Rahasia di Balik Mutasi Flu Burung: Antigenic Drift & Shift yang Bisa Picu Pandemi!

Mempelajari Antigenic Drift dan Shift Virus Avian Influenza 

Virus influenza terus mengalami perubahan genetik yang memungkinkannya bertahan dan menyebar di berbagai spesies, termasuk unggas dan manusia. Dua mekanisme utama di balik perubahan ini adalah antigenic drift dan antigenic shift pada virus Avian Influenza. Kedua proses ini memainkan peran penting dalam munculnya varian baru virus flu burung yang berpotensi menimbulkan wabah atau bahkan pandemi. Artikel ini akan menjelaskan bagaimana kedua mekanisme tersebut bekerja dan mengapa penting untuk terus memantau evolusi virus influenza.

ANTIGENIC DRIFT

Salah satu cara virus influenza berubah disebut antigenic drift. Ini adalah perubahan kecil (atau mutasi) pada gen virus influenza yang dapat menyebabkan perubahan pada protein permukaan virus: hemagglutinin (HA) dan neuraminidase (NA). Protein permukaan HA dan NA virus influenza ini merupakan antigen, yang berarti keduanya dikenali oleh sistem kekebalan dan mampu memicu respons imun, termasuk produksi antibodi yang dapat memblokir infeksi. Perubahan yang terkait dengan antigenic drift ini terjadi terus menerus dari waktu ke waktu saat virus bereplikasi. Sebagian besar suntikan vaksin flu dirancang untuk menargetkan protein/antigen permukaan HA virus influenza. Vaksin flu semprot hidung (LAIV) menargetkan baik HA dan NA dari virus influenza.

 

Perubahan kecil yang terjadi dari antigenic drift biasanya menghasilkan virus yang terkait erat satu sama lain, yang dapat diilustrasikan dengan lokasinya yang berdekatan pada pohon filogenetik. Virus influenza yang berkerabat dekat satu sama lain biasanya memiliki sifat antigenik yang serupa. Ini berarti antibodi yang dibuat sistem kekebalan Anda terhadap satu virus influenza kemungkinan akan mengenali dan merespons virus influenza yang serupa secara antigen (ini disebut “perlindungan silang”).

 

Namun, perubahan kecil yang terkait dengan penyimpangan antigenik dapat terakumulasi dari waktu ke waktu dan menghasilkan virus yang berbeda secara antigen (lebih jauh pada pohon filogenetik). Hal ini juga memungkinkan untuk satu (atau kecil) perubahan di lokasi yang sangat penting pada HA untuk menghasilkan antigenic drift. Ketika antigenic drift terjadi, sistem kekebalan tubuh mungkin tidak mengenali dan mencegah penyakit yang disebabkan oleh virus influenza yang lebih baru. Akibatnya, seseorang menjadi rentan terhadap infeksi flu lagi, karena antigenic drift telah cukup mengubah virus sehingga antibodi yang ada pada seseorang tidak akan mengenali dan menetralisir virus influenza yang lebih baru.

 

Penyimpangan antigenik adalah alasan utama mengapa orang bisa terkena flu lebih dari satu kali, dan juga alasan utama mengapa komposisi vaksin flu harus ditinjau dan diperbarui setiap tahun (sesuai kebutuhan) untuk mengikuti perkembangan virus influenza.

 

ANTIGENIC SHIFT

 

Jenis perubahan lainnya disebut "antigenic shift" (Pergeseran antigenik). Pergeseran antigenik adalah perubahan besar yang tiba-tiba pada virus influenza A, menghasilkan protein HA dan/atau HA dan NA baru pada virus influenza yang menginfeksi manusia. Pergeseran antigenik dapat mengakibatkan subtipe influenza A baru pada manusia. Salah satu cara pergeseran antigenik dapat terjadi adalah ketika virus influenza dari populasi hewan memperoleh kemampuan untuk menginfeksi manusia. Virus asal hewan tersebut dapat mengandung kombinasi HA atau HA/NA yang sangat berbeda dari subtipe yang sama pada manusia sehingga kebanyakan orang tidak memiliki kekebalan terhadap virus baru (misalnya, novel). “Pergeseran antigenik” seperti itu terjadi pada musim semi 2009, ketika virus H1N1 dengan gen dari babi Amerika Utara, babi Eurasia, manusia dan burung muncul untuk menginfeksi manusia dan menyebar dengan cepat, menyebabkan pandemi. Ketika pergeseran terjadi, kebanyakan orang memiliki sedikit atau tidak memiliki kekebalan terhadap virus baru.

Sementara virus influenza berubah sepanjang waktu karena pergeseran antigenik, pergeseran antigenik lebih jarang terjadi. Pandemi influenza sangat jarang terjadi; ada empat pandemi dalam 100 tahun terakhir.  Virus tipe A mengalami baik antigenic drift maupun shift dan merupakan satu-satunya virus influenza yang diketahui menyebabkan pandemi, sedangkan virus influenza tipe B hanya berubah melalui proses antigenic drift yang lebih bertahap.

 

Pergeseran antigenik. Ada dua cara agar virus influenza dengan sifat antigenik baru dapat memasuki populasi babi.

 

(A) Virus yang sebelumnya beradaptasi dengan inang hewan lain, seperti spesies unggas, masuk ke babi dan beradaptasi untuk bersirkulasi secara efisien pada babi. Diagram tersebut menggambarkan penularan antar spesies dari virus unggas H1N1, yang menjadi populasi babi Eropa;

 

(B) Virus yang sebelumnya beradaptasi dengan inang lain, seperti burung atau manusia, menginfeksi babi bersama dengan galur umum yang diadaptasi dari babi. Hal ini dapat menyebabkan reassortment gen, menghasilkan virus "reassortant" baru yang mengandung HA dan/atau NA yang secara antigen berbeda dari yang sebelumnya beredar pada babi. Diagram menggambarkan reassortment antara virus H1N1 musiman manusia dan virus H3N2 babi. Pada (A) dan (B), populasi babi kekurangan antibodi terhadap protein permukaan penting dari virus baru.

#avianinfluenza 

#fluBurung 

#mutasivirus 

#antigenicdrift 

#antigenicshift

Waspadai Flu Burung! Perlu Pengendalian dan Penanggulangan yang Efektif

Avian influenza (AI) adalah penyakit pada unggas disebabkan oleh virus yang menyerang ayam, kalkun, itik, angsa dan spesies unggas lain terutama burung migrasi. Gejala yang ditimbulkan bervariasi, mulai dari infeksi tanpa gejala atau gejala ringan sampai dengan akut hingga terjadi kematian. Gejala klinis bervariasi tergantung beberapa faktor antara lain virus yang menginfeksi, spesies hewan, umur, jenis kelamin, penyakit lain dan lingkungan kandang.

Avian influenza lazim disebut flu burung, yang ganas dapat muncul dengan tiba-tiba di kandang, dan banyak ayam yang mati tanpa gejala yang termonitor seperti depresi, lesu, bulu rontok dan panas. Kerabang telur yang diproduksi lembek dan segera diikuti pemberhentian produksi. Muka dan pial kebiruan, kaki kemerahan dan udem. Ayam mengalami diare dan terlihat sangat haus. Pernapasan terlihat berat. Terjadi perdarahan pada kulit yang tanpa bulu. Kematian bervariasi dari 50% sampai dengan 100%.

Pada flu burung bentuk yang kurang ganas, gejala pernapasan terlihat menonjol. Gejala klinis lain yang dapat terlihat depresi, menurun jumlah konsumsi makanan, batuk, bersin dan keluar cairan dari mata dan hidung.

Agen penyebab flu burung

Virus fowl plaque pertama kali diketahui pada tahun 1878 sebagai penyebab penyakit pada ayam di Italia. Pada tahun 1955 virus tersebut dimasukkan ke dalam virus influenza, anggota famili Orthomyxoviridae. Virus influenza yang telah membentuk famili tersebut dibagi menjadi influenza tipe A, B atau C berdasarkan perbedaan antigen nucleoprotein dan protein matrix yang terdapat pada partikel virus.

Partikel virus ini mempunyai lapisan luar yang mengandung glicoproptein yang berperan dalam aktivitas aglutinasi, disebut antigen hemagglutinin (HA) dan neuramidase (NA). Perbedaan kedua antigen itu digunakan untuk mengindentifikasi serotipe virus influenza dengan inisial huruf H (untuk antigen hemaglutinin) dan N (untuk antigen neuramidase), disertai angka dibelakangnya, salah satu contoh H5N1.

Virus avian influenza –yang sekarang lebih dikenal dengan sebutan flu burung- termasuk dalam tipe A. Di antara virus influenza tipe A terdapat 15 jenis antigen hemaglutinin (H1 sampai dengan H15) dan 9 jenis antigen neuramidase (N1 sampai dengan N9). Virus influenza yang biasa menyerang ternak (kuda, babi dan unggas) termasuk kedalam tipe A, perlu dicatat bahwa virus tipe A merupakan tipe yang dapat menimbulkan wabah pada manusia. Tipe B dan C menyerang manusia, tetapi tidak menyerang ternak.

Keganasan flu burung

Berdasarkan pada gejala klinis yang ditimbulkan, virus flu burung diklasifikasi menjadi dua yaitu low pathologenic (LPAI) yang bersifat kurang ganas dan highly pathologenic (HPAI) yang bersifat ganas. Sebagian besar virus flu burung termasuk LPAI. Gejala yang ditimbulkan jenis virus ini ringan yaitu berupa gejala saluran pernapasan ringan, depresi, penurunan produksi telur pada ayam petelur.

Tetapi beberapa galur LPAI dapat mengalalmi mutasi dilapangan menjadi virus HPAI. Virus yang sangat ganas menyebabkan highly pathogenic avian influenza (HPAI) yang dapat menyebabkan kematian mencapai 100%. Diantaranya termasuk ke dalam subtipe H5 dan H7. Akan tetapi tidak semua virus dalam subtipe tersebut menyebabkan HPAI.

Tanda-tanda HPAI pada unggas adalah mati tiba-tiba tanpa gejala klinis atau bisa terlihat ayam lemas, terjadi penurunan produksi telur, kerabang telur melunak, pembengkakan dikepala, kebiruan pada pial kepala, kemerahan pada kaki, keluar ingus, batuk, bersin dan diare.

Aspek kekebalan

Pada umumnya zat kebal tubuh yang ditimbulkan karena imunisasi atau infeksi virus alami dapat menangkal serangan infeksi virus yang kedua. Prinsip serangan sistem kekebalan pada penyakit flu burung tertuju pada hemagglutinin virus. Gen virus flu burung ini mudah mengalami mutasi yang dapat membuat perubahan karakter virus.

Sebagai hasil mutasi gen terjadi perubahan komposisi asam amino hemaglutinin virus ini secara konstan, sehingga perlindungan penderita yang terinfeksi virus flu burung menurun secara perlahan-lahan. Keadaan ini disebut antigenic drift. Perubahan yang perlahan-lahan ini tidak merubah kedudukan ikatan antibodi dengan antigen. Mutasi asam amino individual semacam itu tidak menimbulkan wabah. Sehingga hanya kehilangan kekebalan sebagian pada suatu populasi dan beberapa infeksi yang terjadi hanya menimimbulkan gejala ringan.

Akan tetapi jika seluruh bagian hemaglutinin baru terdapat di dalam virus, dapat menimbulkan wabah yang luas ke seluruh dunia. Hal ini terjadi karena tidak ada lagi perlindungan kekebalan yang tersisa untuk melawan infeksi virus baru tersebut. Keadaan ini disebut antigenic shift. Pada suatu keadaan tertentu dapat terjadi dua strain virus menginfeksi sebuah sel. Pertukaran segmen gen antara virus asal manusia dan virus asal unggas dapat terjadi dan akan menghasilkan virus reassortant baru.

Pertukaran partikel RNA terjadi pada proses pembentukan nucleocapsid virus baru. Sehingga diperoleh virus dengan selubung luar protein berasal dari suatu virus dengan partikel RNA baru yang berbeda dengan induknya. Virus ini dapat sangat berbahaya. Salah satu pandemik yang diyakini sebagai hasil reassortment antara influenza manusia dan burung adalah terjadi pada tahun 1918 dan menelan korban 20 juta orang meninggal.

Babi dinilai oleh para ahli sebagai tempat reassortment gen virus flu burung. Oleh karena itu memberikan hewan mati terinfeksi kepada babi dapat memunimbulkan virus flu burung baru yang ganas. Untuk mencegah keadaan seperti ini maka dianjurkan agar ayam yang terinfeksi atau mati karena terinfeksi flu burung harus dimusnahkan dengan cara dikubur atau dibakar.

Robert Webster dari rumah sakit anak di Memphis, Amerika Serikat menyatakan virus flu dari manusia dapat menular ke babi dan virus flu burung dari unggas juga dapat menular ke babi. Pada tubuh babi kedua virus tersebut dapat bermutasi atau saling bertukar gen dan menjadi subtipe virus baru.

Pembentukan subtipe virus baru itu memungkinkan terjadinya penularan virus dari hewan ke manusia. Penularan dengan cara itu sangat mungkin terjadi di Cina karena lokasi peternakan ayam, babi dan permukinan manusia berdekatan. Di Indonesia perlu diatur agar peternakan ayam harus jauh dari peternakan babi untuk mencegah terjadinya reassortment gen virus flu burung dan flu manusia.

Pencegahan dan pengendalian penyakit

Usaha pencegahan penyakit yang paling terdepan adalah tindakan Biosekuriti di peternakan. Biosekuriti bertujuan untuk mencegah penyebaran penyakit ke dalam suatu peternakan. Tindakan biosekuriti harus dilaksanakan dengan ketat agar penyakit tidak menyebar pada suatu kelompok ayam dalam peternakan. Langkah yang perlu dilaksanakan dalam rangka mencegah atau mengurangi penyebaran virus adalah sebagai berikut:

1. Selalu menerapkan filosofi manajemen flock all-in all-out.
2. Menempatkan fasilitas kandang jauh dari saluran air yang biasa digunakan oleh unggas air liar, itik dan angsa.
3. Pagar peternakan harus ditutup rapat dan pada pintu masuk ditulis larangan masuk bagi orang yang tidak berkepentingan.
4. Hanya orang atau kendaraan berkepentingan yang diizinkan masuk peternakan. Pegawai dilarang mengunjungi peternakan lain atau pergi ke pasar burung. Mengurangi jumlah tamu kedalam peternakan seketat mungkin. Disediakan tempat parkir kendaraan yang terpisah jauh dari kawasan peternakan. Melakukan pencatatan keluar masuk kendaraan.
5. Ayam dijaga supaya tidak kontak atau menggunakan air yang mungkin sudah terkontaminasi dengan burung atau unggas liar. Mencegah burung liar masuk kedalam kandang dengan cara segera memperbaiki dinding kandang yang berlubang. Dilakukan pencegahan tikus masuk kedalam kandang.
6. Ayam bibit ditempatkan jauh dari lingkungan luar. Peternakan ayam jauh dari pemukiman dan peternakan lain.
7. Makanan ayam pada kandang terbuka akan menarik burung liar. Sehingga harus dihindari makanan tumpah dari tempatnya.
8. Ayam dikelompokkan dan ditempatkan dalam kandang yang terpisah berdasarkan umur.
9. Disediakan baju bersih dan peralatan yang sudah didesinfeksi bagi pegawai peternakan. Pekerja kandang mengenakan coverall, sarung tangan, masker, tutup kepala dan sepatu boot. Didepan pintu masuk kandang harus selalu disediakan bak desinfeksi alas kaki.
10. Pekerja kandang menangani atau masuk kandang ayam umur muda terlebih dahulu.
11. Jangan meminjamkan atau meminjam peralatan dari peternakan lain. Semua peralatan dan kendaraan harus didesinfeksi sebelum masuk atau keluar peternakan.
12. Melaksanakan penanganan sampah atau limbah dengan baik. Karena Avian Influenza dapat ditularkan melalui kotoran ayam. Sehingga perlu ditangani dengan baik.
13. Ayam yang sakit atau mati harus dikeluarkan dibakar diinsenerator, jangan sampai keluar peternakan. Diambil contoh ayam yang sakit atau mati, dikirim ke laboratorium untuk didiagnosa dengan teliti.

Vaksin yang digunakan selama ini dapat mencegah influenza pada beberapa spesies termasuk unggas. Akan tetapi perlu diketahui bahwa diantara 15 subtipe virus flu burung tidak terjadi proteksi silang. Karena tidak dapat diprediksi tipe mana yang akan menginfeksi ayam disuatu peternakan, vaksinasi dengan satu subtipe tidak menjamin dapat mencegah infeksi.

Program vaksinasi disertai tindak karantina yang ketat dapat mengendalikan penyakit bentuk ringan. Tetapi pada penyakit tipe ganas, tindak karantina yang ketat dan depopulasi cepat terhadap ayam-ayam yang tertular merupakan metoda yang efektif untuk menanggulangi flu burung. Semua ayam terinfeksi dan tertular dimusnahkan dengan cara dibakar, sehingga sumber bibit penyakit hilang dari peternakan di Indonesia.

Mengingat sifat virus flu burung yang mudah mutasi seperti diterangkan diatas, perlu pengendalian dan pemberantasan secara terencana dan terpadu untuk menghindari kemungkinan munculnya virus subtipe baru.

Berdasarkan sifat virus tersebut maka penangan virus harus hati-hati, dan diusahakan berada dalam suatu laboratorium yang aman dan terkontrol sehingga virus tersebut terkendali dengan baik dan tidak berbahaya. Dengan beberapa kendala tersebut diatas, perlu dilakukan monitoring perkembangan penyakit ini di lapangan dan penelitian pembuatan vaksin generasi baru menggunakan inovasi biologi molekuler.

SUMBER:
Infovet edisi 116, tahun 2004.
(Drh. Pudjiatmoko, Ph.D. Ilmuwan dari Masyarakat Ilmuwan dan Tekhnolog Indonesia (MITI))