TINJAUAN PUSTAKA Sistem Imun Tubuh Udang Sistem pertahanan tubuh utama pada udang terdiri dari dua bagian yaitu sistem pertahanan tubuh seluler dan
sistem pertahanan
humoral. Sistem
pertahanan seluler meliputi fagositosis sel-sel hemosit, nodulasi dan encapsulasi. Sistem pertahanan humoral mencakup phenoloksidase (PO), propenoloksidase (ProPO), lektin dan aglutinin. Kedua sistem pertahanan ini bekerja sama memberikan perlindungan tubuh terhadap infeksi organisme patogen dari lingkungan. ProPO diaktifkan oleh prophenoloxidase activating enzyme (PPA). Sedangkan PPA ini bisa diaktifkan oleh lipopolisakarida. ProPO dan PPA ini merupakan protein yang berlokasi di granular hemosit. Akibat dari pengaktifan proPO menjadi PO dihasilkan protein faktor opsonin yang merangsang fagositosis hialosit (Johansson dan Soderhall 1989). Meningkatnya ketahanan tubuh udang dapat diketahui dari meningkatnya aktivitas fagositosis sel-sel hemosit.
Fagositosis merupakan mekanisme
pertahanan non spesifik yang secara umum dapat melindungi adanya serangan patogen. Hemosit merupakan faktor yang sangat penting dalam sistem pertahanan seluler yang bersifat non spesifik. Kemampuan hemosit dalam aktivitas fagositosis yang dapat meningkat pada kejadian infeksi, menunjukkan pertahanan tubuh yang bersifat seluler. Dengan adanya infeksi tersebut akan merangsang sistem pertahanan non spesifik seluler untuk menangkal serangan penyakit. Mekanisme aktivitas hemosit pada udang terdiri dari mekanisme penjeratan (encapsulasi) terhadap suatu materi asing, mekanisme fagositosis gabungan terbentuk dari beberapa hemosit yang membentuk kumpulan lebih besar dan kumpulan hemosit membentuk suatu lapisan terpigmentasi (Fontaine dan Lightner 1974). Pada krustasea dekapoda ada tiga tipe sirkulasi hemosit. Tipe ini didasarkan pada keberadaan sitoplasma granula yaitu hialin, semi granular dan sel granular yang masing-masing memiliki morfologi dan fisiologi tertentu. Hialin berukuran 6-13
m merupakan sel dengan perbandingan inti lebih besar dari
sitoplasma dan memiliki sedikit granul sub-mikron. Semi granular berukuran 10-
6
20 m merupakan sel dengan perbandingan inti lebih sedikit dari sitoplasma dan memiliki granul sub mikron dan mikron serta adanya granul refractile. Semi granular memperlihatkan kapasitas mengenali dan merespons partikel unsur atau molekul asing atau dikenal sebagai sel aktif dalam enkapsulasi. Granul berukuran 12-25 m merupakan sel dengan perbandingan inti lebih rendah dari sitoplasma berisi
butiran
halus
dan
bertanggung
jawab
mengaktifkan
sistem
prophenoloksidase (sistem proPO) (Ramu and Zakaria 2000). Sel semi granular dan granular melakukan fungsi sistem proPO sedangkan sel hialin melakukan fagositosis dalam imunitas krustasea (Wang and Chen 2006). Faktor-faktor yang berperan penting dalam respon terhadap partikel asing pada mekanisme sistem pertahanan tubuh udang dapat dilihat pada Gambar 1. Pada mekanisme pertahanan udang terlihat bahwa hemosit yang bersirkulasi berperan penting tidak hanya secara langsung dalam menghambat dan membunuh agen infeksi tetapi juga secara tidak langsung melalui sintesis dan eksositosis sejumlah molekul bioaktif (Smith et al. 2003 ).
7
Gambar 1 Mekanisme sistem pertahanan pada krustasea (Smith et al. 2003) Vibrio harveyi dan Penyakit Udang Berpendar Vibrio harveyi adalah bakteri yang hidup di lingkungan perairan laut, dan termasuk bakteri yang dapat berpendar (Baumann et al. 1994). Pada umumnya bakteri V. harveyi bersifat oportunistik yaitu organisme yang dalam keadaan normal ada dalam lingkungan pemeliharaan dan berkembang dari sifat saprofitik menjadi patogenik apabila kondisi lingkungan dan inang memburuk (LavillaPitogo et al. 1990). Tahap pelekatan bakteri patogen pada inang merupakan prasyarat yang akan menentukan keberhasilan bakteri tersebut dalam kolonisasi dan mensekresikan faktor-faktor virulensi (Bloemberg et al. 1993). Haris dan Owens (1999) mengatakan bahwa virulensi V. harveyi berkaitan dengan protein yang diatur secara bersama oleh mekanisme quorum sensing interseluler.
8
Quorum sensing adalah suatu proses komunikasi sel-sel bakteri yang melibatkan produksi dan deteksi dari sekresi molekul sinyal yang disebut autoinducers. Tiga autoinducers V. harveyi adalah AI-1 (3-hydroxybutanoyl homoserine lactone), AI-2 [(2S,4S)-2-methyl-2,3,3,4- etrahydroxytetrahydrofuran -borate], dan CAI-1 [(S)-3-hydroxytridecan-4-satu] (Swem et al. 2008). Gullian et al. (2004) menyatakan bahwa populasi V. harveyi di udang dapat ditekan dengan cara mengintroduksikan bakteri tertentu yang diisolasi dari hepatopankreas udang sehat. Probiotik dalam Akuakultur Menurut Fuller (1992), probiotik adalah mikroba hidup yang ditambahkan ke dalam pakan yang dapat memberikan pengaruh menguntungkan bagi hewan inang dengan memperbaiki keseimbangan mikroba ususnya. Pada hewan akuatik, selain saluran pencernaan, air di sekeliling organisme tersebut juga memegang peranan penting. Oleh karena itu, probiotik untuk hewan akuatik adalah agen mikroba hidup yang memberikan pengaruh menguntungkan pada inang dengan memodifikasikan komunitas mikroba atau berasosiasi dengan inang, menjamin perbaikan dalam penggunaan pakan atau memperbaiki nilai nutrisinya dan memperbaiki respon inang terhadap penyakit (Verschuere et al. 2000). Probiotik dalam akuakultur sering digunakan karena kemampuannnya memproduksi senyawa anti mikroba. Probiotik yang berada di saluran pencernaan dapat menghambat kerja bakteri patogen yang merusak saluran pencernaan. Interaksi antara mikroba dengan inang tidak terbatas pada saluran pencernaan, bakteri probiotik juga dapat aktif pada insang, kulit tubuh inang atau lingkungan sekitarnya. Interaksi yang intensif antara mikroba dan inang dalam akuakultur menjadikan sejumlah probiotik tidak hanya berhasil diisolasi dari saluran pencernaan tetapi dapat juga diisolasi dari lingkungan budidaya (Irianto, 2003). Verschuere et al. (2000) mengatakan bahwa mekanisme kerja bakteri probiotik di dalam tubuh inang dapat dibagi menjadi beberapa cara yaitu: (1) produksi senyawa inhibitor; (2) kompetisi terhadap senyawa kimia atau sumber energi (nutrisi); (3) kompetisi terhadap tempat pelekatan; (4) peningkatan respon
9 imun (kekebalan); (5) perbaikan kualitas air; dan (6) interaksi dengan fitoplankton. Gullian et al. (2004) menemukan bahwa bakteri probiotik Bacillus P64 dan Vibrio P62
yang berasal dari hepatopankreas udang sehat memiliki
kemampuan sebagai probiotik dan imunostimulasi pada udang vaname. Li et al. (2008), bakteri probiotik Arthrobacter XE-7 mampu melindungi udang L. vannamei melalui stimulasi respon imun maupun pembentukan mekanisme competitive ecxlucion. Probiotik yang digunakan dalam penelitian ini adalah bakteri Vibrio SKTb (Widanarni, 2003) yang telah teruji kemampuannya dalam menghambat pertumbuhan bakteri V. harveyi dan meningkatkan kelangsungan hidup larva udang windu pada berbagai stadia pada uji in vivo (Widanarni et al. 2009). Vibrio SKT-b merupakan bakteri dari genus Vibrio bersifat Gram negatif, bentuk batang pendek, koloninya berwarna kuning pada media TCBS dan menyebar pada media SWC-agar, mampu memproduksi protease dan amilase, serta tidak memproduksi khitinase. Probiotik Vibrio SKT-b dapat memanfaatkan glukosa dan sukrosa, tetapi tidak dapat memanfaatkan laktosa. Hasil karakterisasi fisiologi dan biokimia serta analisis sekuen sebagian gen 16S-rRNA menunjukkan bahwa isolat ini termasuk spesies Vibrio alginolyticus dengan indeks kemiripan 88% (Widanarni 2003). Prebiotik dalam Akuakultur Prebiotik adalah bahan pakan yang tidak dapat dicerna oleh inang di dalam saluran pencernaannya, tetapi dapat dimanfaatkan oleh satu atau beberapa bakteri yang menguntungkan inang untuk kelangsungan hidupnya sehingga mampu memperbaiki keseimbangan usus inang (Li et al. 2004). Schrezenmeir dan Vrese (2001) menyatakan bahwa prebiotik tidak dapat dipisahkan dengan probiotik karena target prebiotik adalah memacu pertumbuhan bakteri probiotik. Mekanisme kerja dari prebiotik adalah prebiotik (senyawa oligosakarida) yang tidak dapat dicerna dalam saluran pencernaan akan didegradasi atau difermentasi oleh bakteri usus. Fermentasi oligosakarida oleh bakteri akan menghasilkan energi metabolisme dan asam lemak rantai pendek (Tomomatsu
10 1994). Prebiotik dalam usus besar akan difermentasi oleh bakteri probiotik dan akan menghasilkan short chain fatty acid (SCFA) dalam bentuk asam asetat, propionat, butirat, serta karbondioksida dan hidrogen (Cummings et al. 2001). Bahan makanan dapat diklasifikasikan sebagai prebiotik jika memiliki syarat yaitu : (1) tidak dihidrolisa dan tidak diserap dibagian atas traktus gastrointestinal sehingga dapat mencapai kolon tanpa mengalami perubahan struktur dan tidak diekskresikan dalam feses. (2) substrat yang selektif untuk satu atau sejumlah mikroflora komensal yang menguntungkan dalam kolon sehingga memacu pertumbuhan bakteri baik yang aktif melakukan metabolisme, (3) mampu merubah mikroflora kolon menjadi komposisi yang menguntungkan kesehatan (Collins dan Gibson 1999; Gibson dan Fuller 2000). Beberapa bahan yang
berpotensi
sebagai
prebiotik
adalah
rafinosa,
oligosakarida,
galaktooligosakarida, galaktosa, laktosukrosa, isomalto-oligosakarida, glukooligosakarida, xylo-oligosakarida (Manning dan Gibson 2004). Sang dan Fotedar (2010) menyatakan pemberian mannan oligosakarida (MOS) dalam pakan untuk juvenil udang lobster (Panulirus ornatus, Fabricius 1798) meningkatkan pertumbuhan, kelangsungan hidup, kondisi fisiologis, kesehatan usus dan respon imun. Prebiotik yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah ekstrak oligosakarida yang berasal dari ubi jalar varietas sukuh. Hasil peneltian Marlis (2008), menunjukkan bahwa konsentrasi gula pada tepung ubi jalar varietas sukuh terdiri dari fruktosa 0,17%; glukosa 0,25%; sukrosa 1,42%; maltose 3,12%; maltotriosa 0,12%. Tepung ubi jalar yang mengalami pengolahan memiliki potensi prebiotik karena masih mengandung oligosakarida yaitu rafinosa dan maltotriosa.
Sinbiotik dalam Akuakultur Nayak (2010) menyatakan bahwa keberhasilan pemberian probiotik telah didukung dengan konsep lain seperti prebiotik yang merupakan bahan yang tidak dapat dicerna oleh inang yang selektif mendorong aktivitas pertumbuhan dari satu atau lebih mikroorganisme tertentu dan kombinasi suplemen nutrisi probiotik dan prebiotik ini dikenal dengan sinbiotik. Hal ini sama dengan definisi Gibson dan
11
Roberfroid (1995) bahwa sinbiotik merupakan aplikasi gabungan dari probiotik dan prebiotik yang memberikan keunggulan kompetitif bagi probiotik terhadap sumber energi fermentasi yang tinggi dibandingkan dengan kompetisi populasi endogenous, sehingga secara efektif dapat meningkatkan kelangsungan hidup dan pelekatan (implantasi) dari suplemen makanan mikroba hidup dalam saluran pencernaan dari inang. Pemberian imunostimulan baik prebiotik (Bio-Mos® dan -1,3-D-glucan) atau probiotik dalam pakan meningkatkan pertumbuhan, kelangsungan hidup dan respon imun dari udang (Ngo dan Fotedar 2009). Selanjutnya Li et al. (2009) melaporkan bahwa aplikasi sinbiotik dari prebiotik dan probiotik pada udang telah terbukti secara signifikan meningkatkan kelangsungan hidup udang yang ditantang dengan virus WSSV, memodulasi mikrobiota gastro-intestinal dan merangsang respon imun. Penelitian lainnya mengenai aplikasi sinbiotik dilakukan oleh Daniels et al (2010) yaitu pemberian probiotik Bacillus spp ditambahkan prebiotik oligosakarida (MOS) pada lobster (Homarus gammarus L) meningkatkan perumbuhan dan kelangsungan hidup udang.
