Daftar Isi Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah FungsionaJ Pengembangan Jakarta,
/2 Desember
TeknoJogi Nuklir /
ISSN: 1978-9971
2007
PENENTUAN DOS IS IRADIASI OPTIMAL UNTUK MELEMAHKAN Plasmodium berghei STADIUM ERITROSITIK Devita Tetriana dan Darlina Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - BATAN ABSTRAK PENENTUAN DOSIS IRADIASI OPTIMAL UNTUK MELEMAHKAN Plasmodium berghei STADIUM ERITROSITIK Program pemberantasan malaria di Indonesia sampai saat ini masih menghadapi berbagai kendala diantaranya adalah akibat meluasnya plasmodium yang resisten terhadap obat anti malaria dan nyamuk vektor yang resisten terhadap berbagai insektisida. Salah satu alternatif untuk mengatasi masalah tersebut adalah tindakan pencegOOanterhadap terjadinya infeksi malaria dengan vaksinasi. Vaksin malaria yang secara efektif dapat melindungi tubuh terhadap infeksi dan komplikasi malaria sampai saat ini belum ditemukan. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui dosis optimal yang dapat menghambat pertumbuhan p, berghei dan tidak. bersifat infektif serta pengaruh imunisasi P. berghei stadium eritrositik terhadap daya tahan mencit, sebagai studi awal untuk mendapat bOOandasar vaksin malaria. P:; berghei stadium eritositik diiradiasi dengan sinar gamma kemudian dibiakan secara in vivo pada mencit serta diamati parasitemia dan daya tahan hidup mencit paska imunisasi ulang. HasH penelitian menunjukkan bahwa 175 Gy merupakan dosis yang melemahkan P. berghei dan tidak bersifat infektif serta masih memilki kemampuan bermetabolisme secara aktif. Kata kunci : P. berghei, stadium eritrositik, iradiasi sinar gamma ABSTRACT DETERMINATION OF IRRADIATION DOSE TO ATTENUATE Plasmodium berghei IN ERYTHROCYTIC STAGE. Malaria eradication in Indonesia is still facing some problems as the increase of the parasite resistant to malaria drugs and the resistant vector to pestiside. There is an alternative method to solve these problems such as immunization against malaria infection. An effective vaccine malaria has not been found yet. This research was conducted to investigate an optimal dose of gamma iradiation which could inhibit the growth of the parasite and to investigate the effect of irradiated P. berghei erythrocytic stage on life span of mice, as a basic study to obtain malaria vaccine candidate. Irradiated P. berghei was inoculated to mice and the parasitemia was observed. The results showed that 175 Gy was the attenuated-irradiated dose as shown by longer of prepaten phase, less parasitemia and highest of survival. Key words: P. berghei, exythrocytic stage, gamma irradiation.
VPENDAHULUAN Program /
di
Indonesia
menghadapi ranya
terhadap berbagai insektisida. Salah satu
pemberantasan sampai
saat
berbagai
akibat
ini
kendala
meluasnya
malaria
alternatif
masih
terse but
dianta-
terhadap
Plasmodium
yang resisten terhadap oOOt antimalaria dan
nyamuk
Pusat Tekn%g;
vektor
Keselamatan
yang
untuk adalah
mengatasi tindakan
teljadinya
masalah pencegahan
infeksi
malaria
dengan imunisasi. Vaksin malaria yang secara efektif dapat metindungi
tubuh
resisten
dan MetroJogi Radias; - Badon Tenaga Nuk/ir Nasiona/
246
Prosiding Pertemuan
don Presentasi 1/miah Fungsiona/ Pengembangan
Telcn%gi
Nuk/ir 1
ISSN : 1978-9971
Jakarta. 12 Desember 2007
terhadap infeksi dan komplikasi malaria
yang
sampai saat ini belum ditemukan [I].
teknologi
nuldir
bidang
vaksin
Berbagai metode imunisasi sudah
dibuat
pemah dicobakan pada beberapa binatang
menggunakan
percobaan
mulai
dengan
mendapatkan terhadap
proteksi
infeksi
tujuan
untuk
yang
optimal
malaria.
Imunisasi
dengan
menggunakan
Penelitian
[3].
malaria
teknologi
dilakukan
dalam dengan
nuklir
sudah
tabun
1967.
sejak
Hoffman merupakan salah satu peneliti dalam
pengembangan
vaksin
malaria
biasanya dilakukan secara berulang-ulang
menyatakan
baik
sudah
melemahkan
sudah
sporozoit adalah antara 150 - 200 Gy
dengan
paras it
dilemahkan,
yang
paras it
yang
bahwa dosis optimal untuk
P. falciparum
stadium [4].
dimatikan atau fragmen parasit. Vaksin
Tetapi sampai saat ini dosis optimal; dan
malaria yang sudah pemah diteliti adalah
efektivitas
vaksin
eritrositik betum diketahui.
terhadap
tiga
stadium
sinar gamma untuk stadium
Plasmodium
perkembangan Plasmodium yaitu vaksin
berghei
adalah
terhadap sporozoit serta vaksin terhadap
hemaprotozoa
paras it
stadium
bentuk
penyakit malaria pada rodensia, terutama
aseksual
dan
Vaksin
rodensia kecil. Penelitian berbagai aspek
malaria
eritrositik
bentuk
stadium
eritrositik
untuk menghambat perkembangan
seksual.
digunakan
pertumbuhan
Plasmodium
dan
di
dalam
yang
menyebabkan
imunologis malaria banyak menggunakan
P. berghei dan meneit sebagai hospesnya, karena P. berghei
mempunyai
siklus
eritrosit serta
hidup maupun morfologi
Parasitemia
Plasmodium yang menginfeksi manusia
[2].
Pemanfaatan iradiasi sinar gamma untuk menghasilkan yang
potensial
suatu immunogen
telah
banyak
diteliti.
[5].
sarna seperti
Model ini dapat dimanipulasi terhadap
hospes perubahan
sehingga
dapat
iinunotogis
yang
dipelajari terjadi
Beberapa vaksin terutama untuk hewan
selama infeksi malaria. Pada penelitian
yang
ini
telah
teknik
diproduksi
nuklir
infektifitas,
menggunakan
untuk
virulensi,
menurunkan
patogenitas
atau
digunakan
P.
berghei
stadium
eritositik yang dilemahkan dengan sinar gamma
sebagai
bahan
dasar
karena
mematikan agen penyakit. BA TAN telah
terdapat persamaan struktur dan fungsi
mengeluarkan
untuk
dari antigen target dari kandidiat vaksin
yang
antara parasit pada rodensia dan man usia.
pada ayam
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui
vaksin
mengatasi
penyakit
disebabkan
oleh
Pusat Tekn%gi
koksivet Coccidiosis
protozoa
Kese/amatall
don Merr%gi
Radiasi - Badan Tenaga NulcJir Nasional
247
Prosiding Pertemuan don Presentasi Jakarta,
flmiah Fungsional Pengembangan
Teknologi Nuklir I
ISSN : 1978-9971
12 Desember 2007
dosis optimal sinar gamma yang dapat
paras it setiap 2 hari selarna 14 hari pasca
menghambat P. berghei dan tidak bersifat
iradiasi
infektif serta untuk mengetahui pengaruh
dalarn darah.
imunisasi
Densitas Parasit
P.
eritrositik
pada
stadium
paska iradiasi terhadap daya
tahan mendt. studi
berghei
awal
Penelitian untuk
ini merupakan
memperoleh
bahan
dasar vaksin malaria.
densitas
Pengukuran
paras it
densitas
parasit
dilakukan setiap 2 hari sekali selarna 14 hari dengan cara mengarnbil darah perifer ekor untuk setiap ekor mencit.
Darah
yang diperoleh dibuat apusan tipis pada
II. TATA KERJA Penentuan
berdasarkan
kaca preparat. Apusan darah dibiarkan
LD50
Plasmodium
berghei
strain
mengering metanol
kemudian selama
diftksasi
dengan
detik.
Apusan
30
ANKA yang diperoleh dari Litbangkes diwarnai dengan 10% larutan Giemsa daD Departemen Kesehatan dibiakkan' secara ., in vivo dalam tubuh mencit Swiss yang
dibiarkan
selama
20
men it. Preparat
kemudian dicuci dengan air mengalir daD diperoleh dari Koleksi BATAN (berumur 6 - 8 minggu dan berat badan 30 - 40 g) hingga stadium sebanyak
eritrositik.
1 ml
mengandung
darah
1,3
x
Setelah itu, mencit
107
yang
parasit/ml
ditempatkan dalam vial (microcentrifuge tube)
yang
telah
diberi
antikoagulan
Citrate Phosphate Dextose (CPD) untuk diiradiasi
dengan
sinar
menggunakan irradiator
gamma
6OCO. Dosis
dan 175 Gy dengan laju dosis 124,87 Kultur
diinokulasikan secara
basil
terhadap
intraperitonial
iradiasi
8 ekor mencit
Preparat diamati
dengan menggunakan mikroskop cahaya pada
pembesaran
1000
X.
parasit dihitung berdasarkan jumlah
eritrosit
Densitas persentase
terlnfeksi
terhadap
jumlah total eritrosit dalarn 10 bidang pandang. diambil
Beberapa fotonya
contoh untuk
preparat
menghitung
eritrosit terinfeksi. Daya Taban Hidup Mencit Dua pertama,
minggu
dilakukan
setelah imunisasi
dengan menginokulasikan
inokulasi kedua
sebanyak 0,15
masing-
ml (1,3 x 107 parasit/ml) yang inaktif
masing dosis perlakuan. Penentuan lethal
dengan dosis yang sarna dengan dosis
dose
pertama.
(LDso)
pengamatan
untuk
[6].
yang
digunakan adlilahO; 75; 100; 125; 150;
Gy/jam.
dibiarkan mengering
diketahui
hambatan
melalui
pertumbuhan
Daya
tahan
mencit
diamati
setiap hari sampai dengan mencit mati.
PU3aJTeknDlogi Keselamatan dun Metro/ogi Radicui - Badan Tenaga Nuklir Nasional
248
Prosiding Pertemuan don Presentasi 11miah Fungsional Jakarta,
Pengembangan
Telcnologi Nuklir 1
ISSN: 1978-9971
12 Desember 2007
pula pengukuran
yang muncul pada hari yang berbeda-
berat bOOan mencit setiap 2 hari sekali
beda. Pada dosis radiasi 0 Oy (kontrol),
dimulai dari inokulasi pertama kemudian
densitas parasit tertinggi yaitu 10,650 %
data dirata-ratakan.
dicapai pada hari ke-3 paska imunisasi
Selain
itu dilakukan
dan tidak melalui fase prepaten. III. RASIL DAN PEMBAHASAN
prepaten
adalah
saat densitas
Fase paras it
beberapa
mulai meningkat dan akan berakhir pada
dosis sinar gamma menunjukkan densitas
saat densitas mencapai puncaknya. Fase
parasit
prepaten
HasH irOOiasi dengan
yang
bervariasi
(Oambar
I).
terjadi
akibat
tidak
Densitas menunjukkan eritrosit terinfeksi
terhambatnya pertumbuhan paras it yang
paras it
pertumbuhan
ditandai
paras it. Pada masing-masing dosis radiasi
densitas.
akibat
aktifitas
dengan
selrlakin
10
12
tingginya
tampak adanya puncak densitas paras it 20 18 16 ~
14
'0;
~
12
]10 c.. .~
5
(:)
8 6 4
2 2
4
6
8
14
Waktu Pengamatan (hari)
[-+-- 0 Oy
75 Oy
too Oy -~
125 Oy -.-150
Oy
175 Oy I
Oambar 1. Densitas parasit dalam darah paska iradiasi dengan beberapa dosis iradiasi. Parasit
yang
diiradiasi
dengan
terinfeksi tertinggi yang menggambarkan
dosis 75 Oy tidak menunjukkan adanya
tingkat
parasitemia
puncak. densitas parasit tetapi densitas
biasanya
diikuti
paras it terus meningkat
terberat.
Dosis ini diduga
lamanya mencapai
waktu
pengamatan
18,3 17%.
menunjukkan
seiring dengan
Puncak.
persentase
PusaJ Teknologt Keselamalan
dan Metr%gt
hingga
tertinggi
dengan
gejala
yang klinis
merupakan
stimulan untuk pertumbuhan p, berghei,
densitas
Pada dosis 100 - 150 Oy, densitas
eritrosit
paras it tertinggi dicapai pada hari ke-7,
Radiasi - Badan Tenaga NukU,. Nasiona/
249
Prosiding Perfemuan dan Presentasi Jakarta,
12 Desember
I/miah Fungsional Pengembangan
Teknologi Nuklir J
ISSN : 1978-9971
2007
dengan densitas tertinggi adalah 14,35%
mengakibatkan
untuk dosis
anoksi
dan
penurunan
yang
meluas
meningkat
mengalami
yang
125 Gy. Puneak
diiringi
dengan
kemudian
densitas
densitas
menunjukkan bahwa dosis 100 - 150 Gy
kematian
melemahkan parasit dan pada hari ke-9 paras it
stadium
berkembang
eritrositik
ini
anemia.
dengan
sebanding
eritrosit baru. P. berghei lebih dominan
dosis
iradiasi
menginfeksi retikulosit dan eritrosit muda
kelompok
dan tidak tampak
paras it
darah[l].
Selain
dipengaruhi
oleh
sinkronisasi itu
infeksi
densitas
siklus
Juga
pembelahan
tersebut
menyebabkan
hospes
yang
menggunakan
hidup
telah
Eritrosit
diikuti
Inokulasi kedua pada hari ke-14
terbentuk
dan
sel,
[7],
menunjukkan
gametosit
nekrosis
cekaman
merozoit
baru,
menjadi stadium
mulai
terjadinya
parasit
peningkatan
dosis
tahan
peningkatan
(Gambar
dengan
dilakukan
daya
dengan
meneit yang
inaktif
3).
Pada
diinokulasikan 0
Gy,
tidak
imunisasi ulang karena pada
hari-14 paska imunisasi pertama, tidak
parasit sehingga dapat terjadi penurunan
terdapat
densitas. Fase merozoit akan memasuki
hidup lagi (semua meneit mati). Pada
fase shizont
umumnya,
dan terbentuk
gametosit.
meneit
yang
dapat
bertahan
meneit mengalami
kematian
Pada dosis 175 Gy terjadi pemanjangan
apabila
masa prepaten yang puneak densitasnya
300/0. lmunisasi
barn
dengan
yang telah diirasiasi dengan dosis 75 Gy
perentase parasitemia yang rendah yaitu
hanya dapat bertahan selama 3 hari dan
5,438%.
untuk dosis 100 - 150 Gy, meneit dapat
tampak
Eritrosit
pada
hari ke-9
paska inokulasi
mengalami
kerusakan
dan
dipengaruhi
tidak
yang
bervariasi
dosis
(Gambar 2). Kerusakan
parasit
bertahan
densitas telah mencapai
antara
menuIliukkan
iradiasi
eritrosit terjadi
dengan
dosis
menimbulkan
pada dosis 100 Gy dan dosis 150 Gy,
katan
sedangkan
dosis
mengakibatkan
menyebabkan
kerusakan.
yang terinfeksi
lainnya
tidak
ulang
6 -
bahwa 0
-
dengan
8 hari.
20 parasit
Hal ini
imunisasi
ulang
150
tidak
Gy
kekebalan tetapi mening-
densitas
paras it
yang
meningkatnya
parasi-
temia.
Pada eritrosit
tampak adanya inti sel
parasit dengan sitoplasma yang berwarna ungu kebiruan. Eritrosit yang terserang paras it
membentuk
Pusat Teknologi Kese/amatan
trombus
don Metr%gi
yang
Radiasl-
Badon Tenaga Nulclir Nasimial
250
Prosiding Pertemuan clan Presentasi Ilmiah Fungsional Pengembangan Jakarta.
Teknolog/ Nuklir I
rSSN: 1978-9971
12 Desember 2007
~li\;, ~,~
~J;
.i
f
e
d
c
Gambar 2. Hasil Pengamatan Mikroskopis Apusan Darah Tipis Mencit yang diinokulasi dengan P. berghei yang diiradiasi dengan variasi dosis (a) 0 Gy, (b) 75 Gy, (c)IOO Gy, (d) 125 Gy, (e)150 Gy, dan (f) 175 Gy dengan perbesaran mikroskop 1000X (~: eritrosit terinfeksi ,....> : eritrosit rusak).
45
40 35
10
5 o o
75
100
125
150
175
Dosis (Gy) ~ah
Imunisasi I • Setelah Imunisasi II I
Gambar 3. Daya tahan hidup mencit paska imunisasi. Daya tahan hidup terlama yaitu 40
dosis
175 Gy. Diduga dosis
175 Gy
hari dicapai oleh kelompok mencit yang
menimbulkan antibodi mencit terhadap P.
diimunisasi dengan parasit hasil iradiasi
berghei
Pusat Teknologl Kese/amatan
sehingga
clan Metrologi Radiasi - Badan Tenaga NuJdlr Nas/onal
meningkatkan
daya
251
Prosiding Jakarta,
Pertemuan
dan Presentasi I1miah Fungsional Pengembangan
ISSN : 1978-9971
tahan hidup meneit. Menurut Yadev, et.
a.I
[8)
Teknologi Nuklir J
J2 Desember 2007
dan Kumar, et.a., I
immunogen
b'enan
[9] ,pem
yang telah diiradiasi
oleh
Mencit
mulai
klinis
seminggu
pertama.
memperlihatkan
Gejala
setelah klinis
gejala inokulasi
terlihat
pada
menghasilkan
mencit yang diinokulasi P. berghei yang
antibodi yang dapat menahan serangan
diiradiasi dengan dosis 0 - 125 Gy, yaitu
infeksi paras it, pemberian imunisasi lebih
tubuh pucat atau anemis yang terlihat dari
dari satu kali dengan P. berghei yang
warna kulit yang memucat
telah
perifer
sinar
gamma
dapat
diiradiasi
menghasilkan
hidup
kekebalan
yang
dan
mempunyal
lebih besar
malaria
iradiasi
Irnunisasi
dapat
yang
berwarna
Menjelang
kematian,
mempunyai
nafsu
sehingga
terhadap
dibandingkan
satu kali imunisasi. sporozoit
gamma
mencit yang dapat lebih
bertahan
penyakit
smar
dan darah
coklat
bening.
mencit
makan
tidak
dan minum
menyebabkan
kekurangan
dengan
cairan tubuh dan penurunan berat badar!.
dengan
Berbeda dengan dosis iradiasi 150 dan
meningkatkan
175 Gy, mencit tidak memperlihatkan
sistem kekebalan untuk mencegah infeksi
gejala klinis. Mencit masih dalam kondisi
malaria pada rodensia, kera, dan manusia.
normal dan aktif. Rata-rata berat badan
Berdasarkan
data
mencit mengalami kenaikan sampai hari
pengukuran
berat badar!, terdapat pengaruh
ke - 29. Hal ini disebabkan pada dosis
infeksi
parasit untuk semua dosis perlakuan dan
iradiasi tersebut dapat memberikan
cenderung
melemahkan terhadap paras it.
berfluktuasi
(Gambar
4).
efek
45.00 -;:-
o
~ 40.00
:§ ; 35.00 '0 to ~ 30.00
I! .,
..c
.f! 25.00
~
.s 20.00 •• Iz:
15.00 o
2
4
6
8
10
12
14 16
18 20
22
24
26
28
30
Waktu (hart)
t •_
0 Gy
75 Gy
100 Gy ->,--. 125 Gy
150 Gy -.-175
Gy I
Gambar 4. Rata-rata berat badan mencit setelah diinokulasi P. berghei yang diiradiasi.
Pusat Telcnologi Keselamiltan
don Metrologi
Radiasl - Badon Tenaga Nuklir NasionaJ
252
Prosiding Pertemuan Jakarta.
dan Presentasi l/miah Fungsional Pengembangan
IV. KESIMPULAN
P. berghei
DAN SARAN
stadium
optimal
dengan
J
ISSN: 1978-9971
Download: www.batan.go.idlpatir April 2006).
Sinar gamma dapat menghambat
dosis
Teluwlogi NukJir
12 Desember 2007
eritrositik
dengan
175 Gy yang
ditandai
pemanjangan
masa
(2
4.
HOFFMAN, S.L., M.L. GOH & T.e. LUKE. 2002. Protection of Humans Against Malaria by Immunization With Radiation-attenuated Plasmodium jalciparum. The Journal of Infectious Diseases, 185 : 1155 - 64
5.
CARTER & DIGGS. 1977. Parasitic Protozoa, Vol. 3 : 359 - 465, Academic Press, New York
6.
LJUNGSTROM, I., H. PERLAMANN, M. SCHILCHTHERLE, A. SCHERF & M. WAHLGREN. 2004. Methods .!n Malaria Research, MR4/ATCC, Manassas Virginia
7.
JEKTI, R.B., E. SULAKSONO, S. SUNDAR!, R. MARLET A & SUBAHAGIO. 1996. Pengaruh Pasase Terhadap Gejala Klinis Pada Mencit Strain Derived Yang Diinfeksi Plasmodium berghei ANKA. Cermin Dunia Kedokteran No. 106: 34-40
8.
YADEV, M.S., S.D. SEKARAN, & J.S. DHALIWAL. 1995. Induction of Protection in Rats and Mice With Radiation Attenuate Plasmodium berghei in Nuclear Technique in The Study of Parasitic Infections. Proc. Symp. Vienna, 11, IAEA.
9.
KUMAR, K.A., G. SANO & S. BOSCARDIN. 2006. The Circumsporozoite protein is an immunodominant protective antigen in irradiated sporozoites. Nature Vol.
prepaten,
parasitemia yang rendah dan daya tahan yang tinggi. Perlu dilakukan uji viabilitas P.
berghei
metabollic efek
paska labeling
radiasi
iradiasi untuk
dengan
mengetahui
terhadap
metabolisme
parasit.
UCAPAN TERIMA KASIH Penulis
mengucapkan
kasih
kepada
drh.
Rita
M.Sc,
atas bimbingan
terima
Marletadewi,
dan arahannya
serta kepada dr. Maria Evalisa, Sp.KN sebagai perintis dalam kegiatan ini.
DAFf AR PUST AKA 1.
HARIJANTO, P. 2000. Malaria: Epidemiologi, Patogenesis dan Manifestasi Klinis dan Penanganan. Penerbit Buku Kedokteran EGC. Jakarta
2.
WIJA YANTI, M.A., N. SOERIPTO, SUP ARGIYONO & L.E. FITRl. 1997. Pengaruh Imunisasi Mencit Dengan Parasit Stadium Eritrositik Terhadap Infeksi Plasmodium berghei, Berkala Ilmu Kedokteran Vol. 29, No.2: 53 - 59, Juni.
3.
444.
SUGORO, I., 2004. Peranan Teknik Nuklir di Bidang Peternakan.
Pusat Teluwlogi Keselamatan
don Metrologi &diasi
- Bodan Tenaga NukJir Nasiona/
253
Prosiding Jakarta,
Pertemuan dan Presentasi I1miah Fungsional
Pengembangan
Teknologi Nuklir I
12 Desember 2007
ISSN : 1978-9971
Tanya Jawab : 1. Penanya:
Yunilda (PTBN-BA TAN)
Pertanyaan : 1.
Berapa umur terbaik mencit pada perJakuan ini dan mengapa dilakukan pada umur yang demikian?
2.
Mengapa dilakukan hanya sampai pada irradiasi dengan dosis 175 Gy?
Jawaban
: Darlina (PTKMR - BAT AN)
1. Umumnya untuk percobaan vaksin malaria digunakan mencit umur 23 bulan, karena pada umur tersebut pertumbuhan mencit optimal. 2. Penelitian ini merupakan studi awal, untuk penelitian berikutnya akan dicoba dengan dosis yang lebih tinggi.
Daftar Isi Pusat Teknoiagi Keseiamatan dan Metroiogi RfJdjas; - Badan Tenaga NukIir NasionaJ
254
