Cara Plankton Menyimpan Rahasia Mencegah Pandemi

Baik itu plankton yang terpapar parasit atau orang yang terpapar patogen, respons imun awal inang memainkan peran integral dalam menentukan apakah infeksi terjadi dan sejauh mana penyebarannya dalam suatu populasi, menurut penelitian University of Colorado Boulder yang baru.

Temuan yang diterbitkan 13 Mei 2021 di The American Naturalist, memberikan wawasan berharga untuk memahami dan mencegah penularan penyakit di dalam dan di antara spesies hewan. Dari cacing pipih parasit yang ditularkan oleh siput ke manusia di negara berkembang, hingga peristiwa limpahan zoonosis dari mamalia dan serangga ke manusia - yang telah menyebabkan pandemi global seperti COVID-19 dan virus West Nile - respons kekebalan makhluk yang terinfeksi adalah variabel penting untuk dipertimbangkan. dalam menghitung apa yang terjadi selanjutnya.

"Salah satu pola terbesar yang kami lihat dalam ekologi dan epidemiologi penyakit adalah kenyataan bahwa tidak semua inang sama," kata Tara Stewart Merrill, penulis utama makalah dan rekan postdoctoral di bidang ekologi. "Dalam penelitian penyakit menular, kami ingin membangun kekebalan tubuh inang ke dalam pemahaman kami tentang bagaimana penyakit menyebar."

Invertebrata adalah vektor umum penyakit, yang berarti mereka dapat menularkan patogen menular antara manusia atau dari hewan ke manusia. Penyakit yang ditularkan melalui vektor, seperti malaria, menyumbang hampir 20% dari semua penyakit menular di seluruh dunia dan bertanggung jawab atas lebih dari 700.000 kematian setiap tahun.

Namun studi epidemiologi jarang mempertimbangkan kekebalan dan pemulihan invertebrata pada makhluk yang merupakan vektor penyakit manusia. Mereka berasumsi bahwa setelah terpapar patogen, inang invertebrata akan terinfeksi.

Tetapi bagaimana jika invertebrata bisa melawan penyakit ini, dan memutuskan mata rantai yang menularkannya ke manusia?

Saat mengamati spesies kecil zooplankton (Daphnia dentifera) sepanjang siklus hidupnya dan terpapar parasit jamur (Metschnikowia bicuspidata), para peneliti melihat potensi ini beraksi. Beberapa plankton pandai menghentikan spora jamur memasuki tubuh mereka, dan yang lain membersihkan infeksi dalam jangka waktu terbatas setelah menelan spora.

“Hasil kami menunjukkan bahwa ada beberapa pertahanan yang dapat digunakan invertebrata untuk mengurangi kemungkinan infeksi, dan bahwa kami benar-benar perlu memahami pertahanan kekebalan tersebut untuk memahami pola infeksi,” kata Stewart Merrill.

Pemulihan tak terduga

Stewart Merrill memulai pekerjaan ini di tahun pertamanya sebagai mahasiswa doktoral di University of Illinois, mempelajari plankton kecil ini dan kumpulan pertahanannya. Ini adalah proses yang mengerikan jika plankton gagal menangkal parasit: Spora jamurnya menyerang usus plankton, mengisi tubuhnya dan tumbuh sampai mereka dilepaskan ketika inang akhirnya mati.

Tetapi dia memperhatikan sesuatu yang belum pernah direkam sebelumnya: Beberapa plankton yang hancur itu pulih. Beberapa tahun kemudian, dia menemukan bahwa ketika dihadapkan pada tingkat keterpaparan yang identik, keberhasilan atau kegagalan infeksi ini bergantung pada kekuatan pertahanan internal inang selama jendela kesempatan awal yang terbatas ini.

Berdasarkan pengamatan mereka terhadap hasil individu ini, para peneliti mengembangkan model probabilistik sederhana untuk mengukur kekebalan inang yang dapat diterapkan di seluruh sistem satwa liar, dengan aplikasi penting untuk penyakit yang ditularkan ke manusia oleh invertebrata.

"Ketika respons kekebalan baik, mereka bertindak sebagai filter yang mengurangi penularan," kata Stewart Merrill. "Tetapi setiap perubahan lingkungan yang menurunkan kekebalan sebenarnya dapat memperkuat penularan, karena itu akan membiarkan semua paparan itu terjadi dan akhirnya menjadi menular."

Ini adalah model yang juga dapat diterapkan pada COVID-19, karena penelitian dari CU Boulder telah menunjukkan bahwa tidak semua host sama dalam menularkan virus corona, dan paparan tidak secara langsung menentukan infeksi.

COVID-19 juga diyakini sebagai hasil dari limpahan zoonosis, infeksi yang berpindah dari hewan ke manusia, dan model probabilistik serupa dapat bermanfaat dalam memprediksi terjadinya dan penyebaran peristiwa limpahan di masa depan, kata Stewart Merrill.

Memahami pencegahan infeksi

Stewart Merrill berharap pemahaman yang lebih baik tentang infeksi pada hewan sederhana seperti plankton dapat diterapkan secara lebih luas pada invertebrata yang penting bagi kesehatan manusia.

Di Afrika, Asia Tenggara, serta Amerika Selatan dan Tengah, 200 juta orang menderita infeksi yang disebabkan oleh schistosomes - invertebrata yang lebih dikenal sebagai cacing pipih parasit. Mereka menyebabkan penyakit dan kematian, dan konsekuensi ekonomi dan kesehatan masyarakat yang signifikan, sedemikian rupa sehingga WHO menganggap mereka penyakit parasit yang paling merusak secara sosial ekonomi kedua setelah malaria.

Mereka hanyalah salah satu dari banyak penyakit tropis terabaikan yang ditularkan ke manusia oleh inang invertebrata seperti siput, nyamuk, dan lalat penggigit. Penyakit ini menginfeksi sebagian besar populasi tetapi terjadi di daerah dengan tingkat sanitasi rendah yang tidak memiliki sumber daya ekonomi untuk mengatasi penyakit tersebut, kata Stewart Merrill.

Schistosomes hidup di lingkungan air tawar yang digunakan orang untuk air minum, binatu, dan mandi. Jadi meski ada pengobatan, keesokan harinya seseorang bisa dengan mudah tertular kembali hanya dengan mengakses air yang mereka butuhkan. Dengan lebih memahami bagaimana cacing pipih itu sendiri menyerah atau melawan infeksi, ilmuwan seperti Stewart Merrill membantu kita lebih dekat untuk menghentikan rantai penularan ke manusia.

"Kami benar-benar perlu bekerja untuk memahami pencegahan infeksi, dan risiko apa yang ada dalam sistem akuatik itu, daripada hanya menyembuhkan infeksi," katanya.

Kabar baiknya adalah kita bisa belajar dari invertebrata yang sama yang menginfeksi kita. Pada inang invertebrata yang menderita atau mati karena infeksi, ada insentif yang baik untuk mempelajari cara membangun tanggapan kekebalan dan melawannya. Beberapa siput bahkan telah menunjukkan kemampuan untuk mempertahankan memori imunologis: Jika mereka terinfeksi sekali dan bertahan hidup, maka mereka mungkin tidak akan pernah terinfeksi lagi.

"Jika kita dapat lebih memahami bagaimana lingkungan membentuk pertahanan tersebut, kita dapat memprediksi di masa depan bagaimana perubahan lingkungan dapat memperkuat atau menekan risiko penularan ke manusia," kata Stewart Merrill.

Penulis tambahan pada makalah ini termasuk Zoi Rapti dan Carla Cáceres di University of Illinois.

(Materials provided by University of Colorado at Boulder)

***
Solo, Selasa, 18 Mei 2021. 9:27 am
'salam sehat penuh cinta'
Suko Waspodo
suka idea
antologi puisi suko