PERBANDINGAN DAY A IMUNISASI V AKSIN KUMANTUBERCULOSIS YANG DIMA TlKAN DENGAN PENYINARAN

GAMMA DAN BCG PADA MARMOT YANG DIJANGKITITUBERCULOSIS SECARA EKSPERIMENTIL *)

Oleh :

TAN THIAM HOK dan THE KIE SENG

Bagian Mikrobiologi, Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia

dan

F. SUHADI

Pusat Penelitian Pasar Jum'at, Badan Tenaga Atom Nasional

ABSTRACT

The immunizing effects of living BCG voccine, heat_killed tubercle bacilli, gamma_

irradiated tubercle bacilli and living Mycobacterium smegmatis, have been investigated bycomparing the degree of tuberculin allergy and the median survival time after chellengeinfection in guinea pigs, 91% of the BCG_vaccinated guinea pigs developed strongly (mean

size ¢ 3.64 mm) positive tuberculin reactions prior to infection, while 79% and 81% ofthe guinea pigs which received the heat_killed and the gamma irradiated tubercle bacilligave smaller positive tub~rculin reactions. So did 57% of the animals receiving M.smegmatis.

The median survival time of the BCG_vaccinated group and the group receiving gamma_irradiated vaccine was 73.0 days and 65.7 days as compared with 57.8 days in the groupreceiving heat_killed tubercle bacilli, 59.3 days in the M.smegmatis. inoculated group and51.0 days in the unvaccinated control group.

It seemed that the size of the tuberculin reaction prior to infection correlated with thedegree of immunity induced by vaccination in guinea pigs.

PENDAHULUAN

Sampai saat ini BCG adalah satu_satunya jenis vaksin antituberculosis yon:;! men_

dopat pengakuan Iuas, walaupun tidak semua dokter ingin menggunakannya. Keberatan

penggunaan' vaksin hidup itu ialah selain daripada tidak tahan lama, vaksin BCG

dapat menjadi virulen sehingga dapat mengakibatkan komplikasi (1) sampoi pada ke_

motion (2 _ 6). Alasan_alasan tersebut mendorong pel bagai penyel idik untuk mencari

penggonti vaksin BCG yang klasik dengan sejenis vaksin kuman tuberculosis yang telah

dimatikan sehingga menjadi tidak berbahaya pada penggunaannya, selain dari pada lebihstabilnya vaksin itu.

Mematikan kuman tuberculosis sebagai vaksin telah dilakukan, diantaranya dengan

cara: pemanasan (7_10), penyinaran sinor ultra lembayung (11-15) don penyinaran sinar

gamma (16) dengan hasil_hasi I yang bertentan:;!an. Juga tel ah di caba penggunaan jenis

Mycobacterium yang saprofitik (17) sebagai vaksin antituberculosis pada marmot.

Pada penyelidikan ini diperbandingkan daya imunisasi vaksin BCG, vaksin kuman

tuberculosis yang dimatikan dengan cara pemanasan atau penyinaran gamma, dan suspensi

*) Penyelidikan ini sebagian dibiayai 01eh Departemen Urusan Research Nasional.

165

Mycobacterium smegmatis sel:-agai vaksin pada binatang marmot yang dijangkiti tuber_culosis secara eksperimentil.

CARA KERJA

Pembuatan vaksin-vaksin

Vaksin_vaksin yang digunakan pada pemeriksaan ini ialah :A. Dari koloni BCG (Paris) yang berusia 3 pekan pada medium Lowenstein_Jensen,

dibuat suspensi kuman yang mengand'Jng 10-3 mg per ml air suling.B. Dari koloni jenis Mycobacterium tuberculosis Internasional H37Rv yang berusia 3

pekan pada medium Lowenstein_Jensen, dibuat suspensi kuman yang mengandung10-3 mg per ml air sui ing. Lal u suspensi kuman ini ditaruh didal am penangas airmendidih selama 30 menit. Bukti bahwa kuman tadi telah mati dilakukan denganpembiakan dan percobaan marmot yang memberi hasil yang negatip.

C. Dari koloni jenis H37Rv yang berusia 3 pekan pada Lowenstein_Jensen dibuat sus_pensi kuman yang mengandung 10-3 mg per ml air suling. Lalu suspensi kuman inidimasukkan kedalam ampul_ampul gel as bening yang bervol ume 2 ml, masing_masingsebanyak 0.5 mi. Setelah ampul_ampul dibuntu, ampul_ampul diberi sinar gammasebanyak 100.000 r dengan cara yang pernah dilakukan pada pemeriksaan terdahul u(19). Bukti bahwa kuman tadi telah mati dilakukan dengan pembiakan dan percobaanmarmot yang memberi hasil negatip.

D. Dari koloni jenis Mycobacterium smegmatis (diperoleh dari Prof. Rubbo, Universityof Mel bourne, Austral ia) yang berusia sepekan pada medium Lowenstein_Jensen di_buat suspensi kuman yang mengandung 10-3 mg per ml air suling. Bahwa suspensikuman ini masih hidup, terbukti dapat dibiaknya suspensi pada medium Lowenstein_Jensen.

Pada pemeriksaan ini dipakai 58 ekor marmot yang dibagi dalam 5 rombongan.Rombongan I, terdiri atas 11 ekor dengan berat badan 250 9 _ 525 9 (rata_rata

356 g), diberi vaksin A sebanyak 1 ml melalui subcutis didaerah lipat paha kanan.Rombongan II, terdiri atas 14 ekor dengan berat badan 240 9 _ 500 9 (rata_rata

336 g), diberi vaksin B sebanyak 1 ml melalui subcutis didaerah lipat paha kanan.Rombongan III, terdiri atas 16 ekor dengan berat badan 240 9 _ 510 9 (rata_rata

334 g), diberi vaksin C sebanyak 1 ml melalui subcutis didaerah lipat paha kanan.Rombongan IV, terdiri atas 7 ekor dengan berat badan 270 9 _ 590 9 (rata_rata

339 g), diberi vaksin D sebanyak 1 ml melalui subcutis didaerah lipat paha kanan.Rombongan V (kontrol), terdiri atas 10 ekor dengan berat badan 250 9 _ 490 9 (rata_

rata 349 g), diberi air garam faali steril melalui subcutis didaerah lipat paha kanan.Tes tuberkulin (Mantoux) pada marmot dilakukan tiap 2 pekan dimulai pada pekan

ke_6 setelah vaksinasi sampai pekan ke-12 dengan menggunakan O. T. larutan 1 : 40 =250 T.U. yang dibaca hasilnya setelah 48 jam dengan mengukur diameter eritema danindurasi dalam mm.

Infeksi eksperi mentil pada semua marmot _marmot tadi dil akukan 12 pekan setelahvaksinasi dengan menyuntik melal ui subcutis didaerah Iipat paha kanan kuman tuber_

culosis jenis H37Rv, berusia 3 pekan pada medium Lowenstein_Jensen, masing_masingsebanyak 0.1 mg dalam 0.5 ml air suling.

Kemudian semua marmot diamati hingga matinya. Selain daripada menentukan"survival time"_nya, tiap ekor marmot yang mati dibedah_mayat dan diperiksa secaramakroskopik dan mikroskopik untuk menentukan apakah tuberculosis sebagai penyebabmatinya. Bila bukan, maka marmat demikian tidak diperhitungkan dalam penyelidikanini.

166

HASIL PEIVIERIKSAAN

Pada tabel I dilukiskan reaksi terhadap Old Tuberculin 0.1 ml dalam peniplsan1 : 40 = 250 T.U. pada pelbagai rambangan marmot yang divaksinasi dengan macam_macam vaksin. Enam pekan setelah vaksinasi, diantara 58 ekor marmot hanya seekoryang positip Mantoux, yaitu yan~ divaksinasi dengan kuman tuberculosis yang dimatikandengan sinor gamma. Jumlah marmot yang positip Mantoux setelah vaksinasi BCG ber_selang 8, 10 don 12 pekan, adalah berturut_turut: 27%, 64% dan 91%. Angka_angkatersebut untuk rombon~an marmot yang divaksinasi dengan kuman tuberculosis matisetelah pemanasan, ialah 14%, 50% don 79%. Untuk rombongan marmot yang divaksinasikuman tuberculosis mati setelah penyinaran gamma, angka_angka itu adalah 19%, 56%don 81%. Sedangkan rombongan yang disuntik M. smegmatis hidup, setelah 8, 10 don12 pekan, berturut_turut 14%, 57% don 57% yang positip tes tuberkulin. Pada rom_bongan kontrol tak seekorpun memberi hasil Mantoux positip.

Tabel II memperl ihatkan rota-rota diameter reaksi tuberkul in pada marmot_marmotsetelah vaksinasi dengan beberapa jenis vaksin. Kecual i pada rombongan marmot kontrol,rombongan_rombongan loin menunjukkan makin membesornya rota-rota diameter reaksituberkulin, makin berlangsungnya pemeriksaan ini.

"Survival rates" rombongan_rombongan marmot yang diinfeksi kuman tuberculosis jenisH37Rv setelah vaksinasi dengan pelbagai jenis vaksin, dilukiskan pada tabel III. Rom_bongan marmot_marmot yang mendapat BCG, setelah infeksi 8, 12, 16 don 20 pekan,jumlah marmot yang masih hidup ialah berturut_turut: 82%, 54%, 18% don 9%.Angka_angka untuk rombongan marmot yang divaksinasi kuman tuberculosis H37 Rv matisetelah penyinaran gamma, adalah : 63%, 31%, 13% dan 6%. Untuk ketiga rombonganmarmot lain, pada 10 pekan setelah infeksi tidak ada sisa marmot yang masih hidup.

Pada tabel IV diperlihatkan "median survival time", yaitu soot dimana 50% darijumlah marmot dalam pelbagai rombongan telah mati karena disuntik kuman tuberculosis

H37Rv, setelah mendapat pelbagai jenis vaksinasi. MST rombongan marmot yang men_dapat BCG a:Jalah 73.0 hari; yang divaksinasi kuman tuberculosis mati setelah pemanas­an adalah 57.8 hari; yang divaksinasi kuman mati setelah penyinaran gamma ialah 65.7;yang disuntik Mycobacterium smegmatis hidup adalah 59.3 hari, sedangkan MST rom_bongan marmot kontrol ialah 51.0 hari.

PENELAAHAN

Didalam kepustakaan ditemukan banyak faporan men~enai nilai pelb::1gai jenis vaksinantituberculosis dibuat dengan macam_macam cora yang dicobakan pada marmot denganhasil - hasi I yang bertentangan (7 - 16). Hal demikian tidaklah ganjil bi! a dipikirkanbahwa banyak sekal i faktor yang dapat mempengaruhi hasi! penyel idikan, sehingga sui it_lah untuk memperb::1ndingkan hasil_hasil yang dilaporkan oleh pelbagai penyelidik satuantara lain. Diantara faktor_faktor itu ialah species, strain atau koloni binatang yangdipakai; species atau strain Mycobacterium yang digunakan sebagai vaksin; mati atauhidupnya kuman yang dipakai sebagai vaksin; cara mematikan kuman vaksin; dosis,jumlah dan cora injeksi pado pemberian vaksin; selang antara waktu vaksinasi doninfeksi eksperimentil; dosis, jenis kuman don cara melakukan infeksi eksperimentil.Selanjutnya, cara-cara yang berlainan pada penilaian daya imunologik pada binatang.

Sehingga kini tidak dijumpai hasil laporan yang menilai sekaligus daya imunologikvaksin BCG, vaksin kuman tuberculosis yang dimatikan setelah pemanasan, vaksin kumantuberculosis yang dimatikan dengan sinar gamma, dan Mycobacterium smegmatis sebagaivaksin pada binatang marmot.

Misol nya, CARPENTER dkk. (16), satu_satunya rombongan penyel idik yang menggu­nakan vaksin kuman tuberculosis jenis H37Rv mati setelah disinar"Gamma pada marmot,melaporkan hasi! lebih baik bila dibandingkan dengan binatang kontrolnya. Hal ini

167

sesuai dengan pendapat kami. Disayangkan bahwa mereka tidak menggunakan marmotyang divaksinasi BCG sebagai perbandingan seperti halnya pada pemeriksaan ini, yangternyata member; hasil lebih baik.

Daya proteksi vaksin kuman tuberculosis yang dimatikan dengan pemanasan, agaklebih baik bila dibandingkan dengari rombongan kontrol pada marmot dengan tuber_culosis eksperimentil, namun jauh kurang bila dibandingkan dengan daya vaksin BCG(TabelIII dan IV). Hal yang disebut terakhir ini, tidak dipakai sebagai perbandinganoleh pelbagai penyelidik yang melaporkan memperoleh hasil baik· dengan vaksin kumantuberculosis mati setelah pemanasan 17_9). Bahwa pemanasan jenis Mycobacterium se_hingga 121°C selama 30 menit tidak menghilangkan sama sekali daya imunisasi terhadaptuberculosis telah diumumkan juga (23) •

. Dalam penyelidikan ini Mycobacterium smegmatis, sejenis saprofit tahan_asam, dipa_'. kai untuk menilai imunisasi terhadap tuberculosis pada marmot. Disinipun tampak daya_

nya agak lebih baik daripada binatang_binatang kontrol (22).Yang pasti dan ada persesuaian faham diantara pelbagai penyelidik ialah, bahwa

BCG adalah vaksin yang memberi hasil terbaik terhadap tuberculosis, seperti ternyatajuga pada pemeriksaan ini (15).

Bila ditinjau rata_rata diameter reaksi tuberkulin pada pelbagai rombongan marmotsetelah vaksinasi 12 pekan, yaitu hari dilakukan infeksi tuberculosis (Uhatlah tabel II),

dan dipelajari MST rombongan-rombongan marmot setelah infeksi, maka diperoleh kesanadanya korelasi antara alergi tuberkulin setelah vaksinasi dan imunitas terhadap tuber_culosis pada marmot. Fenomena ini disinggung juga dalam kepustakaan (18).

Walaupun pada penyelidikan ini dapat digunakan binatang tikus dalam jumlah lebihbesar, namun hal ini tidak dilakukan karena binatang tikus pada percobaan dapat mem_beri hasil yang sangat dipengaruhi 01 eh banyak faktor. Tidak demikian halnya denganbinatang marmot (18). Bahwa jumlah marmot yang digunakan adalah antara 10 _ 15ekor untuk tiap rambongan, adalah jumlah yang biasa dipakai untuk percobaan_perco_baa n yaks inq,si (7, 9, 13, 15, 16) •

Jumlah sinor gamma dari C060 yang disinarkan untuk mematikan kuman tuberculosispada pembuatan vaksin adalah 100.000 r. Jumlah ini adalah tinggi bila diketahui (24),

bahwa pada 40.000 r su~ah hilang viabilitasnya. Seperti juga CARPENTER dkk. (16),disini dipilih dosis penyinaran minimum sehingga kuman menjadi inaktif yaitu 40.000 rditambah dengan "safety factor" yang besar untuk memastikan agar kuman yang disinarbenar_benar mati.

KESIMPULAN

Pada penyelidikan daya imunisasi vaksin BCG, vaksin kum'an tuberculosis mati sete_lah pemanasan, vaksin kuman tuberculosis mati setelah penyinaran gamma, don vaksinMycobacterium smegmatis hidup; pada binatang marmot yang telah dijangkiti tuberculosissecara eksperi mentil, diperol eh kesi mpulan_kesi mpulan sebagai berikut :

1. "Median survival time" (= MST) rombongan marmot yang mendapat BCG adalah yangterpanjang (73.0 hari), don MST pada rombongan marmot kontrol (yang tidak divak_sinasi) adalah yang terpendek (51.0 hari).

2. Daya imunisasi jenis vaksin lain_lain terletak antara daya duo jenis vaksin sepertitersebut tadi.

3. Daya proteksi vaksin kuman tuberculosis setelah disinar gamma, adalah lebih tinggi(MST = 65.7 hari) bila dibandingkan dengan daya vaksin kuman tuberculosis matisetelah pemanasan (MST = 57.8 hari) atau daya M. smegmatis hidup (MST = 59.3hari) • .,

4. Tampak ada korelasi antara alergi tuberkulin setelah vaksinasi don daya imunisasiterhadap tuber cui osis pada marmot.

168

5. Disarankan agar pembuatan vaksin antituberculosis melalui penyinaran gamma diseli_diki lebih lanjut, untuk mempertinggi mutu, dengan harapan akan dapat menggantivaksin BCG yang dapat menjadi virulen sehingga mengakibatkan komplikasi.

DAFTAR PUSTAKA

1. MORIOKA, T.: Kokkaku 35 : 373 (1961).2. HOLLSTROM, V.E. and HARD, S.: Acta derm, venereol. 33: 159. (1953).3. MEYER, J.: Amer. Rev. Tuberc. 70 : 402 (1954).4. FALKMER, S. LIND, A. and PLEMAN, L.: Acta Paediat. 44 : 219 (1955).5. COLWELL, H.G.: Amer. Rev. Tuberc. 73: 301 (1956).6. GARDBORG, C. INVERSEN, C. H. TERHEIM B. J. and HESSALBERG, I.: Acta

Paediat. 52: 293 (1963).7. ZINSSER, H. WARD, H.K. and JENNINGS, F.B. Jr.: J. IMMUNOL. 10: 719

(1925) •8. LANGE, B. FREUND, R. und JOCHIMSE, E.: Z. Hyg. Infek Kr. 107: 426 (1927)9. PETROFF, S.A., BRANCH, A. and JENNINGS, F.B. Jr. J. IMMUNOL, 16 : 233

(1929) •10. PETROFF, S.A. and STEENKEN, W. Jr.: J. IMMUNOL, 19: 79 (1930).11. SMITHBURN, K.C. and LAVIN, G.I.: Amer. Rev. Tuberc. 39: 782 (1939).12. OLSON, B.J., HABEL, K. and PIGGOT, W.R.: Pub. Hlth. Rep. 82 : 293 (1947).13. SARBER, R. W., NUNGESTER, W.J. and STUMPERT, F.D.: Amer. Rev. Tuberc.

62: 418 (1950).14. BIRKHANG, K. and DARRICARRERE, R.: Proc. Soc. Exp. Bioi. Med. 79 : 387

(1952) •15. SEAGLE, J. B., KARLSON, A. G. and FELDMAN, W.H.: Amer. Rev. Tuberc.

67: 341 (1953).16. CARPENTER, C.M., NAYLOR_FOOTE, A.W.C., TAPLIN, G., LAWRENCE, C.A.

and DRATE, C.L.: Amer.Rev. Tuberc. 79: 374 (1959).17. Tuberculosis Program, U.S. Public Health Service: Amer. J.Hyg. 62 : 270 (1955).18. Tuberculosis Program, U.S. Public Health Service: Bull. W.H.O. 12: 47 (1955).19. TAN THIAM HOK, WIDODO, S. M., SOEGIARTO dan MISBACH : Majalah Ke_

dokteran Indonesia 15 : 34 (1965).20. REED, L.J. and MUENCH, H.: Amer. J. Hyg. 27: 493 (1938).21. YOUMANS, G.P.: Bull. Int. Union against Tuberc. 30: (;I) (19(;1)).22. ROSENTHAL, S. R. : BCG vaccination against tuberculosis Little, Brown and

Company, Toronto 1957.23. YOUNMANS, G.P. and YOUMANS, A.S.: J. IMMUNOL, 78: 318 (1957).24. TAN THIAM HOK, SUHADI dan SOEGIARTO : Majalah Kedokteran Indonesia,

1965 (In press).

169

'-Ia

Tabel I

REAKSI TERHADAP O. T. 0.1 ml DALAM PENIPISAN 1 : 40 PADA 58 EKOR MARMOT DIANTARA SAAT VAKSINASI DAN SAAT INFEKSI

Jumlah marmot dengan hasil positif pada tes tuberkul inRombongan* marmot yang divaksinasi

Jumlah marmotyang dilakukan setelah vaksinasi berselang :

dengan :6 pekan

8 pekan10 pekan12 pekan

I.

Vaksin BCG 1103 (27%)7 (64%)10 (91%)

II.

H37 Rv mati setel ah pemanasan 1402 (14%)7 (50%)11 (79"10)

III.

H37 Rv mati setelah disinar gamma 161 (6%)3 (19%)9 (56%)13 (81%)

IV.

M. Smegmatis hidup 701 (14%)4 (57%)4 (57%)

V.

Air garam faali (kontrol) 1000 00

* Liha tlah teks

::::!

Tabel II

RATA_RATA DIAMETER (mm) REAKSI TUBERKULIN PADA MARMOT_MARMOT SETElAH VAKSINASI DENGAN BEBERAPA JENIS VAKSIN

Rombongan* marmot yang divaksinasiJumlah marmotRata_rata diameter (mm) reaksi tuberkulin yang

dengan :

dilakukan setelah vaksinasi berselang :

6 pekan

8 pekan10 pekan12 pekan

I.

Vaksin BCG 1100.752.143.64

II.

H37 Rv mati setel ah pemanasan 1400.431.363.19

III.

H37 Rv mati setelah disinar gamma 160.130.561.753.29

IV.

M. Smegmatis hidup 700.291.571.57

V.

Air garam faali (kontral) 100000

* Liha tlah teks

"N

Tabel III

"SURVIVAL RATES" MARMOT_MARMOT YANG DIINFEKSI DENGAN KUMAN TUBERCULOSIS JENIS H37Rv SETELAH VAKSINASJDENGAN PELBAGAI JENIS VAKSIN

Jumlah marmot yang masih hidup setelah infeksiRombongan* marmot yang divaksinasi

Jumlah marmotberselang :

dengan : 8 pekan

12 pekan16 pekan20 pekan

I.

Vaksin BCG 119 (82%)6 (54%)2 (18%)1 (9%)

II., H 37Rv mati setelah pemanasan

148 (57%)3 (21%)o ( 0%)o (0%)

III.

H37 Rv mati setelah disinar gamma 1610 (63%)5 (31%)2 (13%)1 (6%)

IV.

M. Smegmatis hidup 74 (57%)2 (28%)0(0%)o (0%)

V.

Air garam faali (kontrol) 105 (50%)1 (10%)0(0%)o (0%)

* Lilia tlah teks

TabellV

"MEDIAN SURVIVAL TIME" MARMOT_MARMOT Y,ANG DIINFEKSI DENGAN KUMAN TUBERKULOSIS JENIS H37RvSETELAH VAKSINASI DENGAN PELBAGAI JENIS VAKSIN

Rombongan* marmot yang divaksinasi dengan:

Jumlah marmot"Median survival time"**

I.

Vaksin BCG 1173.0 hari

II.

H37Rv mati setel ah pemanasan 1457.8 hari

III.

H37Rv mati setelah disinar gamma 1665.7 hari

IV.

M. Smegmatis hidup 759.3 hari

V.

Air garam faali (kontrol) 1051.0 hari

~

* Liha tlah teks ** Lihatlah REED dan MUENCH (20)