Siklus Hidup Plasmodium

Plasmodium yang merupakan parasit penyebab penyakit malaria mempunyai siklus hidup yang kompleks yang meliputi dua siklus yaitu pada inang mamalia (siklus aseksual) dan vektor nyamuk Anopheles sp (siklus seksual). Plasmodium mempunyai empat stadium perkembangan dalam tubuh nyamuk dan inangnya.

a.      Fase seksual

     Nyamuk Anopheles sp betina menghisap darah induk inang yang mengandung parasit malaria, parasit aseksual dicerna bersamaan dengan eritrosit tetapi gametosit dapat tumbuh terus. Inti pada mikrogametosit membelah menjadi empat sampai delapan yang masing-masing menjadi bentuk panjang seperti benang (flagel) dengan ukuran 20 - 25 mikron, menonjol keluar dari sel induk, bergerak-gerak sebentar kemudian melepaskan diri. Proses ini disebut dengan eksflagelasi yang hanya berlangsung beberapa menit. Gametosit kemudian mengalami proses pematangan (maturasi) menjadi mikrogamet dan makrogamet. gamet jantan (mikrogamet) tertarik oleh gamet betina (makrogamet) dalam lambung nyamuk yang membentuk tonjolan kecil tempat masuknya mikrogamet sehingga pembuahan berlangsung. Hasil pembuahan disebut zigot.

Zigot merupakan bentuk bulat yang tidak bergerak tetapi dalam waktu 18 - 24 jam menjadi bentuk panjang dan bergerak disebut ookinet. Ookinet kemudian menembus dinding lambung melalui sel epitel ke permukaan luar lambung dan menjadi bentuk bulat (ookista). Jumlah ookista pada lambung Anopheles sp berkisar antara beberapa buah sampai beberapa ratus buah. Ooksit makin lama makin besar membentuk bulatan-bulatan semitransparan dengan ukuran 40 - 80 mikron dan mengandung butir-butir pigmen. Ookista makin membesar dan intinya membelah maka pigmen tidak akan tampak lagi. Inti yang sudah membelah dikelilingi oleh protoplasma yang berbentuk panjang dengan kedua ujungnya runcing dan inti ditengah (sporozoit). Ookista pecah, ribuan sporozoit dikeluarkan dan bergerak dalam rongga badan nyamuk mencapai kelenjar liur. Sporozoit-sporozoit menandakan berakhirnya fase seksual.

b.      Fase aseksual

               Nyamuk Anopheles sp betina yang mengandung parasit malaria dalam kelenjar liurnya menusuk induk inang vetebrata, sporozoit yang berada dalam air liurnya masuk melalui probosis yang ditusukkan ke dalam kulit. Sporozoit segera masuk dalam peredaran darah dan setelah setengah jam sampai satu jam masuk ke dalam sel hati. Proses ini disebut dengan skizoni pre eritrosit. Inti parasit membelah diri berulang-ulang. Pembelahan ini disertai dengan pembelahan sitoplasma yang mengelilingi tiap inti sehingga terbentuk beribu-ribu merizoit berinti satu dengan ukuran 1.0 sampai 1.8 mikron.

Akhir fase pre eritrosit, skizon pecah, merozoit keluar dan masuk di peredaran darah. Sebagian besar menyerang eritrosit yang berada di sinusoid hati tetapi beberapa difagositosis. Merozoit yang dilepaskan oleh skizon mulai menyerang eritrosit. Invasi merozoit bergantung pada interaksi reseptor eritrosit, glikoforin dan merozoit sendiri. Sisi anterior merozoit melekat pada membran eritrosit kemudian membran merozoit menebal dan bergabung dengan membran plasma eritrosit lalu melakukan invaginasi membentuk vakuola dengan parasit di dalamnya.

Stadium termuda dalam darah berbentuk bulat dan kecil, beberapa diantaranya mengandung vakuola sehingga sitoplasma terdorong ke tepi dan inti berada di kutubnya, oleh karena sitoplasma mempunyai bentuk lingkaran maka parasit muda disebut bentuk cincin. Selama pertumbuhan bentuknya berubah-ubah menjadi tidak teratur yang disebut tropozoit. Parasit ini mencerna hemoglobin dalam ertitrosit dan sisa metabolismenya berupa pigmen malaria (hemozoin dan hematin).

Parasit berkembang biak secara aseksual melalui proses skizogoni setelah masa pertumbuhan. Inti parasit membelah menjadi sebuah inti yang lebih kecil yang diikuti dengan pembelahan sitoplasma (skizon). Skizon mengalami proses pematangan membentuk merozoit. Setelah proses skizogoni selesai, eritrosit pecah dan melepaskan merozoit ke dalam aliran darah (sporulasi).

Merozoit memasuki eritrosit baru dan generasi lain dibentuk dengan cara yang sama. Sebagian merozoit tumbuh menjadi bentuk seksual (gametogenesis).

Stadium eritrosit dimulai ketika merozoit menginfeksi sel darah merah, dimana mereka mengalami siklus reproduksi dan reinfeksi yang akan menyebabkan gejala malaria.  Setelah masuk ke dalam eritrosit, parasit intraeritrositik ini berkembang menjadi beberapa tahap (cincin, tropozoit, dan skizon). Bila merozoit ekstraselular menginvasi eritrosit, merozoit akan berubah menjadi tropozoit. Tropozoit akan mencerna sitoplasma sel eritrosit.

Sumber :

Apriani. Gambar Leukosit Setelah Pemberian Infusa Sambiloto (Andrographis paniculata) pada Mecit yang Diinfeksi Plasmodium berghei. Fakultas Kedokteran Hewan, Institut Pertanian Bogor, 2011

Harijanto, P. N., Dr., SpPD. Malaria, Epidemiologi, Patogenesis, Manifestasi Klinis dan Penanganan. Penerbit Buku kedokteran EGC, Jakarta, 1999, Departemen Parasitologi Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia. Buku Ajar Parasitologi Kedokteran. Jakarta : Balai penerbit FKUI, edisi 4, 2008

Plasmodium berghei

P. berghei adalah hemoprotozoa yang menyebabkan penyakit malaria pada rodensia kecil. P. berghei banyak digunakan dalam penelitian pengembangan biologi pada parasit malaria pada manusia karena sudah tersedianya teknologi pembiakan secara in vitro dan pemurnian pada tahapan siklus hidup, pengetahuan pada susunan genom dan pengaturannya. Secara analisis molekuler P. berghei sama seperti Plasmodium yang menginfeksi manusia. Model ini kemungkinan dapat dilakukan manipulasi hospes sehingga dapat dipelajari perubahan imonologis yang terjadi selama infeksi malaria.

Plasmodium berghei mempunyai siklus hidup maupun morfologi seperti parasit malaria pada manusia, sehingga Plasmodium berghei ini oleh para peneliti digunakan sebagai model penelitian untuk mencari dan mengembangkan obat anti-malaria.  P. berghei pada mencit lebih cepat berkembang daripada roden jenis lainnya.

Sejak tahun 1978, studi tentang parasit malaria sangat meningkat terutama studi pada parasit Plasmodium falciparum. Peningkatan studi ini disusul dengan penelitian terhadap penyakit malaria pada manusia. Plasmodium berghei merupakan salah satu dari banyak spesies parasit malaria yang menginfeksi mamalia dan manusia juga merupakan salah satu dari empat spesies yang menginfeksi mencit Afrika yang telah dideskripsikan. Parasit pada hewan rodensia ini telah dibuktikan analog dengan malaria pada manusia dan primata lainnya terutama aspek struktur, fisiologi dan siklus hidup. Plasmodium berghei merupakan model yang sangat baik untuk penelitian perkembangan biologi dari parasit malaria karena :

a)      Secara biologis parasit pada manusia dan rodensia mempunyai kesamaan.

b)      Susunan genom dan genetika antar parasit rodensia dan manusia tidak berubah-ubah.

c)      Adanya kesamaan karekteristik molekuler terhadap sensitivitas dan resistensi obat.

d)     Struktur dan fungsi antigen sebagai target vaksin yang tetap.

e)      Manipulasi terhadap siklus hidup secara keseluruhan lebih mudah dan aman termasuk sejak dimulainya infeksi oleh gigitan nyamuk.

f)       Kemampuan teknologi yang tersedia untuk pengembangan Plasmodium ini secara in vitro.

g)      Proses penyusunan gen dan proses biokimiawi antar parasit rodensia dan manusia yang tidak banyak mengalami perubahan.

h)      Modifikasi genetik yang telah tersedia.

i)        Memungkinnya pengamatan terhadap interaksi parasit-inang baik secara in vivo dan in vitro. Pengenalan yang baik terhadap clones dan mutant lines secara genetik.

Struktur genetik rodensia sebagai inang yang telah diketahui dengan baik dan jenis transgenik yang telah tersedia dan bermanfaat untuk studi imunologis.

Sumber :

Levine ND. Protozologi Veteriner. Penerjemah Soekardono S, Brotowidjojo MD. Terjemah dari: Veterinary protozology. Gajah Mada University Press, Yogyakarta, 1990

Suryawati, S. dan Herni Suprapti. Efek Anti Malaria Ekstrak Brotowali (Tinospora crispa) pada Mencit yang Diinfeksi Plasmodium berghei. Wijaya Kusuma, Volume I, 2007

Vaksin Dengan Teknologi Nuklir

Salah satu alternatif yang dapat digunakan dalam penanganan penyakit adalah dengan menggunakan teknik nuklir. Berbagai penyakit yang bersumber dari virus, bakteri, protozoa dan cacing telah banyak yang memanfaatkan teknik nuklir dalam proses pembuatan bahan vaksinnya. Vaksin dapat merangsang sistem imun pada inang untuk melawan infeksi organisme patogen.

Young dalam percobaannya menyatakan bahwa iradiasi dapat mengubah agen penyakit patogen menjadi non patogen yang mampu menstimulasi sistem kekebalan dalam tubuh. Smith juga menyatakan bahwa teknik nuklir/iradiasi dapat melemahkaan agen penyakit tanpa menghilangkan daya imunogeniknya dan  mampu meningkatkan daya kekebalan pada hewan yang dicobakan

Radiasi sinar gamma dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan suatu imunogen yang potensial untuk vaksin dan memicu pembentukan antibodi yang optimal dalam menahan serangan infeksi parasit selanjutnya.

Jenis iradiasi yang biasanya digunakan pada pembuatan bahan vaksin adalah sinar g yang memiliki sifat daya tembus tinggi dan panjang gelombang  pendek. Target utama penyinaran terutama materi genetik yaitu Asam Deoksiribonukleat (DNA). DNA yang terkena bisa mengalami kerusakan secara total maka yang terjadi adalah kematian sel. Sel target tetap hidup tetapi DNA berubah dan terjadi suatu ekspresi gen yang merusak sehingga sel terprogram untuk bunuh diri (apoptosis) atau perbaikan DNA tapi komposisinya berubah (bermutasi). Perubahan DNA (mutasi) ini dapat menghasilkan sel-sel yang bersifat lebih ganas (virulen), atau virulensinya lemah (invirulen). Efek radiasi yang dimanfaatkan pada pembuatan vaksin adalah kematian sel tetapi tetap memiliki sifat antigeniknya menghasilkan mutan-mutan yang memiliki virulensi lemah atau mutan-mutan yang invirulen.

Awal tahun 1970-an, suatu penelitian telah mendemonstrasikan bahwa imunisasi manusia dengan menggigitkan nyamuk Anopheles sp yang membawa P. falciparum diradiasi dalam kelenjar liur ditemukan dapat melindungi sukarelawan terhadap tantangan dengan sporozoit hidup. Kekebalan yang diperoleh sukarelawan disini adalah spesifik spesies dan spesifik stadium tetapi tidak spesifik strain.

Imunisasi melalui gigitan 1000 nyamuk yang diiradiasi, menunjukkan proteksi/sterilisasi terhadap sporozoit normal. Reaksi imun yang mendasari mekanisme ini belum diketahui, kejadian tersebut menunjukkan adanya proteksi respon sel T yang melawan protein parasit yang diperlihatkan pada permukaan hepatosit yang terinfeksi. Respon imun tunggal dalam reaksi imun inang-sporozoit iradiasi sejauh ini tidak teridentifikasi. Dugaan bahwa proteksi terjadi dari beberapa respon imun sederhana melawan sejumlah besar antigen yang diberikan oleh vaksin organisme yang dilemahkan

Jenis - Jenis Vaksin Malaria

Berdasarkan sasaran antigen vaksin untuk malaria dibuat sesuai dengan stadium perkembangan parasit, dikenal 3 jenis vaksin yaitu:

a)      Vaksin Pre eritrositik

               Vaksin ini mencegah sporozoit memasuki hepatosit, mencegah parasit di dalam hepatosit menjadi matang dan melepaskan merozoit ataupun keduanya, sehingga vaksin ini disebut dengan vaksin anti infeksi. Keuntungan vaksin ini adalah vaksin ini ideal untuk para pendatang yang non imun dan memungkinkan dilakukannya eradiksi malaria. Kerugiannya adalah sulit dibuat dan memperbesar kemungkinan timbulnya strain parasit resisten yang lolos dari sistem imun sehingga vaksin jenis ini akan cepat kehilangan efektivitasnya hanya dalam beberapa generasi parasit.

b)      Vaksin Eritrositik

               Vaksin eritrositik atau vaksin bentuk aseksual darah merupakan jenis vaksin yang mudah dikembangkan, karena hanya ditujukan untuk membangkitkan kembali kekebalan yang sudah terjadi secara alamiah. Keuntungan vaksin jenis ini adalah booster akan terjadi secara alamiah karena paparan berulang dengan nyamuk dan mengurangi kemungkinan timbulnya strain Plasmodium yang resisten akibat seleksi penekanan oleh sistem imun penjamu. Kerugian vaksin jenis ini adalah efek perlindungannya pada anak–anak merugikan karena sistem imun pada anak–anak umumnya kurang protektif dan tidak berkembang secepat orang dewasa.

c)      Vaksin Bentuk Seksual

               Vaksin bentuk seksual atau penghambat transmisi akan membantu mencegah munculnya parasit yang resisten  terhadap obat atau varian parasit yang dapat meloloskan diri dari vaksin pre eritrositik maupun eritrositik. Vaksin jenis ini dirancang untuk menyerang gametosit, zigot ataupun ookinet dalam usus tengah nyamuk. Vaksin ini tidak memberikan keuntungan langsung pada yang divaksinasi karena tidak dapat mengubah infeksi parasit di darah, tetapi akan memberikan keuntungan tidak langsung dengan mengurangi intensitas transmisi dan mortilitas di kemudian hari. Kerugian utama dari vaksin ini yaitu timbulnya resistensi karena munculnya genotip dengan struktur antigen yang berubah.

Sumber :

Harijanto, P. N., Dr., SpPD. Malaria, Epidemiologi, Patogenesis, Manifestasi Klinis dan Penanganan. Penerbit Buku kedokteran EGC, Jakarta, 1999

Mendis, K.N. Malaria Vaccines Research. In Malaria: Waiting for The Vaccine. Ed. Targett GAT. John Wiley& Sons, England, 1991