Detection of Pathogenic and Saprophytic Leptospira Bacteria Using The Polymerase Chain Reaction (PCR) Method With Three Specific Primers From Sewer Water Around Tourist Sites in Bali

Abstract

Latar belakang: Leptospirosis merupakan penyakit zoonosis yang masih menjadi masalah kesehatan di Indonesia termasuk di Bali. Bali merupakan daerah tujuan wisata yang sudah sangat terkenal di dunia, adanya kejadian penyakit infeksi menular yang menimpa wisatawan di Bali dapat memberi citra buruk pariwisata di Indonesia. Selokan pembuangan air limbah menjadi salah satu faktor risiko penularan bakteri Leptospira dari tikus. Suatu objek wisata dapat menjadi sumber penularan penyakit menular akibat fasilitas di tempat wisata tersebut yang tidak memenuhi standar kesehatan, seperti kondisi sanitasi yang buruk termasuk pengelolaan sampahnya. Pemeriksaan yang lebih efektif dan akurat untuk mendeteksi keberadaan bakteri Leptospira adalah dengan pemeriksaan nested PCR menggunakan primer spesifik. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendeteksi keberadaan bakteri Leptospira patogen dan saprofit pada selokan air limbah sekitar lokasi obyek wisata di Bali menggunakan metode PCR dengan tiga primer spesifik.

Metode: Penelitian ini merupakan penelitian deskriptif exploratif secara cross-sectional. Sampel yang digunakan adalah air dari selokan dan sungai kecil sekitar obyek wisata di 44 titik lokasi dari 29 obyek wisata yang tersebar di beberapa kabupaten di Bali. Sampel air diambil secara aseptis kemudian dihomogenkan untuk dilakukan filtrasi. Isolasi gen spesifik sampel dilakukan dengan metode nested PCR menggunakan tiga primer spesifik yang dirancang dari gen 16SrRNA dengan sensitifitas dan spesifisitas yang tinggi yang dapat mengamplifikasi genom DNA dari 21 Leptospira serovar patogen dan empat serovar saprofit. Dimulai dari optimasi PCR, dilanjutkan pemeriksaan sampel dengan tahapan: ekstraksi DNA, amplifikasi dengan PCR dan deteksi DNA produk PCR dengan elektroforesis.

Hasil: Pada penelitian ini sebanyak 6/44 (13,6%) sampel menunjukkan satu pita pada 503 bp yang merupakan gen DNA spesifik untuk bakteri Leptospira saprofitdan 44/44 (100%) sampel dari 44 titik lokasi pengambilan sampel tidak ditemukan dua pita pada 503 bp dan 409 bp yang merupakan gen spesifik untuk bakteri Leptospira patogen.

Simpulan: Pemeriksaan PCR pada penelitian ini menggunakan kombinasi tiga primer spesifik dapat membedakan keberadaan Leptospira patogen, Leptospira saprofit, dan tidak adanya Leptospira patogen dan saprofit dari sampel air selokan di sekitar obyek wisata di Bali. Direkomendasikan untuk selalu menjaga kebersihan sanitasi lingkungan di sekitar tempat wisata terutama dari cemaran hewan pembawa Leptospira.

ABSTRACT

Background: Leptospirosis is a zoonotic disease that continues to be a health concern in Indonesia, particularly Bali. Bali is a very well-known tourist destination in the world. The occurrence of infectious diseases affecting tourists in Bali can give a bad image to tourism in Indonesia. Sewers are a risk factor for the transmission of Leptospira bacteria from rats. A tourist site can become a source of transmission of infectious diseases due to facilities at the tourist site that do not meet health standards, such as poor sanitation conditions, including waste maintenance. A more effective and accurate examination to detect the presence of Leptospira bacteria is by nested PCR examination using specific primers. The aim of this research is to detect the presence of pathogenic and saprophytic Leptospira bacteria contamination in the sewers water around tourist sites in Bali using the PCR method with three specific primers.

Method: This research is a cross-sectional exploratory descriptive study. The samples are water from sewers and small rivers around the tourist sites at 44 locations from 29 tourist sites spread across several regencies in Bali. Sewer water samples were taken aseptically and then homogenized for filtration. The isolation of target genes from samples was performed using the nested PCR technique employing three primers specifically designed from the 16S rRNA gene. This primer set demonstrates high sensitivity and specificity, enabling the amplification of genomic DNA from 21 pathogenic Leptospira serovars as well as four saprophytic serovars. The analysis was initiated with PCR optimization and subsequently proceeded through several steps, namely DNA extraction, PCR amplification, and visualization of the amplified DNA products using electrophoresis.

Result:  In this study, 6/44 (13.6%) samples found one band at 503bp which is specific DNA genes for saprophytic Leptospira bacteria and 44/44 (100%) samples from 44 sampling locations at tourist sites did not show two bands at 503bp and 409bp which are specific genes for pathogenic Leptospira bacteria.

Conclusion: The PCR analysis in this study utilized a combination of three specific primers, enabling the differentiation between pathogenic Leptospira, saprophytic Leptospira, and the absence of both types in sewer water collected from areas surrounding tourist sites in Bali. Recommendations for the community to maintain the cleanliness and sanitation of the environment around tourist attractions, especially from contamination by animals carrying Leptospira.