Malaria merupakan suatu jenis penyakit menular yang disebabkan oleh adanya parasit Plasmodium dalam darah. Terdapat empat jenis Plasmodium yang dapat menginfeksi manusia, yaitu Plasmodium vivax, Plasmodium falciparum, Plasmodium malariae, dan Plasmodium ovale. Dari empat jenis Plasmodium tersebut, Plasmodium falciparum dan Plasmodium vivax merupakan Plasmodium yang dominan dalam kasus malaria di Indonesia. Malaria ditularkan ke manusia melalui gigitan nyamuk betina Anopheles yang terinfeksi oleh parasit Plasmodium. Selain itu, bentuk penularan lain dari malaria dapat berupa penularan dari wanita hamil yang terinfeksi malaria kepada janinnya serta melalui transfusi darah yang terkontaminasi oleh parasit Plasmodium. Menurut WHO, terdapat 228 juta kasus malaria dengan jumlah kematian sebanyak 405 ribu jiwa di seluruh dunia pada tahun 2018.
Indonesia yang terletak di daerah tropis memiliki dua macam musim yaitu musim hujan dan musim kemarau. Pada setiap musim tersebut, kondisi iklim akan berubah sesuai dengan faktor lingkungan yang mempengaruhinya. Hal ini, sangat berpengaruh dalam penyebaran malaria, alasannya karena nyamuk berdarah dingin maka perubahan iklim dapat secara drastis mempengaruhi distribusi populasi, laju gigitan, daya tahan hidup, serta waktu perkembangan patogen di dalam nyamuk. Peningkatan suhu hanya setengah derajat celsius dapat meningkatkan 30% hingga 100% populasi nyamuk. Dengan suhu yang lebih tinggi, nyamuk maupun parasit malaria bisa matang lebih cepat sehingga penyebaran malaria semakin meningkat. Namun, jika suhu menjadi terlalu tinggi maka nyamuk maupun parasit malaria tidak dapat bertahan hidup. Selain itu, genangan air yang merupakan tempat berkembang biak nyamuk juga mempengaruhi penyebaran malaria. Semakin tinggi curah hujan menyebabkan pererkembangbiakan larva nyamuk semakin meningkat, yang akhirnya menghasilkan lebih banyak nyamuk untuk menyebarkan penyakit.
Model matematika merupakan alat bantu untuk memahami dinamika penyebaran penyakit menular termasuk penyakit malaria. Bentuk lain dari model matematika yang dapat digunakan untuk mengendalikan penyebaran penyakit adalah dengan menformulasikan strategi kontrol optimal yang efektif untuk mencegah dan mengobati malaria. Beberapa peneliti telah mengkaji kontrol optimal untuk mengurangi penyebaran malaria dengan pengunaan kelambu berinsektisida, residual spraying dalam ruangan, serta screening pada pengobatan individu dengan gejala dan tanpa gejala. Peneliti lain telah membahas strategi kontrol optimal untuk mengurangi persebaran malaria dengan pengobatan dan insektisida sebagai kontrol optimal.
Model penyebaran penyakit berbentuk vector-host seperti demam berdarah dengan pengaruh variasi musim pada kelahiran nyamuk telah banyak diteliti. Berikutnya kajian tentang model matematika penyebaran malaria yang mempertimbangkan faktor iklim berupa perubahan suhu dan curah hujan pada malaria yang berperan penting pada laju penyebaran malaria juga banyak diteliti. Pada penelitian ini, dikaji model matematika penyebaran malaria dengan membagi individu terpapar menjadi dua yakni individu terpapar dengan masa inkubasi jangka pendek dan individu terpapar dengan masa inkubasi jangka panjang. Berikutnya pada model tersebut dipertimbangkan faktor variasi musim pada populasi nyamuk serta penerapan strategi kontrol optimal berupa upaya insektisida pada populasi nyamuk, pencegahan dan pengobatan pada populasi manusia.
Dari hasil pembahasan, model malaria tanpa faktor musiman memiliki dua titik setimbnag yakni titik setimbang bebas penyakit dan endemik. Dari hasil perhitungan juga diperoleh bilangan reproduksi dasaryang merupakan besaran penting dalam epidemiologi matematika. Titik setimbang bebas penyakit akan stabil secara asimtotik lokal jika bilangan reproduksi dasar kurang dari satu. Berikutnya, analisis sensitivitas global diselidiki menggunakan Partial rank correlation coefficient (PRCC) untuk mengungkap parameter yang memberikan pengaruh terhadap penularan malaria. Dari hasil analisis menunjukkan bahwa laju penularan dan umur nyamuk menunjukkan parameter sensitif yang paling kuat. Selanjutnya dilakukan simulasi model malaria dengan faktor musiman yang diimplementasikan dalam tiga skenario yakni pada daerah beriklim dingin, sedang dan panas. Dari ketiga skenario tersebut, faktor musiman paling berpengaruh terhadap nyamuk penular dan juga populasi manusia yang terpapar di wilayah yang beriklim panas. Berikutnya, strategi pengendalian optimal berupa upaya insektisida, pencegahan, dan upaya pengobatan telah diintegrasikan untuk meminimalisir penyebaran penyakit malaria di masyarakat. Kami telah mendemonstrasikan empat strategi berbeda untuk mitigasi malaria. Dari percobaan simulasi dapat diketahui bahwa jumlah manusia terinfeksi dan nyamuk terinfeksi dapat dikurangi dengan berbagai kombinasi variabel kontrol. Namun demikian, implementasi ketiga kontrol secara bersamaan merupakan strategi intervensi terbaik untuk meminimalkan penularan penyakit malaria di masyarakat. Hasil ini sejalan dengan penelitian sebelumnya yang menunjukkan bahwa suhu dan curah hujan merupakan faktor-faktor yang penting dalam pemodelan penyakit yang ditularkan melalui vektor musiman yang dapat mempengaruhi tingkat gigitan, kelangsungan hidup, dan kelimpahan nyamuk.
Penulis: Dr. Fatmawati, M.Si
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211379721003806
Authors: Fatmawati, Faishal Farrel Herdicho, Windarto, Williams Chukwu, Hengki Tasman.
Title: An optimal control of malaria transmission model with mosquito seasonal factor, Results in Physics, 25 (2021) 104238.https://doi.org/10.1016/j.rinp.2021.104238
