Di seluruh dunia, lebih dari satu juta kematian terjadi setiap tahun akibat penyakit diare yang menyebabkan dehidrasi dan malnutrisi. Namun, tidak ada vaksin untuk melawan atau mencegah penyakit ini, yang disebabkan oleh bakteri seperti strain E. coli tertentu . Sebaliknya, orang dengan infeksi bakteri harus bergantung pada tubuh yang mengambil salah satu dari dua strategi pertahanan: membunuh penyusup atau merusak penyusup tetapi mempertahankannya. Jika tubuh memilih untuk merusak bakteri, maka penyakit dapat terjadi tanpa diare, tetapi infeksi masih dapat ditularkan — suatu proses yang disebut pembawa asimptomatik.
“Kami menemukan bahwa imunisasi terhadap infeksi diare dimungkinkan jika kami membiarkan bakteri mempertahankan beberapa perilaku penyebab penyakitnya,” kata penulis senior Profesor Janelle Ayres, Ketua Warisan Institut Salk dan kepala Laboratorium Fisiologi Molekuler dan Sistem. “Wawasan ini dapat mengarah pada pengembangan vaksin yang dapat mengurangi gejala dan kematian, serta melindungi dari infeksi di masa mendatang.”
Pada tahun 2018, lab Ayres melihat bagaimana intervensi diet dapat menciptakan infeksi tanpa gejala, yang disebut Ayres sebagai hubungan kerja sama antara bakteri dan inang (orang atau hewan yang telah terinfeksi oleh bakteri) di mana inang tidak mengalami gejala apa pun. Mereka menemukan bahwa diet kaya zat besi memungkinkan tikus bertahan dari infeksi bakteri yang biasanya mematikan tanpa pernah menunjukkan tanda-tanda sakit atau penyakit. Diet tinggi zat besi meningkatkan gula (glukosa) yang tidak terserap di usus tikus, yang dapat dimakan oleh bakteri. Kelebihan gula berfungsi sebagai “suap” bagi bakteri, membuat mereka kenyang dan memberi insentif untuk tidak menyerang inang.
Lihat juga: Blog Teknologi dan Bisnis
Proses ini menghasilkan infeksi asimtomatik jangka panjang dengan bakteri, mengarahkan para peneliti untuk percaya bahwa sistem kekebalan adaptif (sel dan protein yang “mengingat” infeksi) mungkin terlibat.
“Mampu menghasilkan kekebalan yang bertahan lama terhadap bakteri seperti C. rodentium atau E. coli tidak mungkin dilakukan dengan menggunakan strategi vaksinasi yang telah ditetapkan. Kami ingin mencari tahu mekanisme apa yang mempertahankan kekebalan yang bertahan lama ini, sehingga kami dapat menggunakan mekanisme tersebut untuk menciptakan solusi yang berdampak. untuk penyakit diare ini,” kata penulis pertama Grischa Chen, mantan peneliti postdoctoral di lab Ayres.
Para peneliti bergerak untuk mencari tahu bagaimana tubuh menekan gejala infeksi, apakah infeksi tanpa gejala dapat menciptakan kekebalan jangka panjang, dan apakah kekebalan tersebut dapat direproduksi sebagai strategi vaksinasi.
Tim tersebut membandingkan tikus dengan diet kaya zat besi dan normal setelah infeksi C. rodentium untuk menemukan apakah diet tersebut berdampak pada infeksi tanpa gejala. Segera setelah infeksi, tikus yang diberi makanan kaya zat besi tidak menunjukkan gejala, sedangkan tikus yang diberi makanan normal memiliki gejala. Semua tikus kemudian menjalani diet normal untuk melihat apakah infeksi tanpa gejala akan bertahan lama.
Tikus dengan sistem kekebalan adaptif nonfungsional (sistem kekebalan yang “mengingat” infeksi sebelumnya), terlepas dari apakah mereka pernah menjalani diet kaya zat besi, tidak dapat terus mempertahankan hubungan kerja sama dengan bakteri. Meskipun diet kaya zat besi menekan gejala segera setelah infeksi, sistem kekebalan adaptif diperlukan untuk kerja sama yang langgeng. Yang penting, tikus dengan sistem kekebalan adaptif fungsional memiliki penyakit tanpa gejala apa pun, dengan kekebalan yang bertahan lama, seperti yang ditunjukkan dengan bertahan hidup setelah infeksi ulang setelah sebulan.
Ayres dan tim menyimpulkan bahwa diet kaya zat besi saja dapat mencegah bakteri menciptakan gejala mematikan pada tikus selama infeksi aktif. Tetapi sistem kekebalan adaptif fungsional diperlukan untuk kekebalan terhadap infeksi di masa depan tanpa adanya suplemen makanan.
Beberapa strain bakteri, jika cukup bermutasi, tidak menimbulkan gejala. Untuk menguji apakah bakteri tersebut dapat menghasilkan kekebalan yang bertahan lama, tim mengulangi percobaan diet besi versus diet normal pada tikus, tetapi kali ini menggunakan bakteri yang dapat menyebabkan penyakit dan bakteri yang tidak dapat menyebabkan penyakit. Mereka menemukan bahwa hanya tikus yang menerima bakteri penyebab penyakit yang tidak bermutasi yang mampu mendukung kekebalan setelah infeksi ulang.
Para ilmuwan mencatat bahwa orang tidak boleh mengonsumsi zat besi dalam jumlah besar setelah membaca penelitian ini. Temuan mereka adalah awal dan perlu dikonfirmasi pada subyek manusia.
Para peneliti berharap wawasan mereka akan memberikan dasar untuk penelitian masa depan pada manusia dan penciptaan resimen vaksinasi yang melindungi dan mencegah penyakit diare.
