Gambar 4 Skema metabolisme kortisol dengan prazat kolesterol pada jaringan adrenal korteks.
Cekaman menyebabkan terjadinya leukositosis. Hal ini disebabkan oleh peningkatan jumlah neutrofil (neutrofilia). Neutrofilia ini terjadi akibat adanya induksi glukokortikoid pada jalur pembentukan dan pelepasan neutrofil cadangan pada sumsum tulang (Blecha 2000). Pada jenis unggas, heterofil digunakan untuk menggantikan sebutan neutrofil pada mamalia (Harmon 1998).
Aplikasi Penanganan Cekaman Panas pada Ayam Broiler. Upaya- upaya penanganan cekaman panas ditujukan agar pertumbuhan ayam broiler dapat optimal sesuai potensi genetik yang dimilikinya. Berbagai upaya telah dilakukan untuk mengurangi dampak negatif cekaman panas, baik dari aspek eksternal maupun internal tubuh ayam. Penanganan aspek eksternal yang paling mudah dilakukan adalah dengan pemasangan instalasi penyejuk dan kipas angin disertai dengan disain dan pemasangan insulator kandang (Defra 2005). Namun upaya- upaya ini terlihat masih sulit diterapkan karena relatif mahal, terutama pada usaha peternakan ayam skala kecil. Pengelolaan aspek internal tubuh ayam telah menjadi perhatian banyak peneliti, seperti pengaturan pakan berupa pemberikan suplemen mikronutrient (vitamin dan mineral) (Sahin et al. 2001; Sands & Smith 2002), pengaturan pembatasan pemberian pakan pada saat suhu lingkungan tinggi
(Zulkifli et al. 2003; Abu-Dieyeh 2006; Lin et al. 2006), dan peningkatan kemampuan termotoleransi ayam (De Basilio et al. 2003; Yahav et al. 2004). Pemberian probiotik terlihat efektif untuk mengurangi dampak cekaman panas (Lan et al. 2004) dan akan lebih efektif bila ditambah dengan antibiotik. Hal ini terkait dengan efek probiotik dan antibiotik pada perbaikan struktur vili usus (Sandikci et al. 2004). Pada dasawarsa terakhir ini juga telah dilakukan seleksi ayam-ayam pedaging yang memiliki bulu penutup tubuh yang relatif sedikit (Mazzi et al. 2002).
Pemberian vitamin C telah banyak dibuktikan dapat mengurangi dampak cekaman panas pada ayam. Hal ini terkait dengan berkurangnya pembentukan vitamin C akibat gangguan pada organ tubuh penghasil vitamin tersebut sehingga untuk memenuhi kebutuhannya perlu disuplai dari luar. Pemberian vitamin C 800 mg/kg pakan dapat meningkatkan imunitas humoral pada ayam broiler yang diberi cekaman panas kronis (Aengwanich et al. 2003). Pemberian suplemen vitamin E dikombinasi dengan vitamin A (dosis 250 mg α-tokoferol asetat dan 15.000 IU retinol/kg pakan) terbukti dapat mengurangi efek cekaman panas pada penurunan performans pada ayam broiler (Sahin et al. 2001). Efek vitamin E yang melindungi ayam yang menderita cekaman panas terkait dengan kemampuannya sebagai antioksidan. Pada ayam yang mengalami cekaman panas, terjadi peningkatan redikal bebas (Puthpongsiriporn et al. 2001). Ayam yang terpapar dengan cekaman panas mengalami peningkatan sekresi elektrolit, oleh sebab itu pemberian elektrolit diperlukan untuk pengganti kehilangan elektrolit tersebut (Borges et al. 2004).
Pemberian asetil salisilat (aspirin) telah dilaporkan juga dapat memperbaiki keadaan fertilisasi pada ayam jantan yang mengalami cekaman panas (McDaniel & Parker 2004). Akan tetapi, hasil penelitian Balog et al.(2000) menunjukkan bahwa pemberian aspirin pada ayam broiler yang dipelihara di daerah tinggi (hipobarik) tidak mampu mengurangi dampak cekaman sedangkan Naseem et al. (2005) melaporkan bahwa pemberian aspirin dikombinasi dengan vitamin C dapat memperbaiki performans ayam.
Penggunaan bahan asal tanaman obat sebagai antistres untuk mengurangi stres karena cekaman panas pada ayam belum begitu banyak menjadi perhatian peneliti. Hal ini dapat dilihat dari sulitnya mendapatkan literatur atau laporan
penelitian terkait penggunaan tanaman obat untuk mengurangi dampak cekaman panas pada ayam. Dari beberapa laporan yang ditemukan diketahui bahwa pemberian beberapa ekstrak tanaman dapat memperbaiki performans ayam yang turun akibat cekaman panas (Roy et al. 1996; Dhal et al. 1997; Kusnadi 2004; Narayanswamy et al. 2004; Setiaji & Sudarman 2005). Pemberian ramuan herbal asal india (Zeetress) 1 g/100 ekor selama 7 dan 10 hari pada ayam petelur pada musim kemarau dapat meningkatkan berat telur, tetapi tidak berpengaruh pada nilai konversi pakan (Roy et al. 1996). Pengaruh zeestress pada ayam broiler sampai umur 6 minggu dapat mengurangi kehilangan berat badan sampai 15% (Dhal et al. 1997). Kombinasi beberapa jenis herbal asal per gunungan Himalaya (Geriforte) pada ayam broiler pada musim kemarau dapat memperbaiki efisiensi pakan, mempercepat pertumbuhan dan mengurangi kematian (Narayanswamy et al. 2004). Menurut Setiaji dan Sudarman (2005) ekstrak daun beluntas (Pluchea indica Less) dapat mengurangi dampak stres yang disebabkan kepadatan kandang pada ayam broiler. Kusnadi et al. (2006) melaporkan bahwa pemberian antanan (Centellas asiatica) sebanyak 5% dalam ransum dan vitamin C cenderung paling efektif digunakan dalam mengatasi cekaman panas ayam broiler.
Enzim Nitrat Oksida Sintase dan Nitrat Oksida
Penentuan peran nitrat oksida diawali dengan ditemukannya suatu faktor yang disebut endothelium derived relaxing factor (EDRF). Faktor EDRF ini mempunyai peran sangat penting dalam perangsangan relaksasi pembuluh darah (vasodilatasi) dan kini diketahui bahwa faktor EDRF tersebut adalah nitrat oksida (NO) (Thatcher & Weldon 1998). Nitrat oksida memiliki waktu paruh yang pendek secara in vivo (1-5 detik) dan molekulnya memiliki 1 elektron yang tidak berpasangan. Hal ini membuat NO sangat reaktif dengan molekul-molekul lainnya seperti oksigen, radikal-radikal superoksida, dan logam-logam transisi. Bentuk bioaktif NO adalah sebagai nitroksil (NO¯) atau nitrosonium (NO+). Bentuk kedua jenis senyawa ini mempunyai waktu paruh singkat (1 detik) tetapi stabil bila berada dalam kompleks biologi seperti tiol (RS¯... +NO), nitrat (O2N¯... +NO)
dan target-target intermediet lainnya (Ricciardolo et al. 2003).
Nitrat oksida disintesis dari asam amino arginin oleh enzim nitrat oksida sintase (NOS) (Mori & Gotoh 2004). Sejauh ini, 3 bentuk (isoform) NOS yang
dihasilkan dari gen, lokasi, dan regulasi yang berbeda telah diisolasi dan diindentifikasi. Penulisan ketiga isoform ini menurut tata nama umum sebagai nNOS (dikenal sebagai Tipe I, NOS-I/1) yang merupakan isoform pertama dan banyak ditemukan di dalam jaringan neuronal; iNOS (dikenal sebagai Tipe II, NOS-II/2) jenis isoform NOS yang banyak ditemukan pada sel makrofag dan dalam cakupan luas pada sel-sel lainnya di dalam tubuh; dan eNOS (juga dikenal sebagai Tipe III, NOS-III/3) merupakan isoform yang ditemukan di dalam jaringan endotel sel vaskuler (Alderton et al. 2001). Enzim NOS tipe I dan III
diaktivasi oleh peningkatan ion kalsium (Ca2+)/calmodulin (CaM) atau
(Ca2+/CaM)-dependent, sedangkan isoform iNOS tidak bergantung pada
Ca2+/CaM atau (Ca2+/CaM)-independent (Katsuyama et al. 1998; Ganster et al. 2001; Ricciardolo et al 2003; Peng et al. 2005).
Peran Nitrat Oksida pada Proses Evaporasi. Nitrat oksida bertanggung jawab atas pengaturan suhu tubuh (termoregulator) normal (Gerstberger 1999). Pada pengaturan suhu tersebut, NO berfungsi sebagai mediator termoregulasi melalui vasodilatasi pembuluh darah. NO merupakan bahan vasoaktif utama yang disintesis oleh berbagai sel sebagai vasodilator (Taylor & Bishop 1993; Thatcher & Weldon 1998). Pada hewan endotermik, pengaturan pertukaran panas yang melibatkan adaptasi sistem sirkulasi melalui vasodilatasi menjadi sangat penting terutama pada jaringan paru dan kulit (Ophir et al. 2002; Campbell et al. 2004). Evaporasi pada paru dan juga permukaan kulit adalah sesuatu yang sangat penting dalam upaya pembuangan panas tubuh (Hoffman & Walsberg 1999). Pada jenis unggas yang menderita cekaman panas dapat menyebabkan peningkatan jumlah evaporasi melalui saluran pernapasan dan kulit sehingga mencapai 40 sampai 75% dari total kehilangan air tubuh.
Kadar Ca2+ sitosol pada sel-sel otot polos menjadi sangat penting dalam merespons untuk meningkatkan permiabilitas dinding sel (Lum & Malik 1996). Nitrat oksida berdifusi ke dalam sel otot polos dan menginduksi pembentukan siklik guanosin monofosfat (cGMP). Siklik guanosin monofosfat mengaktivasi protein kinase G (PKC) dan menyebabkan berkurangnya jumlah ion Ca2+ di dalam sel-sel otot polos pembuluh darah, dan hal ini menyebabkan sel mengalami relaksasi dan terjadinya vasodilatasi (Annuk 2002; Nishimura 2006).
Na+
Ca2+
(Na+)i NCX
(Ca+)i
Relaksasi sel otot polos (Vasodilatasi) GTP cGMP GS Na+ K+ PK-G Na+K+ATP-ase NO donor
SEL MAKROFAG/ENDOTEL/NEURON SEL ENDOTEL
NO Arginin IκB NF-κB Jak1/Stat1α/ IRF-1 IFN-γ IL-1β TNFα LPS NO iNOS Mobilisasi Ca2+ Ca2+ Ca-M eNOS nNOS Arginin M E M B R A N S E L M E M B R A N S E L
Gambar 5 Ilustrasi aktivasi pembentukan iNOS yang melibatkan beberapa produk proinflamasi [IL-1 (interleukin 1), TNF (tumor necrosis factor), IFN (interferon)], nukleus faktor-kaffa B (NF-κB), hambatan (inhibiton)- kaffa B (I-κB), dan arginin serta peran senyawa NO di dalam sel untuk proses aktivasi vasodilatasi sel-sel otot polos dengan melibatkan GS (guanosin siklase), GTP (guanosin trifosfat), cGMP (siklik guanosin monofosfat), PK-G (protein kinase G), Na+K+ATP-Ase (sodium kalium ATP-ase), (Na+)i (ion Na intraselular), (Ca2+)i (ion Ca intraselular) (Adaptasi dari Sumber: Knowles & Moncada 1994; Nishimura 2006).
Ada beberapa kemungkinan mekanisme penurunan kadar ion Ca intraselular ([Ca2+]i); kemungkinan pertama melalui hambatan masukan Ca2+ karena adanya hiperpolarisasi, kedua disebabkan adanya stimulasi uptake penyimpanan intraseluler, dan ketiga adanya peningkatan ekstrusi Ca2+ dari sel-sel otot polos oleh stimulasi pompa-Ca2+ sarkolema (Nishimura 2006). Permiabilitas dan vasodilatasi dinding sel terjadi melalui aktivasi perenggangan molekul motor (aktin-miosin) yang mengatur jalur penghubung sel (Lum & Malik 1996). Pada Gambar 5 terlihat jalur mekanisme pembentukan NOS di dalam sel dan NO hasil hidrolisis enzim NOS (eNOS, nNOS dan iNOS) pada sel endotel, saraf atau sel
makrofag dapat dimanfaatkan sel-sel otot polos untuk proses vasodilatasi pembuluh darah.
Enzim iNOS. Enzim isoform iNOS banyak terdapat di dalam makrofag sehingga kadang-kadang disebut juga macNOS (makrofag nitrat oksida sintase). Pembentukan iNOS diinduksi berbagai produk proinflamasi seperti lipopolisakarida (LPS) asal bakteri dan sitokin proinflamasi, seperti interferon alfa (IFN-γ) dan tumor nekrosis factor (TNF). Pengaturan pada tingkat transkripsi dan postranskripsi melibatkan sejumlah sinyal transduksi dan molekul pengatur, yaitu Jak1/Stat1α/IRF-1; IκB/NF-κB; pengaktif-mitogen protein kinases (MAPK); protein kinase C; fosfatidilinositol-3 kinase; protein tirosin fosfatase; dan protein fosfatase 1 dan 2A (Salkowski et al. 1997; Pulido et al. 2000; Speyer et al. 2000; Chan & Riches 2001; Chan et al. 2001; Speyer et al. 2003; Kolodziejski et al. 2004; Zeidler et al. 2004; Yuan et al. 2006).
Prediksi urutan protein iNOS pada ayam menunjukkan homolog dengan iNOS manusia dan mencit (mouse) masing-masing 70 dan 66,6% dan memiliki ukuran molekul mRNA iNOS sebesar 4,5 kb. Ukuran molekul ini sama dengan iNOS pada jenis mamalia lainnya. Daerah pengaturan dan pengikatan NF-κB berada pada 300 bp tempat mulainya proses transkripsi (Hussain & Qureshi 1998). Makrofag dianggap sebagai jaringan yang paling banyak mengandung enzim iNOS. Hal ini terkait dengan fungsi makrofag sebagai sel pertahanan tubuh utama. Aktivitas makrofag dipengarahi oleh keberadaan NO. NO berfungsi sebagai sitotoksik dan agent tumorisidal dalam proses fagositosis (Muriel 2000).
Fathi et al. 2003 melaporkan bahwa ayam tertentu memiliki aktivitas iNOS yang rendah pada makrofag parunya, hal ini mempengaruhi kerentanan hewan ini terhadap infeksi saluran pernapasan. Waktu paruh iNOS di makrofag sekitar 1,6 jam (Kolodziejski et al. 2004). Jumlah makrofag pada alat respirasi ayam relatif sedikit, dibandingkan pada hewan lainnya (Reese et al. 2006) dan pada keadaan normal, jumlah sel makrofag yang menghasilkan iNOS pada sel makrofag ayam juga relatif lebih sedikit jika dibandingkan dengan hewan mamalia lainnya (Brain et al. 1999; LeCras & McMurtry 2001; Fathi et al. 2003).