Sekelompok ilmuwan dari Oak Ridge National Lab di Tennessee, Amerika Serikat, pimpinan Dan Jacobson, menemukan fakta baru seputar penyebab semakin parahnya efek infeksi virus SARS-CoV-2 pada pasien Covid-19. Efeknya bahkan dapat berujung pada kematian.
Serangkaian hipotesis mereka kemukakan dengan menganalisis gen dari sel cairan paru-paru sembilan pasien Covid-19 yang dibandingkan dengan 40 pasien kontrol. Analisis dilakukan menggunakan salah satu superkomputer tercepat di dunia saat ini, Summit.
Analisis komputasi menunjukkan gen yang berkaitan dengan salah satu sistem tubuh yang dapat menurunkan tekanan darah, yakni sistem bradikinin, diproduksi secara berlebihan dalam sel cairan paru-paru pasien Covid-19. Hasil analisis ini dipublikasikan di eLife.
Bradikinin membantu mengatur tekanan darah dengan melebarkan pembuluh darah dan membuatnya permeabel. Hanya, virus corona mendorong produksi bradikinin berlebih atau disebut “badai bradikinin”. Akibatnya, pembuluh darah bocor dan cairan menumpuk di jaringan lunak tubuh.
Selama ini diyakini penyebab kematian pasien Covid-19 adalah “badai sitokin”, yakni reaksi tubuh melepaskan banyak sitokin—protein kecil yang membantu mengatur sistem kekebalan. Namun tim rupanya juga menemukan badai bradikinin bisa meningkatkan risiko kematian.
Jacobson berpendapat badai bradikinin mungkin malah menjadi penyebab sebagian besar patogenesis virus. Jika ini benar, berarti obat-obatan yang ada dapat digunakan kembali untuk memperlambat patogenesis Covid-19.
“Jika kita dapat memblokir patogenesis ini pada pasien yang parah, kita dapat menjaga respons tubuh dan memberikan waktu pada sistem kekebalan tubuh untuk melawan virus sehingga pasien dapat pulih,” kata Jacobson.
Badai bradikinin berkaitan dengan berbagai gejala yang dialami penderita Covid-19, seperti nyeri otot, kelelahan, mual, muntah, diare, dan sakit kepala. Gejala serupa dialami pasien dengan kondisi terkait dengan bradikinin lainnya, seperti angioedema herediter, atau kondisi genetik yang ditandai dengan pembengkakan di seluruh tubuh.
Menggunakan superkomputer Summit dan Rhea di Oak Ridge Leadership Computing Facility, Jacobson membandingkan gen pasien Covid-19 dengan kelompok kontrol dan menganalisis data ekspresi gen skala populasi—17 ribu sampel dari individu sehat.
Summit memiliki kinerja teoretis 200 petaflops, atau 200 kuadriliun kalkulasi per detik. Untuk menjalankan 2,5 miliar kalkulasi korelasi, Jacobson dan tim dapat menyelesaikan kalkulasi dalam sepekan. Sedangkan dengan komputer biasa, kalkulasi ini bisa memakan waktu berbulan-bulan.
Tim menemukan hal menarik saat menganalisis data bahwa virus corona menurunkan jumlah angiotensin-converting enzyme (ACE) dan justru meningkatkan jumlah ACE2, yang digunakan oleh virus SARS-CoV-2 sebagai titik masuk ke tubuh manusia.
Fakta yang terjadi adalah jumlah ACE2 meningkat 200 kali lipat. Padahal, biasanya, ACE2 dalam kadar tinggi tak ditemukan dalam jaringan paru-paru. Ketidakseimbangan inilah yang menyebabkan kadar bradikinin meningkat.
“Ketika enzim pengubah angiotensin hilang, terjadi pembukaan pembuluh darah yang berakibat kebocoran,” kata Jacobson. “Jika itu terjadi di paru-paru, sel kekebalan yang ada di pembuluh darah akan membanjiri jaringan yang terinfeksi di sekitarnya dan menyebabkan peradangan.”
Paru-paru pasien Covid-19 memiliki peningkatan jumlah asam hialuronat, zat lengket yang ditemukan di jaringan ikat yang dapat menjebak sekitar 1.000 kali beratnya sendiri dalam air untuk membentuk hidrogel.
Tim menemukan bahwa gen dalam sel pasien Covid-19 dapat meningkatkan produksi asam hialuronat dan menurunkan pemecahnya. “Ketika paru-paru kelebihan asam hialuronat, itu seperti mencoba bernapas dalam gel,” kata Jacobson.
Artinya, Jacobson menjelaskan, berapa pun oksigen yang dipompa, tak berpengaruh. Sebab, alveoli di paru-paru diisi oleh hidrogel ini. Dengan kelebihan asam hialuronat ini, setiap air bocor keluar dari pembuluh darah karena bradikinin akan menyerap struktur ini. “Paru-paru menjadi seperti balon air,” ujar dia.
FIRMAN ATMAKUSUMA | SCIENCEDAILY | ELEMENTAL | HEALTHJADE
8
