8

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Ciri dan Klasifikasi Toxoplasma gondii

Toxoplasmosis disebabkan oleh Toxoplasma gondii yang merupakan protozoa

intraseluler yang tergolong Apicomplexa sama seperti Plasmodium penyebab

malaria (Kavitha, 2012). Toxoplasma gondii merupakan parasit obligat

intraselular yang pertama kali ditemukan oleh Nicolle dan Manceaux pada tahun

1908. Parasit ini diisolasi dari sejenis tikus di Afrika Utara yaitu Ctenodactylus

gondi, sehingga diberi nama Toxoplasma gondii (Black dan Boothroyd, 2000).

Berdasarkan karakteristik polimorphismenya serta tingkat virulensinya di

laboratorium, Toxoplasma gondii dikelompokkan menjadi 3 strain. Perbedaan

yang dijumpai pada ketiga kelompok ini sekitar 1- 2% (Su, 2003; Saeij, 2005).

Tipe I T.gondii atau isolat RH sangat virulen pada tikus yang ditandai dengan

LD100 kurang dari 10 parasit sedangkan tipe II atau isolat NTE dan III virulensi

lebih rendah dengan LD100 lebih dari 1000 parasit (Kim dan Weiss, 2004; Han,

2012).

Toxoplasma gondii terdapat dalam tiga bentuk yaitu takizoit (bentuk

proliferatif), kista (berisi bradizoit) dan ookista (berisi sporozoit) (Kasper,

2010). Takizoit memperbanyak diri secara cepat pada berbagai macam sel di

tubuh hospes antara dan sel epitelial intestinal dari hospes definitif. Takizoit

ditemukan pada infeksi akut dalam berbagai jaringan tubuh. Bradizoit adalah

9

bentuk dari T. gondii yang memperbanyak diri secara lambat dalam kista

jaringan. Kista jaringan dapat ditemukan pada berbagai organ viseral misalnya

paru-paru, hepar, ginjal, namun lebih sering dijumpai pada jaringan saraf dan

otot misalnya otak, mata, otot skeletal dan myokardium. Kista jaringan utuh

umumnya tidak membahayakan dan dapat bertahan selamanya dalam tubuh

hospes tanpa menimbulkan respon inflamasi (Kasper, 2010; Schwartzman, 2006,

Dubey, 1998). Ookista yang terdapat dalam tinja kucing merupakan bentuk tidak

bersporulasi berbentuk spheris dan subspheris berukuran 10x12 µm, berisi dua

sporokista yang masing-masing mengandung empat sporozoit. Ookista

mempunyai dinding, berisi satu sporoblas yang membelah menjadi dua sporoblas

(Montoya, 2010).

Takizoit terdiri dari berbagai organela dan inclusion bodies yaitu pellicle

(lapisan luar), apical ring, polar ring, conoid, rhoptries, micronemes, micropore,

mitochondria, subpellicular micrutubulus, RE kasar dan halus, golgi complex,

ribosom, inti, granula padat, granula amylopectin apicoplast (multiple-

membrane-bound-plastid-like organela). Club-shaped organela yang disebut

rhoptries sebanyak 8-10 buah terdapat diantara inti dan anterior tip. Rhoptries

merupakan struktur ekskretori berbentuk kantung. Micronemes struktur

berbentuk batang yang terbentuk terutama pada ujung depan dari parasit. Fungsi

dari micronemes, rhoptries berkaitan dengan penetrasi ke dalam sel host dan

menciptakan lingkungan yang mendukung pertumbuhan dan perkembangan

parasit. Rhoptries mempunyai fungsi sekresi yang berkaitan dengan penetrasi sel

host, mensekresikan enzim proteolitik (Ajioka, 2001).

10

Gambar 2. 1. Takizoit Toxoplasma gondii (Ajioka,2001)

Toxoplasma gondii memiliki klasifikasi menurut International Code of

Zoological Nomenclature sebagai berikut:

Kingdom : Protista

Subkingdom : Protozoa

Phylum : Apicomplexa

Class : Sporozoasida

Order : Eucoccidiorida

Suborder : Eimeriorina

Family : Sarcocystidae

Subfamily : Toxoplasmatidae

Genus : Toxoplasma

Spesies : Toxoplasma gondii (Lavine 2008)

11

2.1.1. Strain dan Genom T. gondii

Sebagian besar strain T. gondii yang digunakan di laboratorium diisolasi dari

manusia dan hewan dengan Toxoplasmia encephalitis (TE). Strain tersebut terbagi

dalam 3 kelompok klon: tipe I, II dan III. Infeksi dengan dosis yang sangat

rendah strain tipe I hyper-virulent dapat menyebabkan pertumbuhan parasit

melimpah, produksi berlebihan sitokin pro-inflamasi sistemik dan kematian tikus

C57BL/6 mice, tipe II dan III dapat menyebabkan infeksi non letal dan

menyebabkan infeksi kronik yang laten pada otak dan otot (Han, 2012).

Toxoplasma gondii terdiri dari tiga genom yaitu: 87Mb genom inti, 6 kb

genom mitokondria dan 35 kb genom apikoplas. Toxoplasma gondii mempunyai

11 kromosom. Berdasarkan analisa genetik dari polimorfisme nukleotida,

T. gondii dikelompokkan menjadi 3 klon garis keturunan yang mempunyai

perbedaan fenotip. Masing-masing strain T. gondii memiliki kemampuan yang

berbeda dalam menyebabkan infeksi kronis (Ajioka, 2001).

Protein GRA merupakan kopi gen tunggal dan tidak memiliki intron

(kecuali GRA-2 memiliki 1 intron). Susunan motif heptanukleotida pada gen

GRA bervariasi baik dalam jumlah, posisi dan orientasi. GRA-1 memiliki

6 repeats sequence pada kedua arah dan inverted orientation yang dipisahkan

jarak berkisar 27 bp sampai 98 bp (Ajioka, 2001).

2.1.2. Siklus Hidup T. gondii

Siklus hidup T. gondii terbagi menjadi dua yaitu siklus hidup seksual

yang terjadi pada kucing dan hewan sebangsanya (feline) dan siklus hidup

12

aseksual yang terjadi pada beragam organisme selain kucing (Kasper, 2010;

Schwartzman 2006). Kucing merupakan hospes definitif karena dalam sel

epithelium usus halus kucing terjadi perkembangan stadium seksual maupun

aseksual (merogoni, gametogoni, dan sporogoni) (Farthing, 2003).

Siklus hidup seksual dimulai dari ookista maupun kista jaringan yang

menginvasi sel mukosa usus kecil kucing sehingga terbentuk schizont yang

kemudian berkembang menjadi gametosit. Setelah terjadi fusi antar gamet jantan

dan betina maka terbentuklah ookista yang kemudian keluar dari sel hospes

menuju ke lumen usus kucing dan dikeluarkan melalui feses kucing. Ookista

T. gondii ini infeksius bagi manusia dan resisten baik terhadap kekeringan dan

panas (Montoya, 2008; Schwartzman, 2001). Masing-masing ookista mengandung

2 sporokista dan setelah 48 jam akan terbentuk 4 sporozoit dari masing-masing

sporokista. Ookista dengan 8 sporozoit didalamnya jika tertelan kucing akan

mengulangi siklus hidup seksual dalam tubuh kucing (Kasper, 2008).

13

Gambar 2.2 Daur hidup Toxoplasma gondii (Hunter dan Sibley, 2012)

Ookista atau kista jaringan jika tertelan hospes intermediate seperti:

tikus, kambing, babi, burung dan juga manusia dapat terjadi siklus hidup aseksual.

Ookista terbuka dan mengeluarkan 8 sporozoitnya di dalam duodenum manusia

atau hewan, kemudian menembus dinding usus dan mengikuti sirkulasi darah dan

menginvasi berbagai sel terutama makrofag. Dalam makrofag, T. gondii

membentuk takizoit (Kasper, 2010; Montoya, 2008; Schwartzman, 2006).

Kemudian takizoit ini berubah menjadi bradizoit yang memperbanyak diri lebih

14

lambat untuk membentuk kista jaringan yang menyebabkan stadium kronis

penyakit (Kasper, 2008).

Tertelannya ookista yang telah bersporulasi akan mengakibatkan

terjadinya ekskistasi yang menyebabkan keluarnya sporozoit. Sporozoit kemudian

menginfeksi sel epitel usus dari inang dan berubah menjadi takizoit untuk

mengawali perkembangan siklus seksual dan aseksual. Sporozoit yang

menginfeksi sel-sel berinti akan berkembang menjadi takizoit dalam kurun waktu

24 jam setelah infeksi. Selanjutnya takizoit tersebut membelah diri secara

endodiogoni (endodyogony) (Black dan Boothroyd 2000; Morrissette dan Sibley

2002; Dzierszinski, 2004, Subekti, 2008).

2.2. Epidemiologi Toxoplasmosis

Toxoplasma gondii merupakan parasit zoonosis yang penyebarannya

sangat luas, hampir di seluruh dunia, termasuk Indonesia baik pada manusia

maupun pada hewan (Ramsewak, 2008). Toxoplasma gondii diperkirakan telah

menginfeksi 4-77% manusia (Tenter, 2000). Sekitar 30% penduduk Amerika

Serikat mempunyai antibodi terhadap T. gondii dalam tubuhnya, yang

menunjukkan pernah terinfeksi pada suatu saat dalam masa hidupnya (Lavine,

2008).

Toxoplasma gondii diperkirakan menginfeksi 30-50% penduduk dunia

(Hartati, 2014). Prevalensi antibodi terhadap T. gondii pada manusia dan hewan di

negara-negara Asia Tenggara berkisar 2-75% (Sundar, 2007). Seroprevalensi ini

dijumpai lebih tinggi pada populasi yang mempunyai kebiasaan mengkonsumsi

daging mentah atau setengah matang (Terazawa, 2003). Seroprevalensi

15

toxoplasmosis pada darah donor di Bali adalah 35,9%, sedangkan pada wanita

adalah 63,9% (Laksmi, 2013).

Pandemi HIV/ AIDS yang melanda penduduk dunia saat ini, menyebabkan

toxoplasmosis menjadi new emerging diseases karena dapat berakibat fatal dan

mematikan (Sukthana, 2000; Kasper, 2008; Nissapatorn, 2008). Penelitian

serologi menunjukkan 15-68% orang dewasa di USA terinfeksi Toxoplasma, dan

90% di Eropa. Sekitar 20-47% dari semua pasien yg terinfeksi HIV akan

mengalami ensefalitis di USA sedangkan di eropa dan Africa sekitar 25-50%.

Risiko kerusakan CNS dan morbiditas pada pasien HIV yang mengalami

toxoplasmosis sangat tinggi sehingga perlu deteksi dini infeksi Toxoplasma pada

pasien HIV (Mohraz, 2010).

Toxoplasmosis sampai saat ini masih merupakan masalah kesehatan yang

penting di seluruh dunia baik di negara maju maupun negara berkembang dan

juga menyebabkan kerugian finansial pada peternakan terutama domba dan babi

(Verhelst, 2014).

Besarnya proporsi orang dewasa sehat yang telah terinfeksi T.gondii di

masing-masing tempat bervariasi tergantung pada beberapa faktor antara lain:

umur, kebiasaan lokal, kondisi geografis. Pada manusia prevalensi zat anti T.

gondii di berbagai negara adalah: USA 5-30%, Amerika tengah, Perancis, Turki

Brazil seroprevalensi lebih tinggi daripada USA (Kasper, 2010)

Prevalensi zat anti T. gondii pada beberapa hewan di Indonesia adalah

sebagai berikut: kucing 35-73%, babi 11-36%, kambing 11-61%, anjing 75%

dan pada ternak lain kurang dari 10%. Prevalensi toxoplasmosis di Indonesia

16

mengalami peningkatan dari tahun ke tahun. Pada tahun 1976 Durfee menjumpai

prevalensi toxoplasmosis 51 % di Jawa Barat, 20 % di Jawa Tengah dan 31% di

Kalimantan Selatan. Prevalensi toxoplasmosis di Obano, Irian jaya sebesar 34,6

% (Gandahusada, 1991).

2.3. Cara Infeksi dan Gejala Klinis Toxoplasmosis

Manusia dapat terinfeksi oleh T. gondii dengan berbagai cara. Penularan

toxoplasmosis umumnya terjadi melalui rute oral yaitu secara tidak sengaja

menelan ookista dari tanah yang terkontaminasi misalnya melalui sayur atau

buah-buahan yang tidak dicuci, sumber air minum yg terkontaminasi ookista, susu

yang tidak dipasteurisasi, tidak mencuci tangan setelah kegiatan berkebun. Selain

melalui ookista, manusia juga dapat terinfeksi melalui kista jaringan pada daging

yang tidak dimasak dengan baik (Dubey, 2014; Kasper, 2008).

Toxoplasma ditemukan dalam intermediate host dalam 2 bentuk yaitu:

bradizoit dan takizoit. Bradizoit merupakan bentuk dormant, pertumbuhan

lambat, dapat ditularkan, berupa kista. Pada saat manusia memakan daging

setengah matang berisi kista yang mengandung bradizoit, dinding kista akan

pecah di dalam lambung host dan bradizoit yang tahan terhadap peptidase

lambung dilepaskan dan menginvasi usus halus (Romero, 2012; Kasper, 2010).

Bradizoit akan mengalami transformasi menjadi takizoit, bentuk yang membelah

dengan cepat, menyebabkan penyakit karena dapat merusak semua sel berinti,

bereplikasi di dalam vakuola parasitophorus, menghancurkan sel (egress) dan

menginfeksi sel tetangga yang sehat (Romero, 2012).

17

Penularan toxoplasma dapat terjadi secara langsung melalui transfusi

darah atau transplantasi organ, karena takizoit maupun bradizoit dapat dikultur

dari darah yang diletakkan pada pendingin atau dibekukan, hal ini merupakan

sumber infeksi bagi individu yang mendapat transfusi darah. Infeksi toxoplasma

juga pernah dilaporkan terjadi pada penerima transplantasi ginjal dan jantung

yang sebelumnya tidak terinfeksi (Kasper, 2008). Toxoplasma gondii juga dapat

ditularkan secara transplasental dari ibu hamil kepada janin yang kandungnya

(Jones, 2003).

Manifestasi klinis dari toxoplasmosis dibagi menjadi 4 kategori yaitu

toxoplasmosis akut pada immunocompetent, toxoplasmosis kongenital, ocular

toxoplasmosis dan toxoplasmosis pada immunocompromised (Troyo 2003;

Schwartzman, 2001). Infeksi T. gondii pada individu yang sehat umumnya

asimptomatik, namun pada individu immunocompromised sering kali

menyebabkan encephalitis yang mengancam jiwa. Infeksi T. gondii pada

nonimmune hospes saat kehamilan dapat menyebabkan penularan kongenital

sehingga menimbulkan kelainan janin atau bayi baru lahir yang serius. Kejadian

infeksi kongenital T.gondii berkisar 0,1% kelahiran hidup (Ajioka, 2001).

Dampak infeksi kongenital terhadap janin tergantung pada stadium (trimester)

kehamilan pada saat infeksi akut terjadi. Akibat infeksi T. gondii selama

kehamilan berupa abortus spontan, kelainan neurologis misalnya kebutaan,

retardasi mental (Black dan Boothroyd, 2000).

Pada individu sehat, respon imun secara efisien akan mencegah

penyebaran takizoit yang menimbulkan kerusakan langsung, sedangkan pada

18

individu immunocompromised reaktivasi infeksi tidak terdeteksi sehingga

menyebabkan rekrudesensi yang berat dan fatal (Montoya, 2008). Toxoplasma

gondii merupakan infeksi opportunistic pada CNS yang paling penting pada

pasien AIDS (Nissapatorn, 2008). Meningkatnya kasus HIV/AIDS menjadikan

toxoplamosis sebagai new emerging Disease yang membutuhkan penanganan dan

penanggulangan yang tepat (Sukthana, 2003). Toxoplasmosis merupakan satu-

satunya infeksi parasit dan merupakan penyebab utama lesi intraserebral pada

pasien AIDS (Nissapatorn, 2008).

2.4. Patogenitas, Respon Imunitas dan Vaksin terhadap Toxoplasmosis

Penelitian untuk membuat vaksin T. gondii telah dilakukan. Protein sitoskeleton

T. gondii dengan L. casei sebagai adjuvant dapat digunakan sebagai kandidat

vaksin yang potensial (Gomez, 2009). Inokulasi tunggal dari T.gondii uracil

auxotroph strain cps-1-1 hidup yang dilemahkan memberikan efek perlindungan

panjang terhadap infeksi berat dan mematikan T.gondii strain RH hipervirulent,

namun mekanisme perlindungan ini yang tanpa disertai replikasi parasit masih

belum dapat dijelaskan (Gigley, 2009).

Toxovax® adalah satu satunya vaksin toxoplasma yang berlisensi

merupakan live-attenuated T. gondii S48 (Zhang, 2013). Penelitian di lapangan

menunjukkan vaksin dari strain toxovax S48 dan T-263 T. gondii

menyebabkan kontaminasi lingkungan oleh ookista menurun sehingga

menurunkan infeksi pada babi. Semua vaksin memberikan level perlindungan

pada kucing, namun masih diperlukan usaha untuk membuat vaksin rekombinan

atau vaksin dari komponen yang mati yang dapat digunakan sebagai model vaksin

19

pada manusia. Masalah lain dalam pengembangan vaksin T. gondii adalah vaksin

rekombinan yang efektif terhadap stadium seksual dan aseksual T.gondii mampu

ditujukan terhadap ketiga target yaitu ookista, bradizoit, takizoit. Pengembangan

vaksin memerlukan standar panduan minimal, pembentukan kekebalan dilakukan

dengan menggunakan setidaknya 2 klon garis keturunan paralel. Perlindungan

terhadap genotip patogenitasnya lebih rendah tidak dapat memberikan

perlindungan yang cukup untuk genotip lainnya (Verma, 2013).

Infeksi akut berkaitan dengan bentuk parasit yang sangat aktif membelah

yaitu takizoit sedangkan fase kronis berkaitan dengan kista jaringan yang

mengandung bentuk parasit yang lebih lambat membelah. Kista jaringan ini dapat

bertahan terus-menerus dalam tubuh hospes tanpa menimbulkan gejala apapun

pada individu sehat (Ajioka, 2001).

Infeksi toxoplasma menjadi kronis karena Toxoplasma mampu secara

berimbang mempertahankan kemampuan untuk menginvasi dan menghindari

sistem imunitas hostnya (Lavine dan Arrizabalaga, 2008; Romero, 2012).

Penyebaran resistensi terhadap obat-obat anti Toxoplasma terjadi karena

patogenesis infeksi toxoplasma pada manusia terjadi secara tidak langsung akibat

adaptasi infeksi pada host selain manusia, serta kemampuannya menimbulkan

infeksi kronis (Romero, 2012).

Proses penetrasi T. gondii ke dalam tubuh host merupakan proses yang

aktif, kompleks, sangat singkat berbeda dengan patogen lain serta melibatkan

tiga tahapan yang berjalan secara integratif yaitu perlekatan, penetrasi invaginasi

dan pembentukan vakuola parasitophorus (Black dan Boothroyd 2000;

20

Haekansson, 2001). Proses invasi melibatkan beberapa molekul permukaan

parasit seperti laminin, molekul lektin, organela apical complex yaitu rhoptries

dan micronemes, protein permukaan parasit, serta reseptor-reseptor pada sel

hospes (Zhou, 2005). Masuknya takizoit ke dalam sel target hanya memerlukan

waktu sekitar 15-30 detik (Black dan Boothroyd 2000; Huynh, 2003; Zhou,

2005). Protein yang pertama kali disekresi diperkirakan adalah MIC (Micronema

protein) yang berfungsi untuk pengenalan dan perlekatan dengan sel target (Nam,

2009).

Perlekatan parasit dengan sel host yang diperantarai adhesin kemudian

diikuti dengan keluarnya protein microneme dari ujung anterior parasit, setelah

perlekatan, ujung anterior parasit membentuk tight junction dengan plasma

membran sel host, kemudian organela yang berbentuk seperti tongkat pemukul

disebut rhoptries melepaskan protein yang disebut ROP pada ujung anterior

(Haekansson, 2001). Begitu parasit berada dalam vakuola, dengan eksositosis

granula padat melepaskan protein GRA yang terlibat dalam memodifikasi

intracellular compartment dari parasit, memperbanyak diri parasit dalam sel

hospes, dan untuk menghindari respon imun hospes (Haekansson, 2001; Craver

dan Knoll, 2007).

Proses masuknya takizoit ke dalam sel secara aktif dilakukan karena

adanya gerakan gliding (gliding motility) dari takizoit sehingga mampu

melakukan invaginasi ke dalam sel target lebih cepat dibandingkan dengan proses

fagositosis (Black dan Boothroyd 2000; Morrissette dan Sibley 2002). Proses

invaginasi tersebut memicu pembentukan vakuola yang kemudian akan

21

dimodifikasi dengan rhopthries protein (protein ROP) menjadi VP (Nam 2009).

ROP juga diperlukan untuk biogenesis VP serta berfungsi untuk asosiasi organelar

dari sel inang dengan VP (Black dan Boothroyd 2000; Hakansson, 2001).

Modifikasi pembentukan VP diperlukan agar vakuola tersebut tidak mengalami

asidifikasi dan fusi dengan kompartemen seluler lain yaitu lisosom (Black dan

Boothroyd 2000; Zhou, 2005). Vakuola nonfusogenik tersebut memungkinkan

takizoit dapat terus melakukan penetrasi dan terus memodifikasi vakuola sehingga

terbentuk VP tanpa dirusak oleh sel inang. Protein lainnya adalah GRA yang

secara umum berfungsi sebagai protein untuk modifikasi akhir VP serta

memungkinkan pengambilan nutrisi dari sitoplasma sel inang (Black dan

Boothroyd 2000; Nam 2009). Modifikasi oleh protein GRA diperlukan agar VP

dapat menjadi tempat yang sesuai dan mendukung perkembangan takizoit maupun

bradizoit selama kehidupan intraseluler (Nam, 2009). Nam (2009) menyatakan

bahwa GRA dibutuhkan untuk modifikasi VP sehingga dapat dipergunakan

takizoit untuk bereplikasi dan bertahan hidup. Konsekuensi dari hal ini, maka VP

akan terus dimodifikasi seiring bertambahnya jumlah takizoit yang

berkembangbiak sehingga semakin lama VP akan membesar. GRA akan terus

disekresikan seiring dengan pembesaran VP dan bertambahnya parasit. GRA1

secara konstitutif (terus menerus) disekresikan dalam VP dengan adanya Calcium-

ionophore (Kafsack, 2007) .

Pada kondisi normal, sistem imunitas mampu mengontrol infeksi, namun

beberapa takizoit dapat terhindar dari sistem imun dan berubah kembali menjadi

bradizoit dan menetap sebagai kista dijaringan otot dan otak untuk mencapai

22

kronik infeksi yang bersifat panjang hingga seumur hidup. Pada individu sehat,

infeksi biasanya asimptomatik, namun re-aktivasi infeksi pada orang dengan

sistem kekebalan menurun/ immunocompromised dapat menimbulkan

toxoplasmosis, dan infeksi akut selama kehamilan sehingga menyebabkan

kerusakan pada janin yang sedang berkembang (Han, 2012).

Kemampuan T.gondii RH menyebabkan infeksi mematikan pada mencit

tidak disebabkan kerusakan langsung oleh parasit namun disebabkan kemampuan

cepat untuk mencapai populasi parasit yang berhubungan dengan kematian yaitu

sebesar 106/g jaringan. Kunci dari virulensi strain RH adalah kemampuan

meningkatkan kadar sitokin dengan dosis rendah, karena kemampuan RH dosis

rendah untuk mencapai kadar dijaringan 106/g jaringan dalam waktu 4 hari

(Mordue, 2001).

Ambang batas jumlah parasit berkaitan dengan kematian dan waktu untuk

mencapai beban jaringan dan penting untuk survival (Filisetti, 2004; Mordue,

2001). Untuk eksplorasi perubahan patologi yang disebabkan toxoplasmosis akut,

jaringan diperiksa pada interval tertentu setelah infeksi (Mordue, 2001). Inokulasi

parasit intra peritoneal menyebabkan invasi diafragma serta kavitas paru-paru.

Infeksi Toxoplasma virulen ditandai perluasan jumlah parasit menyebar ke organ

yang jauh. Aktivitas T. gondii di otak berhubungan dengan kematian dalam 24-

48 jam (Hitziger 2005; Filisetti, 2004; Mordue, 2001). Masuknya takizoit ke

dalam sel target membutuhkan 15-30 detik sedangkan waktu yang diperlukan

untuk fagositosis yang dilakukan sel fagositik memerlukan 2-4 menit (Puspitasari,

2014).

23

Apoptosis merupakan efek sekunder patogenesis selama toxoplasmosis,

Respon kuat Th1 penting untuk mengontrol infeksi T. gondii pada mencit.

Interleukin-12 (IL-12) menstimulasi IFN-γ penting untuk mengontrol replikasi

parasit, mencegah kematian karena T.gondii pada mencit. Infeksi mematikan

berhubungan dengan induksi sistemik dengan kadar IFN-γ, IL-12 dan IL-18 yang

tinggi (Mordue, 2001).

Metode yang digunakan untuk mengetahui jumlah parasit yang ada di

organ dengan jalan mengekstraksi organ limpa, testis, otak dengan menghitung

jumlah plak. Metode baru diperkenalkan Hitziger 2005 menggunakan emisi foton

akurat menggambarkan jumlah parasit viable yang ada diorgan.

Hitziger mengamati infeksi toxoplasma hingga hari ke-8, untuk

mendeteksi infeksi T.gondii secara vivo dengan Bioluminescence Imaging (BLI),

didapatkan aktifitas luciferase dijumpai pada area limpa, hepar dan peritoneum

disekitar area inokulasi i.p pada hari ke3 dan 4 post-inokulasi. Limpa, hepar

perioteneum merupakan target awal kolonisasi dan tempat tercapai beban parasit

tinggi. Sedangkan T.gondii terdeteksi di otak pada fase lanjutan hari ke5 dan 7

karena kadar parasit diotak dan mata umumnya rendah.

Pada wanita hamil yang terinfeksi T. gondii menggunakan Luminex

ditemukan sekitar 49 sitokin. Hasil Pengelompokan data terkumpul rapi

berdasarkan titik waktu termasuk nilai-nilai interpolasi menunjukkan IFN-γ,

TNF-α, VCAM1 dan IL17F berkontribusi paling besar dalam pemisahan antar

kelompok. Sitokin-sitokin tersebut mengalami up-regulasi dan down-regulasi

akibat interaksi host dan parasit, serta keseimbangan sitokin tersebut berperan

24

melawan parasit, mencegah imunopatologi dan lama waktu hidup atau survival

host (Montoya, 2014).

Toxoplasma gondii mampu menginfeksi sistem kekebalan tubuh

termasuk retina, CNS dan plasenta (Filisetti, 2004). Pada jaringan tersebut, sistem

imunitas seluler mampu mengendalikan infeksi. Luasnya peradangan jaringan

berbanding terbalik dengan keberadaan parasit, menandakan proses patologi

dimediasi oleh reaksi imun. Fase akut toxoplasmosis berlangsung kurang dari 10

hari (Filisetti, 2004). Pada kasus toxoplasmosis yang menyebar terutama yang

terjadi pada pasien immunocompromised, infeksi sistemik ditandai septic shock-

like syndrome menyebabkan kematian (Mordue, 2001).

Toxoplasma gondii adalah parasite intraseluler ditularkan secara oral, yang

infeksinya memicu serangkaian proses imunologis berantai melibatkan respon

imunitas seluler dan humoral (Kasper, 2004). Perubahan keseimbangan

homeostasis dari usus yang terinfeksi menyebabkan ileitis inflamasi akut.

Enterosit terinfeksi dan sel T-CD4 pada lamina propria menghasilkan kemokin

dan sitokin yang diperlukan untuk menghancurkan parasit, sedangkan sel T-CD8

intra epithelial menghasilkan TGF-β yang mengurangi inflamasi (Kasper, 2004).

Toxoplasma gondii adalah parasit intraseluler obligat, dapat menginvasi

dan memperbanyak diri pada berbagai sel berinti dalam tubuh mammalia dan

hewan lain (Suwanti, 2006; Ajioka, 2001). Toxoplasma gondii sering disebut

patogen opportunistic, karena dapat melakukan reaktivasi dalam tubuh hospes

yang immunocompromised, sedangkan pada hospes memiliki sistem imun yang

normal, T. gondii tidak akan melakukan reaktivasi dan tidak akan menimbulkan

25

gejala penyakit (Holliman, 2009). Imunitas yang berperan dalam menghadapi

infeksi Toxoplasma adalah imunitas seluler (Kelly, 2004). Komponen yang

berperan pada perlindungan terhadap infeksi T.gondii dalam tubuh host antara

lain sel inflamasi, limfosit, makrofag, sitokin (Dogruman, 2011). Peran sistem

imun seluler dapat terjadi baik secara langsung (proses sitolitik dan fagositik)

ataupun secara tidak langsung yang diperankan oleh limfosit T sitotoksik dan sel

fagositik. Peran secara tidak langsung dalam proteksi terhadap toksoplasmosis

terjadi melalui sitokin yang dihasilkan oleh sel-sel yang terlibat dalam respon

imun seluler.

Sitokin merupakan mediator larut disekresikan sel, tidak spesifik untuk

antigen tertentu, efek biologis pada konsentrasi yang rendah, bersifat lokal dan

menyebabkan perubahan perilaku sel, melalui mekanisme parakrin dan autokrin.

Sitokin diklasifikasikan menjadi dua tipe, berkaitan dengan peranannya dalam

infeksi T. gondii yaitu protektif dan regulator. Kedua peran ini terjadi dalam

keseimbangan, keseimbangan ini ditekankan sebesar besarnya melalui tipe 1

untuk imunitas penyakit dan tipe 2 untuk imunospresi tergantung pada genetik,

gangguan imunosupresi induk semang serta virulensi T. gondii (Filisetti, 2004).

Toxoplasma mempunyai komponen untuk memodulasi sistem imunitas

host, berkembang menjadi infeksi kronis, menghindari efek sistem imunitas

maupun obat- obatan anti Toxoplasma, pada saat berada dalam tubuh host.

Toxoplasma secara efektif memodulasi sistem imunitas host, sehingga mampu

menginvasi bereplikasi, menghindari sistem imunitas host (evade mechanism)

dan membentuk bradizoit (Romero, 2012).

26

Strain yang tidak virulen dikendalikan dengan baik oleh respon imun.

Toxoplasma gondii RH menyebabkan kematian cepat menunjukkan T. gondii RH

mempunyai sifat destruktif yang langsung menyebabkan patologi (Mordue,

2001).

Regulatory T cell dapat diinduksi secara langsung dari komponen berasal

dari patogen. Pada beberapa penelitian di mencit, zwitterionic capsular

polysaccharides berasal dari S. pneumonie menginduksi CD8+ CD28

- T reg yang

mensintesis IL-10 dan TGFβ dan mempunyai aktifitas mensupresi sistem

imunitas. Pada penelitian mencit lainnya, protein disekresikan H. polygyrus

menginduksi Foxp3+ T-cell melalui ligase reseptor TGFβ (Boer, 2015).

Tumor growth factor β mempunyai peran penting karena sinyal TGFβ

mengontrol perkembangan, homeostasis dan toleransi pada sel T melaui

mekanisme Treg-dependent dan Treg-independent. TGFβ memiliki efek beragam

terhadap sel sistem imunitas tergantung pada tipe sel target dan lingkungan mikro

dimana TGFβ berada (Wan 2007).

Proses pengaktifan sel T naïve, DC harus mengalami beberapa perubahan.

Dendritic cell harus mendapatkan kemampuan berinteraksi dengan sel T dengan

merubah ekspresi reseptor dan kemokinnya, serta berpindah ke jaringan limfoid,

kemudian DC harus mengubah mesin pemrosesan antigennya untuk memastikan

presentasi epitop patogen pada MHC, serta DC harus meng-upregulasi ekspresi

molekul co-stimulatory B7.1/ B7.2 atau CD80/CD86 yang diregulasi NF-kB dan

meligasi CD28 untuk menyediakan sinyal kedua yang diperlukan untuk induksi

aktivasi sel T (Yarovinsky, 2006; Hayden 2006; Brito, 2012).

27

Berbagai TLR beserta ligannya antara lain sebagai berikut: TLR2

mengenali lipoprotein, peptidoglikan, lipothecoic acid bakteri gram positif, TLR4

mengenali lipopolisakarida bakteri gram negatif, TLR5 mengenali flagella dan

malaria, TLR 11 mengenali profilin T. gondii dan bakteri uropatogen, Leishmania

dan Trypanosoma, TLR3 mengenali double-stranded RNA, TLR 7 mengenali

single-stranded RNA, sedangkan TLR 9 mengenali CpG motif DNA

(Yarovinsky, 2005; Hayden, 2006; Brito, 2012).

Terdapat tiga jalur alternatif sintesis IFN-γ sebagai respons host terhadap

infeksi T. gondii. Infeksi T. gondii pada makrofag merangsang makrofag

memproduksi IL-12, TNF-α, IL-1β, dan IL15. Sitokin IL-12, bersama-sama

dengan IL-1β, IL-15 dan TNF-α, merangsang sel NK memproduksi IFN-γ.

Sitokin IFN-γ yang dihasilkan sel NK mengaktifkan makrofag TNF-α dan IFN-γ

bekerja secara sinergis dengan TNF-α menginduksi ekspresi intracellular nitric

oxide synthase (iNOS), yang menghasilkan nitric oxide (NO) untuk membunuh

T. gondii intraseluler (Suwanti, 2006). Infeksi T. gondii pada APC atau makrofag

mendorong sel tersebut memproduksi IL-12. Antigen presenting cell

mempresentasi peptide parasit melalui MHC II sehingga dikenali oleh sel Th (sel

T CD4+). Sel Th yang berikatan dengan MHC II memproduksi IL-2. Sitokin IL-2

dari sel Th dan IL-12 dari APC mendorong diferensiasi dari Th menjadi Th1. Sel

Th1 menghasilkan IFNγ. Jalur ketiga, makrofag atau APC yang terinfeksi

mengekspresikan MHC I yang dikenali oleh sel T CTL (sel T sitotoksik atau sel T

CD8+). Ikatan sel T CTL dengan APC melalui MHC I dan keberadaan IL -2 yang

dihasilkan sel Th memicu sel T CTL menghasilkan IFN–γ (Suwanti , 2006).

28

Angka kematian selama periode infeksi kronis meningkat signifikan pada

tikus C57BL/6 tanpa IL-5 atau IL-5 knockout (KO). Produksi IL-12 sel Limpa

sebagai respon terhadap antigen T. gondii 3 kali lipat lebih rendah pada tikus,

penurunan ini disebabkan hilangnya B lymphocytes selama proses kultur. Hasil

ini menunjukkan peran perlindungan IL-5 terhadap infeksi T. gondii melalui

peranannya terhadap produksi IL-12 (Nickdel, 2001).

2.4.1. Peranan sitokin dalam infeksi T. gondii

Peran sitokin dalam infeksi toxoplasma saat ini semakin banyak diteliti para ahli.

Interleukin 10 (IL-10), transforming growth factor-β1 (TGF-β1), dan

interferon-γ (IFN-γ) berperan dalam suseptibilitas dari sel BeWo trophoblast

terhadap infeksi Toxoplasma (Barbosa, 2015).

Sel BeWo yang terinfeksi maupun kontrol diberikan IL-10, TGF-β1

(50 ng/ml), dan IFN-γ (20 atau 100 ng/ml) dengan tujuan untuk menjelaskan

transduksi sinyal fosforilasi (phosphorylation activator transkripsi 1 (STAT1),

STAT3, dan Smad2, serta proliferasi intaselular parasit serta produksi sitokin

Th1/Th2/IL-17A. Pemberian IL-10, TGF-β1 (50 ng/ml), dan IFN-γ (20 atau 100

ng/ml) dapat down-modulate TNF-α dan produksi IL-6 (Barbosa, 2015).

Interleukin-10, TGFβ-1 dan IFN-γ mengatur proliferasi yang berbeda

dari T. gondii pada sel BeWo karena menstimulasi jalur sinyal intraseluler dan

produksi sitokin terutama IL-6 dan TNF-α. IL-10, TGF-β1, dan IFN-γ berperan

penting sebagai mekanisme efektor yang berperan dalam infeksi transplasental

hubungan ibu dan janin, serta penularan secara vertikal T.gondii (Barbosa, 2015).

29

Pada sampel darah jantung dari tikus yang diinfeksi takizoit T.gondii

ditemukan konsentrasi TNF-α, IL-10, IL-12, dan IFN-γ lebih tinggi daripada

kontrol, sedangkan TGF-β1 lebih rendah. Pengetahuan mengenai sitokin yang

berperan dalam infeksi T.gondii dapat mendorong pengembangan obat baru yang

menjanjikan untuk mengendalikan infeksi T.gondii. Penelitian in vitro

menunjukkan IFN-γ meningkatkan aktivitas antimikrobial dari makrofag

peritoneal tikus, sedangkan TNF-α, IL-I α dan IL- I β sebaliknya (Dogruman,

2011).

Induksi kuat sitokin Th1 menunjukkan T. gondii mengandung substansi

mediator inflamasi. Mencit IL-10 knock out mengalami kerusakan hepar saat

diinfeksi T. gondii. Hal itu disebabkan over-induksi IFN-γ, TNF-α, IL-12. IL-10

bersifat pro-inflamasi. Jadi selama infeksi mematikan IL-10 berperan

menstimulasi induksi sitokin pro-inflamasi. IL-18 berkaitan dengan IL-1 dan

berbagi properti biologi dengan IL-12, serta menginduksi IFN-γ dan stimulasi

respon Th1. Sinergi IL-12 dan 18 menimbulkan peningkatan kadar IFN-γ

sehingga respon imunitas lebih efektif terhadap patogen intra seluler, namun

produksi berlebih IL-18 dapat terjadi juga pada mencit endotoxemia yang

menyebabkan kerusakan liver mematikan dan apoptosis splenosit. IL-18

mengeluarkan efek toksik melalui over produksi IFN-γ (Mordue, 2001).

Peranan IL-10 dan TGF-β tidak sebesar peran IFN-γ dalam

mengendalikan infeksi T. gondii, karena pada saat IL-10 atau TGF-β diblok pada

sel kultur, infeksi tetap terkontrol dengan adanya IFN-γ. Fungsi IL-10 menjaga

keseimbangan imunitas protektif dan perkembangan patologi yang ditimbulkan

30

infeksi T. gondii, karena IL-10 men-down regulasi IFN-γ, serta menghambat

produksi IL-12, TNF-α, IL-16. Pada mencit tidak memiliki IL-10, kadar IFN-γ,

IL-12 meningkat 4 hingga 6 kali lipat daripada mencit yang memiliki IL-10.

Keseimbangan IL-12 dan IL-10 penting untuk mengontrol infeksi T. gondii

(Dogruman, 2011).

Penelitian Dogruman sejalan dengan hasil penelitian Mordue yang

menyebutkan tingginya kadar serum sitokin inflamasi diinduksi selama infeksi

lethal karena stimulasi tidak memadai sitokin down-regulatory yaitu IL-10.

Infeksi mematikan dengan RH dosis rendah 100 dan PTG dosis tinggi 105

menginduksi IL-10 lebih besar daripada infeksi tidak mematikan sehingga terjadi

produksi berlebihan IL-18 dan IFN-γ selama toxoplasmosis disebabkan regulasi

IL-10 yang tidak memadai.

2.4.2. Peranan IFNγ dalam Infeksi T. gondii

Netrofil dan eosinophil berperan dalam infeksi T. gondii dengan

mendatangi tempat yang terinfeksi serta menghasilkan IL-12 (Fillisetti, 2004).

CCR5 merupakan regulator positif IL-12 sedangkan lipoxin adalah regulator

negatif dari IL-12 (Fillisetti, 2004). Imunopatologi saluran cerna akibat infeksi

oral T. gondii ditandai hiperinflamasi akut dan ileitis mematikan. Sitokin IL-12

dan 18 berkontribusi terhadap karakteristik kerusakan usus karena infeksi oral

(Mordue, 2001).

Sebagian besar sel yang menghasilkan IFN-γ juga menghasilkan IL-10,

sangat jarang sel yang hanya memproduksi IL-10 tanpa IFN-γ. Produksi IL-10

antagonis dan IFN-γ menyebabkan kegagalan aktivasi makrofag sebagai efektor

31

sistem kekebalan. Proses melawan sel terinfeksi T gondii, sel T pertama

menghasilkan IFN-γ yang bekerja dengan sistem parakrin tidak hanya

mengaktifkan sel efektor saja tapi juga menginduksi aktivitas kostimulator APC

untuk re-aktivasi ekspresi gen IL-10 pada populasi sel Th1 yang sama. Proses ini

memberikan umpan balik negatif untuk mengoptimasi aktivasi sel efektor dan

pembersihan patogen seakaligus mencegah produksi sitokin DC yang berlebihan

serta hipersensitivitas Th1 (Gaddy dan Yap, 2007).

Interleukin-12 (IL-12) terdiri dari subunit IL-12 p40 dan IL-12 p35

berperan penting menghasilkan IFN-γ dan diferensiasi Th1 selama terjadi respon

kekebalan terhadap T. gondii. Apabila gen IL-12 p40 atau reseptor IL-12

berikatan dengan transduksi sinyal Tyk2 dan STAT-4, maka produksi IFN-γ

sangat berkurang sehingga mudah mengalami infeksi T. gondii akut (Gaddy dan

Yap, 2007). Mencit tidak memiliki IL-12 p35/p40 menunjukkan kerusakan parah,

penurunan survival dan beban parasit meningkat, sehingga disimpulkan IL-12

penting untuk mengendalikan beban parasit dan replikasi, sedangkan IL-18

menyebabkan kerusakan. Sitokin pelengkap seperti IL-18 dan IL-23 mempunyai

peran patogenik (Gaddy dan Yap, 2007).

2.4.3. Peranan TGF-β dalam Infeksi T. gondi

Dampak infeksi T. gondii tergantung keseimbangan sitokin pro-inflamasi

(IL-12, TNF α, IFN-ƴ) dengan sitokin anti-inflamasi (IL-10, Lipoxin A4, IL-27)

(Dogruman, 2011). Sitokin pro-inflamasi yang dapat mengontrol pertumbuhan

parasit dan sitokin regulator yang dapat membatasi perubahan patologis (Troyo,

2003).

32

Pada infeksi ringan yang dapat sembuh dengan sendirinya, respon

inflamasi secara aktif di-down regulasi oleh sitokin anti-inflamasi antara lain IL-4,

IL-10 dan TGF-β. Pada strain mencit yang rentan diinfeksi P. berghei ANKA

menunjukkan penurunan ekspresi mRNA TGF-β jika dibandingkan mencit yang

resisten, hal ini menunjukkan sitokin berperan dalam mempertahankan

keseimbangan perlindungan dan kerusakan. TGF-β merupakan homodimeric 25

kDa protein (Box 1) yang multi fungsional, dihasilkan berbagai sel antara lain

makrofag, sel NK, sel T dan sel B, memiliki kemampuan pro dan anti-inflamasi

tergantung konsentrasi dan lingkungan. Kemampuan pro-inflamasi TGF-β yang

penting antara lain: merekrut monosit, sel T dan netrofil menuju lokasi

peradangan pada awal infeksi, memodulasi ekspresi molekul adhesi sel endotel.

Konsentrasi TGF-β yang tinggi akan menekan produksi TNF-α and dan NO

dari makrofag, menghambat produksi IFN-γ dan TNF-α dari sel NK dan

antagonis terhadap up-regulasi Antigen major histocompatibility complex (MHC)

class II yang distimulasi IFN-γ, antagonis IL-4, IL-2 dan IL-12. Efek ini

diperkuat oleh IL-10, sehingga membuat sistem imun yang tadinya kearah Th1

menjadi kearah Th2 (Omer, 2000).

TGF-β memiliki 3 isoform yaitu TGF-β1, 2 dan 3 disekresikan dalam

bentuk in-aktif atau laten yang harus membelah dan diaktivasi sebelum

berinteraksi dengan reseptornya. TGF-β diproduksi oleh banyak sel dan

aktivitasnya diregulasi melalui dua mekanisme yaitu dengan mengontrol level

transkripsi dan translasi dalam sel dan mengontrol level aktivasi dari TGF-β

laten pada lingkungan ekstrasel. Pada malaria TGF-β mempunyai dua peran

33

penting yaitu (1) pada awal infeksi akan menstimulasi mekanisme diperantarai

Th1 sehingga mengontrol pertumbuhan parasit (2) pada tahap infeksi selanjutnya

akan men-down regulasi respon menyerupai Th1 untuk membatasi peradangan

berkaitan dengan patologi atau kerusakan (Omer, 2000).

Konsentrasi TGF-β harus dipertahankan setepat mungkin pada stadium

infeksi yang berbeda untuk mendapatkan hasil akhir yang optimal atau infeksi

yang terkontrol. TGF-β berperan dalam transisi dari respon imun Th1 menjadi

Th2 selama fase infeksi akut dan penyembuhan malaria dengan jalan efek TGF-β

terhadap maturasi makrofag yang bergantung pada dosis. Pada makrofag imatur

memiliki banyak reseptor TGF-β yang sangat sensitif. Saat kadar TGF-β

dilingkungan lokal meningkat, produksi reseptor TGF-β di down-regulasi, sel

menjadi refrakter terhadap kadar TGF-β yang tinggi sekalipun dan proses aktivasi

dihentikan. TGF-β memberikan umpan balik langsung utuk menghambat

produksi IFN-γ dan TNF-α serta diwaktu yang bersamaan melakukan up-regulasi

IL-10 dan men-down regulasi ekspresi molekul adhesi (Omer, 2000).

Kadar TGF-β berbanding terbalik dengan replikasi parasit. TGF-β penting

men-down regulasi sitokin pro-inflamasi. Rekombinan TGF-β mengeluarkan efek

meng-upregulasi IL-10 dan men-down regulasi TNF-α. Antibody netralisasi TGF-

β akan meningkatkan level TNF-α dan IFN-γ di plasma. TGF-β berperan pada

retinochoroiditis, merupakan antagonis dari TNF-α, IFN-γ, TNF-β and IL-2. Efek

anti-inflamasi TGF-β mengontrol perkembangan imunopatologi berkaitan

dengan respon imunitas tipe 1 pada usus dan otak (Fillisetti, 2004). Peranan

imunopatogenik sel T CD4 diketahui melalui penelitian memberikan T. gondii

34

oral pada mencit menghasilkan inflamasi jaringan dan kerusakan usus kecil.

Limfosit yang didapat dari mencit yang rentan ini mengekspresikan IFN-γ dan

TNF-α lebih tinggi, menunjukkan gangguan produksi sitokin tersebut oleh sel T

CD4 mendasari mekanisme patogenik Toxoplasmosis. TGF-β dihasilkan IELs

mengurangi fungsi mediator pro-inflamasi dan transkripsi yaitu IFN-γ, IL-15,

iNOS dan TNF-α di usus, serta memodulasi respon pro-inflamasi limfosit lamina

propria (LPL) (Gaddy dan Yap, 2007).

TGF-β mengaktifkan EGFR (epidermal growth factor reseptor) sehingga

sel selamat, namun dengan adanya onkogen Ras, sinyal EGFR dihambat,

sehingga meningkatkan respon apoptosis TGF-β sehingga aktivasi EGFR

menghilangkan efek sitostatik TGF-β. Interferon-γ (IFN-γ), tumour necrosis

factor-α (TNF-α) dan epidermal growth factor (EGF) menghambat TGF-β atau

respon diinduksi Smad dengan menstimulasi ekspresi Smad 7. TGF-β berperan

pada fibrinogenesis. Pada proses fibrosis hepar, stress oksidatif dapat

menginduksi kerusakan hepar, hepatosit stellate cell (HSC) dan aktivasi sel

Kupffer. Aktivasi sel menyebabkan fibrosis hepar, TGF-β diperlukan untuk

fibrosis hepar, penurunan TGF-β menurunkan fibrogenesis. TGF-β pada infeksi

akut akan membantu sel regenerasi setelah terjadi kerusakan, namun pada infeksi

kronis TGF-β akan mengaktifkan sel tidak mati karena mengalami TGF-β-

induced growth arrest in hepatocytes, fibrinogenesis tumorigenesis dan

metastasis (Dooley dan Dijke, 2012).

Hepatocyte stellate cell (HSC) diberi TGF-β akan mengaktifasi Smad,

umpan balik negatif dilakukan melalui Smad 7 dihasilkan oleh IFN-γ dan TNF-α.

35

Saat ini penelitian mengarah pada penggunaan TGF-β sebagai terapi

menghentikan kerusakan hepar namun perlu selektif dan terarah, pada fase

tertentu diberikan, serta tipe sel yang dijadikan target terapi, karena banyak efek

samping antara lain TGF-β meningkatkan kerusakan sel epitel karena dapat

menginduksi apoptosis, stress oksidatif, menstimulasi aktivasi myofibroblast

(MFB) dan respon penyembuhan luka, menghambat regenerasi hepar melalui

apoptosis hepatosit dan menghambat proliferasi, mengaktivasi TReg dan

diferensiasi Th17 untuk mengurangi respon inflamasi, menyebabkan fibrogenesis

dan membentuk jaringan parut hepar pada penyakit hepar kronis, menghambat

proliferasi sel pre malignan, mengaktivasi stroma fibroblast pada sel tetangga

dari sel tumor, menghambat respon inflamasi terhadap tumor, memfasilitasi

angiogenesis tumor dan menginduksi epithelial-mesenchymal transition (EMT)

dari sel tumor (Dooley dan Dijke, 2012).

Sel yang pertama kali diserang oleh T. gondii setelah ookista atau kista

tertelan ke dalam GIT adalah enterosit. Mekanisme Transcytotic dari sIgA

mampu melawan replikasi intraseluler T. gondii. IFN-γ dapat mengaktifkan

enterosit dan menghambat replikasi melalui mekanisme tergantung Fe (Bout,

1999).

Proses perkembangan atau patogenesis T.gondii pada tikus yang

diinfeksikan bradizoit secara oral dimulai dengan satu jam setelah tikus

diinfeksikan secara oral dengan bradizoit, 1 hour after infection/ HAI, bradizoit

dijumpai pada sel permukaan epithelium dan lamina propria usus dua belas jari.

Kemudian 18 HAI terjadi pembelahan menjadi 2 takizoit, 24 HAI T. gondii

36

ditemukan di limfonodi mesenterikus. Pada hari ke- 6 setelah infeksi oral dengan

bradizoit day after Infection (DAI), T. gondii ditemukan di otak. Imunohistokimia

dengan anti serum dari BAG-5 (Bradizoite -Specific Antigen), ditemukan BAG-5

pada 18 HAI, BAG-5 hilang pada hari ke-2 hingga hari ke-5 dan muncul kembali

pada hari ke-6 (Dubey, 1997).

Feses kucing yang telah diberikan jaringan tikus yang terinfeksi diperiksa

untuk melihat penyebaran ookista untuk mengetahui jangka waktu pre-paten.

Bradizoit muncul 12 jam setelah infeksi oral, namun 18 jam setelah infeksi oral

takizoit menyebar ke jaringan dari usus karena bradizoit berubah menjadi takizoit.

Bradizoit kembali terdeteksi 6 hari setelah infeksi oral. Toxoplasma gondii

pertama kali ditemukan di darah tepi 24 jam setelah infeksi oral dengan

pemeriksaan menggunakan mouse bio-assay sedangkan melalui prosedur pepsin

digestion 48 jam setelah infeksi oral. Organisme T. gondii ditemukan di banyak

jaringan tikus 15 hingga 49 hari setelah infeksi (Dubey, 1997).

Infeksi oral dari T. gondii mengakibatkan parasit merekrut monosit

inflamasi dengan Gr1+

Ly6C+

Ly6G- yang berinteraksi dengan lapisan pelindung

penting pada villi ileum usus kecil. Tikus kurang CCR2 atau CCL2 ligan, gagal

merekrut Gr1+

monosit inflamasi sehingga DC dan makrofag jaringan tidak

terpengaruh. Kekurangan Gr1+

menyebabkan ketidakmampuan tikus untuk

mengontrol replikasi sehingga influx netrofil yang banyak, terjadi nekrosis

intestinal luas dan kematian. Transfer adoptif dari Gr1+

monosit inflamasi

menyebabkan kemampuan homing ke ileum dan mampu melindungi tikus dengan

37

CCR2-/-

yang rentan T. gondii. Penelitian tersebut menyimpulkan monosit

penting untuk mengontrol infeksi T. gondii (Dunay et al, 2008).

Tikus yang tidak memiliki receptor IL-17 atau IL-17R-/-

lebih rentan

terhadap infeksi T. gondii daripada induknya yang asli atau wild types.

Kerusakan jaringan akibat infeksi T. gondii dijumpai yang lebih berat pada tikus

IL-17R-/. Influx sel Polimorfonuklear PMN ke dalam jaringan menjadi terhambat

pada tikus IL-17R-/-. Migrasi netrofil ke dalam kavitas peritoneal menurun

signifikan pada tikus IL-17R-/- yang diinfeksikan T. gondii. Sel PMN mempunyai

peran yang penting dalam infeksi awal T. gondii. Penelitian Kelly 2004

menunjukkan pertama kalinya induksi netrofil selama periode infeksi T. gondii

tergantung pada sinyal yang dimediasi IL-17 (Kelly, 2004).

Hilangnya respon dari tikus IL-17R-/-, berkaitan dengan kegagalan untuk

menghasilkan chemokine MIP-2 pada awal infeksi. Penelitian tersebut

menunjukkan bahwa infeksi T. gondii menginduksi respon netrofil permulaan dan

kuat sehingga netrofil dapat menghancurkan parasit pada fase awal infeksi, pada

akhirnya respon imunitas dapatan yang terpacu kemudian tidak terbebani oleh

infeksi T. gondii. Level netrofil yang rendah, tidak mampu menurunkan kadar

parasit dalam darah sehingga sistem imunitas dapatan tidak mampu mengatasi

peningkatan beban tersebut, hal inilah yang kemudian menyebabkan kematian

(Kelly, 2004).

Infeksi oral kista T.gondii mengakibatkan perubahan imunopatologi pada

usus kecil mirip dengan inflammatory bowel disease pada manusia yaitu Crohn’s

disease. Berdasarkan meta-analysis menggunakan Pubmed search diketahui 70

38

penelitian melaporkan perubahan ini tidak hanya terjadi pada tikus C57BL/6

tetapi pada 63 spesies binatang sehingga disimpulkan terjadi secara alami di alam

(Schreiner, 2009).

Efek dari infeksi Toxoplasma gondii pada dinding usus dan plexus

mesenteric diamati pada ayam yang diinfeksikan ookista T. gondii strain M7741

genotype III. Sebagian segment usus diperiksa dengan metode histologi rutin

pengecatan Haematoxillyn-Eosin (HE), PAS histochemical technique, dan Alcian

Blue. Infeksi yang disebabkan ookista T. gondii menyebabkan atrofi dinding usus,

sekresi mucus meningkat, atrofi dan kematian neuron myenteric plexus (Bonapaz,

2010).

Modulasi transkripsi gen dari makrofag host yang distimulasi LPS setelah

diinfeksikan T. gondii. Makrofag yang telah diinfeksikan T. gondii kemudian

diberikan LPS dari bakteri gram negatif, maka parasit dapat memblok respon

makrofag terhadap LPS yang merupakan komponen imunostimulator dari bakteri

gram negatif, sehingga mencegah respon hiperinflamasi. Flora normal usus inang

sebagian besar merupakan bakteri gram negatif (Schulthess, 2008).

Reaktivasi bradizoit menjadi takizoit serta peningkatan kerusakan jaringan

di otak dan retina mata akibat pemberian anti CD8+ pada tikus yang mengalami

infeksi kronis, menunjukkan efek langsung dari defisiensi sel Tc/CD8+ pada tikus

menyebabkan peningkatan kepekaan terhadap infeksi T. gondii (Subekti, 2013).

Infeksi T. gondii selain menimbulkan respon imunitas seluler juga dapat

membangkitkan respons imunitas humoral (Suwanti, 2006). Respon imun

humoral juga terjadi pada permukaan mukosa seperti pada saluran usus. Pada

39

sistem sirkulasi (sistemik) yang berperanan utama adalah IgM dan IgG,

sedangkan pada permukaan mukosa yaitu sIgA. Bukti lain secara tidak langsung

kepentingan respon imun humoral diperlihatkan pada tikus BALB/c yang

mengalami defisiensi limfosit B ternyata menjadi sangat peka terhadap infeksi T.

gondii. Pada tikus dilaporkan bahwa toksoplasmosis fase akut (<21 hari setelah

infeksi) maupun kronis (>56 hari setelah infeksi), respon imun humoral yang

dominan adalah IgG2b dan IgG2a. Ini menunjukkan bahwa respon imun humoral

yang terbentuk adalah respon imun humoral di bawah kendali sitokin

proinflamatorik (Subekti, 2013).

2.5. Model Hewan coba pada Penelitian Toxoplasmosis

Masing masing spesies binatang memiliki tingkat kerentanan terhadap

infeksi T.gondii yang berbeda-beda. Tikus putih sangat resisten terhadap infeksi

Toxoplasma, tikus biasa kerentanannya terhadap infeksi tergantung pada umur

tikus tersebut, tikus baru lahir lebih sensitif terhadap infeksi T.gondii.

Kemampuan multiplikasi parasit ini dibandingkan pada beberapa jenis makrofag

dari berbagai jenis binatang secara invitro, diperoleh hasil makrofag pada tikus

putih lebih resisten daripada tikus biasa dan hamster (troyo, 2003). Penelitian

menggunakan tikus wistar umur 7, 11, 21 , 24 dan 46 hari dengan inoculum

strain RH 102 , 10

4 , 5 x I0

7 dan 10

8 takizoit intraperitoneal menunjukkan umur

tikus tidak berpengaruh terhadap infeksi Toxoplasma gondii (Champs, 1998).

Imunisasi diberikan pada tikus strain tertentu utamanya BALB/c dan

C57BL/6 atau C3H/HeN, efikasi vaksin harus diuji pada tikus yang dipelihara

40

diluar lab, karena lebih menggambarkan kondisi genetik hewan dan manusia

(Verma, 2013).

2.6. Terapi Toxoplasmosis

Pasien dewasa yang immunocompetent dengan limfadenopati karena

Toxoplasmosis tidak perlu diobati karena dapat sembuh dengan sendirinya,

apabila secara klinis terdapat gejala yang berat dan persisten diperlukan

pengobatan selama 2 hingga 4 minggu. Pengobatan untuk toxoplasmosis pada

mata harus berdasarkan pemeriksaan mata lengkap dan mengikuti beberapa

parameter antara lain: lesi akut, derajat inflamasi, tajam penglihatan, ukuran lesi,

lokasi dan persistensi. Terapi klasik untuk toxoplasmosis ocular atau mata pada

pasien dewasa: pyrimethamine 100 mg sekali sehari selama 1 hari sebagai

loading dose, diikuti 25 hingga 50 mg per hari, ditambah sulfadiazine 1 gram

empat kali sehari disertai asam folat (Leucovorin) 5-25 mg dengan dosis sesuai

dosis pyrimethamine sedangkan dosis anak anak pyrimethamine 2 mg/kghari

pertama dan 1 mg/kg hari selanjutnya, disertai sulfadiazine 50 mg/kg dua kali

sehari ditambah asam folat (Leucovorin) 7.5 mg hari selama 4 hingga 6 minggu

diikuti evaluasi ulang kondisi pasien. Leucovorin melindungi sumsung tulang dari

efek toksik pyrimethamine. Pasien yang hipersensitif terhadap obat golongan

Sulfa, pyrimethamine diberikan clindamycin digunakan sebagai pengganti.

Kombinasi trimethoprim dan sulfamethoxazole digunakan sebagai terapi

alternatif begitu juga atovaquone dan pyrimethamine disertai azithromycin (CDC,

2016).

41

Penatalaksanaan infeksi pada ibu dan janin bervariasi tergantung masing

masing pusat pelayanan kesehatan, secara umum direkomendasikan spiramycin

untuk trimester pertama dan trimester kedua awal atau pyrimethamine/

sulfadiazine dan leucovorin untuk trimester dua akhir serta trimester tiga. Wanita

yang didiagnosis terinfeksi T gondii selama kehamilan pada laboratorium rujukan,

diperlukan pemeriksaan PCR dari cairan amnion pada umur kehamilan 18 minggu

untuk mengetahui apakah janin terinfeksi atau tidak. Apabila janin terinfeksi,

pengobatan yang diberikan standar dengan pyrimethamine, sulfadiazine, dan

leucovorin. Bayi baru lahir yang terinfeksi diobati dengan pyrimethamine (CDC,

2016).

2.7. Probiotik

2.7.1. Definisi

Probiotik adalah bakteri hidup yang apabila disuplementasi ke dalam

tubuh akan memberikan manfaat bagi tubuh host (Brito, 2012; Walker, 2008).

Bakteri komensal dalam usus juga dikategorikan sebagai probiotik. Para ahli

mikrobiologi, immunologi, dan gastroenterology telah aktif meneliti bagaimana

mekanisme bakteri komensal dapat meningkatkan kemampuan pertahanan

mukosa saluran pencernaan (Walker, 2008). Probiotik bekerja dengan jalan

memperkuat barrier intestinal dan immunomodulasi. Probiotik membantu

pertumbuhan bakteri-bakteri komensal di dalam usus dan mengeluarkan atau

menghancurkan bakteri patogen dari usus. Bakteri ini juga mampu mengeluarkan

beberapa enzim yang dapat membantu pencernaan makanan (Sujaya, 2008;

Hemaiswarya, 2012 ; Brito, 2012).

42

Banyak mikroorganisme yang memiliki potensi sebagai probiotik, spesies

yang paling banyak digunakan adalah Lactobacillus, Bifidobacterium. Definisi

probiotik adalah mikroorganisme hidup yang jika diberikan dalam jumlah yang

memadai memberikan manfaat kesehatan bagi host (WHO). Efek probiotik bagi

kesehatan manusia dapat bersifat langsung maupun tidak langsung, antara lain

dengan meningkatkan fungsi barrier atau hambatan, modulasi sistem imunitas

mukosa, menghasilkan antimikroba, meningkatkan pencernaan dan absorpsi

makanan dan merubah mikroflora usus (Sujaya, 2008; Brito, 2012).

Efektifitas kerja probiotik tergantung pada kemampuan perlekatan dan

kolonisasinya pada usus manusia sehingga dapat memperbaiki dan meningkatkan

sistem imunitas manusia. Berbagai aktivitas biologi secara simultan berlangsung

saat probiotik menempel pada usus manusia, antara lain pelepasan sitokin dan

kemokin. Proses perlekatan probiotik akan mendorong terjadinya stimulasi

mucosal dan imunitas sistemik host (Sujaya, 2008).

Probiotik yang ideal adalah yang mampu bertahan melewati saluran cerna,

tahan terhadap cairan lambung dan empedu, menempel pada sel epithel usus,

mampu membentuk kolonisasi pada saluran cerna, menghasilkan bakteriosin,

tidak patogen dan aman dikonsumsi, dapat bertahan hidup selama proses

pengolahan maupun penyimpanan serta mudah diaplikasikan pada produk

makanan melalui proses psikokimia (Sujaya, 2008).

Istilah bacterial interference menunjukkan persaingan antara spesies

bakteri dalam proses kolonisasi di suatu permukaan. Bakteri mengembangkan

mekanisme spesifik untuk mempengaruhi kemampuan bakteri lain berkolonisasi

43

dan menginfeksi inangnya. Kemampuan ini merupakan sesuatu yang berguna bagi

pertahanan inangnya (Falagas, 2008).

Penerima Nobel Laureate Elie Metchnikoff memformulasikan konsep

Probiotik hampir 100 tahun yang lalu, mengemukakan ide tentang konsumsi

“Lactic bacilli” meningkatkan kesehatan seseorang dengan memaksimalkan

aktifitas promosi kesehatan microbiota usus dan meminimalkan potensi efek

berbahaya dari mikrobiota tersebut (Guerner, 2011).

Baru-baru ini L.reuteri diakui memiliki kemampuan efektif sebagai

probiotik. Lactobacillus reuteri merupakan satu-satunya spesies Lactobacillus

yang dilaporkan menghuni saluran cerna dari semua vertebrata, mammalia mulai

dari burung hingga manusia dan dipercaya memiliki hubungan simbiosis (Casas

dan Dobrogosz, 2000).

Mikrobiota usus mempunyai peranan penting dalam perkembangan

maturasi dan modulasi sistem imunitas selama infeksi dan penelitian di bidang ini

semakin berkembang beberapa tahun terakhir ini. Pada mencit C57BL/6,

mikrobiota usus menstimulasi sistem imunitas ke arah T helper tipe 1 (Th1)

melalui toll-like receptors, sehingga resisten terhadap infeksi T. gondii (Ribeiro,

2016).

Perkembangan terapi penunjang atau pengganti berdasarkan bacterial

replacement penting karena cepatnya perkembangan bakteri patogen resisten

antibiotik dan efek samping antibiotik terhadap bakteri pelindung usus (Collado,

2006).

44

Mikrobiota usus merupakan sumber terbesar stimulasi mikrobial yang

dapat memberikan efek baik maupun berbahaya bagi kesehatan manusia.

Mikrobiota usus berperan sebagai agen utama bagi perkembangan sistem imunitas

post natal yaitu imunitas dan toleransi oral. Mikrobiota yang didapat, segera

setelah lahir penting bagi imunitas bayi baru lahir dan imunitas mukosa serta

bertanggung jawab mengendalikan inflamasi (Delcenserie, 2016).

Usus kita dikolonisasi oleh jutaan mikroorganisme yang mendukung

fungsi fisiologis. Kolonisasi mikroba di usus terjadi melalui beberapa tahapan,

tahap pertama dimulai saat lahir berlanjut selama tahapan kehidupan selanjutnya

sehingga membentuk mikrobiota usus individual. Proses tersebut membentuk

penghalang antara lingkungan dengan kita, membantu memelihara kesehatan

usus. Komposisi mikrobiota kolon komensal dipengaruhi kombinasi pemberian

makanan dan faktor lain seperti lokasi geografis, beragam tingkat higienitas serta

iklim (Delcenserie, 2016).

Lactobacillus reuteri dapat diisolasi dari usus, ASI dan vagina manusia.

Lactobacillus reuteri dikenal sebagai Universal entero-Lactobacillus karena

dapat dijumpai di hampir semua usus organisme (Jensen, 2014). Ekosistem

lambung dan usus sangat kompleks terdiri dari 400 spesies yang berbeda dan

1×1014

CFU bakteri umumnya Escherichia coli, Clostridium spp, Bacteroides sp,

Lactobacillus sp. dan Bifidobacterium sp. paling banyak ditemukan

(Falagas, 2008). Dosis pemberian probiotik 5x109

CFU perhari selama 5 hari

direkomendasikan sehingga probiotik yang ditelan dapat mencapai kapasitas

bertahan hidup di saluran cerna dan mampu berkompetisi dengan populasi bakteri

45

patogen (Travers, 2011). Lactobacillus memiliki komponen yang memodulasi

sistem imunitas melalui pengenalan TLR antara lain lipopolisakarida, lipoprotein,

peptidoglikan dan lipothecoic acid (Chartier, 2014).

2.7.2. Manfaat Probiotik

Probiotik seperti Lactobacillus reuteri apabila diberikan secara teratur

terbukti menurunkan jumlah hari sakit yang disebabkan infeksi umum, sedangkan

penggunaan jangka pendek Lactobaillus reuteri menurunkan tingkat

Streptococcus pada remaja. Latobacillus reuteri juga menekan kepadatan H.

pylori dan pemberian secara teratur probiotik yang mengandung L. reuteri

terbukti memberikan manfaat mengurangi infeksi H. pylori pada manusia (Brito,

2012).

Pemberian Lactobacillus reuteri menurunkan kejadian kumulatif Ig E

berkaitan dengan penyakit alergi pada balita umur dua tahun, sehingga

menurunkan risiko terjadinya penyakit alergi pada saluran pernafasan

(Abrahamsson, 2007). Pemberian synbiotik yang mengandung Bifidobacterium

dan fructooligosaccharides meningkatkan survival pada tikus betina Wistar yang

diinfeksi bradizoit oral (Ribeiro, 2011).

Bakteri spesifik dengan kemampuan penghambatan terhadap patogen di

saluran pernapasan atas jika diberikan melalui spray setelah pemberian antibiotik

dapat menurunkan kejadian otitis media atau streptococcal pharyngotonsillitis

yang berulang. Corynebacterium sp (Co304) mengeradikasi patogen pada 71%

sampel melalui a non-bacteriocin-like mechanism, pemberian Lactobacillus

acidophilus secara lokal pada vagina selama 6–12 hari atau L. acidophilus atau

46

Lactobacillus rhamnosus GR-1 dan Lactobacillus fermentum secara oral selama

2 bulan menyebabkan restorasi flora normal vagina dan penurunan bacterial

vaginosis (Falagas, 2008). Lactobacillus reuteri efektif untuk mencegah diare di

populasi, diare nosokomial dan diare karena Clostridium difficile (Maragkoudaki

dan Rapadopoulou, 2013).

Beberapa pertimbangan dalam pemberian probiotik sebagai terapi atau

pencegahan patogen adalah pemberian antibiotik, vaksinasi, merokok.

pertimbangan penting dalam penggunaan bacterial interferencing adalah memilih

probiotik yang aman dengan efek samping minimal ( Falagas, 2008).

2.7.3. Mekanisme Kerja Probiotik

Mekanisme kerja probiotik yang utama antara lain: memperkuat barrier epithel,

meningkatkan perlekatan terhadap intestinal mukosa, menghambat perlekatan

bakteri patogen, pengeluaran mikroorganisme patogen secara kompetitif,

menghasilkan substansi anti mikroba dan memodulasi sistem imunitas host

(Brito, 2012; Hemaiswarya, 2013; Sujaya, 2008; Walker, 2008).

Integritas barrier usus disebabkan karena stimulasi ekspresi gen yang

terlibat pada sinyal tight junction. Lactobacillus memodulasi pengaturan

beberapa gen yang mengkode perlekatan protein penghubung misalnya

E-cadherin dan β-catenin pada model sel T 84, hal tersebut dibuktikan dengan

inkubasi sel usus dengan Lactobacillus, maka Lactobacillus akan mempengaruhi

fosforilasi perlekatan protein penghubung dan menghasilkan isoform dari protein

kinase C (PKC ϛ) sehingga akan memodulasi fungsi epithel barrier. Probiotik

akan menginisiasi perbaikan fungsi barrier selama infeksi atau kerusakan karena

47

penyebab lain dengan menstimulasi ekspresi dan distribusi ulang protein tight

junction dari zonula occludens (ZO-2) dan PKC sehingga menyebabkan

perbaikan dan rekonstruksi dari tight junction complex (Brito, 2012).

Dua isolate peptide yang disekresikan oleh Lactobacillus rhamnosus G

(LGG), yang dipurifikasikan yaitu p40 and p75, mampu mencegah apoptosis

yang diinduksi sitokin dan mengaktifkan efek anti apoptosis protein kinase B

(PKB/Akt) pada phosphepardyl inositol-3’ -kinase-dependent pathway serta

menghambat pro-apoptotic p38/ mitogen-activated protein kinase (MAPK)

(Brito, 2012).

Probiotik memiliki efek memodulasi sistem imunitas, bakteri ini dapat

berinteraksi dengan epitel dan sel dendritic (DC), monosit, makrofag serta

limfosit. Respon imunitas dapatan tergantung pada sel B dan sel T yang spesifik

terhadap antigen tertentu, sedangkan pada imunitas alamiah tergantung pada

stuktur patogen-associated molecular patterns (PAMPs) yang disebabkan oleh

patogen. Respon pertama terhadap patogen distimulasi oleh pattern recognition

receptors (PPRs), yang berikatan dengan PAMPs. Salah satu contoh PPRs yang

banyak diteliti adalah toll-like receptors (TLRs). Sel host yang paling banyak

berinteraksi dengan probiotik adalah intestinal epithelial cell atau sel epihel usus

(IECs). Probiotik dapat mempengaruhi DCs, yang sangat penting dalam respon

imunitas alamiah maupun dapatan. Sel epithel usus (IEC) dan DC berinteraksi dan

memberikan respon terhadap mikroorganisme usus melalui PRR yang dimiliki.

Gambar di bawah menjelaskan mekanisme probiotik berinteraksi serta

memodulasi sistem imunitas (Brito, 2012).

48

Gambar 2.3 Mekanisme biologi molekuler dari Probiotik

Setelah aktivasi oleh bakteri komensal dan mikroorganisme probiotik, sel

dendritic (DC) memulai respon yang tepat berupa diferensiasi, Th0 menjadi T

reg, yang memiliki efek penghambatan terhadap respon inflamasi dari Th1, Th 2

dan Th 17. Saat ini telah banyak diketahui bahwa probiotik dapat menekan

inflamasi intestinal dengan jalan men-down regulasi ekspresi TLR serta metabolit

sekresi yang dapat menghambat TNF-α untuk memasuki sel mononuclear darah

dan menghambat sinyal NFκB pada enterosit (Brito, 2012). Pemberian

probiotik pada tikus sehat meningkatkan ekspresi TLR2, TLR4 and TLR9, dan

meningkatkan sekresi TNF-α, IFNγ dan IL-10 pada Peyer’s Patches (Brito,

2012).

Probiotik terutama yang tergolong bakteri gram positif seperti

Lactobacillus dan Bifidobacteria, membuat keseimbangan sistem imunitas pada

saat mengkolonisasi saluran pencernaan. Kolonisasi probiotik ini akan

49

mengirimkan sinyal yang dapat mempengaruhi sistem imunitas lokal maupun

sistemik. Probiotik yang berada di saluran cerna yang jauh dari sistemik, namun

aktif berkomunikasi dengan sistem imunitas sistemik. Penelitian terkini

menunjukkan pengawasan sel sistim imunitas reguler saluran cerna menentukan

mikroflora usus. Komponen dinding sel bakteri gram positif dapat menghantarkan

sinyal yang diperantarai nuclear factor κβ dan STAT melalui leucocyte pattern-

recognition receptors. Sel host akan merespon rangsangan tersebut dengan

melepaskan pro-Cell Mediated immunity (CMI) atau sitokin pro inflamasi seperti

TNF-α, IL-12, IFN-γ dan sitokin anti-inflamasi atau sitokin regulasi seperti TGF-

β dan IL-10, tergantung strain dari bakteri tersebut (Cross, 2012).

Lactobacillus juga terbukti secara langsung menstimulasi sistem imunitas

pada permukaan mukosa usus melalui sel limfoid fokal saluran cerna yang

terlokalisir, serta dapat meningkatkan populasi limfosit dan ekspresi reseptor

permukaan sel pada lingkungan Gut Associated Limfoid Tissue (GALT), dapat

juga menstimulasi peningkatan luaran immunoglobulin ke dalam lumen

intestinal (Cross, 2012).

50

Gambar 2.4. Fungsi dan mekanisme kerja Probiotik ( Brito, 2012).

Sebagian besar spesies Lactobacillus merupakan flora normal pada usus

manusia dan aman untuk dikonsumsi sebagai probiotik. Mengapa Lactobacillus

aman dikonsumsi, karena sel dendritic (DC) secara alamiah dapat mengatasi

Lactobacillus. Efek dari tiga strain Lactobacillus yang umum digunakan telah

diteliti mampu memodulasi fenotip dan fungsi sel dendritic (DC) myeloid

manusia atau human myeloid DCs (MDCs). Sel MDCs yang telah terpapar

Lactobacillus akan meningkatkan ekspresi HLA-DR, CD83, CD40, CD80, dan

CD86 dan mensekresikan IL-12 dan IL-18 yang tinggi, namun tidak

meningkatkan IL-10. Kadar IL-12 stabil pada MDCs terpapar lipopolisakarida

Escherichia coli, sedangkan kadar IL-10 rendah. Sel MDCs yang diaktifkan

oleh Lactobacilli mengarahkan sel T CD4+

dan CD8+menjadi sel Th1 dan Tc1

ditandai dengan sekresi IFN-γ, namun tidak IL-4 atau IL-13. Penelitian

51

tersebut menunjukkan bahwa Lactobacillus dapat dimanfaatkan sebagai adjuvant

pada vaksin dengan menstimulasi DCs untuk meregulasi respon sel T melalui

jalur Th1 dan Tc1 (Mohamadzadeh, 2005).

Bukti ilmiah beberapa penelitian menunjukkan probiotik berkomunikasi

dengan sel host melalui reseptor pengenalan terpola misalnya toll-like receptors

dan domain dari nucleotide binding oligomerization mengandung protein-like

receptors, yang memodulasi jalur sinyal utama yaitu nuclear faktor-κB dan

mitogen-activated protein kinase (MAPK) untuk menstimulasi atau menekan

aktivasi dan pengaruh jalur hilir selanjutnya. Proses pengenalan ini penting

untuk menimbulkan respon antimikroba dengan efek samping inflamasi minimal

terhadap jaringan (Brito, 2012).

Probiotik dapat menekan inflamasi intestinal dengan jalan men-down-

regulasi ekspresi TLR serta metabolit sekresi yang dapat menghambat TNF-α

untuk memasuki sel mononuklear darah dan menghambat sinyal NFκB pada

enterosit. Pemberian probiotik pada tikus sehat meningkatkan ekspresi TLR2,

TLR4 and TLR9, dan meningkatkan sekresi TNF-α, IFN-γ dan IL-10 pada

Peyer’s Patches (Brito, 2012).

Probiotik menghasilkan substansi yang disebut bakteriosin. Bakteriosin

merupakan komponen anti bakteri, saat ini telah banyak digunakan sebagai

pengganti antibiotika berperan dalam proses pencegahan pembusukan atau

pengawetan pada makanan. Berdasarkan komponennya bakteriosin

diklasifikasikan menjadi tiga yaitu: Lantibiotics, Non-Lantibiotics dengan bobot

molekul (BM) rendah dan BM tinggi. Salah satu bakteriosin yang telah banyak

52

digunakan di bidang kedokteran hewan dan sebagai promoter pertumbuhan hewan

adalah Nisin (Prada, 2007).

Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) merupakan salah satu probiotik yang

penting untuk terapi diare yang disebabkan virus dan antibiotika. Nitric oxide

(NO) berperan dalam mekanisme protektif Lactobacillus rhamnosus GG di

saluran cerna. Protein dan mRNA intracellular nitric oxyde synthetase (iNOS)

dideteksi dengan Western Blot dan real time polymerase chain reaction (rt-PCR)

(Oelschlaeger, 2010).

Probiotik Lactobacillus fermentum (L. fermentum) dan Lactobacillus

plantarum (L. plantarum) berpengaruh terhadap profil kandungan IgA usus halus

tikus yang diinfeksi enteropatogenic E. coli (EPEC) (Wresdiyanti, 2013).

Pada sel line makrofag J774, LGG menginduksi produksi NO yang

rendah dengan adanya IFN-γ, karena produksi NO dihambat oleh iNOS inhibitor,

cycloheximide dan nFκβ inhibitor, pyrrolidine dithiocarbamate. Lactobacillus

rhamnosus GG (LGG) dan IFN-γ menstimulasi peningkatan m RNA dan level

protein iNOS. Sel line T84 menghasilkan NO sebagai respon thd LGG pada saat

pertama kali berinteraksi dengan kombinasi dari IL-1β, TNF-α dan IFN-γ.

Lipothecoic acid (LA) struktur antigenik pada bakteri gram positif juga

menginduksi pembentukan NO pada sel J774 dengan keberadaan IFN-γ, sehingga

disimpulkan LA merupakan komponen aktif dalam LGG yang menginduksi

pembentukan NO (Oelschlaeger, 2010).

Lactococcin MMF II dihasilkan Lactococcus lactis MMFII yang diisolasi

dari produk sapi Tunisia menghasilkan bakteriosin tahan panas, tahan asam dan

53

sensitif terhadap protease. Sekuens asam amino yang didapat dengan metode

degradasi Edman menunjukkan 37 asam amino peptide dengan 2 cysteine residu

pada posisi 9 dan 14 memiliki massa 4144,6 Dalton dan memiliki N terminal yang

NGV merupakan motif konsensus serta mampu aktif melawan bakteri Listeria

(Ferchichi, 2001).

Penemuan terkini menunjukkan derajat infeksi parasit mempengaruhi

komposisi mikroflora intestinal, sehingga pendekatan alternatif yang aman untuk

mengontrol infeksi Giardia lamblia, parasit yang menghuni usus, didapatkan

melalui penggunaan lactic acid bacteria (LAB) non-patogen adherent yang

menghalangi perlekatan dan proliferasi trophozoit. Strategi nutrisi dipercaya dapat

meningkatkan komponen mikroflora intestinal yang berhubungan dengan aktifitas

proteksi tersebut diatas (Perez, 2001).

Menurut Travers 2011, terdapat 3 mekanisme kerja utama probiotik yang

dilaporkan antara lain modulasi lingkungan intestinal, probiotik mampu

mengontrol proliferasi mikroorganisme sekelilingnya dengan berkompetisi untuk

mendapatkan biotope umum misalnya upaya mendapatkan komponen nutrisi

seperti zat besi merupakan komponen nutrisi yang sangat terbatas, sehingga

sangat penting bagi bakteri dan probiotik dapat berkompetisi untuk mendapatkan

zat besi (Travers, 2011).

Lactobacillus dapat menahan zat besi yang tersedia untuk bakteri patogen

dengan mengikat ferric hydroxide pada permukaannya, bahkan beberapa probiotik

juga dapat mempengaruhi komposisi dan keseimbangan mikroflora usus. Terapi

probiotik terdiri dari campuran beberapa probiotik meningkatkan jumlah total

54

bakteri intestinal dan mengembalikan keanekaragaman mikrobiota bakteri di

tubuh pasien. Probiotik juga dapat mengontrol lingkungan biotik melalui

pengaturan motilitas dan sekresi mukus. Sekresi molekul aktif seperti bakteriosin,

antibiotik, asam lemak bebas dan hydrogen peroksida yang dapat mengontrol

lingkungan biotik (Travers, 2011).

Probiotik dapat menghalangi infeksi G. lamblia melalui berbagai

mekanisme antara lain berkompetisi terhadap tempat perlekatan probiotik yang

terbatas, memodulasi imunitas dengan menstimulasi respon imunitas host

terhadap berbagai patogen, berinteraksi dengan sel epithel, Peyer’s patches M

cells, dan sel imun di dalam usus (Hawrelak, 2003).

Interaksi tersebut menyebabkan peningkatan jumlah sel yang

menghasilkan IgA disertai dengan produksi IgM dan sIgA yang penting dalam

imunitas mukosa yang berperan sebagai pertahanan terhadap bakteri patogen.

Probiotik juga dapat mempengaruhi DC yang berperan dalam mendeteksi

antigen-antigen dalam usus dan mempresentasikannya kepada na¨ıve T cells,

sehingga akan menentukan diferensiasi sel tersebut menjadi sel T-helper (Th1,

Th2) (Hawrelak, 2003).

Lipothecoic acid 1 (La1) Lactobacillus johnsonii telah terbukti mampu

menghasilkan substansi yang dapat menghambat pertumbuhan G.intestinalis in

vitro. Substansi yang ditemukan pada supernatant La1 L johnsonii menghambat

kemampuan Giardia bereplikasi dan enkistasi. Produk ekstraseluler La1

menyebabkan perubahan dramatis pada morfologi trophozoit Giardia. Pemberian

55

La1 L. johnsonii dapat menghambat proliferasi Giardia, mencegah enkistasi dan

memutuskan rantai siklus hidup parasit (Perez 2001).

Transduksi sinyal melalui TLR penting bagi efek proteksi terhadap alergi.

Pemberian L. reuteri selama umur kehamilan 36 minggu dan bayi hingga umur 1

tahun menurunkan prevalensi IgE berkaitan dengan eczema. Lactobacillus reuteri

dapat meningkatkan kapasitas regulator imunitas selama bayi melalui mekanisme

sistem imunitas alamiah yang dimediasi CCL4 dan CXCL8. Toll like receptor

merupakan reseptor pada permukaan sel host yang dapat mengidentifikasikan

protein atau ligand tertentu dari suatu organisme. Dalam penelitian yang

melibatkan probiotik menunjukkan TLR yang berperanan adalah TLR 2, 4, dan 9.

Adapun ligand dari TLR2 adalah lipothecoic acid dari Lactobacillus, TLR 4

adalah lipopolisakarisa (LPS) dari bakteri gram negatif sedangkan TLR 9 adalah

CpG. Pemberian Probiotik mempengaruhi ekspresi mRNA dari TLR2, 4 dan 9.

Ekspresi mRNA TLR4 lebih rendah pada kelompok probiotik dari pada Placebo

(Forsberg 2014).

Komposisi mikrobiota kolon komensal dipengaruhi kombinasi pemberian

makanan dan faktor lain seperti lokasi geografis, beragam tingkat higienitas serta

iklim. Interaksi antara host dan mikroba penting selama periode neonatal.

Komposisi mikrobiota normal menjadi tantangan antigenik mempengaruhi sistem

imunitas, sehingga membantu kematangan GALT. Mikrobiota usus

mempengaruhi karakter anti-inflamasi sistem imunitas usus. Beberapa penyakit

inflamasi berkaitan dengan gangguan pada proses kematangan GALT

(Delcenserie, 2016).

56

Proses setelah mengkonsumsi probiotik terjadi interaksi bakteri ini

dengan enterosit yang mengawali respon host karena sel usus menghasilkan

berbagai molekul imunomodulator saat distimulasi bakteri. Secara in vitro telah

terbukti probiotik mampu memodulasi ekspresi molekul anti-inflamasi melalui

mekanisme tergantung strain. Probiotik atau produknya dapat mengakses sistem

imunitas usus, bertahan selama waktu tertentu dan mengawali respon imunitas

spesifik (Delcenserie, 2016).

Komponen La dari L. casei dan L.acidophilus mempunyai efek

imunostimulan sistemik dengan meningkatkan kapasitas fagositosis makrofag

peritoneal mencit serta meningkatkan kapasitas fagositosis leukosit yang diisolasi

dari darah manusia yang diberi probiotik. Probiotik juga meningkatkan

kemampuan sel NK sehingga dapat digunakan untuk mencegah pertumbuhan

tumor ganas melalui peran immunosurveillance sel NK. Pemberian oral L.

fermentum CECT5716 meningkatkan respon imun vaksin anti-influenza dengan

meningkatkan jumlah sel NK (Delcenserie, 2016).

Penelitian lain menunjukkan beberapa Lactobacillus memodulasi

ekspresi HLA-DR, CD45 dan intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1) yang

diinduksi IFN-γ pada sel HT-29. Pemberian L. rhamnosus GG menghambat

sitokin menginduksi apoptosis yaitu TNF-α IL-1β atau IFN-γ dari sel epithel

usus dengan mengaktivasi molekul anti apoptosis AKT/ protein kinase B dan

menghambat pro-apoptotic p38/ mitogen-activated protein kinase signalling

pathway (Delcenserie, 2016).

57

IFN-γ dihasilkan Th1 menghambat proliferasi sel Th2 dan konsentrasi IL-

4 yang tinggi menghambat perubahan sel T naïve menjadi Th1. Antigen

presenting cell (APC) terutama DC mempunyai peranan penting untuk menjaga

keseimbangan Th1/Th2 serta toleransi imun. Sel DC dapat mempengaruhi respon

imun tergantung aktivasi lingkungan, subset DC spesifik dan aktivasi kinetiknya.

Probiotik memodulasi respon imunitas dengan mempengaruhi maturitas DC. Sel

DC menentukan sel T naïve untuk diferensiasi menjadi Th1 atau Th2 atau Th3.

Sel DC dari monosit manusia yang diberi probiotik menjadi matur sehingga

menurunkan proliferasi sel T naïve maupun memori serta menurunkan sekresi IL-

2, IL-4, IL-10 (Delcenserie, 2016).

Mikrobiota usus dapat dimanipulasi secara terapiutik melalui pemberian

beberapa spesies mikroorganisme sehingga melindungi host dari patogen.

Mekanisme kerja probiotik telah diteliti pada beberapa infeksi protozoa antara

lain: Giardia duodenalis, Cryptosporidium parvum dan Eimeria tenella, dan

infeksi nematode seperti Toxocara canis dan Strongyloides venezuelensis

memberikan hasil yang menjanjikan (Ribeiro,2016).

Pada infeksi T.gondii hanya dua penelitian yang menunjukkan efek

probiotik. Mencit yang divaksinasikan protein sitoskeleton T. gondii dengan

adjuvant Lactobacillus casei, menunjukkan respon imunitas protektif dan

produksi anti-T. gondii IgG yang lebih besar. Pada penelitian lainnya tikus Wistar

betina immunosuppressed diberi Bifidobacterium animalis subsp. lactis mampu

mensintesis IFN-γ dan selamat setelah diinokulasi dengan T. gondii RH,

sedangkan tikus yang tidak diberi probiotik mati setalah 5 hari post-infeksi. Hasil

58

ini membuktikan aktifitas imunomodulasi B. animalis subsp. lactis bermanfaat

bagi individu yang terinfeksi T. gondii (Ribeiro,2016).

Penelitian Ribeiro 2016 menguji aktifitas imunomodulasi B. animalis

subsp. lactis pada mencit yang terinfeksi T. gondii dengan menghitung populasi

limfosit CD4+, CD8+ dan CD19+ di Peyer’s patches melalui fluocytometri dan

menentukan level serum antibodi, dan menghubungkannya dengan profil

imunologis hewan coba serta perlindungan terhadap infeksi T. gondii .

Mikrobiota usus yang sehat mendukung keseimbangan Th1 dan diduga

berkaitan dengan komponen struktural bakteri PAMPS yaitu LPS dan CpG motif

yaitu 6 basa DNA motif yang terdiri dari sebuah dinucleotide yang tidak

termetilasi. Bagian LPS dari bakteri gram negatif endotoksin berikatan dengan

TLR pada permukaan sel, sedangkan CpG harus dimasukkan ke dalam sel dengan

endositosis. Mikrobiota non-patogen mempunyai efek anti-inflamasi langsung

melalui penghambatan faktor transkripsi NFκβ (Delcenserie, 2016).