhibition of adhesion, aggregation, and EPS production by the Streptomyces sp. ACT214 extract. The Streptomyces sp. ACT214 extract significantly increased the surface hydrophobicity of E. faecalis cells. LC-HRMS identification of bioactive compounds revealed that the Streptomyces sp. ACT214 and Streptomyces sp. GMR22 extracts contained diverse compounds, including acyl lipids, fatty acids, pyrans, pyridines, and benzene derivatives. In conclusion, Actinomycetes extracts show potential as antibiofilm agents against E. faecalis, the bacteria that cause apical periodontitis.
Kata Kunci : Actinomycetes, periodontitis apikalis, Enterococcus faecalis, Porphyromonas gingivalis, antibiofilm