Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun...

29
TINJAUAN PUSTAKA Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk mempertahankan diri melawan benda asing yang masuk ke dalam tubuh. Keberadaan protein asing dan patogen dimonitor secara rutin oleh tubuh melalui pelepasan imunoglobulin. Sistem kekebalan akan mampu mengenali spesifik zat kimia yang membedakan sebuah patogen asing dari yang lainnya, serta mampu mengenali molekul asing dengan sel-sel tubuh beserta protein-proteinnya (Kuby 1997). Antibodi mampu mengenali dan berikatan dengan antigen spesifik sampai ribuan atau jutaan antigen. Interaksi antigen-antibodi merupakan interaksi biologi yang sangat spesifik. Sifat khusus itu yang dimanfaatkan dalam teknik imunologi (Abbas et al . 1997). Pertahanan tubuh melawan infeksi dapat diba gi atas dua yaitu : kekebalan alamiah (non spesifik) dan kekebalan spesifik ( adaptive). Kekebalan non spesifik meliputi empat tipe pertahanan yaitu : pertahanan secara anatomi, fisiologi, fagositik, dan peradangan. Pertahanan secara anatomi merupakan pertahanan tubuh yang pertama mencegah masuknya mikrob patogen ke dalam tubuh. Pertahanan secara anatomi terdiri atas barier fisik kulit, selaput lendir, silia, proses batuk, dan bersin. Barier fisik berperan mencegah penetrasi patogen ke dalam tubuh dengan cara melisiskan dan menghambat kolonisasi kuman. Sebagian besar bakteri gagal untuk hidup lebih lama pada kulit karena pengaruh hambatan langsung dari asam laktat dan asam lemak yang disekresikan kelenjar keringat dan sekresi glandula sebaseus (Roitt 1988) . Pertahanan secara fisiologi akan menghambat perlekatan patogen yang masuk ke dalam tubuh melalui mekanisme fisiologi seperti pengaturan temperatur, pH, sekresi mucus, dan pelepasan mediator kimia (lisozim, sekresi sebaseus, asam lambung, laktoferin, dan asam neuramik), dan faktor humoral (komplemen, dan interferon). Pertahanan fagositik diperankan oleh sel hetrofil, basofil, eosinofil, sel natural killer, dan sel mast. Sel itu akan mencerna dan menghancurkan mikrob asing, serta membunuh sel tubuh yang ter infeksi kuman. Jaringan yang telah rusak dan infeksi menyebabkan reaksi peradangan (Halliwell dan Gorman 1989; Kuby 1997).

Transcript of Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun...

Page 1: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

TINJAUAN PUSTAKA

Sistem Imun

Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk

mempertahankan diri melawan benda asing yang masuk ke dalam tubuh.

Keberadaan protein asing dan patogen dimonitor secara rutin oleh tubuh melalui

pelepasan imunoglobulin. Sistem kekebalan akan mampu mengenali spesifik zat

kimia yang membedakan sebuah patogen asing dari yang lainnya, serta mampu

mengenali molekul asing dengan sel-sel tubuh beserta protein -proteinnya (Kuby

1997). Antibodi mampu mengenali dan berikatan dengan antigen spesifik sampai

ribuan atau jutaan antigen. Interaksi antigen-antibodi merupakan interaksi biologi

yang sangat spesifik. Sifat khusus itu yang dimanfaatkan dalam teknik imunologi

(Abbas et al. 1997).

Pertahanan tubuh melawan infeksi dapat diba gi atas dua yaitu : kekebalan

alamiah (non spesifik) dan kekebalan spesifik (adaptive). Kekebalan non spesifik

meliputi empat tipe pertahanan yaitu : pertahanan secara anatomi, fisiologi,

fagositik, dan peradangan. Pertahanan secara anatomi merupakan pertahanan

tubuh yang pertama mencegah masuknya mikrob patogen ke dalam tubuh.

Pertahanan secara anatomi terdiri atas barier fisik kulit, selaput lendir, silia, proses

batuk, dan bersin. Barier fisik berperan mencegah penetrasi patogen ke dalam

tubuh dengan cara melisiskan dan menghambat kolonisasi kuman. Sebagian besar

bakteri gagal untuk hidup lebih lama pada kulit karena pengaruh hambatan

langsung dari asam laktat dan asam lemak yang disekresikan kelenjar keringat dan

sekresi glandula sebaseus (Roitt 1988) .

Pertahanan secara fisiologi akan menghambat perlekatan patogen yang

masuk ke dalam tubuh melalui mekanisme fisiologi seperti pengaturan

temperatur, pH, sekresi mucus, dan pelepasan mediator kimia (lisozim, sekresi

sebaseus, asam lambung, laktoferin, dan asam neuramik), dan faktor humoral

(komplemen, dan interferon). Pertahanan fagositik diperankan oleh sel hetrofil,

basofil, eosinofil, sel natural killer, dan sel mast. Sel itu akan mencerna dan

menghancurkan mikrob asing, serta membunuh sel tubuh yang ter infeksi kuman.

Jaringan yang telah rusak dan infeksi menyebabkan reaksi peradangan (Halliwell

dan Gorman 1989; Kuby 1997).

Page 2: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

8

Respon imun spesifik terbentuk dari kemampuan tubuh menghasilkan

respon yang spesifik untuk melawan patogen yang masuk ke dalam tubuh. Secara

klasik respon imun spesifik dikelompokkan menjadi kekebalan humoral dan

kekebalan berperantara sel (Roitt 1988). Dua tipe sel yang berperan secara aktif

yaitu makrofag dan limfosit. Makrofag menguraikan antigen untuk disajikan pada

sistem imum, dan limfosit mengenali fragmen antigen yang disajikan untuk

produksi antibodi (Halliwell dan Gorman 1989). Imunitas spesifik selama

merespon substansia asing juga membentuk sel memori sehingga mudah

mengenali antigen jika terjadi paparan yang berulang (Roitt 1988).

Respon humoral meliputi interaksi sel B (sel plasma) dengan antigen dan

selanjutnya proliferasi dan diferensiasi membentuk antibodi dengan atau tanpa

bantuan sel T. Limfosit B mengekspresikan imunoglobulin permukaan yang

spesifik terhadap epitop dari antigen, dan limfosit T mengenali antigen yang telah

diproses pada sel presenting antigen. Antibodi yang disekresikan oleh sel plasma

menghasilkan antibodi soluble (terlarut). Respon imun selular meliputi interaksi

reseptor sel T dan antigen yang telah diproses. Respon itu melalui dua jalur.

Pertama, interaksi sel T dengan antigen dan sekresi limfokin untuk menarik

makrofag yang akan memfagositosis antigen. Kedua, interaksi sel T sitotoksik

dengan antigen yang dipresentasikan oleh MHC II yang akan menyebabkan lisis

sel (Roitt 1988).

Berdasarkan proses terbentuknya kekebalan dalam tubuh, kekebalan

dibedakan atas dua tipe, yaitu kekebalan aktif dan kekebalan pasif. Pada proses

imunisasi aktif tubuh akan memproduksi antibodi dan memberi kekebalan yang

lama. Pada imunisasi pasif antibodi terbentuk segera tetapi memberikan

perlindungan dalam waktu singkat (Abbas et al. 1997).

Neonatus mendapatkan kekebalan dari induk melalui kolustrum selama

laktasi pada mamalia dan kuning telur pada reptil dan burung (Anonim 2002).

Kuning telur ayam telah diteliti dan mengandung lebih dari 200 antibodi berbeda.

Setiap protein asing atau mikrob yang memapar ayam baik dengan cara imunisasi

atau terpapar secara alami akan diproses dan menimbulkan antibodi untuk

melawan bahan asing itu. Antibodi akan berkumpul di kuning telur dengan titer

yang berbeda tergantung derajat paparan. Ayam adalah hewan yang paling

Page 3: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

9

optimal memproduksi antibodi, dibandingkan dengan mamalia yang hanya

memproduksi kolustrum saat partus (Davis and Reeves 2002). Produk imun itu

memberikan perlindungan secara alami terhadap infeksi selama perkembangan

sistem imun anak belum berfungsi optimal (Anonim 2002).

Imunoglobulin

Imunoglobulin atau antibodi adalah kelompok protein yang mempunyai

kemampuan berikatan secara spesifik pada antigen dan mengeluarkan antigen itu

dari tubuh. Antibodi adalah molekul protein yang dihasilkan oleh sel plasma

sebagai akibat interaksi antara limfosit B peka antigen dengan antigen khusus

(Kuby 1997). Struktur dasar dari antibodi tersusun atas empat rantai polipeptida

yaitu dua rantai berat dan dua rantai ringan yang identik (Male et al. 1987).

Rantai berat (H) dan rantai ringan (L) disatukan oleh ikatan kovalen

disulfida. Posisi ikatan sulfida bervariasi tergantung dari kelas dan subkelas

antibodi. Setiap molekul antibodi terbagi atas bagian yang dapat berubah

(variable) dan bagian yang tetap (konstan). Bagian variable merupakan tempat

pertautan antigen, sedangkan bagian konstan tempat sifat biologi antibodi. Bagian

variabel dihubungkan dengan bagian konstan oleh bagian engsel. Pada bagian

variabel terdapat bagian hipervariabel untuk mengenali berbagai variasi antigen.

Bagian variabel dan konstan terdapat pada rantai berat dan rantai ringan antibodi

(Kuby 1997).

Secara umum imunoglobulin pada mamalia dibagi ke dalam lima kelas

berdasarkan struktur regio konstan rantai berat, yaitu Ig G (γ), IgA (α), Ig M (µ),

Ig D (δ), dan Ig E (ε) dan dua tipe rantai ringan kaffa (κ) dan lamda (λ). Pada

setiap molekul antibodi terdapat hanya satu tipe rantai ringan (Roitt 1988).

Sedangkan pada sistem pertahanan unggas (ayam) ada tiga kelas imunoglobulin

(Ig), yaitu IgA, IgY, dan IgM (Shimizu et al. 1992; Hatta et al. 1993; Sharma

1997). Di antara spesies avian, sistem imun aya m telah dipelajari dengan intensif

(Davis and Reeves 2002). Struktur imunoglobulin M dan A ayam mirip dengan

yang ditemukan pada mamalia sedangkan struktur IgG mamalia berbeda dengan

IgY ayam (Sharma 1997). Selain imunoglobulin, perlindungan terhadap patogen

pada unggas juga diperankan oleh organ pertahanan yang terdiri atas bursa

Page 4: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

10

fabricius, bone marrow, limpa, timus, glandula harderian, limponodus, limfosit

yang bersirkulasi, dan jaringan limfoid pada saluran cerna (Shimizu et al. 1992;

Hatta et al. 1993; Sharma 1997).

Imunoglobulin Y

Terminologi (istilah) IgY telah diperkenalkan sejak tahun 1969 dalam

literatur yang diistilahkan dengan 7-S Ig terutama yang terdapat di serum, tetapi

juga ditemukan dalam isi duodenum, bilasan trakea, dan plas ma seminal (Hadge

dan Ambrosius 1984). Imunoglobulin Y telah diisolasi dari unggas (kalkun,

ayam, itik, angsa) , ampibi, reptil (Hadge 1985), dan kura-kura darat (Hadge dan

Ambrosius 1986). Pada awalnya, beberapa peneliti menduga bahwa IgY yang

dihasilkan bangsa unggas sama dengan IgG mamalia, sedangkan kenyataannya

berbeda (Szabo et al. 1998).

Transpor IgY dari serum induk ke anak meliputi dua proses. Pertama , IgY

ditransfer melewati epitel folikular dari ovari dan berakumulasi dalam kuning

telur selama masa oogenesis, yang mirip dengan proses transfer IgG melalui

plasenta pada mamalia. Kedua, pemindahan IgY dari kuning telur ke embrio yang

sedang berkembang. Isotipe antibodi yang lain seperti IgA dan IgM ditransfer

dalam jumlah terbatas ke putih telur (Sharma 1997). Konsentrasi IgY dalam

kuning telur konstan sampai oosit matang. IgY tidak terdapat dalam putih telur,

sedangkan IgA dan IgM hanya terdapat dalam putih telur. Tidak terjadi seleksi

atau destruksi IgY selama proses transfer itu (Davis and Reeves 2002). IgY

dalam kuning telur dipersiapkan untuk memberikan kekebalan pasif pada anak

ayam. Kuning telur mengandung 8 sampai 20 mg IgY per ml atau 136 sampai 340

mg per kuning telur. Dalam setahun dapat diisolasi 30 g sampai 40 g IgY

(Shimizu et al. 1992), sedangkan pada mamalia hanya 1.3 g (Davis and Reeves

2002). Hal itu menyebabkan ayam sebagai sumber IgY mendapat perhatian serius

(Shimizu et al. 1992). Penelitian dan penggunaan Ig dari ayam, terutama IgY

untuk terapi, pencegahan, dan diagnostik dalam satu setengah dekade terakhir

berkembang dengan pesat.

Secara alami IgY ayam berbeda dengan IgG mamalia dalam hal berat

molekul, titik isoelektrik, berikatan dengan komplemen, dan spesifisitas terhadap

Page 5: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

11

antigen yang diberikan (protein, bakteri, virus dan parasit) (Hatta et al. 1993).

Sedangkan berat molekul, morfologi, dan mobilitas imunoelektroforetik dari IgA

dan IgM ayam mirip dengan IgA dan IgM mamalia (Davis and Reeves 2002). IgY

tidak bereaksi silang dengan komponen struktural jaringan mamalia (Larsson et

al. 1993). Hal ini memberikan indikasi penggunaan IgY dalam diagnostik

imunologis akan menghasilkan reaksi yang lebih spesifik. Hassl et al. (1987)

melaporkan spesifisitas antibodi serum IgY ayam yang di imunisasi dengan

antigen toxoplasma gondii lebih tinggi dibandingkan dengan serum antibodi IgG

kelinci. Lebih lanjut, antibodi spesifik (IgY) yang ada dalam darah induk ayam,

secara baik dapat ditransfer ke dalam telur. Titer IgY dalam darah dan dalam telur

tidak berbeda secara signifikan (Larsson et al. 1993), dan tidak ada perbedaan

kandungan IgY pada dua spesies ayam berbeda (Li et al. 1998). Sehingga telur

dapat digunakan sebagai sumber protein hewani dan sebagai pabrik produksi

antibodi (Regenmortel 1993; Losch et al. 1986).

Imunoglobulin Y secara struktural berbeda dengan IgG pada mamalia.

Rantai berat IgG dengan berat molekul (BM) 50 kDa terdiri atas empat domain

yaitu : domain variabel (VH) dan tiga domain konstan (Cã1, Cã2, dan Cã3).

Domain Cã1 terpisahkan dari Cã2 oleh regio engsel dan berhubungan secara

fleksibel pada fragmen Fab. Sebaliknya rantai berat IgY dengan berat molekul 65

sampai 70 kDa, dan 2 rantai ringan (22 sampai 30 kDa). IgY memiliki berat

molekul 180 kDa, tidak memiliki regio engsel dan memiliki empat domain

konstan pada rantai berat yaitu Cυ1, Cυ2, Cυ3, dan Cυ4 (Schade et al. 1996) .

IgY kekurangan domain Fc dan tidak dapat berikatan dengan komplemen

mamalia atau protein A atau G dari mikrob, sehingga protein A dan G tidak dapat

digunakan untuk purifikasi IgY, tetapi dengan modifikasi menggunakan antibodi

rabit-anti-IgY, protein A dapat digunakan untuk isolasi IgY (Magor et al. 1994a).

Perbedaan struktur kedua Ig ini dapat dilihat pada Gambar 1.

Page 6: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

12

Gambar 1 Perbedaan struktur IgY dan IgG

(Sumber. Schade et al. 1996).

Pada itik dilaporkan memiliki tiga tipe imunoglobulin serum yaitu IgM

dan dua bentuk mirip (isoform) IgY yaitu IgY utuh dan IgY terpotong. IgY utuh

memiliki berat molekul 200 kDa dengan koefisien sidementasi 7.8 S dan IgY

terpotong memiliki berat molekul 130 kDa dengan koefisien sidementasi 5.7 S.

IgY terpotong kehilangan dua domain terminal pada regio konstan dari rantai

berat yaitu domain 3 dan 4 (Warr dan Higgins 1995).

Tabel 1 Karakter imunoglobulin itik

Berat Molekul Jenis imuno globulin

Koefisien sidementasi Molekul utuh

(kDa) Rantai Berat

(kDa) Rantai Ringan

(kDa) Ig M 800 –900 86 23 – 25 Ig Y utuh 7.8 S 178 – 200 62 – 67 22 – 25 Ig Y terpotong 5.7 S 118 - 130 35 – 42 22 – 25 Dikutip dari :Warr dan Higgins, (1995)

Struktur 7.8S IgY merupakan IgY tipikal ayam, tetapi struktur 5.7S IgY

(∆Fc) merupaka n ekspresi antibodi yang tidak lazim (Magor et al. 1992; Magor et

Page 7: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

13

al. 1994). Struktur dan antigenitas 5.7S IgY mirip dengan fragmen F(ab’)2 dari

7.8S IgY (Warr dan Higgins 1995). Itik membentuk dalam jumlah besar IgY()Fc).

Bentuk ini cacat karena kehilangan dua domain C-terminal pada rantai H (υ).

Struktur abnormal dari IgY()Fc) menyebabkan penurunan fungsi biologis Ig

seperti aglutinasi, presipitasi, fiksasi komplemen, opsonisasi (Chan et al. 1999;

Lundqvist et al. 2001), walaupun level serum dari boster meningkat (Warr dan

Higgins 1995). Faktor lain yang berpengaruh yaitu pembentukan sterik dari

lengan Fab (berfungsi monovalensi), regio engsel (hinge) yang kaku, keragaman

yang sempit atau terbatas, kegagalan dalam pematangan ikatan antigen pada

antibodi (Magor et al. 1994). Respon imun mukosa dependen-IgA itik

perkembangannya terlambat selama penetasan dibandingkan dengan ayam

(Lundqvist et al. 2001). Pada itik IgA mulai dideteksi pada umur 14 hari setelah

menetas dan berfungsi optimal setelah umur 35 hari, sedangkan pada ayam telah

berfungsi optimal pada umur 5 hari setelah menetas (Magor et al. 1998; Chan et

al. 1999).

Berbagai metode ekstraksi dan purifikasi telah dilaporkan oleh beberapa

ahli. Ekstraksi IgY melalui water dilusi (pelarutan dalam air) kuning telur (Akita

dan Nakai 1992); presipitasi lemak dengan dektran sulfat yang mengandung

CaCl2 (Szabo et al. 1998). Hasil ekstraksi dilakukan purifikasi dengan

kromatografi menggunakan ion exchange (DEAE-Sephacel) dan filtrasi gel

(Szabo et al.1998), mencampur serum dengan asam caprylat, diendapkan dengan

amonium sulfat dan didialisis dengan PBS. Teknik ini sangat cepat, murah,

sederhana dibandingkan dengan menggunakan metode ion exchange atau gel

filtrasi kromatografi (Bhanushali et al. 1994). Purifikasi IgY dari telur dengan

thiophilic interaction chromatography merupakan prosedur purifikasi untuk

homogenitas IgY dalam langkah kromatogra fi tunggal setelah fraksinasi amonium

sulfat. Recoveri dengan prosedur ini mampu sampai 100% (Hansen et al. 1998).

Metode pelarutan dalam air dilakukan untuk memisahkan plasma protein

terlarut dari granul kuning telur. IgY aktif dengan tingkat kemurnian yang tinggi

didapat dari kombinasi beberapa teknik seperti presipitasi garam, filtrasi gel dan

ion exchange chromatography. Presipitasi garam, ultrafiltrasi, dan gel filtrasi

dianjurkan dilakukan secara berurutan (Akita dan Nakai 1992). Metode purifikasi

Page 8: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

14

lain untuk isolasi adalah metode dua langkah purifikasi yaitu presipitasi dengan

PEG diikuti de ngan perlakuan alkohol. Uji spesifisitas dilakukan dengan cara

hemaglutinasi indirek, uji imunodifusi, dan imunoelektroporesis (Hassl et al.

1987). Jumlah Ig spesifik yang terdapat dalam telur dari ayam yang diimunisasi

adalah 1% dari total IgY (Hansen et al. 1998).

Keuntungan Penggunaan Imunoglobulin Y

Sistem imun ayam dilaporkan telah dipelajari lebih dari satu abad yang

lalu, di awali dengan pengamatan pada ayam yang diimunisasi menunjukkan

adanya transfer imunoglobulin dari serum ke kuning telur (Camenisch et al.

1999). Transfer ini diperlukan embrio aves dan anak untuk melawan berbagai

penyakit. Penelitian pada sistem imun ayam berkontribusi secara substansial

untuk memahami konsep mendasar dari imunologi dan perkembangan kelas Ig

yang berbeda. Perkembangan penelitian pada imunoglobulin unggas terutama

ayam juga di dukung oleh perkembangan ilmu pengetahuan dan semakin

tingginya kesadaran akan animal welfare. Perkembangan penelitian itu

melaporkan ayam sebagai alternatif terbaik untuk produksi antibodi poliklonal

(Akita dan Nakai 1992; Shimizu et al.1992; Hatta et al. 1993; Schade dan Hlinak

1996; Camenisch et al. 1999).

Penggunaan ayam sebagai sumber imunoglobulin mempunyai beberapa

keuntungan antara lain : pemeliharaan ayam tidak mahal, koleksi te lur tida k

invasif, isolasi dan afinitas purifikasi IgY cepat dan sederhana, aplikasi IgY sangat

luas (Camenisch et al. 1999) . Ekstraksi IgY dari telur lebih menguntungkan

dibandingkan dengan ekstraksi Ig mamalia. Keuntungan yang nyata adalah : lebih

mudah mengkoleksi telur dari ayam dibandingkan koleksi serum dari mamalia,

ketika mengambil darah dari mamalia memerlukan keahlian khusus sedangkan

telur dapat dikoleksi oleh tenaga yang tidak dilatih secara khusus, harga pakan dan

kandang ayam lebih murah dibandingkan dengan hewan laboratorium (Camenisch

et al. 1999) . Ayam dapat bertelur secara normal sebanyak 240 butir setahun,

sedangkan pada kelinci darah hanya dapat diambil secara periodik dengan volume

maksimum 50 ml (Nakai et al. 1994) , dan saat koleksi telur tidak menyebabkan

cekaman pada ayam (Gassmann 2002). Koleksi antibodi melalui serum, ayam

Page 9: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

15

tidak mengalami cekaman meskipun dalam periode bertelur. Sehingga

penggunaan ayam menjadi metode alternatif untuk mengurangi penderitaan

hewan. Jumlah hewan yang diperlukan untuk produksi antibodi lebih sedikit,

karena ayam mampu memproduksi antibodi lebih tinggi dibandingkan kelinci

(Gross dan Speck 1996).

Antibodi ayam memiliki lebih banyak epitop terhadap antigen mamalia

(Carlander et al. 1999) , dapat digunakan untuk menghindari kesalahan

immunoassay akibat sistem komplemen (Fryer et al. 1999), faktor rheumatoid,

dan reseptor Fc bakteri (Carlander et al. 1999). Pada pengukuran High-sensitivity

C-reaktive protein (hs-CRP) yang merupakan salah satu marker untuk pengukuran

resiko jantung, penggunaan antibodi mamalia seperti kelinci, tikus, dan kambing

memberikan hasil kurang memuaskan, hal ini akibat faktor rheumatoid dalam

sampel meyebabkan reaksi positif palsu. Permasalahan itu dapat ditanggulangi

dengan penggunaan IgY (Tsen et al. 2003).

Perbedaan jarak pilogenetik antara mamalia dan avian menyebabkan

protein mamalia yang conserved (sulit isolasi juga unik) lebih imunogenik pada

ayam dibandingkan dengan mamalia dan respon antibodi spesifik yang dihasilkan

sangat tinggi (Akita dan Nakai 1992; Lee et al. 1997; Halper et al. 1999; Orsini et

al. 2001). Sehingga ayam sebagai pilihan terbaik untuk produksi antibodi

dibandingkan dengan mamalia jika antigen berasal dari manusia atau mamalia.

Isolasi dan metode purifikasi IgY sederhana dan mudah (Gassmann,

2002). Kuning telur mengandung lemak yang tinggi (lipoprotein, granul phospitin

yang bercampur dengan livetin dan low density lipoprotein ), yang bermasalah jika

digunakan secara langsung (Makvandhi dan Fiuzi 2002). IgY yang telah

dimurnikan dapat bertahan satu tahun pada suhu 4 oC dengan ditambahkan anti

pertumbuhan bakteri seperti Na-azide. Pada suhu kamar stabil selama sebulan.

Untuk freeze antibodi hendaknya dibuat aliquot dan hindari freeze dan thawing.

Freeze dan thawing lebih merusak antibodi dibandingkan disimpan pada suhu 4 oC selama satu minggu atau sebulan (Polson 1990) .

Imunoglobulin Y diisolasi secara noninvasive dari kuning telur. IgY yang

telah dimurnikan di uji dengan berbagai metode dan teknik diagnosis, seperti

presipitasi, elektroporesis, ELISA, mikroskup elektron, dan western blotting.

Page 10: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

16

Beberapa dari metode itu telah dimodifikasi untuk menyesuaikan dengan sifat

antibodi ayam. Hasil penelitian menunjukkan IgY ayam mampu menggantikan

IgG yang dihasilkan dengan metode tradisional dari mamalia. Penggunaan IgY

sangat memperhatikan keamanan hewan, produktivitas tetap tinggi, dan

kekhususan tertentu yang dimiliki IgY untuk tujuan diagnosis (Gross dan Speck

1996), dan modifikasi diagnostik (Higgins et al.1995; Doellgast et al. 1997;

Kummer dan Li-Chan 1998; Kim et al. 1999). Penggunaan IgY pada uji ELISA

tidak berkompetitor dibandingkan dengan menggunakan antibodi mamalia

(Benkirane et al. 1998). Aplikasi potensial penggunaan IgY terus meningkat

untuk pencegahan penyakit, agen diagnostik dan biologis, suplemen pakan, dan

pemberian secara oral untuk propilaksis (Akita dan Nakai 1992).

Tabel 2 Kelebihan IgY dibandingkan dengan IgG mamalia

No IgY Unggas IgG (Mamalia)

1 Cara Pengambilan sampel Tidak menyakiti hewan

Menyakiti hewan

2. Jumlah antibodi 50 -100 mg Ig Y/butir telur 5 – 7 butir telur/ minggu

200 mg Ig G/40 ml darah

3. Jumlah antibodi spesifik 2 – 10 % 5 %

4. Reaksi dengan faktor rheumatoid

Tidak ada Ada

5. Reaksi dengan protein A dan G

Tidak ada Ada

6. Reaksi dengan Ig G mamalia

Tidak ada Ada

7. Aktivasi komplemen Tidak ada Ada Sumber : Schade et al. (1996)

Penggunaan teknologi IgY lebih ditekankan pada perlindungan terhadap

hewan, penggunaan ilmu pengetahuan, dan segi ekonomi. Perlindungan terhadap

hewan seperti pengurangan, penggantian, dan menjadikan lebih baik; penggunaan

ilmu pengetahuan yaitu kekhasan sistem imun bangsa avian dan bagian IgY; dan

secara ekonomi, jumlah IgY yang dihasilkan dari satu ekor ayam lebih tinggi dari

Page 11: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

17

kelinci (Schade dan Hlinak 1996). Secara ringkas beberapa kelebihan lain dari

IgY dibandingkan dengan IgG mamalia dipaparkan pada Tabel 2.

Penggunaan Teknologi IgY

Teknologi IgY telah digunakan untuk berbagai hal sehubungan dengan

imunoterapi dan imunodiagnostik (Sugita-Konishi et al. 1996). Telur (IgY) ayam

sebagai makanan mempunyai peran ganda yaitu peran fungsional dan

neutraceutical. Secara fungsional sebagai sumber protein, dan secara

neutraceutical mampu meningkatkan fungsi imun. Peningkatan kekebalan dengan

pemberian secara oral Ig telah dilakukan oleh sejumlah peneliti. Pemberian IgY

dilakukan melalui produk makanan, terutama untuk formula anak-anak, karena

anak-anak merupakan kelompok rentan terhadap penularan patogen melalui

makanan (Akita dan Nakai 1992; Makoto et al. 1998). Dilaporkan `pencegahan E

coli pada pedet sapi dengan pemberian kolustrum dicampur IgY, pencegaha n

rotavirus berhasil dengan baik pada mencit, serta pencegahan diare perjalanan

(wisata) (Davis dan Reeves 2002).

Penggunaan IgG mamalia untuk diagnostik pada uji ELISA sering

menghasilkan reaksi positif palsu. Hal itu akibat reaksi silang dari IgG suatu

spesies dengan spesies lain. Masalah itu dapat ditanggulangi dengan pemakaian

IgY ayam. Davis dan Reeves (2002) melaporkan IgY tidak bereaksi silang pada

pemeriksaan laktoferin dan proteoglikan manusia dan sapi pada uji ELISA.

Spesifitas IgY dari ayam dapat dimanfaatkan sebagai reagen standar untuk alat

diagnostik dan mampu meningkatkan akurasi dalam penelitia n.

Dilaporkan antibodi kuning telur ayam banyak digunakan untuk penelitian

biomedis, diagnosis, propilaksis, dan terapi penyakit. Hal itu disebabkan oleh

langkah ekstraksi IgY sangat sederhana dengan hasil purifikasi antibodi yang

tinggi (Fischer et al. 1996). Produksi IgY secara mendasar dipengaruhi oleh tiga

faktor yaitu: sifat alami ayam, prosedur imunisasi, dan modulasi nutrisi. Imunisasi

pada ayam white leg horn menghasilkan lebih banyak telur dan IgY pada kuning

telur dibandingkan dengan ayam lain (Li et al.1998).

Page 12: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

18

Stabilitas IgY

Pengetahuan terhadap stabilitas molekul IgY sangat penting, jika IgY

digunakan sebagai reagen dalam berbagai kondisi. Stabilitas dari molekul IgY

dapat dipengaruhi oleh berbagai perubahan fisik maupun kimia seperti suhu,

asam, dan enzim pencernaan. Stabilitas IgY menjadi sangat penting jika dipakai

untuk terapi imunisasi pasif yang diberikan secara oral. Aplikasi yang praktis

pemberian suatu antibodi pasif dilakukan dengan mencampur antibodi dengan

makanan atau material farmaceutikal, sehingga pertimbangan stabilitas antibodi

terhadap panas, pH atau enzim digesti harus diketahui dengan baik (Hatta et al.

1993).

Valensi dari IgY adalah dua, sama dengan antibodi mamalia. Regio engsel

pada IgY tidak ada menyebabkan IgY kurang fleksibel. Mobilitas yang terbatas

akibat kakunya regio engsel berpengaruh terhadap kemampuan antibodi dalam

presipitasi atau aglutinasi antigen. Stabilitas IgY dibawah kondisi asam dan

digesti pepsin lebih rendah dibandingkan dengan IgG sapi. Tetapi IgY lebih stabil

terhadap digesti enzim protease internal seperti tripsin dan kemotripsin, dan

terlihat ada subpopulasi IgY tahan terhadap digesti papain (Hatta et al. 1993).

Para peneliti melaporkan, stabilitas IgG kelinci terhadap panas dan asam

lebih tinggi dibandingkan dengan IgY. Bentuk dari molekul IgY sering berubah

karena pengaruh asam, yang berakibat penurunan aktivitas antibodi (Shimizu et

al. 1992). Stabilitas IgY anti HRV pada temperatur di atas 70 oC dan pH 2 sampai

3 lebih rendah dibandingkan dengan IgG anti HRV kelinci. Temperatur

maksimum untuk denaturasi IgG kelinci adalah 77 oC (Hatta et al. 1993).

Aktivitas IgY pada kuning telur dan ekstrak kasar menurun dengan meningkatnya

suhu dari 70 oC sampai 80 oC, tetapi denaturasi panas antara kedua sampel tidak

berbeda. (Chang et al. 1999).

Aktivitas IgY turun setelah diinkubasikan pada pH 3.5 dan hilang total

pada pH 3, sedangkan aktivitas IgG dilaporkan tidak berubah sampai pH 2.

sedangkan pada pH alkalis (pH 11 sampai 13) tidak menunjukkan perubahan, dan

sedikit berkurang setelah diinkubasi pada pH 12. Penurunan aktivitas yang sangat

cepat dari IgY disebabkan kerusakan pada antigen binding site karena pengaruh

asam (Shimizu et al. 1992).

Page 13: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

19

Digesti pepsin sangat cocok untuk preparasi dan purifikasi Fab. Isolasi

Fab optimum didapat setelah digesti pepsin terhadap IgY pada pH 4 selama 9 jam

dalam konsentrasi NaCl rendah. Kondisi itu mendigesti secara lengkap fragmen

Fc antibodi dan hanya menyisakan fragmen Fab (Akita dan Nakai 1993a).

Liofilisasi kuning telur dengan 5% gum arabic serbuk sangat baik untuk menjaga

stabilitas terhadap protease (Chang et al. 1999).

Tetanus

Tetanus adalah salah satu penyakit yang lazim terjadi pada manusia dan

hewan vertebrata. Tetanus telah dikenal oleh manusia sejak sejarah kesehatan

mulai dikenal, tetapi sampai saat ini masih merupakan masalah besar pada

kesehatan masyarakat di beberapa negara berkembang, terutama pada negara

miskin dengan kondisi kesehatan buruk, beriklim panas dan lembab (Bizzini

1993).

Agen penyebab tetanus adalah Clostridium tetani, tumbuh dalam kondisi

anaerob, spora berbentuk batang (Kiefer 2004) , di bawah mikroskop terlihat

seperti stik drum dengan gelembung di kedua ujungnya, dengan pewarnaan gram

sel bakteri menyerap warna sedangkan spora tidak terwarnai. C. tetani tumbuh

optimum pada media agar darah yang diinkubasikan pada suhu tubuh manusia.

Bakteri akan berada dalam bentuk inaktif dengan menghasilkan spora ketika

lingkungan tempat tumbuhnya tertekan. Dalam kondisi seperti itu, bakteri sangat

toleran dengan kondisi lingkungan yang ekstrim, sedangkan dalam bentuk aktif

mensekresikan eksotoksin yang sangat poten menyebabkan penyakit tetanus

(Anonim 2003).

Habitat alami kuman tetanus adalah tanah, debu, saluran cerna beberapa

hewan, dan kadang-kadang pada feses manusia (Ray 2004). Beberapa varian dari

kuman ini telah dipetakan secara genomik. C. tetani E88 merupakan varian dari

strain Massachussetts, genomnya tersusun atas 2 799 250 bp kromosum dengan 2

372 ORF (Oven Reading Frame) dengan kandungan G+C 28.6%. Toksin tetanus

dan enzim kolagenase disandi pada plasmid 74 082 bp, yang terdiri atas 61 ORF,

dengan kandungan G+C 24.5%. Sedangkan faktor virulen yang lain seperti

susunan lapisan permukaan dan protein adesi terdapat pada 61 ORF. Kebanyakan

Page 14: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

20

gen terlihat tidak berfungsi karena terjadi penurunan ORF akibat insertion, delesi,

dan poin mutasi. Variasi G+C pada genom sangat rendah, hanya pada region

yang kandungan G+C nyata tinggi (sebanding 50%) memiliki 6 gen cluster rRNA

dan gen penyanding protein ribosom. Rendahnya fluktuasi dari G+C

menyebabkan genom dari C. tetani lebih stabil dibandingkan enteropatogen lain.

C. tetani terus dapat tumbuh apabila tersedia ion sodium secara ekstensif sebagai

bioenergetik (Bruggemann et al. 2003).

Semua spesies hewan rentan terhadap toksin tetanus, tetapi tingkat

kerentanannya berbeda -beda. Manusia dan kuda paling rentan sedangkan kucing

dan burung lebih tahan. Berdasarkan LD50/kgBB, pada burung diperlukan 10

000 sampai 300 000 kali dosis toksin lebih tinggi dibandingkan dengan kuda

untuk menimbulkan sakit (Bizzini 1993).

Manifestasi penyakit tetanus dikelompokkan menjadi empat yaitu :

paralisis spastis umum (general), cephalic , lokal, dan neonatal. Tetanolisin dan

tetanospasmin merupakan toksin yang dihasilkan oleh kuman tetanus dan sangat

berbahaya (Ray 2004). Pada manusia dosis letal dari toksin adalah 1 ng/kg BB.

(Bruggemann et al. 2003). Tetanus lokal ditandai dengan kekakuan otot disekitar

luka. Gejala ini akibat kegagalan inhibisi dari inervasi syaraf spinal dan medula

pada otot yang terserang. Tetanus lokal serangan ringan dan mortalitas kurang

dari 1%. Tetanus cephalic kejadiannya jarang. Masa inkubasi sangat pendek yaitu

satu sampai dua hari, dan penyakit muncul apabila te rjadi luka di daerah wajah

dan kepala. Kelumpuhan daerah wajah dan okulomotoris merupakan gejala utama

dan sering diikuti dengan dispagia. Prognosisnya jelek karena penyakit sering ke

arah tetanus general. Tetanus neonatal terjadi karena kontaminasi pada daerah

umbilikalis. Dengan masa inkubasi yang sangat pendek sehingga bayi tak bisa

terawat. Kegagalan terjadi karena gangguan pernafasan dengan kematian empat

sampai 14 hari (Bizzini 1993).

Penyakit tetanus terjadi karena kontaminasi langsung spora C. tetani pada

berbagai luka akibat benda tajam seperti luka tusuk (puncture) oleh benda

berkarat, luka bakar, ulcer, fraktur (patah tulang), luka operasi (infeksi saat

operasi) atau saat injeksi obat (Kiefer 2004). Spora dari kuman tetanus akan cepat

mengalami germinasi pada luka dengan tekanan oksigen rendah. Kondisi ini

Page 15: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

21

ditemukan pada luka nekrosis yang tertutupi oleh keropeng, tanah, debu dan

terbungkus kain (Siegmund 1979; Mims 1982). Infeksi dari spora C. tetani juga

dapat melalui luka saat kastrasi, potong ekor, pencukuran bulu, dan tali pusar

(Lewis 1998). Luka dengan kondisi oksidasi-reduksi yang rendah mempercepat

spora germinasi dan berubah menjadi sel bakteri yang aktif (Kiefer 2004).

Keparahan kejadian tetanus tergantung atas jumlah toksin yang mampu

mencapai CNS, dan masa inkubasi yang pendek. Periode inkubasi (waktu yang

diperlukan dari saat inokulasi sampai muncul gejala pertama) dapat dibedakan

atas periode onset atau waktu yang diperlukan dari gejala pertama muncul sampai

reflek spasmus yang pertama. Bakteri ini bersifat noninvasif dan gejala yang

timbul karena pengaruh toksin yang akan terbentuk setelah periode inkubasi.

Lamanya periode inkubasi dan keparahan penyakit dipengaruhi oleh jumlah toksin

yang terbentuk pada awal infeksi dan toksigenitas strain yang menginfeksi, jumlah

dan kecepatan toksin mencapai neural pathways dan sirkulasi darah, kemampuan

perpindahan toksin pada neural pathways, panjang dari neural pathways, dan

kerentanan reseptor pada CNS (tergantung spesies). Pada manusia masa inkubasi

14 hari sedangkan pada hewan 24 jam sampai dua minggu atau lebih (Bizzini

1993).

Angka kematian akibat C. tetani menjadi sangat tinggi jika penanganan

luka tidak baik dan terjadi dekat organ vital (Ray 2004). Awal infeksi, gejala

pada lesi tidak teramati. Apabila kondisi lingkungan tidak mendukung spora akan

dorman dalam beberapa hari sampai minggu (Kiefer 2004), jika kondisi

mendukung spora mengalami germinasi, dan sel yang baru terbentuk melepaskan

toksin yaitu tetanolisin dan tetanospasmin. Angka mortalitas lebih tinggi pada

kuman dengan masa inkubasi pendek. C. tetani memerlukan adanya infeksi

bakteri lain untuk berkembang di tempat infeksi awal, terutama untuk

menimbulkan reaksi peradangan (Ray 2004), sehingga pemberian antitetanus

sering dikombinasikan dengan obat untuk bakteri lain (Guidolin et al. 1998).

Toksin yang terbentuk berjalan secara retrograde sepanjang serabut

syaraf, dan menetap pada jaringan syaraf. Target utama dari toksin adalah daerah

sekitar batang otak. Perkembangan gejala klinis penyakit tetanus diawali kontraksi

otot secara intermiten disekitar tempat masuk kuman, selanjutnya lock jaw diikuti

Page 16: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

22

dengan kekakuan seluruh tubuh, kemudian spasmus otot. Kematian terjadi karena

kegagalan pernafasan (Kiefer 2004). Kejadian penyakit lebih sering terjadi di

daerah pedesaan di negara dengan iklim panas terutama pada petani yang

mendapat luka saat pengolahan tanah pertanian. Pada negara dengan program

imunisasi tidak teratur, kejadian tetanus lebih banyak bersifat neonatal (Ray

2004). Di negara maju seperti Amerika, kejadian tetanus masih ditemukan

meskipun rendah (50 orang pertahun) terutama pada orang yang tidak diimunisasi,

imunisasi tidak lengkap atau teratur, dan telah diimunisasi dengan lengkap tetapi

dosis boster tidak mampu memberikan perlindungan yang protektif (Ray 2004).

Toksin Tetanus

Toksigenesis adalah kemampuan bakteri patogen memproduksi toksin

untuk menimbulkan penyakit. Ditinjau dari sifat biokimia, ada dua tipe toksin

bakteri, yaitu toksin yang tersusun atas lipopolisakarida dan protein. Sedangkan

berdasarkan atas proses pembentukan dibedakan atas endotoksin dan eksotoksin.

Endotoksin adalah toksin yang dihasilkan bakteri gram negatif dari komponen

struktural membran luar sel bakteri, dilepaskan dari sel bakteri yang lisis akibat

pertahanan inang (enzim lisosim). Komponen penyusun endotoksin adalah

lipopolisakarida (LPS) (Emsley 2002) .

Eksotoksin merupakan tipe toksin protein terlarut (soluble), disekresikan

oleh bakteri hidup selama masa pertumbuhan eksponensial. Produksi eksotoksin

spesifik dari masing-masing spesies bakteri karena memiliki aktivitas sitotoksik

pada sel yang khusus seperti tetanus dan botulinum hanya menyerang sel syaraf

sedangkan pada tipe sel yang lain kerusakan yang ditimbulkan tidak khas. Dalam

aksi sitotoksiknya memerlukan substrat khusus. Substrat itu merupakan

komponen dari sel, organ atau cairan tubuh inang. Terminologi terhadap toksin

protein bakteri disesuaikan dengan tempat kerja toksin itu seperti enterotoksin,

neurotoksin, leukosidin, atau hemolisin. Toksin merupakan faktor virulensi dan

hanya diproduksi oleh strain bakteri yang virulen (Todar 2002).

Toksin tetanus merupakan suatu protein yang disintesis sebagai

polipeptida rantai tunggal dengan berat molekul 150 kDa, terdiri atas dua

komponen yaitu: Ujung amino (A-terminal atau fragmen A) rantai ringan (L)

Page 17: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

23

dengan berat molekul 50 kDa, dan ujung carboxyl (C-terminal atau fragmen B)

rantai berat (H) dengan berat molekul 100 kDa. Kedua komponen tersebut

dihubungkan oleh ikatan disulf ida (Emsley 2000). Toksin dari kuman tetanus

merupakan protein yang sangat poten apabila berikatan dengan axon neural syaraf

perifer. Toksin yang terbentuk akan mencapai neuron motor dan menyebar secara

lokal untuk mencapai sistem syaraf pusat (Mims 1982).

Pada sekuen tingkat DNA, toksin tetanus memiliki homolog dengan

neurotoksin botulinum. Memiliki dua rantai disulfida yang berlokasi antara rantai

berat dan rantai ringan (cys 438 sampai cys 466), dan dalam fragmen C (cys 1076

sampai cys 1092). Toksin yang dihasilkan oleh kuman tetanus yaitu :

tetanospasmin (zink metalloprotease) yang sangat poten menyerang jaringan

syaraf (neurotoksin) , dan tetanolisin dengan sifat seperti hemolisin. Produksi

toksin tergantung atas kondisi luka dan kultur yang tersedia. Tetanolisin

dihasilkan dalam jumlah sedikit oleh strain patogenik dan tidak memainkan peran

penting dalam proses penyakit (Bizzini 1993).

Toksin tidak stabil terhadap panas, cahaya, asam, dan enzim proteolitik,

sehingga harus disimpan dalam ruang gelap dan dingin. Toksin dapat dipecah

oleh enzim proteolitik seperti tripsin, kemotripsin, elastase, clostripain

(Habermann 1988), dan papain (Rowe et al. 2000). Digesti toksin dengan enzim

papain akan memecah molekul toksin menjadi dua fragmen, yaitu rantai ringan

dan rantai berat (Marvaud et al. 1998). Fragmen tunggal toksin kurang toksik

dibandingkan dengan toksin secara utuh, untuk penghambatan neuromuskular.

Rantai berat dan ringan dari toksin dapat dipisahkan secara isoelektrik. Rantai

berat berperan dalam pelepasan noradrenalin dari otak dan K+ dari eritrosit.

Pemberian toksin tidak efektif lewat mulut. Toksin dapat diendapkan dengan

amonium sulfat dan dalam kondisi kering sangat poten dalam jangka lama

(Bizzini 1993).

Produksi toksin tetanus diperankan oleh gen TeTx (gen tetanus toksin)

ditemukan pada 74 kb pE88 plasmid C.tetani. Regulasi aktivator transkripsi dari

gen TeTx dilakukan oleh gen TetR (Bruggemann et al. 2003). Gen TetR

berlokasi di upstream gen TeTx di daerah flanking 5’ disandi ole h 29 asam

amino terminal. Gen TetR mempunyai berat molekul 21.562 kDa tersusun atas

Page 18: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

24

178 asam amino, dengan gambaran pada DNA-binding protein bermotif helix-

turn-helix. Mekanisme pengaturan oleh gen TetR merupakan mekamisme regulasi

conserved untuk gen neurotoksin. Selain mekanisme pengaturan melalui gen,

produksi toksin pada C. tetani dipengaruhi oleh suatu peptida rantai pendek pada

casein hydrolysate, dan faktor lain yang penting adalah signal lingkungan di

tempat kuman yaitu keberadaan ion Zn (Marvaud et al. 1998). Plasmid pE88

juga menyandi faktor virulen yang lain seperti kolagenase (114 kDa) yang

ditandai dengan ColT, tetanolisin O, hemolisin, protein binding-fibronektin.

Enzim kolagenase memainkan peranan penting pada patogenesis C. tetani, karena

fungsi dari enzim ini untuk merusak integritas jaringan dari inang yang terinfeksi.

ColT mirip dengan ColB yang dihasilkan oleh C. botulinum sedangkan dengan

spesies clostridium yang lain berbeda (segmen 2 pada ColT tidak ada)

(Bruggemann et al. 2003).

Sifat toksisitas toksin protein dapat dihilangkan tetapi sifat antigeniknya

tetap dipertahankan, yang disebut dengan toksoid. Toksoid dibuat dengan cara

memberikan perlakuan pada toksin dengan berbagai reagen seperti formalin,

iodine, pepsin, asam askorbat, dan keton. Larutan diinkubasikan pada suhu 37 oC

dengan pH 6 sampai 9 selama beberapa minggu. Toksoid dapat digunakan dalam

imunisasi buatan dan mampu menimbulkan titer antitoksin yang tinggi dalam

serum (Todar 2002).

Fragmen HC yang juga disebut fragmen C rantai berat adalah fragmen

terminal karboksil (COOH-terminal) dari toksin tetanus dengan berat molekul 50

kDa, diperlukan pada stadium awal proses intoksikasi untuk aktivitas perlekatan

pada gangliosida (Halpern dan Loftus 1993). Topologi dari fragmen HC, terdiri

atas dua domain yaitu domain amino-terminal jelly roll dan domain carboksil-

teminal β-trefoil (Gambar 2). Domain carboksil-teminal β-trefoil mengandung

bagian untuk berikatan dengan gangliosida (Fotinou et al. 2001), sedangkan

domain amino-terminal jelly roll memiliki struktur mirip dengan lektin, sebagai

kandidat untuk berikatan dengan gangliosida, sehingga dapat dikatakan toksin

tetanus memiliki banyak binding site karbohidrat (Emsley et al. 2000).

Page 19: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

25

Gambar 2 Fragmen Hc toksin tetanus (Emsley et al. 2000).

Beberapa peneliti menyebutkan toksin protein khususnya yang bereaksi

intraseluler terdiri atas dua komponen yaitu : subunit A (rantai ringan) berespon

untuk aktivitas enzimatik dari toksin; subunit B (rantai berat) untuk berikatan

dengan reseptor spesifik pada sel membran inang dan tempat transfer enzim untuk

melewati membran sel. Toksin tetanus disintesis sebagai polipeptida tunggal,

dibagi menjadi domain A dan B yang dapat dipisahkan dengan enzim proteolitik.

Komponen enzimatik (subunit A) ini tidak aktif sampai dilepaskan dari toksin

natif (A+B). Isolasi subunit A secara enzimatik aktif tetapi kurang mampu

berikatan dan masuk ke dalam sel. Isolasi subunit B mampu berikatan dengan sel

target tetapi tidak toksik (Todar 2002).

Mekanisme Kerja Toksin Tetanus

Pada luka yang terkontaminasi spora C. tetani dengan kondisi lingkungan

anaerob, maka spora akan mengalami germinasi dan menjadi bentuk aktif. Pada

masa pertumbuhan eksponensial akan dilepaskan eksotoksin yang disebut

tetanospasmin. Toksin mempengaruhi kerja sistem syaraf menjadi irregular.

Transmisi menuju otak melalui neuron secara retrograde (Anonim 2003).

Page 20: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

26

Ada dua mekanisme toksin masuk ke sel target (sel syaraf). Pertama,

disebut mekanisme langs ung, yaitu subunit B pada toksin natif berikatan dengan

reseptor spesifik pada sel target (ujung syaraf motorik) dan menyebabkan

terbentuknya lubang pada membran sel sebagai tempat masuknya subunit A ke

dalam sitoplasma sel. Proses terikatnya toksin pada syaraf diawali terikatnya

toksin dengan afinitas rendah pada gangliosida, selanjutnya kompleks membran-

gangliosida-toksin bergerak ke arah lateral sampai berikatan dengan afinitas tinggi

pada reseptor protein spesifik toksin. Proses ini diikuti dengan langkah

internalisasi toksin setelah itu bergerak retrograde pada axon ke ventral spinal

cord dan batang otak (Bizzini 1993). Toksin yang terbentuk menyebar ke otot

disekitarnya melalui ikatan dengan terminal presinaptik pada axon motor.

Selanjutnya toksin masuk ke sistem limpatik dan vascular darah untuk menyebar

ke seluruh otot dan ujung syaraf. Cara penyebaran toksin seperti ini menyebabkan

tetanus general atau juga disebut descending tetanus. Blood brain barier dan

blood barier nerve perifer merupakan jalan masuk langsung toksin ke sistem

syaraf (Bizzini 1993).

Kedua, disebut mekanisme alternatif, toksin natif berikatan dengan sel

target dan struktur A/B masuk ke dalam sel melalui proses endocitosis mediated-

reseptor (RME). Toksin yang berada dalam sel membentuk vesikel yang disebut

endosom. Ion H+ masuk ke dalam endosom menyebabkan pH di dalam endosom

menjadi rendah, hal itu mengakibatkan terpisahnya subunit A/B. Selanjutnya

subunit B melepaskan subunit A dari endosom menuju target di sitoplasma sel

(Gambar 3). Subunit B tetap di endosom dan mendaur ulang permukaan sel.

Kedua kejadian itu memerlukan pemasukan molekul protein dalam jumlah besar

ke dalam dan menembus membran bilayer lipid (pada sel membran atau membran

endosom). Aktivitas itu sebagai refleks i dari kemampuan toksin A/B atau

komponen B untuk masuk ke lapisan lipid membentuk jalur permeabel ion (Todar

2002). Mekanisme kerja toksin mirip untuk seluruh kuman yang memproduksi

toksin protein hanya sel targetnya yang berbeda, seperti bakteri dipteria dan

pseudomonas menggunakan jalur langsung dan RME sedangkan bordetella

pertusis dan anthrax dengan cara mengkatalisis pembentukan cAMP dari ATP

intraselular sel inang (Todar 2000).

Page 21: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

27

Gambar 3 Proses perlekatan toksin bakteri pada sel (Rappuoli dan Montecucco 1997).

Mekanisme kerja toksin tetanus meliputi empat proses yaitu : perlekatan

pada sel ganglion; internalisasi (masuk) ke dalam vesicular; translokasi

sitoplasmik; dan pelepasan proteolitik pada subs trat neuron. Perlekatan toksin

tetanus pada sel ganglion diawali dengan terikatnya toksin pada gangliosida

permukaan sel syaraf. Gangliosida sel syaraf mengandung substansia

sialogangliosida yang sering disebut protein-G pada membran sel. Hal ini

dimungkinkan karena ujung karbonil (HC) fragmen rantai berat dari toksin tetanus

mengandung ganglioside-binding site (Gambar 4) . Masing-masing kuman

menggunakan protein-G yang berbeda, misalnya toksin kolera menggunakan

ganglioside GM1 (Bruggemann et al. 2003), toksin botulinum menggunakan

ganglioside GT1b (Yowler et al. 2002), dan toksin tetanus menggunakan

ganglioside GT1 dan atau GD1b; dan N-glikosilat p15 (Miana-Mena et al. 2002).

C. tetani juga memiliki gen signel-recognition particle (SRP) sebagai

sistem translokasi protein, protein ini mirip dengan SRP manusia. Sistem ini

dipercaya berperan dalam proses translokasi dan masuknya toksin ke membran

protein sel (Bruggemann et al. 2003). Perlekatan toksin tetanus pada permukaan

neuron untuk dapat internalisasi ke dalam sel neuron juga terjadi melalui lipid

Page 22: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

28

raft. Lipid raft (anyaman lipid) adalah suatu kompleks yang terbentuk dari

protein glycosylphospatidylinositol (GPI), gangliosida, kolesterol dan spingolipid

yang terletak dipermukan neuron. Komponen tersebut membentuk suatu anyaman

yang lebih dominan kandungan lipidnya (Herreross et al. 2001). Perlekatan toksin

tetanus pada lipid raft juga karena pengaruh marker rafts yang terkandung

didalamnya. Marker rafts tersusun atas glikoprotein yang mempunyai berat

molekul 15 kDa, sehingga sering disebut p15 (Herreros et al. 2000). Ketahanan

dan keutuhan dari lipid rafts itu dipengaruhi oleh kandungan kolesterol pada

permukaan neuron. Beberapa toksin yang dikenal sebagai pore-forming toxin

berikatan pada komponen lipid rafts dipermukaan sel (Herreros et al. 2001).

Anyaman lipid (lipid raft) adalah mikrodomain pada membran plasma.

Komponen ini berfungsi untuk menyeleksi zat yang akan masuk ke dalam vesikel,

lalu lintas menuju puncak membran, dan penerima tanda (signaling) (Brown dan

London 2000).

Gambar 4 Interaksi gangliosida pada dua permukaan binding site fragmen Hc.

Lokasi Gal4-GalNAc3 adalah celah dalam pada Hc (warna merah) dan Sia7-Sia6 adalah lekuk yang dangkal (Fontinou et al. 2001). Protein agrin juga sangat berperan dalam pembentukan neuromuscular

junction. Protein ini berperan dalam mereorganisasikan mikrodomain membran

lipid (lipid raft) dan memediasi transpor langsung pada sel syaraf yang

berdekatan. Agrin ini disekresikan dari neuron motor dan sel otot, bekerja secara

ekstraseluler untuk memacu agregasi molekul secara lokal. Sehingga masuknya

toksin tetanus ke dalam sel syaraf selalu melalui kompartemen membran sel

(Miana-Mena et al. 2002).

Page 23: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

29

Molekul gangliosida merupakan kelas glikospingolipid, ditemukan dalam

konsentrasi tinggi pada membran sel neuron (Fotinou et al. 2001). Gangliosida

tersusun atas asam sialat (N-acetylneuranimic) yang terikat pada oligosakarida

(galaktose dan N-acetylgalaktosamin) dan linked dengan ceramide. Bentuk dasar

gangliosida adalah Galβ3GalNAcβ4 (NeuAcα3) Galβ4GlcβCer, dengan satu atau

lebih asam sialat. GM1 dan GD1b memiliki residu asam monosialik dan disialik

yang berikatan dengan residu internal galaktosa, sedangkan GT1b dan 6Q1b

berikatan dengan residu terminal galaktosa (Emsley 2000). Fragmen HC toksin

tetanus akan mengenali reseptor gangliosida dan satu gangliosida akan berikatan

secara simultan terhadap lebih dari satu molekul toksin tetanus (Lalli et al. 1999;

Williamson et al. 1999; Knight et al. 1999). Toksin tetanus berikatan pada bagian

Gal4-GalNac3 dan Sia7-Sia6 (Gambar 4)(Fotinou et al. 2001). Perlekatan toksin

tetanus pada gangliosida, dan patogen lain seperti toksin E coli heat-labil tipe I,

toksin kolera dan simian virus untuk menghindari degradasi oleh lisosim (Miana-

Mena et al. 2002).

Terikatnya fragmen HC dari subunit B menyebabkan terbentuknya lubang

pada membran sel syaraf, melalui lubang ini toksin masuk ke dalam vesikular sel.

Fragmen Hc mempunyai kemampuan melekat pada neuron dan diperlukan

sebagai alat transporasi intraseluler oleh toksin tetanus (Lalli et al. 1999). Toksin

tetanus mengalami proses pemecahan proteolitik menjadi ujung amino rantai L

dan rantai H. Rantai H dapat dipecah menjadi fragmen HC dan HN. Masing-

masing fragmen memiliki fungsi yang berbeda. Fragmen HC untuk berikatan pada

sel yang disensitisasi kemudian internalisasi ke vesikel. Sedangkan fragmen HN

untuk translokasi rantai L melewati membran vesikular (Fotinou et al. 2001).

Setelah internalisasi, rantai ringan (L) bertranslokasi ke dalam sitosol (Rummel et

al. 2003). Keberadaan residu asam sialat tunggal pada residu internal Gal pada

GM1, tak cukup untuk tempat berikatan toksin tetanus, diperlukan residu asam

sialik yang lebih banyak. Untuk perle katan fragmen Hc diperlukan dua tempat

yang berbeda pada gangliosida. Pengetahuan tentang perlekatan neurotoksin

clostridium pada reseptor sel neuron, memberikan suatu informasi yang penting

untuk membuat agen terapeutik antitetanus (Fotinou et al. 2001). Pelepasan

proteolitik ujung amino rantai ringan (L) menyebabkan aktivitas katalitik

Page 24: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

30

metaloprotease untuk melawan sinaptobrevin dan merangsang terjadinya

keracunan (Emsley et al. 2000; Fotinou et al. 2001). Aktivitas proteolitik dari

rantai L terjadi secara selektif pada protein sinap, yaitu hanya pada sinaptobrevin

(Herreros et al. 2001). Sinaptobrevin yaitu suatu komponen esensial untuk

eksositosis sel neuron. Keberadaan bioenergetika ion sodium yang ekstensif

dipercaya sebagai faktor tambahan keberhasilan invasi kuman tetanus ke jaringan

(Bruggemann et al. 2003).

Toksin untuk sampai pada sistem syaraf pusat (CNS) melalui syaraf

perifer mene mbus sawar darah pada sinap (Mims 1982). Toksin berkumpul pada

ujung syaraf (presinaptik) dan translokasi pada alpa motor neuron (Habermann

1988; Lewis 1998) kemudian berjalan sepanjang axis silinder syaraf motorik.

Rantai berat dari toksin akan berikatan dengan reseptor gangliosida neuron dan

rantai ringan (sangat toksik) akan mengganggu kontrol horn anterior. Motor

syaraf pada batang otak sangat pendek sehingga toksin akan cepat sampai di

nervus cranialis I yang berakibat spasmus otot mata dan rahang (Mims 1982).

Toksin yang terlepas awalnya terserap oleh motor syaraf yang ada disekitar luka

dan melalui traktus syaraf mencapai spinal cord, proses ini disebut ascenden

tetanus. Peristiwa ini menyebabkan gejala spasmodik, kontraksi tonik. Jika toksin

yang dilepaskan pada tempat infeksi, menyebar melalui jaringan limpe kemudian

buluh darah kemudian sampai pada CNS, proses ini disebut descenden tetanus

dengan gejala berupa tetanus general (Siegmund 1979).

Pergerakan toksin pada organel axonal diperlukan mikrofilamen dan

setelah axonal retrograde diperlukan peran myosin Va dan motor mikrotubuli

(Lalli et al. 2003). Waktu yang diperlukan untuk perjalanan toksin menuju otak

berhubungan dengan masa inkubasi penyakit (Gambar 5). Pemutusan syaraf itu

akan memperlambat perjalanan toksin. Pemotongan spinal cord akan mencegah

toksin sampai di otak. Sedangkan gangglion spinal dari syaraf sensoris sebagai

barier penyebaran toksin (Lewis 1998).

Masa inkubasi penyakit bervariasi dari tiga sampai 10 hari setelah infeksi

pada luka. Gejala awal yang terlihat pada hewan adalah diam dan malas bergerak,

kekakuan seluruh tubuh, kemudia n berbaring dalam 12 sampai 24 jam, gejala

selanjutnya spasmus tetanik, opistotonos, dan hiperaestesia. Kematian terjadi tiga

Page 25: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

31

sampai empat hari setelah muncul gejala klinis pertama (Lewis 1998). Tempat

berikatan toksin tetanus dan toksin botulinum sama pada ujung terminal

neuromuscular motor junction , tetapi mekanisme intraseluler pada sistem syaraf

berbeda sehingga kedua toksin menunjukan gejala yang berbeda. Toksin

botulinum (BoNTs) kerjanya bersifat lokal pada sistem syaraf perifer dengan

mengganggu perlepasan neurotransmiter yaitu menghambat pelepasan a setilkolin

Gambar 5 Patogenesis penyakit tetanus (Anonim 2003).

dan menyebabkan paralisis lemah. Sebaliknya toksin tetanus (TeNT) bekerja

pada sistem syaraf pusat, berjalan secara retrograde pada axon neuron inhibitor

dalam spinal cord dan memecah sinaptobrevin. Pelepasan rantai ringan juga

menghalangi pelepasan neurotransmiter dengan cara mencegah pembentukan

komplek SNARE sinaptik (Fotinou et al. 2001; Herreros et al. 2001). Miana-

Mena et al. (2002) melaporkan toksin tetanus mengambat aktivitas neuromuskular

presinaptik melalui penghambatan (menutupi) reseptor tempat berikatan ion

sodium pada membran sel. Toksin tetanus hanya menghambat transmisi sinaptik

tanpa merusak integritas dari syaraf. Sedangkan toksin botulinum dilaporkan

1. Luka terkontaminasi spora C. tetani

2. Penyebaran Toksin

3. Gejala klinis Kekakuan,dan paralisis pada nervus motor cranialis dan perifer . Contoh lockjaw

Gagal Jantung

Gagal Respirasi

Page 26: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

32

menghambat transmisi pada postsinaptik, yang khusus berikatan dan menghambat

reseptor asetilkolin tanpa mempengaruhi fungsionalitas syaraf seperti aliran ion ke

dalam sel syaraf.

Gambar 6 Proses penghambatan toksin tetanus terhadap reseptor transmiter inhibitor (Emsley et al. 2000).

Toksin tetanus menghambat pelepasan neurotransmiter dari membran

presinaptik pada neuron inhibitor nervus terminal (Gambar 6) (Emsley 2000),

kemudian berjalan melalui transpor retrograde dari neuromuskular junction ke

sistem syaraf pusat dengan target penghambatan pada neuron di dalam spinal cord

dan batang otak mamalia (Bruggemann et al. 2003). Transpor toksin ke tempat

aksi di CNS tergantung atas te rikatnya toksin pada reseptor membran presinaptik

(keterlimpahan disialo-dan trisialogangliosida atau sialoglikoprotein pada vehikel

sinaptik) dan internalisasi ke dalam membran transpor retroaxonal dalam sistem

carrier reticulum endoplasmic smooth. Toksin akan menghambat pelepasan glisin

dan GABA dengan cara menghambat pelepasan stimulasi K+ , memblok secara

lengkap Ca++ serta menstimulasi sekresi katekolamin, dan mengganggu

metabolisme cGMP. Tiga langkah aksi toksin yaitu: 1) toksin berikatan untuk

fiksas i, hal itu tergantung pada suhu dan bersifat reversible, 2) molekul toksin

bertranslokasi pada membran sel, hal itu tergantung pelepasan transmiter, 3)

paralisis sangat tergantung suhu dan tidak berhubungan dengan pelepasan

transmiter. Perubahan metabolisme yang menyertai tetanus adalah cairan tubuh,

asam basa, keseimbangan elektrolit, karbohidrat, protein, lipid, dan metabolisme

asam nukleat. Tetanus yang berat diawali oleh alkalosis respirasi diikuti oleh

acidosis dan terus meningkat karena terbentuk asam laktat akibat aktivitas otot

berlebih (Bizzini 1993).

Page 27: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

33

Waktu yang diperlukan oleh toksin untuk sampai di batang otak

tergantung dari lokasi lesi, dari percobaan injeksi pada otot lidah diperlukan

waktu kurang dari dua jam mencapai batang otak, sedangkan injeksi melalui otot

gastrocnemius diperlukan waktu lebih dari enam jam (Miana -Mena et al. 2002).

Toksin mengkatalisis vesikel protein sinaptobrevin pada sinap melalui pelepasan

proteolitik. Hal ini akan menyebabkan konstraksi otot secara kontinyu yang

pertama kali dilihat pada otot dagu dan leher (lockjaw) (Bruggemann et al. 2003).

Tetanospasmin merupakan Zink metaloprotease, dilepaskan dalam luka

dan berikatan dengan motor neuron terminal daerah perifer, masuk ke dalam

akson dan melalui transpor retr ograde intraneural mencapai nervus cell body di

batang otak dan spinal cord. Toksin mengalami migrasi dari daerah sinap ke

terminal presinap. Di daerah presinap toksin memblok pelepasan inhibitor

neurotransmiter glisin dan gamma-aminobutyric acid (GABA) dengan cara

memecah protein yang penting untuk fungsi pelepasan vesikel sinaptik. Salah satu

protein penting itu yaitu sinaptobrevin. Protein itu menyebabkan penurunan efek

penghambatan dan meningkatkan resting firing rate pada neuron motor sehingga

terjadi kekakuan otot (Ray 2004).

Berkurangnya waktu aktivitas reflek, berakibat polisinaptik menyebar ke

impul (aktivitas glicinergik). Frekuensi agonis dan antagonis lebih sering

dibandingkan dengan inhibisi sehingga terjadi spasmus. Hilangnya inhibisi juga

mempengaruhi neuron preganglion simpatetik di daerah lateral substansia abu-abu

spinal cord dan menyebabkan hiperaktivitas simpatik dan kadar katekolamin yang

bersirkulasi tinggi (Ray 2004).

Regulasi sintesis dan sekresi toksin tetanus dikontrol secara ketat oleh

elemen regulator yang sangat sensitif terhadap signal lingkungan. Aktivitas

ekstraseluler toksin tetanus sangat tergantung pada Zn++ untuk menghambat

neurotransmisi pada sinap inhibitor, sedangkan produksi toksin dipteri

dipengaruhi oleh ketersediaan ion Fe pada medium pertumbuhan bakteri, ekspresi

toksin cholera dan faktor virulen adesin dikontrol oleh osmolaritas dan temperatur

lingkungan (Todar 2002) .

Page 28: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

34

Imunitas Terhadap Toksin Tetanus

Faktor utama ketahanan tubuh terhadap toksin adalah fungsi barier tubuh,

terutama blood brain barier ketika toksin bergerak pada neural pathways, barier

uterin dan intestinal. Makrofag sebagai pertahanan utama terhadap kuman, tetapi

kehadiran toksin dapat mengganggu pelepasan lisosim dari makrofag. Imunitas

spesifik tidak berkembang pada pasien surviving karena jumlah toksin yang

menyebabkan sakit tidak banyak untuk dapat imunogenik, toksin yang diproduksi

secara insitu selalu berikatan pada reseptor pada nervus terminal yang

menginervasi area itu (Bizzini 1993). Toksin tetanus merupakan antigen yang

sangat baik, dan dapat dibuat antitoksin pada serum dengan titer tinggi. Kuda

adalah produser antitoksin tetanus yang sangat baik. Pemakaian antitetanus kuda

harus hati-hati jika pasien menderita alergi seperti asma atau eksem infantile atau

alergi terhadap semua injeksi antiserum (Schroder dan kuhlmann 1991; Maple et

al. 2001). Untuk dapat digunakan sebagai vaksin, toksin harus dihilangkan sifat

toksisitasnya tanpa mengurangi sifat antigeniknya melalui perlakuan tertentu,

seperti formalin, iodine, pepsin, asam askorbat, dan keton. Toksoid bersifat inaktif

sehingga memerlukan adjuvan untuk stimulasi sistem imun (Bizzini 1983).

Pada domba, imunisasi awal memerlukan dua kali dosis dengan interval

pemberian empat sampai enam minggu. Imunisasi pertama dapat diberikan dosis

sensitizing dan imunisasi kedua dapat diberikan dosis confirming (dosis yang

diperkuat). Imunisasi ketiga diberikan satu tahun kemudian (Bizzini 1993).

Kekebalan akan berkurang dalam periode tahun dan memer lukan boster secara

berkala setiap lima tahun (Lewis 1998). Pada manusia imunisasi pertama

diberikan saat umur dua tahun kemudian diulang setiap 10 tahun (Anonim 2003).

Vaksin generasi baru yang telah dikembangkan dibuat dari C-terminal

(fragmen C) rantai berat toksin tetanus yang diinaktivasi menggunakan

formaldehid, fragmen ini tidak toksik dan mampu meningkatkan fungsi netralisasi

antibodi (Marvaud et al. 1998). Kadar imunitas antitetanus berdasarkan atas

memori imunologis yang bervariasi dan sangat tergantung umur, dengan

bertambahnya umur dalam suatu populasi kemungkinan terserang infeksi tetanus

tinggi (Schatz et al. 1998; Matos et al. 2002).

Page 29: Karakteristik Imunoglobulin Y Antitetanus Diisolasi dari ... 2... · Sistem Imun Sistem imun dimiliki oleh semua spesies, digunakan untuk ... pertahanan secara anatomi, fisiologi,

35

Pencegahan dengan Antitoksin

Pada kedokteran hewan, penggunaan antitoksin untuk pencegahan

penyakit member ikan hasil yang memuaskan. Pemberian imunisasi pasif dan

dikombinasikan dengan imunisasi aktif juga baik. Standar internasional

kandungan antitoksin tetanus tiap ampul adalah 120 IU (Sesardic et al. 1993).

Antitetanus serum direkomendasikan dapat diberikan secara kontinyu pada

orang yang mudah mendapat tetanus dari luka, terutama yang mempunyai sejarah

imunisasi tidak lengkap atau status imunisasinya tidak jelas (Porter et al. 1992).

Pemberian imunoglobulin (ATS) harus diikuti dengan imunisasi untuk

pengobatan tetanus yang sering terjadi mengikuti kejadian luka, hal ini untuk

mendapatkan kekebalan dalam waktu lebih panjang karena kekebalan dari

imunisasi tetanus baru muncul 7 hari post imunisasi (Forrat et al. 1998).

Pengobatan terhadap luka yang beresiko terkontaminasi infeksi tetanus

dengan cara imunisasi aktif, manajemen pengobatan luka lokal, dan imunisasi

pasif. Imunisasi pasif awalnya berkembang mulai abad ke-20, dan masih relevan

sampai saat ini untuk pencegahan tetanus pada pasien yang mendapat luka. Hal itu

juga dilakukan pada pasien penderita tetanus (Forrat et al. 1998). Proteksi untuk

melawan efek letal toksin tetanus hanya dapat diproduksi dari dosis antigen yang

sangat tinggi diikuti dengan imunisasi dengan bakteri hidup yang telah

dilemahkan (Grangette et al. 2001).