FIKOSIANIN Spirulina
PEMBAHASAN UMUM
Imunostimulan merupakan senyawa kimia, obat atau bahan lainnya yang mampu meningkatkan imun non spesifik. Saat ini penggunaan imunostimulan dari bahan alami tanaman telah menunjukkan kemampuannya meningkatkan resistensi terhadap penyakit pada ikan melalui peningkatan mekanisme sistem imun non spesifik (Sakai 1999; Harikhrisnan et al. 2011a).
Fikosianin merupakan salah satu komponen bioaktif yang dimiliki oleh mikroalga Spirulina platensis dan merupakan pigmen biru yang secara struktural mirip dengan -karoten. Fikosianin ini memiliki fungsi sebagai antioksidan, anti inflamasi, anti tumor dan aktivitas pemangsaan radikal. Spirulina dan bentuk ekstraknya, seperti ekstrak air panas dan fikosianin dapat meningkatkan fungsi imun termasuk imunitas mukosa dan imunitas non spesifik melalui makrofag (Liu
et al. 2000, dan Nemoto-Kawamura et al. 2004; Belay 2002). Kajian penggunaan fikosianin dari Spirulina platensis masih terbatas pada penggunaan Spirulina
secara utuh pada ikan sebagai imunostimulan, sehingga fikosianin berpotensi untuk dikembangkan sebagai imunostimulan dalam menanggulangi penyakit vibriosis pada budidaya ikan kerapu.
Fikosianin murni telah banyak dipasarkan sebagai makanan kesehatan, pewarna makanan, minuman dan kosmetik. Namun harga fikosianin ini cukup mahal bila diaplikasikan untuk budidaya ikan. Di Jepang harga yang harus dibayarkan untuk 500 g fikosianin murni adalah sebesar 1.75 juta rupiah, sehingga bila akan diaplikasikan pada ikan budidaya harus bernilai ekonomis murah.
Dari penelitian pertama, pertumbuhan mikroalga Spirulina terbaik diperoleh pada perlakuan MT3 yaitu kombinasi modifikasi nutrient teknis (MT) dan intensitas cahaya sebesar 3000 lux. Kultur massal Spirulina platensis dengan menggunakan nutrien dan intensitas cahaya sebesar 3000 lux yang dipanen pada hari ke 12 menghasilkan berat biomassa sebesar 320 g m-3 (0.32 g L-1), dengan menghasilkan produksi ekstrak kasar fikosianin sebesar 8.70 mg g-1 berat kering (0.87% berat kering) dengan tingkat kemurnian (EP) sebesar 0.8871. Sementara setelah dilakukan pemurnian lebih lanjut dapat menghasilkan fikosianin sebesar 45.02 mg g-1 (4.50% berat kering) dengan kandungan protein sebesar 26.64%. Bila dibandingkan dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh Chrismadha et al. (2006) terhadap kultur Spirulina fusiformis yang menggunakan sumber nitrogen dari KNO3 (medium Zarrouk) sebesar 0.75 g L-1 menghasilkan fikosianin sebesar
1.2% berat kering, maka produksi fikosianin dengan menggunakan modifikasi nutrien teknis MT dengan intensitas cahaya 3000 lux memberikan hasil yang cukup baik. Namun produksi ini masih dapat ditingkatkan lagi dengan menambahkan unsur nitrogen untuk menghasilkan fikosianin dan protein yang tinggi. Hal ini didukung oleh pernyataan (Colla et al. 2005; Chrismadha et al. 2006) bahwa nitrogen dan fosfor sangat dibutuhkan untuk sintesis protein dan komponen-komponen seluler lainnya seperti fikosianin, sehingga kekurangan unsur nitrogen akan mempengaruhi sintesis fikosianin. Selain itu kebutuhan fosfor juga harus terpenuhi untuk penyusunan protein dalam sel.
Pada kegiatan budidaya ikan, pemberian imunostimulan merupakan salah satu cara untuk meningkatkan sistem kekebalan non spesifik ikan. Pemberian
81 imunostimulan dimaksudkan agar ikan memiliki kekebalan terhadap serangan penyakit yang dapat menimbulkan kematian dan kerugian produksi. Pada penelitian pemberian fikosianin dengan dosis berbeda pada juvenil ikan kerapu bebek memberikan hasil bahwa penambahan fikosianin 250 mgkg-1 pakan memberikan pertumbuhan dan respons imun non spesifik yang meningkat, serta resistensi yang cukup tinggi terhadap infeksi bakteri patogen V.alginolyticus. Sementara pemberian fikosianin sebesar 450 mg kg-1 menunjukkan penurunan terhadap beberapa parameter imun non spesifik seperti total eritrosit, total leukosit, aktifitas fagositosit, NBT, aktivitas lisozim, protein, albumin dan globulin serum dibandingkan perlakuan dengan penambahan fikosianin sebesar 250 mg kg-1. Penurunan respons imun non spesifik ini berpengaruh terhadap fitnes ikan dan penurunan tingkat pertumbuhan ikan yang lebih rendah dibandingkan dengan perlakuan penambahan fikosianin lainnya.
Pemberian fikosianin 250 mg kg-1 selama 14 hari berturut-turut memberikan respons imun non spesifik pada juvenil ikan kerapu bebek yang tinggi melalui peningkatan eritrosit, leukosit, aktivitas fagositosis, aktivitas lisozim, protein, albumin dan globulin serum darah. Peningkatan imun non spesifik juvenil ikan kerapu ini mampu meningkatkan resisten terhadap serangan infeksi bakteri patogen V. alginolyticus dibandingkan dengan pemberian fikosianin 250 mg kg-1 pakan lebih dari 14 hari dengan menghasilkan Relatif Percent Survival (RPS) yang cukup tinggi yaitu 85.71%.
Bila dibandingkan dengan hasil penelitian pemberian imunostimulan lain terhadap peningkatan respons imun non spesifik yang dilakukan oleh Chiu et al. (2008) dengan pemberian sodium alginate sebesar 1g kg-1 pakan pada
Epinephelus fuscoguttatus; Harikrishnan et al. (2011a) pemberian ekstrak
Lactuca indica 1 dan 2% pada E.bruneus; Harikrishnan et al. (2012) pemberian chitosan 2% pada E.bruneus, maka pemberian fikosianin sebesar 250 mg kg-1 pada juvenil ikan kerapu bebek cukup efisien dalam meningkatkan respons imun non spesifik seluler maupun humoral. Hal ini diduga karena fikosianin yang diberikan pada juvenil ikan kerapu bebek selain dapat meningkatkan respons imun non spesifik juvenil ikan kerapu bebek juga memiliki kemampuan sebagai antioksidan.
Fikosianin hampir sama dengan -karoten yaitu memiliki fungsi sebagai antioksidan (Estrada et al. 2001; Romay et al. 2003; Jensen et al. 2001) yaitu memangsa radikal bebas. Aktivitas fagositosis dari sel-sel fagosit pada penelitian ini menunjukkan hasil 1.60 kali lebih tinggi pada perlakuan yang diberi penambahan fikosianin dibandingkan kontrol. Sel-sel fagosit akan memproduksi anion superoksida melalui reduksi satu elektron molekul O2 (yang dikatalisa oleh
enzim ikatan membran NADPH oxidase) ketika plasma atau membran fagosom terstimulasi (Lin dan Shiau 2005; Amar etal. 2004). Pada saat membran sel-sel fagosit ini terstimulasi akan mengakibatkan konsumsi oksigen meningkat untuk mereduksi satu elektron oksigen yang dikatalisa oleh enzim ikatan membran NADPH oxidase untuk meningkatkan produksi anion superoksida melalui aktivitas respiratory burst (Lin dan Shiau 2005).
Selama aktivasi fagositosis terdapat interaksi dinamis antara membran sub seluler dan membran plasma yang akhirnya menghasilkan reorganisasi sistem membran seluler, pada kondisi yang bersamaan produksi ROS (Reactive Oxygen Species) dan radikal bebas berlebih dapat mengakibatkan peroksidasi lemak dan
82
merusak membran plasma, khususnya bila antioksidan sel tidak cukup (Hughes 2006; Amar et al. 2004). Sehingga peningkatan fluiditas membran, perlindungan terhadap radikal bebas yang mengakibatkan kerusakan membran plasma sel fagosit yang berhubungan dengan reseptor dan pelepasan sitokin adalah efek yang dapat dijelaskan dari pemberian -karoten pada peningkatan aktivitas sel fagosit (Amar et al. 2004). Okai dan Higashi-Okai (1196) diacu dalam Amar et al. (2004) mengatakan bahwa pemberian karoten pada tikus meningkatkan pelepas sitokin IL1-α dan TNF-α yang dapat mengaktivasi signal makrofag. Sel-sel imun dalam bekerjanya mengandalkan pada komunikasi sel ke sel khususnya melalui reseptor ikatan membran untuk bekerja secara efektif (Hughes 2006), guna memfagositosis sel patogen yang masuk ke dalam tubuh ikan. Dengan demikian pemberian fikosianin pada juvenil ikan kerapu bebek selain dapat meningkatkan aktivitas fagositosis melalui respiratory burst juga melindungi sel-sel imun dari kerusakan akibat berlebihnya produksi radikal bebas.
Keterangan : terukur
tidak terukur (berdasarkan referensi)
dugaan
Gambar 29 Mekanisme fikosianin dalam meningkatkan respons imun non spesifik dan pertumbuhan juvenil ikan kerapu bebek
Fikosinain Organ limfomieloid Leukosit Eritrosit Sel fagosit Fagositosis
Produksi ROS dan radikal bebas meningkat
Stress oksidatif Anion superoksida Prod .O2- ditekan Antioksidan IL-1α dan TNF-α Aktivasi makrofag
Membran sel terjaga
Reseptor
Peroksidasi lemak Membran plasma rusak Membran sel fagosit rusak Organ target Pertumbuhan Sistim imun
83 Selain itu, fikosianin yang merupakan pigmen protein ternyata memberikan pengaruh positif pada biokimia darah juvenil ikan kerapu bebek. Terlihat disini bahwa juvenil ikan kerapu yang mendapat penambahan fikosianin dalam pakannya meningkat kadar protein, albumin dan globulin serum darahnya dibandingkan kontrol (tanpa penambahan fikosianin). Ini menunjukkan bahwa pemberian fikosianin memberikan status nutrisi yang baik pada ikan kerapu bebek. Secara keseluruhan, berdasarkan data penelitian dan referensi terkait, maka dapat dibuat suatu mekanisme kerja fikosianin terhadap peningkatan sistem imun non spesifik dan pertumbuhan pada ikan kerapu bebek seperti terlihat pada Gambar 29.
Peningkatan protein, albumin dan globulin serum berhubungan dengan respons imun ikan yang kuat (Jha et al., 2007), karena sebagian besar globulin
adalah -globulin yang merupakan immunoglobulin yang dapat meningkatkan respons imun ikan (Gropper et al. 2005; Jha et al. 2007) sebagai bentuk pertahanan sistem imun spesifik tubuh. Koolman dan Rohm (2001) menyatakan bahwa albumin berfungsi membantu mempertahankan tekanan osmotik koloid darah. Protein ini juga berfungsi sebagai protein pembawa untuk substansi lipofilik seperti asam lemak bebas, bilirubin, beberapa hormon steroid dan vitamin serta ion kalsium dalam tubuh.
Fikosianin yang didapat dari hasil kultur Spirulina platensis dengan menggunakan medium nutrien teknis MT dan diekstraksi menggunakan pelarut 0.1 M Na buffer fosfat sampai proses dialisis hingga didapat produk semi murni fikosianin ini dapat diaplikasikan sebagai imunostimulan pada juvenil ikan kerapu bebek. Penambahan fikosianin ke dalam pakan kerapu dengan dosis 250 mgkg-1 pakan dapat meningkatkan respons pertumbuhan, imun non spesifik dan resistensi juvenil ikan kerapu bebek terhadap infeksi bakteri V. alginolyticus.
Dengan melihat potensi lain yang dimiliki oleh Spirulina platensis ini, untuk kedepannya tidak menutup kemungkinan dilakukannya penelitian penggunaan ekstrak kasar fikosianin tanpa tahapan pemurnian untuk digunakan sebagai bahan imunostimulan. Selain itu pemanfaatan dinding sel Spirulina yang mengandung komponen lipopolisakarida (Tomaselli 2004; Hu 2004) dan hasil ekstrak air panas Spirulina dalam meningkatkan fungsi imun (Nemoto-Kawamura
et al. 2004; Belay 2002; Balachandran et al. 2006; Hayashi et al. 2006) dan meningkatkan produksi IL-1 dari makrofag peritoneal dan produksi antibodi pada tikus (Hayashi et al. 1994), juga dapat dikaji lebih lanjut untuk dimanfaatkan sebagai bahan imunostimulan untuk ikan maupun udang.
84