Kepekaan Aedes aegypti terhadap Mikrofilaria Dirofilaria immitis

Transkripsi

1 Majalah Kedokteran FK UKI 2008 Vol XXVI No.2 April - Juni Tinjauan Pustaka Kepekaan Aedes aegypti terhadap Mikrofilaria Dirofilaria immitis Zulhasril,* Esther** * Bagian Parasitologi Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia **Bagian Parasitologi Fakultas Kedokteran UKRIDA Abstrak Dirofilaria immitis adalah cacing pada jantung anjing yang ditularkan kepada manusia melalui gigitan nyamuk dan menyebabkan dirofilariasis immitis. Penyakit itu merupakan masalah kesehatan di Amerika Utara, dan diketahui berbagai spesies nyamuk dapat menjadi vektor karena parasit tersebut dapat berkembang dalam tubuh nyamuk. Pada Aedes aegypti, mikrofilaria D. immitis harus melalui beberapa hambatan untuk dapat berkembang menjadi larva infektif yang siap ditularkan. Hambatan tersebut berupa pharyngeal armature yaitu organ yang pada usus depan nyamuk, membran peritropik dan koagulasi darah pada usus tengah serta respons imun nyamuk pada tubulus malpighi. Perkembangan larva D. immitis juga berpengaruh terhadap kelangsungan hidup Ae. aegypti yaitu apabila terlalu banyak mikrofilaria yang terisap oleh nyamuk ini dapat mengakibatkan menurunnya aktivitas terbang nyamuk tersebut bahkan dapat menyebabkan kematian. Kata kunci: Dirofilaria immitis, Aedes aegypti, pharyngeal armature. Aedes aegypti sensitivity against microfilaria Dirofilaria immitis Abstract Dirofilaria is a dog s heart worm which infect human by mosquito s bite and it cause dilofilariasis immitis. The disease leads to health problem in the north America. Several mosquito s species can be a vector because the parasite can develop in the mosquito s body. In the Aedes aegypt, microfilaria D. immitis has to pass several barrier to be the infective larva. The barrier is pharyngeal armature, an organ in the mosquito s foregut. Then, perithropic membrane and blood coagulation in the midgut, as well as the mosquito s immune response in the malphigian tubules.the development of D immitis larva influence also to the Ae. aegypti s life. The high number of microfilaria in the mosquito will lover flying activity and may cause death. Key words: Dirofilaria immitis, Aedes aegypti, pharyngeal armature. 81

2 Pendahuluan Parasit adalah organisme yang memerlukan hospes untuk berkembang biak menjadi bentuk infektif sehingga siap ditularkan pada hospes baru dan menimbulkan penyakit. Dirofilaria immitis adalah cacing pada jantung anjing yang dapat ditularkan pada manusia melalui gigitan nyamuk Aedes aegypti. Dalam tubuh nyamuk terjadi proses biologi yang memungkinkan cacing tersebut berkembang menjadi bentuk infektif yang siap menginfeksi. 1,2 Dalam makalah ini akan dibahas tentang proses biologi sejak larva D. immitis memasuki tubuh nyamuk dan perkembangannya menjadi bentuk infektif. Aedes aegypti Bionomik dan penyebaran Tempat perindukkan nyamuk ini berupa wadah yang menampung air bersih (artificial container), yang airnya digunakan oleh masyarakat untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari ditemukan baik di dalam rumah maupun yang ada di luar rumah. Ae. aegypti aktif menggigit hospes sepanjang siang hari dengan dua puncak waktu gigitan yaitu jam dan jam Nyamuk itu bersifat endofagik dan eksofagik, melakukan pengisapan darah baik di dalam maupun di luar rumah. Sifat lainnya adalah lebih eksofilik daripada endofilik yaitu setelah mengisap darah lebih suka istirahat di luar rumah daripada di dalam rumah. 3 Penyebaran Ae. aegypti yang kosmopolit dan menjangkau daerah yang sangat luas erat kaitannya dengan perkembangan sistim transportasi. Di Indonesia penyebaran nyamuk tersebut dari kota-kota pelabuhan ke kota-kota di pedalaman termasuk desa-desa disebabkan oleh transportasi yang mengangkut tempat-tempat penampungan air hujan seperti drum, kaleng, ban bekas dan benda-benda lainnya yang mengandung larva Ae. aegypti. 4 Anatomi dalam Dalam sistim peredaran darah, Ae. aegypti ini mempunyai darah yang disebut haemocoel yang terdapat dalam suatu ruangan antara alimentary tract dan dinding tubuh bagian dalam. Sistim trakeal terbuka dengan spirakel berpasangan pada masing-masing dua segmen toraks dan segmen pertama dari delapan segmen abdomen. Kelenjar ludah berpasangan terletak secara ventral pada bagian anterior toraks. Duktus berawal dari kelenjar dan bergabung dalam duktus saliva yang biasanya bergabung dengan salivary pump sampai ke faring. Buccal cavity terletak pada dasar proboscis dan mempunyai esofagus pendek. Farings, esofagus dan usus depan merupakan suatu invaginasi dinding tubuh dan dilapisi kitin. Usus tengah adalah perluasan toraks sampai abdomen. Ujung usus mempunyai kitin yang meluas menembus sedikit segmen abdomen dan terdiri atas ileum yang ramping, kolon, dan rektum yang membesar sampai kebagian anus. Lima tubulus malpighi dalam traktus digestivus pada bagian posterior usus tengah (Gambar 1). 5 Sistim reproduksi betina terdiri atas sepasang ovari yang terdapat pada segmen ke empat abdomen melalui sistem oviduct dan berakhir di vagina yang terdapat pada segmen kesembilan abdomen. Pada sistim reproduksi ini terdapat satu sampai empat spermateka. Sistem genital jantan terdiri atas sepasang testis dalam vas deferen 82

3 dengan vesikel seminalis yang bergabung dengan duktus ejakulatori dan juga terdapat kelenjar asesori. 6 Dirofilaria immitis Morfologi Cacing jantan panjangnya mm, berdiameter 0,7-0,9 mm, dengan ujung posterior langsing. Spikulum kiri panjangnya mikron dan spikulum kanan mikron tetapi tidak mempunyai gubernakulum. Cacing betina berukuran panjang mm dengan diameter 1,0-1,3 mm. Cacing betina bersifat viviparous yaitu menghasilkan mikrofilaria yang tidak mempunyai selubung dan berada di dalam darah hospes. 7 Larva mempunyai panjang bervariasi antara mm (rata-rata1222 um), lebar 25.94um, ekor 36.3 um. Larva berukuran pendek mempunyai 3 knob seperti papil. Dua knob terletak sublateral dan subterminal dan knob ketiga dapat terlihat apabila larva berada pada posisi dorsal-ventral. 6 Daur hidup Pada nyamuk yang terinfeksi, mikrofilaria dari usus masuk ke saluran malpighi dalam waktu jam. Mikrofilaria yang bentuknya seperti sosis masuk ke dalam saluran malpighi dan berubah menjadi larva stadium tiga yang infektif dalam waktu hari. Larva kemudian keluar dari saluran malpighi masuk kedalam hemocoel dan akhirnya masuk ke labium nyamuk dan bila nyamuk menggigit hospes, larva masuk kedalam hospes baru. Di dalam hospes baru larva menuju membran submuskuler, jaringan subkutan, subserosa, jaringan adipose dan kadangkadang ke otot untuk berkembang menjadi larva stadium IV dengan panjang mm. Larva itu kemudian menuju kejantung melalui pembuluh vena dalam waktu kurang lebih hari. Masa prepaten (munculnya mikrofilaria di dalam darah) adalah 25 minggu atau lebih, sedangkan masa paten lebih dari dua tahun. 8 D. immitis kadang-kadang ditemukan di dalam kista diberbagai bagian tubuh hospes (terutama di paru), dan di dalam induk semang ini tidak berkembang secara normal untuk menjadi cacing dewasa. 9 Habitat D. immitis adalah cacing jantung pada anjing, dapat ditemukan pada ventrikel kanan dan arteria pulmonum dan kadang-kadang dijumpai pada kamar mata depan dan rongga peritoneum anjing, kucing, rubah, karnivora, primata (termasuk manusia) dan singa laut. 7,9 Perkembangan larva D. immitis dalam nyamuk D. immitis memerlukan vektor untuk berkembang menjadi larva infektif. Mikrofilaria dalam tubuh nyamuk tidak semuanya dapat berkembang menjadi bentuk infektif yang siap untuk ditularkan pada hospes definitif. Dalam perjalanan mikrofilaria mencapai toraks, banyak menemui hambatan. Hambatan tersebut berhubungan dengan berbagai organ dalam sistim pencernaan nyamuk. Perjalanan mikrofilaria dalam tubuh nyamuk yang penting adalah pada usus depan, usus tengah dan tubulus malphigi. Hambatan-hambatan tersebut meliputi hambatan mekanik, hambatan biologi dan respons imun nyamuk. 10,11 Hambatan mekanik Cibarial armature adalah benjolanbenjolan keras seperti duri dan gigi yang berfungsi sebagai penghancur makanan dan semua materi yang masuk kedalam 83

4 tubuh nyamuk. Pharyngeal armature adalah organ berupa duri-duri seperti pengait yang terdapat pada bagian usus depan nyamuk. Organ itu menghalangi semua yang masuk kedalam lambung. 12 Hambatan biologi Berupa membran peritropik yang merupakan bentuk awal usus tengah, membran itu terbuat dari kitin dan dapat mengeras. Apabila membran tersebut mengeras maka mikrofilaria tidak dapat menembusnya, sehingga mikrofilaria tidak dapat bermigrasi ke usus tengah. 10 Hambatan biologi lainnya yaitu koagulasi darah yang diisap nyamuk. Setelah darah terhisap oleh nyamuk maka dalam 24 jam darah tersebut akan membeku di usus tengah. Apabila pembekuan darah cepat terjadi maka mikrofilaria terperangkap di dalam usus tengah sehingga tidak dapat bermigrasi ke tubulus malpighi dan tidak dapat berkembang menjadi larva. 6 Respon imun nyamuk terhadap perkembangan mikrofilaria juga merupakan faktor penghambat biologi. Respons imun merupakan suatu melanisasi yang diduga sebagai fenomena hemosit bebas atau humoral. Intensitas respons imun nyamuk bervariasi diantara berbagai spesies. Selain itu respons imun akan menurun sesuai dengan pertambahan umur nyamuk. Respons imun itu paling banyak terjadi dalam tubulus malpighi. 10 Perkembangan mikrofilaria D. immitis dalam nyamuk Mikrofilaria di usus depan Mikrofilaria yang terisap nyamuk akan melewati organ-organ kecil seperti cibarial pump, palatal papil, dorsal papil, ventral papil, posterior hard plate, ciberial armature dan pharyngeal armature. Pada nyamuk nyamuk tertentu, di sistim pencernaan bagian depan terdapat benjolan-benjolan keras seperti duri dan gigi yang berfungsi sebagai penghancur makanan disebut cibarial armature dan pada bagian usus depan nyamuk terdapat duri-duri seperti pengait yang disebut pharyngeal armature. Kedua organ tersebut berfungsi menghalangi makanan menuju lambung dan hasil kerja duri-duri pada organ tersebut adalah menghancurkan makanan termasuk mikrofilaria yang ikut terisap bersama darah. Sehingga mencegah berkembangnya mikrofilaria tersebut. Pada Ae. aegypti tidak terdapat cibarial armature tetapi mempunyai pharyngeal armature yang hampir dijumpai pada semua jenis nyamuk. Karena tidak ada cibarial armature penghancuran makanan oleh pharyngeal armature menjadi tidak sempurna, hal itu menyebabkan mikrofilaria dapat lolos masuk ke usus tengah. 12 Mikrofilaria di usus tengah Mikrofilaria yang berhasil melewati pharyngeal armature di usus depan akan memasuki usus tengah. Pada usus tengah, didahului dengan bentuk membran peritropik, yang tersusun dari kitin yang terdiri atas N-acetyl-Dglucosamin yang mempunyai rantai ß 1,4. Di dalam usus tengah terdapat molekul seperti lektin yang dapat berikatan dengan N-acetyl-D-glucosamin pada membran peritropik apabila ditambah karbohidrat. Bila kedua molekul tersebut berikatan berikatan maka ikatan itu mempunyai afinitas yang tinggi. Lektin dapat memblokade membran peritropik sehingga membran tersebut akan menjadi keras. Akibat mengerasnya membran peritropik maka migrasi mikrofilaria ke usus tengah dihambat

5 Pernah dilaporkan bahwa mikrofilaria Brugia pahangi yang berkembang di otot terbang toraks biasanya meninggalkan usus sebelum membran peritropik mengeras. Ditemukan 34% mikrofilaria B. pahangi meninggalkan usus dalam waktu dua jam setelah infeksi, kemudian semakin meningkat sampai 40% pada akhir enam jam. Diduga pada Ae. aegypti membran peritropik mengandung N-acetyl-Dglucosamin yang rendah, sehingga tidak dapat mengeras dengan cepat. Hal tersebut menyebabkan mikrofilaria dapat lolos melewatinya. 10 Setelah mikrofilaria mampu menembus membran peritropik maka mikrofilaria dapat masuk ke usus tengah. Di dalam usus tengah terdapat hambatan lain yaitu terjadinya koagulasi darah yang cepat. Darah yang diisap nyamuk setelah 24 jam akan menjadi pekat dan makin lama makin memadat. Perjalanan mikrofilaria terputus dalam darah yang terkoagulasi karena mikrofilaria terperangkap dalam usus tengah. Laporan lain menyatakan bahwa darah yang diisap Ae.aegypti akan menjadi pekat dan terkoagulasi dalam 30 menit. 5 Pembekuan darah yang cepat disebabkan karena kurangnya antikoagulan. Suatu percobaan dengan penambahan antikoagulan 24 jam setelah pengisapan darah dalam suspensi mikrofilaria secara in vitro, akan memudahkan mikrofilaria D. immitis bermigrasi ke tubulus malpighi Ae. aegypti dan Ae. albopictus. Antikoagulan yang digunakan dalam percobaan tersebut adalah heparin dan sodium sitrat atau campuran keduanya. 10 Percobaan dengan Anopheles quadrimaculatus yang mengisap darah anjing terinfeksi D. immitis juga pernah dilaporkan, hasilnya menunjukkan bahwa 95% mikrofilaria D. immitis dapat menembus dinding usus tengah. Pada Ae. aegypti ternyata hanya 30% mikrofilaria yang dapat menembus dinding usus tengah, karena darah yang ada dalam usus tengah Ae. aegypti cepat membeku. 9 Keberhasilan migrasi mikrofilaria ditentukan oleh ada tidaknya antikoagulan, sekali mikrofilaria terperangkap dalam usus tengah mereka akan mati. Buxton menyatakan pembekuan darah yang cepat pada Aedes sp. merupakan faktor penghalang mekanik yang mencegah mikrofilaria meninggalkan usus tengah. Apabila mikrofilaria dapat bermigrasi cepat sebelum darah membeku maka larva akan berhasil masuk ke tubulus Malpighi. Ae.aegypti mempunyai antikoagulan rendah hingga mikrofilaria dapat cepat migrasi dari usus tengah sebelum darah membeku. 6 Mikrofilaria di tubulus malpighi Di dalam tubulus malpighi terjadi perkembangan mikrofilaria yaitu dari larva stadium I (L1) yang berbentuk sosis sampai menjadi larva stadium II (L2). Selanjutnya larva akan berkembang menjadi L3 yang merupakan bentuk infektif dan keluar dari tubulus malpighi menuju daerah toraks dan terus kedaerah cephalic nyamuk. 6 Faktor penghalang di dalam tubulus adalah respons imun nyamuk terhadap benda asing dalam hal ini mikrofilaria. Respons ini diawali dengan dua perubahan dalam metabolisme nyamuk yaitu pertama inisiasi reaksi kaskade enzim profenolioksidase (PPO) yang menghasilkan pigmen melanin kedalam permukaan parasit, dan yang kedua adalah penambahan jumlah sirkulasi sel atau hematosit dalam hemolimfe. Sebagai tambahan efek infeksi parasit 85

6 adalah ada sejumlah molekul lain yang disekresi. 13 Selama infeksi, enzim profenoloksidase di inisiasi dan akan meningkatkan produksi melanin melalui oksidasi fenol menjadi kuinon toksik. Enzim itu merupakan bagian awal dari reaksi kaskade yang mulai mengaktivasi profenoloksidase (PPO) menjadi fenoloksidase (PO). Hasil akhir reaksi kaskade tersebut adalah melanin yaitu pigmen yang menyelimuti mikrofilaria. 13 Hematosit terlibat dalam respon imun nyamuk dewasa terhadap mikrofilaria D. immitis. 11 Dalam Ae. aegypti hemosit yang kontak dengan mikrofilaria akan lisis pada atau dekat permukaan mikrofilaria. Selanjutnya hemosit akan mengaktivasi sintesis melanin mulai dari daerah lisis dan secara kaskade kepermukaan mikrofilaria, sehingga melanin tersebut menyelimuti mikrofilaria. Diduga sintesis melanin terjadi dalam hemosit tertentu dan dikeluarkan melalui proses eksositosis atau ketika hemosit lisis. 11,14 Nyamuk mempunyai hemosit dalam jumlah terbatas, dan nyamuk yang masih muda lebih banyak mempunyai hemosit, jadi apabila mikrofilaria terisap oleh nyamuk muda maka mikrofilaria tersebut akan langsung berhadapan dengan respon imunnya. Pada nyamuk dewasa terdapat penurunan jumlah total hemosit yang signifikan. Hal itu pernah dibuktikan pada An. stephensi. Jika hemosit diperlukan untuk inisiasi melanisasi maka pada nyamuk yang lebih dewasa (hemosit menurun) respons imunnya pun akan menurun, sehingga kapasitas vektorialnya meningkat. Ae. aegypti yang diinfeksi oleh D. immitis intensitas parasitnya meningkat pada nyamuk yang lebih tua. 11 Apabila mikrofilaria dapat melalui hambatan respons imun, maka mikrofilaria akan berkembang menjadi larva stadium III dan kemudian keluar dari tubulus malpighi melewati haemocoel menuju daerah cephalic terus ke labium dan akhirnya siap untuk ditularkan. 6 Pengaruh Perkembangan Larva terhadap Nyamuk Perkembangan larva dalam tubulus malpighi mempunyai efek terhadap aktivitas terbang nyamuk. Perkembangan larva dalam tubulus malpighi akan mempengaruhi vektor dan menyebabkan kematian. Ae. aegypti yang terinfeksi berat oleh D. immitis akan mengalami angka kematian yang tinggi. Larva Brugia yang berkembang dalam otot terbang menyebabkan penurunan kemampuan terbang dari nyamuk vektornya. Kemampuan terbang secara spontan Ae. aegypti yang terinfeksi D. immitis lebih rendah dibandingkan yang tidak terinfeksi. Penurunan aktivitas terbang pada semua nyamuk yang terinfeksi terjadi pada saat perkembangan parasit menjadi L2 dalam tubulus malpighi dan juga terjadi pada saat L3 meninggalkan tubulus malpighi. Menurunnya aktivitas terbang spontan sering dihubungkan dengan kerusakan tubulus malpighi. 15 Pada Ae. aegypti yang terinfeksi L2 dan L3 B. pahangi dengan intensitas yang rendah dapat segera kembali beraktivitas seperti nyamuk yang tidak terinfeksi parasit. 16 Tetapi bila Ae. aegypti terinfeksi 3 10 larva D. immitis, aktivitas terbang nyamuk tersebut tidak akan pulih meskipun L3 telah keluar dari tubulus malpighi. Hal itu disebabkan otot terbang nyamuk robek oleh larva D. immitis sehingga menyebabkan penurunan aktivitas terbang pada nyamuk yang terinfeksi. Perubahan struktur dalam tubulus 86

7 malpighi menyebabkan menurunnya densitas mikrovili dan menurunnya jumlah mitokondria yang berhubungan dengan mikrovili. Diduga bahwa fungsi ekskresi dan osmoregulator dirusak oleh perkembangan larva. Kerusakan itu mungkin berhubungan dengan menurunnya kemampuan terbang nyamuk yang terinfeksi. Penurunan aktivitas terbang Ae. aegypti yang diinfeksi D. immitis disebabkan robeknya tubulus malpighi oleh larva cacing, dan intensitas parasit. Peningkatan kematian atau penurunan kemampuan terbang dapat mengurangi kemampuan nyamuk sebagai vektor penyakit dan mengurangi kemampuannya untuk penyebaran parasit. 15 Dari hasil penelitian yang pernah dilaporkan, nyamuk yang di infeksi mikrofilaria hidup, kematiannya mencapai 25% setelah tiga hari terinfeksi. Kematiannya diduga karena kerusakan mekanis pada tubulus malpighi oleh mikrofilaria D. immitis yang bergerak sangat aktif. Dari hasil penelitian itu dinyatakan bahwa mikrofilaria D. immitis sangat cepat bermigrasi ke tubulus malpighi, invasi yang tiba-tiba tersebut akan berakibat fatal pada tubulus malpighi. 17 Penutup Ae. aegypti peka terhadap parasit D. immitis sehingga dapat berperan menjadi vektor. Hal itu disebabkan nyamuk itu tidak mempunyai cibarial armature sehingga kerja pharyngeal armature kurang sempurna dalam mencerna mikrofilaria yang masuk dan menyebabkan mikrofilaria lolos masuk kedalam lambung. Kurangnya N-acetyl- D-glucosamin pada membran peritropik menyebabkan membran tidak cepat mengeras. Jumlah antikoagulan yang sedikit menyebabkan darah yang diisap oleh nyamuk tidak cepat membeku sehingga mikrofilaria mudah lolos. Selain itu, pada nyamuk dewasa terjadi penurunan respons imun terhadap parasit akibta jumlah hemosit berkurang. Bila jumlah mikrofilaria yang masuk kedalam tubuh nyamuk terlalu banyak akan berpengaruh terhadap kelangsungan hidup nyamuk karena menurunkan aktivitas terbang bahkan menyebabkan kematian. Daftar Pustaka 1. Pinger RR. Presumed Dirofilaria immitis infections in mosquito (Diptera: Culicidae) in Indiana, USA. J Med Entomol 1982;19(5): Magnarelli LA. Presumed Dirofilaria immitis infections in natural mosquito population of Connecticut. J Med Entomol 1978;15(1): Zulhasril, 2001.Aspek parasitologik Demam Berdarah Dengue. Perpustakaan FKUI. 4. Djakaria S, Sungkar S. Vektor penyakit virus, riketsia, spirokhaeta dan bakteri (Dalam: Parasitologi Kedokteran. Jakarta: Balai Penerbit FKUI; Taboada O. Medical Entomology. Michigan: Michigan State University: Buxton BA, Mullen GR, Comparative susceptibility of four strains of Aedes aegypti (Diptera:Culicidae) to infections with Dirofilaria immitis. J Med Entomol 1981; 118 (5): Nadgir S, Tallur SS, Mangoli V, Halesh LH, Krishna BV. Subconjunctival dirofilariasis in India. Southeast Asia J Trop Med Pub Hlth. 2001; 32 (2): Beaver PG, Orihel TC. Human infection with filariae of animals in United States. Am J Trop Med Hyg 1960; 14(6): Levine ND. Parasitology veteriner Yogyakarta: Ed Gajah Mada University Press; Towson H & Chaitong U. Mosquito host influences on development of filariae. Ann Trop Med Parasitol 1991; 85 (1): Christensen BM, LaFond MM, Christensen LA, Defense reactions of mosquitoes to filarial worms effect of host age on the immune response to Dirofilaria immitis 87

8 microfilariae. J Parasitol 1968; 72 (2): Mc Greevy PB, Bryan JH, Oo thuman P, Kolstrup N. The lethal effect of the cibarial and pharyngeal armature of mosquitoes on microfilariae. Trans Roy Soc Trop Med Hyg 1978; (4): Akao N, Ondo K. Immunoblot analysis of Dirofilaria immitis recognized by infected humans. Ann Trop Med Parasitol 1991; 85(4): Christensen BM, Forton KF. Hemocyte mediated melanization of microfilariae in Aedes aegypti. J Parasitol 1986; 72(2): Berry WJ, Rowley WA, & hristensen BM, Influence of developing Dirofilaria immitis on the spontaneous flight activity of Aedes aegypti (Diptera: Culicidae). J Med Entomol 1978; 24 (6): Yen PKF, Zaman V, Mak JW. Identification of some common infective filarial larvae in Malaysia. J Helminthol 56: Hamilton DR, Bradley RE. Observations on the early death experienced by Dirofilaria immitis infected mosquitoes (Diptera: Culicidae). J Med Entomol 1979; 15 (3):