## KARAKTERISTIK DAN PENGGUNAAN LIPOPOLISAKARIDA (LPS) BRUCELLA DALAM MEDIK VETERINER

## Eni Rohyati*, Erda Rame Hau, Noviani N.Toelle dan Gerson Y.I. Sakan
Program Studi Kesehatan Hewan, Jurusan Peternakan, Politeknik Pertanian Negeri Kupang. Jl.  Prof Herman Yohanes, Kel. Lasiana, Kupang-85011 Korespondensi : eni.rohyati@gmail.com

## ABSTRACT
Lipopolysaccharide (LPS) is a major component of cell membranes with gram negative bacteria including Brucella. The stain ofB.abortus, B.melitensis, B.suiscan be a rough or smooth strain and express rough  LPS (R-LPS)) or smooth LPS (S-LPS)  as the main surface antigen; while, B .ovis and B.canis  are two natural rough species that express R-LPS as the main antigen. R-LPS in B.abortus RB51 which is a stable R-LPS mutated from 2308 virulent S strains, while S-LPS is produced from B.abortus S1119-3 or S99 which is extracted by heating and then cooled. Both types of LPS can stimulate the humoral and innate immunity host immunity response. Those types are used  as antigen in diagnostic device and asimmunogen of vaccine.

## Keyword; LPS bakteri, Brucella, Medik Veteriner

## PENDAHULUAN
Lipopolisakarida  (LPS)  merupakan komponen utama membrane sel bakteri gram negatif termasuk Brucella.  Artikel ini akan mengulas LPS dari bakteri genus Brucella yaitu pembagian jenis LPS, struktur kimiawi dan penggunaannya dalam dunia medis veteriner.   LPS dari genus Brucella sebagai komponen utama dari bakteri tersebutdewasa ini menjadi perhatian beberapa peneliti bidang  medis khususnya medis veteriner dalam pengembangan perangkat diagnostik ataupun vaksin terhadap Brucella.
Permasalahannya adalah masih sedikit artikel yang merangkum informasi tentang LPS dari bakteri genus Brucella, khususnya pembagian jenis LPS, struktur kimiawi dan penggunaannya dalam kepentingan pengendalian penyakit akibat infeksi Brucella.  Tujuan penulisan artikel ini adalah mengenalkan secara komprehensif LPSBrucella, struktur dan virulensinya, interaksinya dengan sistem immun dan penggunaanya dalam bidang medis veteriner.

## PEMECAHAN MASALAH
LPS  pada Brucella, memegang peranan penting dalam virulensi Brucella karena dapat mencegah terbunuhnya bakteri oleh komplemen dan merangsang
resistensi bakteri terhadap peptida antimikrobial seperti defensin dan laktoferin (Poester et al , 2013).
LPS terbagi menjadi Dua jenis berdasarkan strain Brucella LPS berasal yaitu LPS kasar ( rough LPS (R-LPS))  dan  LPS halus ( Smooth LPS (S-LPS)).  Menurut Cardoso et al (2006),  Strain B.abortus , B.melitensis , B.suis dapat menjadi strain rough atau smooth dan mengekspresikan  LPS kasar ( rough LPS (R-LPS)) atau  LPS halus ( Smooth LPS (S-LPS)) sebagai antigen permukaan utama, sedangkanPoester et al (2010) dan Rojas et al , (2004) menyatakan secara tegas bahwa; B.melitensis ,
B.abortus , B.suis dan spesies pada  mamalia laut yaitu B.pinnipedae dan B.cetacea merupakan spesies smooth.  Menurut Cardoso et al (2006), Poester et al (2010) dan Rojas et al , (2004), B.ovis dan B.canis merupakan dua spesies Rough alami yang mengekspresikan R-LPS sebagai antigen utamanya.
Spesies yang termasuk smooth lebih virulen dibanding spesies rough (Rojas et al , 2004)dan S-LPS merupakan endotoksin yang berada dipermukaan Brucellasmooth (Moriy ὀ n dan L ὀ pez- Goňi , 1998). Menurut Cardoso et al (2006), R- LPS dalam B.abortus RB51 merupakan R-LPS stabil hasil mutasi dari strain S virulen 2308.
LPS memiliki tiga bagian utama yaitu lipid A, olisakarida inti (oligosaccharide core ), dan antigen O atau O- chain polysaccharide (Moriy ὀ n dan L ὀ pez- Goňi, 1998; Cardoso et al , 2006; Rojas et al , 2004).  Berdasarkan struktur kimianya Lipid A merupakan bagian lipid dari LPS dengan gula yang relatif konstant, sedangkan O- chain polysaccharide (OPS) dan oligosaccharide core (OC) berbeda pada gula penyusunnya. OPS disusun oleh gula karbon 7 (heptoses), glukosa, galaktosa, dan asetilglukosamin N, sedangkan OC disusun oleh glukosa, rhamnosa, dan manosa (semua gula karbon 6) serta abequosa, kolitosa, paratosa atau tyvelosa.
lipid A  merupakan bagian lipid dari LPS, bukan lipid gliserol tetapi asam lemak yang dihubungkan oleh ikatan ester amin ke disakarida yang membentuk fosfat asetilglikosamin. Disakarida ini akan menempel pada polisakarida O melalui KDO. Asam lemak yang umum ditemukan pada lipid A adalah caproic, lauric, myristic, palmitic , dan stearic  acid (Madigan et al , 2004).  Lipid A lebih sering bersubstitusi dengan fosfat, molekul 1 atau 2 ortofosfat pada disakarida GlcN3N- GlcN3N B.abortus ,  walaupun komposisi gula pada Lipid A terlihat konstan,
heterogenitas lipid A yang berkaitan dengan tingkat substitusi fosforilasi dan asil. (Moriy ὀ n dan L ὀ pez- Goňi, 1998 ).
Struktur LPS polisakarida inti pada beberapa spesies Brucella belum diketahui secara jelas. Mannosa dan 2-amino-2,6-dideoxy-D-glucose (quinovosamine) merupakan komponen LPS inti.  Heterogenitas LPS inti pada beberapa mutan spesies Rough juga pernah dilaporkan   (Moriy ὀ n dan L ὀ pez- Goňi, 1998).Immonodominan O-polysaccharide (OPS) yang secara kimiawi didefinisikan sebagai homopolimer 4,f-dideoxy-4-formaldehide-alpha-mannose berikatan melalui ikatan glycosidic terkandung dalam S-LPS(Poester et al , 2010). OPS tidak dimiliki oleh semua spesies dan strain Brucella , hanya spesies yang memiliki koloni halus " smooth " yang memilikinya, karena strain Rough hanya meliliki  sedikit OPSsehingga sebagai hasilnya mereka hanya memilili R-LPS dan antigen protein (Poester et al ,  2010;  Rojas et al , 2004).Strain mutan R  ini tidak mengandung antigen O (rantai polisakarida seperti pada LPS smooth ), karena itu secara umum virulensi tipe mutan lebih rendah dibanding tipe lapang, kecuali B.ovis dan B.canis yang walaupun tipe R tapi virulen (Cardoso et al , 2006).
Berkaitan dengan interaksi LPS dengan sistem immun inang, LPS Brucella memegang peranan penting dan vital karena LPS merupakan membran luar ( outer membrane ) bakteri gram negatif yang sangat penting secara struktural  dan fungsional  dalam interaksinya dengan sistem immune inang karena merupakan target utama dari sistem imun innate mamalia  (Moriy ὀ n  dan L ὀ pez- Goňi,  1998;
Cardoso et al , 2006; Rojas et al , 2004).
LPS dan O-side chain menstimulasi produksi antibodi dari sel B melalui inisiasi sinyal transduksi kaskade pada interaksinya dengan pola respon reseptor spesifik. LPS Brucella memiliki karakteristik yang berbeda dengan LPS dari bakteri gram negatif lainnya yaitu kandungan endotoksin yang lebih sedikit.  Hal ini bisa ditutupi oleh modifikasi asam lemak lipid A yang hanya bisa terjadi pada Brucella virulen hidup dan tergantung pada keberhasilan sistem regulasi BvrRS. Sistem ini dibutuhkan  untukhomeostasi OM dan sangat penting untuk invasi seluler yaitu sebagai perangsang polimerasi aktin yang berfungsi sebagai modulator selama invasi Brucella (Rojas et al , 2004).
Dikarenakan kemampuan LPS untuk menginduksi sistem immun inang, maka LPS memiliki potensi dijadikan sebagai immunogen dalam vaksin dan atau
sebagai antigen dalam alat diagnosa, tetapi pada prakteknya LPS lebih masif digunakan dan dikembangkan sebagai antigen pada alat diagnosa.
Beberapa perangkat diagnostik brucellosis  yang menggunakan  LPS sebagai antigen adalah ELISA (enzyme linked immunosorbed assay ), STT ( tube agglutination test ) dan RBT ( rose Bengal test ).  Penggunaan LPS dalam perangkat uji ELISA lebih sering karena lebih banyak modifikasi penggunaannya.  Menurut Supriya et al (2012),LPS  merupakan komponen antigen yang memegang peranan penting pada uji aglutinasi seperti STT ( tube agglutination test ) dan RBT ( rose Bengal test ).
Beberapa jenis iELISA dibedakan berdasarkan perbedaan preparasi antigen, konjugasi antiglobulin-enzim dan substratkromogen. iELISA komersil pada umumnya  menggunakan sel utuh, SLPS atau OPS sebagai antigen yang telah divalidasi  melalui  uji ekstensif  lapangan,  dan telah tersedia  serta  digunakan secara umum  (OlE, 2009). Competitive Immunoassay (cELISA)merupakan tipe uji kompetitif yang lebih umum digunakan untuk diagnosis serologi bruselosis dan menggunakan S-LPS pasif  yang diimobilisasi pada dinding 96  sumuran  plate polistiren (Poester et al , 2010).
Penggunaan LPS sebagai imunogen dalam vaksin masih belum masiv dibanding sebagai pada alat diagnosa  kemungkinan disebabkan oleh karena vaksin yang sudah ada untuk brucellosis masih cukup baik dalam hal afinitas dan keamanannya.  Kemungkinan lain adalah karena penggunanan LPS sebagai antigen vaksin subunit masihlebih rendah dalam kemampuan menginduksi respon imun inang  dibanding  penggunaan sel bakteri utuh atau bagian lain bakteri Brucella yang telah ada.  Berdasarkan manual brucellosis dari Department Agriculture, Forestry and Fisheries Republic of South Africa (2016), hanya vaksin strain lapangan dan S19 yang menggunakan O-chain polysaccharide (OPS)  dan berdasarkan manual OIE (2009) tentang brucellosis, LPS R-LPS stabil hasil mutasi dari strain S virulen 2308 digunakan sebagai antigen dalam vaksin RB51, tetapi menurut Cardoso et al (2006)  vaksin LPS dari mutan R menginduksi proteksi lebih rendah dibanding vaksin smooth S19
Selain itu, penggunaan LPS sebagai bagian dari desain vaksin subunit masih dalam tahap penelitan, seperti penelitian Siadat et al (2011), yang menguji potensi LPS B. abortus S99 sebagai adjuvan pada porin dibandingkan dengan potensi porin secara tunggal dan dibandingkan dengan kombinasi porin + CFA ( complete Freud’s
adjuvant ) dengan kesimpulan kombinasi porin + LPS sebagai adjuvan lebih potensial sebagai kandidat vaksin subunit.

## SIMPULAN
Berdasarkan hasil kajian dapat disimpulkan bahwa LPS berperan penting dalam virulensi Brucella, LPS merupakan target utama dari sistem immun innate dari mamalia, dan dalam medis veteriner LPS digunakan sebagai antigen alat diagnosis seperti RBT, SST dan ELISA, serta digunakan sebagai immunogen vaksin seperti vaksin Brucella S.19 dan RB 51. Pengkajian tentang potensi LPS baik sebagai antigen perangkat diagnostic maupun vaksin harus terus dilakukan guna pengembangan perangkat diagnostik dan vaksin terhadap Brucella menjadi lebih spesifik dan sensitif dalam mendiagnosa dan mampu merangsang respon immun yang lebih protektif.

## DAFTAR PUSTAKA
Cardoso P G, GC Macedo, V Azevedo, SC Oliveira., 2006.  Brucella Spp Noncanobical LPS: Structure, Biosynthesis, and Interaction with Immune System.  Bio Med Central. Microbial Cell Factories2006, 5:13
Department Agriculture, Forestry and Fisheries Republic of South Africa, 2016. Bovine Brucellosis Manual.  South Africa.
Moriy ὀ n I, I.L ὀ pez- Goňi., 1998. Structure and Properties of The Outer Membranes of Brucella abortus and Brucella mellitensis. Internal Microbial (1998) 1:19- 26.
OIE, 2009. Bovine Brucellosis. OIE Terrestrial Manual. Version Adopted by The World Assembly of Delegates of The OIE in May 2009.
Poester, F.P, K Nielsen, L.E.Samartino, Wei Ling Yu.,2010. Dianosis of Brucellosis. The Open Veterinary Science Journal, 2010, 4, 46-60.
Poester, F.P, L.E.Samartino, R.L.Santos, 2013. Pathogenesis and Pathobiology of Brucellosis in Livestock. Rev.sci.tech.Off.int.Epiz., 2013, 32 (1), 105-115.
Rojas, A P C, Gerhardt.G.S, Chair S, A.A, Stephen M.B, Joseph O.Falkinham III, Nammalwar S, Ramesh V., 2004. Brucella abortus RB51 Vaccine: Testing its Spectrum of Protective and Curative Characteristics. Dissertation Submitted to The Faculty of The Virginia Polytechnic Institute and State. University in Partial Fulfilment of Requirement for The Degree of Doctor of Philosophy in Veterinary Medical Sciences. Blacksburg, Virginia.
Siadat Seyed Davar, Mohammad Reza A, Sahar Karami, Sayed Mehdi Sadat, Arfa Mashiri, 2011. Biological and immunological characteristics of Brucella abortus S99 major outer membrane proteins. JJM. (2011); 4(1): 29-36. Jundishapur Journal of Microbiology, School of Medicine, Ahvaz Jundishapur University of Medical Science. Ahvaz, Iran.
Supriya Christoper, Umapathy BL, Ravikumar K L, 2012. Evaluation of sonicated and heat extracted lipopolysaccharide Brucella abortus antigen by indirect haemaagglutination and enzyme linked immunosorbant assay. National Journal of Basic Medical Science. Volume II, Issue 4.