Efikasi Vaksin Inaktif Streptococcus agalactiae melalui Metode Pemberian yang Berbeda pada Juvenil Ikan Nila Oreochromis niloticus

Abstract

Nile tilapia production in Indonesia has shown a fairly positive increase, with total production reaching 1.368 million tons in 2023. The growth amounted to 5,13% over the period from 2020 to 2025. However, the presence of streptococcosis caused by Streptococcus agalactiae in aquaculture remains a persistent issue in the industry. This disease manifests clinical symptoms observable through physiological and behavioral changes, primarily affecting the brain and eyes. The infection triggers severe clinical signs such as swimming disorientation (whirling), cloudy eyes (purulens), bulging eyes (exophthalmia), and abdominal swelling (dropsy), ultimately leading to mass mortality and significant economic losses. Vaccination is considered a safe and effective control strategy to induce adaptive immunity by establishing long-term immunological memory. Among the various vaccine types studied, formalin-killed inactivated vaccines have emerged as a popular choice due to several advantages, including ease of production, affordability, and enhanced safety. The effectiveness of vaccine performance is influenced by the administration method, which requires optimization, particularly for juvenile fish. This study aims to evaluate the efficacy of an inactivated S. agalactiae vaccine delivered via different administration routes in juvenile Nile tilapia by analyzing immune responses and protection levels post-challenge. This study employed a completely randomized design with six treatments: intraperitoneal injection (IP), intramuscular injection (IM), immersion (I), oral administration (O), negative control (KN), and positive control (KP). Juvenile Nile tilapia (Oreochromis niloticus) with an initial weight of 10.53 ± 0.23 g and length of 8.71 ± 0.11 cm were used. The inactivated S. agalactiae vaccine was prepared using formalin at a concentration of 1% of the total culture volume. Prior to use, the vaccine was confirmed to be safe through viability testing on Brain Heart Infusion Agar (BHIA) and injection into healthy tilapia. The IP, IM, I, and O groups received their initial vaccination on day 0, followed by an oral booster vaccination on day 28. During the vaccination period, fish were maintained in 1×1×1 m³ hapas in the outdoor pond (Kolam Percobaan FPIK IPB) with a stocking density of 50 fish per hapa. On day 56, all groups except KN were challenged with the pathogenic S. agalactiae at dose 104 CFU per fish and observed for 14 days. Measured parameters included specific growth rate (SGR), survival rate (SR), relative percent survival (RPS), hematological profile (total erythrocyte and leukocyte counts, and phagocytic activity), antibody levels, and the expression of immune-related genes TNF-a and MHC-IIß. The study results indicate that all vaccination methods significantly enhanced growth performance, with the highest specific growth rates observed in the oral (O) (2.93% per day) and intraperitoneal (IP) (2.85% per day) groups. During the vaccination period, the survival rate of all vaccinated groups remained high (>95%) and did not differ significantly from the negative control. Following the challenge test, the IP and IM groups provided the highest level of protection, with relative survival rates reaching 78.57% and 75.00%. The oral and immersion groups also demonstrated significant protection compared to the positive control. Hematological analysis revealed that vaccination, particularly via the IP and IM routes, consistently maintained total erythrocyte and leukocyte counts within the normal physiological range despite pathogenic S. agalactiae infection. Phagocytic activity increased from day 14 post-vaccination, with the highest values recorded in the IP group during the challenge period. Antibody titers began testing positive on day 42 and peaked after the challenge, with the IP group again exhibiting the highest levels. The regulation of TNF-a and MHC-IIß genes in kidney tissue significantly increased 24 hours post-challenge across all vaccinated groups. The highest upregulation of the TNF-a gene was observed in the IM treatment (7.22 fold), while the highest upregulation of the MHC-IIß gene was recorded in the IP treatment (3.68-fold). Based on these results, it can be concluded that all administration methods of the inactivated S. agalactiae vaccine significantly enhance both nonspecific and specific immune responses and confer protection against pathogenic S. agalactiae infection in juvenile Nile tilapia. However, the intraperitoneal injection method combined with an oral booster yielded the most optimal protective effect, as reflected by the highest relative survival rate, antibody response, and immune gene activation. The practical implication of this study is the recommendation to implement a primary vaccination strategy via intraperitoneal injection followed by an oral booster in fish health management programs for aquaculture.

Produksi ikan nila di Indonesia mengalami kenaikan yang cukup baik dengan total produksi 1,368 juta ton pada tahun 2023. Kenaikan terjadi sebesar 5,13% dalam kurun waktu tahun 2020 hingga 2025. Namun, keberadaan penyakit streptococcosis yang disebabkan oleh bakteri Streptococcus agalactiae dalam budidaya masih menjadi masalah dalam industri ini. Penyakit ini menimbulkan gejala klinis yang dapat dilihat dari perubahan fisiologi dan tingkah laku yang berfokus menyerang organ otak serta mata. Infeksi bakteri ini memicu gejala klinis seperti disorientasi gerak (whirling), mata berkabut (purulens), menonjol (exophthalmia), serta pembengkakan tubuh (dropsy), yang akhirnya menyebabkan mortalitas massal dan kerugian ekonomi signifikan. Vaksinasi dinilai sebagai strategi pengendalian yang aman dan efektif untuk menginduksi kekebalan adaptif dengan membentuk memori jangka panjang. Dari banyaknya jenis vaksin yang telah diteliti, vaksin yang dimatikan dengan formalin (formalin-killed inactivated vaccine) menjadi pilihan yang populer dengan beberapa keunggulan seperti mudah dibuat, harga terjangkau, dan lebih aman. Efektivitas kinerja vaksin dipengaruhi oleh metode pemberian yang perlu dioptimalkan terutama untuk ikan ukuran pendederan. Penelitian ini bertujuan mengevaluasi efikasi vaksin inaktif S. agalactiae melalui metode pemberian vaksin yang berbeda pada juvenil ikan nila melalui analisis respons imun dan tingkat perlindungan pasca uji tantang. Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) dengan enam perlakuan yaitu injeksi intraperitoneal (IP), injeksi intramuscular (IM), perendaman atau imersi (I), oral melalui pakan (O), kontrol negatif (KN) dan kontrol positif (KP). Juvenil ikan nila (Oreochromis niloticus) yang digunakan memiliki bobot awal 10,53 ± 0,23 g dan panjang 8,71 ± 0,11 cm. Pembuatan vaksin inaktif S. agalactiae menggunakan formalin sebanyak 1% dari total volume biakan. Sebelum digunakan, vaksin sudah dipastikan aman dengan uji viabilitas pada media Brain Heart Infusion Agar (BHIA) dan penyuntikan ke ikan nila sehat. Kelompok IP, IM, I, dan O divaksinasi pada hari ke-0 lalu dilanjutkan vaksinasi booster oral pada hari ke-28. Selama periode vaksinasi, ikan dipelihara di hapa 1×1 ×1 m3 pada Kolam Percobaan FPIK IPB dengan padat tebar 50 ekor per hapa. Pada hari ke-56, seluruh kelompok kecuali KN diuji tantang dengan bakteri patogen kepadatan 104 CFU per ikan, dan diamati selama 14 hari. Parameter yang diukur meliputi laju pertumbuhan spesifik (LPS), kelangsungan hidup (KH), kelangsungan hidup relatif (KHR), gambaran darah (total eritrosit dan leukosit, dan aktivitas fagositosis), level antibodi, serta ekspresi gen imunitas TNF-a dan MHC-IIß. Hasil penelitian menunjukan bahwa semua metode vaksinasi mampu meningkatkan kinerja pertumbuhan secara signifikan, dengan laju pertumbuhan spesifik tertinggi pada perlakuan O (2,93% per hari) dan IP (2,85% per hari). Selama periode pemeliharaan, kelangsungan hidup semua kelompok vaksinasi tetap tinggi (>95%) dan tidak berbeda dengan kontrol negatif. Pasca uji tantang, perlakuan IP dan IM memberikan perlindungan tertinggi dengan kelangsungan hidup relatif mencapai 78,57% dan 75,00%. Kelompok oral dan imersi juga menunjukan proteksi yang signifikan dibanding kontrol positif. Analisis gambaran darah mengungkapkan bahwa vaksinasi, khususnya melalui IP dan IM, secara konsisten mempertahankan total eritrosit dan leukosit dalam kisaran fisiologis normal meskipun terjadi infeksi. Aktivitas fagositosis meningkat sejak hari ke-14 pasca vaksinasi, dengan nilai tertinggi pada kelompok IP selama masa uji tantang. Level antibodi mulai terdeteksi bernilai positif pada hari ke-42 dan mencapai puncak setelah uji tantang dengan kelompok IP kembali mencatat level tertinggi. Regulasi gen TNF-a dan MHC-IIß di jaringan ginjal meningkat secara nyata 24 jam pasca tantang pada semua kelompok vaksinasi. Peningkatan regulasi tertinggi untuk gen TNF-a diamati pada perlakuan IM (7,22 kali lipat), sedangkan untuk MHC-IIß tertinggi pada perlakuan IP (3,68 kali lipat). Berdasarkan hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa semua metode pemberian vaksin inaktif S. agalactiae secara signifikan meningkatkan respons imun non spesifik dan spesifik serta memberikan proteksi terhadap infeksi S. agalactiae patogenik pada juvenil ikan nila. Namun, metode injeksi intraperitoneal yang dikombinasikan dengan booster oral menghasilkan efek protektif paling optimal, yang tercermin dari nilai kelangsungan hidup relatif, respons antibodi, dan aktivasi gen imunitas, Implikasi praktis dari penelitian ini adalah rekomendasi untuk menerapkan strategi vaksinasi pertama melalui injeksi diikuti booster oral dalam program kesehatan ikan skala budidaya.