Dalam bidang kedokteran modern, antibiotik telah terbukti menjadi salah satu kemajuan paling signifikan, secara dramatis menurunkan angka kejadian dan kematian yang terkait dengan infeksi mikroba. Kemampuannya untuk mengubah hasil klinis infeksi bakteri telah memperpanjang harapan hidup banyak pasien. Antibiotik sangat penting dalam prosedur medis yang kompleks, termasuk pembedahan, pemasangan implan, transplantasi, dan kemoterapi. Namun, munculnya patogen yang resisten terhadap antibiotik telah menjadi kekhawatiran yang meningkat, mengurangi efektivitas obat-obatan ini dari waktu ke waktu. Kasus resistensi antibiotik telah didokumentasikan di semua kategori antibiotik seiring terjadinya mutasi mikroba. Tekanan seleksi yang diberikan oleh obat antimikroba telah berkontribusi pada munculnya strain resisten, yang menimbulkan tantangan signifikan bagi kesehatan global.
Untuk mengatasi masalah resistensi antimikroba yang mendesak, sangat penting untuk menerapkan kebijakan pengendalian infeksi yang efektif yang dapat membatasi penyebaran patogen resisten, di samping mengurangi penggunaan antibiotik. Selain itu, ada kebutuhan mendesak akan metode pengobatan alternatif. Terapi Oksigen Hiperbarik (HBOT) telah muncul sebagai modalitas yang menjanjikan dalam konteks ini, yang melibatkan inhalasi oksigen 100% pada tingkat tekanan tertentu selama periode waktu tertentu. Diposisikan sebagai pengobatan utama atau pelengkap untuk infeksi, HBOT dapat menawarkan harapan baru dalam mengobati infeksi akut yang disebabkan oleh patogen resisten antibiotik.
Terapi ini semakin banyak diterapkan sebagai pengobatan utama atau alternatif untuk berbagai kondisi, termasuk peradangan, keracunan karbon monoksida, luka kronis, penyakit iskemik, dan infeksi. Aplikasi klinis HBOT dalam pengobatan infeksi sangat luas, memberikan keuntungan yang tak ternilai bagi pasien.
Aplikasi Klinis Terapi Oksigen Hiperbarik pada Infeksi
Bukti terkini secara kuat mendukung penerapan HBOT, baik sebagai pengobatan tunggal maupun tambahan, yang memberikan manfaat signifikan bagi pasien yang terinfeksi. Selama HBOT, tekanan oksigen darah arteri dapat meningkat hingga 2000 mmHg, dan gradien tekanan oksigen-jaringan yang tinggi dapat meningkatkan kadar oksigen jaringan hingga 500 mmHg. Efek tersebut sangat berharga dalam mendorong penyembuhan respons inflamasi dan gangguan mikrosirkulasi yang diamati di lingkungan iskemik, serta dalam mengelola sindrom kompartemen.
HBOT juga dapat memengaruhi kondisi yang bergantung pada sistem kekebalan tubuh. Penelitian menunjukkan bahwa HBOT dapat menekan sindrom autoimun dan respons imun yang dipicu antigen, membantu menjaga toleransi cangkok dengan mengurangi sirkulasi limfosit dan leukosit sambil memodulasi respons imun. Selain itu, HBOTmendukung penyembuhanpada lesi kulit kronis dengan merangsang angiogenesis, suatu proses penting untuk pemulihan yang lebih baik. Terapi ini juga mendorong pembentukan matriks kolagen, suatu fase penting dalam penyembuhan luka.
Perhatian khusus harus diberikan pada infeksi tertentu, terutama infeksi yang dalam dan sulit diobati seperti fasciitis nekrotikans, osteomielitis, infeksi jaringan lunak kronis, dan endokarditis infektif. Salah satu aplikasi klinis HBOT yang paling umum adalah untuk infeksi kulit-jaringan lunak dan osteomielitis yang terkait dengan kadar oksigen rendah yang sering disebabkan oleh bakteri anaerobik atau resisten.
1. Infeksi Kaki Diabetes
Kaki diabetikUlkus merupakan komplikasi umum pada pasien diabetes, yang memengaruhi hingga 25% populasi ini. Infeksi sering terjadi pada ulkus ini (mencakup 40%-80% kasus) dan menyebabkan peningkatan morbiditas dan mortalitas. Infeksi kaki diabetik (DFI) biasanya terdiri dari infeksi polimikroba dengan berbagai patogen bakteri anaerob yang teridentifikasi. Berbagai faktor, termasuk defek fungsi fibroblas, masalah pembentukan kolagen, mekanisme imun seluler, dan fungsi fagosit, dapat menghambat penyembuhan luka pada pasien diabetes. Beberapa penelitian telah mengidentifikasi gangguan oksigenasi kulit sebagai faktor risiko kuat untuk amputasi yang terkait dengan DFI.
Sebagai salah satu pilihan pengobatan DFI saat iniHBOT dilaporkan secara signifikan meningkatkan tingkat penyembuhan ulkus kaki diabetik, sehingga mengurangi kebutuhan amputasi dan intervensi bedah yang rumit. HBOT tidak hanya meminimalkan kebutuhan akan prosedur yang membutuhkan banyak sumber daya, seperti operasi flap dan pencangkokan kulit, tetapi juga menawarkan biaya yang lebih rendah dan efek samping minimal dibandingkan dengan pilihan bedah. Sebuah studi oleh Chen dkk. menunjukkan bahwa lebih dari 10 sesi HBOT menghasilkan peningkatan 78,3% dalam tingkat penyembuhan luka pada pasien diabetes.
2. Infeksi Jaringan Lunak Nekrotik
Infeksi jaringan lunak nekrotik (NSTI) seringkali bersifat polimikrobial, biasanya timbul dari kombinasi patogen bakteri aerobik dan anaerobik dan sering dikaitkan dengan produksi gas. Meskipun NSTI relatif jarang terjadi, infeksi ini memiliki angka kematian yang tinggi karena perkembangannya yang cepat. Diagnosis dan pengobatan yang tepat waktu dan sesuai sangat penting untuk mencapai hasil yang baik, dan HBOT telah direkomendasikan sebagai metode tambahan untuk mengelola NSTI. Meskipun masih ada perdebatan seputar penggunaan HBOT pada NSTI karena kurangnya studi terkontrol prospektif,Bukti menunjukkan bahwa hal ini mungkin berkorelasi dengan peningkatan angka kelangsungan hidup dan pelestarian organ pada pasien NSTI.Sebuah studi retrospektif menunjukkan penurunan signifikan dalam angka kematian di antara pasien NSTI yang menerima HBOT.
1.3 Infeksi Lokasi Pembedahan
Infeksi luka operasi (SSI) dapat diklasifikasikan berdasarkan lokasi anatomis infeksi dan dapat disebabkan oleh berbagai patogen, termasuk bakteri aerobik dan anaerobik. Terlepas dari kemajuan dalam tindakan pengendalian infeksi, seperti teknik sterilisasi, penggunaan antibiotik profilaksis, dan peningkatan praktik bedah, SSI tetap menjadi komplikasi yang terus-menerus terjadi.
Salah satu tinjauan penting telah menyelidiki kemanjuran HBOT dalam mencegah infeksi luka bedah (SSI) yang dalam pada operasi skoliosis neuromuskular. HBOT praoperatif dapat secara signifikan mengurangi kejadian SSI dan memfasilitasi penyembuhan luka. Terapi non-invasif ini menciptakan lingkungan di mana kadar oksigen dalam jaringan luka meningkat, yang telah dikaitkan dengan aksi pembunuhan oksidatif terhadap patogen. Selain itu, terapi ini mengatasi penurunan kadar darah dan oksigen yang berkontribusi pada perkembangan SSI. Di luar strategi pengendalian infeksi lainnya, HBOT telah direkomendasikan khususnya untuk operasi yang terkontaminasi ringan seperti prosedur kolorektal.
1.4 Luka Bakar
Luka bakar adalah cedera yang disebabkan oleh panas ekstrem, arus listrik, bahan kimia, atau radiasi dan dapat menimbulkan angka morbiditas dan mortalitas yang tinggi. HBOT bermanfaat dalam mengobati luka bakar dengan meningkatkan kadar oksigen dalam jaringan yang rusak. Meskipun studi pada hewan dan klinis menunjukkan hasil yang beragam mengenaiefektivitas HBOT dalam pengobatan luka bakarSebuah studi yang melibatkan 125 pasien luka bakar menunjukkan bahwa HBOT tidak menunjukkan dampak signifikan pada angka kematian atau jumlah operasi yang dilakukan, tetapi mengurangi waktu penyembuhan rata-rata (19,7 hari dibandingkan dengan 43,8 hari). Mengintegrasikan HBOT dengan manajemen luka bakar yang komprehensif dapat secara efektif mengendalikan sepsis pada pasien luka bakar, yang mengarah pada waktu penyembuhan yang lebih singkat dan pengurangan kebutuhan cairan. Namun, penelitian prospektif yang lebih luas diperlukan untuk mengkonfirmasi peran HBOT dalam manajemen luka bakar yang luas.
1.5 Osteomielitis
Osteomielitis adalah infeksi pada tulang atau sumsum tulang yang sering disebabkan oleh patogen bakteri. Pengobatan osteomielitis dapat menjadi tantangan karena suplai darah ke tulang yang relatif buruk dan penetrasi antibiotik ke dalam sumsum tulang yang terbatas. Osteomielitis kronis ditandai dengan patogen yang menetap, peradangan ringan, dan pembentukan jaringan tulang nekrotik. Osteomielitis refrakter mengacu pada infeksi tulang kronis yang berlanjut atau kambuh meskipun telah diberikan pengobatan yang tepat.
HBOT telah terbukti secara signifikan meningkatkan kadar oksigen dalam jaringan tulang yang terinfeksi. Banyak studi kasus dan kohort menunjukkan bahwa HBOT meningkatkan hasil klinis bagi pasien osteomielitis. Tampaknya HBOT bekerja melalui berbagai mekanisme, termasuk meningkatkan aktivitas metabolisme, menekan patogen bakteri, meningkatkan efek antibiotik, meminimalkan peradangan, dan mempercepat penyembuhan.proses. Pasca-HBOT, 60% hingga 85% pasien dengan osteomielitis kronis dan refrakter menunjukkan tanda-tanda penekanan infeksi.
1.6 Infeksi Jamur
Secara global, lebih dari tiga juta orang menderita infeksi jamur kronis atau invasif, yang menyebabkan lebih dari 600.000 kematian setiap tahunnya. Hasil pengobatan infeksi jamur seringkali terganggu karena faktor-faktor seperti perubahan status imun, penyakit penyerta, dan karakteristik virulensi patogen. HBOT (Terapi Oksigen Hiperbarik) menjadi pilihan terapi yang menarik dalam infeksi jamur berat karena keamanannya dan sifatnya yang non-invasif. Studi menunjukkan bahwa HBOT dapat efektif melawan patogen jamur seperti Aspergillus dan Mycobacterium tuberculosis.
HBOT meningkatkan efek antijamur dengan menghambat pembentukan biofilm Aspergillus, dengan peningkatan efisiensi yang terlihat pada strain yang kekurangan gen superoksida dismutase (SOD). Kondisi hipoksia selama infeksi jamur menimbulkan tantangan bagi pemberian obat antijamur, sehingga peningkatan kadar oksigen dari HBOT berpotensi menjadi intervensi yang bermanfaat, meskipun penelitian lebih lanjut diperlukan.
Sifat Antimikroba HBOT
Lingkungan hiperoksik yang diciptakan oleh HBOT memicu perubahan fisiologis dan biokimia yang merangsang sifat antibakteri, menjadikannya terapi tambahan yang efektif untuk infeksi. HBOT menunjukkan efek luar biasa terhadap bakteri aerob dan bakteri anaerob melalui mekanisme seperti aktivitas bakterisida langsung, peningkatan respons imun, dan efek sinergis dengan agen antimikroba tertentu.
2.1 Efek Antibakteri Langsung dari HBOT
Efek antibakteri langsung dari HBOT sebagian besar disebabkan oleh pembentukan spesies oksigen reaktif (ROS), yang meliputi anion superoksida, hidrogen peroksida, radikal hidroksil, dan ion hidroksil—yang semuanya muncul selama metabolisme sel.
Interaksi antara O₂ dan komponen seluler sangat penting dalam memahami bagaimana ROS terbentuk di dalam sel. Dalam kondisi tertentu yang disebut stres oksidatif, keseimbangan antara pembentukan ROS dan degradasinya terganggu, menyebabkan peningkatan kadar ROS dalam sel. Produksi superoksida (O₂⁻) dikatalisis oleh superoksida dismutase, yang kemudian mengubah O₂⁻ menjadi hidrogen peroksida (H₂O₂). Konversi ini selanjutnya diperkuat oleh reaksi Fenton, yang mengoksidasi Fe²⁺ untuk menghasilkan radikal hidroksil (·OH) dan Fe³⁺, sehingga memulai rangkaian redoks yang merusak berupa pembentukan ROS dan kerusakan sel.
Efek toksik ROS menargetkan komponen seluler penting seperti DNA, RNA, protein, dan lipid. Terutama, DNA merupakan target utama sitotoksisitas yang dimediasi H₂O₂, karena mengganggu struktur deoksiribosa dan merusak komposisi basa. Kerusakan fisik yang disebabkan oleh ROS meluas ke struktur heliks DNA, berpotensi akibat peroksidasi lipid yang dipicu oleh ROS. Hal ini menggarisbawahi konsekuensi buruk dari peningkatan kadar ROS dalam sistem biologis.
Aksi Antimikroba dari ROS
ROS memainkan peran penting dalam menghambat pertumbuhan mikroba, seperti yang ditunjukkan melalui pembentukan ROS yang diinduksi HBOT. Efek toksik ROS secara langsung menargetkan komponen seluler seperti DNA, protein, dan lipid. Konsentrasi spesies oksigen aktif yang tinggi dapat secara langsung merusak lipid, menyebabkan peroksidasi lipid. Proses ini mengganggu integritas membran sel dan, akibatnya, fungsionalitas reseptor dan protein yang terkait dengan membran.
Selain itu, protein, yang juga merupakan target molekuler penting dari ROS, mengalami modifikasi oksidatif spesifik pada berbagai residu asam amino seperti sistein, metionin, tirosin, fenilalanin, dan triptofan. Misalnya, HBOT telah terbukti menginduksi perubahan oksidatif pada beberapa protein di E. coli, termasuk faktor elongasi G dan DnaK, sehingga memengaruhi fungsi selulernya.
Meningkatkan Sistem Kekebalan Tubuh Melalui HBOT
Sifat anti-inflamasi HBOTTelah didokumentasikan, terbukti sangat penting untuk mengurangi kerusakan jaringan dan menekan perkembangan infeksi. HBOT secara signifikan memengaruhi ekspresi sitokin dan regulator inflamasi lainnya, memengaruhi respons imun. Berbagai sistem eksperimental mengamati perubahan diferensial dalam ekspresi gen dan produksi protein pasca-HBOT, yang meningkatkan atau menurunkan faktor pertumbuhan dan sitokin.
Selama proses HBOT, peningkatan kadar O₂ memicu berbagai respons seluler, seperti menekan pelepasan mediator pro-inflamasi dan mendorong apoptosis limfosit dan neutrofil. Secara kolektif, tindakan-tindakan ini meningkatkan mekanisme antimikroba sistem kekebalan tubuh, sehingga memfasilitasi penyembuhan infeksi.
Selain itu, penelitian menunjukkan bahwa peningkatan kadar O₂ selama HBOT dapat mengurangi ekspresi sitokin pro-inflamasi, termasuk interferon-gamma (IFN-γ), interleukin-1 (IL-1), dan interleukin-6 (IL-6). Perubahan ini juga mencakup penurunan rasio sel T CD4:CD8 dan memodulasi reseptor larut lainnya, yang pada akhirnya meningkatkan kadar interleukin-10 (IL-10), yang sangat penting untuk melawan peradangan dan mendorong penyembuhan.
Aktivitas antimikroba HBOT terkait erat dengan mekanisme biologis yang kompleks. Baik superoksida maupun tekanan tinggi dilaporkan secara tidak konsisten meningkatkan aktivitas antibakteri yang diinduksi HBOT dan apoptosis neutrofil. Setelah HBOT, peningkatan kadar oksigen yang signifikan meningkatkan kemampuan bakterisida neutrofil, komponen penting dari respons imun. Lebih lanjut, HBOT menekan adhesi neutrofil, yang dimediasi oleh interaksi β-integrin pada neutrofil dengan molekul adhesi intraseluler (ICAM) pada sel endotel. HBOT menghambat aktivitas integrin β-2 neutrofil (Mac-1, CD11b/CD18) melalui proses yang dimediasi oksida nitrat (NO), yang berkontribusi pada migrasi neutrofil ke lokasi infeksi.
Penataan ulang sitoskeleton yang tepat sangat penting agar neutrofil dapat secara efektif melakukan fagositosis terhadap patogen. S-nitrosilasi aktin telah terbukti merangsang polimerisasi aktin, yang berpotensi memfasilitasi aktivitas fagositik neutrofil setelah pra-perawatan HBOT. Selain itu, HBOT mendorong apoptosis pada sel T manusia melalui jalur mitokondria, dengan percepatan kematian limfosit pasca-HBOT yang telah dilaporkan. Pemblokiran caspase-9—tanpa memengaruhi caspase-8—telah menunjukkan efek imunomodulator dari HBOT.
Efek Sinergis HBOT dengan Agen Antimikroba
Dalam aplikasi klinis, HBOT sering digunakan bersamaan dengan antibiotik untuk melawan infeksi secara efektif. Kondisi hiperoksik yang dicapai selama HBOT dapat memengaruhi kemanjuran agen antibiotik tertentu. Penelitian menunjukkan bahwa obat bakterisida spesifik, seperti β-laktam, fluoroquinolon, dan aminoglikosida, tidak hanya bekerja melalui mekanisme bawaan tetapi juga sebagian bergantung pada metabolisme aerobik bakteri. Oleh karena itu, keberadaan oksigen dan karakteristik metabolisme patogen sangat penting ketika mengevaluasi efek terapeutik antibiotik.
Bukti signifikan menunjukkan bahwa kadar oksigen rendah dapat meningkatkan resistensi Pseudomonas aeruginosa terhadap piperacillin/tazobactam dan bahwa lingkungan dengan oksigen rendah juga berkontribusi pada peningkatan resistensi Enterobacter cloacae terhadap azithromycin. Sebaliknya, kondisi hipoksia tertentu dapat meningkatkan sensitivitas bakteri terhadap antibiotik tetrasiklin. HBOT berfungsi sebagai metode terapi tambahan yang layak dengan menginduksi metabolisme aerobik dan mereoksigenasi jaringan yang terinfeksi hipoksia, sehingga meningkatkan sensitivitas patogen terhadap antibiotik.
Dalam studi praklinis, kombinasi HBOT—diberikan dua kali sehari selama 8 jam pada tekanan 280 kPa—bersama dengan tobramisin (20 mg/kg/hari) secara signifikan mengurangi beban bakteri pada endokarditis infeksius Staphylococcus aureus. Hal ini menunjukkan potensi HBOT sebagai pengobatan tambahan. Investigasi lebih lanjut mengungkapkan bahwa pada suhu 37°C dan tekanan 3 ATA selama 5 jam, HBOT secara nyata meningkatkan efek imipenem terhadap Pseudomonas aeruginosa yang terinfeksi makrofag. Selain itu, modalitas gabungan HBOT dengan sefazolin ditemukan lebih efektif dalam mengobati osteomielitis Staphylococcus aureus pada model hewan dibandingkan dengan sefazolin saja.
HBOT juga secara signifikan meningkatkan aksi bakterisida siprofloksasin terhadap biofilm Pseudomonas aeruginosa, terutama setelah 90 menit paparan. Peningkatan ini dikaitkan dengan pembentukan spesies oksigen reaktif (ROS) endogen dan menunjukkan sensitivitas yang lebih tinggi pada mutan yang mengalami defisiensi peroksidase.
Pada model pleuritis yang disebabkan oleh Staphylococcus aureus resisten metisilin (MRSA), efek kolaboratif vancomycin, teicoplanin, dan linezolid dengan HBOT menunjukkan peningkatan efikasi yang signifikan terhadap MRSA. Metronidazol, antibiotik yang banyak digunakan dalam pengobatan infeksi anaerobik dan polimikroba berat seperti infeksi kaki diabetik (DFI) dan infeksi luka operasi (SSI), telah menunjukkan efektivitas antimikroba yang lebih tinggi dalam kondisi anaerobik. Studi lebih lanjut diperlukan untuk mengeksplorasi efek antibakteri sinergis HBOT yang dikombinasikan dengan metronidazol baik dalam pengaturan in vivo maupun in vitro.
Efektivitas Antimikroba HBOT pada Bakteri Resisten
Dengan evolusi dan penyebaran strain resisten, antibiotik tradisional seringkali kehilangan potensinya seiring waktu. Lebih lanjut, HBOT (Terapi Oksigen Hiperbarik) dapat terbukti penting dalam mengobati dan mencegah infeksi yang disebabkan oleh patogen resisten terhadap berbagai obat, berfungsi sebagai strategi penting ketika pengobatan antibiotik gagal. Banyak penelitian telah melaporkan efek bakterisida yang signifikan dari HBOT pada bakteri resisten yang relevan secara klinis. Misalnya, sesi HBOT selama 90 menit pada tekanan 2 ATM secara substansial mengurangi pertumbuhan MRSA. Selain itu, dalam model rasio, HBOT telah meningkatkan efek antibakteri berbagai antibiotik terhadap infeksi MRSA. Laporan telah mengkonfirmasi bahwa HBOT efektif dalam mengobati osteomielitis yang disebabkan oleh Klebsiella pneumoniae penghasil OXA-48 tanpa memerlukan antibiotik tambahan.
Singkatnya, terapi oksigen hiperbarik mewakili pendekatan multifaset untuk pengendalian infeksi, meningkatkan respons imun sekaligus memperkuat efektivitas agen antimikroba yang ada. Dengan penelitian dan pengembangan yang komprehensif, terapi ini berpotensi mengurangi dampak resistensi antibiotik, menawarkan harapan dalam perjuangan berkelanjutan melawan infeksi bakteri.
Waktu posting: 28 Februari 2025