immunoparasitologi blok iineksi09

Kuliah Penunjang Blok Immunologi

IMMUNOPARASITOLOGI

Paramasari Dirgahayu

Laboratorium Parasitologi dan Mikologi Kedokteran Fakultas Kedokteran Universitas SEBELAS MARET

Surakarta-Indonesia2010

• Parasite (Para=bersama; sitos=makanan) : Organisme yang hidup di dalam organisme lain dan mengakibatkan kerugian host.

• Sebagian besar parasit membutuhkan host (manusia/hewan) untuk siklus hidupnya.

Respon Immun Terhadap Infeksi Parasit

HOST (Response

immune mechanisms)

INVADER/PATOGEN(komponen penghindaran

diri dari response Host defense system)

Immunopathology

IMMUNOPATOLOGI

HOST PARASIT

1. Parasit gagal menginfeksi host

2. Parasit suksesmenginfeksi host mati

3. Parasit sukses menginfeksi host mengeliminasi parasit mati

4. Parasit sukses menginfeksi Host berusaha mengeliminasi kerusakan tubuh host

IMUNITAS/KEKEBALAN TUBUH

Suatu sistem agar tubuh dapat mempertahankan keseimbangan antara lingkungan diluar dan didalam

badan

1. Pertahanan tubuh (infeksi mikroorganisme Patogen) produksi antibodiproduksi antibodi dan dan rangsangan limfosit spesifik-rangsangan limfosit spesifik-

antigenantigen pemusnahan mikroorganisma dan penetralan pemusnahan mikroorganisma dan penetralan toksin.toksin.

2. Homeostasis (eliminasi komponen2 tubuh yang sudah tua)

3. Pengawasan (penghancuran sel yang bermutasi ganas)

peranan p53Sel-sel terinfeksi virus, malignan atau sel-sel individu lain dari Sel-sel terinfeksi virus, malignan atau sel-sel individu lain dari spesies yang sama, mempunyai penanda-penanda protein pada spesies yang sama, mempunyai penanda-penanda protein pada permukaan luar, yaitu kompleks kehistoserasian utama (permukaan luar, yaitu kompleks kehistoserasian utama (Major Major histocompatibility complex = MHChistocompatibility complex = MHC))

Isyarat kepada sistem imun supaya memusnahkannyaIsyarat kepada sistem imun supaya memusnahkannya

• Louis Pasteur (1879):

Pemaparan mikroba mati/dilemahkan ke dalam tubuh akan membentuk kekebalan; yang disebut vaksinasi.

kolera, difteria, tetanus, tifoid, batuk rejan dan infeksi virus seperti hepatitis B, measles, mumps, poliomielitis, rabies dan demam kuning.

Gangguan sistem imun:

• Infeksi berulang

• Prediposisi terhadap keganasan

• Auto-imunitas

• Alergi sampai dengan Anaphylactic shock

Antibody kinetics:

• Produksi AB (tu IgG) hasil dari boosting Ag yang sama Dikenal dengan RESPON SEKUNDER. Jika AgB diinjeksikan bersamaan dengan boosting AgA; maka thd AgB tetap menghasilkan RESPON PRIMER. Menunjukkan bahwa:

1. Respon kekebalan adalah spesifik.

2. Respon kekebalan memiliki memori

Riset Immunoparasitologi ???? Untuk mengetahui aspek-aspek immunologi dari Host-parasite

relationship dengan cara Identifikasi, isolasi, purifikasi, karakterisasi dari antigen parasit / Antibodi-defined parasit.

Kegunaan Antigen :1. Immunodiagnosis2. Klarifikasi immuno-patologi3. Kuantifikasi sejumlah respon2 immune pada host4. Evaluasi untuk pembuatan vaksin

Kegunaan Antibodi-defined antigen1. Mengetahui antigenic variability2. Passive immunization3. In-vitro inhibition studies

ORGAN SISTEM IMMUN ADA DISELURUH TUBUH

Organ2 sumber sistem immun Organ2 sumber sistem immun tersebar diseluruh badan, tersebar diseluruh badan, dinamakan dinamakan lymphoid organslymphoid organs (karena mengandung limfosit, sel (karena mengandung limfosit, sel darah putih yang berperanan darah putih yang berperanan penting pada sistim immunpenting pada sistim immun))

Innate Immune response by PhagocyteNON SPESIFIK

Adaptive immune response

Jika innate immune cells (dendritic cells) menentukan bahwa ‘benda asing’ berbahaya (part of a virus or bacteria)

Stimulasi aktivasi CD4+ pada sel helper T cell stimulasi B cells untuk produksi Ab segera binding dengan Ag immobilisasi Ag tsb utnk mencegah tjd infeksi lanjut. Antibodies ini spesifik hanya untuk satu macam Ag.

Sekali Th teraktivasi terproduksi Memory helper T cells siap siaga jika infeksi yang sama terulang. Sel ini berlokasi di membran mukosa seluruh tubuh.

Dasar proteksi lama pada vaccinations

Dendritic cell

CD4+

How does Pathogens (viruses/bacteria/parasite) that escape antibody detection can enter and

infect cells ?

The surface of The surface of infected cells infected cells changes, and changes, and this change is this change is recognized by T recognized by T cells.cells.

The surface of infected cells

changes, and this change is

recognized by T cells.

Cytotoxic T Cytotoxic T cells kill cells kill infected cells, infected cells, preventing preventing these cells these cells from from producing producing more more pathogenpathogen

Antigen (Ag):

Molekul yang dapat menimbulkan respon spesific jika di

paparkan dalam tubuh.

Umumnya berat molekul besar (>10,000 Da)

Structurally complex (proteins are usually very antigenic),

Accessible (the immune system must be able to contact the

molecule)

Foreign (not recognizable as "self").

ANTIBODI

• Antibodi merupakan molekul-molekul dalam plasma yang berfungsi mengenali dan mengikat Ag asing.

• Antibodi tergolong ke dalam imunoglobulin (Ig).

• Terdapat lima kelas imunoglobulin berdasarkan perbedaan struktur, yaitu IgG, IgM, IgA, IgD dan IgE.

• Ab menetralkan toksin agar tidak bergabung

dengan sel

• membantu Phagositosis

IgG - IgM

• Ig G adalah Ig dengan massa paling besar.

• IgM ialah kelas antibodi yang dihasilkan paling awal dalam respon immun

• Merupakan pengaktif sistem komplemen yang efisien dalam

memusnahkan bakteria Gram negatif atau parasit protozoa yang telah

memasukki saluran darah.

IgA

• Merupakan benteng terhadap organisma patogen dalam usus, saluran pernafasan dan saluran urogenital.

• IgA menghalangi pergabungan bakteria dan virus ke dalam epitelium mencegah penyakit setempat atau patogen agar tidak memperluas infeksi

IgE • Bersama IgM sebagai reseptor untuk antigen pada

permukaan sel B.

• Input dari sel Th diperlukan untuk sel B berkembang menjadi sel plasma penghasil antibodi.

• Sel Th menghasilkan sitokin (interleukin (IL) 4, 5 dan 6 yang menyebabkan sel B bergabung dengan antigen.

• Keperluan sel Th menerangkan mengapa penghasilan antibodi berkurangan dalam penyakit AIDS, di mana sel T penolong dimusnahkan oleh infeksi HIV.

Are Parasites Having This Cocktail Party in Your Intestinal Tract?

Immune evasion(mekanisme penghindaran diri parasit

terhadap Host defense system)

Parasit membutuhkan waktu dalam tubuh host untuk melengkapi siklus hisupnya, reproduksi

seksual dan menyiapkan vector transmission.

Chronic infections (from a few months to many years)

Harus berlindung dari host-immune elimination

Parasite memiliki strategi khusus dalam mekanisme Parasite memiliki strategi khusus dalam mekanisme penghindaran diri terhadap host-Immune evasionpenghindaran diri terhadap host-Immune evasion

I. Hidup dalam sel host, contoh:

1. Leishmania promastigot dalam macrophages

2. Plasmodium dalam Eritrosit dan liver sel.

3. Toxoplasma gondii hidup dalam macrophage dan sel lain

3. Larva Trichinella spiralis dapat hidup dalam sel

otot mamalia muscle cells selama beberapa tahun

Beberapa cara Penghindaran diri parasit

terhadap host-defense system

II. Parasit memproduksi Enzym Antioksidan

Secara alami sel imunnitas tubuh akan menghasilkan Oksigen radical (H2O2, NO, dll), berguna untuk membunuh parasit. Agar bagian tubuh sehat tdk ikut ter-destruksi, jar tubuh mamalia memiliki Oksigen-scavenging enzyme yang berfungsi untuk memproteksi efek merusak radikal bebas tsb.

Parasit helmint dan protozoa memiliki Oksigen-scavenging enzyme (misal Sodium Dismutase, katalase, glutathion peroksidase) dalam jumlah yang jauh lebih tinggi dari jar sekitarnya sehingga dapat terhindar dari efek destruksi Molekul radikal bebas sel immunitas host

III. Variasi Antigenic

Tegument cacing cestode & trematode, mempu mengabsorbsi komponen host, seperti Antigen RBC

sedemikian hingga mereka memiliki tampilan immunologi sama seperti jaringan host

Sulit dikenali / tidak diserang oleh Host immune system

IV. PARASIT DAPAT MENGEKSPLOITASI SITOKIN

HOST

Tubuh merespon keberadaan telur S mansoni dengan

granuloma memalui produksi sitokin TNF-. Akan tetapi

secara menakjubkan, cacing dewasa schistosoma merespon

efek TNF- tersebut dengan memproduksi telur sebanyak

mungkin.

V. Migrasi:

cacing tambang, migrasi dari lambung menghindari reaksi

peradangan lokal.

RESPON IMMUNE TERHADAP INFEKSI PARASIT CACING

Fc receptor

Larva cacing

macrophages

TNF, Nitric Oxide

MEKANISME IMUN RESPONSE TUBUH THD INF CACING

Kronisitas infeksi cacing mengakibatkan: 1. Kadar IgG dalam sirkulasi darah meningkat rangsangan antigen persisten dan komplex imun

2. Parasit mensekresi Ag dengan efek menurunkan aktivitas sel sistem imun Immunosupresi host efek imunopatologik host

Pada beberapa infeksi, parasit tdk dapat dihancurkan oleh sistem imun tubuh mengadakan respons seluler terhadap pelepasan Ag kronik setempat berupa kapsul/kista (T.spiralis) granuloma (telur Schistosoma)

• Telur Schistosoma merupakan phase yang paling tinggi sifat antigenicnya

• Saat telur diletakkan di jaringan ttt menimbulkan Reaksi Sel T limfosit thd telur membentuk granuloma dalam waktu lama menimbulkan patologi di organ yang diinvasi (hepatic fibrosis, fibrosis sal kencing/kandung kemih).

Schistosomiasis

Immune evasion Schistosoma

1. Tegument: / Kulit luar• Menyelimuti seluruh tubuh cacing. a. Unique double lipid bilayer, lapisan luar (Ag sedikit) dapat secara cepat berganti jika dirusak oleh sistem immun host b. Hampir seluruh Ag berada dilapisan dalam c. Dapat menyerap serum host dan antigen RBC sehingga sulit dikenali oleh host immune response.

3. Anti-immune response mechanismse.g. Proteolytic cleavage of host Ig.

4. Immunosuppressive mechanisms

RESPON IMMUNE TERHADAP INFEKSI PROTOZOAN PARASIT

1. Intestinal Protozoa

2. Malaria

3. Toxoplasmosis

Intestinal Protozoan Infection

Balantidium coli

Giardiasis lamblia

Enatomeba histolytica

AMEBIASIS

Menimbulkan kekebalan humoral dan seluler. Produksi IgG (terutama IgG2) sangat tinggi dibandingkan IgM.

HUMORAL IMMUNITY• Antibodi dalam darah sebagai respon serologis dapat terdeteksi 1 mg setelah invasi E histolytica ke dalam mukosa usus. Titer Ab terus meningkat dan menetap selama beberapa tahun meskipun dengan terapi.

• Peningkatan titer Ab tidak melindungi secara total dari potensial reinfeksi aatau pada proses penyembuhan.

DEFENSE MECHANISM E Histolytica

1. Ikatan Ag-Ab pada permukaan membrane sel

kemudian di distribusi ke salah satu kutub sehingga membran sel melipat jadi satu kemudian terlepas.

2. memproduksi Cystine Protease (merupakan faktor virulen)

Fungsi : 1. Invasi ke jaringan 2. Clevage IgA, IgG dan merusak komplemen (menurunkan host-humoral immune response)

PATOGENESIS AMEBIASIS

Sumber : Color Atlas of Medicine and Parasitology. 1977. W. Peters & H.M. Gillers

PATOGENESIS AMEBIASIS INTESTINAL

Lesi Primer

Terbentuk sinus

Menembus lapisan dalam

Penyebaran

(bersama isi usus)Terhambat

Tu

nik

a m

usk

ula

ris

mu

kosa

Intestinal amebiasis

KOMPLIKASI AMEBIASIS INTESTINAL

Ameboma

Infeksi Sekunder

Invasi Pembuluh Darah

PENYEBARAN EKSTRAINTESTINAL

PerforasiPeritonitis dan Perdarahan

Abses ameba hati

Sumber :A Colour Atlas of Clinical Parasitology. Tomio YamaguchiAlih Bahasa : Lesmana Padmasutra, dkk.

Sumber :(1). A Colour Atlas of Clinical Parasitology. Tomio Yamaguchi. Alih Bahasa : Lesmana Padmasutra, dkk.(2). Color Atlas of Medicine and Parasitology. 1977. W. Peters & H.M. Gillers

Foto Rontgen pada abses hati, biasa tunggal, berisi amebic pus 500-1.500 ml

Elevasi dari diafragma kanan

(1) (2)

Abses ameba hati

Abses ameba hati

Abses ameba hati

Sumber : Color Atlas of Medicine and Parasitology. 1977 W. Peters & H.M. Gillers

Abses ektraintestinal lain

TOKSOPLASMOSIS

TOKSOPLASMOSIS ROUTE INFEKSI : Akibat tertelannya oocyste pada feces hewan, daging

mentah/setengah matang, transplantasi organ, transfusi, transmisi transplacental.

Diagnosis:1. Isolasi takizoites dari darah/cairan tubuh/tissue section2. Test histologi pada Limfonodi 3. Deteksi Antigen/hasil test serologis a. Deteksi IgG dan IgM b. Deteksi IgA antibodi (untuk congenital dan akut toksoplasmosis) c. Aviditas Antigen-binding IgG Antibodies (untuk Toksoplasmosis akut)

Metode yang sering digunakan adalah IFA dan ELISA untuk deteksi IgM, IgG dan IgA antibodies. Menggunakan Ag GRA6-GST dengan tehnik ELISA didapatkan data dengan tingkat spesifisitas 99.6%.

HUMORAL IMMUNITY

Berperan aktif pada protective immunity

IgM biasanya timbul dalam 2 minggu post infeksi. Diikuti peningkatan IgG yang pencaknya pada bulan ke 2 kemudian menurun perlahan dan persisten dilevel tertentu

IgA dapat terdeksi pada awal infeksi kemudian menurun dalam 3-9 bulan post infeksi. Terdeteksinya IgM dan IgA pada saat bersamaan menunjukkan adanya infeksi akut toksoplasmosis. Pemeriksaan ini terutama ditunjukkan pada wanita hamil.

IgE juga ditemukan meningkat 86% pada pasien dengan infeksi akut

IMMUNE SUPPRESSIONParasit dapat mengeluarkan ekscret/secret pada saat invasi dalam sel host Terjadi hipoaktivasi sel imunitas penurunan host immune-response secara keseluruhan

Beberapa interpretasi dari hasil tes serologi untuk toxoplasmosis (Wilson, M and PM Schant., 2000)

Antibodies Interepretasi

1. Ig G : Negative Pasien belum pernah terinfeksi T gondii Positive Pasien pernah terinfeksi T gondii

2. Ig M : IgG (-), IgM (+) Pasien kemungkinan besar terinfeksi T gondii IgG (+), IgM (-) Pasien pernah terinfeksi T gondii > 1 th yll

IgG (+), IgM (low+) false + Infeksi dalam 2 tahun terakhir Ada infeksi baru

IgG (+), IgM (high+) false + Infeksi 3-6 bulan yang lalu

Nb. Pasien dengan immunokompromized respon antibodi tidak dapat terdeksi

MALARIA

MALARIA

Penyakit endemik yang disebabkan oleh infeksi protozoa dari genus Plasmodium, di tularkan oleh vektor nyamuk Anopheles

betina.

4 spesies yang penting bagi manusia :1. Plasmodium falciparum 2. Plasmodium vivax3. Plasmodium malariae4. Plasmodium ovale

Paramasari D; Immunology of malaria Infection

Plasmodium falciparum merupakan species yang paling sering mengakibatlkan komplikasi fatal

Interaksi Hospes- Parasit Malaria

RESPONS IMMUN

Tidak efektifEfektif

Sterilisasi Infeksi

Hiperparasitemia

Patologis

AnemiaMalaria otakRespiratori

distress

Parasit + Manusia (host)

Berbagai Cara Infeksi Plasmodium Malaria

1. Melalui gigitan nyamuk Anopheles betina2. Melalui jarum suntik yang terkontaminasi3. Melalui transfusi darah yang terkontaminasi4. Penularan malaria ibu ke janinnya melalui plasenta


Life cycles


Sporozoites Dalam wkt 1 jam sporozoite dibawa darah menuju liver penetrasi di hepatocyte

PREERYTHROCYTIC /PRIMARY EXOERYTHROCYTIC.

Schizogoni, menghasilkan EXO ERYTHROCYTIC MEROZOITES

Meninggalkan hepatosit menginfeksi RBC Recrudescence

Ctt: P vivax dan P ovale memiliki stadium hypnpzoite/dormant schizogoni

Recrudescence / Recurrence

Three dimensional organization of P.f Merozoite


Three dimensional organization of P.f early ring stage


knob

Three dimensional organization of P.f schizont mature

Setiap fase dalam siklus hidup malaria selalu berhubungan dengan ekspresi specific-stage

protein (dapat dideteksi dipermukaan membran parasit) yang memiliki

Highly polymorphic and antigenic variable

Hipotesis penyebab sangat lambatnya respons immun (Protective immunity) terhadap infeksi malaria

1. Immunity is strain-specific sehingga individu tidak akan memiliki kekebalan sebelum expose dengan seluruh major antigenic variant yang ada pada daerah endemis tsb

2. Infeksi malaria sendiri mengakibatkan immunosupporession timbulnya protektif immunity lambat

Terjadi phenomena:

1. Cytoadherence/sequestration PRBC- Endothelial2. Rosseting PRBC-RBC PRBC-PRBC

OBSTRUKSI KAPILER DAN VENA

• Gangguan sirkulasi PD diberbagai alat vital komplikasi fatal

OTAK

HEPAR

PARU

GINJAL

CEREBRAL MALARIA

MALARIAL HEPATITIS

BLACK WATER FEVER

EMFISEMA PULMONUM

LIEN PLEEN RUPTUR

TNF (Tumor Necrosis Factor)Fungsi protektif dan pathogenic

Menginduksi nitric oxide (NO)

protective dan pathogenic faktor

1. Relaxing factor2. Reduce leukocyte-endothelial

cell adherence3. Down regulate cell adhesion

molecule4. Scavage free oxigen radicals5. Reduce platelet agregation and

adhesion to endothelium

1. Kekacauan Neurotransmission

(Cerebral malaria)

MEKANISME IMMUNOLOGI PADA HUBUNGAN HOST-PARASITE Plasmodium falciparum:

1. USAHA ELIMINASI P-RBC 1.1. Opsonisasi 1.2. ADCC (antibody-dependent cell-mediated toxicity) 1.3. Aktivitas Cytotoxic dari T-cell

2. USAHA PENGHINDARAN DIRI PARASIT THD IMMUNE SISTEM HOST

2.1. Perubahan surface antigen P-RBC - Memodifikasi antigen host - Parasit Memproduksi antigen baru

2.2. Daya Cytoadherence Pf (dg pembentukan “knob”) dg akibat:

- sequestration pada endothelium

- Autoaglutination - Rosseting antar eritrosit

Terhindar dariClearance hepar


HOST GENETIC FACTORS IN RESISTANCE TO MALARIA:

a. Kelainan Hemoglobin - Normal bentuk fetal Hb, yaitu Normal dewasa adalah Hb A, yaitu Kelainan variant rantai atauyaituHb S, Hb

C dan Hb E (vietnam, malaysia, Indonesia, Burma, Kamboja)

b. Penyakit kelainan bentuk eritrosit Sickle cell disease - thalasemia (Papua new guinea) - Ovalocytosis (Melanesian)

c. Penyakit kelainan metabolik eritrosit - Defisiensi enzim Glukose-6-phosphate

dehydrogenase


PENGEMBANGAN VAKSIN MALARIA

1 Mencegah terinfeksinyasel hati oleh sporozoit

2 Mencegah invasi merozoitKe dalam sel darah merah

3 Mencegah berkembang biaknyagamet/ookinet/oocyte menjadisporozoit infektif dalam tubuh nyamuk vektor

(dasar : PfCSP dan HEP17)

(PfMSP1; Pf AMA-1; Pf EBA 175)

(Transmission-blocking vaccine= TBV)

1

2

3

Promissing!!


Transmission-Blocking Vaccine (TBV)

TBV

Adalah vaksin penghambat perkembangan plasmodium pada vektor nyamuk.

Pfs48/45 dan Pfs230 merupakan antigen terpenting sebagai kandidat TBV

Antigen lain adalah P25, P28, CTRP dan kitinase.


Uji Efektivitas TBV

………………Lanjutan

2. Immunodiagnostic development

• Sumber Ag yang sering digunakan dalam penegakkan immunodiagnosis penyakit echinococcus adalah cairan kista hidatik, extract parasit dan excretory-secretory products dari parasit (Carmena D; Benito A; Eraso E; Department of Immunology, Microbiology and Parasitology, Faculty of Pharmacy, University of the Basque Country, Vitoria, Spain)

• Immunodiffusion test dengan menggunakan Ag dari Spora jamur Aspergillosis/candida/histoplasma untuk menegakkan diagnosis aspergillosis

Elisa (Enzyme Linked Immunosorbent Assay)

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Microtiter_plate.JPG

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:ELISA-sandwich.svg

immunoparasitologi blok iineksi09

Documents