Tujuan Penelitian Sistem Pertahanan Tubuh Udang

18 infeksi patogenik dan oportunistik dipengaruhi kuat oleh kemampuan imunostimulasinya. Penggunaan bakteri probiotik berdasarkan pada mekanisme kompetisi dan perannya sebagai imunostimulasi sistem imun merupakan dua metode pencegahan yang dikembangkan dalam melawan penyakit selama beberapa tahun terakhir ini Fuller 1992. Tiga isolat bakteri probiotik yaitu: Pseudoalteromonas 1Ub Tepu 2006, V. alginolyticus SKT-b Widanarni et al. 2003 dan Bacillus sp. telah diuji mampu menghambat pertumbuhan V. harveyi secara in vitro dan dapat meningkatkan kelangsungan hidup larva udang pada uji in vivo. Bakteri probiotik V. alginolyticus 13G1, Vibrio sp.13B dan Vibrio sp. 8A diketahui mampu menghambat pertumbuhan V. harveyi pada larva udang Sasanti 2007. Namun belum diketahui kemampuan imunostimulasi dari bakteri-bakteri tersebut, sehingga penelitian ini perlu dilakukan untuk mengkaji kemampuan imunostimulasinya.

1.2. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk menapis isolat bakteri probiotik yang memiliki sifat imunostimulasi pada sistem imun udang dan memproteksi terhadap infeksi patogen pada udang vaname Litopenaeus vannamei. 19 II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem Pertahanan Tubuh Udang

Mekanisme pertahanan pada krustasea sebagian besar bergantung pada sel- sel darah dan proses hemolim. Darah udang tidak mengandung haemoglobin, sehingga darahnya tidak berwarna merah. Peran haemoglobin digantikan oleh haemosianin yaitu suatu protein mengandung Cu yang berfungsi untuk transport oksigen dan sebagai buffer dalam darah krustasea Maynard 1960. Hemosit memainkan peranan penting pada pertahanan tubuh krustasea yaitu dapat menghilangkan partikel asing yang masuk ke tubuh udang, meliputi tahap- tahap pengenalan, fagositosis, melanisasi, sitotoksis dan komunikasi sel Johansson et al. 2000. Pada krustasea dekapoda ada tiga tipe sirkulasi hemosit. Tipe ini didasarkan pada keberadaan sitoplasma granula yaitu hialin, semi granular setengah berisi butir kecil dan sel granular berisi butir kecil masing-masing memiliki morfologi dan fisiologi tertentu. Hialin berukuran 6-13 μm merupakan sel dengan perbandingan inti lebih tinggi dari sitoplasma dan memiliki sedikit granul sub- mikron. Semi granular berukuran 10-20 μm merupakan sel dengan perbandingan inti lebih rendah dari sitoplasma dan memiliki granul sub mikron dan mikron serta adanya granul refractile. Semi granular memperlihatkan kapasitas mengenali dan merespons partikel unsur atau molekul asing Ramu and Zacharia 2000 atau dikenal sebagai sel aktif dalam enkapsulasi Johansson et al. 2000. Granul berukuran 12-25 μm merupakan sel dengan perbandingan inti lebih rendah dari sitoplasma berisi butiran halus dan bertanggung jawab mengaktifkan sistem prophenoloksidase sistem proPO Ramu and Zakaria 2000. Sel semi granular dan granular melakukan fungsi sistem proPO sedangkan sel hialin melakukan fagositosis dalam imunitas krustasea Wang and Chen 2006. Udang penaeid memiliki pertahanan internal terhadap patogen seperti virus, bakteri, fungi dan metazoa Sindermann 1990. Menurut Ramu and Zacharia 2000, mekanisme pertahanan krustasea bersifat non spesifik atau kurang bisa mengembangkan sistem kekebalan spesifik dimana memorinya sangat lemah tidak memiliki sel memori, dibandingkan vertebrata tingkat tinggi lainnya yang 20 mempunyai antibodi spesifik atau komplemen. Soderhall and Cerenius 1992 menyatakan bahwa invertebrata seperti udang tidak mempunyai immunoglobulin yang berperan dalam mekanisme kekebalan tubuh. Udang memiliki respons imunitas yang meliputi respons seluler dan humoral yang bersifat nonspesifik Mori 1990; Johansson and Soderhall 1985; Itami et al. 1994. Sistem pertahanan selular meliputi fagosit sel-sel hemosit, nodulasi dan enkapsulasi. Sistem pertahanan humoral mencakup phenoloksidase PO, prophenoloksidase proPO, letin, dan aglutinin. Kedua sistem ini bekerja sama memberikan perlindungan tubuh terhadap infeksi organisme patogen dari lingkungan Itami 1994. Menurut Johansson and Soderhall 1989; Liu et al. 2004, PO terdapat dalam hemolim sebagai inaktif pro-enzim yang disebut proPO proPO adalah non-self recognation sistem yang terdapat pada arthropoda dan invertebrata lain. Transformasi proPO menjadi PO melibatkan beberapa reaksi yang dikenal sebagai proPO aktivating sistem. Prophenoloksidase proPO dan phenoloksidase dilibatkan dalam enkapsulasi, melanisasi dan berfungsi sebagai sistem non self regonition. proPO diaktifkan oleh prophenoloksidase activating enzim PPA. Sedangkan PPA ini bisa diaktifkan oleh lipopolisakarida seperti β-1,3 glukan, lipopolisakarida atau peptidoglikan dari mikroorganisme melalui pola pengenalan protein. PPA merupakan protein yang berlokasi di granulosit. Akibat pengaktifan proPO menjadi PO maka dihasilkan protein faktor opsonin yang merangsang fagositosis hialosit Johansson and Soderhall 1989. Udang apabila mengalami luka maka akan muncul suatu titik berpigmen hitam. Hal ini disebabkan karena kerja phenoloksidase PO, yang mendukung hidroksilasi phenol dan oksidasi 0-phenol menjadi quinones yang diperlukan untuk proses melanisasi sebagai respon terhadap penyerang asing dan selama proses penyembuhan. Quinone selanjutnya diubah melalui suatu reaksi non-enzimatik menjadi melanin dan sering disebut deposit pada benda yang dienkapsulasi dalam nodule hemosit dan pada daerah kulit yang terinfeksi jamur. Sritunyalucksana et al 2001. Skema mekanisme bagaimana faktor-faktor pada sistem pertahanan udang berperan penting dalam respon terhadap partikel non self dapat dilihat pada Gambar 1. Pada gambar ini terlihat bahwa hemosit yang bersirkulasi memainkan peranan penting tidak hanya 21 secara langsung menghambat dan membunuh agen infeksi tetapi juga melalui sintesis dan eksositosis sejumlah molekul bioaktif yang aktif. β-1,3 Glukan Peptidoglikan Live Bacteria Bacterial antigen Gambar 1 Mekanisme sistem pertahanan pada krustasea Smith et al. 2003 Semigranular haemocyte Hialinocyte granular haemocyte β-1,3 Glukan binding protein βGBP Phagositosis Degranulation Prophenoloksidase proPO Antiacterial peptides peroxinectin Phenoloksidase PO Degranulation Aktive serine protease ppa Phenolic coumpount Quinones Melanios Cell adhesion Release of reactive Opsonosation Encapsulation Inactive serine protease proppa 22 Terdapat dua tipe pengenalan protein dalam plasma udang, yaitu LPS- binding aglutinin berperan sebagai opsonin untuk meningkatkan indeks fagositosis dan β-glukan binding protein yang dapat merangsang degranulasi dan aktivasi dari sistem prophenoloksidase Soderhall et al. 1988. AglutininLektin adalah protein yang biasanya tanpa aktivasi katalitik yang mempunyai kemampuan mengikat spesifik karbohidrat yang terdapat pada permukaan sel serta melakukan aglunitasi berbagai tipe sel seperti sel bakteri dan sel patogen lainnya. Lektin adalah bivalent molekul yang mempunyai paling sedikit dua spesifik binding site, sehingga dapat mengikat sel dan reaksi aglutinasi terjadi. Lektin terdapat pada hampir semua organisme hidup. Secara normal aglutinin tidak meningkatkan aglutinasi haemosit, tetapi jika aglutinin bereaksi dengan LPS yang mengandung partikel, protein ini mampu bereaksi dengan permukaan hemosit dan meningkatkan aktifitas proPO sistem Marques and Barracco 2000. Meningkatnya pertahanan tubuh dapat diketahui dengan meningkatnya aktifitas sel-sel fagosit dari hemosit. Sel-sel fagosit ini berfungsi untuk melakukan fagositosis terhadap benda asing yang masuk ke dalam tubuh inang. Fagositosis merupakan mekanisme pertahanan non spesifik yang secara umum mampu melindungi adanya serangan penyakit. Hemosit dikenal sebagai faktor yang sangat penting dalam sistem pertahanan seluler yang bersifat non spesifik. Untuk mengetahui bahwa hemosit merupakan pertahanan tubuh yang bersifat seluler dapat dilihat dari kemampuannya dalam aktifitas fagositosis yang dapat meningkat pada kejadian infeksi. Dengan adanya infeksi akan merangsang sistem pertahanan non spesifik seluler sehingga diharapkan dapat menangkal serangan penyakit Fountain et al. 1974. Fagositosis merupakan reaksi yang paling umum dalam pertahanan seluler. Jumlah sel fagositik bervariasi dari 2 – 28 dari jumlah total sel darah. Fagosit dapat terjadi pada luka, didalam organ penyaringan, jaringan sistem peredaran dan dalam cairan tubuh. Kemampuan fagosit dalam membinasakan serangan mikroba bervariasi tergantung pada jenis mikroorganisme. Selama proses fagositosis, partikel atau mikroorganisme dimasukkan ke dalam sel yang kemudian sel membetuk digestive vacuola yang disebut fagosome. Le Moullac et al. 1997. 23 Eliminasi partikel yang difagosit melibatkan enzim pengurai yang dilepaskan ke dalam fagosom dan pembentukan ROI Reaktive Oxygen Intermediate yang dikenal sebagai respirotory burst. ROI pertama yang dihasilkan adalah superoxide anion O 2 - . Reaksi berikutnya menghasilkan hydrosuperoxide H 2 O 2 , hydroxyl radicals OH - dan singlet oksigen O - . Hydrosuperoxide dapat diubah menjadi hypochlorous acid HOCl - melalui myeloperoxide sistem membentuk sistim antibakterial potensial Munoz et al. 2000.

2.2 Bakteri Probiotik Pada Udang Budidaya