Ketika flu burung H5N1 mulai menginfeksi sapi perah AS pada awal tahun 2024, para dokter hewan kesulitan mengidentifikasi penyebabnya. Virus ini sulit dikenali karena perilakunya sangat berbeda pada sapi dan mamalia lainnya. Alih-alih menginfeksi paru-paru, H5N1 menyebabkan infeksi serius pada ambing dan sebagian besar sistem pernafasan tetap utuh.
Kini, para peneliti di Fakultas Kesehatan Masyarakat Universitas Pittsburgh telah menemukan alasan biologis atas pola yang tidak biasa ini. Temuan mereka, dipublikasikan di Kemajuan ilmu pengetahuanmemberikan penjelasan rinci pertama mengapa flu burung terjadi pada sapi secara tidak terduga. Penelitian ini juga dapat membantu para ilmuwan mengantisipasi dengan lebih baik bagaimana virus H5N1 akan berperilaku jika menyebar ke spesies hewan baru di masa depan.
Kemunculan flu burung yang tidak biasa pada peternakan sapi perah
Wabah ini pertama kali muncul pada sapi perah di Texas Panhandle, di mana hewan tersebut mengalami kasus mastitis nekrotikans yang parah, yaitu penyakit peradangan menyakitkan yang merusak jaringan kelenjar susu.
“Mammitis adalah penyakit klasik pada hewan penghasil susu, dan dokter hewan dengan rajin mencari sumber dari semua penyebab penyakit, seperti bakteri patogen,” kata penulis utama Suresh Kuchipudi, Ph.D., ketua penyakit menular dan mikrobiologi di Pitt Public Health. “Ketika penyebab sesungguhnya ternyata adalah flu burung, semua orang di lapangan sangat terkejut. Kami bahkan tidak pernah membayangkan bahwa ternak bisa menjadi inang H5N1.”
Sebelum virus ini teridentifikasi, virus ini menyebar dari satu kawanan ke kawanan lainnya, menginfeksi ternak dan mencemari lingkungan mereka.
“Jika sapi tertular, banyak virus yang dilepaskan ke dalam susunya,” jelas Kuchipudi. “Hal ini menimbulkan kekhawatiran mengenai risiko pekerjaan bagi pekerja pertanian. Selain itu, terdapat kebiasaan memberikan susu mentah kepada hewan peliharaan, seperti kucing, dan terdapat kasus kematian kucing, yang telah kami pelajari sebelumnya.”
Kuchipudi menekankan bahwa pasteurisasi secara efektif menghancurkan virus, dan menekankan pentingnya menghindari susu mentah.
Mencari penjelasan biologis
Sepanjang karirnya, Kuchipudi telah mempelajari virus influenza, dengan fokus pada bagaimana biologi reseptor mempengaruhi spesies dan jaringan mana yang dapat terinfeksi. Virus influenza menempel pada reseptor spesifik pada sel secara terkunci. Reseptor ini termasuk dalam kelompok molekul berbasis gula yang disebut glikan.
Penelitian sebelumnya oleh kelompok penelitian lain menunjukkan bahwa reseptor glikan terkait influenza terdapat di hidung, trakea, dan paru-paru sapi. Namun, sapi yang terinfeksi H5N1 tidak mengembangkan penyakit pernapasan seperti yang diharapkan para peneliti.
Perbedaan ini menunjukkan bahwa diperlukan penjelasan yang lebih rinci.
“Biologi glikan sangat kompleks,” kata Kuchipudi. “Kami menyadari bahwa, untuk memahami apa yang sebenarnya terjadi, kami perlu menggunakan lebih banyak teknologi inovatif dan memetakan arsitektur terperinci yang memungkinkan virus untuk mengikat sel.”
Untuk melakukan hal ini, Kuchipudi bekerja sama dengan peneliti Harvard Medical School Lauren E. Pepi, Ph.D., yang keahliannya terletak pada glikomik, studi mendalam tentang struktur glikan.
Mengapa H5N1 menargetkan ambing sapi
Tim peneliti menggabungkan beberapa teknik, termasuk eksperimen pengikatan, pendekatan pewarnaan, dan pencitraan resolusi ultra-tinggi, untuk menguji bagaimana H5N1 berinteraksi dengan jaringan yang berbeda.
Analisis mereka menunjukkan bahwa tidak semua reseptor glikan berfungsi dengan cara yang sama selama infeksi flu burung. Virus ini hanya mampu berikatan dengan subtipe tertentu yang dikenal sebagai reseptor asam sialat terkait nitrogen.
Reseptor ini ditemukan di seluruh jaringan ambing sapi, namun hampir tidak ada di jaringan saluran napas. Menurut Kuchipudi, hal ini menjadikan kelenjar susu sebagai “tempat berkembang biak yang ideal bagi virus.”
Temuan ini membantu menjelaskan mengapa H5N1 menyebabkan mastitis parah dibandingkan penyakit pernapasan pada sapi perah.
Memprediksi pergerakan flu burung selanjutnya
Para peneliti yakin temuan mereka tidak hanya menjelaskan epidemi ternak. Pendekatan yang sama dapat membantu para ilmuwan mengidentifikasi hewan dan jaringan yang rentan terhadap H5N1 sebelum wabah terjadi di masa depan.
“Kami dapat terlebih dahulu memeriksa kerentanan berbagai spesies dan jaringannya,” kata Kuchipudi. “Misalnya, apakah mereka menunjukkan gejala pernafasan? Apakah mereka hanya menunjukkan mastitis, seperti pada sapi? Atau apakah mereka menunjukkan penyakit neurologis, seperti yang ditunjukkan tim kami pada kucing? Pembelajaran yang didapat berpotensi membantu kita menghindari kejutan lagi.”
Penulis penelitian lainnya adalah Surabhi Srinivas, MS, Shubhada K. Chothe, Ph.D., Santhamani Ramasamy, Ph.D., Sougat Misra, Ph.D., Noel Chandan Nallipogu, MD, MPH, dan Lindsey LaBella, semuanya dari Pitt; Yin-Ting Yeh, Ph.D., dari Universitas Negeri Pennsylvania; May Wang, BS, dari Universitas Harvard; dan Heidi L. Pecoraro, Ph.D., dan Brett T. Webb Ph.D., dari North Dakota State University.
Penelitian ini didanai oleh Pitt Public Health dan Institut Pangan dan Pertanian Nasional Departemen Pertanian AS (FP00039373/AWD00010780).
