Balai Besar Laboratorium Kesehatan Masyarakat Surabaya

Nyamuk Aedes pembawa Wolbachia untuk mencegah infeksi demam berdarah

23 Oktober 2023 / By Administrator,

Oleh dr. Titiek Sulistyowati, M. Ked. Klin, Sp. MK (K)

Demam berdarah adalah penyakit menular virus yang ditularkan oleh nyamuk dan endemik di lebih dari 100 negara. Penyakit ini masih menjadi masalah kesehatan global dikarenakan 3,9 miliar orang berisiko terinfeksi pada tahun 2012 dan 70% beban penyakit berada di Asia. Penyebab penyakit ini adalah virus dengue (DENV) yaitu virus dari keluarga Flaviviridae yang mengandung genom asam ribonukleat (RNA) sense positif beruntai tunggal, yang menyebar melalui gigitan nyamuk Aedes aegypti (Ae aegypti) betina; pada tingkat rendah yaitu Aedes albopictus dan Aedes polynesiensis merupakan vektor beberapa virus selain DENV, antara lain virus demam kuning, virus chikungunya, virus West Nile, virus Japanese encephalitis, dan virus Zika, terutama di daerah beriklim tropis.

Perluasan geografis infeksi DENV mengakibatkan peningkatan frekuensi dan tingkat keparahan penyakit. Meskipun 80% infeksi demam berdarah ringan dan tanpa gejala, jumlah kematian yang dilaporkan meningkat dari 960 pada tahun 2000 menjadi 4.032 pada tahun 2015, sebagian besar terjadi pada kelompok usia muda. Demam berdarah disebabkan oleh empat serotipe DENV berbeda yang berkerabat dekat (DENV-1, DENV-2, DENV-3, dan DENV-4). Infeksi dan pemulihan dari serotipe tertentu memberikan kekebalan seumur hidup terhadap serotipe tersebut; Namun, imunitas silang terhadap serotipe lain bersifat parsial dan sementara. Satu dari 20 penderita demam berdarah dapat berkembang menjadi demam berdarah parah . Mereka yang menderita demam berdarah parah biasanya melalui tiga fase: demam, pemulihan, dan kritis. Fase kritis berhubungan dengan kebocoran plasma yang signifikan secara klinis yang menyebabkan syok; perdarahan karena jumlah trombosit yang rendah dan koagulopati; dan kerusakan organ yang parah seperti hepatitis, ensefalitis, atau miokarditis. Pengenalan dini sangat penting dalam penatalaksanaan klinis karena memungkinkan identifikasi orang-orang yang kemungkinan besar akan berkembang menjadi demam berdarah parah dan penerapan intervensi yang tepat dan tepat waktu. Pengelolaan demam berdarah parah secara efektif bisa mengurangi angka kematian hingga kurang dari 1%.

Salah satu cara untuk mengendalikan penularan Demam Berdarah Dengue (DBD) adalah dengan pengendalian hayati yaitu program Wolbachia. Ada banyak mekanisme yang telah dipelajari mengenai efektivitas Wolbachia dalam mengendalikan penularan DBD. Efektivitas Wolbachia dalam pencegahan DBD didasarkan pada 3 (tiga) mekanisme dasar, yaitu:
1. Pengurangan langsung dan atau penghambatan kemampuan nyamuk menularkan virus.
2. Pengurangan kepadatan vektor dengan menekan populasi nyamuk.
3. Memperpendek umur nyamuk.

Pengenalan spesies Aedes pembawa Wolbachia menghadirkan strategi pengendalian vektor yang menjanjikan. Studi yang mengeksplorasi sifat infeksi Wolbachia yang berbeda pada inang serangga telah mengidentifikasi efek Wolbachia yang memperpendek umur dan efek antivirus pada Drosophila melanogaster. Dengan memperpendek masa hidup vektor nyamuk, virus dan parasit tidak dapat berkembang di inangnya karena masa inkubasi ekstrinsiknya yang lama. Sifat. Wolbachia ini merupakan strategi pengendalian vektor yang potensial untuk demam berdarah, serta penyakit yang ditularkan melalui vektor lain. Hal ini dapat mengurangi kemampuan vektor untuk membawa virus yang menyebabkan penyakit menular pada manusia atau mengurangi kebugaran vektor itu sendiri. Dalam kedua kasus tersebut, hasilnya adalah penurunan penularan virus.

Wolbachia adalah jenis bakteri yang umum ditemukan pada serangga. Sekitar 6 dari 10 semua jenis serangga, termasuk kupu-kupu, lebah, dan kumbang, di seluruh dunia mempunyai Wolbachia. Bakteri Wolbachia tidak dapat membuat manusia atau hewan (misal ikan, burung, hewan peliharaan) sakit. Wolbachia merupakan bakteri simbiosis alami antar sel pada serangga.

Wolbachia adalah genus bakteri parasit obligat intraseluler, Gram-negatif, tidak membentuk spora. Bakteri ini adalah anggota Alphaproteobacteria yang termasuk dalam ordo Rickettsiales. Bakteria ini pertama kali diisolasi pada tahun 1924 oleh Hertig dan Wolbach dari Cx. pipiens germlines (Hertig dan Wolbach, 1924). Tahun 1936, Hertig menetapkan sebagai Wolbachia pipientis (Hertig, 1936; Philip, 1956). Kerabat terdekatnya adalah beberapa bakteri patogen (Cowdria dan Ehrlichia) yang ditularkan oleh arthropoda ke inang vertebrata. Setelah penemuan mereka, hanya sedikit yang dilaporkan mengenai bakteri ini sampai Yen dan Barr pada tahun 1971 menemukan bahwa bakteri tersebut terlibat dalam penyebab kematian telur nyamuk ketika sperma nyamuk jantan yang terinfeksi membuahi telur nyamuk betina yang bebas Wolbachia. Sejak saat itu minat terhadap Wolbachia meningkat pesat, karena Wolbachia sangat umum ditemukan pada arthropoda (hingga 70% dari seluruh serangga) dan menyebabkan sejumlah manipulasi yang tidak biasa pada reproduksi inangnya.

Bakteri dikaitkan dengan manipulasi fenotipik pada spesies inang, yang berarti ia mampu mengubah karakteristik inang. Secara khusus, hal ini dapat menurunkan kebugaran vektor (kemampuan untuk bertahan hidup dan kawin) dan kapasitas reproduksi serta meningkatkan ketahanan mereka terhadap virus yang dibawa oleh arthropoda. Wolbachia diturunkan dari pihak ibu, dan potensi penggunaannya dalam pengendalian vektor didasarkan pada 2 (dua) strategi yaitu penekanan populasi dan penggantian populasi. Kedua strategi ini didorong oleh salah satu ciri paling menonjol yang ditimbulkan oleh Wolbachia pada inangnya yaitu ketidakcocokan sitoplasma, sebuah fenomena yang mengakibatkan sperma dan sel telur tidak mampu membentuk keturunan yang layak. Ini mungkin searah (hanya satu strain Wolbachia yang terlibat saat kawin) atau dua arah (dua individu berbeda membawa strain Wolbachia yang berbeda). Ketidakcocokan sitoplasma satu arah dan dua arah mendorong strategi penekanan populasi. Ketidakcocokan sitoplasma searah juga dapat mendorong strategi penggantian populasi ketika terdapat betina ber-Wolbachia. Telur yang terinfeksi dapat dibuahi oleh sperma dari laki-laki mana pun, sedangkan telur yang tidak terinfeksi hanya dapat dibuahi oleh sperma dari laki-laki yang tidak terinfeksi. Oleh karena itu, betina yang terinfeksi akan menghasilkan lebih banyak keturunan dibandingkan betina yang tidak terinfeksi, dan karena Wolbachia hanya diwariskan  melalui ibu, maka frekuensi infeksi meningkat setiap generasi.

Wolbachia adalah simbion paling produktif di dunia, menginfeksi hingga setengah spesies serangga. Wolbachia memiliki kemampuan untuk membajak reproduksi inangnya. Berbagai jenis Wolbachia memiliki trik berbeda, biasanya mengakibatkan peningkatan produksi Wolbachia betina (yang menularkan Wolbachia ke keturunannya) dan merugikan jantan (yang tidak menularkan infeksi). Wolbachia dapat mengubah laki-laki menjadi perempuan melalui feminisasi, menghilangkan kebutuhan akan laki-laki sepenuhnya melalui partenogenesis, atau langsung membunuh laki-laki! Beberapa bakteri ini dapat digunakan untuk mengurangi jumlah populasi nyamuk. Tapi tidak semua Wolbachia egois. Beberapa strain dapat bermanfaat, memberikan keuntungan langsung kepada inangnya dengan meningkatkan jumlah telur yang dihasilkan, atau dengan melindungi mereka dari patogen. Fitur inilah yang menjadikannya alat yang sangat menjanjikan untuk pengendalian penyakit yang ditularkan oleh nyamuk. Dengan memasukkan Wolbachia ke nyamuk Aedes aegypti, kita dapat mengurangi kemampuan mereka menularkan demam berdarah dan penyakit berbahaya lainnya.

REFERENSI
1. Fox T, Sguassero Y, Chaplin M, Rose W, Doum D, Arevalo-Rodriguez I, Villanueva G. Wolbachia carrying Aedes mosquitoes for preventing dengue infection

Cochrane Database Syst Rev. 2023 Mar 3;2023(3):CD015636. doi: 10.1002/14651858.CD015636. PMCID: PMC9983298.
2. Mosquitoes with Wolbachia for reducing numbers of Aedes aegypti mosquitoes Mosquitoes CDC
3. WOLBACHIA BACTERIA IN ACTION  How we’re using naturally occurring bacteria to stop mosquitoes from spreading disease – PEARG (unimelb.edu.au))