Penehtian don Pengembangan Aplikasi I.atap dan Radiasi. 1999
PENGARUH V AKSINASI DENGAN LARVA llGA Haemonchus contorlus Rudolphi YANG DIRADIASI TERHADAP NILAI FRAKSI PROTEIN
DAN NISBAH GAMMA GLOBULIN PADA DOMBA
Beriajaya
Balai Penelitian Veteriner, Bogor
ABSTRAK
PENGARUH V AKSINASI DENGAN LARVA TIGA Hamwnchus con/onus Rudolphi YANG DIRADIASI TERHADAP NILAI FRAKSI PROTEIN DAN NISBAH GAMMA GLOBUliN P ADA DOMBA.
Tujuan daTi penelitian ini untuk mengetahui pengaruh pemberian larva tiga cacing Haemonchus contortus Rudolphi yang diradiasi pada domba terhadap nilai fraksi protein dan nisbah gamma globulin. Sebanyak 10 ekor domba jantan muda yang berumur 4-5 bulan dan telah rebas cacing dibagi menjadi 2 kelompok masing-masing terdiri dari 5 ekor.
Kelompok pertama diberi secara per oral 10.000 larva tiga H. contol1us yang telah diradiasi pada minggu ke 4,7 dan 10 mulai dari saat pengambilan sampel, kemudian ditantang secara per oral dengan 20.000 larva tiga H. contol1us pada minggu ke 13. Kelompok kedua merupakan kelompok kontrol tanpa pemberian larva tiga H. contol1us yang diradiasi tetapi mendapat tantangan secara per oral dengan 20.000 larva tiga H. contol1us pada minggu ke 13.
PengamataIl terhadap nilai fraksi protein dan Iusbah gamma globulin dari serum domba dilakukan setiap minggu selama 19 minggu. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai fraksi protein lebih tinggi (PSO,05) pada kelompok domba yang diberi larva radiasi (5,93 gidl) dibanding kelompok kontrol (4,92 gidl). Selain itu rata-rata nisbah gamma globulin juga lebih tinggi (PsO,05) pada sera kelompok yang diberi larva radiasi (365,73 mgiml) dibanding kelompok kontrol {256,70 mgidl). Hasil ini menunjukkan bahwa pemrerian larva radiasi pada domba kemungkinan menitnbulkan respon kekebalan terhadap ilueksi cacing, tetapi belum diketahui daya protektifilya.
Kata kUDCi : Haemonchus contortus Rudolphi, larva mdiasi, domba, fmksi protein, ganuna globulin
ABSTRACT
THE EFFEcr OF V ACCINA TION WITH IRRADIATED LARVAE OF H. COltJOrtus Rudolphi ON TOTAL PROTEIN AND GAMMA GLOBULIN IN SHEEP. The purpose of research is to detennine the effect of inoculation of ilTadiated infective larvae of Haemonchus contol1us Rudolphi on total protein and g8rnIna globulin on sem of sheep A total of 10 young male worm-free sheep was divided into 2 similar groups. The first group was given per oml with 10.000 iqudiated infective larvae of H. contortus on weeks 4, 7 and 10 from the beginning of sampel collections and then challenged per oral with 20.000 infective larvae on week 13. The second group was used as
control without irradiated larvae but "7lS challenged as the first group. Total protein and g8rnIna globulin values on sem of sheep were observed each week for 19 weeks. The results showed that total protein values on the first group (5.93 g/dl) was greater (P<O,05) than that of the control group (4.92 g/dl). Gmruna globulin values on the flTSt group (365.73 mg/ml) was greater (P<0.05) than that of the control group (256.70 mg/dI). This results indicated that inoculation of ilTadiated infective larvae on sheep would induce immune-responses against infection of worms, but the protective of ilTullune-responses had not been determined.
Key words: Haemonchus COIltOrluS Rudolphi, irradiated larvae, sheep, total protein, ganuna globulin
PENDAHULUAN
Haemonchus contortus Rudolphi merupakaIl salall satu jenis cacing nelnatoda saluran pencemaan pada temak rurninansia, terutalna domba dan kambing.
Manifestasi gangguan cacing umurnnya berupa kekurusan sehingga menghambat perturnbultan, turunnya daya talIan tubuh sehingga mudah terkena penyakit dan kematian yang biasanya terjadi pada hewan-hewan yang muda (I, 2). Gejala klinis yang paling menonjol adalah anaemia d.1ll edema di bagian bawah tubuh seperti rahang (bottle jaw) dan perot bagian bawah (3).
Penanggulangan penyakit karena infeksi cacing biasanya menggunakan obat cacing (antellnintik) (4) dan perbaikan lnanajemen beternak. Pemberian antelmintik yang terus menerus tallpa ada pergantian jenis antelnwltik dapat menunbulkan resistensi obat sehingga timbul strain cacing yang tallan lerl1adap alltelmintik (5). Selain itu juga
pemberian obat cacing secara terus menerus dapat juga menimbulkan residu dalam jaringan tubuh. Upaya penanggulangan dengan menggunakan vaksin merupakan pilihan yang terbaik, tetapi sayangnya penelitian kearah pembuatan vaksin untuk penyakit cacing sangat larnbat perkembangannya. Meskipun berbagai upaya telah dicoba baik dengan meradiasi larva d.1n mengekstraksi larva atau cacing dewasa, akan tetapi sampai saat ini belum didapatkan antigen protektif yang dapat melindungi teroak terlJadap infeksi cacing. Antigen yang berasal dari ekstrak membran saluran pencernaan caClDg dewasa kemungkinan mempunyai daya protektif, tetapi hal ini rnasih perlu dibuktikan lebih lanjut (6).
Beberapa peneliti terdahulu telal1 memanfaatkan telmik tenaga nuklir untuk pembuatan vaksin akan tetapi efek yang ditimbulkan lnasih bel urn memuaskan (7, 8).
Tujuan penelitian ini adalall untuk mengetahui pengaruJl pernberial1 larva H. conlorlus yang telah
Penelitian don Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi. 1999
diradiasi dengan sinar gamma terhadap respon kekebalan domba yang diukur dengan nilai fraksi protein daD nisbah gaDllDa globulin dalmll serum.
BASIL DAN PEMBABASAN
BAHAN DAN METODA
Rewan percobaan. Sepulull ekor domba jantan muda yang berumur 4-5 bulan dan telall bebas dari infeksi cacing dibagi menjadi 2 kelompok masing-masing 5 ekor.
Kelompok pertaIna diberi secara oral 10.000 larva H.
contortus yang telall diradiasi dengan sinar gamma, dilakukan 3 kaIi masing-masing pacta minggu ke 4,7 dan
10 mulai dari saat pengambilan sampel, kemudian tantangan dengan 20.000 larva infektif dilakllkan pacta minggu ke 13. Kelompok kontrol adalah kelompok tanpa pemberian vaksin larva yang telah diradiasi, tetapi diberi tantangan seperti pacta kelompok pertama yaitu dengan 20.000 larva infektifpada minggu ke 13.
Penyiapan antigen larva. Larva tiga cacing H.
contortus diperoleh dengan cara membiakan telur cacing dati tinja domba donor dengan media "vermiculite"
selama satu minggu. Domba donor tersebut sebelumnya secara buatan diinfeksi dengan cacing H. contortus dan satu bulan kemudian tinjanya siap digunakan. Sebanyak 3 juta larva tiga kemudian diradiasi dengall menggunakan ganuna cell 220 dengan dosis radiasi 500 Gy di Pusat Aplikasi Isotop lli'll Radiasi, Badan Tenaga Atom Nasional, Pasar Jmnat, Jakarta. Setelall diradiasi larva tiga tersebut sebagian digunakan untuk vaksinasi dan sebagian lagi untuk pembuatan antigen. Larva tersebut dimasukkan dalam larutall Phospllate Buffer Saline yang mempunyai pH 7,2, kemudiaIl dihancurkan dengan alar sonikator dengan getarnn tinggi selalna 15 menit. Prosedur yang sarna diulang beberapa kali. Larva yang telall IlanCur dimasukkan ke dalam alai homogenizer, kemudian dihancurkan lagi saInpai lumat. Untuk membuktikan bahwa larva tersebut sudah hancur maka larutan yang
SUdall homogen dapat dilihat di bawah mikroskop sampai tidak ada larva cacing yang Utull. Setelah homogen, campuran ini disentrifuse dengan kecepatan rendah daD supemataIlllya diambil untuk selanjutnya diultrasentrifuse dengan kecepatan 14.000 g. Setelah cairan tersebut disentrifuse terbentuk 3 lapisan yaitu lapisan yang paling atas adalah lapiSc'll lemak, lapisan kedua adalah lapisan transparan yang berisi antigen dan lapisan yang paling bawah berbentuk pellet. Lapisan yang transparan digunakan sebagai antigen untuk mengukur galnma globulin secara dengan cara ELISA dan sebelum digunakan maka antigen tersebut disimpan pada SullU - 20°C.
Antigen yang diberikan berupa larva tiga cacing H. contortus yang telah diradiasi sebanyak tiga kali.
Akibat dari radiasi kemungkinan rantai asam amino yang menyusun protein dari antigen tersebut terputus sehingga larva tersebut berkurang daya patogenitasnya. Pemberian larva yang berkurang daya patogenitasnya kemungkinan akan menimbulkan respon kekebalan.
Larva yang telah homogen dan telah disentrifuse mengandung tiga lapisan yaitu lapisan yang pertama mengandung lemak, Iapisan kedua merupakan lapisan transparan dan lapisan ketiga berbentuk pellet. Lapisan yang transparan merupakan lapisan yang mengandung protein yang lamt dalam air dan digunakan sebagai antigen untuk penentuan nilai gamrna globulin. Lapisan ketiga berupa pellet, juga mengandung protein, tetapi tidak lamt dalam air. Jadi nilai gamma globulin yang didapat kemungkinan merupakan respon dari antigen yang berasal daTi protein larut dalam air.
Rata-rata nilai fraksi protein daTi kedua kelompok domba dapat dilihat pada Gambar I. Secara keseluruhan terlihat bahwa rata-rata nilai fraksi protein pada kelompok vaksinasi (5,93 g/dI) lebih tinggi (P:;::O,O5) dibanding kelompok kontrol (4,92 g/dl). Kisaran angka pada kelompok vaksinasi adalah 3,3 -8,9 g/dl daD pada kelompok kontrol 2.5 -7.3 g/dl. Peningkatan nilai fraksi protein kemungkinan karena peningkatan kadar antibodi dalam darah, dimana pemberian vaksin dengan larva radiasi akan menyebabkan peningkatan respon kekebalan terlladap cacing tersebut (11, 12). Pemberian vaksin yang kedua pada minggu ke 7 secara jelas menyebabkan peningkatan rata-rata nilai fraksi protein, tetapi pemberian vaksin yang ketiga malahan menyebabkan penurunan nilai fraksi protein. Pola naik tunmnya nilai fraksi protein antara kelompok vaksinasi dan kelompok kontrol terlihat hampir sarna, kemungkinan disebabkan hewan tersebut sebelum digunakan sudah terinfeksi cacing daD setiap kali pengukuran nilai fraksi protein pada kedua kelompok tersebut dalam minggu yang sarna hams dibuat standart sehingga nilai yang diperoleh setiap minggunya mempunyai pola yang sarna, tetapi kelompok vaksinasi biasanya mempunyai nilai yang lebih tinggi.
Pemberian vaksin dengan dosis yang terlampau rendah atau terlampau tinggi dapat menyebabkan penurunan kekebalan atau "jmmuno-to/erance" (11). Hasil ini menyimpulkan bahwa pemberian vaksin sebaiknya dilakukan cukup dua kali karena pemberian vaksin yang ketiga justru akan membuat penurunan nilai fraksi protein.
Pemberian vaksin yang kedua sebaiknya dilakukan pada waktu hewan berumur 15 minggu atau 4-5 bulan (11).
Dalam penelitian ini vaksin mulai diberikan pada waktu hewan berumur kurang lebih 5 bulan karena hewan hams dibebaskan dulu dari infeksi cacing. Setelah diberi tantangan pada kelompok vaksin terlihat nilai fraksi proteinnya meningkat (P:;::O,O5)(8,3 g/dI) dibanding dengan kelompok kontrol (5,3 g/dl), tetapi dalam penelitian ini belum dapat dibuktikan apakah peningkatan ini juga sejalan dengan peningkatan daya proteksi terhadap infeksi cacing. Melihat gtafik tersebut diatas maka tantangan sebaiknya diberikan pada minggu ke 10 daD pemberian vaksin yang ketiga ditiadakan. Besamya dosis vaksin dan besamya tantangan yang diberikan mempengaruhi naik Observasi. Pengaluatan dilakukan dengan cara
mengmubil serum darall setiap minggu sekali selama 19 minggu mulai dari 3 lninggu sebelum vaksinasi pertalna dilakukan untuk pemeriksaan nilai fraksi protein dan nisbah galll1lla globulin. PenentUall lulai fraksi protein dilakukan menurut metoda Lowry et al (9) yang telall dimodifikasi menggunakan "microplate", sedangkan untuk penentuan nisbah gamma globulin dilakukan dengan menggunakan metode ELISA, dan pembuatan antigen larva cacing dilaknkcm menurut Smith (10).
304
Pene/i/ian dan Pengembangan Ap/ikasi lsOIOp dan Radiasi, /999
Pusat Aplikasi Isotop daD Radiasi, Badan Tenaga Atom Nasional yang telal. membantu penyinaran larva dengan sinar radioaktif, Dr Gozali Mukti yang saat ini bekerja di Brunei Darusalam, para teknisi baik di laboratorium Parasitologi Ilk'lUPun Bioteknologi yang telah membantu penelitian ini.
DAFTARPUSTAKA
1. BERIAJAYA and STEVENSON P. 1986. Reduced productivity in small ruminant in Indonesia as a result of gastro intestinal nematode infections. In Livestock Production and Diseases in the Tropics, (eds M.R. Jainudeen, M. Mahyuddin and J.E.
Huhn). Proceedings of the 5th Conference Institute Tropical Veterinary Medicine, Kuala Lumpur, Malaysia.
2. HANDAYANI S.W. and GA1ENBY R.M. 1988.
Effects of management system, legwne feeding and anthelmintic treatment on the perfomlance of lambs in North Sumatra. Tropical Animal Health and Production 20: 122-128.
3. SOULSBY E.J.L. 1982. Helminths, Arthropods and Protozoa of Domesticated Animals. (7th ed).
Bailliere, Tindall, London.
4. BERlAJA Y A. 1986. Tl1e significant importance of gastrointestinal nematodiasis on village sheep in an upland area of Garut, West Java. Penyakit Hewan 88: 130-133.
turunnya kekebalan. Kekebalan yang timbul dalam penelitian ini tidak diukur jumIaIl telur cacing dalam tinja setiap minggunya daD jumlah cacing dewasa dalam abomasum pada akhir penelitian wakfil domba dipotong sehingga belum dapat dibuktikan bahwa kekebalan tersebut sudah cukup tinggi atau rnasih rendall.
Secara keselurullan, rnta-rnta nilai ganuna globulin kelompok vaksinasi (365,73 mg/mI) lebih tinggi (P~O,05) dibanding dengan kelompok kontrol (256,69).
Pada waktu pennulaan sebelum dilakukan vaksinasi, rnta- rnta nilai globulin berkisar 200 mg/ml dan angka tersebut tidak berbeda nyata (P>O,05) antara kedua kelompok perlakuan, tetapi pada akhir penelitian angka tersebut berbeda nyata (P<O,05) yaitu kelompok vaksinasi (445,12 mg/ml) lebih tinggi dibanding kelompok kontrol (309,54 mg/ml). Perbedaan ini terjadi karena kemungkirJan kelompok vaksinasi menunjukkarl adanya respon kekebalan, yang ditunjukkan dengan peningkatan kadar ganuna globulin.
Peningkatan kadar ganuna globulin kemungkinan juga sejalan dengan peningkatan jUmIaIl irmnwloglobulin yang beredar dalarn serum darah. Irmnunoglobulin yang terbentuk akibat infeksi cacing biasanya adalall IgA (13, 14, 15), IgG terutama IgGI (16) dan 19B (17). Dalarn penelitian ini tidak diukur peningkatan IgA, IgG 1 dan 19B karena untuk mengukurnya harus diperlukan monoklonal dari immunoglobulin tersebut daD saat ini di laboratorium Balitvet belum diproduksi bahan biologik tersebut.
Immunoglobulin G merupak.m immunoglobulin yang terbanyak jumlalmya sedangkan IgA daD 19E didapat dalam jumlah kecil sehingga kemungkinan serum tersebut banyak mengandung IgG (1 I).
Hewan yang kebal terhadap parasit cacing ditandai dengan hiperplasia sel mucus, meningkatllya motilitas, hipertrophy otot halus (18). Banyak bukti menunjukkan bahwa komponen tertenfil dari respon effector (misalnya mast cell versus goblet cell) lebih spesifik untuk menolak suatu spesies cacing daripada spesies cacing yang lain.
5. WALLER P.I. 1994. The development of anthelmintic resistance in rulninant livestock. Acta Tropica 56:
233-142.
6. MUNN E.A. 1997. Rational design of nematode vaccines: hidden antigens. International Journal for Parasitology 27: 359-366.
KESIMPULAN DAN SARAN
7. BERIAJA Y A, ADIWINA TAG. dan S.
PARTODIHARDJO. 1994. Studi pendahuluan tentang larva cacing Haemonchus contortus yang diradiasi pada kelinci. Risalah Pertemuan Ilmiah Aplikasi Isotop don Radiasi dalam bidang Induatri, Pertanian don Lingkungan. 14-15 Desember 1993.
Hal. 335-342. Jakarta.
Pemberiatl 10.000 larva infektif cacing H.
contortus yang telall diradiasi per oral pada domba menimbulkan respon berupa meningkatnya nilai fraksi protein dan galnma globulin, tetapi perlu diteliti lebih lanjut apakall peningkatan ini sejalan dengan peningkatan kekebalan terhadap infeksi cacing. Pemberian larva yang ketiga dalam penelitian ini tid.1k perlu dilakukan mengingat akibat pemberian tersebut malahan menyebabkan penurunan nilai fraksi protein dan gama globulin.
8. PARTODIHARDJO S., BERIAJAYA, ADIWINATA G., DINARDI daD YUSNETI. 1994. Pengamatan tentang respons kekebalan aDak domba yang divaksinasi dengan L-3 Haemonchus contortus iradiasi. Risa/ah Pertemuan l/mioh Ap/ikasi lsotop dan Radiasi do/am bidang lndustri. Pertanion don Lingkungan. 14-15 Desember 1993. Hal. 313-320.
Jakarta.
UCAPAN TERIMA KASm
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Kepala Balai Penelitian Veteriner, Bogor yang telall memberi izin daD fasilitas sehingga penelitian ini terlaksana. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Ir.
Andi Syulailnan Syah yang telall membantu dalaIU pekerjaan di laboratoriwu, Ir. Sukardji Partodihardjo dari
9. LOWRY O.H., ROSENBORGH N.J., FARR A.L. and RANDALL R.J. 1951. Protein measurement with folin phenol reagent. Journal of Biological Chemistry 193: 265-275.
Pelle/iliall dall Pellgemballgall Ap/ikasi Is%p doll Radiasi, /999
10. SMITH W.O. 1977. Antilarval antibodies in the serum .and abomasal mucus of sheep hyperinfected with
Haemonchus contortus. Research in Veterinary .Science 22: 334-338.
response of the lactating ewe infected with Ostertagia circumcincta. Journal of Comparative Pathology 93: 295-305.
15. SMITH W.D., JACKSON F., JACKSON E. and WILLIAMS. 1985. Age iIIUllunity to Ostertagia circumcincta: comparison of the local iIIUllune responses of 4 1/2 -and 10 month- old lambs.
Journal of Comparative Pathology 95: 235-245.
11. TIZARD I. 1987. Veterinary Immunology. An introduction. Third Ed. 401 pp. W.B. Saunders Company. Pl1iladelphia.
12. URQUHART G.M., JARRETT W.F., JENNINGS F. W., McINTYRE W.I. and MULLIGAN W. 1966.
Immunity to Haemonchus contortus infection:
relationship between age and successful vaccination with irradiated larvae. American Journal o/Veterinary Research 27: 1645-1648.
16. GILL H.S., GRAY G.D., WATSON D.L. and HUSBAND A.I. 1993. Isotype-specific antibody responses to Haemonchus contortus in geneticall resistant sheep. Parasite Immunology 15: 61-67.
7. JARRETT E.E.E. and MILLER H.R.P. 1982.
Production and activities of IgE in helminth infection. Progress inA//ergy 31: 178-233.
13. GILL H.S., HUSBAND A.J. WATSON D.L. and GRAY G.D. 1994. Antibody-containing cells in the abomasal mucosa of sheep with genetic resistance to Haemonchus contortus. Research in Veterinary .S'cience 56: 41-47.
18. MILLER H.R.P. 1996. Prospects for the immunological control of ruminant gastrointestinal nematodes: natural immunity, can it be harnessed?
International Journal for Parasitology 26: 801-811.
14. SMITH W.D., JACKSON F., JACKSON E. and WILLIAMS J. 1983. Studies on tile local ilmnune
Fraksi protein
-.-Vaksin --Kontrol
Gambar Rata-rata nilai fraksi protein dari kelompok domba yang diberi vaksin larva cacing H. contortus Rudolphi yang diradiasi dan kelompok domba yang tidak diberi vaksin
306
Pene/ilian don Pengembangan Ap/ikasi lsotop don Radiasi, /999
DISKUSI
B.H. SASANGKA 2. Pacta parameter diperiksa globulin darah, sedang telah kita ketahui L3 Haemonchus akan menginfeksi epitel usus (berada dalam jaringan). Saya ingin mengetahui respon kekebalan apa yang dominan untuk menahan infeksi Haemonchus, humoralkah ataujaringan?
1. Apa yang dilnaksud dengan larva tiga ?
2. Mengapa yang digunakan domba 0' ,apakah domba !j1 kentara terhadap Haemonchus contortus ?
3. Mengapa dalam preparasi sampel, sampel tersebut harus dillaDcurkan terlebih dallulu ? Apakall pada Waktll dillaDcurkan Haemonchus tersebut tidak mati!
hancur ?
BERIAJAYA
1. Dalam penelitian ini belum dapat disimpulkan bagian L3 yang menimbulkan respon kekebalan.
2. Respon kekebalan terjadi baik humoral dan jaringan (CMI). Dalam penelitian ini hanya beberapa parameter humoral yang diamati.
BERIAJAYA
SUKARDR
Dalam percobaan ini Anda menggunakan ekstrak L3 yang diiradiasi, basilnya fraksi protein dan nisbah gamma globulin acta indikasi respon kekebalan dari perlakuan, helnat kmni basil-basil penelitian selama ini respon kekebalan dari L3 iradiasi dan ekstrak iradiasi L3 kelihatan belum maksimal. Pertanyaan karni apakah mungkin nanti dikembangkan iradiasi cacing dewasa yang mengandung darah itu daTi abomasum sebagai bahan vaksin daD dapat dideteksi secara LISA dari antigen (AG1
& AG2) yang tersedia.
I. Larva tiga adalah cacing dalam stadimll hidup bebas, yang akan menginfeksi hewan, kemudian menjadi cacing dewasa.
2. Sebaiknya d' dan '¥ digunakan, tetapi karena terbatas dana maka d' dipilih karena lebih peka.
3. Larva setelall diradiasi perlu dihancurkan untuk pembuatan aIltigen yang akan digunakan untuk penentuan galllrna globulin.
B. JEANNE T.
1. Bagian dari L3 yang mana yang bersifat antigenik sehingga dapat menggertak respon imW1 yang diharapkan ?
Penelilian don Pengembangan Aplikasi lsotop don Radiasi, 1999
BERIAJA Y A BERIAJA Y A
Dapat dicoba cacing dewasa diradiasi, kemudian diekstrak untuk digunakan sebagai ballaD vaksin.
SOERANTO HUMAN
1. Nisbah gamlna globulin adalall sekelompok protein globulin yang merupakan respon kekebalan secara humaral yang terdiri IgA, IgG, IgE.
2. Kemungkinan akibat radiasi terjadi mutasi gen dimana larva menjadi berkurang daya keganasannya.
1. Bagaimana hubungan antar lusbah galmna globulin dengall kekebalan terltadap infeksi cacing ?
2. Faktor apa saja yang menyebabkan larva iradiasi dapat menimbulkan respon kekebalan. Apa ada hubungannya dengan mutasi gen ?
