5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Virus Avian Influenza

Avian influenza (AI) merupakan virus yang termasuk ke dalam famili

Orthomyxoviridae, memiliki amplop (envelope), bersegmen dan memilki negative

single strange RNA. Avian influenza dibedakan ke dalam 3 tipe, yaitu tipe A, B,

C. Tipe A merupakan tipe AI yang sangat penting, karena virus ini tersebar luas

dimana-mana dan menginfeksi multi spesies seperti unggas dan manusia.

Sedangkan virus AI tipe B dan C merupakan virus yang patogen pada manusia

dan jarang sekali menginfeksi spesies lain.

Gambar 1. Struktur H5N1

(http://id.wikipedia.org/wiki/Flu_burung)

Virus ini mempunyai bentuk yang pleomorfik, dari bentuk bulat dengan

garis tengah rata-rata 120 nm sampai berbentuk filament, juga memiliki tonjolan

pada selubung viral berupa Hemaglutinin (H) dan Neruroamidase (N) (Gambar 1).

Diperkirakan ada 9 varian H dan 14 varian N. Hemaglutinin berfungsi dalam

perlekatan virus pada sel-sel inang, sedangkan neuroamidase berfungsi dalam

menghancurkan asam neuroaminic yang berperan dalam releasing cell, pada saat

sel inang akan lisis (CFS & PHISU 2005).

Virus H5N1 memiliki waktu inkubasi berkisar antara 3-5 hari. Penularan

virus biasanya melalui unggas dan dimungkinkan pula menjangkiti beberapa jenis

6

mamalia. Penularan Flu burung pada unggas terjadi secara cepat dengan resiko

kematian yang cukup tinggi yakni sekitar 80% (KOMNAS FBPI 2010).

Patogenitas Virus Avian Influenza

Infeksi virus Avian Influenza (AI) dimulai ketika virus memasuki sel

inang setelah terjadi penempelan spike virion dengan reseptor spesifik pada

permukaan sel inang. Virion akan menyusup ke sitoplasma sel inang dan akan

mengintergrasikan materi genetiknya di dalam inti sel inang. Virus menggunakan

sistem genetik pada DNA (Deoxyribbon Nucleac Acid) sel inang untuk bereplikasi

membentuk virion-virion baru dan menginfeksi sel iang disekitarnya. H5N1 dapat

bereplikasi di dalam sel nasofaring (Peiris et al. 2004), di dalam saluran

pencernaan (De jong 2005), serta dapat dideteksi dalam darah, cairan

cerebrospinal, dan tinja pada manusia yang terinfeksi (WHO 2005).

Gejala klinis yang sering ditemukan pada ayam/unggas yang terinfeksi flu

burung, antara lain jenggel dan pial membengkak dengan warna kebiruan,

pendarahan merata pada kaki yang berupa bintik-bintik merah, adanya cairan pada

mata dan hitung, keluar cairan eksudat jernih hingga kental dari rongga mulut,

diare, haus berlebihan, kerabang telur lembek (DEPTAN 2005). Gejala klinis

pada manusia penderita AI antara lain demam, sakit tenggorokan, batuk, keluar

ingus, infeksi mata, nyeri otot, sakit kepala, lemas dan dalam waktu singkat dapat

menjadi lebih berat dengan terjadinya peradangan paru-paru (pneumonia) dan

kematian (Rahayu 2010).

Sistem Kekebalan

Sistem kekebalan dibagi menjadi dua, yaitu Humoral Mediated Immunity

(HMI)/sistem kekebalan humoral dan Cellular Mediated Immunity (CMI)/sistem

kekebalan seluler. Sistem kekebalan humoral melibatkan peran sel B dan

imunoglobulin yang terdapat dalam serum, sedangkan sistem kekebalan seluler

melibatkan peran sel T (Mayer 2009). Vaksinasi adalah pemberian vaksin ke

dalam tubuh individu untuk memberikan kekebalan terhadap suatu penyakit

(Kreier dan Mortensen 1990). Pemberian vaksin pada prinsipnya dapat mencegah

terjadinya infeksi. Pencegahan dengan vaksinasi akan memberikan dampak yang

7

lebih baik karena tidak menimbulkan resistensi dan tidak meninggalkan residu

pada ternak (Soeripto 2001).

Tizard (1988) menyatakan bahwa ada dua cara imunisasi untuk membuat

hewan kebal terhadap penyakit menular. Cara pertama, disebut imunisasi pasif,

menghasilkan kekebalan sementara dengan cara memindahkan antibodi dari

hewan resisten pada hewan rentan. Antibodi yang dipindahkan secara pasif ini

memberi perlindungan secara cepat, namun demikian cepat dikatabolisasi oleh

tubuh, sehingga perlindungan makin berkurang dan akhirnya hewan yang

diimunisasi menjadi rentan lagi terhadap infeksi ulang. Antibodi pada imunisasi

pasif dihasilkan dari hewan donor melalui imunisasi aktif. Antibodi yang

diperoleh dimurnikan, kemudian diberikan kepada hewan yang masih rentan agar

terbentuk tanggap kebal. Kedua, imunisasi aktif, yaitu teknik imunisasi dengan

pemberian antigen kepada hewan, sehingga terjadi peningkatan tanggap kebal

berperantara antibody oleh hewan itu sendiri. Dibandingkan dengan imunisasi

pasif, imunisasi aktif memiliki perlindungan tubuh yang berlangsung lebih lama.

Kolostrum

Pengenalan Kolostrum

Kolostrum mengandung substansi yang berbentuk seperti susu yang

diproduksi menjelang dan segera setelah proses kelahiran. Kolostrum memililki

konsistensi agak kental dan berwarna kekuningan, kaya akan kandungan protein.

Kolostrum juga merupakan salah satu sumber gizi yang mengandung banyak

lemak, protein, karbohidrat dan beberapa mikronutrient seperti vitamin dan

mineral. Mengandung pula IgA yang berfungsi memberi perlindungan pada

traktus gastrointestinal dari berbagai infeksi pada anak yang baru lahir (Thapa

2005).

Komposisi Kolostrum

Menurut Thapa (2005), ada beberapa komponen yang terkandung dalam

kolostrum. Komponen utama terdiri dari unsur kekebalan dan unsur pertumbuhan.

8

1. Unsur kekebalan.

Unsur ini terdiri dari beberapa komponen yakni:

a. Antibodi spesifik, merupakan unsur kekebalan yang didapat dari maternal

antibodi yang telah terpapar antigen,

b. Imunoglobulin, merupakan sumber pertahanan utama, baik dalam

pencegahan maupun penanggulangan pada paparan antigen. Ada 5 tipe

imunoglobulin yaitu IgA, IgD, IgE, IgG dan IgM,

c. Prolin Rich Polypeptida (PRP), berfungsi menstimulasi thymus untuk

meregulasi sistem kekebalan dalam tubuh,

d. Lactoferrin, merupakan protein yang terikat pada unsur besi, berfungsi

dalam melawan sel kanker,

e. Cytokine dan Lympokine.

2. Unsur pertumbuhan

Memiliki fungsi dalam membantu pertumbuhan, regenerasi dan mempercepat

perbaikan pada jaringan dan organ yang mengalami gangguan. Unsur ini

terdiri dari beberapa komponen yakni:

a. EGF (Epithelial Growth Factor), berfungsi melindungi bagian permukaan

kulit, juga dalam pengaturan pertumbuhan dan regenerasi sel-sel atau

jaringan yang rusak,

b. Transforming Growth Factors A dan B (TGF A dan B), menstimulasi

proliferasi sel pada jaringan ikat dan membantu dalam proses

pembentukan sumsum tulang dan kartilago,

c. Platelet Derived Growth Factor (PDGF), membantu proses pembelahan

sel pada jaringan ikat, otot-otot halus, dan fibroblas. Juga membantu

dalam regenerasi sel neuron,

d. Vitamin dan mineral, merupakan salah satu komponen penting dalam

proses metabolisme, pertumbuhan dan perkembangan tubuh,

e. Asam amino, merupakan building block (dasar penyusun) protein, yang

dibutuhkan dalam proses pertumbuhan.

9

Proses Pembentukan Kolostrum (Kolostrogenesis)

Kolostrogenesis merupakan bagian dari laktogenesis atau pembentukan

susu. Laktogenesis terdiri dari dua tahap yaitu laktogenesis tahap I dan

laktogenesis tahap II. Laktogenesis tahap I ditandai dengan produksi suatu cairan

yang disebut pre-kolostrum. Laktogenesis tahap II dimulai segera sebelum induk

melahirkan, ketika kelenjar ambing pertama kali melepaskan kolostrum sampai

kelenjar ambing menghasilkan susu non-kolostrum. Kolostrogenesis diatur oleh

hormon laktogenik diantaranya adalah estrogen, progesteron, dan prolaktin.

Transfer imunoglobulin dari sirkulasi darah ke kelenjar ambing atau kolostrum

terjadi sebelum, sewaktu dan segera sesudah induk melahirkan (Toelihere 1981).

Selama masa kebuntingan terjadi, proliferasi seluler saluran ambing dan alveoli

berada di bawah pengaruh hormon progesteron dan estrogen yang berasal dari

ovarium dan plasenta (Hidayat et al. 2009).

Kolostrogenesis terjadi bersamaan dengan penurunan kadar progesteron

dan estrogen di dalam darah dan peningkatan kadar prolaktin atau hormon

laktogenik dari kelenjar hipofisa. Prolaktin dibutuhkan untuk memulai sekresi

susu dan mempertahankan laktasi. Peningkatan prolaktin didukung oleh stimulasi

kelenjar ambing melalui penghisapan dan pengeluaran kolostrum atau air susu

dari alveoli kelenjar ambing (Hidayat et al. 2009).

Imunoglobulin

Menurut Simorangkir (1995), imunoglobulin (Ig) merupakan suatu fraksi

globulin serum yang berhubungan dengan aktivitas pertahanan tubuh.

Imunoglobulin berperan utama dalam mekanisme kekebalan yang diperantai oleh

antibodi. Mayer (2009) menyatakan bahwa imunoglobulin merupakan molekul

glikoprotein yang diproduksi oleh plasma sel melalui respon immunogen yang

memilki fungsi sebagai antibodi.

Struktur Imunoglobulin

Struktur imunoglobulin tersusun atas rantai berat/panjang (heavy chains)

dan rantai ringan/pendek (light chains). Semua rantai disatukan oleh ikatan

disulfida. Setiap imunoglobulin mengandung oligosakarida (karbohidrat), yang

berfungsi sebagai sumber energi. Terdiri

variabel/konstan sebagai tempat ikatan dengan antigen dan

region), mempunyai sifat fleksibel dan juga merupakan terbentuknya bentuk Y

pada molekul antibodi (Gambar 2) (Mayer 2009)

Gambar

(http://pathmicro.med.sc.edu/mayer/IgStruct2000.htm)

Imunoglobulin Sapi

Klasifikasi imunoglobulin dibagi berdasarkan

panjang/heavy chains yang terbentuk pada

pada sapi terdiri dari :

1. Imunoglobulin G

dalam tubuh yang

2000). Selain itu j

yaitu sekitar 85-

2 rantai ringan L. IgG pada sapi terdiri dari 2 macam sub

dan IgG2 dengan berat molekul masing

al. 1998).

2. Imunoglobulin M atau

1988). Kandungan dalam kolostrum sekitar 7%. Terdiri atas lima

monomer (pentamer) dengan berat molekul sebesar 900 kDa. Molekul

monomer dihubungkan satu sama lain dengan ikatan disulfida pada

Regio

Variabel/konstan

berfungsi sebagai sumber energi. Terdiri dari dua regio, yaitu

variabel/konstan sebagai tempat ikatan dengan antigen dan regio engsel (

, mempunyai sifat fleksibel dan juga merupakan terbentuknya bentuk Y

pada molekul antibodi (Gambar 2) (Mayer 2009).

Gambar 2. Struktur Dasar Imunoglobulin

(http://pathmicro.med.sc.edu/mayer/IgStruct2000.htm)

Klasifikasi imunoglobulin dibagi berdasarkan fungsi dan susunan rantai

yang terbentuk pada regio variabel/konstan. Imunoglobulin

Imunoglobulin G atau Gamma (γ), merupakan Ig dengan jumlah terbesar

yang berfungsi dalam menstimulasi fagositosis (Decker

Selain itu juga sebagai komponen utama dalam kolostrum sa

-90%. Immunoglobulin ini terdiri dari 2 rantai berat H dan

2 rantai ringan L. IgG pada sapi terdiri dari 2 macam sub-kelas yaitu IgG1

dan IgG2 dengan berat molekul masing-masing sebesar 150 kDa (Roitt

Imunoglobulin M atau Mu (µ), dihasilkan pada kekebalan primer (Tizzard

Kandungan dalam kolostrum sekitar 7%. Terdiri atas lima

monomer (pentamer) dengan berat molekul sebesar 900 kDa. Molekul

monomer dihubungkan satu sama lain dengan ikatan disulfida pada

10

, yaitu regio

engsel (hinge

, mempunyai sifat fleksibel dan juga merupakan terbentuknya bentuk Y

susunan rantai

Imunoglobulin

dengan jumlah terbesar

berfungsi dalam menstimulasi fagositosis (Decker

uga sebagai komponen utama dalam kolostrum sapi

erdiri dari 2 rantai berat H dan

kelas yaitu IgG1

masing sebesar 150 kDa (Roitt et

Mu (µ), dihasilkan pada kekebalan primer (Tizzard

Kandungan dalam kolostrum sekitar 7%. Terdiri atas lima

monomer (pentamer) dengan berat molekul sebesar 900 kDa. Molekul

monomer dihubungkan satu sama lain dengan ikatan disulfida pada

11

domain CH4 menyerupai gelang. Tiap monomer dihubungkan satu dengan

lainnya pada ujung permulaan dan akhirnya oleh protein J yang berfungsi

sebagai kunci (Roitt et al. 1998).

3. Imunoglobulin A atau Alpha (α), berfungsi dalam mencegah perlekatan

mikroba pada sel-sel epitel. Terdiri dari 2 jenis yaitu IgA dalam serum dan

IgA dalam mukosa. IgA berbentuk dimer yang terdiri dari 2 molekul

monomer, dan sebuah komponen sekretori serta sebuah rantai J dengan

berat molekul sekitar 385 kDa (Roitt et al. 1998).

4. Imunoglobulin D atau Delta (δ), sebagai reseptor antigen (Tizzard 1988).

Rantai δ mempunyai berat molekul 60.000-70.000 dan l2% terdiri dari

karbohidrat. Fungsi utama IgD belum diketahui tetapi merupakan

imunoglobulin permukaan sel limfosit B bersama IgM dan diduga

berperan dalam diferensiasi sel (Roitt et al. 1998).

5. Imunoglobulin E atau epsilon (€), bereaksi pada hipersensitifitas,

membantu eosinofil menghancurkan parasit (Decker 2000).

Gambar 3. Klasifikasi Imunoglobulin (Santoso 2010)

SDS-PAGE (Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis)

Elektroforesis merupakan teknik pemisahan fraksi-fraksi zat berdasarkan

migrasi partikel bermuatan listrik di bawah pengaruh medan listrik karena adanya

12

perbedaan ukuran, bentuk, muatan, atau sifat kimia molekul (Handayani 2006).

SDS-PAGE merupakan salah satu teknik elektroforesis yang banyak digunakan

pada bidang biokimia, forensik, genetik dan biologi molekuler untuk memisahkan

protein sesuai dengan kemampuan mobilitas elektroforesis protein tersebut

(Anonim 2010).

Sodium Dodecyl Sulfate (SDS), merupakan sebuah deterjen bermuatan

negatif, berfungsi untuk mengikat daerah hidrofobik dari molekul protein,

sehingga menyebabkan molekul protein tersebut membentang dari rantai globular

menjadi rantai polipeptida linier. Cara kerja SDS, yaitu melepaskan masing-

masing molekul protein dari asosiasinya dengan protein lain atau molekul lipid.

Teknik elektroforesis menggunakan bahan SDS (Sodium Dodecyl Sulfate) banyak

digunakan pada proses pemisahan protein dan asam nukleat. Menurut Rantam

(2003), SDS akan mengikat residu hidrofobik dari bagian belakang peptida secara

komplit, dengan demikian protein SDS-komplek bermigrasi melalui

poliakrilamid, tergantung pada berat molekul.

Selama elektroforesis terjadi di dalam agar, protein dipengaruhi oleh dua

gaya yaitu gaya elektroforetik dan gaya elektroendosmotik. Gaya elektroforetik

disebabkan oleh perbedaan potensial, menyebabkan protein berpindah ke anoda,

sedangkan gaya elektroendosmotik menyebabkan perpindahan protein ke katoda

(Handayani 2006).

Polyacrylamide gel, memiliki konsistensi seperti gel (jelly). Dibentuk

melalui polimerisasi dari acrylamide dan bisacrylamide. Polyacrilamide gel ini

berfungsi untuk menahan protein-protein yang memilki molekul besar, sehingga

migrasi dari protein ini akan lambat dan tertahan di daerah atas dari sumur-sumur

elektroforesis. Sedangkan protein bermolekul kecil akan tersaring ke bawah.

Dalam pembentukan polyacrylamide gel diperlukan TEMED (Tetraetilendiamin)

sebagai inisiasi terjadinya polimerisasi antara acrylamide dan bisacrylamide

(Anonim 2010).

SDS-PAGE banyak digunakan untuk mengetahui tingkat kemurnian suatu

protein, penentuan berat molekul, untuk mengetahui komposisi subunit dari

protein, juga kadang dapat digunakan untuk menyusun kembali suatu protein, dan

13

dapat digunakan untuk pembelajaran pada bidang spektrometri dan proteomic

(Anonim 2010).

Terdapat dua wilayah pada gel SDS-PAGE, bagian wilayah atas adalah

stacking gel (gel pengumpul) dimana protein akan ditekan ke bawah menuju

lapisan tipis melalui arah migrasi katoda ke anoda. Hal ini terjadi karena stacking

gel mengandung ion Cl- (klorin) yang memiliki kecepatan migrasi lebih cepat

dibandingkan migrasi protein sampel, juga adanya ion glycine dari larutan buffer

yang memilki kecepatan lebih lambat, sehingga molekul protein akan

terperangkap diantara dua ion tersebut. Selanjutnya molekul protein masuk ke

wilayah bawah atau resolving gel, dimana gel ini memiliki pori-pori yang lebih

kecil dibandingkan stacking gel dikarenakan memilki pH yang lebih tinggi dan

konsentrasi garam yang tinggi. Pada wilayah ini, ion glicyne akan diionisasi oleh

gradient voltase yang dialiri ke dalam gel, sehingga menyebabkan molekul-

molekul protein terpisah tergantung pada ukuran dan berat molekul (Promega

Corp 2011). Mekanisme sederhana dapat dilihat pada Gambar 4.

Gambar 4. Mekanisme sederhana SDS-PAGE (Laemmli 1970)