AKTIVITAS ANTIBIOFILM BAKTERI ASAM LAKTAT KANDIDAT PROBIOTIK TERHADAP BAKTERI PATOGEN Streptococcus mutans ATCC 25175 DAN Enterococcus faecalis ATCC 29212

Chrismelan Julianto Pesoa, Prof. Dr. Mustofa, Apt., M.Kes; Dr. Ema Damayanti, M.Biotech

2025 | Tesis | S2 Ilmu Kedokteran Dasar dan Biomedis

Latar Belakang: Streptococcus mutans dan Enterococcus faecalis merupakan jenis bakteri patogen oral yang dapat menyebabkan terjadinya karies gigi dengan mendemineralisasi enamel gigi dan membentuk struktur biofilm pada palikel gigi. Struktur biofilm dapat menyebabkan terjadinya Multi-Drug Resistant (MDR). Dengan demikian diperlukan alternatif terapi untuk mengatasi resistensi terhadap antibiotik. Hasil penelitian sebelumnya didapatkan 4 isolat bakteri asam laktat (BAL) dari madu lebah tanpa sengat yang diketahui memiliki kemampuan antibakteri. Akan tetapi kemampuannya dalam menghambat biofilm oral E. faecalis dan S. mutans dan profil metabolit yang bertanggung jawab sebagai antibakteri dan antibiofilm belum diketahui.

Tujuan Penelitian: Penelitian ini bertujuan untuk menguji kemampuan BAL dalam menghambat pembentukan biofilm khususnya bakteri patogen oral S. mutans dan E. faecalis dan mengetahui profil metabolit yang dihasilkannya.

Metode: Strain BAL yang digunakan dalam penelitian ini, yaitu Lacticcaseibacillus rhamnosus strain TB-3 (PQ386429) dan strain HI-1 (PQ386478); Pediococcus acidilactici strain HI-5 (PQ386480) dan strain LT-3 (PQ386496) yang di isolasi dari madu lebah tanpa sengat. Cell-Free Culture Supernatant (CFCS) dari BAL diuji aktivitas antibakteri dan antibiofilmnya pada bakteri S. mutans dan E. faecalis menggunakan metode well-diffusion agar dan microtiter plate-crystal violet. Analisis metabolit supernatant bebas sel dari BAL dilakukan menggunakan metode Untargeted Liquid Chromatographytandem High-Resolution Mass Spectrometry (LC-HRMS). Analisis in silico molecular docking dilakukan pada senyawa teridentifikasi pada protein target antigen I/II, glucan binding protein, enterococcal surface protein, dan peptide deformylases.

Hasil: Bakteri asam laktat (TB-3, LT-3, HI-1 dan HI-5) mampu menghambat kedua pertumbuhan bakteri patogen. Nilai MIC didapatkan pada konsentrasi 50% (v/v) terhadap S. mutans dan 60% (v/v) terhadap E. faecalis. TB-3 dan LT-3 memiliki sifat bakteriosidal, sedangkan HI-1 dan HI-5 bersifat bakteriostatik. TB-3, LT-3, HI-1 dan HI-5 memiliki kemampuan menghambat biofilm pada konsentrasi yang sama yaitu 60% (v/v) pada S. mutans dan 50% (v/v) pada E. faecalis. Analisis in silico menunjukan 4 metabolit citric acid dengan AgI/II; L-phenylalanine dengan GbpC; L-(+)-arginine dengan Esp; dan 3_phenyllactic acid dengan PDf, memiliki binding afinitas terbaik dibandingkan metabolit lainnya.

Kesimpulan: CFCS BAL mampu menghambat dan membunuh pertumbuhan bakteri patogen dan mampu menghambat biofilm S. mutans dan E. faecalis. CFCS BAL mengandung metabolit aktif yang bertanggung jawab pada penghambatan biofilm. Masih perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui persentasi optimasi senyawa BAL dalam menghambat pembentukan biofilm.

Background: Streptococcus mutans and Enterococcus faecalis are types of oral pathogenic bacteria that can cause dental caries by demineralizing tooth enamel and forming biofilm structures on tooth plaques. Biofilm structures can lead to Multi-Drug Resistance (MDR). Therefore, alternative therapies are needed to overcome antibiotic resistance. Previous research obtained four isolates of lactic acid bacteria (LAB) from stingless bee honey, which are known to have antibacterial properties. However, their ability to inhibit oral biofilms of E. faecalis and S. mutans and the metabolite profiles responsible for antibacterial and antibiofilm activities are unknown.

Objective: This study aims to test the ability of LAB to inhibit biofilm formation, especially oral pathogenic bacteria S. mutans and E. faecalis, and to determine the metabolite profile it produces.

Methods: LAB strains used in this study were Lacticcaseibacillus rhamnosus strain TB-3 (PQ386429) and strain HI-1 (PQ386478); Pediococcus acidilactici strain HI-5 (PQ386480) and strain LT-3 (PQ386496) isolated from stingless bee honey. Cell-Free Culture Supernatant (CFCS) from LAB was tested for its antibacterial and antibiofilm activity against S. mutans and E. faecalis using well-diffusion agar and microtiter plate-crystal violet methods. Metabolite analysis of cell-free supernatant from LAB was carried out using Untargeted Liquid Chromatography tandem High-Resolution Mass Spectrometry (LC-HRMS) method. In silico molecular docking analysis was carried out on identified compounds in the target proteins antigen I/II, glucan binding protein, enterococcal surface protein, and peptide deformylases.

Results: Lactic acid bacteria (TB-3, LT-3, HI-1 and HI-5) were able to inhibit the growth of both pathogenic bacteria. MIC values were obtained at a concentration of 50% (v/v) against S. mutans and 60% (v/v) against E. faecalis. TB-3 and LT-3 have bacteriocidal properties, while HI-1 and HI-5 are bacteriostatic. TB-3, LT-3, HI-1 and HI-5 have the ability to inhibit biofilms at the same concentration of 60% (v/v) on S. mutans and 50% (v/v) on E. faecalis. In silico analysis showed that 4 metabolites citric acid with AgI/II; L-phenylalanine with GbpC; L-(+)-arginine with Esp; and 3_phenyllactic acid with PDf, had the best binding affinity compared to other metabolites.

Conclusion: CFCS BAL can inhibit and kill the growth of pathogenic bacteria and inhibit S. mutans and E. faecalis biofilms. CFCS BAL contains active metabolites responsible for biofilm inhibition. Further research is needed to determine the optimal percentage of BAL compounds in inhibiting biofilm formation.

Kata Kunci : Bakteri asam laktat, Enterococcus faecalis, Streptococcus mutans, Antibakteri, Antibiofilm, SEM, Metabolomic, Docking.