Sistem imun: pertahanan tubuh
Kulit, sel darah putih, antibodi, dan vaksin: cara tubuh melawan kuman.
Jenjang yang disarankan: SD, SMP, SMA, kuliah.
Penjelasan untuk SD
Di sekitar kita ada banyak kuman, yaitu makhluk sangat kecil seperti bakteri dan virus. Sebagian besar tidak berbahaya, tetapi ada yang bisa membuat kita sakit. Untungnya, tubuh punya pasukan pelindung yang disebut sistem imun atau sistem kekebalan.
Lapisan pertahanan tubuh:
- Kulit seperti tembok yang menghalangi kuman masuk.
- Lendir dan rambut hidung menangkap kuman di udara. Air mata dan air liur mengandung zat pembunuh kuman. Asam lambung membunuh kuman di makanan.
- Sel darah putih berpatroli di dalam tubuh, lalu menyerang dan “memakan” kuman.
- Tubuh bisa mengingat kuman yang pernah dilawan, sehingga lain kali bisa melawannya lebih cepat.
Imunisasi (vaksin) mengajari tubuh mengenali kuman tertentu tanpa harus sakit parah terlebih dahulu. Karena itu anak-anak diberi imunisasi sesuai jadwal.
Saat melawan kuman, tubuh kadang demam atau bagian yang luka menjadi merah dan bengkak. Itu tanda sistem imun sedang bekerja. Bila sakit tidak kunjung membaik, beri tahu orang tua agar diperiksa tenaga kesehatan.
Bantu pasukan pelindungmu: cuci tangan dengan sabun, makan makanan bergizi, tidur cukup, imunisasi lengkap, dan tutup mulut serta hidung saat batuk atau bersin.
Poin kunci
- Sistem imun adalah pasukan pelindung tubuh dari kuman.
- Kulit, lendir, air mata, dan asam lambung menghalangi kuman.
- Sel darah putih menyerang kuman; tubuh dapat mengingat kuman.
- Cuci tangan, makan bergizi, tidur cukup, dan imunisasi lengkap.
Aktivitas
Oleskan sedikit bedak atau glitter ke tangan sebagai “kuman pura-pura”, lalu bersalaman dengan teman. Ke mana saja “kuman” menyebar? Cuci tangan dengan air saja, lalu dengan sabun. Mana yang lebih bersih?
Penjelasan untuk SMP
Patogen adalah makhluk yang dapat menyebabkan penyakit: bakteri, virus, jamur, protozoa, dan cacing parasit. Sistem imun melindungi tubuh dengan dua jenis pertahanan.
1. Pertahanan nonspesifik (bawaan, melawan semua jenis kuman):
- Fisik: kulit, selaput lendir, dan silia di saluran napas.
- Kimia: asam lambung serta enzim lisozim dalam air mata dan ludah.
- Sel fagosit: sel darah putih seperti neutrofil dan makrofag yang menelan kuman (fagositosis).
- Peradangan: bagian yang terinfeksi menjadi merah, panas, bengkak, dan nyeri karena aliran darah dan sel pertahanan meningkat. Demam juga bagian dari respons tubuh.
2. Pertahanan spesifik (didapat, mengenali kuman tertentu):
- Antigen adalah zat asing, misalnya bagian permukaan kuman, yang memicu respons imun.
- Limfosit B menghasilkan antibodi, protein yang menempel khusus pada antigen tertentu sehingga kuman lebih mudah dihancurkan.
- Limfosit T membantu mengatur respons imun dan membunuh sel tubuh yang terinfeksi virus.
- Sel memori mengingat antigen, sehingga infeksi berikutnya dilawan lebih cepat.
Organ sistem imun meliputi sumsum tulang, kelenjar timus, limpa, kelenjar getah bening, dan amandel.
Jenis kekebalan:
- Aktif alami: setelah sembuh dari suatu penyakit.
- Aktif buatan: melalui vaksin.
- Pasif alami: antibodi dari ibu melalui plasenta dan ASI.
- Pasif buatan: suntikan antibodi siap pakai, misalnya serum antibisa ular.
Gangguan: alergi (reaksi berlebihan terhadap zat yang sebenarnya tidak berbahaya, seperti debu atau makanan tertentu), penyakit autoimun (sistem imun menyerang tubuh sendiri), dan AIDS yang disebabkan virus HIV yang merusak limfosit T.
Antibiotik hanya efektif melawan bakteri, tidak melawan virus.
Poin kunci
- Pertahanan nonspesifik: kulit, zat kimia, fagosit, dan peradangan.
- Pertahanan spesifik: limfosit B membuat antibodi; limfosit T membunuh sel terinfeksi.
- Kekebalan bisa aktif atau pasif, alami atau buatan.
- Antibiotik untuk bakteri, bukan virus.
Aktivitas
Simulasi kekebalan kelompok: setiap siswa mendapat kartu “rentan” atau “divaksin”. Satu siswa “sakit” menulari siswa rentan di dekatnya setiap putaran. Ulangi dengan cakupan vaksin 20%, 50%, dan 90%, lalu bandingkan jumlah yang tertular.
Penjelasan untuk SMA
Imunitas bawaan bekerja cepat dan mengenali pola molekul yang umum dimiliki banyak mikroba (misalnya dinding sel bakteri atau RNA untai ganda virus) melalui reseptor pengenal pola seperti reseptor mirip-Toll. Komponennya meliputi fagosit (neutrofil, makrofag, sel dendritik), sel pembunuh alami (NK), protein komplemen, interferon yang menghambat penyebaran virus, dan peradangan: sel mast melepaskan histamin yang melebarkan pembuluh darah dan membuat dindingnya lebih mudah dilalui sel pertahanan.
Imunitas adaptif lebih lambat pada paparan pertama tetapi sangat spesifik dan memiliki memori. Menurut teori seleksi klonal, setiap limfosit membawa reseptor untuk satu antigen; hanya limfosit yang cocok yang diaktifkan dan diperbanyak.
- Limfosit B berkembang menjadi sel plasma yang mensekresi antibodi. Antibodi berbentuk Y dengan dua rantai berat dan dua rantai ringan; bagian ujungnya (daerah variabel) mengikat epitop tertentu. Antibodi menetralkan racun dan virus, menggumpalkan kuman, menandai kuman agar mudah difagosit (opsonisasi), dan mengaktifkan komplemen. Kelasnya antara lain IgM (pertama muncul), IgG (terbanyak dalam darah, dapat melewati plasenta), IgA (di lendir dan ASI), dan IgE (alergi dan cacing).
- Limfosit T helper (CD4) mengenali antigen yang disajikan molekul MHC kelas II pada sel penyaji antigen, lalu mengaktifkan sel B dan sel T lain. Limfosit T sitotoksik (CD8) mengenali antigen pada MHC kelas I dan membunuh sel yang terinfeksi atau abnormal.
Respons primer dan sekunder: pada paparan kedua, sel memori membuat respons lebih cepat, lebih kuat, dan didominasi IgG. Inilah dasar vaksin dan dosis penguat (booster). Jenis vaksin meliputi vaksin hidup yang dilemahkan, vaksin inaktif, subunit dan toksoid, serta vaksin berbasis mRNA atau vektor virus. Bila cukup banyak orang kebal, penularan terhambat dan orang yang tidak dapat divaksin ikut terlindungi (kekebalan kelompok).
Gangguan imun meliputi hipersensitivitas (misalnya alergi yang diperantarai IgE), autoimunitas (misalnya diabetes tipe 1), dan imunodefisiensi (misalnya infeksi HIV yang menurunkan jumlah sel T CD4). Kecocokan MHC penting dalam transplantasi organ untuk mengurangi risiko penolakan.
Poin kunci
- Imunitas bawaan cepat dan umum; imunitas adaptif spesifik dan bermemori.
- Seleksi klonal: hanya limfosit yang cocok yang diperbanyak.
- CD4 dengan MHC II, CD8 dengan MHC I.
- Respons sekunder lebih cepat dan kuat: dasar vaksin dan booster.
Aktivitas
Buat grafik kadar antibodi terhadap waktu dari data contoh untuk paparan pertama dan kedua dengan antigen yang sama. Tandai perbedaan waktu, besar respons, dan kelas antibodi, lalu jelaskan mengapa ada dosis penguat.
Penjelasan untuk kuliah
Asal keragaman reseptor: gen antibodi dan reseptor sel T dirakit dari segmen V, D, dan J melalui rekombinasi somatik yang dikatalisis enzim RAG1/RAG2, ditambah ketidaktepatan di sambungan. Kombinasi ini menghasilkan repertoar yang sangat besar dari jumlah gen yang terbatas. Di pusat germinal, hipermutasi somatik dan seleksi menghasilkan pematangan afinitas, sedangkan pergantian kelas (class switching) mengubah kelas antibodi tanpa mengubah spesifisitasnya.
Toleransi: di timus, sel T yang bereaksi kuat terhadap antigen diri dieliminasi (seleksi negatif); di perifer, sel T regulator menekan respons terhadap diri. Kegagalan toleransi menimbulkan penyakit autoimun.
Evolusi imunitas: sistem adaptif berbasis V(D)J hanya ditemukan pada vertebrata berahang. Vertebrata tak berahang (lamprei, hagfish) memiliki sistem adaptif konvergen dengan reseptor limfosit variabel (VLR). Bakteri dan arkea memiliki imunitas adaptif sendiri, yaitu sistem CRISPR–Cas yang menyimpan potongan DNA virus sebagai “ingatan”; sistem inilah yang kemudian dikembangkan menjadi alat penyuntingan gen (lihat materi Bioteknologi).
Epidemiologi: bila angka reproduksi dasar (R₀) suatu penyakit diketahui, ambang kekebalan kelompok kira-kira 1 − 1/R₀. Campak dengan R₀ sekitar 12–18 memerlukan cakupan kekebalan sekitar 92–95%, sehingga penurunan cakupan imunisasi yang kecil pun dapat memicu wabah.
Konteks Indonesia: Indonesia termasuk negara dengan beban tuberkulosis tertinggi di dunia; Mycobacterium tuberculosis bertahan di dalam makrofag sehingga pengendaliannya bergantung pada imunitas seluler. Pada dengue, infeksi kedua oleh serotipe yang berbeda dapat meningkatkan risiko penyakit berat, salah satunya melalui penguatan bergantung antibodi (antibody-dependent enhancement), sehingga pengembangan vaksin dengue memerlukan kehati-hatian khusus.
Terapan: antibodi monoklonal (dari teknologi hibridoma) dipakai untuk diagnosis dan terapi, dan penghambat titik kendali imun (checkpoint inhibitor) membantu sel T mengenali sel kanker.
Poin kunci
- Rekombinasi V(D)J dan hipermutasi somatik menghasilkan keragaman dan afinitas.
- Toleransi sentral dan perifer mencegah autoimunitas.
- CRISPR–Cas adalah imunitas adaptif pada prokariota.
- Ambang kekebalan kelompok ≈ 1 − 1/R₀.
Aktivitas
Hitung ambang kekebalan kelompok untuk campak (R₀ 12–18), polio (R₀ 5–7), dan influenza musiman (R₀ sekitar 1,5). Diskusikan faktor yang membuat angka ini hanya perkiraan (efektivitas vaksin, pola kontak, kekebalan yang menurun).