Pertahanan tubuh bawaan: kulit dan selaput lendir, sel fagosit, peradangan dan demam, sistem komplemen, dan mengapa luka kecil di tangan pekerja penting

Petugas sortir linen kotor di laundry sebuah rumah sakit tergores tepi troli besi di punggung jari telunjuk pada awal shift pagi. Lukanya kecil dan hampir tidak berdarah, jadi ia hanya menempel plester, memakai sarung tangan, dan melanjutkan menyortir sprei kotor tanpa mencuci luka atau melapor. Setelah melepas sarung tangan untuk istirahat makan, ia tidak mencuci tangan karena merasa tangannya tadi terlindung. Dua hari kemudian jarinya merah, bengkak, hangat, nyeri, dan sulit ditekuk, dan ia merasa meriang. Supervisor bertanya mengapa luka sekecil itu bisa begini dan apakah harus dilaporkan. Bab ini menjelaskan pertahanan bawaan yang ditembus luka itu dan apa yang terjadi ketika jari meradang; jawabannya ada di bagian tentang luka dan di Contoh 9. Kasus ini ilustrasi penyusun.

Batas pembahasan

Bab ini membahas imunitas bawaan menurut OpenStax Microbiology subbab 17.1 sampai 17.5 dan OpenStax Biology 2e subbab 42.1. Antibodi, sel B dan sel T, dan molekul MHC dibahas di Bab 25 tentang pertahanan adaptif; vaksin di Bab 26; cara mikroba menembus pertahanan di Bab 23 tentang faktor virulensi; infeksi kulit dari spa dan linen di Bab 21; kebersihan tangan, benda tajam, dan prosedur pascapajanan di Bab 11; APD sortir linen di Bab 21 · Laundry tentang K3 laundry; dan linen infeksius di Bab 14 · Laundry tentang higiene linen.

Bab ini tidak memberi diagnosis atau anjuran obat. Luka yang meradang, demam, dan pajanan darah diperiksa tenaga kesehatan. Sumber setiap klaim ada di peta sumber bab.

Dua lapis pertahanan: bawaan dan adaptif

Imunitas bawaan nonspesifik (nonspecific innate immunity) adalah pertahanan bawaan tubuh yang melawan berbagai patogen tanpa menyasar patogen tertentu. Menurut OpenStax, pertahanan ini merupakan mekanisme bawaan tubuh manusia, tidak diperoleh seiring waktu, tidak mempunyai ingatan, dan bekerja segera atau sangat cepat. Pertahanan ini juga tidak sempurna: patogen kadang dapat menembusnya, dan responsnya dapat merusak tubuh sendiri sehingga ikut menimbulkan tanda dan gejala. Biology 2e menambahkan bahwa imunitas bawaan tidak ditimbulkan oleh infeksi atau vaksinasi, muncul sekitar satu miliar tahun lalu dalam evolusi hewan, dan bila tidak cukup, respons adaptif dikerahkan.

Tabel menurut pembagian OpenStax; ketiga golongan bekerja bersama dan sering tumpang tindih.

Penghalang fisik: kulit, selaput lendir, dan gerakan mekanis

Kulit terdiri atas epidermis, dermis yang berisi folikel rambut, kelenjar keringat, saraf, dan pembuluh darah, serta hipodermis berlemak. Lapisan teratas epidermis berisi sel mati yang padat keratin, sehingga permukaannya tangguh dan tahan enzim bakteri. Asam lemak membuat permukaan kering, asin, dan asam, dan sel mati terus mengelupas bersama mikroba yang menempel. Menurut Biology 2e, patogen di kulit dimatikan oleh kekeringan dan keasaman, dan mikroba baik yang hidup di kulit bersaing dengan patogen.

Infeksi dapat terjadi bila penghalang kulit rusak; luka menjadi jalan masuk patogen oportunistik yang dapat menyebar ke jaringan lebih dalam. OpenStax memberi kasus tukang kebun di California selatan, Amerika Serikat: jamur biasanya tidak menginfeksi kulit sehat, tetapi luka kecil seperti tusukan duri membuka jalan bagi jamur tanah penyebab sporotrikosis, lalu bakteri ikut menimbulkan infeksi sekunder. Setelah sembuh, ia lebih menghargai sarung tangan dan pakaian pelindung.

Selaput lendir (mucous membrane) adalah lapisan sel epitel lembap yang melapisi permukaan dalam tubuh dan biasanya dibasahi sekresi antimikroba. Sel epitelnya terikat sambungan rapat, dan lendirnya menjerat kotoran serta mikroba. Eskalator mukosilia (mucociliary escalator) adalah sistem yang mendorong lendir dan kotoran keluar dari saluran napas lewat gerak silia, batuk, atau menelan; merokok merusaknya. Di usus, sel goblet menghasilkan lendir dan gerak peristaltik mendorong isinya keluar.

Gerakan mekanis lain adalah aliran urin yang membilas saluran kemih serta air mata, kedipan, bulu mata, dan kelopak mata yang melindungi mata. Mikrobiota normal menempati tempat menempel dan bersaing memperebutkan nutrien; antibiotik yang menghabiskan mikrobiota usus dapat membuka jalan bagi diare Clostridioides difficile.

Penghalang kimia: lisozim, pH, dan peptida antimikroba

Kelenjar sebasea mengeluarkan sebum yang menutup pori folikel rambut. Bakteri Cutibacterium acnes dan jamur Malassezia mengurai sebum menjadi asam oleat yang membuat permukaan kulit agak asam. Menurut OpenStax, udara kering atau sebum yang berkurang membuat kulit lebih rentan terhadap patogen yang biasanya dihambat pH rendah, dan banyak pelembap diformulasikan untuk mengimbanginya.

Lisozim (lysozyme) adalah enzim antibakteri yang memutus ikatan antara NAG dan NAM pada peptidoglikan dinding sel bakteri. Lisozim ada di air mata, lendir, dan sekresi lain, dan lebih efektif terhadap bakteri Gram positif karena bakteri ini tidak mempunyai membran luar pelindung. Air mata juga mengandung laktoferin yang mengikat besi sehingga mikroba kekurangan besi. Cairan lambung yang sangat asam membunuh sebagian besar mikroba, urin rata-rata ber-pH sekitar 6, dan serumen ber-pH 3 sampai 5 karena asam lemaknya. Keasaman dibandingkan lewat kadar ion hidrogen (pengetahuan umum):

$$\text{pH} = -\log_{10}\left[\text{H}^{+}\right], \qquad \frac{\left[\text{H}^{+}\right]_A}{\left[\text{H}^{+}\right]_B} = 10^{\,\text{pH}_B - \text{pH}_A}$$

dengan $\left[\text{H}^{+}\right]$ kadar ion hidrogen (mol/L) dan pH tanpa satuan; selisih satu satuan pH berarti kadar ion hidrogen berbeda 10 kali (Contoh 1).

Peptida antimikroba (antimicrobial peptides, AMP) adalah golongan zat antimikroba nonspesifik berspektrum luas yang dibuat sel. Menurut OpenStax, defensin dibuat sel epitel, makrofag, dan neutrofil; katelisidin dari sel epitel dan makrofag serta dermsidin dari kelenjar keringat bekerja di kulit; histatin dari kelenjar ludah menghambat jamur; dan bakteriosin dibuat mikrobiota usus. Sebagian besar merusak membran mikroba. Hati juga melepas protein fase akut ke darah saat radang, misalnya protein C-reaktif yang melapisi bakteri dan transferin yang mengikat besi.

Sel-sel pertahanan bawaan

Semua sel darah berasal dari sel punca hematopoietik di sumsum tulang. Leukosit dibagi menjadi granulosit yang sitoplasmanya berbutir dan agranulosit yang tidak berbutir.

Tabel dari OpenStax Microbiology; Biology 2e menulis inti neutrofil 2 sampai 5 lobus. Jaring ekstraseluler neutrofil adalah anyaman kromatin berlapis protein antimikroba; protein beracunnya dapat ikut membunuh sel tubuh, tetapi kerusakan itu diperbaiki setelah infeksi teratasi. Nanah (pus) adalah kumpulan patogen mati, neutrofil, cairan jaringan, dan sel lain yang terbunuh fagosit di tempat infeksi. Menurut OpenStax, praktik memancing "nanah terpuji" sejak Galen pada abad ke-2 Masehi sampai abad ke-17 kini diketahui tidak membantu penyembuhan.

Sel NK mengenali sel yang penanda MHC-nya berkurang dan molekul pengaktifnya bertambah, lalu melepas perforin yang melubangi sel sasaran dan granzim yang memicu sel itu mati terprogram. Rincian MHC ada di Bab 25.

Mengenali patogen dan fagositosis

Fagosit (phagocyte) adalah sel yang fungsi utamanya mencari, menelan, dan membunuh patogen. Fagositosis pertama kali diamati Ilya Metchnikoff (1845 sampai 1916) pada bintang laut pada tahun 1880-an.

Ekstravasasi (extravasation) adalah proses leukosit menembus dinding kapiler untuk mencapai jaringan yang terinfeksi. Komplemen C5a dan sitokin dari makrofag jaringan membuat dinding kapiler memasang molekul perekat; leukosit melambat, menggelinding, lalu menyelip di antara sel dinding kapiler. Neutrofil biasanya tiba lebih dulu, sering dalam hitungan jam setelah infeksi bakteri, sedangkan monosit dapat perlu beberapa hari untuk keluar dan menjadi makrofag.

Pola molekul terkait patogen (pathogen-associated molecular patterns, PAMP) adalah motif molekul yang umum pada banyak kelompok patogen, misalnya peptidoglikan, flagelin, lipopolisakarida, lipopeptida, dan asam nukleat virus. Reseptor pengenal pola (pattern recognition receptors, PRR) adalah reseptor di permukaan atau di dalam fagosit yang mengikat PAMP. Reseptor mirip Toll adalah salah satu golongannya dan, menurut Biology 2e, tampaknya termasuk bagian tertua sistem imun. Opsonisasi (opsonization) adalah pelapisan patogen oleh suatu zat sehingga fagosit lebih mudah mengenali, menelan, dan menghancurkannya; opsoninnya antara lain antibodi dan komplemen C3b dan C4b.

Fagosit menjulurkan kaki semu, menelan patogen ke dalam fagosom, lalu fagosom menjadi asam sampai pH 4 sampai 5 dan menyatu dengan lisosom menjadi fagolisosom. Enzim seperti lisozim, fosfolipase, dan protease mencerna patogen, sementara ledakan pernapasan menghasilkan superoksida, hidrogen peroksida, dan radikal hidroksil. Sisa yang tidak tercerna dikeluarkan; makrofag dan sel dendritik juga menyajikan potongan patogen kepada sistem adaptif, seperti di Bab 25. Sebagian patogen lolos dari fagositosis dengan kapsul atau dengan bertahan di dalam fagosom, seperti di Bab 23.

Sistem komplemen

Sistem komplemen (complement system) adalah rangkaian protein plasma yang menjadi aktif bila ada mikroba penyerbu dan menghasilkan opsonisasi, peradangan, dan pelisisan patogen. OpenStax Microbiology menyebut lebih dari 30 protein, termasuk C1 sampai C9, yang beredar sebagai prekursor, sedangkan Biology 2e menyebut sekitar 20 protein larut yang terus dibuat sel hati dan makrofag.

Ketiga jalur bermuara pada C3 yang terpecah menjadi C3a dan C3b, lalu C5 menjadi C5a dan C5b. Hasilnya empat: opsonisasi oleh C3b dan C4b; peradangan oleh C3a dan C5a yang memicu sel mast; kemotaksis, terutama oleh C5a yang menarik neutrofil; dan sitolisis. Kompleks penyerang membran (membrane attack complex, MAC) adalah struktur cincin dari protein komplemen C6 sampai C9 yang menembus membran sel sasaran sehingga sel pecah dan mati. MAC hanya efektif terhadap bakteri Gram negatif karena tidak dapat menembus peptidoglikan tebal bakteri Gram positif; untuk bakteri Gram positif, opsonisasi lebih penting. Menurut Biology 2e, protein pengatur tubuh mencegah komplemen menempel pada sel sendiri.

Peradangan dan demam

Peradangan (inflammation) adalah respons bawaan nonspesifik yang ditandai kemerahan, bengkak, panas, nyeri, dan gangguan fungsi, biasanya di tempat cedera atau infeksi. Peradangan diatur sitokin, yaitu protein sinyal antarsel seperti interleukin, kemokin, dan interferon; menurut Biology 2e, manusia mempunyai sekurang-kurangnya 40 jenis sitokin.

Menurut OpenStax, segera setelah cedera pembuluh darah menyempit sebentar, lalu histamin dari sel mast melebarkan pembuluh dan membuatnya lebih bocor. Aliran darah dan cairan yang bertambah mengencerkan toksin dan produk bakteri, membawa fagosit, dan menimbulkan lima tanda radang. Bradikinin membuat kapiler tetap melebar, neutrofil berdatangan, dan nanah terbentuk; biasanya setelah beberapa hari makrofag membersihkan nanah dan perbaikan jaringan dimulai.

Bila radang akut gagal menyingkirkan patogen, radang menjadi kronis; luka dapat sembuh di permukaan sementara patogen masih ada di jaringan lebih dalam, dan pada tuberkulosis terbentuk granuloma.

Demam (fever) adalah tanda peradangan menyeluruh yang menaikkan suhu tubuh dan merangsang respons imun. Suhu tubuh normal 37 °C (98,6 °F) diatur hipotalamus. Pirogen eksogen seperti lipopolisakarida bakteri Gram negatif memicu leukosit melepas pirogen endogen, yaitu IL-1, IL-6, interferon-γ, dan faktor nekrosis tumor, yang lewat prostaglandin E2 menyetel ulang hipotalamus. Selama demam kulit tampak pucat karena pembuluhnya menyempit dan otot menggigil; ketika demam reda, pembuluh kulit melebar dan tubuh berkeringat.

Demam membantu karena merangsang leukosit dan karena patogen manusia adalah mesofil yang tumbuh paling baik sekitar 35 °C; hati juga menahan besi dari darah. Demam yang terlalu kuat merusak jaringan, misalnya demam di atas 42 °C (108 °F) pada sindrom syok toksik. Menurut Biology 2e, sitokin juga menimbulkan lesu, pegal, dan mual, yang mungkin mendorong orang beristirahat dan tidak menulari orang lain.

Luka kecil di tangan pekerja: sarung tangan, cuci tangan, dan kapan melapor

Luka melewatkan keratin, kekeringan, dan keasaman kulit, sehingga mikroba dari linen kotor, limbah, atau bahan pangan langsung bertemu jaringan; inilah jalur parenteral di Bab 23. Biology 2e menyebut patogen dapat masuk lewat lecet atau tusukan kulit. Langkah berikut adalah penalaran editorial yang tunduk pada prosedur fasilitas:

1. Cuci lalu tutup. Kulit yang luka dicuci dengan sabun dan air mengalir tanpa digosok keras atau dipencet, seperti di Bab 14 · Laundry, lalu ditutup penutup kedap air yang diganti bila basah atau kotor (pengetahuan umum).
2. Sarung tangan sesuai tugas. Bab 21 · Laundry meminta sarung tangan tahan tusuk atau tahan cairan untuk menyortir linen kotor. Menurut lembar informasi WHO tentang pemakaian sarung tangan, sarung tangan tidak sepenuhnya mencegah tangan tercemar, karena mikroba dapat masuk lewat lubang kecil atau saat sarung tangan dilepas, sehingga kebersihan tangan tetap diperlukan setelah melepasnya. WHO pada 2025 menegaskan bahwa sarung tangan tidak pernah menggantikan kebersihan tangan.
3. Dapur. Pekerja dengan luka terbuka di tangan melapor dan tidak menangani makanan siap saji sampai diizinkan, seperti di Bab 7.
4. Melapor. Luka saat menangani linen kotor, limbah, atau benda yang mungkin tercemar darah atau cairan tubuh dilaporkan segera dan mengikuti prosedur pascapajanan di Bab 11. Menurut cuplikan pencarian, Permenkes Nomor 66 Tahun 2016 tentang Keselamatan dan Kesehatan Kerja Rumah Sakit mewajibkan rumah sakit mencatat dan melaporkan K3RS secara bulanan dan tahunan, dengan laporan bulanan yang memuat insiden kecelakaan akibat kerja dan penyakit akibat kerja, dan menyebut unit pelayanan kesehatan kerja. Status berlakunya per 22 Oktober 2026 belum dapat dipastikan dari sumber resmi. Di hotel dan laundry di luar rumah sakit, pekerja mengikuti prosedur K3 perusahaan.
5. Memantau. Tanda radang yang bertambah setelah hari pertama, kemerahan yang meluas, nanah, atau demam dan meriang berarti pekerja diperiksa dokter hari itu juga, seperti di Bab 21.

Untuk kasus pembuka: luka seharusnya dicuci dan dilaporkan pada hari pertama, dan tangan dibersihkan setiap kali sarung tangan dilepas. Pada hari kedua, lima tanda radang ditambah meriang menunjukkan respons yang meluas ke seluruh tubuh, sehingga petugas berhenti menyortir, melapor ke petugas kesehatan kerja, dan diperiksa hari itu. Apakah lukanya terinfeksi dan bagaimana menanganinya diputuskan tenaga kesehatan.

Contoh kerja

Contoh 1: keasaman serumen dan urin. Urin ber-pH sekitar 6 dan serumen 3 sampai 5. Dengan rumus di atas, kadar ion hidrogen serumen $10^{6-5} = 10$ sampai $10^{6-3} = 1.000$ kali kadar dalam urin. Urin pH 6 mengandung $10^{-6}$ mol/L ion hidrogen, sedangkan serumen pH 3 mengandung $10^{-3}$ mol/L.

Contoh 2: pengasaman fagosom. Fagosom turun ke pH 4 sampai 5. Dibandingkan larutan netral pH 7 (pengetahuan umum), kadar ion hidrogennya $10^{7-5} = 100$ sampai $10^{7-4} = 1.000$ kali lebih tinggi, cukup untuk mengaktifkan enzim lisosom yang bergantung pada pH.

Contoh 3: suhu demam dalam dua satuan. Dengan $T_F = \frac{9}{5}T_C + 32$ (pengetahuan umum), 37 °C sama dengan 98,6 °F, 38 °C sama dengan 100,4 °F, dan 40 °C sama dengan 104 °F, sesuai angka kasus OpenStax. Untuk 42 °C, $\frac{9}{5} \times 42 + 32 = 107{,}6$ °F, yang dibulatkan OpenStax menjadi 108 °F.

Contoh 4: bakteri di luka yang dibiarkan. Misalkan 100 bakteri masuk ke luka dan waktu generasinya 30 menit (angka latihan). Bila tidak dihambat, setelah 4 jam terjadi $4 \times 60/30 = 8$ generasi, sehingga $N = 100 \times 2^{8} = 25.600$ bakteri, dengan rumus pertumbuhan di Bab 1. Neutrofil yang tiba dalam hitungan jam harus menghadapi jumlah itu, bukan 100 (penalaran editorial).

Contoh 5: mencuci segera atau terlambat. Misalkan mencuci luka dengan sabun dan air mengalir mengangkat 2 log bakteri (angka latihan; reduksi log ada di Bab 3). Dicuci segera, 100 bakteri menjadi $100 \times 10^{-2} = 1$. Dicuci setelah 4 jam seperti Contoh 4, $25.600 \times 10^{-2} = 256$ bakteri tersisa, atau 256 kali lebih banyak.

Contoh 6: penguatan berantai komplemen. OpenStax tidak memberi angka penguatan. Sebagai ilustrasi (angka latihan), bila setiap molekul aktif mengaktifkan 10 molekul pada tahap berikutnya, setelah tiga tahap satu molekul pemicu menjadi $10^{3} = 1.000$ molekul aktif, dan dengan 20 per tahap menjadi $20^{3} = 8.000$. Penguatan seperti ini menjelaskan mengapa komplemen cepat bekerja dan mengapa tubuh memerlukan protein pengatur (penalaran editorial).

Contoh 7: waktu kebersihan tangan per shift. Petugas sortir melepas sarung tangan 10 kali dalam satu shift (angka latihan), dan setiap kali melakukan gosok tangan berbasis alkohol 20 sampai 30 detik, durasi WHO yang dikutip Bab 11. Totalnya $10 \times 20 = 200$ sampai $10 \times 30 = 300$ detik, yaitu sekitar 3,3 sampai 5 menit per shift.

Contoh 8: persediaan sarung tangan. Laundry mempunyai 12 petugas sortir per shift, tiga shift sehari, dan setiap petugas memakai 10 pasang sarung tangan per shift (angka latihan). Kebutuhannya $12 \times 3 \times 10 = 360$ pasang sehari. Bila satu kotak berisi 50 pasang (angka latihan), diperlukan $360/50 = 7{,}2$, dibulatkan ke atas menjadi 8 kotak sehari.

Contoh 9: keputusan pada kasus pembuka. Termometer berskala Fahrenheit menunjukkan 100,6 °F (angka latihan), yaitu $(100{,}6 - 32) \times 5/9 = 38{,}1$ °C, di atas suhu normal 37 °C. Luka terjadi 48 jam sebelumnya, dan kelima tanda radang ada. Tanda lokal yang lengkap ditambah suhu yang naik adalah alasan berhenti menyortir, melapor, dan diperiksa tenaga kesehatan hari itu; angka ini bukan dasar diagnosis.

Kondisi berhenti

Hentikan pekerjaan dan serahkan kepada atasan, petugas kesehatan kerja, atau tenaga kesehatan bila:

1. Kulit tertusuk atau tergores benda yang mungkin tercemar darah atau cairan tubuh, atau cairan tubuh terpercik ke mata, mulut, atau luka; lakukan pertolongan pertama menurut prosedur pascapajanan dan lapor segera seperti di Bab 11.
2. Luka terjadi saat menyortir linen kotor atau menangani limbah; cuci, tutup, dan laporkan pada hari itu, seperti di Bab 14 · Laundry.
3. Pekerja dapur mempunyai luka terbuka di tangan; ia melapor dan tidak menangani makanan siap saji sampai diizinkan.
4. Kemerahan meluas, bengkak dan nyeri bertambah, ada nanah, atau pekerja demam dan meriang; ia berhenti bekerja dan diperiksa dokter hari itu, seperti di Bab 21.
5. Sarung tangan robek saat menangani linen kotor; lepaskan, bersihkan tangan, periksa kulit, lalu pakai yang baru.
6. Kulit tangan pecah-pecah sampai kebersihan tangan terasa perih; laporkan ke petugas kesehatan kerja, jangan diam-diam mengurangi kebersihan tangan (penalaran editorial).
7. Pekerja diminta menilai sendiri apakah luka terinfeksi atau memakai obat tanpa petunjuk tenaga kesehatan.

Salah tafsir yang sering terjadi

Hubungan dengan bab lain

Bab 23 menjelaskan cara mikroba menembus pertahanan ini, Bab 25 lapis pertahanan adaptif, dan Bab 26 vaksin. Bab 11 tentang kewaspadaan standar, Bab 14 · Laundry tentang linen, Bab 21 · Laundry tentang K3 laundry, Bab 7 tentang dapur, dan Bab 21 tentang infeksi kulit menerapkannya di tempat kerja. Bab 1 dan Bab 3 memberi rumus pertumbuhan dan reduksi log.

Latihan dan pembahasan

Referensi