MODEL SEDERHANA DINAMIKA VIRUS DAN IMUN SISTEM TERHADAP INFEKSI VIRUS HUMAN IMMUNODEFICIENCY VIRUS (HIV)

Siti Nurhasanah

10209067

Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

 Institut Teknologi Bandung, Indonesia

E-mail:  sinu_uneh@yahoo.co.id

Abstrak

Virus Human Immunodeficiency (HIV) adalah virus yang menyerang sistem imun manusia. Virus ini menginfeksi sel-T pada manusia dan menjadikannya tempat untuk berkembangbiak. Untuk mengetahui dinamika virus HIV dalam sistem imun manusia digunakan model matematika untuk menganalisis kondisi dan eksistensinya. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah studi literature dengan alur mengkonstruksi model dengan menentukan persamaan diferensial non-linear, menentukan efisiensi dan titik kesetimbangan persamaan, kemudian menganalisis bentuk dinamika fisik dari model tersebut degan menggunakan contoh kasus dari penderita HIV. Dari perhitungan diperoleh nilai waktu paruh virus dan nilai kesetimbangan yaitu pada  yang merupakan titk kesetimbangan bebas dan pada titik  yang merupakan titik kesetimbangan endemik, sehingga pada titik tersebut dapat diketahui karakteristik virus.

Kata Kunci: Model matematika, Virus HIV, sistem imun manusia

I. Pendahuluan

Sistem imun merupakan salah satu sistem di dalam tubuh manusia yang cukup kompleks dan menyangkut banyak sistem ogan lain seperti sistem transportasi dan sistem saraf. Saat membicarakan gangguan atau penyakit terhadap sistem imun, pikiran kita biasanya tertuju pada sebuah virus yang menyebabkan rusaknya sistem imun dan sampai sekarang belum ditemukan obatnya.

Para peneliti telah banyak melakukan percobaan dengan berbagai metode untuk bisa menemukan terapi yang bisa dilakukan terhadap subjek yang terkena infeksi virus HIV. Pada kesempatan ini akan dilakukan pemodelan sederhana bagaimana sebuah virus HIV bisa menginfeksi sel tubuh manusia terutama di bagian sel T dan bagaimana dinamika dari sebuah virus HIV sehingga bisa bertahan dalam jangka waktu tahunan di dalam sistem imun tubuh manusia.

Pemodelan ini dilakukan untuk memahami mekanisme sistem imun dan dinamika gerak dari virus HIV sehingga pada kesempatan mendatang dapat dilakukan penelitian berlanjut mengenai pengobatan atau penanggulangan terhadap objek yang terinfeksi virus HIV.

1.1. Model Matematika

Model matematika adalah suatu representasi dari suatu persamaan atau sekumpulan persamaan yang mengungkapkan perilaku suatu sistem. Model matematika merupakan suatu proses yang melalui tiga tahap yaitu perumusan model matematika,penyelesaian dan/atau analisis model matematika serta penginterpretasikan hasil ke situasi nyata.[1]

Dalam implementasi penggunaan model matematika terutama mengenai penyebaran virus, dicari perilaku penyebaran penyakit dan eksistensinya, yaitu titik kesetimbangan bebas penyakit dan titik kesetimbangan endemic. Titik kesetimbangn bebas penyakit adalah suatu kondisi dimana sudah tidak ada lagi virus yang menyerang dalam sel tubuh. Titik kesetimbangan endemic adalah siatu kondisi dimana virus masih ada dalam tubuh, namun jumlahnya cenderung konstan. [8]

1.2. Sistem Imun

Sistem Imun adalah sistem pertahanan manusia sebagai perlindungan terhadap infeksi dari makromolekul asing atau serangan organisme, termasuk virus, bakteri, protozoa dan parasit. Sistem kekebalan juga berperan dalam perlawanan terhadap protein tubuh dan molekul lain seperti yang terjadi pada autoimunitas, dan melawan sel yang teraberasi menjadi tumor.[2]

1.3. Karakteristik Virus HIV

Virus ( bahasa latin yang artinya toxin atau racun) adalah suatu partikel sub-mikroskopik (ukurannya berkisar antara 15-600 nm) yang dapat menginfeksi sel dari suatu organisme biologis. Mengandung inti dari DNA / RNA.[3]

http://www.chem-is-try.org/

Gambar 1. Virus HIV

HIV adalah akronim dari Human Immunodeficiency Virus. Virus ini adalah jenis virus yang melemahkan sistem kekebalan tubuh manusia. HIV menempel dan merusak sel – sel darah putih tertentu (sel T dan CD-4). Sel T dan sel CD-4 sangat penting dalam sistem kekebalan tubuh. HIV dapat tetap hidup dalam tubuh selama bertahun tahun dan pada akhirnya HIV melemahkan sistem kekebalan tubuh sehingga tubuh tidak mampu lagi melawan infeksi yang ditimbulkan oleh virus lainnya. Selama ini pengobatan dilakukan hanya untuk memperlambat atau menghentikan proses tersbut namun belum bisa menyembuhkan penderita yang terkena virus HIV tersebut.

Virus HIV memiliki dua jenis. Jenis pertama adalah HIV-1, yang merupakan penyebab utaman AIDS di seluruh dunia. AIDS adalah singkatan dari Acquired Immunodeficiency Syindrome. AIDS membuat sistem kekebalan tubuh terlalu lemah untuk melawan infeksi. Jenis kedua adalah HIV-2, yang kebanyakan ditemukan di daerah Afrika Barat. HIV hidup di dalam darah dan cairan tubuh lainnya serta sekresi seperti air manu, cairan vagina dan air susu ibu.

Sebuah paritkel HIV memiliki ukuran diameter sekitar 10-9 meter. Seperti kebanyakan baktero, partikel HIV ukurannya terlalu kecil bial dilihat dnegan mikroskop biasa. Tetapi dapat dilihat dengan jelas menggunakan mikroskop elektron

Proses infeksi sebuah virus HIV terhadap sel-T manusia

http://www.odhaindonesia.org/

Gambar 2. Siklus Hidup HIV

Mekanisme utama infeksi HIV dimulai setelah virus masuk ke dalam tubuh pejamu. Setelah masuk ke dalam tubuh pejamu, HIV terutama akan menginfeksi CD4 limfosit, juga menginfeksi makrofag, sel dendritik, serta sel mikroglia. Selubung protein yaitu gp120 memanfaatkan antigen CD4 sebagai reseptor untuk perlekatan awal. Kemudian terjadi perubahan bentuk dimana gp120 membutuhkan koreseptor (biasanya ko-reseptor chemokine CCR5), sehingga memungkinkan selubung protein kedua yaitu gp41 untuk berinteraksi dengan membran sel pejamu dan memungkinkan HIV masuk ke dalam sel

RNA dari HIV kemudian akan membentuk DNA serat ganda oleh enzim reverse transcriptase. Setelah DNA virus yang dibentuk masuk ke dalam inti sel pejamu dan berintegrasi dengan DNA dari sel pejamu akan ikut mengalami replikasi pada setiap terjadi proliferasi sel. Setiap hasil replikasi DNA ini selanjutnya akan menghasilkan virus baru. Kemudian virus baru ini akan berkembang di dalam membran sel

Setelah HIV masuk ke dalam tubuh, rangkaian terjadinya penyakit AIDS dimulai. Tahap-tahap terjadinya penyakit AIDS meliputi infeksi primer, penyebaran virus ke organ limfoid, masa laten, penyakit klinis dan kematian. Waktu antara infeksi primer berkembang menjadi penyakit klinis sekitar 10 tahun. Diperkirakan sekitar 10 milyar partikel HIV dihasilkan dan dihancurkan setiap harinya. Akhirnya penderita akan menderita gejala-gejala konstitusional dan penyakit klinis yang nyata seperti infeksi opportunistik atau kanker.[4]

II. Metode Penelitian

Pada laporan tugas besar ini, metode yang digunakan adalah studi literature dengan mengacu pada buku-buku dan jurnal yang terkait dengan topic bahasan ini. adapun langkah-langkah yang dilakukan adalah:

a. Mengkaji dan mengkonstruksi model dinamika virus HIV pada sel tubuh manusia dengan beberapa asumsi yang telah ditetapkan sebelumnya.

b. Menentukan kondisi virus dan keadaaan setimbang model dinamika virus

c. Menganalisis kesetimbangan dinamika virus yang diperoleh

continue reading:

[Model Sederhana Dinamika Virus HIV Pada Manusia] Siti Nurhasanah 10209067

Daftar Pustaka

[1] Abadiyah, Lilik Masluhatul. Analisis Model Matematika Pada Pengaruh Sistem Imu Terhadap Infeksi Virus HIV. 2009. Jurusan Matematika. Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri (UIN) Malang.

[2] “Immunology”. School of Medicine, University of South Carolina. (Diakses pada 28 Desember 2011 9.32 AM).

[3] Darfiansyah. Mekanisme Sitem Imun terhadap Virus. (Diakses pada 18 Desember 2011 5.00 PM)

[4] “Chapter II. Pengenalan HIV/AIDS”. Universitas Sumatera Utara. (Diakses pada 20 Desember 9.23 PM)

[5] Perelson, Alan. S. Modelling Viral And Immune System Dynamics. 20, 28-36 (2002)

[6] Winarno, Analisis Model Dinamika Virus Dalam Sel Tubuh. 2009. Universitas Negreri Semarang.

[7] Purbasari, Ayi, dkk. Clonal Selection Algorithm: Bio-Inspired Alghoritms sebagai Solusi Persamaan Kompleks. Dipresentasikan pada Konferensi Nasional Sistem dan Infromatika 2011; Bali 12 November 2011

[8] Gunawan, A.Y, dkk. Model Dinamik sederhana Untuk Masalah Peningkatan Populasi Perokok. Vol 14, No 1 (2008), 63-72. J. Indones. Math. Soc (MIHMI)

[9] Tamrin, Husni, dkk. Model SIR Penyakit Tidak Fatal. 2007. Jurusan Matematika FMIPA Universitas Gajah Mada. Yogyakarta

Ditujukan untuk memenuhi tugas mata kuliah Biofisika FI4151, Prodi Fisika ITB