Seekor sapi sedang beristirahat di kandangnya. Di latar depan terdapat mikrograf elektron transmisi berwarna dari partikel virus H5N1 (kuning). Pada tahun 2024, flu burung H5N1 telah menyebabkan wabah pada unggas dan sapi perah AS. Foto sapi oleh NIAID; mikrograf, yang telah diposisikan ulang dan diwarnai ulang oleh NIAID, adalah milik CDC. Kredit: NIAID dan CDC
Penelitian tentang influenza H5N1 pada sapi perah di AS menunjukkan virus dapat menyebabkan penyakit parah pada tikus dan musang tetapi tidak dapat ditularkan secara efisien melalui droplet pernapasan. Temuan ini menunjukkan potensi terbatas bagi virus yang berasal dari sapi ini untuk menyebabkan penyakit yang meluas di antara mamalia.
Temuan Eksperimental dari Infeksi H5N1 pada Sapi Perah di AS
Serangkaian percobaan dengan virus flu burung H5N1 yang sangat patogen (HPAI H5N1) yang beredar pada sapi perah AS yang terinfeksi menemukan bahwa virus yang berasal dari sapi perah yang sedang menyusui menyebabkan penyakit parah pada tikus dan musang ketika diberikan melalui inokulasi intranasal. Virus dari sapi yang terinfeksi H5N1 terikat pada reseptor seluler tipe unggas dan manusia, tetapi, yang terpenting, tidak menular secara efisien di antara musang yang terpapar melalui droplet pernapasan.
Temuan tersebut, yang diterbitkan pada 8 Juli di jurnal Alammenunjukkan bahwa virus HPAI H5N1 sapi mungkin berbeda dari virus HPAI H5N1 sebelumnya dan bahwa virus ini mungkin memiliki fitur yang dapat memfasilitasi infeksi dan penularan di antara mamalia. Namun, saat ini virus ini tampaknya tidak mampu melakukan penularan pernapasan yang efisien antara hewan atau manusia.
Pada bulan Maret 2024, wabah HPAI H5N1 dilaporkan terjadi di antara sapi perah AS yang menyebar ke seluruh kawanan dan menyebabkan infeksi fatal di antara beberapa kucing di peternakan yang terkena dampak, penularan ke unggas, dan empat infeksi yang dilaporkan di antara pekerja peternakan sapi perah. Virus HPAI H5N1 yang diisolasi dari sapi yang terkena dampak terkait erat dengan virus H5N1 yang telah beredar di burung liar Amerika Utara sejak akhir tahun 2021. Seiring berjalannya waktu, virus unggas tersebut telah mengalami perubahan genetik dan telah menyebar ke seluruh benua yang menyebabkan wabah pada burung dan mamalia liar—terkadang dengan tingkat kematian dan dugaan penularan di dalam jenis.
Mikrograf elektron transmisi berwarna dari partikel virus flu burung A H5N1 (kuning/merah), tumbuh dalam sel epitel Madin-Darby Canine Kidney (MDCK). Mikroskopi oleh CDC; diposisikan ulang dan diwarnai ulang oleh NIAID. Kredit: CDC dan NIAID
Metode Penelitian dan Hasil Model Hewan
Untuk lebih memahami karakteristik virus H5N1 sapi, para peneliti dari University of Wisconsin-Madison, Universitas Shizuoka dan Tokyo di Jepang, dan Laboratorium Diagnostik Kedokteran Hewan Texas A&M melakukan percobaan untuk menentukan kemampuan virus HPAI H5N1 sapi untuk bereplikasi dan menyebabkan penyakit pada tikus dan musang, yang secara rutin digunakan untuk studi virus influenza A. Musang dianggap sebagai model yang baik untuk memahami pola penularan influenza potensial pada manusia karena mereka menunjukkan gejala klinis, respons imun, dan mengembangkan infeksi saluran pernapasan yang serupa seperti manusia.
Para peneliti memberikan dosis vaksin influenza sapi HPAI H5N1 secara intranasal kepada tikus dengan kekuatan yang meningkat (5 tikus per kelompok dosis), lalu memantau perubahan berat badan dan kelangsungan hidup hewan tersebut selama 15 hari. Semua tikus yang menerima dosis yang lebih tinggi mati karena infeksi. Beberapa tikus yang menerima dosis yang lebih rendah bertahan hidup, dan tikus yang menerima dosis terendah tidak mengalami penurunan berat badan dan bertahan hidup.
Studi Perbandingan dan Uji Transmisi
Para peneliti juga membandingkan dampak virus HPAI H5N1 sapi dengan galur H5N1 Vietnam yang merupakan virus flu burung H5N1 pada manusia dan virus flu H1N1, keduanya diberikan secara intranasal ke tikus. Tikus yang menerima virus HPAI H5N1 sapi atau virus flu burung Vietnam mengalami kadar virus yang tinggi pada organ pernapasan dan non-pernapasan, termasuk kelenjar susu dan jaringan otot, dan deteksi sporadis pada mata. Virus H1N1 hanya ditemukan pada jaringan pernapasan hewan.
Musang yang terinfeksi virus HPAI H5N1 sapi melalui hidung mengalami peningkatan suhu dan penurunan berat badan. Seperti pada tikus, para ilmuwan menemukan kadar virus yang tinggi pada saluran pernapasan atas dan bawah musang serta organ lainnya. Namun, tidak seperti pada tikus, tidak ditemukan virus dalam darah atau jaringan otot musang.
“Secara bersamaan, studi patogenisitas kami pada tikus dan musang mengungkapkan bahwa HPAI H5N1 yang berasal dari sapi perah yang sedang menyusui dapat menyebabkan penyakit parah setelah tertelan secara oral atau terinfeksi saluran pernapasan, dan infeksi baik melalui jalur oral maupun pernapasan dapat menyebabkan penyebaran virus secara sistemik ke jaringan non-pernapasan termasuk mata, kelenjar susu, puting susu, dan/atau otot,” tulis para penulis.
Untuk menguji apakah virus H5N1 sapi menular di antara mamalia melalui droplet pernapasan, seperti yang dipancarkan oleh batuk dan bersin, para peneliti menginfeksi kelompok musang (empat hewan per kelompok) dengan virus HPAI H5N1 sapi atau influenza H1N1, yang diketahui menular secara efisien melalui droplet pernapasan. Satu hari kemudian, musang yang tidak terinfeksi ditempatkan di kandang di sebelah hewan yang terinfeksi. Musang yang terinfeksi salah satu virus influenza menunjukkan tanda-tanda klinis penyakit dan kadar virus yang tinggi dalam usapan hidung yang dikumpulkan selama beberapa hari. Namun, hanya musang yang terpapar kelompok yang terinfeksi H1N1 yang menunjukkan tanda-tanda penyakit klinis, yang menunjukkan bahwa virus influenza sapi tidak menular secara efisien melalui droplet pernapasan pada musang.
Biasanya, virus influenza A pada unggas dan manusia tidak menempel pada reseptor yang sama pada permukaan sel untuk memulai infeksi. Akan tetapi, para peneliti menemukan bahwa virus HPAI H5N1 pada sapi dapat menempel pada keduanya, sehingga meningkatkan kemungkinan bahwa virus tersebut memiliki kemampuan untuk menempel pada sel-sel di saluran pernapasan atas manusia.
“Secara kolektif, penelitian kami menunjukkan bahwa virus sapi H5N1 mungkin berbeda dari virus HPAI H5N1 yang beredar sebelumnya dengan memiliki spesifisitas pengikatan reseptor tipe manusia/unggas ganda dengan penularan droplet pernapasan terbatas pada musang,” kata para penulis.
Referensi: “Patogenisitas dan penularan virus influenza sapi H5N1” oleh Amie J. Eisfeld, Asim Biswas, Lizheng Guan, Chunyang Gu, Tadashi Maemura, Sanja Trifkovic, Tong Wang, Lavanya Babujee, Randall Dahn, Peter J. Halfmann, Tera Barnhardt, Gabriele Neumann, Yasuo Suzuki, Alexis Thompson, Amy K. Swinford, Kiril M. Dimitrov, Keith Poulsen dan Yoshihiro Kawaoka, 8 Juli 2024, Alam.
DOI: 10.1038/s41586-024-07766-6
Institut Nasional Alergi dan Penyakit Menular (NIAID), bagian dari Institut Kesehatan Nasionalmendanai pekerjaan peneliti Universitas Wisconsin-Madison.
