Identifikasi dan Karakterisasi Coxiella burnetii Penyebab Zoonosis Q fever pada Sapi Potong di Jawa Barat

Abstract

Infeksi bakteri Coxiella burnetii (C. burnetii) menyebabkan penyakit Q fever yang tersebar luas di seluruh dunia. Hewan ternak seperti sapi, kambing, dan domba menjadi sumber penularan utama dari penyakit ini. Infeksi C. burnetii pada hewan ternak dapat menimbulkan kerugian ekonomi karena menyebabkan terjadinya abortus dan berpotensi menimbulkan ancaman kesehatan masyarakat karena bersifat zoonosis. Saat ini, studi tentang bakteri C. burnetii pada hewan di Indonesia sangat terbatas. Tujuan dari penelitian ini adalah mengidentifikasi dan melakukan karakterisasi molekuler gen 16S rRNA bakteri C. burnetii pada sapi di Jawa Barat, Indonesia. Penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui patogenesis dan perubahan patologi pada jaringan akibat infeksi C. burnetii Sample jaringan organ diambil dari sapi yang dipotong di rumah potong hewan wilayah Bogor, Depok, dan Bandung Jawa Barat. Identifikasi bakteri C. burnetii dilakukan dengan nested PCR (nPCR) menggunakan primer OMP (screening). Sampel positif terpiih dari hasil screening diuji kembali dengan nPCR menggunakan primer Cox16S dan disekuensing pada gen 16S rRNA. Sampel positif hasil nPCR juga dipilih kembali secara acak untuk dilakukan analisis patologi. Pewarnaan rutin haematoxylin-eosin (HE) dan imunohistokimia (IHK) dilakukan untuk mengetahui lesio dan mengidentifikasi C. burnetii di jaringan. Pewarnaan IHK juga dilakukan untuk mendeteksi bakteri C. burnetii di dalam sel makrofag dan hubungan infeksi C. burnetii dengan sel-sel apoptosis. Terdapat tiga sample teridentifikasi positif C. burnetii pada masing-masing daerah Bogor, Depok, dan Bandung. Hasil sekeunsing terhadap gen 16S rRNA menunjukkan kemiripan 99.9% dengan strain Heizberg, 1843, 2574, 701CbB1, dan 14160-001. Berdasarkan hasil nPCR, materi genetik (DNA) C. burnetii di berbagai organ, terutama pada organ jantung dan limpa. Secara umum tidak terjadi perubahan signifikan pada jaringan melalui pewarnaan HE. Bakteri C. burnetii ditemukan pada jarimgan paru-paru (interalveolar) dan limpa (pulpa putih) dengan menggunakan antibodi anti C. burnetii. Co-localization antara C. burnetii dan makrofag ditemukan pada situs potongan yang sama melalui visualisasi mirror image. Hal ini mengkonfirmasi bahwa sel target dari infeksi C. burnetii adalah sel-sel mononuklear, seperti monosit atau makrofag. Sel-sel apoptosis pada pulpa putih terdeteksi imunoreaktif lebih rendah dibandingkan pulpa merah limpa. Infeksi C. burnetii pada penelitian ini kemungkinan menghambat terjadinya apoptosis di pulpa putih.

Kata kunci: Coxiella burnetii, Indonesia, 16S rRNA, IHK

Coxiella burnetii (C. burnetii) bacterial infection cause Q fever disease which is widespread all over the world. Livestock such as cattle, goat, and sheep are the main source of infection for this disease. Coxiella. burnetii infection in livestock animal can result in economic loss as it can cause abortion and potentially become public health hazard for being zoonotic. Today, there are still very limited studies on C. burnetii bacterial in animals in Indonesia. The objective of this research is to identify and characterize the molecular genetic of 16S rRNA gene of C. burnetii bacteria in cattle in West Java, Indonesia. The purpose of this study was also to review the pathogenesis and pathological changes in tissue because of C. burnetii infection Organ tissue samples were collected from cattle culled in slaughterhouses around Bogor, Depok, and Bandung, West Java. Identification of C. burnetii bacteria was performed by nested PCR (nPCR) using OMP primer (screening). Positive samples obtained from screening were retested by nPCR by Cox16S primer and sequenced for 16S rRNA gene. Positive sample from nPCR also choose randomly to pathological examination. Routine stain haematoxylin-eosin (HE) and immunohistochemistry (IHC) were performed to identify lesion and C. burnetii bacteria in tissue. IHC was also performed for detect C. burnetii in macrophage cells and relationship of C. burnetii infection with apoptotic cells. Three samples were identified as positive of C. burnetii on each region. Sequencing result against 16S rRNA gene revealed 99.9% similarity with Heizberg strain, 1843, 2574, 701CbB1, and 14160-001. According to nPCR, genetic material (DNA) of C. burnetii found in various organs, mostly in heart and spleen. Generally, no significant pathological change in tissue organ by HE stain. This study found C. burnetii in lung tissue (interalveolar) and spleen (white pulp). Using mirror image in the same site of section, we found co-localization of C. burnetii and macrophage. This confirmed that target cells of C. burnetii infection are mononuclear cells, i.e monocyte/macrophage. Apoptotic cells were detected on white pulp with lower immunoreactive than red pulp. Coxiella burnetii infection in this study probably can inhibit apoptotic cells on white pulp.

Keywords: Coxiella burnetii, Indonesia, 16S rRNA, IHC