Resistensi antimikroba dalam rantai pangan unggas dan strategi baru untuk pengendalian bakteri

Konten ini tersedia dalam: English

Sebagian besar ternak unggas dipelihara dalam kondisi intensif, yang meningkatkan kebutuhan akan pengendalian mikroba. Dalam beberapa dekade terakhir, penggunaan berkelanjutan berbagai produk antimikroba untuk mencegah dan mengobati patogen telah meningkatkan risiko resistensi antimikroba (AMR) dalam rantai produksi unggas.

• Ketika terpapar produk yang digunakan untuk mengendalikan mereka, resistensi antimikroba (AMR) berkembang pada bakteri, jamur, parasit, dan virus sebagai bagian dari proses evolusi alami.
• Ketika membahas AMR, semua mikroorganisme harus dimasukkan, bukan hanya bakteri.
• Namun, resistensi antibiotik dalam pengendalian bakteri telah mendapatkan perhatian yang lebih besar.

Ada dua jalur utama yang terkait dengan evolusi dan perkembangan AMR.

[1] Yang pertama berkaitan dengan resistensi yang dimediasi oleh fenotipe yang sudah ada sebelumnya dalam populasi bakteri alami.

• Selama proses evolusi, bakteri menumpuk kesalahan genetik pada gen yang sudah ada di dalam kromosom bakteri atau plasmid, dan mentransfer determinan genetik yang bertanggung jawab atas resistensi bawaan/alami atau intrinsik kepada sel keturunan melalui transfer gen vertikal.

[2] Skenario kedua mengacu pada resistensi yang diperoleh melalui mekanisme transfer gen horizontal yang dapat terjadi antara spesies bakteri yang sama atau berbeda.

• Transfer gen horizontal dapat terjadi melalui jalur langsung yang melibatkan mutasi gen atau jalur tidak langsung dengan memperoleh fragmen DNA yang mengkode resistensi, yang dikenal sebagai transposon, integron, fage, plasmid, atau urutan insersi. Jalur horizontal terjadi melalui konjugasi, transformasi, atau transduksi. Ini adalah mekanisme biologis untuk mentransfer gen-gen ini.

AMR dapat menyebabkan kegagalan pengobatan pada kawanan unggas, yang mengakibatkan kerugian ekonomi bagi para produsen. Namun, kekhawatiran utama adalah bahwa unggas dapat menjadi sumber bakteri resisten dan gen, serta bakteri zoonotik dapat menimbulkan risiko bagi kesehatan manusia.

AMR merupakan ancaman global

AMR merupakan salah satu ancaman global teratas bagi kesehatan masyarakat dan pembangunan. Sumber utama perkembangan resistensi antimikroba (AMR) adalah produk terapeutik, terutama antibiotik, yang digunakan pada manusia di rumah sakit, dan kontaminasi air.

Namun, penggunaan antibiotik untuk pencegahan dan pengobatan penyakit hewan telah terbukti berkontribusi terhadap meningkatnya masalah resistensi antibiotik (AMR).

• Hanya di Amerika Serikat, lebih dari 2,8 juta infeksi AMR terjadi setiap tahun.
• Lebih dari 35.000 orang meninggal dunia akibat hal tersebut, menurut Laporan Ancaman Resistensi Antibiotik 2019 dari CDC.
• AMR mengancam banyak kemajuan dalam bidang kedokteran modern.
• Hal ini membuat infeksi lebih sulit diobati dan membuat prosedur medis dan pengobatan lain, seperti operasi, persalinan caesar, dan kemoterapi kanker, menjadi jauh lebih berisiko.

Global Burden of Disease memperkirakan bahwa 191 juta (156–226 juta) kematian dapat disebabkan oleh AMR, dan 822 juta (685–965 juta) kematian yang terkait dengan AMR dapat terjadi secara global hingga tahun 2050.

• Kawasan super dengan angka kematian AMR segala usia tertinggi pada tahun 2050 diproyeksikan adalah Asia Selatan, Amerika Latin, dan Karibia. Peningkatan kematian akibat AMR akan paling signifikan terjadi pada mereka yang berusia lebih dari 70 tahun pada tahun 2050.

Selain kematian dan kecacatan, AMR memiliki biaya ekonomi yang signifikan bagi masyarakat. Bank Dunia memperkirakan bahwa AMR dapat mengakibatkan biaya perawatan kesehatan tambahan sebesar US$1 triliun pada tahun 2050 dan kerugian tahunan produk domestik bruto (PDB) sebesar US$1 triliun hingga US$3,4 triliun pada tahun 2030.

• Karena itu, sangat penting untuk memberikan lebih banyak perhatian terhadap masalah ini dalam industri perunggasan dan menghindari berkontribusi terhadap masalah tersebut.

AMR pada patogen unggas

Peningkatan deteksi isolat AMR telah dilaporkan pada patogen unggas umum seperti Escherichia coli (APEC), Salmonella Pullorum/Gallinarum, Pasteurella multocida, Avibacterium paragallinarum, Gallibacterium anatis, Ornithobacterium rhinotracheale (ORT), Bordetella avium, Clostridium perfringens, Mycoplasma spp., Erysipelothrix rhusiopathiae, dan Riemerella anatipestifer.

• Di antara Enterobacteriaceae, isolat APEC menunjukkan tingkat AMR yang jauh lebih tinggi daripada S. Pullorum/ Gallinarum, dengan prevalensi resistensi melebihi 80% untuk ampisilin, amoksisilin, dan tetrasiklin di seluruh penelitian.
• Di antara patogen Gram-negatif, non- Enterobacteriaceae, ORT menunjukkan tingkat resistensi fenotipik tertinggi, dengan tingkat AMR rata-rata terhadap kotrimoksazol, enrofloksasin, gentamisin, amoksisilin, dan seftiofur semuanya melampaui 50%.
• Sebaliknya, tingkat resistensi di antara isolat P. multocida di bawah 20% untuk semua antimikroba.
• Kondisi ini dapat sangat bervariasi di antara kawasan, perusahaan, dan peternakan, tergantung pada riwayat penggunaan antibiotik.

Faktor kritis dalam sistem produksi unggas yang menggunakan antibiotik adalah kontaminasi lingkungan ketika sisa obat dibuang ke lingkungan sekitar, mencemari tanah dan sumber air. Perbaikan dalam pengolahan limbah dan pembuangan limbah dapat membantu meminimalkan ancaman ini.

Produksi bebas antibiotik dan AMR

Untuk mengatasi AMR, produsen unggas di seluruh dunia telah membatasi penggunaan antimikroba dalam tiga dekade terakhir sambil mengadopsi praktik produksi bebas antibiotik (ABF) dan organik untuk memenuhi permintaan konsumen.

Namun, AMR terus muncul dan menyebar melampaui semua batas.

• Meskipun masih belum ada konsensus mengenai kontribusi penggunaan antibiotik pada hewan ternak terhadap perkembangan AMR, studi epidemiologi dan molekuler menunjukkan adanya hubungan antara penggunaan antimikroba dan munculnya strain bakteri resistan pada hewan serta penyebarannya ke manusia melalui rantai makanan.
• Intervensi untuk membatasi penggunaan antibiotik pada unggas telah dikaitkan dengan pengurangan AMR.

Namun demikian, bagaimana ABF, praktik produksi unggas organik, dan alternatif antibiotik pemacu pertumbuhan memengaruhi profil AMR dalam mikrobioma usus unggas masih kurang dipahami.

• Berbagai bakteri Gram-negatif (Salmonella enterica serovar, Campylobacter jejuni/coli, E. coli) dan Gram-positif (Enterococcus spp., Staphylococcus spp., dan C. perfringens) yang mengandung banyak determinan AMR telah dilaporkan pada unggas, termasuk ayam yang dibesarkan secara organik dan ABF. Akan tetapi, prevalensi AMR tentu lebih rendah dalam sistem ABF.

Strategi baru pengendalian bakteri

Selain berbagai aditif pakan umum yang tersedia saat ini untuk memodulasi sebagian mikroflora unggas, dua kategori baru muncul sebagai kandidat potensial untuk membantu mengendalikan bakteri AMR: peptida antimikroba dan bakteriofag. Namun, biaya produksi yang tinggi dan kerentanan terhadap degradasi enzimatik dan pH masih membatasi penerapannya secara luas.

PEPTIDA ANTIMIKROBA (AMP)

• Peptida antimikroba (AMP) adalah protein kecil (<10 kDa) yang terdiri dari 12–50 asam amino, yang menunjukkan aktivitas antimikroba spektrum luas terhadap bakteri, jamur, protozoa, dan virus.
• Mereka berevolusi sebagai mekanisme pertahanan diri terhadap mikroorganisme dan membantu kekebalan bawaan.
• AMP dapat menunjukkan berbagai cara kerja, mudah terdegradasi di alam, menunjukkan akumulasi yang berkurang, meningkatkan kekebalan inang, menetralkan aktivitas banyak mikroorganisme, dan tampaknya memiliki frekuensi resistensi yang rendah.
• AMP dapat dimanfaatkan sebagai pemacu pertumbuhan dan imunomodulator.
• Sebagai promotor pertumbuhan, sebagian besar AMP mengganggu membran bakteri melalui berbagai mekanisme, seperti elektroporasi, depolarisasi membran nonlitik, destabilisasi membran, pembentukan pori, penipisan atau penebalan membran, dan penargetan lipid teroksidasi.
• Namun, beberapa AMP juga dapat berinteraksi dengan target intraseluler dengan menghambat sintesis dinding sel, protein, dan asam nukleat, serta mengganggu pergantian metabolisme bakteri.
• AMP menstabilkan integritas penghalang epitel dan meningkatkan kolonisasi epitel usus.
• Beberapa AMP dapat menghambat produksi sitokin pro-inflamasi atau memodulasi respons dendritik dan sel T.
• Paparan patogen yang berlebihan terhadap AMP dapat mengembangkan strain yang resistan terhadap AMP melalui beberapa mekanisme, seperti perubahan membran bakteri, modifikasi potensial sel ionik bakteri, dan produksi biofilm.

BAKTERIOFAG

Bakteriofag adalah virus yang bereplikasi dengan menggunakan bakteri tertentu. Bergantung pada interaksinya dengan bakteri dan siklus hidupnya, fag dapat dibagi menjadi litik (atau virulen) dan lisogenik.

• Bakteriofag diklasifikasikan menjadi banyak ordo dan 15 famili.
• Sebagian besar fage (96%) termasuk dalam ordo Caudovirales, yang sesuai dengan fag dengan ekor. Ordo ini dibagi lagi menjadi tiga keluarga:
  • Siphoviridae (termasuk 61% dari fage berekor),
  • Myoviridae (25%),
  • dan Podoviridae (14%).
• Mutasi pada lipopolisakarida membran dapat membuat bakteri resisten terhadap fage.
• Untuk menghindari masalah ini, disarankan untuk memberikan koktail fage daripada fage terisolasi.
• Hanya fage lisis yang kuat dengan genom yang telah teridentifikasi dengan baik yang boleh digunakan.

Resistensi antimikroba merupakan masalah yang perlu diperhatikan secara seksama, dan strategi pengendalian harus diterapkan karena hal ini mempengaruhi keberlanjutan dan profitabilitas sistem produksi unggas.