Eksperimen Pasteur

 

Unit Pembelajaran II

Blok 10

 

 

TUJUAN PEMBELAJARAN

  1. Bagaimana respon imun terhadap infeksi bakteri?
  2. Apa saja komponen darah yang berperan dalam sistem imun?
  3. Jelaskan yang dimaksud dengan vaksinasi dan macamnya!


 

I. RESPON IMUN TERHADAP INFEKSI BAKTERI

  1. Respon Innate Immunity

    Innate immunity adalah imunitas alami sebagai pelindung yang selalu ada dan aktif pada setiap spesies hewan untuk melindungi dari aksi agen infeksi. Innate immunity terdiri dari barier fisik dan barier mikrobiologis (flora normal), komponen fase cair, dan konstituen seluler (Hirsch & Zee, 1999).

    1. Barier Fisik

      Terdiri dari kulit dan permukaan mukosa.

    2. Flora Normal

      Dalam rangka memproduksi suatu penyakit pada permukaan mukosa, mikroorganisme patogen harus berinteraksi dengan sel permukaan. Jika sel tersebut telah ditempati oleh flora normal, maka tidak akan terjadi interaksi antara mikroorganisme patogen dengan sel permukaan, sehingga tidak terjadi penyakit. Dari mekanisme tersebut, flora normal digolongkan sebagai bagian dari innate immunity.

      Flora normal terdiri dari bakteri dan fungi (umumnya yeast). Bakteri dan fungi ini memiliki hubungan yang unik dengan organisme yang ditempatinya (host), hubungan ini dimulai saat fetus yang steril mulai memasuki birth canal. Bakteri dan fungi mulai berkoloni di seluruh permukaan yang terbuka, termasuk permukaan mukosa pencernaan, saluran pernapasan, dan saluran urogenital distal.

    3. Konstituen Fase Cair (Fluid Phase Constituents)

      Ada banyak molekul cair yang penting untuk pertahanan alami melawan mikroorganisme patogenik. Diantaranya protein komplemen, lisozim, protein fase akut, interferon, dan iron-binding
      protein.

      Lisozim adalah enzim yang terdapat pada sekret berbagai sel tubuh. Enzim ini memotong lapisan peptidoglikan dinding sel bakteri. Bakteri Gram-positif mudah diserang.

      Protein fase akut secara normal terdapat dalam jumlah yang sangat kecil dalam plasma. Selama infeksi, mereka bertambah banyak. Contohnya protein C-reaktif, mengenali dan mengikat Ca2+ ke permukaan berbagai spesies bakteri dan fungi. C-reaktif berperan sebagai opsonin yang memfasilitasi fagositosis. Protein ini juga mengaktivasi sistem komplemen.

      Interferon penting untuk imunitas terhadap virus. Terdiri dari interferon alfa dan beta, sedangkan interferon gamma termasuk imunitas yang diperoleh (acquired immunity).

      Iron-binding protein (laktoferin, transferin) ditemukan dalam fase cair sebatas keberadaan zat besi (iron). Karena besi merupakan kebutuhan utama untuk pertumbuhan bakteri dan fungi, protein ini sangat berperan dalam innate immunity (Hirsch & Zee, 1999).

    4. Sel-Sel Imunitas Alami
      1. Sel-sel fagosit

        Infeksi bakteri di dalam tubuh menyebabkan mobilisasi neutrofil yang cepat dari tempat penyimpanannya ke area infeksi, sehingga terjadi akumulasi neutrofil. Pergerakan neutrofil dipengaruhi oleh faktor kemotaktis. Proses akumulasi neutrofil diawali dengan adherence neutrofil di sistem sirkulasi ke endotelium vaskuler (margination), extravasation ke dalam ruang antarjaringan, dan chemotaxis sel menuju ke daerah luka. Mikroorganisme penginfeksi dicerna oleh neutrofil melalui proses fagositosis.

        Fagositosis bakteri oleh neutrofil terjadi dalam beberapa tahap. Pertama terjadi pengenalan dan pengikatan awal. Proses ini dibantu oleh opsonin dan/atau imunoglobulin dan komponen komplemen. Lalu pseudopodia terbentuk mengelilingi organisme dan fusi membentuk vakuola fagositik yang berisi organisme. Beberapa organisme dapat mengantisipasinya, misalnya keberadaan kapsul polisakarida menyebabkan organisme resisten terhadap fagositosis. Kapsul tersebut memiliki muatan negatif (sama dengan muatan di permukaan sel fagosit) dan relatif hidrofilik (membran sel fagosit relatif hidrofobik). Setelah ditelan, granula lisosom fusi dengan membran fagosom membentuk fagolisosom.

      2. Makrofag

        Makrofag, selain penting dalam acquired immunity, juga penting dalam imunitas alami. Makrofag merupakan sel mononuklear yang dibentuk di sumsum tulang. Untuk beberapa hari setelah dilepaskan dari sumsum tulang, ia dilepaskan ke aliran darah dalam bentuk monosit sebelum menuju ke jaringan di mana ia akan menjadi makrofag yang fungsional. Makrofag dan neutrofil memiliki persamaan dan perbedaan. Perbedaannya, makrofag memiliki waktu hidup yang lebih panjang di jaringan. Makrofag distimulasi oleh sitokin (misalnya interferon) atau produk mikrobial (misalnya lipopolisakarida) untuk mengaktivasi nitric oxide synthase yang mengkatalis produksi nitro oksida (NO) dari L-arginin. NO sangat toksik bagi kebanyakan bakteri. Makrofag mirip dengan neutrofil dalam hal enzim hidrolitik dan peptida kationik (defensins) yang dihasilkan oleh lisosom.

        Neutrofil merespon stimulus dengan cepat, makrofag tidak ada sampai terjadi proses infeksi, setelah 8-12 jam. Kadangkala neutrofil dapat mengeliminasi organisme sebelum makrofag datang dalam jumlah besar.

      3. Sel Natural Killer (NK)

        Sel natural killer merupakan sel limfoid dengan karakteristik bukan sebagai limfosit T ataupun limfosit B. Sel ini tidak memiliki reseptor sel T, CD4, CD8, atau CD2 dan tidak memiliki imunoglobulin. Sel NK memiliki membran reseptor CD16, suatu reseptor IgG afinitas rendah. Sel NK berfungsi membunuh sel tumor, sel yang terinfeksi virus, dan beberapa bakteri.

    5. Inflamasi

      Inflamasi adalah istilah untuk respon tubuh terhadap kelukaan. Secara patologis ada empat tanda-tanda inflamasi: calor (panas), dolor (sakit), tumor (bengkak), dan rubor (kemerahan). Proses ini memiliki 3 komponen: 1) meningkatnya sirkulasi ke area, 2) meningkatnya permeabilitas kapiler, 3) kemotaksis neutrofil dan makrofag ke area (Hirsch & Zee, 1999).

    Gambar 1. Proses fagositosis: A) Bakteri diopsonisasi oleh antibodi. Antibodi mengikat reseptor Fc pada fagosit; B) Fagosit mulai melingkupi bakteri yang menempel; C) Fagosom berisi bakteri, fusi dengan lisosom pada sitoplasma fagosit membentuk fagolisosom; D) Bakteri mati dan dicerna; E) Produk pembongkaran bakteri dieliminasi dari sel. Beberapa bagian bakteri masih terdapat pada membran makrofag untuk digunakan dalam presentasi ke sel T (Hirsch, 1999).

     

  2. Respon Acquired Immunity

    Respon ini digerakkan oleh adanya presentasi antigen terhadap sel T dan B oleh antigen-presenting cell (APC). Antigen ditangkap oleh makrofag dari lingkungan eksternal, misalnya bakteri yang difagosit dan didigesti di dalam vakuola fagositik, akan diproses di fagosom dan bagian dari antigen yang tercerna akan dibawa ke permukaan.

    1. Respon Antibodi

      Respon acquired immunity dimulai dengan penelanan agen infeksi oleh APC. Terjadi transportasi agen ke nodus limfatikus lokal. Pada nodus limfatikus, antigen diproses dan dipresentasikan ke limfosit. Respon imun kemudian terjadi secara lokal dan sistemik karena antigen dapat dibawa ke aliran darah kemudian ke limpa.

      Pengenalan awal antigen kepada host diikuti dengan pemrosesan yang tepat dan stimulasi sel T sehingga menghasilkan pembentukkan klon-klon sel B spesifik terhadap epitop yang berbeda pada antigen. Dibawah pengaruh sel T sitokin, sel B akan berdiferensiasi menjadi sel plasma penghasil antibodi. Antibodi pertama yang diproduksi adalah isotipe IgM dan akan terdapat dalam sirkulasi saat 7-10 hari setelah inisiasi respon imun. Lalu IgG akan muncul tetapi tidak meningkat tinggi pada respon imun primer ini. Pertemuan berikutnya dengan antigen, respon anamnestik sekunder akan terjadi. Isotipe yang predominan adalah IgG.

      Respon antibodi untuk pertahanan terhadap penyakit bakterial, tergantung mekanisme patogenik yang terlibat, area proses infeksi, dan isotipe antibodi yang dikeluarkan. Jika penyakitnya disebabkan oleh toksin ekstraseluler, misalnya tetanus, maka antibodi antitoksin penting untuk menetralkan dan mengikat toksin sebelum toksin itu mengikat area seluler lain dan menginisiasi gejala klinis.

      IgG dan IgM berfungsi sebagai opsonin dan bekerja bersama sel fagosit untuk meningkatkan proses menelan dan membunuh. IgG dan IgM juga mengaktivasi urutan komplemen sehingga mengakibatkan lisisnya bakteri (jika Gram negatif). Untuk bakteri yang hidup secara intraseluler fakultatif, misalnya Listeria dan Mycobacterium, antibodi relatif inefektif untuk membunuh dan membuang agen tersebut. Tipe infeksi ini membutuhkan respon TH1 untuk memproduksi gamma interferon. Gamma interferon dikenal sebagai macrophage activating factor, meningkatkan regulasi proses metabolik pada makrofag, memungkinkan makrofag untuk membunuh mikroorganisme yang mampu menghindari antibodi. Gamma interferon juga merupakan aktivator sel NK, meningkatkan kemampuan sel NK untuk membunuh targetnya (Hirsch & Zee, 1999).

    2. Imunitas Yang Dimediasi Sel (Cell-Mediated Immunity)

      Respon ini terdiri dari dua mekanisme yang berbeda: aktivasi makrofag (hipersensitifitas) dan sel T sitotoksik. Makrofag teraktivasi berguna untuk menghancurkan agen infeksi intraseluler (misalnya Brucella, Salmonella, Mycobacterium, Rickettsia). Sel T sitotoksik melisiskan sel host dimana agen infeksi berada (Hirsch & Zee, 1999).

II. KOMPONEN DARAH YANG BERPERAN DALAM SISTEM IMUN

Terdapat tiga tipe sel darah, eritrosit (sel darah merah) leukosit (sel darah putih) dan platelet (trombosit). Terdapat beberapa subtipe leukosit, dilihat dari perbedaan morofologinya dan kemampuannya.

Leukosit darah termasuk dalam pertahanan tubuh melawan infeksi mikroorganisme. Ketika kulit dan membran mukosa secara fisik membatasi masuknya agen infeksius, tetapi mikroba masih dapat menembus pembatas ini dan berlanjut hingga bisa terjadi infeksi internal. Leukosit bekerja berhubungan dengan protein plasma, berkelanjutan mencari mikroba patogen di jaringan dan darah.

Dari total leukosit, 40-75% adalah neutrofil yang bersifat neutrofilik dan polimorfonuklear. Sel fagosit ini aktif mencerna dan menghancurkan mikroorganisme penginvasi. Eosinofil dan basofil adalah sel polimorfonuklear yang terdapat dalam jumlah sedikit (1-6% dari total leukosit) dan ikut serta dalam reaksi alergi hipersensitif. Sel mononuklear, termasuk monosit dan limfosit menyusun 20-50% dari total leukosit. Sel ini membentuk antibodi dan menjaga reaksi imun seluler melawan agen penginvasi.

Jumlah dan proporsi relatif subtipe leukosit dapat sangat bervariasi pada keadaan penyakit yang berbeda. Misalnya jumlah neutrofil absolut seringkali meningkat selama infeksi. Eosinofil meningkat ketika individu terekspos alergen. Limfosit menurun ketika terkena AIDS dan selama infeksi beberapa virus lain (Rhoades, 2003).

Berbagai peranan tipe-tipe leukosit:

  1. Neutrofil: memakan, menghancurkan, dan mencerna bakteri.
  2. Eosinofil: menghancurkan, mencerna, dan mengontrol parasit metazoa; mencerna kompleks antigen-antibodi; berperan dalam pengaturan respon inflamatori alergik dan akut.
  3. Basofil: mendatangkan reaksi hipersensitif lewat sekresi mediator vasoaktif dengan degranulasi; mediasi respon inflamatori.
  4. Monosit: prekursor makrofag, memakan dan mempresentasikan antigen.
  5. Limfosit: respon imun yang dimediasi sel (sel T); respon imun yang dimediasi secara humoral (sel B).

    Gambar 2. Tipe-tipe leukosit dalam darah dan jaringan. Semua sel tersebut ditemukan dalam sirkulasi kecuali makrofag, yang berdiferensiasi dari monosit teraktivasi dalam jaringan (Rhoades, 2003).

 

 

III. VAKSINASI

Vaksinasi adalah metode untuk menghasilkan imunitas aktif melawan infeksi spesifik melalui pemberian vaksin. Sedangkan imunisasi merupakan proses buatan untuk menghasilkan perlawanan terhadap infeksi, biasanya menggunakan vaksin, kadang-kadang menggunakan antisera atau antitoksin (Boden, 2005).

  1. Imunisasi Aktif

    Pada metode ini, antigen (virus) diintroduksi ke dalam tubuh, baik dalam bentuk inaktif atau dengan patogenitas yang dilemahkan tetapi masih dapat berreplikasi, untuk memungkinkan tubuh menyusun imunitasnya sendiri.

    1. Vaksin Inaktif

      Menggunakan antigen dari virus yang dimatikan. Vaksinasi booster perlu diberikan secara berulang. Beberapa vaksin inaktif yang masih digunakan sampai sekarang antara lain influenza, rabies, dan vaksin hepatitis A dan B. Beberapa vaksin berisi protein imunogenik utama dari virus dan membuat perlindungan yang lebih efektif.

    2. Vaksin hidup yang dilemahkan (Live attenuated vaccines)

      Vaksin ini lebih efektif dan dapat bertahan lama setelah pemberian dosis tunggal, karena virus yang terdapat dalam vaksin masih mampu berreplikasi, mampu menginduksi respon humoral dan kadang juga seluler. Vaksin hidup lebih disukai bila tersedia. Namun vaksin hidup memiliki kekurangan dan resiko, tidak stabil, potensi kontaminasi dengan virus lain, dan kemungkinan mutasi balik yang dapat menghasilkan strain patogenik.

    3. Vaksin Rekombinan

      Karena hanya dibutuhkan sebagian kecil dari protein viral yang akan menginduksi imunisasi, vektor digunakan untuk mengeskpresikan gen virus tersebut pada vaksin. Vektor yang baik memiliki virulensi rendah, misalnya strain picornavirus, alphavirus, dan poxvirus. Beberapa vaksin rekombinan belum disetujui penggunaannya pada manusia. Vaksin rabies berisi vaksin rekombinan merupakan satu-satunya yang sering dipakai.

    4. Vaksin DNA

      Sejak DNA murni dapat dimasukkan ke dalam sel eukariotik (transfeksi) dan informasi yang dibawanya dapat diekspresikan, DNA yang mengkode protein viral dapat digunakan sebagai material vaksin (Kayser, 2005).

  2. Imunisasi Pasif

    Tipe vaksin ini melibatkan injeksi antibodi yang hanya menggunakan imunoglobulin manusia. Proteksi yang didapat bersifat jangka pendek dan hanya efektif melawan virus yang menyebabkan viremia. Imunisasi pasif biasanya dilakukan setelah terjadi penyebaran (epidemi) dan didesain untuk mencegah penyebaran patogen yang melibatkan infeksi berisiko tinggi, misalnya untuk melawan hepatitis B dan rabies (Kayser, 2005).

***

 

DAFTAR PUSTAKA

Boden, E. (2005). Black’s Veterinary Dictionary. London: A & C Black

 

Hirsch, D., & Zee, C. (1999). Veterinary Microbiology. Oxford: Blackwell Science

 

Kayser, F., Bienz, K. A., Eckert, J., & Zinkernagel, R. (2005). Medical Microbiology. New York: Thieme

 

Rhoades, R., & Tanner, G. (2003). Medical Physiology 2nd. Philadelphia: Lippincott William & Wilkins