Daftar isi · 12 bagian
Singkatnya. Pewarnaan Gram (1884, Hans Christian Gram) adalah metode dasar untuk klasifikasi bakteri: Gram-positif berwarna ungu (dinding sel tebal dengan peptidoglikan yang mempertahankan kompleks gentian violet-iodin), Gram-negatif berwarna merah muda (peptidoglikan tipis + membran luar dengan LPS, kompleks tercuci oleh alkohol, lalu diwarnai kontras dengan safranin/fuksin). Dalam 3–5 menit memberikan gambaran orientasi: kokus Gram-positif = stafilokokus/streptokokus/enterokokus; basil Gram-negatif = kelompok enterik, Pseudomonas; basil Gram-positif = klostridia, listeria, basil; kokus Gram-negatif = Neisseria. Sangat penting untuk pemilihan terapi antibiotik empiris sebelum hasil kultur keluar.
1. Sejarah dan Penulis
- Dikembangkan pada tahun 1884 oleh mikrobiolog asal Denmark Hans Christian Gram.
- Awalnya untuk membedakan pneumokokus dari Klebsiella pada sediaan paru.
- Sejak tahun 1920-an menjadi standar dalam mikrobiologi medis.
- Berdasarkan perbedaan struktur dinding sel.
2. Metode (4 Tahap)
| Stadium | Reagen | Waktu | Hasil |
|---|---|---|---|
| 1. Pewarnaan Primer | Gentian violet / kristal ungu | 1 menit | Semua sel berwarna ungu |
| 2. Mordan | Larutan Lugol (I₂-KI) | 1 menit | Pembentukan kompleks gentian-iodin |
| 3. Dekolorisasi | Etanol 96% atau aseton | 15–30 detik | Gram-negatif kehilangan zat warna; Gram-positif mempertahankan |
| 4. Pewarnaan Kontras | Safranin atau fuksin Pfeiffer | 1 menit | Gram-negatif merah muda; Gram-positif tetap ungu |
- Di antara tahap-tahap tersebut dilakukan pembilasan dengan air suling.
- Kritis: jangan terlalu lama pada tahap dekolorisasi → hasil palsu negatif (Gram-positif menjadi merah muda).
- Bahan — asli/natif (sputum, urin, likuor, cairan luka) atau dari koloni pada media.
3. Struktur Dinding Sel
Bakteri Gram-positif
- Lapisan peptidoglikan tebal (20–80 nm).
- Asam teikoat dan lipoteikoat.
- Tidak memiliki membran luar.
- Kompleks peptidoglikan-iodin-gentian berukuran besar, tidak dapat dicuci oleh alkohol.
- Sensitif terhadap penisilin, vankomisin, lisozim.
Bakteri Gram-negatif
- Lapisan peptidoglikan tipis (2–7 nm).
- Membran luar dengan lipopolisakarida (LPS, endotoksin) dan porin.
- Ruang periplasmik di antara dua membran.
- Saat diberi perlakuan alkohol, lapisan lipid larut → kompleks tercuci.
- Resisten terhadap vankomisin (tidak dapat menembus membran luar).
4. Bakteri Gram-Positif Utama
| Genus | Manifestasi | Bentuk | Penyakit |
|---|---|---|---|
| Staphylococcus | S. aureus | Kokus bergerombol | Pioderma, sepsis, endokarditis, pneumonia |
| Streptococcus | S. pyogenes (BGA) | Kokus berantai | Faringitis, skarlatina, erisipelas, glomerulonefritis akut |
| Streptococcus | S. pneumoniae | Diplokokus beransel | Pneumonia, meningitis, otitis |
| Enterococcus | E. faecalis | Diplokokus | ISK, endokarditis |
| Bacillus | B. anthracis | Basil | Antraks |
| Clostridium | C. difficile, tetani, botulinum, perfringens | Basil anaerob | Kolitis pseudomembranosa, tetanus, botulisme, gangren gas |
| Listeria | L. monocytogenes | Basil | Listeriosis pada wanita hamil, neonatus |
| Corynebacterium | C. diphtheriae | Basil | Difteri |
5. Bakteri Gram-negatif — yang terpenting
| Genus | Perwakilan | Penyakit |
|---|---|---|
| Enterobacteriaceae | E. coli, Klebsiella, Enterobacter, Proteus, Serratia | ISK, sepsis, pneumonia, peritonitis |
| Salmonella | S. typhi, S. enteritidis | Demam tifoid, salmonellosis |
| Shigella | S. dysenteriae, dll. | Shigellosis |
| Pseudomonas | P. aeruginosa | Infeksi nosokomial, VAP, luka bakar |
| Acinetobacter | A. baumannii | Nosokomial, MDR |
| Neisseria | N. meningitidis, N. gonorrhoeae | Meningitis, gonore |
| Haemophilus | H. influenzae | Epiglotitis, meningitis, otitis |
| Bordetella | B. pertussis | Pertusis |
| Campylobacter | C. jejuni | Enteritis |
| Helicobacter | H. pylori | Gastritis, tukak lambung, kanker lambung |
6. «Tidak terwarnai dengan metode Gram»
- Mikobakteria (M. tuberculosis, M. leprae) — dinding sel berlilin; pewarnaan Ziehl-Neelsen (BTA).
- Mikoplasma (M. pneumoniae) — tidak memiliki dinding sel; tidak terlihat pada pewarnaan Gram.
- Spirokaeta (T. pallidum, Borrelia) — tipis, sulit diwarnai; mikroskop medan gelap, impregnasi perak.
- Klamidia, riketsia — parasit intraseluler.
- Legionella — memerlukan impregnasi perak atau media khusus (BCYE).
7. Aplikasi klinis
- Sputum — orientasi cepat pada pneumonia komunitas dan nosokomial.
- Liquor (CSF) — darurat pada meningitis: kokus Gram-positif — pneumokokus; diplokokus Gram-negatif — meningokokus; basil Gram-negatif — H. influenzae.
- Urin — pada urosepsis; basil Gram-negatif — paling sering kelompok enterik.
- Darah (dari botol hemokultur) — pada sepsis.
- Cairan luka, nanah.
- Apusan uretra/serviks — gonore (diplokokus Gram-negatif di dalam neutrofil).
8. Terapi antibiotik empiris
- Kokus Gram-positif dalam sputum pada pneumonia komunitas — ceftriaxone ± makrolid; kemungkinan besar pneumokokus.
- Basil Gram-negatif dalam urin — ceftriaxone, fluorokuinolon.
- Diplokokus Gram-positif dalam liquor — ceftriaxone + vancomycin (pneumokokus, kemungkinan resistensi).
- Diplokokus Gram-negatif dalam liquor — ceftriaxone (meningokokus); isolasi kontak.
- Flora campuran dalam cairan peritoneal — β-laktam + anti-anaerob (metronidazole) atau karbapenem.
- Basil Gram-positif anaerob berspora — curigai infeksi klostridial.
9. Keterbatasan metode
- Sensitivitas ~60–80% (untuk evaluasi yang akurat diperlukan ≥ 10⁵ sel per lapang pandang).
- Kualitas sampel: pada sputum — kontrol menurut kriteria (< 10 sel epitel dan > 25 neutrofil per lapang pada ×100).
- Tidak membedakan sel yang hidup dan mati.
- Tidak memberikan diagnosis spesies (memerlukan kultur + biokimia + spektrometri massa MALDI-TOF).
- Tidak menggantikan uji kepekaan antibiotik — ini ditentukan hanya setelah kultur.
10. Kesalahan pemeriksaan
- Over-dekolorisasi dengan alkohol — hasil negatif palsu (Gram-positif tampak seperti Gram-negatif).
- Under-dekolorisasi — hasil positif palsu.
- Kultur tua — Gram-positif dapat memberikan gambaran variabel-Gram (karena penipisan dinding sel).
- Apusan terlalu tebal — dekolorisasi buruk.
- Kontaminasi — banyak morfotipe.
11. Alternatif dan tambahan modern
- Kultur dengan identifikasi melalui MALDI-TOF (spektrometri massa) — diagnosis spesies dalam 15 menit.
- Panel PCR (Septi-Fast, FilmArray BCID/GI/RP) — deteksi cepat patogen dalam darah, liquor, bahan respirasi.
- Sekuensing 16S rRNA — identifikasi jika kultur negatif.
- Uji antigen (pneumokokus, legionella dalam urin).
- Pewarnaan Gram tetap menjadi skrining lini pertama karena kecepatan dan biayanya yang murah.
12. FAQ
Mengapa mikobakteria tidak terwarnai dengan metode Gram?
Dinding selnya mengandung asam mikolat berat molekul tinggi dan lilin → permukaan hidrofobik tidak dapat dilewati oleh pewarna berbasis air. Digunakan pewarnaan tahan asam (Ziehl-Neelsen, fluorofor auramin).
Siapakah bakteri variabel-Gram itu?
Bakteri yang dalam kondisi berbeda memberikan gambaran yang berbeda: Gram-positif tua (penipisan dinding), beberapa klostridia, listeria. Biasanya sesuai dengan Gram-positif sejati.
Mengapa basil Gram-negatif dalam urin paling sering adalah E. coli?
Escherichia coli adalah komensal normal saluran pencernaan dan penyebab utama ISK komunitas (70–80%). Ini adalah hipotesis pertama ketika basil Gram-negatif muncul dalam urin.
Dapatkah metode Gram membedakan S. aureus dan S. epidermidis?
Tidak. Keduanya adalah kokus Gram-positif bergerombol. Dibedakan melalui koagulase (S. aureus +), katalase (keduanya +), dan biokimia.
Mengapa vancomycin tidak bekerja terhadap Gram-negatif?
Vancomycin adalah molekul besar yang berikatan dengan D-Ala-D-Ala pada peptidoglikan. Pada bakteri Gram-negatif, di bagian luar terdapat membran luar dengan porin kecil yang tidak dapat dilewati oleh vancomycin.
Lihat pula: Antibiotik · Sepsis · Meningitis · Tuberkulosis · Katalog Mikrobiologi