Infeksi virus Dengue (DEN) dapat menyebabkan dengue hemorrhagic fever -dengue shock syndrome (DHF-DSS), yang ditandai dengan kebocoran plasma dan gangguan hemostasis. Meskipun sel endotel dipertimbangkan dapat menjadi target sel pada patogenesis DHF, namun sedikit bukti yang menyatakan infeksi virus dengue menyebabkan perubahan fungsi sel endotel.
Dalam studi ini sel endotel diisolasi dari aorta desenden thoraxis-abdominalis kelinci, kemudian dilakukan kultur sel primer. Kultur sel kemudian diinokulasi dengan virus Dengue DEN-1, -2, -3, -4, dan DEN-mix. Replikasi virus dengue pada kultur sel endotel diukur dengan uji enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Titer Ag (DEN-1, -2, -3, -4, dan DEN-mix) yang didapat dari supernatan bervariasi.
Dengue tipe 2 mempunyai titer paling tinggi dibandingkan dengan DEN-mix dan tipe virus dengue lainnya. Kerusakan sel endotel menyebabkan kebocoran vaskuleryang berperanan pada patogenesis infeksi virus dengue. Hasil tersebut menyiratkan kemungkinan kerusakan sel endotel disebabkan oleh infeksi virus dengue yang mengakibatkan kebocoran vaskuler.
Kata kunci : virus dengue, replikasi. kultur sel endotel, ELISA.
PENDAHULUAN
Infeksi virus Dengue pada manusia dapat bersifat subklinis maupun klinis, dengan gejala ringan berupa demam/ flu-like syndrome atau Dengue Fever (DF). Pada kasus, DF sendiri sifatnya terbatas dan jarang fatal. Namun, hal ini menjadi berisiko bila infeksi virus Dengue berkembang menjadi Dengue Hemorrhagic Fever (DHF) atau Dengue Shock Syndrome (DSS) dapat menimbulkan kematian. DHF terjadi akibat abnormalitas hemostasis dan meningkatnya permeabilitas vaskuler yang secara karakteristik ditandai dengan kebocoran kapiler, trombositopenia dan hypovolamik syok (Leitmayer, et. al., 1999; Huang, et. al., 2000).
Dengue Hemorrhagic Fever
Dengue Hemorrhagic Fever (DHF) adalah penyakit yang ditimbulkan oleh virus dengue, yang menyerang sel-sel darah putih. Gejala DHF biasanya muncul setelah 3-14 hari setelah infeksi virus dengue. GejalaDH F yang paling sering adalah demam tinggi, nyeri sendi, nyeri otot, mual, muntah, diare, sakit kepala, dan gatal-gatal. Pada beberapa kasus, DHF dapat menyebabkan perdarahan dalam tubuh, yang dapat menyebabkan shock (syok darah rendah). DHF dapat menjadi sangat berbahaya bagi anak-anak dan orang dewasa yang sehat, namun dengan penanganan yang tepat, DHF dapat disembuhkan.
Dengue Hemorrhagic Fever (DHF) merupakan penyakit yang ditularkan oleh nyamuk Aedes aegypti. Penyakit ini dapat menyebabkan demam, perdarahan, dan selama kondisi yang parah, bahkan kematian.
DHF muncul sebagai akibat dari infeksi virus dengue. Virus dengue dapat menyebabkan penyakit yang ringan hingga sedang, tetapi juga dapat menyebabkan DHF.
DHF menyerang sel darah putih dan sel darah merah. Penyakit ini dapat menyebabkan perdarahan dari selaput lendir, perut, dan pembuluh darah. Pada kondisi yang parah, DHF dapat menyebabkan syok, gagal ginjal, dan bahkan kematian.
Untuk mencegah DHF, penting untuk mencegah infeksi virus dengue. Cara terbaik untuk melakukannya adalah dengan mencegah nyamuk Aedes aegypti dari mendekati Anda. Ini bisa dilakukan dengan menutup kancing pada baju Anda, menggunakan kain penutup untuk menutupi tempat tidur Anda, dan menyemprotkan tempat-tempat yang sering dikunjungi oleh nyamuk dengan insektisida.
Patogenesis infeksi virus Dengue
Patofisiologi utama yang menentukan beratnya penyakit dan membedakan DHFdengan DFadalah meningkatnya permiabilitas dinding pembuluh darah, menurunnya volume plasma, terjadinya hipotensi, trombositopenia dan diatesis hemoragik (Soedarmo, 1995).
Dua perubahan patofisiologis yang utama pada DHF adalah peningkatan permiabilitas pembuluh darah dan gangguan hemostasis yang mekanismenya belum diketahui (WHO, 1998; Bosche. al., 2002). Peningkatan permiabilitas kapiler pada infeksi virus dengue yang berat menimbulkan dugaan bahwa sel endotel kapiler berperan langsung terhadap terjadinya kebocoran pembuluh darah dan perdarahan yang terjadi pada DHF/DSS (Halstead, 1989).
Mekanisme patofisiologis, patogenesis, hemodinamika dan biokimia DHF belum diketahui secara pasti (Soedarmo, 1995). Penelitian menggunakan kultur sel endotel merupakan salah satu cara untuk mengetahui kemampuan replikasi virus dengue pada sel tersebut maupun perubahan sel endotel pada infeksi virus dengue.
Pengetahuan patogenesis DHF adalah suatu masalah yang sangat penting pada penelitian virus dengue, karena mengarah langsung pada efektivitas perlakuan pada pasien DHF dan cara pencegahan penyakit (Kurane dan Ennis, 1997).
Patogenesis infeksi virus Dengue, sampai saat ini sedikit diketahui,demikian pula halnya mengenai informasidasar-dasar molekuler tentang pengikatan virus Dengue padasel target. Awal perlekatan virus padasel target terjadi melalui critical determinantdari sel dan tropismus jaringan.
Selain itu, juga merupakan hasil penginteraksian antara molekul reseptor ectodomain viral dengan koreseptor yang diekspresikan pada permukaansel target.
Perlekatan virus pada sel yang mengekspresikan reseptor Fc seperti monosit terjadi pada bagian reseptor Fc domain antibodinya. Mekanisme infeksi tersebut tidak dapat menjelaskan infeksi primer yang terjadi pada pasien tanpa antibodi Dengue dan infeksi padasel nonfagositik yang tidak mengekspresikan reseptor Fc (Wimmer ,1994; He, 1995).
Untuk hal tersebut banyak penelitian telah dilakukan. Chen, et al. (1996) menunjukkan, bahwa pada infeksi primer virus Dengueterjadi interaksi antara protein envelope virus Dengue dengan sel target, yang merupakan dasar molekul yang kuat. Hal ini sangat penting untuk mengetahui potensial infektivitas interaksi tersebut
Meskipun protein envelope virus Dengue memegang peranan penting dalam menentukan daya infektifitasnya padasel target, namun nampaknya sifat tersebut tidak sama pada semua sel target dan sangat tergantung pada virulensi masing-masing serotipe virus Dengue.
Hal ini terbukti bahwa tingkat pengikatan virus Dengue pada sel vero dan hepatoma berbeda, karena sel hepatoma terbukti lebih peka dibandingkan dengan sel vero (Marienneau, et.al., 1996).
Sel endotel merupakan salah satusel target virus Dengue. Adanya variasi serotipe virus Dengue dengan reseptor sel dansel target tentunya terdapat perbedaan reseptor spesifik DHF yang diekspresikan oleh sel endotel pembuluh darah dibandingkan dengan sel lainnya.
Infeksi berbagaiserotipe virus Dengue pada sel endotel juga akan memberikan gambaran daya replikasi yang berbeda-beda (Bosch, e. al., 2002; Lin, el al., 2003).
Seperti telah dijelaskanbahwa patogenesis infeksi virus Dengue belum banyak diketahui, demikian pula infeksinyapada sel endotel. Mengingat peranan sel ini sangat besar dalam memberikan kontribusi timbulnya manifestasi klinis DHF maka penelitian ini menjadi sangat penting untuk dilakukan.
Replikasi Virus Dengue
Replikasi Virus adalah proses dimana sel-sel virus membuat lebih banyak partikel virus. Replikasi Virus biasanya terjadi setelah virus masuk ke dalam sel dan mulai menginfeksinya. Replikasi Virus dapat menyebabkan sel mati atau merusak sel. Replikasi Virus juga dapat menyebabkan sel untuk memproduksi lebih banyak virus. Replikasi Virus dapat terjadi secara alami atau dengan bantuan manusia.
Dengan kata lain Replikasi virus adalah proses dimana virus menggandakan dirinya di dalam sel inang. Proses ini dapat terjadi dengan cara yang berbeda, tergantung pada jenis virusnya. Sebagai contoh, beberapa virus memasukkan materi genetik mereka ke dalam DNA sel inang, sementara yang lain hanya membuat salinan dari diri mereka sendiri.
Replikasi virus adalah proses yang kompleks, dan tidak dapat dipahami dengan terperinci. Namun, kita tahu bahwa sangat penting bagi virus untuk bertahan hidup dan menyebabkan penyakit. Tanpa replikasi, virus akan segera mati.
Replikasi virus biasanya terjadi dalam empat langkah: lampiran, entri, replikasi, dan pelepasan.
- lampiran
Virus harus menempel pada sel untuk menginfeksi mereka. Proses ini dikenal sebagai lampiran. Perlekatan biasanya terjadi ketika virus berikatan dengan reseptor di permukaan sel. - Entry Host
Setelah menempel, virus harus masuk ke dalam sel. Proses ini dikenal sebagai entri. Masuknya biasanya dilakukan oleh virus yang menyuntikkan materi genetiknya ke dalam sel. - Replikasi
Begitu berada di dalam sel, virus mulai mereplikasi dirinya sendiri. Proses ini dikenal sebagai replikasi. Replikasi dapat terjadi dengan cara yang berbeda, tergantung pada jenis virusnya. Sebagai contoh, beberapa virus memasukkan materi genetik mereka ke dalam DNA sel inang, sementara yang lain hanya membuat salinan dari diri mereka sendiri. - pelepasan
Setelah virus mereplikasi dirinya sendiri, ia harus dilepaskan dari sel. Proses ini dikenal sebagai pelepasan. Pelepasan dapat terjadi dengan cara yang berbeda, tergantung pada jenis virusnya. Misalnya, beberapa virus menyebabkan sel inang meledak, sementara yang lain hanya meninggalkan sel.
METODE PENELITIAN
Isolat Virus Dengue
Sampel virus merupakan hasil isolasi Lab. Dengue TDC-Unair dan isolat dariUS-NAMRU-2 Jakarta. Virus ini diisolasi dengan menggunakan sel C6/36p27 berasal dari NAMRU-2 Jakarta.
Serum
Serum sampel diambil dari pasien DHF dengan derajat sakit yang berbeda dari yang akut sampai sembuh dariDHF. Sampel tersebut berasal dari beberapa rumah sakit yang ada di Indonesia.
Sampelyang digunakan adalah serum yang telah dititrasi dan yang memiliki titer antibodi tertinggi, direaksikan dengan antigen spesifik virus Dengue, sehingga dapat diketahui titer virus Dengue pada kultur sel endotel pembuluh darah arteri.
Kultur sel endotel
Bahan utama yang digunakan adalah aorta dan arteri yang diambil dari kelinci yang berumur sekitar 2 bulan. Kelinci dieutanasi, dibuka kulit pada bagian thoraks, kemudian dicari dan diambil aorta desenden thoraksis sampai ke abdominalis. Bahan sampel yang telah diambil kemudian dimasukkan ke dalam botol yang mengandung phosphate buffer salin (PBS) danselanjutnya dilakukan isolasi sel endotel.
Isolasi sel endoteldilakukan secara enzimatis dari aorta kelinci tersebut kemudian dikultur dalam 2 ml RPMI 1640/ M 199 (mengandung 2 mmol L-glutamate, 100 IU/ml Penicillin, 100 mg/ml Streptomycin, 2,5 mg/ml Fungizone dan 30 % serum manusia) dan dimasukkan ke dalam cawan polystyrenediameter 3,5 cm yang dasarnya telah dilapisi dengan 0,5 % kolagen.
Kultur sel dilakukan pada ruangan yang memiliki kelembaban udara 95 % dan 5 % karbon dioksida. Setelah 24 jam sel-sel yang tidak melekat dibuang dan penggantian medium dilakukan setiap hari. Pengamatan dan penghitungan hasil kultur sel dilakukan di bawah inverted microscope setiap 2 hari setelah penyemaian.
Setelah terbentuk sel-sel yang confluent selanjutnya dilakukan pemanenan dengan menggunakan 0,05% tripsin dan 0,02% EDTA dengan rasio 1 : 3. Setelah dilakukan pasase 3 kali dengan jalan mengambil sekitar 2 x 10 untuk kemudian dikultur dalam cawan polystyrene yang telah dilapisi dengan 0,5 % kolagen, untuk digunakan dalam penelitian/pemeriksaan lebih lanjut.
Inokulasi Virus Dengue
Virus Dengue diinokulasikan pada kultur sel endotel pembuluh darah arteri yang telah dipasase sebanyak 3 kali. Kultur sel endotel dibagi menjadilima kelompok.Dari koleksi sel endotel monolayer primer diambilsebanyak 1-2 x 10 /well dari 96-well plate tissue-culture.
Setelah diinkubasikan selama semalam dan terbentuk sel endotel monolayer confluent
kemudian masing-masing kelompok dipapar dengan virus Dengue DEN-1, -2, -3, -4 dan DEN-mix. Dosis inokulasi adalah MOI (multiplicity of infection).
Masing-masing kelompok dipapar virus Dengue sebanyak jumlah sel/ ml kali MOI dibagi titer virus kali pengenceran. Pemaparan virus Dengue dikerjakan sesuai prosedur dari Deubel dan Depres (1997) yaitu pada tiap sumuran medium kultur ditambah virus sesuai dengan kelompok penelitian sehingga volume seluruhnya 0,5 ml.
Kultur dimasukkan ke dalam inkubator 37°C, 5% CO2 selama 1 jam. Kemudian ditambahkan medium kultur sampai volumenya 1 ml.Selanjutnya dilakukan observasi mengenai daya replikasi pada sel endotel setelah diinokulasi denganmasing-masing serotipe virus Dengue. Observasi dilakukan 2 jam, 4 jam, 8 jam,24 jam, 48 jam dan 72 jam postinokulasi.
Daya replikasi virus Dengue
Daya replikasi masing-masing serotipe virus Dengue (DEN-1, 2, 3, 4, dan mix) dapat diketahui dengan memeriksa titer antigen/virus yang diambil dari supernatan masing-masing kultur sel endotel yang terpapar dengan semua serotipe virus tersebut.
Pemeriksaan dilakukan dengan menggunakan metode ELISA, yaitu Double Sandwich ELISA (Rantam, 2003).
Double Sandwich ELISA ini menggunakan 3 macam perangkat antibodi. Antibodi pertama merupakan antibodi poliklonal terhadap virus Dengue yang dilapiskan pada mikroplate, untuk selanjutnya direaksikan dengan antigen yang dideteksi.
Setelah dilakukan pencucian ditambahkan antibodi kedua yaitu antibodi yang berasal dari serum pasien penderita DHFdan akhirnya direaksikan dengan antibodi ketiga yaitu konjugat. Pengamatan hasil dilakukan dengan menggunakan ELISA reader setelah penambahan substrat dan stop reaksi. Sampel yang digunakan untuk mendeteksi titer antigen virus Dengue berupa supernatan dari masing-masing kultur sel endotel yang telah diinfeksi dengan berbagai jenis serotipe virus Dengue tersebut.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk mengetahui daya replikasi dari masing – masing serotipe virus Dengue pada kultur sel endotel pembuluh darah adalah dengan mengukur titer virus tersebut dengan Double Sandwich ELISA. Hasil dari pengamatan tersebut dapat dilihat pada tabel 1 berikut
Secara lebih jelas mengenai daya virulensi virus Dengue pada kultur sel endotel pembuluh darah untuk masing-masing serotipe dan variasi waktu perlakuan yang diberikan dapat dilihat pada Gambar 1 berikut ini :
Berdasarkan hasil uji ELISA menunjukkan, bahwa daya replikasi virus Dengue antara masing-masing perlakuan memberikan gambaran yang berbeda-beda satu sama lainnya.
Hal ini menunjukkan bahwa kemampuan dari masing-masing serotipe virus tersebut untuk melakukan replikasi pada kultur sel endotel pembuluh darah berbeda-beda antara satu dengan yang lainnya. Perbedaan tersebut erat kaitannya dengan tingkat virulensi dari masing-masing serotipe virus tersebut.
Perbedaan ini terjadi karena masing-masing serotipe virus Dengue memiliki variasi genetik yang akan sangat mempengaruhi kemampuannya untuk melakukan perlekatan, inisiasi, dan replikasi pada sel target.
Dari ke lima perlakuan yang diberikan pada kultur sel endotel menunjukkanbahwa DEN-1, DEN-3 dan DEN-mix memberikan gambaran yang hampir sama yaitu pada 2 jam setelah infeksi masing-masing serotipe virus Dengue menghasilkan titer antigen virus lebih tinggi dibandingkan dengan 4 jam setelah infeksi.
Hal ini disebabkan proses perlekatan virus Dengue pada ke-3 perlakuan di atas belum terjadi sepenuhnya sehingga pada waktu pengambilan medium kultur yang digunakan untuk mengetahui titer antigennya ikut terambil.
Pada inokulasi DEN-1 dan DEN-3 menunjukkan kenaikan titer antigen virus mencapai puncaknya 48 jam untuk kemudian turun 72 jam setelah inokulasi, sementara untuk DEN-mix naik turunnya titer antigen virus terjadi sangat bervariasi antara masing-masing perlakuan waktu yang diberikan.
Hal ini karena kecepatan virus untuk melakukan replikasi pada pelakuan tersebut memiliki pola yang berbeda dibandingkan dengan ke-4 perlakuan lainnya.
Infeksi virus Dengue DEN-4 memperlihatkan bahwa,serotipe virus ini memiliki kecepatan untuk melakukan ikatan dengan kultur sel endotel lebih cepat bila dibandingkan dengan ke-3 perlakuan di atas (DEN-1, DEN-3 dan DEN-mix). Hal ini terlihat dari gambaran grafik yang ditunjukkan yaitu terjadi peningkatan titer antigen virus pada 4 jam setelah infeksi dan terus meningkat sampai 72 jam selanjutnya.
Infeksi virus Dengue DEN-2 menunjukkan, bahwa titer antigen yang terdeteksi pada supernatan sudah tinggi pada 2 jam setelah infeksi untuk kemudian terus turun sampai 72 jam setelah infeksi. Dari grafik menunjukkan bahwa titer virus pada perlakuan ini paling tinggi dibandingkan dengan lainnya, yang menunjukkan bahwa kemampuan virus ini untuk melakukan replikasi dan melepaskannya paling cepat dibandingkan yang lainnya.
Hal ini dapat terjadi mengingatserotipe virus Dengue ini memiliki kemampuan virulensi yang berbeda pada sel target. Leitmayer, et al. (1999) menyatakan bahwa infeksi primer DEN-2 dapat memberikan manifestasi klinis Dengue fever (DF) atau Dengue hemorrhagic fever(DHF), hal ini dipengaruhi oleh variasi genetik yang dimiliki oleh virus tersebut sewaktu menginfeksi hospes. Turunnya titer virus sampai 72 jam setelah inokulasi menunjukkan semakin banyaknya sel-sel endotel yang mengalami kerusakan sehingga mempengaruhi titer virus yang dihasilkan
Hasil penelitian di atas menunjukkan keadaan yang sama denganpenelitian yang dilakukan oleh Bunyaratvej el al.(1997) yang menyatakan, bahwa replikasi virus dengue (type 1, 2, 3, dan 4) pada sel endotel manusia secara in vitro dapat diketahui dengan mengukur titer virusnya.
Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa titer virus terus meningkat dan mencapai puncaknya pada 6 hari setelah infeksi, untuk kemudian menurun sampai sama dengan titer sewaktu diinokulasikan pada 14 hari setelah infeksi. Infeksi virus Dengue pada sel endotel juga mengakibatkan meningkatnya proliferasi dan mitosis sel endotel secara nyata.
Perbedaan hasil penelitian yang didapatkankarena kultur sel endotel yang digunakan dalam penelitian ini berbeda. Kultur sel endotel yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari pembuluh darah kelinci sehingga respon yang diberikannya juga berbeda.
SIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian menunjukkan bahwa: terdapat variasi daya replikasi antara masing-masing serotipe virus Dengue pada kultur sel endotel pembuluh darah kelinci.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis menyampaikan terima kasih yang tidak terhingga kepada: Prof. Dr. Fedik Abdul Rantam, drh. dan Dr. Bambang Sektiari L., DEA,drh atas bimbingandan saran yang diberikan.
DAFTAR PUSTAKA
Bosch, I.; K. Xhaja; L. Estevez; G. Raines; H. Melichar; R.V. Warke; M.V. Fournier; F.A. Ennis; A.L. Rothman. 2002 :Increased production of interleukin-8 in primary human monocytes and in human epithelial. J. Virol. Jun;76(11): 5588-5597.
Bunyaratvej, A.;P. Butthep; S. Yoksan; N. Bhamarapravati. 1997 : Dengue viruses induce cell proliferation and morphological changes of endothelial cells. J. Med. 28(3) :32-37.
Chen, Y.; T. Maguire; R.M. Mark. 1996. Demonstration of binding of envelope protein to target cells. J. Virol. 70:8765-8772.
Deubel, V.; P. Depres. 1997 : Current protocols workshop on molecular Biology of Dengue Virus . Institute Pasteur, France.
Halstead, S.B. 1998 : Antibody, macrophages, Dengue virus infection, shock, and hemorrhage: a pathogenetic cascade. Rev. Infenct. Dis. 11 (Supplemen 4): S830-S839
He, R.T. 1995 : Antibodies the block virus attachment to vero cells are major component of the human neutralizing antibody respons againt dengue virus type 2. J. Med. Virol. 45:451-461.
Huang, Y.H.; H.Y. Lei; H.S. Liu; Y.S. Lin; C.C. Liu; T.M. Yeh. 2000 : Dengue virus infects human endothelial cells and induces IL-6 and IL-8 production. Am. J. Trop. Med. Hyg. Jul-Aug;63(1-2):71-75.
Kurane, I.; F.A. Ennis. 1997:Immunopathogenesis of dengue virus infections, p. 273-290. In D.J.
Gubler and G. Kuno (ed.), Dengue and dengue hemorrhagic fever. CAB International London United Kingdom.
Leitmeyer, K.C.; D.W. Vaughn; D.M. Watts; R. Salas; I.V.D. Chacon; C. Ramos; R. Rico-Hesse, 1999 : Dengue virus structural differences that correlate with pathogenesis. J. Virol. Jun.73(6):4738-4747.
Lin, C.F.; H.Y. Lei; A.L. Shiau; C.C. Liu; H.S. Liu; T.M. Yeh; S.H. Chen;Y.S. Lin. 2003 : Antibodies from dengue patient sera cross-react with endothelial cells and induce damage. J. Med. Virol. Jan;69(1):82-90.
Marianeau, P.; F. Merget; R. Oliver; D.M. Morens; V. Deubel. 1996 : Dengue 1 virus binding to human hepatoma HeG2 and simian Vero cell surface differs. J. Gen. Virol. 77:2547-2554
Rantam, F.A. 2003 : Metode imunologi. P.82-85.Airlangga University Press, Surabaya.
Soedarmo, S. P. 1995 Demam Berdarah Dengue. Medika 10 (XXI): 456-460
WHO. 1998 : Demam Berdarah Dengue : diagnosis, pengobatan, pencegahan dan pengendalian (terjemahan). Ed. 2. EGC. Jakarta.
Wimmer, E. 1994 : Introduction in celluler receptors for animal viruses. (ed. Wimmer) 1-13. Cold Spring Harbor Laboratory press, Cold Spring Harbor, NY.
Last Updated on 12 September 2022
