BAB 19. IMUNITASPada sudut pandang mikroba, tubuh manusia merupakan tempat sempurna

untuk hidup. Oleh karena itu, tubuh manusia merupakan tempat hidup berbagai mikroba.

Semula asosiasi mikroba dan jaringan inang baik adanya, tetapi jika terdapat luka pada

jaringan, maka mikroba dapat tersebar ke seluruh jaringan dan organ inang, sehinga

mikroba semula baik berubah menjadi merugikan manusia. Untuk dapat menahan

penyebaran mikroba, maka organisme tingkat tinggi seperti manusia dan hewan

mengembangkan sistem imun.

PENGANTAR SISTEM IMUNIdentifikasi

Bagian penting pada sistem imun adalah mampu mebedakan antara benda diri

sendiri dan benda asing. Jika sistem imun gagal menjalankan fungsi ini, maka kejadian

buruk menimpa inang, termasuk penyakit autoimun bahkan kematian. Pada tingkat

individu sangat mudah membedakan antara hewan/manusia dengan mikorba. Namun

pada tingkat molekuler perbedaan itu tidak tampak jelas. Manusia dan mikroba terdiri

atas pondasi protein, gula, lemak, dan asam nukleotida. Oleh karena itu inang harus

mampu membedakan makromolekul-makromolekul mana yang berasal dari mikroba

asing. Sistem imun manusia terdiri atas populasi sel-sel limfosit yang secara kolektif

mampu merespons dan membedakan makromolekul-makromolekul yang berasal dari

diri sendiri maupun dari patogen.

AntigenAntigen adalah molekul yang dapat menimbulkan respons imun di dalam inang

dengan berinteraksi dengan reseptor spesifik antigen pada membran limfosit inang.

Protein merupakan antigen terkuat, diikuti gula, lipopolisakarida, lipid, dan DNA. Struktur

protein tampaknya merupakan karakteristik utama setiap organisme. Lipid dan DNA

merupakan struktur universal pada sistem hidup. Oleh karena itu sistem imun terfokus

pada protein sebagai kunci identifikasi makromolekul asing. Sel T dan sel B mengenali

makromolekul ini sebagai benda asing atau tidak, sehingga dapat merespons dengan

benar.

Sel B dan Sel TBagaimana limfosit mengenali antigen? Dengan mengunakan antibodi dan

reseptor sel T. Antibodi adalah kelompok protein yang dihasilkan sel B (disebut juga

limfosit B). Masing-masing sel dari populasi sel B hanya mampu mengenali 1 antigen

saja. Tubuh manusia mampu membuat jutaan antibodi berbeda dan dapat mengenal

berbagai molekul asing. Sel B mengunakan antibodi terikat membran yang berperan

sebagai reseptor antigen. Ketika reseptor antibodi ini mengenali antigennya, maka sel B

akan mengikatnya dan memicu sintesis antibodi.

Sel pengenal antigen lainnya adalah sel T. Sel T mengenali antigen melalui

reseptornya. Reseptor sel T memiliki berbagai fitur mirip antibodi dan mengikat antigen.

Ketika sel T mengenali antigen, maka sistem imun lainnya menyerang sumber antigen.

Sel T juga merupakan bagian dari sistem imun yang menghancurkan sel kanker dan sel

terinfeksi virus

Kerentanan (Susceptibility)Kerentanan Antarspecies

Kemampuan mikroba patogen menyebabkan penyakir tergantung tidak hanya

faktor virulensi, tetapi juga tergantung latar belakang genetik dan kesehatan inang.

Sebagai contoh manusia merupakan inang satu-satunya agen sifilis, gonorrhea, cacar

air (measles) dan poliomiletis. Sebaliknya manusia tahan terhadap infeksi virus canine

distemper dan virus feline leukimia. Perbedaan resistensi ini tergantung beberapa faktor,

seperti ketiadaan reseptor antigen, ketidaksesuaian suhu inang dengan suhu

pertumbuhan mikroba patogen (Mycobacterium tuberculosis tidak menginfeksi katak

karena mikroba ini tidak dapat tumbuh di bawah suhu 37C), ketiadaan faktor

pertumbuhan bakteri patogen dari inang, dan ketiadaan reseptor toksin mikroba

patogen.

Kerentanan Intraspecies

Individu dalam satu species dapat menghasilkan perbedaan kerentanan

terhadap mikroba patogen. Umur individu dapat memberikan efek berbeda terhadap

infeksi mikroba patogen. Orang berumur sangat muda dan sangat tua lebih rentan

terhadap infeksi berbagai mikroba patogen. Stres akibat perubahan lingkungan, shock,

kelelahan fisik dapat memberikan dampak negatif terhadap kesehatan. Penyakit kronis

dan perlakuan penyakit tersebut dapat menghasilkan kerentanan dan resistensi berbeda

terhadap infeksi mikroba patogen. Diet tidak terkontrol dapat menurunkan sistem imun.

Perbedaan jenis kelamin dapat membedakan tingkat kerentanan terhadap

penyakit. Pada beberapa kasus, suatu mikroba patogen dapat menginfeksi orang

dengan jenis kelamin tertentu, tetapi tidak dapat menginfeksi pada orang dengan jenis

kelamin lainnya. Contoh infeksi saluran urin (UTI) lebih menyerang wanita dan tidak

dapat menyerang pria. Hal ini karena panjang saluran uretra pria 18 cm, sedangkan

wanita 4 cm, sehingga mikroba patogen lebih mudah mencapai kantong kemih pada

wanita daripada pria. Kemiripan anatomi dan kedekatan jarak uretra dan anus pada

wanita, sehingga mikroba saluran pencernaan dengan mudah masuk ke dalam saluran

urin.

Perbedaan latar belakang genetik antarindividu dapat membedakan kerentanan.

Sebagai contoh orang Eskimo, Suku asli Amerika, dan Asia lebih rentan terhadap

tuberculosis daripada orang Caucasia. Individu dengan sickle sick anemia resisten

terhadap infeksi protozoa malaria.

STRUKTUR SISTEM IMUNSistem Imun terdiri atas kompleks jaringan dan organ yang bekerja bersama

untuk mencegah infeksi. Berbagai jaringan dan organ dalam tubuh berkontribusi

terhadap fungsi sistem imum, yaitu sistem sirkulasi, sumsum tulang, limfa, thymus,

sistem limfatik, dan jaringan limfoid terasosiasi mukosa (MALT). Bersama-sama mereka

bertanggungjawab terhadap kreasi, transportasi dam operasi imunitas mammalia.

Jaringan pada sistem imun ini dikatagorikan menjadi 2 kelompok berdasarkan perannya

dalam pertahanan inang, yaitu jaringan primer (sentral) dan jaringan sekunder (periferal). Jaringan primer adalah jaringan yang mencetak dan mengembangkan sel-sel

sistem imun (sumsum tulang dan thymus), sedangkan jaringan sekunder adalah

jaringan dewasa sel-sel sistem imun.

Sistem SirkulasiSistem sirkulasi bertanggung jawab terhadap transportasi darah ke seluruh

tubuh. Darah terdiri atas komponen seluler dan nonseluler. Komponen seluler adalah

sel darah merah (eritrosit) dan sel darah putih (neutrofil, monosit, limfosit T dan limfosit

B). Komponen nonseluler adalah plasma yang terdiri atas protein fibrinogen. Fibrinogen

dan platelet berpartisipasi dalam rangkaian reaksi yang menghasilkan pembekuan

darah. Pembekuan darah sangat penting dalam menghentikan pendarahan dan

menghambat invasi mikroba patogen dengan menjebak di dalamnya. Jika darah

dibiarkan membeku akan menyisakan bagian cair yang disebut serum. Komponen

utama serum adalah imunoglobulin (antibodi), beberapa protein dalam sistem

komplemen.

Sumsum TulangSumsum tulang merupakan sumber berbagai sel-sel imun dan darah. Pada

hewan dewasa semua sel imun berasal dari sel induk (stem cells) yang berada di

dalam sumsum tulang. Sel induk secara konstan membelah dan terdiferensiasi (dibawah

pengaruh sitokin) menjadi berbagai jenis sel imun. Sitokin adalah protein sinyal yang

menolong perilaku sek di tubuh. Sumsum tulang bertanggung jawab terhadap sintesis 8

jenis sel, yaitu sel darah merah, platelet, neutrofil, basofil, eosinofil, sel mast,

monosit/makrofag, limfosait T, dan limfosit B. Beberapa sel berkembang sampai dewasa

di dalam sumsum tulang, beberapa sel berkembang dan bermigrasi melalui sistem

sirkulasi dan dewasa di jaringan lain.

Sel utama yang dibuat oleh sumsum tulang adalah sel darah merah dan platelet.

Sel polimorfonukleus merupakan terminologi umum untuk neutrofil, eosinofil, dan basofil.

Disebut polimorfonukleus karena bentuk nukleus tidak bulat, tetapi tidak beraturan. Sel

polimorfonukleus merupakan penyusun 50—70% sel darah putih dan berumur 3 hari.

Neutrofil menyusun sampai 90% sel polimorfonukleus. Sel ini berperan sebagai

fagosit dalam menyerang dan menghancurkan agen penginfeksi. Peran neutrofil secara

detil akan dibahas lebih lanjut.

Eosinofil menyusun 2—5% sel polimorfonukleus, tetapi jumlah tersebut dapat

meningkat ketika terserang penyakit parasit, asma, eczema, atau penyakit yang

berkaitan dengan alergi. Eosinofil paling banyak dijumpai di pembuluh darah dekat

jaringan epitel yang terdapat populasi tinggi bakteri (usus, vagina, dan hidung). Peranan

eosinofil dalam sistem imun adalah menghancurkan histamin yang disekresi sel mast

dengan enzim histinase, menghancurkan antigen yang terlalu besar siatasi oleh fagosit,

sebagai fagosit sekunder (cadangan) terhadap mikroba.

Basofil adalah sel kecil dan menyusun kurang dari 1% sel darah merah. Peran

basofil dalam sistem imun belum jelas, tetapi tampaknya berperan dalam pertahanan

terhadap parasit besar dan berkontribusi dalam reaksi alergi.

Sel mast mirip dengan basofil, tetapi berbeda dalam reaksi dengan antigen. Sel

mast ditemukan di seluruh tubuh seperti di nodus limfatik, limfa, sumsum tulang, darah,

saraf, glandula, dan kulit. Sel mast berpartisipasi dalam respons imun terhadap bakteri

gram negatif.

Monosit dan makrofag merupakan sel berumur panjang dan terspesialisasi

sebagai sel fagosit. Monosit adalah sel fagosit yang mampu bermigrasi dari pembuluh

darah ke jaringan lainnya. Monosit berkembang dan terdeferensiasi menjadi makrofag.

Makrofag dijumpai di otak, paru, hepar, limfa, nodus limfatik, peritoneum, dan

persambungan tulang. Fungsi utama monosit dan makrofag adalah membuang sel-sel

tua rentadan mikroba patogen. Makrofag di hepar disebut sel Kupffer memfagosit

eritrosit tua dari darah dan membuangnya. Makrofag mampu menyintesis transferin,

protein komplemen, dan berbagai sitokin untuk sistem imun.

Limfosit B atau sel B adalah sel penghasil antibodi. Sel B berperan penting

dalam melawan berbagai infeksi, khususnya infeksi bakteri patogen. Limfosit T terlibat

dalam regulasi sistem imun dan menghancurkan sel inang tak terkontrol (sel kanker atau

sel terinfeksi virus atau parasit).

ThymusThymus adalah organ yang terletak di atas jantung dan berperan dalam

pendewasaan limfosit T atau sel T. Sel T dihasilkan oleh sumsum tulang. Sel T muda

bergerak ke thymus melalui aliran darah. Pendewasaan Sel T terjadi di thymus. Setelah

dewasa, Sel T kembali masuk ke aliran darah.

Sistem Limfatik Sistem limfatik terpisah dari sistem vaskuler dan merupakan sistem bercabang

dan memiliki pembuluh yang mampu menembus jaringan. Sistem limfatik tidak sirkuler,

tetapi berakhir di kapiler. Sistem ini terfokus pada daerah tubuh yang menjadi tempat

masuk mikroba patogen seperti kulit, saluran pernafasan, saluran pencernaan, dan

saluran urin dan kelamin. Fungsi utama sistem limfatik adalah mengumpulkan kelebihan

cairan dari jaringan dan mengembalikan ke aliran darah, menyerap lemak dari vili usus

halus, dan berpartisipasi dalam respons imun. Cairan limfatik terdiri atas leukosit dan

berbagai komponen plasma, tetapi tidak dijumpai eritrosit. Cairan masuk ke sistem

limfatik dari jaringan nonvaskuler melalui kapiler limfatik, kemudian ke nodus limfatik.

Nodus limfatik dijumpai di seluruh tubuh dan merupakan pusat fungsi imun.

Sejumlah besar volume cairan dan sel melalui nodus limfatik setiap hari dan difiltrasi

untuk mendeteksi antigen dan membuangnya. Nodus juga berinteraksi dengan fagosit

untuk memulai berbagai fungsi imun. Nodus limfatik berisi limfosit B dan limfosit T,

makrofag, dan plasma.

Jaringan limfoid terasosiasi mukosa (Mucosal-associated lymphoid tissue; MALT)MALT tersebar sporadis di seluruh jaringan ikat longgar khususnya di bawah

jaringan epitel, MALT berfungsi mencegah infeksi organisme yang menembus

permukaan mukosa. MALT terdiri atas massa kecil jaringan limfatik yang berisi limfosit.

Jaringan ini kurang terorganisasi daripada nodus limfatik. MALT tidak terhubungkan

dengan sistem vaskuler seperti pada nodus limfatik.

Limfa Limfa merupakan organ limfoid penting. Individu yang kehilangan limfa, biasanya

dapat hidup normat, tetapi rentan terhadap infeksi. Fungsi limfa mirip dengan fungsi

nodus limfatik, tetapi limfa menghasilkan limfosit dan membuang sel darah merah tua

dari sirkulasi. Limfa berisi sistem sirkulasi dan limfatik dan memberikan akses ke kedua

sistem melalui darah dan limfatik. Sel-sel limfa dekat pembuluh darah dalam

terorganisasi menjadi 2, yaitu red pulp dan white pulp. Red pulp sebagian besar terdiri

atas sel darah merah dan white pulp sebagian besar terdiri atas limfosit.

IMUNITAS BAWAAN (INNATE IMMUNITY)Pertahanan inang dapat dibedakan menjadi imunitas bawaan dan adaptif.

Imunitas bawaan adalah mekanisme pencegahan kolonisasi dan membunuh mikroba

yang masuk ke dalam inang. Imunitas bawaan selalu tersedia dan merespons infeksi

mikroba, tetapi jumlahnya tidak bertambah. Imunitas bawaan merupakan urutan

pertama dalam melawan mikroba patogen. Imunitas adaptif adalah mekanisme

pertahanan yang berkembang sebagai respons terhadap mikroba patogen. Imunitas

adaptif memiliki kemampuan mengingat, sehingga dengan cepat melawan mikroba

patogen jika menginfeksi ulang. Pada kebanyakan kasus, sistem imunitas adaptif

teraktivasi setelah sistem imun bawaan tidak efektif.

Resistensi Mikroba pada Lapisan PermukaanKulit merupakan pembatas efektif bagi mikroba. Selain mencegah keluarnya sel

dari dalam tubuh, kulit mencegah masuknya mikroba. Kulit terdiri atas beberapa lapis sel

epitel terkeratin. Sel ini sangat sulit ditembus oleh mikroba. Sel epitel kulit juga cepat

teregenerasi, sehingga mudah membuang mikroba asing. Permukaan kulit kering dan

hidrofob, sehingga mencegah berbagai pertumbuhan mikroba. Glandula sebaceus yang

tersebar di kulit menyekresi minyak hidrofob yang dapat membuang air dan mikroba

serta menjaga kulit fleksibel dan mencegah pecah-pecah. Kulit juga mengandung

melanin, sebuah pigmen kulit yang menjaga kulit dari efek buruk sinar UV . Sinar UV

dapat merusak sel-sel kulit dan sistem imun yang ada di dalamnya. Rambut pada kulit

mencegah akses mikroba, karena rambut sangat sensitif terhadap benda asing,

sehingga mudah membuang mikroba asing.

Pergerakan bagian tubuh dapat mecegah kolonisasi mikroba. Kedipan mata

dapat membuang mikroba keluar dari mata. Saluran pernafasan (kecuali bronkiola dan

alveolus) dilapisai silia yang bergerak konstan, sehingga dapat membuang mikroba

keluar. Gerakan peristaltik saluran pencernaan tidak saja menggerakan makanan, tetapi

juga mikroba dari sistem pencernaan. Pengaliran urin secara konstan dapat menjaga

kandung kemih bersih dari bakteri.

Sekresi Cairan Antimikroba

Tubuh menghasilkan sejumlah substansi antimikorba yang dapat menghambat

dan membunuh mikroba. Secara umum substansi ini disebut bakteriosida jaringan.

Saluran air mata, pendengaran, pernafasan, pencernaan, paru, mulut, dan glandula

semuanya menyekresi substansi antimikroba (Tabel 19.1). Peptida antimikroba penting

adalah defensin. Defensin berpartisipasi pada pertahanan mammalia, burung, tanaman,

dan insekta. Defensin terdiri atas 29—42 asam amino kaya sistein dengan 3-4

jembatan disulfida. Defensin bekerja dengan merusak membran mikroba patogen

(bakteri, fungi, dan virus). Derfensin juga berperan sebagai kemokin yang menarik

sistem imun adaptif.

Tabel 19.1 Beberapa bakteriosida jaringan umumSubstansi Sumber Komposisi

kimiawiAktivitas

Lisosim

Protein dan polipeptida dasar

Laktoferin & transferin

Peroksidase

Fibronektin

Serum, saliva, air mata, keringat

Serum, jaringan terorganisasi

Sekresi tubuh, serum, ruang jaringan terorganisasi

Saliva, jaringan, neutrofil

Serum, permukaan mukosa

Protein

Protein, peptida dasar

Glikoprotein

Protein

Glikoprotein

Melisis sel bakteri

Merusak membran sel bakteri

Mencegah pertumbuhan mikroba dengan menahan besi

Oksidasi letal dalam sel

Mengikat bakteri dan membantu pembuangan (opsonisasi)

Antagonisme MikrobaMikroba nonpatogen secara normal hidup di dalam tubuh manusia sebagai

bagian dari flora normal dan berperan penting dalam pertahanan melawan mikroba

patogen. Pertahanan mikroba flora normal melalui 3 cara, yaitu berkompetisi tumbuh,

meyekresi substansi antimikroba (bakteriosin), dan mengkonsumsi nutrien penting.

KomplemenKomplemen adalah sistem enzim dalam darah. Komplemen terdiri atas 9 protein

(protein C1—C9). Protein C dihasilkan oleh makrofag, sel hepar, dan sel epitel mukosa

pencernaan. Protein C tersirkulasi di aliran darah sampai diaktifasi.

Aktivasi sistem komplemen melalui jalur klasik atau jalur alternatif. Jalur klasik

dimulai dari reaksi antibodi tipe IgG atau IgM dengan antigen. IgG dan IgM berisi tempat

pengikatan protein C1 yang tertutup. Tempat pengikatan ini akan terbuka jika mengikat

antigen. Ketika protein C1 terikat, maka proses aktivasi komplemen mulai berlangsung.

Pengaktifan komplemen berlangsung secara enzimatis, di mana pengikatan protein C1

dengan antigen memicu pembentukan protein C2a dari protein C2 dan protein 4b dari

protein C4. Fungsi masing-masing protein C pada komplemen adalah sebagai berikut

Protein C3a dan C5a berperan sebagai kemoatraktan bagi fagosit

Protein C3a dan C5a mengikat reseptor spesifik sel mast, sehingga menginduksi

degranulasi dan pelepasan substansi peradangan.

Protein C3b mengikat membran mikroba patogen dan memudahkan fagositosis.

Protein C5b, C6, C7, C8, dan C9 bersama-sama melubangi membran sel

mikroba patogen, sehingga dapat mebunuhnya.

Protein C8 dan C9 jika terinsersi ke membran sel mikroba patogen dapat

merusak membran sel, sehingga memudahkan kerja lisosim.

Jalur alternatif aktivasi komplemen tidak melibatkan pengikatan antibodi dan

antigen. Jalur ini melibatkan kompleks protein serum (properdin). Propedin bereaksi

dengan polisakarida bakteri, peptidoglikan, LPS, dan asam teikoat. Setelah mengikat

polisakarida bakteri, propedin mengaktivasi protein C3, membentuk protein C3a dan

C3b, di mana memicu aktivasi protein komplemen lainnya. Jalur alternatif ini

memungkinkan aktivasi sistem komplemen taktergantung antibodi, di mana sistem

pertahanan ini penting melawan mikroba patogen sebelum sintesis antibodi.

PeradanganJika kulit kita terluka, maka kita melihat bahwa kulit yang terluka, mengalami

pembengkakan, merah, panas, dan sakit. Pembengkakan disebabkan oleh

terbentuknya gap (celah) di antara sel-sel kapiler dan diisi oleh cairan dan sel-sel imun.

Peningkatan aliran darah pada daerah terluka merupakan karakteristik kulit memerah.

Panas disebabkan oleh akumulasi darah dan pelepasan molekul penginduksi demam

(pirogen). Sakit merupakan respons atas rusak dan iritasi sensor syaraf. Serial

kejadian di atas disebut peradangan (inflamasi).Peradangan dapat mengeluarkan fagosit yang akan menyerang dan membunuh

mikroba dan berinteraksi dengan sistem imun adaptif untuk menghasilkan sistem

respons jangka panjang. Namun peradangan dapat merusak jaringan inang yang

merupakan bagian dari patogenesis mikroba dan proses penyakit. Peradangan dapat

dipicu oleh kerusakan jaringan atau keberadaan mikroba patogen dan agen nonmikroba.

Proses peradangan berjalan sebagai berikut. Sel terluka atau mati melepaskan

komponen sitoplasma ke lingkungan sekitarnya, sehingga nilai PH menjadi asam.

Penurunan nilai pH akan mengaktivasi enzim kallkrein berubah menjadi bradykinin.

Bradykinin mengikat reseptornya di sel kapiler terdekat, membuka ruang yang memberi

akses komponen darah masuk ke daerah terluka. Bradykinin juga berikatan dengan sel

mast, sehingga sel mast melepaskan faktor peradangan seperti histamin, heparin,

prostaglandin, leukotrin, dan lainnya. Campuran substansi ini merangsang neutrofil,

makrofag, dan leukosit untuk menghancurkan partikel asing dan menginduksi respons

imun (adaptif) spesifik. Salah satu hasil peradangan adalah isolasi dan lokalisasi

mikroba patogen. Hal ini biasnya terjadi melalui pembentukan pembekuan darah .

FagositFagosit adalah sel yang berfungsi membungkus dan menyerang partikel asing.

Fagosit berasal dari sumsum tulang dari sel induk (stem cells) yang terdeferensiasi

pertama menjadi sel (prekursor) myeloid. Akibat pengaruh sitokin, sel myeloid

terdiferensiasi menjadi sel-sel fagositis, seperti leukosit polimorfonukleus, monosit, dan

makrofag. Leukosit polimorfonukleus (kebanyakan neutrofil) meninggalkan sumsum

tulang menuju aliran darah. Neutrofil merupakan sel pertama yang membalas infeksi.

Monosit memiliki umur lebih panjang daripada neutrofil. Setelah diciptakan di sumsum

tulang, monosit tersirkulasi dalam darah, kemudian ditempatkan di suatu jaringan dan

dewasa (menjadi makrofag) di jaringan tersebut. Makrofag yang ada dalam jaringan

limfoid dapat membesar sampai 10 kali daru ukuran monosit. Semua fagosit memiliki

vesikel yang berisi komponen degradasi seperti lisosim.

Proses pembungkusan dan penghancuran partikel asing oleh fagosit disebut

fagositosis. Tahapan dalam fagositosis adalah sebagai berikut

Deteksi partikel asing dan bergerak mendekat

Perlekatan dengan partikel asing

Pembungkusan (endositosis) partikel asing

Fusi vesikel berisi partikel asing dengan vesikel berisi lisosim, sehingga

membentuk fagolisosom

Pembunuhan dan digesti intrasel

Pengeluaran dan presenting-antigen (untuk makrofag)

Gambar 19.1 Mekanisme fagositosis oleh makrofag

Deteksi Patogen

Deteksi mikroba penginfeksi adalah peradangan, pengenalan kemoatraktan

mikroba, yaitu protein mikroba (biasanya asam amino terakhir adalah N-formil metionin),

dan pengenalan kemoatraktan protein C3a dan C5a (komplemen via jalur klasik). Dari

ke-3 contoh deteksi ini, sistem pertahanan inang menghasilkan sejumlah sinyal kuat

untuk menarik fagosit ke daerah infeksi.

Perlekatan

Fagosit harus melekatkan diri ke mikroba sasaran. Fagosit memiliki 40 reseptor

spesifik pada permukaan selnya. Beberapa reseptor tersebut adalah reseptor

kemoatraktan, sedangkan yang lain adalah reseptor molekul peningkatan pengikatan

fagosit ke sasaran. Peningkatan pengikatan ini disebut opsonisasi dan molekul yang

mengikat antigen dan meningkatkan efisiensi fagositosis disebut opsonin. Opsonin

dapat meningkatkan kecepatan perlekatan, sehingga dapat meningkatkan kecepatan

fagositosis. Antibodi IgG mempunyai tempat yang dapat bereaksi dengan pengikatan

reseptor antibodi pada fagosit. Tempat ini tertutup ketika IgG bebas, tetapi jika IgG

bereaksi dengan antigen akan terbuka. Protein komplemen C3b juga berperan sebagai

opsonin, karena fagosit memiliki reseptor C3b. Bakteri di darah dengan cepat akan

dimusnahkan jika terikat dengan opsonin.

Tanpa adanya opsonin, fagosit masih dapat bekerja mengikat mikroba melalui

mekanisme yang disebut perlekatan nonspesifik. Perlekatan nonspesifik melibatkan

intraksi hidrofob atau elektrostatik antara fagosit dan mikroba. Mekanisme perlekatan

nonspesifik berguna untuk memperlambat infeksi mikroba sampai tersedia opsonin.

Pembungkusan (Ingestion)

Perlekatan fagosit ke mikroba memberi sinyal untuk memicu pembungkusan

mikroba. Pembungkusan adalah penyelimutan mikroba dengan selaput membran.

Vesikel yang berisi antigen atau mikroba disebut fagosom. Pembungkusan maikroba

mengubah metabolisme fagosit dari respirasi aerob menjadi fermentasi anaerob dengan

laktat sebagai produk akhir. Produksi asam laktan akan menurunkan nilai pH sitoplasma

dan akan merangsang aktivitas enzim pendegradasi.

Pembentukan Fagolisosom

Fagosom bergerak ke dalam sitoplasma dan segera berfusi dengan vesikel

lisosom dan membentuk fagolisosom. Ketika terjadi fusi fagosom dan lisosom, maka

lisosom mengeluarkan molekul toksis dan komponen lainnya ke fagosom. Proses

pembunuhan mikroba berlangsung di fagolisosom menguntungkan bagi inang karena

dapat melindungi sitoplasma dari aktivitas komponen toksis.

Pembunuhan dan Digesti Intrasel

Beberapa menit setelah pembentukan fagosom, efek kerja fagolisosom adalah

kehilangan kemapuan membelah diri dari mikroba. Selanjutnya terjadi penghambatan

sintesis makromolekul mikroba, sehingga mikroba mati dalam 10—30 menit. Setiap jenis

fagosit (neutrofil, monosit atau makrofag) memiliki mekanisme pembunuhan masing-

masing. Mekanisme pembunuhan dapat dikelompokan menjadi 2 yaitu mekanisme tergantung oksigen dan mekanisme tidak tergantung oksigen. Setelah terbunuh

komponen mikroba akan terdifusi ke dalam sitoplasma sel fagositosis dan akan

terbuang bersama dengan kematian fagositosis.

Pengeluaran dan Presenting-antigen

Jika makrofag dan monosit yang melakukan fagositosis, maka hasil digesti akan

dibuang, terdifusi dalam sitoplasma, dan terinkorporasi pada permukaan sel makrofag

atau monosit. Hal ini karena makrofag dan monosit berumur lebih lama. Komponen

mikroba yang tidak berguna, akan dikeluarkan. Komponen mikroba yang berguna, akan

terdifusi ke dalam sitoplasma. Komponen permukaan sel mikroba yang unik akan

terinkorporasi ke protein permukaan sel fagosit sebagai reseptor antigen, sehingga

menghasilkan presentation sistem imun baru.

Sel Pembunuh Alami

Di dalam tubuh terdapat sekelompok limfosit granular nonfagosit dengan

populasi rendah dan berisi sejumlah kecil imunoglobulin dan molekul MHC1

dipermukaannya. Sel-sel ini bukan bagian dari imunitas bawaan maupun adaptif. Sel-sel

ini disebut sel pembunuh alami. Sel pembunuh alami bukan sel T, tetapi perilakunya

mirip dengan sel T. Sel pembunuh alami dijumpai di hewan dan tidak pernah berikatan

dengan antigen, jadi dia tidak terinduksi. Sel pembunuh alami membunuh sel yang telah

berubah seperti sel tumor, sel terinfeksi virus, bakteri, fungi, protozoa, dan cacing.

IMUNITAS ADAPTIFBerbeda dengan imunitas bawaan, sistem imun adaptif lemah merespons

mikroba patogen pada pertama kali, tetapi inang memiliki waktu untuk merespons lebih

lama, sehingga sistem menjadi semakin kuat. Untuk merespons mikroba patogen,

sistem imun adaptif mempelajari dan mengenalinya. Dengan kata lain tubuh

“menangkap” mikroba patogen atau antigen dan memberikannya kepada sel-sel pada

sistem imun adapatif. Sel-sel tersebut bereaksi dengan antigen, kemudian bekerja sama

dengan seperangkat sel yang memproduksi antibodi (imunitas humoral), dan

mengaktivasi kelompok sel yang mampu menyerang mikroba patogen (imunitas termediasi sel). Sel Dendritik

Sebagian besar jaringan memiliki sel dengan tendril panjang yang pipih di antara

sel-sel lainya. Karena kenampakan bercabang seperti sel dendrit pada jaringan syaraf,

maka disebut sel dendritik. Sel dendritik diproduksi di sumsum tulang dan bermigrasi ke

seluruh jaringan tubuh untuk terdiferensiasi. Sel dendritik ditemukan di kulit, membran

mukosa, aliran darah, limfatik, dan organ-organ, kecuali di otak dan testis.

Terdapat 3 peranan sel dendritik dalam sistem imun. Pertama sel dendritik yang

berperan dalam aktivasi sistem imun (tersebar di seluruh jaringan). Kedua sel dendritik

yang berperan dalam mendewasakan sel T muda dengan memaparkan sel T muda ke

berbagai antigen (di thymus). Ketiga sel dendritik yang menstimulasi sel B untuk

memproduksi antibodi (di jaringan limfoid).

LimfositLimfosit adalah jenis sel utama dari sel darah putih dan berperan penting dalam

sistem imun. Limfosit yang bekerja dengan bantuan sel presenting-antigen merupakan

bagian dari sistem imun adaptif. Sistem ini memiliki 3 fitur penting yang semua

tergantung limfosit, yaitu khusus, memori, dan toleransi. Khusus berarti sel B atau sel T

bereaksi spesifik dengan antigen yang mengaktifkan dirinya. Memori berarti sistem imun

mengingat antigen yang telah dipaparkan kepada dirinya. Toleransi berarti sel inang

tidak bereaksi dengan komponen molekul diri sendiri yang berpotensi sebagai antigen.

Imunitas Humoral Limfosit BLimfosit B atau sel B merupakan sel imun yang dapat menyintesis antibodi dan

bertanggung jawab terhadap imunitas humoral (termediasi antibodi). Sel B memiliki

100.000 antibodi pada permukaan selnya. Antibodi mengikat antigen secara spesifik.

Oleh karena itu, masing-masing antibodi mengikat masing-masing antigen. Jadi antibodi

berperan sebagai reseptor antigen.

Pengikatan antigen oleh antibodi mengaktifkan enzim tirosin kinase dan tirosin

fosforilase sitoplasma. Enzim tirosin fosforilase memfosforilasi dan mendeforsforilasi

residu tirosin pada polipeptida Ig-α/Ig-β. Fosforilasi dan defosforilasi mengaktifkan sel B.

Sel B aktif melakukan pembelahan cepat (disebut ekspansi klonal). Beberapa sel

terdiferensiasi menjadi sel plasma yang menghasilkan sejumlah besar antibodi.

Molekeul antibodi bereaksi dengan antigen yang meninisiasi aktivasi sel B. Beberapa sel

B tidak terdiferensiasi, tetapi menjadi sel pengingat terhadap antigen yang sama.

AntibodiAntibodi harus berinteraksi dengan 2 makromolekul berbeda, yaitu antigen dan

bagian dari sistem imun. Secara struktural setiap antibodi berbeda (sedikit) satu sama

lain. Jika struktur antarantibodi sama, maka antibodi kesulitan mengenali antigen. Jika

struktur antarantibodi berbeda jauh, maka antibodi kesulitan mengenali bagian-bagian

sistem imun.

Sel plasma menyintesis beberapa jenis antibodi yang berbeda fungsinya.

Antibodi adalah protein yang terdiri atas 2 rantai ringan dan 2 rantai berat. Ikatan

antarprotein rantai berat dan antara protein rantai berat dan protein rantai ringan melalui

jembatan sulfida. Protein antibodi terkemas dalam struktur Y. Ujung ganda struktur Y

adalah daerah variabel (Fab) yang berinteraksi dengan antigen dan disebut juga tempat

pengikatan antigen, dan ujung tunggal struktur Y adalah daerah konstan (Fc) yang

berinteraksi dengan bagian sistem imun yaitu berikatan dengan komplemen dan

berikatan dengan fagosit (Gambar 19.2). Protein rantai berat khususnya di daerah

konstan menentukan jenis kelas antibodi.

Gambar 20.2 Struktur antibodi yang terdiri atas 2 protein rantai berat (pb) dan 2 protein rantai ringan (pr) dan antar-protein diikat melalui jembatan sulfida (js). Struktur antibodi menyediakan 3 tempat pengikatan, yaitu tempat pengikatan antigen (tps), komplemen (tpk), dan reseptor fagosit (tprf).

Kelas Antibodi

Meskipun antibodi memiliki juataan bahkan milyaran struktur berbeda pada

daerah konstan, tetapi secara umum dibedakan menjadi 3 kelas antibodi, yaitu

imunoglobulin G (IgG), imunoglobulin M (IgM), imunoglobulin A (IgD), imunoglobulin E

(IgE), imunoglobulin D (IgD).

IgG merupakan kelas antibodi terbanyak di sirkulasi (sampai 80%) dan di serum

(sampai 75%). IgG adalah antibodi kedua yang disintesis dalam merespons infeksi dan

satu-satunya antibodi yang mampu sampai plasenta (dapat memproteksi bayi pada

umur 6—12 bulan) dan menembus dinding pembuluh darah kecil (menghadapi antigen

di ruang ekstrasel). IgG efektif melawan virus ekstrasel dan protein toksin serta

mengaktivasi sistem komplemen jalur klasik.

IgM adalah kelas antibodi dengan struktur terbesar. IgM adalah gabungan 5

struktur dasar antibodi pada daerah variabel. Polipeptida lain (disebut rantai J)

bergabung dengan ke-5 antibodi tersebut. Dengan kata lain IgM adalah polimer 5

antibodi. IgM dijumpai di serum dan menyusun 10% dari total antibodi di darah. Dengan

10 daerah pengikatan antigen, maka IgM semakin mudah mengelimisasi antigen. IgM

lebih efektif daripada IgG dalam mengaktivasi sistem komplemen.

IgA dijumpai di serum, mukus, saliva, keringat, dan air susu. Dua subkelas dari

IgA adalah IgA1 dan IgA2. IgA1 disintesis di sumsum tulang, sedangkan IgA2 disintesis

oleh sel B dalam MALT. Kedua antibodi ini merupakan dimer antibodi yang dihubungkan

oleh polipeptida J. Dimerisasi dan ikatan dengan polipeptida J membuat IgA lebih

resisten terhadap protease pada daerah yang diproteksi. IgA pada air susu mampu

mempertahankan populasi rendah mikroba berbahaya di saluran pencernaan bayi,

sehingga mencegah penyakit serius. IgA mampu mengaktifkan sistem komplemen

jalur alternatif.

IgE adalah antibodi monomer struktur dasar antibodi. Sebagian besar IgE

berikatan dengan sel-sel fagosit di jaringan, khususnya sel mast dn eosinofil. Kontak IgE

dengan antigen mengakibatkan terlepasnya molekul sinyal dari sel mast. Sinyak ini

efektif menghadirkan berbagai agen dari respon imun untuk melawan infeksi. Reaksi

antigen dan IgE juga menghasilkan respons alergi atropik misalnya asma.

IgD ditemukan di permukaan sel B dan bersama IgM berperan sebagai reseptor

antigen untuk aktivasi sel B. IgD adalah antibodi monovalen struktur dasar antibodi.

Reaksi Antibodi dengan Antigen

Antibodi mengikat antigen melaui 2 cara, yaitu kekuatan daya tarik (attractive force) dan bentuk komplementer (complementary shape). Daya tarik antara antigen

dan antibodi adalah daya ikat melalui kombinasi interaksi hidrogen, elektrostatik, dan

hidrofobik antara keduanya. Kombinasi ketiga interaksi menghasilkan daya tarik luar

biasa antara antigen dan antibodi. Daya tarik ini tidak cukup untuk menghasilkan ikatan

kuat antara antigen dan antibodi. Oleh karena itu, ikatan antigen dan antibodi diperkuat

oleh bentuk komplementer antara antigen dan antibodi. Kekuatan reaksi antara antigen

dan antibodi sangat kuat sekitar 3 trilyun kali daripada reaksi kemikalia biasa.

Setelah terjadi ikatan, antibodi mengunakan berbagai cara untuk

menghancurkan antigen. Terdapat 5 mekanisme perusakan antigen, yaitu aktivasi

komplemen, aglutinasi, netralisasi toksin, opsonosasi, dan streric hidrance.

Imunitas Termediasi Sel Limfosit TSel T merupakan cara alternatif dalam sistem imun dan sering disebut imunitas

termediasi sel. Sel T mengenali antigen melalui reseptornya (TCR). TCR harus

berasosiasi dengan protein membran dari sel lain seperti sel presenting-antigen (APC)

supaya dapat mengenali antigen. APC membungkus fragmen molekul asing melalui

protein khusus yang disebut molekul MHC (major histocompability complex). Molekul

MHC yang membawa antigen berasosiasi dengan sel T, sehingga mekanisme

penghancuran antigen oleh sel T dapat berlangsung.

Respons sel T terhadap persembahan antigen oleh molekul MHC sel lain

bervariasi tergantung jenis sel T. Sel T dewasa terdapat protein CD4 dan CD8 pada

permukaannya. Sel T dengan CD4 terbagi menjadi 3 kelompok, yaitu sel T helper 1

(TH1), sel T helper 2 (TH1), sel T helper O (THO). Sel TH1 berpartisipasi dalam imunitas

termediasi sel dan bertanggung jawab terhadap menarik sel-sel imun seperti fagosit. Sel

TH2 mengaktifkan sel B untuk memprosuksi antibodi. Sel THO masih belum diketahui

mekanismenya. Sel T dengan CD8 disebut juga sel T sitotoksis (Tc). Persembahan

antigen kepada sel Tc, mengakibatkan aktivasi sitotoksis sel Tc.

Pematangan Sel TSel T berasal dari sel induk sumsum tulang. Sel T muda secara kolektif dapat

menyerang berbagai antigen, termasuk sel tubuh inang. Sel T muda harus dimatangkan

supaya hanya dapat bereaksi melawan antigen asing. Proses pematangan terjadi di

thymus.

Sel T pada dasarnya diprogram untuk mati muda, tetapi akibat intervensi thymus,

sel T dapat bertahan hidup. Selama di thymus sel T dipaparkan dengan berbagai

antigen diri sendiri. Jika sel T bereaksi, maka sel T akan mati. Hanya 10% sel T yang

mampu bertahan hidup di thymus. Meskipun ada sel T buruk (bereaksi dengan atigen

diri sendiri) lolos dan keluar dari thymus, maka program kematian tetap berjalan.

Sel T supresor sangat diperlukan untuk menurunkan sistem imun setelah

menghancurkan antigen. Ketika bakteri dan virus berhasil dimusnahkan, maka sistem

imun harus ditekan untuk mencegah kerusakan jaringan. Sel T supresor berperan dalam

melindungi jaringan dari rekasi berlebihan sistem imun. Sel T buruk yang berpotensi

menimbulkan autoimun, juga ditekan oleh sel T supresor.

Aktivasi Sel TAktivasi sel T mirip dengan aktivasi sel B. Sel antigen presenting yang berisi

antigen dan molekul MHC melakukan kontak cell to cell sel T melalui TCR. Beberapa

sinyal diperlukan untuk aktivasi sel T. Sinyal pertama adalah kompleks MHC II dan TCR.

Kompleks ini menyebabkan pembentukan protein pengikat DNA (NF-AT/AP-1) yang

meningkatkan transkripsi IL-2. Sinyal kedua adalah interaksi protein membran B7-2

pada sel antigen presenting dan reseptor CD28 sel T. Interaksi ini menghasilkan sinyal

terpisah, tetapi menghasilkan pembentukan protein CD28RC. Protein ini mengikat DNA

dekat gen IL-2, sehingga meningkatkan stabilitas transkripsi IL-2.

Tabel 19.2 Sitokin dan kemokin penting bagi sistem imunSitokin dan

kemokinSel penghasil Sel sasaran Efek

Interleukin-1 (IL-1)

Interleukin-2 (IL-2)

Interleukin-3 (IL-3)

Interleukin-4 (IL-4)

Interleukin-5 (IL-5)

Interleukin-6 (IL-6)

Interleukin-8 (IL-8)

Interferon (IFN-

Interferon (IFN-

Tumor Necrosis Factor- (TNF- )

Tumor Necrosis Factor- (TNF- )

Colony Stimulating Factors (CSF)

Macrophage chemoattractant and activating factor (MCAF)

B cell growth factors

Makrofag, sel B, monosit,

Sel T

TH2

TH2

TH2, monosit, makrofag

Berbagai sel inang

Leukosit, sel jaringan

Sel T

Sel T

Sel T

TH1, makrofag

Monosit, makrofag, fibroblas, keratinosit

T cells

Sel T, sel B

Sel T

Sel induk, sel mast

Sel B

Sel B

Sel B , sel plasma, sel induk

Sel T, neutrofil, makrofag

Sel jaringan

Sel jaringan, makrofag, sel pembunuh alami

Sel tumor jaringan

Sel tumor jaringan

Fagosit,

Makrofag, sel T

Sel B

Regulasi pertumbuhan sel T & sel B

Menginduksi sel lain untuk memproduksi protein pertahanan inang relevan

Sebagai pirogen asliMenstimulasi ploriferasi sel T dan mengaktivasi sel pembunuh alami

Meregulasi ploriferasi sel induk dan diferensiasi sel mast

Ploriferasi sel B dan meningkatkan sintesis antibodi

Diferensiasi sel B dan sintesis IgA

Diferensiasi sel B dan produksi antibodi, aktivasi sel T, pertumbuhan dan diferensiasi

Berperan utama dalam mediasi peradangan dan inisiasi respons imun oleh luka dan infeksi

Kemoatraktan dan neutrofil

Inhibisi virus

Inhibisi sintesis protein pada sel terinfeksi virus

Aktivasi makrofag dan sel pembunuh alami

Menstimulasi IL-1, IL-2 dan produksi antibodi

Membunuh sel, temasuk sel tumor

Membunuh sel, temasuk sel tumor

Menyebabkan fagositik sel darah putih

Menarik dan mengaktivasi makrofag dan sel T

Multipikasi sel B

Sitokin dan Kemokin

Pada kebanyakan kasus, sel-sel pada sistem imun perlu berkomunikasi dengan

sel-sel lain. Ketika sel terinfeksi virus, sel-sel sekitarnya harus diberi informasi untuk

menjalankan proses perbaikan. Komunikasi antarsel dilakukan oleh protein yang disebut

sitokin dan kemokin.

Sitokin adalah protein kecil (<30 kDa) terlarut yang meregulasi fungsi seluler.

Sitokin yang diproduksi oleh limfosit, disebut limfokin. Sitokin disekresi dan memberi

efek pada sel sasaran. Pengikatan sitokin oleh sel sasaran menghasilkan respons

seluler, seperti menstimulasi kemampuan mendeteksi diri sendiri. Tabel 19.2

menunjukkan berbagai sitokin dan kemokin yang berperan dalam sistem respons.

Kemokin adalah molekul protein kecil (8—12 kDa) yang berperan sebagai

kemoatraktan fagosit dan sel T. Kerusakan sel atau jaringan dari infeksi bakteri, virus,

dan luka menyebabkan sekresi kemokin. Berbagai jenis sel mampu menyekresi

kemokin.

Respons SekunderFitur penting respons imun adaptif adalah memori. Setelah sukses melawan

mikroba patogen, sel memori T dan sel memori B terdistribusi ke seluruh tubuh. Jika

menemukan infeksi sama, maka respons imun menjadi lebih cepat dan kuat. Respons

sekunder ini dapat menghentikan mikroba patogen berkembang. Selama respons imun

baik primer dan sekunder terjadi sintesis antibodi.

Aktivasi Sel Pembunuh AlamiSel pembunuh alami tidak dapat diinduksi seperti sel Tc. Interferon dari sel T

harus mengaktivasi sel pembunuh alami dulu. Aktivasi sel pembunuh alami lainnya

adalah jika sel pembunuh alami bertemu daerah Fc IgG yang membungkus sel sasaran

(mencegah sel pembunuh alami menyerang sel diri sendiri). Setelah teraktivasi, granula

sitoplasma dan badan Golgi sel pembunuh alami mendekati sasaran. Setelah

menginsersi protein pori (perforin1) ke permukaan sel sasaran, maka lisosom akan

dieksport, sehingga melisis sel sasaran