Malaria: Masa Lalu, Sekarang, dan Masa Depan (Bag VI)

BAGIAN KE ENAM

 

Respon imun inang terhadap malaria

Patogenesis malaria terkait erat dengan respons imun inang, yang memengaruhi tingkat keparahan dan hasil infeksi. Respon imun terhadap malaria bersifat kompleks dan melibatkan respons bawaan dan adaptif. Awalnya, sistem imun bawaan melakukan pertahanan nonspesifik,[268] terutama melalui makrofag dan sel dendritik, yang mengidentifikasi sel yang terinfeksi dan menghasilkan sitokin inflamasi seperti TNF-α dan IL-6.[269] Sitokin ini penting untuk pengendalian parasit dini tetapi juga berkontribusi terhadap gejala klinis, seperti demam dan malaise.[269,270] Setelah ini, respons imun adaptif diaktifkan, ditandai dengan produksi antibodi spesifik malaria yang menargetkan protein parasit.[271] Sel T CD8⁺ dilaporkan menghilangkan hepatosit yang terinfeksi parasit,[272,273] sedangkan antibodi yang bergantung pada sel T CD4⁺ mencegah invasi sporozoit ke hepatosit.[274]

 

Selama perkembangan intraeritrosit, sel pembantu T CD4+ dan sel T γδ berpotensi memberikan efek antiparasit (Gbr. 9).[275] Namun, penelitian terbaru kami mengungkapkan peningkatan ekspresi SOD3 inang, yang terikat pada sel T dan berhubungan negatif dengan kekebalan inang terhadap malaria.[276] Sel T sel juga memainkan peran penting dalam mendukung produksi antibodi yang dimediasi sel B.[277] Namun, variabilitas tinggi antigen Plasmodium dan kemampuan parasit untuk menekan fungsi imun tertentu menimbulkan tantangan signifikan bagi pengembangan respons imun yang efektif pada inang.[278] Baru-baru ini, lanskap imun yang ditetapkan melalui scRNA-seq mengungkapkan bahwa, selama infeksi P. falciparum, proporsi monosit imunosupresif, sel T T CD4 penghasil IL-10 dan sel B regulator penghasil IL-10 meningkat, dan penanda tolerogenik pada sel pembunuh alami (NK) dan sel T γδ meningkat.[279]

 

Gambar 9

Respons imun selama infeksi Plasmodium. Respons imun dalam limpa selama infeksi Plasmodium ditunjukkan. Gambar ini dibuat dengan BioRender.com.

 

Sel T CD4+

 

Sel T helper (TH) CD4+, khususnya sel TH1, memainkan peran penting dalam kekebalan terhadap malaria dengan memproduksi IFN-γ, yang mengaktifkan makrofag.[280,281] Baik studi eksperimental maupun klinis telah menunjukkan pentingnya produksi IFN-γ dini dalam mengendalikan replikasi Plasmodium, [282,283] meskipun mekanisme perlindungan yang tepat masih belum sepenuhnya dipahami. Sel TH1 yang memproduksi IFN-γ dikaitkan dengan resistensi selama infeksi Plasmodium pada stadium hati.[284,285] Selain itu, sel TH1 spesifik CSP yang mengekspresikan IFN-γ mengurangi beban parasit.[286] Namun, respons sel T CD4+ juga dapat mengganggu imunitas humoral dan memperluas sel B yang reaktif terhadap diri sendiri.[287]

 

Dalam empat hari pertama infeksi, populasi TFH CXCR5+ yang dominan dan stabil secara fenotip muncul, yang menghasilkan respons TFH CXCR5+ CCR7+/sel T memori sentral yang persisten. Khususnya, priming sel T CD4+ oleh sel B sangat penting dan cukup untuk pembentukan respons dominan TFH ini. Sel TH2, yang dicirikan oleh produksi GATA3 dan IL-4, memainkan peran terbatas pada malaria tetapi penting untuk respons sel T CD8+ yang kuat melalui interaksi CD4/CD8 yang dimediasi IL-4.[288] Aktivitas sel T CD8+ berkurang secara signifikan tanpa dukungan sel T CD4+, yang menyoroti sinergi mereka dalam menghasilkan sel efektor selama imunisasi dengan sporozoit yang dilemahkan oleh radiasi. Populasi sel T CD8+ memori sangat bergantung pada bantuan sel T CD4+ untuk mengendalikan parasit stadium hati.[289]

 

Sel T pembantu folikel (TFH), ditandai dengan ekspresi BCL-6, CXCR5, dan PD-1, sangat penting untuk produksi antibodi dan pembentukan sel plasma berumur panjang dan sel B memori selama infeksi Plasmodium.[290,291] Jalur diferensiasi TFH dan TH1 menyimpang di awal infeksi stadium darah, dipengaruhi oleh monosit inflamasi dan galectin-1.[292] Meskipun demikian, IL-21 dari sel TFH IFN-γ+ sangat penting untuk mengatasi infeksi P. chabaudi dengan mendorong respons IgG spesifik dan kekebalan terhadap infeksi ulang.[293]

 

Sel T regulator (Treg), yang dicirikan oleh ekspresi FOXP3, memodulasi respons imun pada malaria. Di daerah dengan penularan tinggi, individu menunjukkan peningkatan proporsi Treg CD4+FOXP3+CD127lo/− dengan fenotipe memori efektor yang menekan produksi sitokin yang diinduksi antigen malaria, mempertahankan homeostasis imun.[294] Infeksi akut dengan P. vivax dan P. falciparum menginduksi populasi Treg yang diperluas dan rasio sel dendritik yang berubah, berkorelasi dengan beban parasit tetapi bukan tingkat keparahan klinis.[295] Peningkatan jumlah Treg juga dikaitkan dengan infeksi P. berghei dan P. yoelii yang mematikan.[296]

 

Sel T CD8+

 

Sel T CD8+ memainkan peran penting dalam mengenali peptida yang berasal dari patogen yang disajikan oleh molekul MHC kelas I pada APC atau sel yang terinfeksi, berkontribusi pada pembersihan patogen intraseluler dan pengembangan memori imun.[277] Sel T CD8+ spesifik malaria telah diidentifikasi pada populasi endemik dan individu yang divaksinasi,[297,298,299,300,301] dengan HLA-B*53:01 dan HLA-C*06:02, yang dikaitkan dengan prevalensi infeksi P. falciparum yang lebih tinggi.[302] Studi pada model hewan pengerat lebih lanjut menguatkan perlindungan yang dimediasi sel T CD8+, khususnya setelah imunisasi dengan sporozoit yang diradiasi.[303] Sel-sel ini menargetkan sporozoit, antigen Plasmodium stadium hati, dan stadium darah, meskipun peran mereka dalam infeksi malaria primer masih kontroversial karena infeksi hepatosit terbatas dan jendela respons yang sempit.[304,305,306,307,308,309,310,311]

 

Vaksin yang menimbulkan respons sel T CD8+ yang kuat, seperti vaksin PfSPZ, mencegah perkembangan malaria dan membentuk sel T yang tinggal lama di jaringan di hati, menggarisbawahi pentingnya mereka dalam kekebalan yang tahan lama.[308,312] Vaksin sporozoit malaria yang dilemahkan menginduksi sel T CD8+ yang protektif pada primata, seperti yang ditunjukkan oleh temuan bahwa Deplesi sel T CD8+ melalui cM-T807 menyebabkan infeksi malaria pada monyet yang sebelumnya terlindungi, sedangkan monyet dengan sel T CD8+ utuh tetap terlindungi.309 Meskipun imunisasi sporozoit yang dilemahkan oleh radiasi (RAS) dapat menghasilkan sel T CD8+ + dalam proporsi tinggi, hal ini mungkin masih belum cukup untuk membangun kekebalan steril, yang menekankan peran kompleks respons sel T CD8+ dalam kemanjuran vaksin malaria.[311]

 

Sel dendritik CD11c+ memainkan peran kunci dalam mempersiapkan sel T CD8+ melawan parasit pra-eritrosit melalui penyajian silang antigen sporozoit dalam kelenjar getah bening yang mengalirkan darah dari kulit.[311,313,314] Imunisasi dengan sporozoit yang diradiasi menginduksi respons sel T CD8+ protektif yang kuat, dengan sel dendritik dalam kelenjar getah bening kulit yang memulai respons ini setelah gigitan nyamuk. Setelah diaktifkan, sel T CD8+ bermigrasi ke lokasi sistemik, seperti hati, dengan cara yang bergantung pada S1P dan kemudian mengenali antigen pada hepatosit daripada bergantung pada sel penyaji antigen yang berasal dari sumsum tulang.[314] Studi lain mengungkapkan bahwa sporozoit langsung diserap oleh sel dendritik CD8α+ yang bermukim di kelenjar getah bening, yang kemudian membentuk gugus dengan sel T CD8+, sehingga memudahkan penyajian dan persiapan antigen.[315] Akan tetapi, parasit yang dilemahkan secara genetik dan terhenti pada tahap akhir hati memunculkan respons sel T CD8+ yang lebih kuat dibanding yang terhenti lebih awal.[316]

 

Vaksin hidup yang dilemahkan menghasilkan kekebalan kuat yang diperantarai sel T CD8+, tetapi dinamika pasti persiapan sel T CD8+ dalam infeksi alamiah atau konteks vaksinasi masih menjadi area investigasi aktif. Imunisasi dengan sporozoit P. berghei yang dilemahkan secara genetik yang tidak memiliki protein mikronem P36p memberikan perlindungan yang lebih lama yang berlangsung selama 12 hingga 18 bulan pada tikus, dengan kemanjuran yang dipertahankan bahkan dengan dosis yang dikurangi dan rute pemberian alternatif.[317] Respons sel T CD8+ dapat disiapkan tidak hanya pada kelenjar getah bening yang mengalirkan darah ke hati tetapi juga di limpa,[318] dengan pembentukan dan pemeliharaan respons ini dipengaruhi oleh sel imun tambahan seperti sel NK, sel T pembantu, dan sel T regulator, yang menggarisbawahi perlunya pemahaman yang lebih dalam tentang dinamika ini untuk mengembangkan strategi untuk kekebalan yang kuat dan tahan lama terhadap malaria.[318,319,320,321]

 

Sel T CD8+ dapat berkontribusi pada patogenesis CM,322 komplikasi malaria yang parah, dengan menargetkan retikulosit dan sel endotel yang terinfeksi, yang menyebabkan gangguan BBB.[323,324,325] Molekul kelas I H-2Kb dan H-2Db pada otak sel endotel secara unik memengaruhi perkembangan penyakit, aktivasi sel T CD8+, dan gangguan BBB; ablasi mereka secara signifikan mengurangi patologi ECM dan menjaga integritas BBB.[326] scRNA-seq mengungkapkan infiltrasi yang luas dan aktivasi tinggi sel T CD8+ di batang otak selama ECM, dengan subset sel T CD8+ Ki-67+ yang menunjukkan peningkatan kadar gen terkait aktivasi dan proliferasi, yang menunjukkan paparan antigen oleh sel parenkim otak; sel T CD8+ ini adalah satu-satunya sumber IFN-γ, dan aktivitasnya dimodulasi oleh presentasi silang yang dimediasi oleh astrosit dan peningkatan regulasi molekul titik pemeriksaan imun PD-1 dan PD-L1.[327]

 

Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk memahami cakupan penuh fungsi sel T CD8+ dan potensinya dalam pengembangan vaksin dan pengobatan malaria yang efektif. Kekebalan yang dimediasi sel T CD8+ memori terhadap infeksi Plasmodium tahap hati melibatkan IFN-γ dan TNF-α sebagai faktor nonsitolitik penting, dengan perforin memainkan peran khusus spesies. Sementara IFN-γ penting untuk perlindungan terhadap P. berghei dan P. yoelii, perforin hanya penting untuk P. yoelii, dan netralisasi TNF-alfa secara signifikan merusak perlindungan yang dimediasi sel T CD8+ memori di kedua spesies parasit.[328] Konsisten dengan temuan di atas, interferon manusia alami dan rekombinan, khususnya Hu IFN-γ, secara efektif menghambat skizogoni hati P. falciparum pada konsentrasi rendah, dengan aplikasi pascainokulasi menunjukkan efek penghambatan yang signifikan di luar parasitostasis, sedangkan Hu IFN-α, -β, dan IL-1 juga memiliki efek penghambatan tetapi pada konsentrasi yang relatif tinggi atau ketika diberikan sebelum inokulasi.[329]

 

Dibandingkan dengan jaringan lain, sel T CD8+ memori efektor dengan cepat menyusup ke hati dalam waktu 6 jam setelah infeksi malaria, memediasi pembersihan patogen melalui LFA-1 dan mekanisme yang bergantung pada fagosit hati, dengan waktu rekrutmen yang lebih pendek (dalam waktu 6 jam) dibandingkan dengan sel-sel lainnya.[330] Menariknya, sel-sel T CD8+ yang mengekspresikan molekul penghambat seperti PD-1 dan LAG-3 menunjukkan fitur-fitur yang menekan, bukannya melemahkan.[331]

 

Sel-sel T CD8+ merupakan bagian integral dari kekebalan malaria, khususnya dalam perlindungan yang diinduksi vaksin dan pengendalian infeksi tahap hati. Namun, peran mereka dalam infeksi primer dan patogenesis, khususnya pada CM, menggarisbawahi kompleksitas mereka. Penelitian lebih lanjut sangat penting untuk menjelaskan sepenuhnya fungsi mereka dan mengoptimalkan strategi untuk pengembangan vaksin malaria.

 

Sel T γδ

 

Sel T γδ merupakan subkelompok sel T yang dicirikan oleh rantai TCRγ dan TCRδ yang berbeda, yang mencakup sekitar 4% dari semua sel T pada orang dewasa yang sehat.[332,333,334,335] Kontribusi mereka terhadap kekebalan tubuh sangat kompleks dan beragam karena berbagai fungsi efektornya, yang dipengaruhi oleh lingkungan mikro jaringan.335 Dalam malaria, peran sel T γδ, khususnya yang mengekspresikan rantai Vγ9+Vδ2+, masih kurang dipahami. Sel-sel ini berkembang selama infeksi primer P. Falciparum [336,337] dan berkorelasi dengan perlindungan.[337] Studi di daerah endemis menunjukkan bahwa tantangan malaria berulang dapat memengaruhi perluasan sel T γδ, yang berpotensi membantu pengendalian malaria klinis seiring bertambahnya usia individu.[338,339]

 

Pada anak-anak Afrika dengan malaria P. falciparum, mayoritas sel γδT yang mengganggu mengekspresikan V delta 1 dan menunjukkan fenotipe yang sangat aktif, dengan analisis TCR mengungkapkan bahwa populasi V delta 1+ yang berkembang sangat poliklonal, menggunakan berbagai rantai V gamma, dan sebagian besar menghasilkan IFN-g, meskipun lebih sedikit sel T V delta 1+ yang menghasilkan TNF-α daripada keseluruhan populasi sel T CD3+.336 Yang menarik, sel T γδ Vγ9+Vδ2+ berkembang selama infeksi akut tetapi cenderung berkontraksi dengan paparan berikutnya, meskipun diaktifkan kembali setiap kali.[337,338,340] Baru-baru ini, sekuensing scRNA mengungkapkan peningkatan monosit imunosupresif dan peningkatan regulasi penanda tolerogenik dalam sel NK dan sel T γδ.279 Dan infeksi P. falciparum plasenta menunjukkan perubahan proporsi sel T γδ, dengan peningkatan subset Vδ1+ dan penurunan proporsi Vδ2+. Perubahan ini, bersama dengan perubahan aktivasi dan kelelahan dalam ekspresi penanda, berkorelasi negatif dengan kadar hemoglobin ibu dan berat lahir.[341]

 

Dalam model malaria hewan pengerat, sel T γδ berkembang biak secara klonal selama tahap darah dan mendukung respons sel TFH dengan memproduksi IL-21. Mereka membantu mengendalikan kekambuhan melalui mekanisme yang bergantung pada TCR, yang berpotensi melibatkan produksi M-CSF. Kehadiran mereka berkorelasi dengan kemanjuran vaksin RAS, karena penipisan mereka mengganggu masuknya CD11c+ DC ke hati dan menghambat respons sel T CD8+ yang optimal, sehingga mengurangi kekebalan steril.[342,343,344] Dalam penelitian dengan model murine, yang memisahkan tahap infeksi hati dan darah, terungkap bahwa aktivasi sel T γδ Vγ4+ yang bergantung pada tahap hati sangat penting untuk kelangsungan hidup tikus. Sementara itu, beban parasit pada tahap darah dikaitkan dengan profil sitokin, di mana beban parasit yang rendah mendorong sel T γδ yang memproduksi IL-17. Sel-sel ini mendorong eritropoiesis dan retikulositosis ekstrameduler, yang melindungi tikus dari ECM. Perlindungan ini dapat direplikasi melalui transfer adoptif prekursor eritroid.[339]

 

Kekebalan humoral dan vaksin malaria

 

Kekebalan humoral, yang dimediasi oleh antibodi, sangat penting dalam mengendalikan infeksi Plasmodium dan mengurangi keparahan malaria.345 Antibodi menargetkan berbagai antigen parasit dalam berbagai tahap siklus hidup, khususnya antigen tahap darah seperti PfEMP1,[250,346] MSP1,[347,348] dan protein circumsporozoite (CSP).349,350,351 Antibodi ini memfasilitasi pembersihan parasit melalui mekanisme seperti opsonisasi,[352] netralisasi, [353] dan aktivasi komplemen.[354,355] Namun, kekebalan humoral yang diperoleh secara alami terhadap malaria cenderung tidak efisien dan berumur pendek karena variasi antigenik parasit dan strategi penghindaran kekebalan.[356] Baru-baru ini, imunisasi dengan imunogen SBD1 komponen tunggal, yang mempertahankan struktur kompleks AMA1-RON2L, ditemukan dapat menimbulkan kekebalan yang lebih kuat. respons antibodi penetral strain-transcending terhadap P. falciparum daripada imunisasi dengan kompleks AMA1 atau AMA1-RON2L saja, yang menyoroti potensinya untuk memajukan pengembangan vaksin malaria.[357]

 

Infeksi Plasmodium menginduksi respons sel B yang kuat,[358,359] tetapi pemeliharaan respons ini terhalang oleh faktor-faktor seperti produk metabolik yang berasal dari parasit, hemozoin, yang mengaktifkan inflamasom dan membatasi produksi antibodi jangka panjang dan pembentukan sel B memori.[360] Hasil terbaru dari laboratorium kami menunjukkan bahwa diferensiasi sel B menjadi Breg IL-35+ selama infeksi Plasmodium, didorong oleh aktivasi TLR9 dan pensinyalan berbeda melalui jalur IRF3, memainkan peran penting dalam patologi malaria, dengan Breg IL-35+ berkontribusi pada pengembangan ECM dan memengaruhi tingkat parasitemia. Pembentukan kekebalan yang tahan lama semakin rumit karena perlunya paparan terus-menerus terhadap parasit untuk mempertahankan kadar antibodi, serta kemampuan parasit untuk mengalami variasi antigenik, yang menantang kapasitas sistem kekebalan untuk membentuk respons memori yang efektif.

 

Selama infeksi malaria, perkembangan cepat plasmablas yang berumur pendek mengganggu pembentukan kekebalan humoral yang tahan lama dengan merusak respons pusat germinal, karena plasmablas ini menunjukkan hiperaktivitas metabolik yang menghilangkan nutrisi yang diperlukan pusat germinal.[361] Namun, intervensi terapeutik yang menargetkan kendala metabolik dapat meningkatkan pembersihan parasit dan mendorong pengembangan memori imun protektif. Selain itu, sitokin seperti GM-CSF dan IL-3, yang diproduksi oleh plasmablas sel B IgM+ dan IgG+ B1b, memainkan peran penting dalam respons imun.[362] Pada awal infeksi, sitokin ini terutama diproduksi oleh sel B IgM+ B1b, dengan peralihan selanjutnya ke plasmablas IgG+, yang menunjukkan peralihan isotipe dan menyoroti plastisitas fungsional dan heterogenitas fenotipik subset sel B1 B bawaan.[362]

 

Vaksin malaria saat ini bertujuan untuk memperoleh respons imun humoral dan seluler yang kuat (Tabel 2).[363] Vaksin RTS,S/AS01E (Mosquirix), yang menargetkan CSP, adalah vaksin malaria paling canggih dan telah disetujui untuk digunakan di wilayah endemis.[364] RTS,S/AS01E terutama menginduksi respons antibodi dan sel T CD4+ yang menargetkan parasit tahap preeritrosit.]365] Meskipun efikasinya terbatas, penelitian telah menunjukkan bahwa dosis fraksional tertunda dari RTS,S/AS01E dapat meningkatkan kualitas dan umur panjang respons humoral dengan mendorong produksi antibodi polifungsional yang seimbang terhadap antigen CSP dan Pf16.[366] Respons antibodi terhadap rangkaian vaksinasi primer tiga dosis secara signifikan lebih besar diamati di Ghana daripada di Malawi dan Gabon.

 

Namun, baik kadar antibodi maupun efikasi vaksin terhadap kasus malaria awal tidak dipengaruhi oleh insiden latar belakang atau parasitemia selama rangkaian vaksinasi.[367] Uji klinis fase 1 menunjukkan bahwa kombinasi P. falciparum MSP1 dengan panjang penuh dengan adjuvan GLA-SE aman, ditoleransi dengan baik, dan imunogenik, menginduksi respons IgG dan IgM spesifik MSP1 yang bertahan lama dan respons sel T memori, menjadikannya kandidat yang menjanjikan untuk evaluasi efikasi lebih lanjut dalam pengembangan vaksin malaria (EudraCT 2016-002463-33).[368] AMA1 telah diidentifikasi sebagai target vaksin malaria yang penting dan terkonservasi. Antibodi monoklonal manusia yang menargetkan domain II AMA1, yang secara efektif menghambat pertumbuhan P. falciparum melalui mekanisme baru yang tidak bergantung pada pengikatan RON2, berhasil diisolasi dan dioptimalkan, menunjukkan potensi pustaka tampilan fag untuk mengembangkan intervensi malaria stadium darah yang ampuh.[369]

 

Selain itu, vaksin berbasis tanaman yang menggabungkan protein AMA1 dan MSP119 menginduksi respons imun spesifik pada hewan uji, menunjukkan harapan sebagai vaksin subunit.[370] Dibandingkan dengan vaksin yang menargetkan domain F2 dan seluruh wilayah II, vaksin yang menargetkan domain EBA-140 F1, yang mencakup kantong pengikat SA yang penting, menghadirkan netralisasi parasit yang jauh lebih baik, yang menyoroti pentingnya menargetkan epitop yang relevan secara fungsional untuk meningkatkan kemanjuran vaksin malaria.[371]

 

Tabel 2 Kandidat vaksin malaria dalam pengembangan klinis

SUMBER:

Tiong Liu, Kunying Lv, Fulong Liao, Jigang Wang, Youyou Tu & Qijun Chen. 2025. Malaria: past, present, and future. Signal Transduction and Targeted Therapy. Vol 10 (No. 188). 17 June 2025.

Malaria: Masa Lalu, Sekarang, dan Masa Depan (Bag V)

BAGIAN KE LIMA

 

Setelah penempelan awal, merozoit menata ulang dirinya sehingga ujung apikalnya menghadap membran eritrosit. Reorientasi ini sangat penting untuk keberhasilan invasi dan dimediasi oleh protein mikronem seperti antigen pengikat eritrosit 175 (EBA175).[221,222] Selain itu, famili antigen pengikat eritrosit (EBA) Plasmodium secara umum dianggap berperan dalam tahap invasi selanjutnya, tetapi beberapa anggota mungkin ditampilkan pada permukaan merozoit dengan cara yang teratur setelah kontak merozoit-eritrosit awal terjadi (Gambar 6 dan 7).[223]

 

Konsentrasi ion kalium yang rendah memicu peningkatan kadar kalsium sitosol pada merozoit P. falciparum, yang menyebabkan sekresi berurutan EBA-175.[224] Struktur kristal domain pengikat eritrosit EBA-175 mengungkapkan organisasi dimeriknya dengan situs pengikatan glikana yang penting, yang menyoroti peran penting domain F2 dalam sitoadherensi (Gambar 7).[225] Lebih jauh, protein EBA-175 yang dilepaskan dari P. falciparum mendorong pengelompokan sel darah merah melalui mekanisme yang bergantung pada glikoforin A (Gambar 7), memfasilitasi pertumbuhan parasit dengan menyediakan akses bagi merozoit anak ke sel darah merah yang tidak terinfeksi dan melindungi mesin invasi dari pengenalan imun.[226]

 

Penelitian terbaru menunjukkan bahwa P. falciparum menggunakan CD44 sebagai koreseptor selama invasi eritrosit, dengan pengikatan EBA-175 dan EBA-140 ke CD44 dan menginduksi fosforilasi protein sitoskeletal host yang bergantung pada CD44, yang meningkatkan masuknya parasit dengan mengubah deformabilitas eritrosit.[227] Namun, klon parasit malaria yang berbeda menggunakan jalur invasi yang berbeda, termasuk penggunaan jalur yang bergantung pada glikoforin B, bergantung pada asam sialik yang beroperasi secara independen oleh EBA-175.[228]

 

P. falciparum juga menggunakan beberapa ligan polimorfik, termasuk JESEBL/EBA-181 dan EBA-140, untuk mengenali berbagai reseptor pada permukaan eritrosit, menunjukkan tingkat adaptasi invasi yang tinggi yang kontras dengan strategi invasi jalur tunggal P. vivax dan berkontribusi pada keberhasilannya di daerah endemis.[229,230] EBA-140 secara spesifik mengikat glikoforin C melalui daerah pengikatannya (Wilayah II) (Gambar 7), yang menyoroti peran daerah glikoforin C dan glikans spesifik dalam interaksi ini.[230]

 

Inaktivasi (pseudogenisasi) gen EBA165 di P. falciparum, yang awalnya mengkode protein invasi eritrosit khusus untuk eritrosit kera, merupakan langkah evolusi utama yang memungkinkan parasit beradaptasi dengan inang manusia dengan menghindari ketidakcocokan dengan eritrosit manusia.[231] Selain itu, protein PfRH2a/2b sangat penting untuk invasi eritrosit P. falciparum melalui jalur yang berbeda yang bergantung dan independen terhadap asam sialik, dengan domain pengikatan reseptor terminal-N yang terkonservasi menjadi target yang menjanjikan untuk pengembangan vaksin malaria.[232]

 

Penelitian lain menyelidiki prevalensi delesi 0,58 kbp pada Gen PfRh2b pada populasi P. falciparum yang terkait dengan penghindaran imun. Penghapusan tersebut tersebar luas di berbagai wilayah penularan di Ghana dan secara global, dengan frekuensi yang signifikan di wilayah hiper-endemik, dan keberadaannya berkorelasi dengan pengenalan imun yang lebih rendah, seperti yang ditunjukkan oleh kadar antibodi yang mirip dengan yang melawan PfRh5.[233]

 

Setelah reorientasi, tight junction terbentuk melalui interaksi afinitas tinggi antara antigen membran apikal 1 (AMA1) dan kompleks protein leher rhoptry, sehingga menghubungkan permukaan merozoit dengan membran eritrosit (Gambar 7).[234] Kompleks AMA1-RON juga penting untuk invasi sporozoit Plasmodium ke kelenjar ludah nyamuk dan hepatosit inang mamalia, dengan ketidakhadirannya menyebabkan kolonisasi yang terganggu dan morfologi entry junction yang berubah.[235]

 

Penelitian tentang parasit terkait T. gondii menunjukkan bahwa RON2 terintegrasi ke dalam membran inang, di mana ia bertindak sebagai reseptor untuk AMA1, mekanisme yang digunakan oleh semua parasit apicomplexan untuk memfasilitasi invasi melalui interaksi ligan-reseptor mereka sendiri.[236] Menariknya, memblokir Interaksi AMA1-RON2 menghambat pembentukan tight junction tetapi tetap mengakibatkan ekinositosis eritrosit, yang menunjukkan bahwa pembentukan tight junction mengikuti keterlibatan homolog 5 protein pengikat retikulosit dan peristiwa pensinyalan yang dipicu oleh pelepasan rhoptry.[237]

 

Dengan tight junction terbentuk, merozoit menyerang eritrosit melalui proses yang melibatkan protein rhoptry dan pembentukan vakuola parasitofor (PV). Protein leher rhoptry seperti (protein pengikat retikulosit) Rh1, Rh2b, dan protein leher rhoptry 2 (RON2), serta protein terkait rhoptry 1 (RAP1) dan RhopH3, berkontribusi pada pembentukan vakuola parasitofor dan modifikasi sel inang berikutnya untuk perkembangan parasit.[238]

 

Mekanisme patogenetik

Patogenesis malaria, khususnya infeksi P. falciparum, melibatkan mekanisme molekuler rumit yang menyebabkan hasil klinis yang parah. Bagian ini menyoroti peran sitokin seperti TNF-α dan IFN-γ dalam mengaktifkan sel endotel, yang menyebabkan sekuestrasi sel darah merah yang terinfeksi (iRBC) melalui protein PfEMP1, faktor kunci dalam CM.

 

Bagian ini menyimpulkan bagaimana famili PfEMP1 memungkinkan parasit menghindari sistem imun melalui variasi antigenik, yang memungkinkannya menempel pada reseptor inang seperti CD36, ICAM-1, PECAM-1, dan EPCR, yang terkait dengan malaria parah. Bagian ini juga membahas respons imun, mencatat peran sel imun bawaan seperti makrofag dan sel dendritik dalam memproduksi sitokin inflamasi, dan komponen imun adaptif seperti sel T CD4⁺, sel T CD8⁺, dan antibodi.

 

Bagian ini selanjutnya menjelaskan tantangan variasi antigenik dan kesulitan dalam mencapai kekebalan jangka panjang dan pengembangan vaksin. Proses utama sekuestrasi eritrosit yang terinfeksi P. falciparum dalam mikrovaskulatur melibatkan aktivasi sel endotel yang dimediasi oleh berbagai sitokin dan perlekatan iRBC ke beberapa reseptor host melalui PfEMP1 (Gambar 8a). Faktor nekrosis tumor-alfa (TNF-α) [239,240,241] dan interferon-gamma (IFN-γ) [242,243,244] memainkan peran penting dalam aktivasi endotel dengan meningkatkan ekspresi molekul adhesi endotel, sehingga memfasilitasi sekuestrasi iRBC (Gambar 8a).

 

Selain itu, pelepasan sitokin oleh sel efektor imun berkontribusi pada keadaan prokoagulan otak yang diamati pada pasien dengan CM.[245] Sebuah studi baru-baru ini mengungkapkan bahwa sel T CD8+ melekat pada endotelium dan interaksinya dengan makrofag perivaskular menyebabkan pelepasan sitokin sitotoksik, yang selanjutnya merusak BBB dan berkontribusi pada edema otak.[246] Secara mekanistis, struktur kepala terminal NH2 yang mengandung domain mirip pengikatan duffy 1 (DBL1α), daerah interdomain kaya sistein (CIDR1α) dan DBL2δ dari PfEMP1 memediasi perlekatan iRBC ke beberapa reseptor host (Gambar 8a),[247] termasuk kluster diferensiasi 36 (CD36), molekul adhesi antar sel 1 (ICAM-1), molekul adhesi sel endotel trombosit-1 (PECAM-1), dan reseptor protein sel endotel c (EPCR), yang terkait erat dengan terjadinya CM.3,[245,248] Hal ini dibahas lebih rinci dalam paragraf berikut. Pengikatan iRBC ke reseptor ini memicu serangkaian respons inflamasi dan aktivasi endotel, yang berkontribusi terhadap perubahan patofisiologis yang diamati pada CM.[249,250]

 

Gambar 8.

Aktivasi sel endotel dan sekuestrasi iRBC yang dimediasi oleh protein membran eritrosit 1 P. falciparum (PfEMP1). Gambaran mekanistik proses di mana sel endotel yang teraktivasi mengekspresikan reseptor yang memediasi penggulungan dan akhirnya sekuestrasi iRBC. Varian PfEMP1 berinteraksi dengan reseptor sel endotel yang berbeda. Varian PfEMP1 telah ditinjau oleh Mats Wahlgren.[509]

 

Penyekustrasi iRBC yang terinfeksi P. falciparum dalam pembuluh darah mikro telah diketahui sebagai penyebab utama kegagalan organ pada pasien dengan malaria berat.[251] Seperti yang dibahas sebelumnya, PfEMP1, yang dikodekan oleh keluarga gen ~60 var, adalah molekul utama yang terlibat dalam CM dan telah dikarakterisasi secara luas dalam konteks patogenesis malaria.[252] Setelah disintesis, PfEMP1 diekspor ke permukaan sel darah merah yang terinfeksi, di mana ia membentuk struktur kenop yang memfasilitasi perlekatan iRBC.[253]

 

Meskipun beberapa transkrip gen var yang berbeda dapat dideteksi secara bersamaan dalam kultur massal dan dalam eritrosit yang terinfeksi secara individual, hanya satu transkrip var yang diekspresikan dan ditranslokasi secara virtual pada permukaan iRBC. Selain itu, pergantian ekspresi yang sering dari transkrip ini, yang saling eksklusif,[254] menghasilkan strategi yang hampir tak terbatas bagi parasit untuk menghindari pengenalan dan pembersihan imun.[255]

 

Berdasarkan homologi sekuens di daerah hulu, gen var dapat dikategorikan ke dalam lima subkelompok: UpsA, UpsB, UpsC, UpsD, dan UpsE.[256] Subkelompok ini didistribusikan di berbagai lokasi pada kromosom P. falciparum. Gen var subkelompok UpsA terletak di daerah subtelomerik kromosom; Gen subkelompok UpsB dapat ditemukan di daerah telomerik atau pusat; dan gen subgrup UpsC terletak terutama di daerah pusat kromosom.[257] Malaria berat sering dikaitkan dengan ekspresi gen var subgrup A atau B,[258] sedangkan malaria ringan atau asimtomatik dikaitkan dengan ekspresi gen var subgrup C.[259]

 

Dalam struktur protein (Gambar 8b), PfEMP1 mengandung beberapa domain mirip pengikat Duffy (DBL) dan daerah interdomain kaya sistein (CIDR) dalam urutan ekstraselulernya, bersama dengan urutan terminal asam yang lebih pendek pada ekor sitoplasmiknya. CD36 adalah reseptor untuk sebagian besar kaset domain DBL–CIDR N-terminal di berbagai varian PfEMP1, fitur umum dari sebagian besar varian PfEMP1 (tipe B dan C).[260,261]

 

Reseptor lain yang umum untuk tipe PfEMP1 A dan B adalah ICAM-1.[250,262] Antibodi terhadap domain PfEMP1 NTS-DBL1α dapat menghambat pembentukan roset dan sitoadherensi iRBC.[263] Selain itu, antibodi terhadap domain DBL-CIDR struktur kepala PfEMP1 lebih menunjukkan pajanan malaria daripada antibodi terhadap tag DBL-α,[264] yang menawarkan wawasan ke dalam dinamika pajanan dan imunitas. Selain itu, pengikatan PfEMP1 ke IgM nonimun dan α2-makroglobulin (α2M) pada permukaan sel imun menghambat pengenalan imun terhadap iRBC, memanipulasi respons inang, dan membantu penghindaran imun.[265]

 

Selain itu, vaksin eksperimental menggunakan partikel mirip virus (VLP) yang dikonjugasikan ke domain PfEMP1 telah menunjukkan hasil yang menjanjikan dalam menginduksi antibodi penghambat, yang menawarkan jalur potensial untuk mengembangkan vaksin malaria yang efektif.[266] Baru-baru ini, luasnya respons antibodi terhadap antigen permukaan varian P. falciparum pada iRBC, bukan terhadap antigen PfEMP1 tertentu, juga telah dikaitkan sebagai faktor prediktif untuk perlindungan terhadap malaria dalam infeksi malaria manusia yang terkendali.[267]

 

SUMBER:

Tiong Liu, Kunying Lv, Fulong Liao, Jigang Wang, Youyou Tu & Qijun Chen. 2025. Malaria: past, present, and future. Signal Transduction and Targeted Therapy. Vol 10 (No. 188). 17 June 2025.

Malaria:Masa Lalu, Sekarang, dan Masa Depan (Bag IV)

 

BAGIAN KE EMPAT

 

Secara keseluruhan, patofisiologi malaria memiliki banyak aspek dan melibatkan mekanisme langsung dan tidak langsung. Efek langsung dari P. falciparum mencakup sekuestrasi iRBC dalam pembuluh darah mikro paru, yang menyebabkan obstruksi pembuluh darah mikro, aktivasi endotel, dan respons inflamasi berikutnya.[157,158]

 

Sekuestrasi ini juga dimediasi oleh interaksi protein turunan parasit seperti PfEMP1 dengan reseptor endotel seperti ICAM-1 dan EPCR, yang mengakibatkan aktivasi sel endotel dan gangguan penghalang endotel.[125] Yang penting, glikosaminoglikan terdepolimerisasi (dGAG) yang tidak memiliki aktivitas antikoagulan telah diidentifikasi sebagai kandidat yang menjanjikan untuk terapi tambahan pada malaria berat.[159] dGAG ini secara efektif mengganggu pembentukan roset, menghambat invasi merozoit dan pengikatan endotel, dan mengurangi sekuestrasi eritrosit yang terinfeksi P. falciparum pada primata nonmanusia Macaca fascicularis.[159]

 

Efek tidak langsung melibatkan respons inflamasi sistemik, di mana sitokin seperti TNF-α dan IFN-γ dapat memainkan peran penting dalam memperburuk permeabilitas endotel dan mendorong perekrutan leukosit ke paru-paru.[160] Neutrofil, monosit, dan sel imun lainnya direkrut ke paru-paru, tempat mereka melepaskan mediator inflamasi dan enzim proteolitik yang berkontribusi terhadap kerusakan jaringan. Pembentukan perangkap ekstraseluler neutrofil (NET) dan pelepasan spesies oksigen reaktif semakin merusak penghalang alveolar-kapiler, yang mendorong edema dan mengganggu pertukaran gas.[161]

 

Dengan demikian, memahami mekanisme ini sangat penting untuk mengembangkan intervensi yang ditargetkan untuk mengurangi kerusakan paru-paru dan meningkatkan hasil pada pasien malaria berat. Interaksi antara Plasmodium dan sel darah merah inang.

 

Mekanisme pengaturan yang mengatur perkembangan Plasmodium

 

Siklus hidup kompleks spesies Plasmodium melibatkan penularan berulang antara nyamuk dan inang vertebrata (Gambar 5).[162] Bagian ini menguraikan siklus hidup kompleks parasit, dari pembentukan gametosit pada inang manusia hingga perkembangan sporozoit pada nyamuk dan infeksi hepatosit berikutnya pada inang mamalia. Bagian ini menekankan peran penting berbagai faktor transkripsi dalam mengatur tahap gametositogenesis, pembentukan ookinet, dan perkembangan sporozoit. Selain itu, bagian ini membahas mekanisme invasi inang, merinci proses multitahap invasi eritrosit oleh merozoit, keterlibatan protein permukaan merozoit, antigen pengikat eritrosit, dan pembentukan sambungan ketat yang dimediasi oleh kompleks antigen membran apikal 1 (AMA1) -RON.

Gambar. 5

Siklus hidup P. falciparum dan protein pengatur yang diketahui terkait dengan perkembangan dan diferensiasi parasit. Parasit Plasmodium memiliki siklus hidup yang kompleks pada inang manusia dan nyamuk. Gambar ini dibuat dengan BioRender.com

 

Gametosit adalah bentuk kehidupan pertama dari fase seksual dalam siklus hidup parasit Plasmodium,[163] yang sangat penting untuk penyebaran parasit (Gambar 5). Faktor transkripsi (TF), gametosit P. falciparum apetala2 (PfAP2-G), terlibat dalam regulasi gametositogenesis dan komitmen seksual pada P. falciparum,[164] yang mengatur tahap gametosit.[165] Selain itu, ekspresi kondisional PfAP2-G memungkinkan karakterisasi tahap seksual awal parasit, termasuk skizon yang berkomitmen secara seksual dan cincin seksual, dan mengungkapkan perubahan utama, seperti penurunan regulasi gen yang terlibat dalam transpor zat terlarut saat komitmen seksual.[166] Selain itu, PfAP2-G2 secara signifikan memodulasi produksi dan pematangan gametosit dengan mengatur ekspresi gen perkembangan pria P. falciparum 1 (MDV-1).[167] Lebih jauh, ookinet P. falciparum apetala2 3 (PfAP2-O3) bertindak sebagai represor dalam gametosit betina, memastikan ekspresi gen spesifik jenis kelamin.[168] Parasit yang kekurangan AP2-O3 menghasilkan gen yang tampaknya normal.[169] Selain itu, PfAP2-G2 secara signifikan memodulasi produksi dan pematangan gametosit dengan mengatur ekspresi gen perkembangan pria P. falciparum 1 (MDV-1).[161] Selain itu, ookinet P. falciparum apetala2 3 (PfAP2-O3) bertindak sebagai represor dalam gametosit betina, memastikan ekspresi gen spesifik jenis kelamin.[160]

 

Parasit yang kekurangan AP2-O3 menghasilkan gen yang tampaknya normal.[161] gametosit betina, tetapi gametosit ini gagal berdiferensiasi, yang menyebabkan terhentinya perkembangan setelah pembuahan.[168] Pada P. berghei, parasit malaria hewan pengerat, apetala2-female specific (AP2-FG) telah dilaporkan sebagai TF untuk regulasi gen spesifik betina, yang menekankan perannya dalam perkembangan gametosit betina.[169] Selain faktor transkripsi AP2, varian histon dan modifikasi histon juga berperan dalam spesifikasi jenis kelamin pada parasit.[170,171] Secara khusus, pada gametosit betina, varian histon P. falciparum PfH2A.Z/H2B.Z sangat kaya akan heterokromatin yang terkait dengan trimetilasi lisin 9 histon H3 (H3K9me3).[172]

 

Gametosit dewasa ini diambil oleh nyamuk selama makan darah, yang mengarah ke tahap nyamuk dalam siklus hidup parasit. Gametogoni dan sporogeni adalah tahap terpenting perkembangan Plasmodium pada nyamuk (Gambar 5). Pada tahap ini, PbAP2-FG2 dan AP2R-2 membentuk kompleks represor transkripsi yang penting untuk perkembangan gametosit betina, dengan gangguan dalam pembentukan kompleks ini menyebabkan terhentinya perkembangan selama pembentukan ookinet.[173] AP2-O adalah TF yang diekspresikan dalam beberapa tahap ookinet, dari ookinet retort hingga ookinet dewasa, dan mengaktifkan sebagian besar gen ookinet yang diketahui.[174,175] Dengan demikian, gangguan AP2-O mengakibatkan gangguan perkembangan ookinet. Selain itu, zigot P. falciparum apetala2 (AP2-Z) adalah TF baru yang penting untuk perkembangan ookinet, dengan transkripsi yang dimediasi AP2-Z dalam zigot penting untuk pembentukan ookinet; Selain itu, target AP2-Z tumpang tindih dengan target AP2-O.[176]

 

Perkembangan ookinet dan oosit pada nyamuk menyebabkan produksi sporozoit, yang merupakan bentuk parasit yang menginfeksi inang mamalia.[177] Empat TF, termasuk AP2-sporozoit (Sp),[178,179] AP2-Sp2,178 dan AP2-Sp3,[178] yang merupakan protein kaya asparagin (SLARP),[180] telah dilaporkan memainkan peran penting dalam regulasi gen selama tahap ini. AP2-Sp mempertahankan ekspresinya sendiri melalui mekanisme autoaktivasi transkripsi (loop umpan balik positif) dan mengaktifkan faktor transkripsi lainnya, termasuk AP2-Sp2, AP2-Sp3, dan SLARP, pada tahap ini.[181]

 

Setelah memasuki inang mamalia, sporozoit menginfeksi hepatosit, yang akhirnya menyebabkan pelepasan ribuan merozoit yang menyerang sel darah merah. Siklus replikasi aseksual P. falciparum dalam eritrosit ditandai dengan transformasi berurutan dari cincin (0–10 jam) menjadi trofozoit (10–40 jam) dan skizon (40–48 jam) [182] (Gambar 5). Bahasa Indonesia: Saat parasit berkembang di dalam sel darah merah, parasit tersebut mengubah sifat biomekanik eritrosit inang, terutama mengurangi deformabilitas iRBC.[183]

 

Temuan kami sebelumnya menunjukkan bahwa P. falciparum merombak sitoskeleton eritrosit melalui ubikuitinasi yang diatur oleh P. falciparum phosphoinositide 3-kinase (PfPI3K) dan degradasi α-spectrin, sebuah proses yang memfasilitasi keluarnya parasit dewasa dari iRBC.184 Selain itu, banyak protein dan modifikasi pascatranslasi telah terbukti terlibat dalam mengatur siklus replikasi aseksual.[185] Misalnya, protein pengikat DNA/RNA Pf (ALBA1) dapat mengikat empat transkrip mRNA yang mengkode protein terkait invasi eritrosit, termasuk rhoptry-associated protein 1 (Rap1), rhoptry neck protein 3 (RhopH3), calcium-dependent protein kinase 1 (CDPK1), dan apical membrane antigen 1 (AMA1), yang merupakan protein penting yang bertanggung jawab untuk replikasi aseksual.[186] Ketika parasit berkembang di dalam sel darah merah, parasit tersebut mengubah sifat biomekanik eritrosit inangnya, terutama mengurangi deformabilitas iRBC.[187] Temuan kami sebelumnya menunjukkan bahwa P. falciparum merombak sitoskeleton eritrosit melalui ubikuitinasi yang diatur oleh P. falciparum phosphoinositide 3-kinase (PfPI3K), dan degradasi α-spectrin, sebuah proses yang memfasilitasi keluarnya parasit dewasa dari iRBC.[188]

 

Selain itu, banyak protein dan modifikasi pascatranslasi telah terbukti terlibat dalam mengatur siklus replikasi aseksual. [189] Misalnya, protein pengikat DNA/RNA Pf (ALBA1) dapat mengikat empat transkrip mRNA yang mengkode protein terkait invasi eritrosit, termasuk rhoptry-associated protein 1 (Rap1), rhoptry neck protein 3 (RhopH3), calcium-dependent protein kinase 1 (CDPK1), dan apical membrane antigen 1 (AMA1), yang merupakan protein penting yang bertanggung jawab untuk replikasi aseksual.[189] pengatur waktu translasi dan proliferasi aseksual P. falciparum.[186] Pfactin1 [187] dan Pfformin-2 [188] adalah protein terkait aktin yang penting untuk segmentasi yang tepat dan efisien dalam iRBC dan melibatkan organisasi struktural yang diperlukan untuk pembelahan sel. PfCyc1, homolog siklin H, bersama dengan mitra potensialnya PfMAT1 dan protein kinase terkait MO15 PfMRK, sangat penting untuk pembentukan dan perkembangan merozoit.[189]

 

Parasit yang kekurangan PfCyc1 masih dapat membentuk nuklei dan organel apikal tetapi gagal menghasilkan merozoit.[189,190] Selain itu, faktor invasi PfAP2 (PfAP2-I), yang termasuk dalam famili Apicomplexan AP2, bertanggung jawab untuk mengatur ekspresi gen yang terlibat dalam invasi RBC.[191] Lebih jauh lagi, PfAP2-EXP2 mengatur gen yang terkait dengan virulensi parasit dan interaksi host-parasit.[192]

 

Sebuah studi baru-baru ini mengungkapkan bahwa ekspresi TF penting PfAP2- patogenesis (P), yang secara kritis mengatur transisi parasit dari trofozoit menjadi skizon, mencapai puncaknya selama dua fase perkembangan tahap darah P. falciparum. Mekanisme yang mendasarinya melibatkan pengikatan PfAP2-P ke promotor gen yang mengendalikan perkembangan trofozoit dan remodeling sel inang.[193] Selain itu, penghambatan N-myristoyltransferase (NMT) pada P. falciparum mengganggu perkembangan dan pertumbuhan parasit pada berbagai tahap, termasuk skizogoni, pembentukan rhoptry, keluarnya merozoit, dan invasi eritrosit, yang menyoroti NMT sebagai target obat yang penting karena efek pleiotropik dari penghambatannya.[194]

 

Selain itu, peran penting protein IMC1g dalam siklus hidup parasit Plasmodium, khususnya PbIMC1g pada P. berghei [195] dan padanan fungsionalnya, PfIMC1g,[196] pada P. falciparum telah dikenali. PbIMC1g terlibat dalam replikasi aseksual, gametogenesis, motilitas ookinet, dan invasi usus tengah nyamuk, yang menegaskan perannya dalam menjaga integritas struktural dan memfasilitasi motilitas parasit selama invasi.

 

Pada P. falciparum, PfIMC1g sangat penting untuk tahap replikasi aseksual, karena kekurangannya menyebabkan kematian parasit segera setelah invasi sel darah merah. Konservasi evolusioner protein IMC1g di seluruh spesies Plasmodium juga menunjukkan bahwa protein ini dapat menjadi target utama untuk intervensi terapeutik. Secara keseluruhan, memahami mekanisme pengaturan ini di seluruh tahap siklus hidup sangat penting untuk mengembangkan strategi pengendalian dan pengobatan malaria yang efektif.

 

Mekanisme invasi sel inang parasit malaria

 

Setelah dilepaskan dari skizon, merozoit mungkin memerlukan waktu beberapa detik atau menit sebelum bersentuhan dengan permukaan sel darah merah dan memulai invasi. Merozoit Plasmodium, yang sebelumnya dianggap tidak menunjukkan motilitas meluncur, memang dapat mengalami gerakan ini secara in vitro, suatu langkah penting untuk invasi yang berhasil. [197] Setelah perlekatan primer merozoit ke permukaan sel darah merah, invasi terjadi dalam waktu ~30 detik.[198,199] Invasi sel darah merah oleh merozoit P. falciparum merupakan proses multitahap yang kompleks yang melibatkan banyak protein parasit dan reseptor permukaan sel darah merah inang. Proses invasi ini dapat dicapai melalui dua jalur yang berbeda: (1) jalur yang bergantung pada asam sialik (SA), di mana protein seperti antigen pengikat eritrosit 175 (EBA-175), ligan pengikat eritrosit 1 (EBL-1) mengikat glikoforin A dan EBA-140 mengikat glikoforin C [200,201] pada permukaan sel darah merah; dan (2) jalur yang tidak bergantung pada SA, di mana protein seperti homolog protein pengikat retikulosit P. falciparum 5 (RH5) dan PfRh4 berinteraksi dengan reseptor seperti reseptor komplemen 1 (CR1), basigin (juga dikenal sebagai CD147), dan glikoforin A (GYPA), yang memungkinkan invasi tanpa memerlukan SA.

 

Perlekatan awal pada permukaan sel darah merah diperantarai oleh protein permukaan merozoit (MSP), seperti MSP1,[202] MSP2, MSP6, [203] dan MSP9 (ortolog dengan p101/ABRA dari P. falciparum), [204] bersama dengan MSP lain yang berlabuh pada glikosil fosfatidilinositol (GPI) (Gambar 6 dan 7). MSP1 adalah protein permukaan merozoit yang paling melimpah yang berlabuh pada permukaan merozoit (Gambar 6).[205] Ini pada dasarnya memediasi invasi eritrosit melalui interaksi dengan glikoforin A [206] inang dan molekul seperti heparin. [207]

 

Baru-baru ini, sebuah penelitian mengungkapkan bahwa t daerah yang sangat basa dalam rongga sentral MSP1 dapat meningkatkan adhesi lemah pada eritrosit melalui interaksi elektrostatik jarak jauh, khususnya menargetkan polisakarida seperti heparin bermuatan negatif yang melimpah pada permukaan eritrosit.208 Modifikasi pascatranslasi dan pemrosesan MSP1 oleh protease parasit SUB1, yang dilepaskan dari butiran padat, merupakan langkah-langkah yang diperlukan dalam pematangan merozoit.[185,209]

 

Awalnya, diekspresikan sebagai protein dengan berat molekul tinggi (∼200 kDa), MSP1 mengalami pemrosesan proteolitik primer, menghasilkan empat fragmen (83 kDa, 30 kDa, 38 kDa, dan Bahasa Indonesia: segmen C-terminal 42 kDa) yang membentuk kompleks nonkovalen pada permukaan merozoit.[210] Kompleks ini memediasi perlekatan awal merozoit ke sel darah merah melalui interaksi dengan proteoglikan mirip heparin atau protein Band 3, yang memfasilitasi invasi yang berhasil.[211]

 

Setelah keluar dari sel inang, MSP1 selanjutnya dibelah di situs juxtamembran oleh protease 2 mirip subtilisin P. falciparum (Pf SUB2), yang menyebabkan pengelupasan sebagian besar kompleks MSP1, dengan hanya daerah C-terminal 19 kDa (MSP119) yang melekat pada permukaan merozoit.[212] Waktu yang tepat dan regulasi spasial dari peristiwa pemrosesan ini diatur oleh pelepasan protease 1 mirip subtilisin (SUB1),[209] yang diaktifkan oleh plasmepsin X melalui pembelahan segmen penghambat SUB1.[213]

 

Baru-baru ini, Studi menunjukkan bahwa protease SUB2 yang terikat membran sangat penting untuk pelepasan protein permukaan selama invasi merozoit Plasmodium ke dalam sel darah merah. Penipisan genetik SUB2 mengganggu proses ini, yang menyebabkan invasi yang gagal atau terhentinya perkembangan.[214] Heparin dan heparan sulfat (HS), anggota keluarga glikosaminoglikan (GAG) dan terdiri dari unit disakarida berulang dari asam β-glukuronat (GlcA) dan α-N-asetilglukosamin (GlcNAc),[207] dapat berinteraksi dengan MSP [133].

 

Mereka menghambat pertumbuhan P. falciparum dan invasi merozoit dengan berinteraksi dengan berbagai protein turunan merozoit, dan penggunaan polisakarida K5 yang dimodifikasi secara struktural memungkinkan penyelidikan persyaratan struktural spesifik obat antimalaria untuk memberikan efek terapeutik yang kuat.[207,215]

 

Lebih jauh, GAG seperti heparin, seperti heparan sulfat, adalah reseptor dalam roset parasit,[216] dan roset dapat membantu merozoit yang baru muncul dalam menyerang sel darah merah di sekitarnya.[217] Laboratorium kami menggunakan kromatografi cair dua dimensi‒spektrometri massa untuk mengidentifikasi 811 protein turunan skizon yang mengikat kuat pada heparin, dan yang menunjukkan afinitas paling besar terhadap heparin adalah protein turunan merozoit.[215]

 

GAG seperti heparin kemungkinan merupakan reseptor umum untuk parasit Plasmodium, karena banyak protein merozoit dari P. berghei juga ditemukan berinteraksi dengan protein ini. GAGs [218] Oleh karena itu, heparin dapat dikembangkan sebagai obat antimalaria atau sebagai pembawa untuk pengiriman tertarget agen antimalaria lainnya.[219] Selain itu, meskipun interaksi reseptor‒ligan [199] masih dalam eksplorasi lebih lanjut, anggota MSP lainnya, MSP2, sangat penting untuk invasi dan dicirikan oleh sifat dimorfiknya dan kecenderungan untuk membentuk fibril.[220]

 

Gambar 6

Protein merozoit yang terlibat dalam invasi eritrosit parasit P. falciparum. Berbagai kelompok protein yang terkait dengan berbagai organel dalam parasit Plasmodium diperlihatkan. Protein-protein utama digolongkan ke dalam kelompok-kelompok yang berbeda, termasuk protein rhoptry, protein granula padat, protein permukaan, protein permukaan yang ditambatkan GPI, protein perifer, dan protein mikronema. Setiap kelompok protein diberi kode warna untuk kejelasan dan diperlihatkan terkait dengan organel atau struktur seluler yang relevan. Gambar ini dibuat dengan BioRender.com

 

Gambar 7.

Mekanisme invasi Plasmodium pada eritrosit. Pada panel atas, urutan invasi dimulai dengan menempelnya merozoit pada permukaan eritrosit, diikuti oleh keluarnya isi mikronema dan rhoptri, yang mengarah pada reorientasi apikal, pembentukan tight junction dan invaginasi membran eritrosit, dan akhirnya masuknya merozoit ke dalam eritrosit. Panel bawah menyoroti interaksi protein utama selama proses ini, yang memperlihatkan dua jalur invasi yang berbeda. Protein pengikat heparin HBP, HS heparan sulfat, asam sialik SA, asam sialik SA, GYPA glikoforin A, GYPA glikoforin C, reseptor komplemen CR1 1, protein permukaan merozoit MSP, antigen pengikat eritrosit EBA, ligan pengikat eritrosit EBL, homolog protein pengikat retikulosit Rh, antigen membran apikal AMA1 1. Gambar ini dibuat dengan BioRender.com

 

SUMBER:

Tiong Liu, Kunying Lv, Fulong Liao, Jigang Wang, Youyou Tu & Qijun Chen. 2025. Malaria: past, present, and future. Signal Transduction and Targeted Therapy. Vol 10 (No. 188). 17 June 2025.

Malaria:Masa Lalu, Sekarang, dan Masa Depan (Bag III)

BAGIAN KE TIGA

 

CIRI KLINIS MALARIA

 

Malaria memiliki spektrum manifestasi klinis yang luas, mulai dari bentuk yang tidak rumit hingga komplikasi yang parah dan mengancam jiwa.[101] Ciri klinis malaria terutama dipengaruhi oleh spesies Plasmodium yang menyebabkan infeksi, dan waktu diagnosis serta pengobatan.[61] Bagian ini akan memberikan analisis mendalam tentang manifestasi klinis yang terutama terkait dengan infeksi P. falciparum, yang terutama berfokus pada gejala yang parah. Bagian ini dimulai dengan menguraikan berbagai gejala, menyoroti patologi kompleks yang memerlukan strategi manajemen yang komprehensif. Bagian ini kemudian akan berfokus pada CM, merinci definisinya.

 

Selain itu, bagian ini akan membahas malaria terkait kehamilan (PAM), menekankan mekanisme unik sekuestrasi plasenta dan efek merugikannya pada kesehatan ibu dan janin. Komplikasi paru seperti edema paru dan sindrom gangguan pernapasan akut (ARDS) juga diperiksa, dengan penekanan pada mekanisme patofisiologisnya, perbedaan prevalensi dan presentasi antara orang dewasa dan anak-anak, dan respons imun yang mendasarinya. Akhirnya, fitur klinis malaria berat yang beraneka ragam dirangkum, yang memadukan efek langsung yang disebabkan oleh parasit dan proses tidak langsung yang dimediasi oleh imun, dan intervensi terapeutik potensial yang ditujukan untuk mengurangi dampak berat ini ditinjau.

 

Dalam bentuk yang tidak rumit, malaria biasanya dimulai dengan kombinasi gejala yang tidak spesifik seperti demam, menggigil, berkeringat, sakit kepala, mual, muntah, nyeri otot, dan malaise umum.[102] Gejala-gejala ini sering kali dapat disalahartikan sebagai infeksi virus umum seperti influenza, terutama di wilayah-wilayah yang jarang terjadi malaria. Namun, di wilayah-wilayah endemis malaria, gejala-gejala ini sering kali dikenali sebagai indikasi malaria, yang mengarah pada pengobatan sendiri atau diagnosis dugaan.

 

Pada pemeriksaan fisik, tanda-tanda seperti suhu tinggi, berkeringat, lemas, splenomegali, penyakit kuning ringan, hepatomegali, dan peningkatan laju pernapasan dapat diamati. Diagnosis malaria tanpa komplikasi dipastikan melalui identifikasi parasit Plasmodium dalam sampel darah, biasanya menggunakan mikroskop. Temuan laboratorium sering kali mencakup anemia ringan, trombositopenia (jumlah trombosit rendah), peningkatan bilirubin, dan peningkatan enzim hati (aminotransferase).[102,103] Di klinik yang menyediakan tes diagnostik cepat, malaria dapat didiagnosis.[104]

 

Malaria berat terjadi ketika infeksi menyebabkan komplikasi serius, sering kali melibatkan kegagalan organ atau kelainan dalam darah atau metabolisme.105 Perkembangan ini biasanya terjadi setelah diagnosis yang tertunda atau pengobatan yang tidak memadai. Kriteria untuk malaria berat dapat bervariasi, tetapi di AS umumnya meliputi parasitemia tinggi (≥5%), gangguan kesadaran, kejang, kolaps sirkulasi atau syok, sindrom gangguan pernapasan akut (ARDS), asidosis, cedera ginjal akut, koagulasi intravaskular diseminata (DIC), penyakit kuning (disertai sedikitnya satu tanda lain), anemia berat (hemoglobin <7 g/dL).[102]

 

Pada infeksi P. vivax dan P. ovale, pasien yang telah pulih dari episode awal dapat mengalami kekambuhan beberapa bulan atau bahkan beberapa tahun kemudian.106 Kekambuhan ini disebabkan oleh parasit stadium hati yang tidak aktif, yang dikenal sebagai hipnozoit, yang dapat mengaktifkan kembali dan memulai siklus infeksi baru.[106]

 

Malaria dapat menyebabkan berbagai komplikasi lainnya. Defisit neurologis,107,108 seperti ataksia, kelumpuhan, kesulitan bicara, kehilangan pendengaran, gangguan kognitif, dan kebutaan, dapat berlanjut setelah malaria serebral, terutama pada anak-anak. Infeksi berulang dengan P. falciparum dapat mengakibatkan anemia berat, [109] terutama pada anak kecil di daerah tropis. Malaria terkait kehamilan,[110] terutama disebabkan oleh P. falciparum, dapat menyebabkan penyakit berat pada ibu, kelahiran prematur, atau bayi dengan berat badan lahir rendah. Komplikasi yang jarang terjadi termasuk ruptur limpa pada infeksi P. vivax dan sindrom nefrotik akibat infeksi kronis P. malariae.[111]

 

Demam periodik, ciri khas malaria falciparum dan vivax, dikaitkan dengan ruptur eritrosit disertai dengan pelepasan hemozoin setelah setiap siklus eritrosit dan respons inflamasi inang.[112] Periodisitas demam ditentukan oleh siklus replikasi parasit dalam sel darah merah.[112,113,114] Pada P. falciparum [115] dan P. vivax, [116] siklus demam biasanya 48 jam (dikenal sebagai siklus tertian), sedangkan pada P. malariae, siklus demam meluas hingga 72 jam (demam secara teratur terjadi lagi pada hari keempat pada banyak pasien, siklus kuartan).[117]

 

Ruptur sel darah merah yang tersinkronisasi pada interval ini menyebabkan sifat demam yang periodik, yang biasanya mengikuti pola "dingin-demam-keringat" (Serangan biasanya dimulai disertai menggigil dan menggigil, diikuti demam tinggi, berkeringat, dan suhu tubuh kembali normal). Selain demam periodik yang menjadi ciri khas, anemia pada malaria terutama disebabkan oleh rusaknya baik iRBC maupun RBC yang tidak terinfeksi.  Trombositopenia, yang sering ditemukan pada penderita malaria, merupakan hasil dari penghancuran langsung trombosit dan sekuestrasi limpa.[119]

 

Gangguan ginjal, termasuk cedera ginjal akut (AKI), dapat terjadi akibat peradangan sistemik dan efek langsung infeksi parasit pada ginjal.[120] Patologi kompleks ini menggarisbawahi perlunya strategi manajemen komprehensif pada pasien malaria berat untuk mengatasi efek patologis yang beragam. CM adalah bentuk infeksi P. falciparum yang paling parah dan sebagian besar terjadi pada anak-anak di bawah usia 5 tahun di daerah endemis malaria.[108] CM didefinisikan sebagai infeksi P. falciparum yang dikonfirmasi secara mikroskopis dan skor koma Blantyre ≤2, tanpa penyebab koma lainnya yang diketahui.[121]

 

Sekuestrasi iRBC di kapiler otak dan venula postkapiler merupakan penyebab hipoksia serebral dan koma.[122] Selain itu, faktor penentu CM adalah pembentukan roset oleh protein membran eritrosit 1 P. falciparum (PfEMP1) yang mengikat eritrosit yang tidak terinfeksi.[123] Sebuah penelitian menunjukkan bahwa isolat P. falciparum dari anak-anak dengan CM secara konsisten membentuk roset eritrosit dan tidak memiliki antibodi anti-roset, sedangkan isolat dari anak-anak dengan malaria ringan menunjukkan roset yang berkurang atau tidak ada dan terganggu oleh antibodi anti-roset, sehingga mendukung peran roset eritrosit dalam patogenesis CM dan efek perlindungan antibodi anti-rosette.[124]

 

Studi lain menunjukkan bahwa motif spesifik domain 1 mirip pengikatan PfEMP1-duffy (DBL1α) berkorelasi dengan rosetting dan malaria berat, yang menunjukkan bahwa galur P. falciparum dengan sekuens PfEMP1 tertentu menyebabkan malaria berat.[125] Proses patofisiologi yang mendasari CM melibatkan perubahan mikrovaskular substansial, termasuk perdarahan cincin, mikrotrombus, dan endapan fibrin, terutama di substansia alba dan zona perbatasan antara arteri serebral mayor (Gambar 3a, b).[126] Perubahan struktural ini telah ditemukan disebabkan oleh defek koagulasi pada malaria serebral eksperimental (ECM) murine dan CM manusia.[127]

 

Pembengkakan otak, yang terkait dengan sekuestrasi pembuluh darah otak, merupakan penyebab utama kematian pada CM.128 Di antara 348 anak yang dirawat dengan CM (sebagaimana didefinisikan oleh WHO), 168 memenuhi kriteria inklusi dan dimasukkan dalam analisis korelasi. Dari jumlah tersebut, 25 anak (15%) meninggal, 21 di antaranya (84%) mengalami pembengkakan otak parah pada pencitraan resonansi magnetik (MRI) saat masuk, sedangkan hanya 27% (39 dari 143) dari mereka yang selamat mengalami pembengkakan serupa.[129] Pemindaian MRI serial pada mereka yang selamat yang awalnya menunjukkan pembengkakan otak menunjukkan penurunan volume otak pasca infeksi.[129]

 

Mekanisme yang diajukan untuk pembengkakan ini meliputi edema sitotoksik yang disebabkan oleh cedera dan pembengkakan sel dan edema vasogenik yang diakibatkan oleh gangguan sawar darah-otak (BBB) dan kebocoran plasma ke dalam otak.[130,131] Studi MRI resolusi tinggi menunjukkan bahwa edema vasogenik merupakan ciri utama CM yang dapat diatasi dengan cepat melalui pengobatan.[132,133] Temuan ini sejalan dengan karakteristik sindrom ensefalopati reversibel posterior,[134] yang menyoroti potensi disfungsi endotel dan gangguan autoregulasi pada CM.

Gambar 3

Patofisiologi CM. a. Perdarahan petekie subkortikal dan pembentukan mikrotrombus di otak yang terjadi selama CM sering mengakibatkan perdarahan cincin dan kerusakan mikrovaskular. b. Interaksi antara iRBC dan sel endotel dalam pembuluh darah otak. Gambar ini dibuat dengan BioRender.com

 

Malaria terkait kehamilan (PAM), juga dikenal sebagai malaria plasenta, disebabkan oleh parasit P. falciparum yang mengekspresikan varian PfEMP1 spesifik (VAR2CSA) hanya pada wanita hamil, yang memungkinkan sekuestrasi plasenta oleh parasit melalui pengikatan ke ligan plasenta kondroitin sulfat A (CSA). [135,136,137] Sekuestrasi ini menyebabkan kerusakan pada plasenta, serta efek buruk pada janin dan ibu. PAM merupakan masalah kesehatan masyarakat yang signifikan, terutama di daerah endemis malaria.[138]

 

Penduduk dewasa di daerah endemis malaria biasanya mengembangkan kekebalan terhadap malaria melalui paparan berulang terhadap parasit malaria. Akan tetapi, malaria menimbulkan risiko yang unik dan lebih tinggi bagi ibu hamil, khususnya bagi mereka yang mengalami kehamilan pertama.[139] Mayoritas infeksi malaria selama kehamilan tetap asimtomatik atau pausisimtomatik, namun merupakan penyebab utama anemia ibu yang parah dan hasil buruk yang dapat dicegah bagi ibu dan bayi, khususnya pada kehamilan pertama dan kedua.[139]

 

Meskipun telah dilakukan tindakan pencegahan seperti pengobatan pencegahan intermiten dengan sulfadoksin-pirimetamin (SP), banyak ibu hamil yang tidak menyadari adanya pengobatan pencegahan ini, dan kepatuhan pasien terhadap intervensi ini bisa jadi buruk. Studi telah menunjukkan bahwa bahkan dengan tingkat kehadiran yang tinggi di klinik perawatan antenatal, prevalensi infeksi P. falciparum asimtomatik di antara wanita hamil tetap tinggi, yang berkontribusi terhadap anemia ibu dan berat badan lahir rendah pada bayi baru lahir.[140,141]

 

Dasar struktural untuk interaksi antara Var2CSA dan CSA telah dijelaskan melalui teknik-teknik canggih seperti mikroskopi krio-elektron, yang mengungkapkan bahwa Var2CSA memiliki arsitektur unik yang memfasilitasi pengikatannya ke CSA. [142, 143] Secara khusus, Var2CSA berinteraksi dengan CSA dengan mengikat dalam dua saluran berbeda yang melintasi domain inti. Yang penting, pengikatan ke CSA tidak menyebabkan perubahan konformasi yang signifikan pada protein Var2CSA, yang mempertahankan integritas strukturalnya selama proses adhesi. Lebih jauh, fosforilasi Var2CSA telah diidentifikasi sebagai faktor penting yang meningkatkan sifat adhesifnya terhadap CSA, yang menunjukkan bahwa modifikasi pascatranslasi dapat memengaruhi virulensi parasit.[144]

 

Komplikasi paru pada pasien malaria P. falciparum terutama bermanifestasi sebagai edema paru dan sindrom gangguan pernapasan akut (ARDS).[145] Pneumonia, yang sering disebabkan oleh infeksi bakteri atau virus, juga umum terjadi pada pasien malaria. Namun, hanya sedikit studi klinis atau histopatologi yang berfokus secara khusus pada komplikasi paru. ARDS ditandai dengan peradangan paru-paru yang menyebar, kerusakan alveolar (Gambar 4), sebagaimana dibuktikan oleh oksigenasi yang buruk dan gambaran radiologis dari keterlibatan paru-paru yang menyebar.[146] Hal ini dikenali dengan baik pada orang dewasa dengan malaria berat, meskipun insidensinya sangat bervariasi.[147] ARDS sering terjadi pada akhir perjalanan penyakit, bahkan setelah pengobatan antimalaria dimulai.[148]

 

Analisis ultrastruktur paru-paru orang dewasa Asia dengan malaria berat dan ARDS mengungkapkan fitur klasik, seperti membran hialin dan infiltrasi neutrofil dan monosit, disertai dengan pembentukan fibrin yang signifikan (Gambar 4).[149] Lebih lanjut, studi postmortem pada orang dewasa Vietnam dengan malaria berat yang fatal mengungkapkan hilangnya EPCR dan trombomodulin yang nyata di paru-paru, mirip dengan temuan pada anak-anak dengan CM, yang menunjukkan mekanisme patofisiologis Bersama [150] Edema paru biasanya terkait dengan kelebihan cairan dari cairan intravena yang berlebihan, gagal jantung, atau gagal ginjal dan dapat diperburuk oleh peningkatan permeabilitas vaskular (Gbr. 4).[151]

 

ARDS dan edema paru lebih jarang terjadi pada anak-anak dibandingkan pada orang dewasa.[152] Data dari studi Fluid Expansion as Supportive Therapy (FEAST) menunjukkan bahwa pemberian cairan pada anak-anak dapat meningkatkan mortalitas, dengan analisis post hoc yang menunjukkan penurunan pernapasan sebagai mekanisme utama.[153] Ini menyiratkan bahwa anak-anak dengan CM mungkin memiliki risiko kebocoran kapiler di paru-paru yang meningkat, meskipun lebih rendah daripada orang dewasa. Studi lain mendukung hasil ini. Pada anak-anak, gangguan pernapasan sering dikaitkan dengan asidosis daripada hipoksia, tetapi ARDS [154] dan edema paru [155] jarang terjadi, yang menunjukkan hiperventilasi kompensasi daripada patologi paru-paru.

 

Tidak adanya membran hialin atau kerusakan alveolar dalam studi otopsi pediatrik menunjukkan bahwa patologi paru-paru pada anak-anak mungkin subklinis dan hanya dapat dideteksi setelah kematian, yang menunjukkan kerentanan paru-paru yang lebih besar pada orang dewasa daripada pada anak-anak.[156]

 

Gambar 4.

Perbandingan alveoli yang sehat dan yang cedera pada cedera paru akut akibat malaria. Alveoli yang sehat memperlihatkan penghalang epitel dan endotel yang utuh, rongga udara alveolar yang jernih, dan sel tipe I dan II yang berfungsi. Sebaliknya, alveoli yang cedera memperlihatkan pengelupasan epitel bronkial, cairan edema kaya protein, dan sel tipe I yang nekrotik. Gambar ini dibuat dengan BioRender.com

 

SUMBER:

Tiong Liu, Kunying Lv, Fulong Liao, Jigang Wang, Youyou Tu & Qijun Chen. 2025. Malaria: past, present, and future. Signal Transduction and Targeted Therapy. Vol 10 (No. 188). 17 June 2025.