Dalam dunia kedokteran modern, antibiotik telah terbukti menjadi salah satu kemajuan paling signifikan, yang 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 operasi, pemasangan implan, transplantasi, dan kemoterapi. Namun, munculnya patogen yang resistan terhadap antibiotik telah menjadi perhatian yang semakin besar, yang mengurangi efikasi obat-obatan ini seiring 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 yang resistan, yang menimbulkan tantangan signifikan bagi kesehatan global.
Untuk mengatasi masalah resistensi antimikroba yang mendesak, penerapan kebijakan pengendalian infeksi yang efektif sangat penting untuk menekan penyebaran patogen yang resisten, sekaligus mengurangi penggunaan antibiotik. Lebih lanjut, terdapat 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 jangka waktu tertentu. Diposisikan sebagai pengobatan primer atau komplementer untuk infeksi, HBOT dapat menawarkan harapan baru dalam mengobati infeksi akut yang disebabkan oleh patogen yang resisten terhadap antibiotik.
Terapi ini semakin banyak digunakan sebagai pengobatan primer atau alternatif untuk berbagai kondisi, termasuk peradangan, keracunan karbon monoksida, luka kronis, penyakit iskemik, dan infeksi. Aplikasi klinis HBOT dalam pengobatan infeksi sangat mendalam, memberikan manfaat yang tak ternilai bagi pasien.
Aplikasi Klinis Terapi Oksigen Hiperbarik pada Infeksi
Bukti terkini secara kuat mendukung penerapan HBOT, baik sebagai pengobatan mandiri 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 yang dihasilkan dapat meningkatkan kadar oksigen jaringan hingga 500 mmHg. Efek tersebut sangat berharga dalam mendorong penyembuhan respons inflamasi dan gangguan mikrosirkulasi yang diamati pada kondisi iskemik, serta dalam mengelola sindrom kompartemen.
HBOT juga dapat memengaruhi kondisi yang bergantung pada sistem imun. Penelitian menunjukkan bahwa HBOT dapat menekan sindrom autoimun dan respons imun yang diinduksi antigen, membantu mempertahankan toleransi cangkok dengan mengurangi sirkulasi limfosit dan leukosit sekaligus 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, fase penting dalam penyembuhan luka.
Perhatian khusus perlu diberikan pada infeksi tertentu, terutama infeksi yang dalam dan sulit diobati seperti fasitis nekrotikans, osteomielitis, infeksi jaringan lunak kronis, dan endokarditis infeksiosa. Salah satu aplikasi klinis HBOT yang paling umum adalah untuk infeksi kulit-jaringan lunak dan osteomielitis yang berkaitan dengan kadar oksigen rendah yang sering disebabkan oleh bakteri anaerob atau resisten.
1. Infeksi Kaki Diabetik
Kaki diabetesUlkus merupakan komplikasi yang umum terjadi pada pasien diabetes, memengaruhi hingga 25% dari populasi ini. Infeksi sering muncul pada ulkus ini (mencakup 40%-80% kasus) dan menyebabkan peningkatan morbiditas dan mortalitas. Infeksi kaki diabetik (IDD) 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 yang kuat untuk amputasi terkait IDD.
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. Terapi ini tidak hanya meminimalkan kebutuhan akan prosedur yang membutuhkan banyak sumber daya, seperti operasi flap dan cangkok kulit, tetapi juga menawarkan biaya yang lebih rendah dan efek samping yang minimal dibandingkan dengan pilihan bedah. Sebuah studi oleh Chen dkk. menunjukkan bahwa lebih dari 10 sesi HBOT menghasilkan peningkatan tingkat penyembuhan luka sebesar 78,3% pada pasien diabetes.
2. Infeksi Jaringan Lunak Nekrosis
Infeksi jaringan lunak nekrotikans (INOSA) seringkali bersifat polimikroba, biasanya timbul dari kombinasi patogen bakteri aerob dan anaerob, dan sering disertai produksi gas. Meskipun relatif jarang, INOSA memiliki tingkat mortalitas yang tinggi karena perkembangannya yang cepat. Diagnosis dan pengobatan yang tepat waktu dan tepat merupakan kunci untuk mencapai hasil yang baik, dan HBOT telah direkomendasikan sebagai metode tambahan untuk menangani INOSA. Meskipun masih terdapat perdebatan seputar penggunaan HBOT pada INOSA karena kurangnya studi prospektif terkontrol,bukti menunjukkan bahwa hal ini mungkin berkorelasi dengan peningkatan tingkat kelangsungan hidup dan pelestarian organ pada pasien NSTISebuah studi retrospektif menunjukkan penurunan angka kematian yang signifikan di antara pasien NSTI yang menerima HBOT.
1.3 Infeksi Luka Operasi
ILO dapat diklasifikasikan berdasarkan lokasi anatomi infeksi dan dapat disebabkan oleh berbagai patogen, termasuk bakteri aerob dan anaerob. Meskipun terdapat kemajuan dalam langkah-langkah pengendalian infeksi, seperti teknik sterilisasi, penggunaan antibiotik profilaksis, dan peningkatan praktik bedah, ILO tetap menjadi komplikasi yang persisten.
Sebuah tinjauan signifikan telah menyelidiki efikasi HBOT dalam mencegah SSI profunda pada operasi skoliosis neuromuskular. HBOT praoperatif dapat secara signifikan mengurangi insiden SSI dan memfasilitasi penyembuhan luka. Terapi non-invasif ini menciptakan lingkungan yang meningkatkan kadar oksigen dalam jaringan luka, yang telah dikaitkan dengan aksi pembunuhan oksidatif terhadap patogen. Selain itu, terapi ini mengatasi penurunan kadar darah dan oksigen yang berkontribusi terhadap perkembangan SSI. Selain strategi pengendalian infeksi lainnya, HBOT telah direkomendasikan khususnya untuk operasi yang terkontaminasi bersih 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. Terapi oksigen intensif (HBOT) bermanfaat dalam menangani luka bakar dengan meningkatkan kadar oksigen dalam jaringan yang rusak. Meskipun studi pada hewan dan klinis menunjukkan hasil yang beragam terkaitefektivitas HBOT dalam pengobatan luka bakarSebuah studi yang melibatkan 125 pasien luka bakar menunjukkan bahwa HBOT tidak menunjukkan dampak signifikan terhadap 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 komprehensif dapat secara efektif mengendalikan sepsis pada pasien luka bakar, sehingga mempercepat waktu penyembuhan dan mengurangi kebutuhan cairan. Namun, penelitian prospektif lebih lanjut yang ekstensif diperlukan untuk mengonfirmasi peran HBOT dalam manajemen luka bakar ekstensif.
1.5 Osteomielitis
Osteomielitis adalah infeksi tulang atau sumsum tulang yang sering disebabkan oleh bakteri patogen. Mengobati osteomielitis dapat menjadi tantangan karena suplai darah ke tulang yang relatif buruk dan terbatasnya penetrasi antibiotik ke dalam sumsum tulang. Osteomielitis kronis ditandai dengan patogen persisten, peradangan ringan, dan pembentukan jaringan tulang nekrotik. Osteomielitis refrakter mengacu pada infeksi tulang kronis yang berlanjut atau kambuh meskipun telah diobati dengan tepat.
HBOT telah terbukti secara signifikan meningkatkan kadar oksigen dalam jaringan tulang yang terinfeksi. Sejumlah studi kasus dan kohort menunjukkan bahwa HBOT meningkatkan luaran klinis pasien osteomielitis. HBOT tampaknya bekerja melalui berbagai mekanisme, termasuk meningkatkan aktivitas metabolisme, menekan patogen bakteri, meningkatkan efek antibiotik, meminimalkan peradangan, dan mempercepat penyembuhan.Pasca-HBOT, 60% hingga 85% pasien dengan osteomielitis kronis refrakter menunjukkan tanda-tanda supresi 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 yang mendasari, dan karakteristik virulensi patogen. HBOT menjadi pilihan terapi yang menarik untuk 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 tercatat pada strain yang tidak memiliki gen superoksida dismutase (SOD). Kondisi hipoksia selama infeksi jamur menimbulkan tantangan pada penghantaran obat antijamur, sehingga peningkatan kadar oksigen dari HBOT berpotensi menjadi intervensi yang bermanfaat, meskipun penelitian lebih lanjut masih 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 yang luar biasa terhadap bakteri aerob dan bakteri yang didominasi anaerob melalui mekanisme seperti aktivitas bakterisida langsung, peningkatan respons imun, dan efek sinergis dengan agen antimikroba spesifik.
2.1 Efek Antibakteri Langsung 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 seluler.
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 dan degradasi ROS terganggu, yang menyebabkan peningkatan kadar ROS di dalam sel. Produksi superoksida (O₂⁻) dikatalisis oleh superoksida dismutase, yang kemudian mengubah O₂⁻ menjadi hidrogen peroksida (H₂O₂). Konversi ini semakin diperkuat oleh reaksi Fenton, yang mengoksidasi Fe²⁺ untuk menghasilkan radikal hidroksil (·OH) dan Fe³⁺, sehingga memicu urutan redoks yang merugikan berupa pembentukan ROS dan kerusakan sel.
Efek toksik ROS menargetkan komponen seluler penting seperti DNA, RNA, protein, dan lipid. DNA merupakan target utama sitotoksisitas yang dimediasi H₂O₂, karena mengganggu struktur deoksiribosa dan merusak komposisi basa. Kerusakan fisik yang diinduksi ROS meluas ke struktur heliks DNA, yang berpotensi diakibatkan oleh peroksidasi lipid yang dipicu oleh ROS. Hal ini menggarisbawahi konsekuensi buruk dari peningkatan kadar ROS dalam sistem biologis.
Aksi Antimikroba ROS
ROS berperan penting dalam menghambat pertumbuhan mikroba, sebagaimana dibuktikan melalui pembentukan ROS yang diinduksi HBOT. Efek toksik ROS secara langsung menargetkan komponen seluler seperti DNA, protein, dan lipid. Konsentrasi tinggi spesies oksigen aktif dapat secara langsung merusak lipid, yang menyebabkan peroksidasi lipid. Proses ini membahayakan integritas membran sel dan, akibatnya, fungsi reseptor dan protein yang terkait dengan membran.
Lebih lanjut, protein, yang juga merupakan target molekuler penting ROS, mengalami modifikasi oksidatif spesifik pada berbagai residu asam amino seperti sisteina, metionina, tirosin, fenilalanina, dan triptofan. Sebagai contoh, HBOT telah terbukti menginduksi perubahan oksidatif pada beberapa protein dalam E. coli, termasuk faktor elongasi G dan DnaK, sehingga memengaruhi fungsi selulernya.
Meningkatkan Kekebalan Tubuh Melalui HBOT
Sifat anti-inflamasi dari HBOTTelah didokumentasikan, terbukti penting dalam mengurangi kerusakan jaringan dan menekan perkembangan infeksi. HBOT secara signifikan memengaruhi ekspresi sitokin dan regulator inflamasi lainnya, yang memengaruhi respons imun. Berbagai sistem eksperimental mengamati perubahan diferensial dalam ekspresi gen dan pembentukan protein pasca-HBOT, yang meningkatkan atau menurunkan regulasi 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 imun, sehingga memfasilitasi penyembuhan infeksi.
Lebih lanjut, penelitian menunjukkan bahwa peningkatan kadar O₂ selama terapi penggantian hormon (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 modulasi reseptor terlarut lainnya, yang pada akhirnya meningkatkan kadar interleukin-10 (IL-10), yang krusial untuk melawan peradangan dan mempercepat penyembuhan.
Aktivitas antimikroba HBOT berkaitan erat dengan mekanisme biologis yang kompleks. Baik superoksida maupun tekanan tinggi telah dilaporkan secara tidak konsisten meningkatkan aktivitas antibakteri dan apoptosis neutrofil yang diinduksi HBOT. Setelah HBOT, peningkatan kadar oksigen yang signifikan meningkatkan kemampuan bakterisida neutrofil, komponen penting respons imun. Lebih lanjut, HBOT menekan adhesi neutrofil, yang dimediasi oleh interaksi β-integrin pada neutrofil dengan molekul adhesi antarsel (ICAM) pada sel endotel. HBOT menghambat aktivitas integrin β-2 neutrofil (Mac-1, CD11b/CD18) melalui proses yang dimediasi oleh oksida nitrat (NO), yang berkontribusi pada migrasi neutrofil ke tempat infeksi.
Penataan ulang sitoskeleton yang tepat diperlukan agar neutrofil dapat memfagositosis patogen secara efektif. S-nitrosilasi aktin telah terbukti menstimulasi polimerisasi aktin, yang berpotensi memfasilitasi aktivitas fagositosis neutrofil setelah pra-perlakuan HBOT. Lebih lanjut, HBOT mendorong apoptosis pada lini sel T manusia melalui jalur mitokondria, dengan kematian limfosit yang dipercepat pasca-HBOT telah dilaporkan. Pemblokiran kaspase-9—tanpa memengaruhi kaspase-8—telah menunjukkan efek imunomodulator HBOT.
Efek Sinergis HBOT dengan Agen Antimikroba
Dalam aplikasi klinis, HBOT sering digunakan bersama antibiotik untuk melawan infeksi secara efektif. Keadaan hiperoksia yang dicapai selama HBOT dapat memengaruhi efikasi agen antibiotik tertentu. Penelitian menunjukkan bahwa obat bakterisida tertentu, seperti β-laktam, fluorokuinolon, dan aminoglikosida, tidak hanya bekerja melalui mekanisme inheren tetapi juga sebagian bergantung pada metabolisme aerobik bakteri. Oleh karena itu, keberadaan oksigen dan karakteristik metabolik patogen sangat penting dalam mengevaluasi efek terapeutik antibiotik.
Bukti signifikan telah menunjukkan bahwa kadar oksigen rendah dapat meningkatkan resistensi Pseudomonas aeruginosa terhadap piperasilin/tazobaktam, dan bahwa lingkungan dengan oksigen rendah juga berkontribusi terhadap peningkatan resistensi Enterobacter cloacae terhadap azitromisin. Sebaliknya, kondisi hipoksia tertentu dapat meningkatkan sensitivitas bakteri terhadap antibiotik tetrasiklin. HBOT berfungsi sebagai metode terapi tambahan yang efektif dengan menginduksi metabolisme aerobik dan mereoksigenasi jaringan terinfeksi yang hipoksia, sehingga meningkatkan sensitivitas patogen terhadap antibiotik.
Dalam studi praklinis, kombinasi HBOT—diberikan dua kali sehari selama 8 jam pada tekanan 280 kPa—bersama tobramisin (20 mg/kg/hari) secara signifikan mengurangi jumlah bakteri pada endokarditis infeksius Staphylococcus aureus. Hal ini menunjukkan potensi HBOT sebagai pengobatan tambahan. Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa pada suhu 37°C dan tekanan 3 ATA selama 5 jam, HBOT secara signifikan meningkatkan efek imipenem terhadap Pseudomonas aeruginosa yang terinfeksi makrofag. Selain itu, kombinasi HBOT dengan sefazolin terbukti 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 disebabkan oleh pembentukan spesies oksigen reaktif (ROS) endogen dan menunjukkan sensitivitas yang lebih tinggi pada mutan yang mengalami defisiensi peroksidase.
Dalam model pleuritis yang disebabkan oleh Staphylococcus aureus resisten metisilin (MRSA), efek kolaboratif vankomisin, teikoplanin, 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 (IDA) dan infeksi luka operasi (ILO), telah menunjukkan efektivitas antimikroba yang lebih tinggi dalam kondisi anaerobik. Penelitian selanjutnya diperlukan untuk mengeksplorasi efek antibakteri sinergis dari HBOT yang dikombinasikan dengan metronidazol, baik secara in vivo maupun in vitro.
Khasiat Antimikroba HBOT terhadap Bakteri Resisten
Dengan evolusi dan penyebaran strain resisten, antibiotik tradisional seringkali kehilangan potensinya seiring waktu. Lebih lanjut, HBOT dapat terbukti penting dalam mengobati dan mencegah infeksi yang disebabkan oleh patogen yang resisten terhadap berbagai obat, dan menjadi strategi penting ketika pengobatan antibiotik gagal. Sejumlah penelitian telah melaporkan efek bakterisida HBOT yang signifikan terhadap bakteri resisten yang relevan secara klinis. Misalnya, sesi HBOT selama 90 menit pada 2 ATM secara substansial mengurangi pertumbuhan MRSA. Selain itu, dalam model rasio, HBOT telah meningkatkan efek antibakteri berbagai antibiotik terhadap infeksi MRSA. Laporan telah mengonfirmasi bahwa HBOT efektif dalam mengobati osteomielitis yang disebabkan oleh Klebsiella pneumoniae penghasil OXA-48 tanpa memerlukan antibiotik tambahan.
Singkatnya, terapi oksigen hiperbarik merupakan pendekatan multifaset untuk pengendalian infeksi, yang meningkatkan respons imun sekaligus memperkuat efikasi agen antimikroba yang ada. Dengan penelitian dan pengembangan yang komprehensif, terapi ini berpotensi mengurangi dampak resistensi antibiotik, memberikan harapan dalam perjuangan melawan infeksi bakteri yang sedang berlangsung.
Waktu posting: 28-Feb-2025