BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. merah, berat setiap ginjal antara gram. Setiap ginjal dibungkus oleh selaput

ADLN- PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Anatomi Ginjal Manusia mempunyai sepasang ginjal yang terletak di daerah pinggang

sehingga sering disebut buah pinggang. Letaknya antara ruas tulang belakang pertama dan ruas tulang belakang kedua. Secara visual bentuk ginjal menyerupai kacang merah, berat setiap ginjal antara 100 – 150 gram. Setiap ginjal dibungkus oleh selaput tipis yang disebut kapsula renalis yang terdiri atas jaringan fibrous berwarna ungu tua. Pada potongan sagital ginjal akan terlihat dua bagian, yaitu bagian tepi luar yang disebut korteks dan bagian dalam yang berbentuk segitiga piramid ginjal disebut medulla. Korteks tampak agak pucat dan terdapat corpusculi renalis, tubuli contorti, permulaan tubulus collectus. Pada medulla terdiri dari bangunan berbentuk piramid disebut piramid renalis, ujung piramid akan menjadi calix minor, beberapa calix minor bergabung menjadi calix major, beberapa calix major bergabung menjadi pelvis renalis dan berlanjut sebagai ureter ( Kiersten M et al, 2008). Di dalam ginjal terdapat satuan fungsional ginjal yang paling kecil, yaitu nefron yang terdiri atas beberapa bagian, yaitu glomerulus, kapsula bowman, tubulus proksimalis, ansa henle, tubulus distalis, dan duktus koligentes.

8 DISERTASI

EFEK PROTEKTIF GLUTAMIN......

GUNAWAN WIDODO


9

Gambar 2.1 Anatomi Nefron (Kierstan M et al., 2008) 2.1.1

Tubulus Ginjal Tubulus meliputi 90 % korteks ginjal yang terdiri atas tubulus konkortus

proksimalis, Ansa henle, tubulus distalis dan tubulus koligentes. Tubulus konkortus manusia panjangnya sekitar 15 mm dan dengan diameter 55 µm. Bentuknya berkelok-kelok dan berakhir sebagai saluran yang lurus yang berjalan kearah medulla disebut ansa henle. Secara morfologis dan fungsi tubulus proksimal dibagi menjadi dua bagian: pars convulta di korteks dan pars rekta di perbatasan korteks dan medulla. Hasil klasifikasi lain ada tiga, yaitu : S1, S2, dan S3. Pars convulta meliputi S1 dan bagian pertama S2, pars rekta meliputi sebagian S2 dan S3 lokasinya berada di medulla bagian luar.

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


10

Gambar 2.2 Histopatologis Tubulus Ginjal (Parsa,S and Anne H., 2008) Ciri khas dari sel tubulus proksimal adalah permukaan sel nya diliputi oleh banyak mikrovilli yang berfungsi memfasilitasi dalam proses reabsorbsi. Sel epitel tubulus proksimal mempunyai sitoplasma yang acidophilic dan mitokondria yang besar. Fungsi utama epitel tubulus proksimal adalah untuk reabsorbsi natrium, klorida, bikarbonat, kalium, fosfat dan lautan organik seperti glukosa dan asam amino (Kierstan M et al., 2008).

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


2.2

Acute Kidney Injury

2.2.1

Definisi

11

Acute Kidney Injury (AKI) adalah terjadinya penurunan yang cepat atau tibatiba dari fungsi ginjal. Kondisi ini ditandai dengan peningkatan konsentrasi kreatinin serum, dengan atau tanpa diserta terjadinya gangguan keseimbangan cairan maupun elektrolit. Roesli (2008) menerjemahkan AKI menjadi Gangguan Ginjal Akut (GgGA), tetapi karena sampai saat ini belum ada kesepakatan terjemahan yang baku dalam bahasa Indonesia, peneliti memakai terminologi AKI. AKI dipakai untuk menyempurnakan definisi lama Acute Renal Failure (ARF). Konsep baru ini diajukan oleh Acute Dialysa Quality Initiative (ADQI) yang kemudian disempurnakan oleh Acute Kidney Injury Network (AKIN) juga oleh Kidney Disease Improving Global Outcomes (KDIGO).

2.2.2

Diagnosis Diagnosis AKI menurut kriteria Acute Kidney Injury Network (AKIN) adalah

terjadinya penurunan mendadak fungsi ginjal (dalam 48 jam) yang ditandai dengan peningkatan kadar kreatinin serum sebesar ≥ 0,3 mg/dl (≥ 26,4 µmol/l) atau kenaikan kadar kreatinin serum lebih dari 1,5 kali (>50 %) bila dibandingkan dengan kadar sebelumnya atau penurunan urine output (UO) menjadi kurang dari 0,5 cc/jam selama lebih dari 6 jam (Mehta et al.,2007; Roesli, 2008). Menurut KDIGO (2012) difinisi AKI apabila urine output kurang dari 0,5 cc/kgBB/jam selama 6 – 12 jam.

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


12

Sebelum kriteria menurut AKIN ini disosialisasikan, ADQI memakai kriteria RIFLE. Kriteria ini dibuat dengan memperhitungkan faktor yang mempengaruhi perjalanan penyakit mulai Risk, Injury, Failure, Loss, End-Stage Renal Failure. Pada tahun 2005, AKIN membuat sedikit modifikasi pada kriteria RIFLE dengan berbagai pertimbangan, salah satunya menghilangkan kriteria L (Loss) dan E (End stage-renal failure) karena tidak menggambarkan tahapan penyakit tetapi prognosis.

Gambar 2.3

2.2.3

Kriteria RIFLE (Mehta et al.,2007)

Etiologi Penyebab AKI secara garis besar dibagi menjadi tiga bagian, yaitu pre-renal,

renal, dan post-renal.

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


13

A. Pre-renal Penyebab pre-renal adalah hipoperfusi ginjal. Hipoperfusi dapat disebabkan oleh hipovolemia atau menurunnya volume sirkulasi yang efektif. Pada gangguan jenis ini, jaringan integritas ginjal masih terpelihara dengan baik dalam arti masih utuh, sehingga prognosis dapat lebih baik apabila faktor penyebab bisa cepat dikoreksi. Apabila upaya perbaikan hipoperfusi tidak berhasil, akan timbul risiko gangguan intrinsik yang menetap, akibat terjadinya Nekrosis Tubular Akut (NTA). Pada kondisi ini, fungsi otoregulasi ginjal akan berupaya mempertahankan tekanan perfusi melalui mekanisme vasodilatasi intra renal. Pada keadaan hipoperfusi akibat hipovolemia, ginjal akan mempertahankan diri dengan sistem otoregulasi. Sistem baroreseptor akan diaktifkan yang selanjutnya akan mengaktifkan sistem syaraf simpatis, sistem renin-angiotensin-aldosteron serta merangsang pelepasan vasopressin dan endothelin-1 (ET-1) yang merupakan mekanisme tubuh untuk mempertahankan tekanan darah dan curah jantung serta perfusi cerebral. Pada kondisi ini, mekanisme otoregulasi ginjal mempertahankan aliran darah ginjal dan Laju Filtrasi Glomerulus (LFG) dengan vasodilatasi arteriol aferen yang dipengaruhi oleh refleks miogenik serta prostaglandin dan Nitric Oxide (NO), juga terjadi vasokonstriksi arteriol eferen yang terutama dipengaruhi oleh angiotensin-II dan ET-1. Mekanisme ini bertujuan mempertahankan homeostasis intra renal. Beberapa gangguan hemodinamik yang akan meningkatkan kadar angiotensin-II, akan merangsang pula sistem syaraf simpatis sehingga terjadi reabsobsi natrium dan air di tubulus proksimal ginjal. Pada keadaan tersebut, terjadi

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


14

perangsangan dari sekresi hormon aldosteron dan vasopressin (hormon anti diuretik) sehingga mengakibatkan peningkatan reabsobsi natrium, urea dan air pada segmen distal dari nefron. Dapat disimpulkan bahwa sebagai respons fisiologis terhadap gangguan hipoperfusi ginjal yang ringan maka untuk mempertahankan LFG akan terjadi retensi urine dan natrium, sehingga urine menjadi pekat dan kadar natrium urine rendah. Mekanisme otoregulasi ini dapat terganggu apabila gangguan hipoperfusi berlangsung berat dan lama (Lameire N, 2005; Roesli, 2008).

Gambar 2.4 Mekanisme Laju Filtrasi Glomerulus Beberapa penyebab AKI pre-renal adalah : (Roesli, 2008) 1. Kehilangan volume cairan tubuh memalui :

DISERTASI

a. dehidrasi

: apa pun sebabnya

b. perdarahan

: apa pun sebabnya

c. gastro-intestinal

: diare, muntah, cairan NGT

d. ginjal

: diuretik, osmotic diuretik, insufisiensi adrenal, dll

e. kulit

: luka bakar, diaphoresis

f. peritoneum

: drain pasca-operasi


GUNAWAN WIDODO


15

2. Penurunan volume efektif pembuluh darah (cardiac output) : a. infark miokard b. kardiomiopati c. perikarditis (tamponade jantung) d. aritmia e. disfungsi katup f. gagal jantung g. emboli paru h. hipertensi pulmonal i. peggunaan ventilator 3. Redistribusi cairan : a. hipoalbuminemi (sindroma nefrotik, sirosis hepatis, malnutrisi) b. syok vasodilator (sepsis, gagal hati) c. peritonitis d. pankreatitis e. rhabdomiolisis (crush injury) f. asites g.

obat vasodilator

4. Obstruksi Renoaskuler : a. arteri renalis (stenosis intra vaskuler, embolus, leserasi thrombus) b. vena renalis (trombosis intra vaskuler, infiltrasi tumor)

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


16

B. Intra-renal (intrinsik) Proses intrinsik yang mengakibatkan gangguan ini dikategorikan sesuai dengan lokasi utama terjadinya gangguan histologik pada komponen struktur ginjal. Secara klasik gangguan intrinsik dapat dibagi menjadi : 1. gangguan glomerulus akut 2. gangguan interstitialis 3. gangguan tubulus Pada beberapa bentuk gangguan intrinsik tersebut terdapat golongan yang tidak dapat dikategorikan ke dalam kategori klasik sehingga diusulkan untuk dapat dimasukkan dua kategori laninnya, yaitu penyakit vaskuler akut dan

kelainan

sekunder terhadap obstruksi intratubuler. Perbedaan utama dari suatu gangguan intrinsik dengan pre-renal maupun post renal adalah pada intrinsik sudah terjadi gangguan struktur ginjal. Perbaikan yang dilakukan terhadap penyakit yang menjadi penyebab tidak selalu akan diikuti dengan perbaikan struktur maupun fungsinya. Penyebab utama gangguan intrinsik adalah tubular nekrosis akut yang paling sering disebabkan oleh sepsis (50%), obat yang bersifat nefrotoksik (35%) dan keadaan iskemia (15%). Hipoperfusi sebagai etiologi AKI pre renal bila tidak ditangani dengan baik dapat berlanjut menjadi iskemik-NTA. Penyebab nefrotoksik– NTA antara lain adalah golongan aminoglikosida, cisplatin, atau amphoterin B. Berbagai obat-obatan juga dapat menyebabkan nefritis interstitial akut seperti penicillin, NSAID, inhibitor ACE, alupuriol, dan cimetidine. Beberapa zat kontras

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


17

radiologi juga bisa menyebabkan NTA terutama pada penderita yang sebelumnya sudah menderita hipoperfusi (Lameire N, 2005). Gangguan diglomerulus ginjal (glomerulus nefritis akut) dapat diakibatkan oleh reaksi autoimun pasca infeksi bakteri atau virus. Berikut adalah beberapa etiologi yang dapat menyebabkan gangguan fungsi ginjal (Roesli, 2008) : 1. Tubular Nekrosis Akut a.

beberapa obat

: aminoglikosida, cisplatin, amphoterin B

b.

iskemia

: apa pun sebabnya

c.

syok septic

: apa pun sebabnya

d.

obstruksi intratubuler

: rhabdomiolisis, hemolisis, multiple myeloma, asam urat

e.

toksin

: zat kontras, radiologi, karbon tetraklorid, logam berat

2. Nefritis Interstitial Akut a. beberapa obat

: penicillin, alipurinol, cimetidine NSAID, ACE inhibitor, H2 bloker, PPI

b. infeksi

: streptokokus, difteri, leptospirosis

c. metabolik

: hiperurikemia, nefrokalsinosis

d. toksin

: etilen glikol, kalsium oksalat

e. penyakit autoimun

: SLE

3. Glomerulonefritis Akut a. pasc infeksi

DISERTASI

: streptokokus, bakteri, hepatitis B, HIV, abses visceral


GUNAWAN WIDODO


b. vaskulitis sistemik

18

: SLE, Wegener’s granulomatous, poliartritis nodosa,

henoch-shollein purpura, IgA nefritis. c. glomerulonefritis membranoproliverative d. idiopatik 4. Oklusi mikrokapiler/glomerular : thrombotic thrombopenic purpura, hemolytic uremic syndrome, disseminated intravascular coagulation 5. Nekrosis kortikal akut

Gambar 2.1.3.1 Tubuler nekrosi

Gambar 2.5 Nekrosis Kortikal Akut (Cotran, RS et al, 1999) C. Post renal Acute Kidney Injury post renal merupakan 10% dari keseluruhan AKI. Keadaan ini terjadi akibat obstruksi saluran kemih apapun etiologinya. Obstruksi akan meningkatkan tekanan di dalam kapsula bowman dan menurunkan tekanan hidrostatik sehingga LFG menurun. AKI post renal dapat terjadi disebabkan oleh obstruksi yang terdapat di bawah kandung kemih (uretra) atau pada kedua ureter yang

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


19

akan menghambat aliran urine dari kedua ginjal. Bila obstruksi hanya terjadi pada salah satu ureter, maka AKI post renal baru akan terjadi bila ginjal sebelah sudah tidak berfungsi karena sebab lain. Bila penyebab obstruksi dapat segera dihilangkan, gangguan ginjal yang terjadi akan cepat membaik.

2.3

Cisplatin Senyawa cis-PtCl2-(NH3)2 pertama kali didokumentasikan oleh M. Peyrone

pada tahun 1845, awalnya dikenal sebagai garam peyrone. Kemudian pada tahun 1960-an para ilmuwan di Michigan State University menemukan bahwa elektrode platinum mengalami elektrolisis menghasilkan cisplatin yang kemampuan awalnya diketahui dengan menghambat perkembangbiakan bakteri E. coli. Pertama kali, cisplatin sebagai antikanker dicoba pada hewan tikus yang dibuat sarkoma. Mereka menemukan bahwa cisplatin tersebut efektif untuk mengobati sarkoma dan terus melakukan uji klinis pada manusia. Pada tahun 1978, cisplatin telah disetujui oleh Food and Drug Administration (FDA) sebagai obat anti kanker. Sejak tahun itu cisplatin banyak dipakai untuk mengobati kanker: sarcoma, small cel carcinoma, limfoma, kanker ovarium, kanker testis, kanker kepala dan leher (Putra, 2008) NH3

Cl Pt

NH3

Cl

Gambar 2.6 Struktur Cisplatin (Hanigan and Devarajan, 2003)

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


20

Cisplatin berbasis logam platinum, cara kerjanya sebagai antikanker dengan cara menempelkan diri pada DNA dan merusak DNA sel kanker yang selanjutnya akan merangsang ekspresi dan phosphorilasi P53 sampai terjadi apoptosis dan kematian sel (Hanigan dan Devarajan, 2003). Pada dasarnya cisplatin secara umum bukanlah merupakan senyawa yang relatif reaktif dan mudah bereaksi secara langsung dengan semua jenis molekul aktif pada sistem biologi termasuk di dalamnya basa dari DNA. Akan tetapi, bila senyawa ini terlarut dalam air, ligan kloro pada cisplatin diganti satu persatu dengan ligan air melalui reaksi hidrolisis, menghasilkan spesies yang bermuatan positif komplek yang dinamakan monohydrated complex (MHC). MHC ini memiliki reaksifitas yang tinggi pada PH asam. Pada kondisi PH fisiologis 85% MHC akan berada pada kondisi yang kurang reaktif. Dengan demikian, keseimbangan cisplatin ini dipengaruhi baik oleh PH maupun konsentrasi klorida pada saat pemberian cairan tersebut kedalam tubuh. Dalam plasma pada kondisi dengan kadar klorida rendah, pembentukan MHC akan terangsang dan bentuk ini akan menyebabkan keusakan sel. Pemberian larutan hipertonik akan menurunkan jumlah MHC sehingga akan menurunkan efek toksik obat ini. Sebaliknya pemberian larutan yang hipotonis akan meningkatkan efek MHC sehingga meningkatkan efek obat ini (Portilla,D et al.2010). Nama ‘ankylating’ berasal dari mekanisme kerja obat, sebuah gugus alkil menandakan sebuah atom karbon berikatan secara kovalen tunggal. Ikatan ankylating dibentuk dari elektrolit kuat, biasanya melalui ion carbonium atau radikal karbon. Senyawa elektrofilik ini secara alami akan mencari

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


21

atom nukleofilik. Atom yang rentan terhadap alkilasi adalah nukleotida guanine dari DNA, seperti terlihat pada gambar 2.7.

Gambar 2.7

Bentuk Ikatan Cisplatin dengan DNA (Putra, 2008)

Cisplatin masuk ke dalam sel melalui sistem transport yang dinamakan Organic cation transporter (OCT2), selain itu juga dengan berdifusi pasif. Transport mediated uptake tampaknya merupakan jalur utama masuk dalam sel ginjal. Ada tiga isoform OCT yang sudah dapat diidentifikasi pada manusia yaitu: OCT1 utama pada hati, OCT2 terutama pada ginjal dan OCT3 pada plasenta. Setelah di dalam sel,

ion klorida cisplatin akan memisahkan diri dari

platinum karena konsentrasi klorida di dalam sel rendah. Ion bermuatan positif platinum akan mengikat nukleofil seluler dalam DNA, RNA, dan protein. Bukti penelitian menunjukan bila ikatan platinum – DNA merupakan toksik yang menghambat pembelahan sel kanker. Terdapatnya tiol seperti belerang dari GSH akan

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


22

mengikat molekul platinum, menggantikan ion salah satu ion klorida dan mencegah ikatan dengan nukleofil seluler lain, sehingga peningkatan GSH intra seluler berkorelasi dengan menurunkan ikatan platinum – DNA. Hal inilah yang mendasari hipotesis bila peningkatan GSH intra seluler akan membuat sel kanker resisten terhadap cisplatin. Ikatan GSH – platinum akan dimetabolisme ekstraseluler oleh suatu enzim permukaan Gamma Glutamil Transpeptidase (GGT) menjadi ikatan platinum-cystein-glisin yang selanjutnya oleh N-Aminopeptidase (AP-N) menjadi ikatan platinum-cystein, seperti terlihat pada gambar 2.8 (Hanigan dan Devarajan, 2003)

Gambar 2.8 Skema Reaksi Cisplatin Dalam Sel Sumber : Hanigan and Devarajan, 2003

Cisplatin terikat oleh protein plasma seperti albumin, transferin dan gamma globulin. Konsentrasi tertinggi cisplatin ditemukan dalam ginjal, hati, usus dan testis.

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


23

Lebih dari 90% diekskresikan melalui ginjal, dan obat ini dapat di temukan pada ginjal dalam waktu 6 jam setelah pemberian walaupun dalam konsentrasi kecil. Sekitar 25% diekskresikan dalam ginjal setelah 24 jam pemberian (Yao,X et al.2007) 2.3.1

Efek samping cisplatin Sebagaimana obat kemoterapi lain, cisplatin juga mempunyai beberapa efek

samping, bergantung pada dosis dan lama pemberian. Beberapa efek samping yang banyak dijumpai adalah : a. nefrotoksik b. neurotoksik : neuro pathi perifer, gangguan pendengaran, tinnitus, vertigo c. gangguan gastro intestinal : mual, muntah, diare, anorexia d.

dermatologik : alopecia, rash

e. hematologik : anemia, penurunan sel darah dalam sumsum tulang, leukopenia 2.3.2

Pengaruh nefrotoksik Beberapa hasil penelitian telah menjadi bukti bahwa

efek kemoterapi

cisplatin juga berdampak pada sel-sel tubuh normal, di antaranya pada sel tubulus proksimal ginjal. Kurang lebih 20% penderita yang mendapat pengobatan cisplatin mengalami gangguan fungsi ginjal. Nefrotoksik diawali dengan terjadinya apotosis pada sel-sel tubulus proksimal yang bila berlanjut akan menjadi gangguan fungsi ginjal sebagai Acute Kidney Injury. Efek nefrotoksik tersebut dibuktikan bila cisplatin menyebabkan apoptosis pada sel tubulus proksimal hewan coba tikus, babi juga pada

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


24

manusia (Yao et al, 2006; Sanz et al, 2008; Ramesh and Reeves, 2004). Efek nefrotoksik tergantung dosis, dimana dosis kecil menyebabkan apoptosis, dosis besar cisplatin menyebabkan nekrosis. Cisplatin paling banyak diakumulasi di ginjal, ketidakseimbangan akumulasi cisplatin pada ginjal dibanding organ lain dan adanya retensi pada ginjal beberapa hari setelah pemberian cisplatin menambah kontribusi terjadinya kerusakan ginjal. Konsentrasi cisplatin dalam tubulus proksimal ginjal sekitar 5 kali lebih banyak daripada dalam serum. Ekskresi cisplatin paling banyak oleh ginjal dan hanya sekitar 10 % melalui feses. Cisplatin dapat ditemukan dalam ginjal sekitar 6 jam setelah pemberian, walaupun dalam konsentrasi kecil (Hanigan dan Devarajan, 2003). Terdapat beberapa teori tentang mekanisme terjadinya apoptosis pada sel tubulus proksimal ginjal akibat cisplatin, di antaranya adalah bila cisplatin memecah ikatan Nuclear Factor Kappa Beta (NFκB) dengan Inhibitor Kappa Beta (IκB) sehingga NFκB menjadi aktif. Kemudian NFκB secara transkripsi mengakibatkan makrofag mengeskpresikan sitokin TNF-α dan Transforming Growth Factor Beta (TGF-β). Ekspresi TNF-α diduga kuat ikut berperan dalam patogenesis kerusakan ginjal akibat cisplatin (Yao et al, 2007; Tsuruya et al, 2003; Hanigan and Devarajan, 2003). Hal ini kemudian melahirkan beberapa penelitian yang merupakan bukti bahwa dengan menghambat ekspresi TNF-α dapat mengurangi efek nefrotoksik akibat cisplatin, seperti pemberian asam salisilat dosis tinggi (Li et al, 2002) dan pemberian pentoxifillyn (Kim et al, 2003). Teori lain adalah tentang peranan enzim

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


25

GGT dan stres aksidatif. Terdapat mekanisme yang berbeda tentang peran enzim GGT. Pada sel tumor, peningkatan ekspresi GGT ternyata menyebabkan kanker menjadi kebal terhadap pengaruh cisplatin; sementara pada sel tubulus ginjal peningkatan ekspresi GGT justru membuat sel tubulus peka terhadap toksisitas cisplatin. Suatu penelitian telah membuktikan bahwa penghambatan GGT ternyata mengurangi efek nefrotoksik dari cisplatin, demikian juga pada tikus percobaan yang dibuat “knock out” GGT. GGT adalah suatu enzim permukaan yang berperan memetabolisir ikatan GSH–platinum menjadi ikatan platinum–cystein–glisin. Suatu penelitian in vivo dan in vitro membuktikan bahwa dengan menghambat ikatan GSHplatinum juga dapat mengurangi efek nephotoksik cisplatin (Hanigan and Devarajan, 2003). Stres oksidatif secara aktif terlibat dalam kerusakan ginjal akut akibat cisplatin. ROS diproduksi melalui sistem xanthine-xanthine oksidaseoksidasi NADPH dalam mitokondria sel. Cisplatin akan menginduksi glucose-6-phosphate dan aktifitas hexokinase yang akan meningkatkan produksi radikal dan menurunkan produksi antioksidan seperti superoksida dismutase, juga GSH (Yao et al, 2007). Suatu penelitian untuk menghambat ROS adalah dengan pemberian NAC (N-Acetyl Cystein ). NAC mempunyai efek antioksidan secara langsung dan tidak langsung karena adanya gugus sulfhidril, dimana setelah mengalami proses deasetilasi NAC akan melepaskan cystein dan akan meningkatkan pembentukan GSH intraselular (Ivanovski, 2005). Data tersebut sepintas bertentangan dengan bukti penelitian diatas,

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


26

dimana ikatan GSH-platinum berperan pada nefrotoksisitas cisplatin. Ternyata tingginya konsentrasi GSH dapat melindungi nefrotoksisitas cisplatin dengan berfungsi sebagai inhibitor aktifitas GGT. Tingginya konsentrasi GSH pada jaringan ginjal ternyata sangat menguntungkan karena dapat mengurangi nefrotoksisitas cisplatin dengan menurunkan konsentrasi platinum di ginjal (Appenroth D and Winnefeld K, 1993). Konsentrasi tinggi GSH juga dapat melindungi nefrotoksisitas cisplatin karena berfungsi sebagai inhibitor kompetitif aktifitas GGT (Hanigan et al, 1994). Terjadinya apoptosis pada sel tubulus proksimal juga terjadi melalui jalur aktivasi caspase. Cisplatin akan dimediasi oleh reseptor TNF superfamili yang disebut death receptor (TNFR1, FAS dan TRAIL) yang selanjutnya akan merangsang aktivasi caspase 8. Caspase 8 secara langsung akan mengaktifkan caspase 3 melalui Apoptosis Inducing Factor (AIF) yang menyebabkan terjadinya apoptosis. Apoptosis juga terjadi melalui ekspresi P53 yang akan merangsang bak-bax menempel pada mitokondria selanjutnya akan merangsang mitokondria mengeluarkan sitokrom c ke sitosol dan menyebabkan apoptosis. Sitokrom c juga dapat menyababkan apoptosis melalui aktivasi apoptosome Apoptotic Peptidase Activating Factor-1 (APAF-1) dan caspase 9 yang akan juga mengaktifkan caspase 3 untuk merangsang apoptosis (Ramesh and Reeves, 2004; Hanigan and Devarajan, 2003; Yao et al., 2007).

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


27

Gambar 2.9 Mekanisme Apoptosis Karena Cisplatin Sumber : Hanigan and Devarajan, 2003

Beberapa penelitian tentang upaya pendekatan renoprotektif terhadap cisplatin yang pernah dilakukan seperti pada tabel 2.1. Tabel 2.1

NO

1

2

DISERTASI

Beberapa Pendekatan Renoprotektif Terhadap Cisplatin Yang Telah Dilakukan

MEKANISME TINDAKAN

MOLEKUL TARGET

PENDEKATAN HAMBATAN

Mengurangi serapan cisplatin oleh sel ginjal

Kation organic transporter

Cimetidine, Cortikosterone

GGT

Acivicin

CSC

(Aminooxy) Asam asetat (AOAA)

Menghambat metabolism Cisplatin

BUKTI EKSPERIMENTAL

In Vitro

In Vivo

MDCK, HEK, FHPTC

Tikus, Tikus, Anjing

LLC-PK1

Tikus

LLC-PK1

Tikus


EFEK PADA TERAPI KANKER

Tidak jelas Membuat peka Tidak jelas

GUNAWAN WIDODO


3

Menghambat jalur kematian sel

4

Menghambat CDK

5

Menghambat p53

6

Menghambat MAPKs

Tikus

GST

Ketoprofen

Fas/TNFR1/2

Fas-KO, TNFR1/R2 - KO

MPTC, NRK52E

Tikus

Bax-Bak

Nutlin-3 KO Bax

RPTC

Tikus

Caspase

VAD,Caspase-1 KO

Tikus

Siklus sel

Roscovitine, Olomoucine, p21

RPTC, TKPTS, LLC-PK1 TKPTS

Tikus

CDK2

Purvalanol,p21

TKPTS

Tikus

p53

Pifithrin, p53

RPTC

Tikus

MEK/ERK

PD98059, Uo126

Tikus

P38

SKF-86002, SB203580

TKPTS, OK, PRTC PTC

Tikus

JNK/SAPK

SP600125

SRC kinase

PP1

TKPTS

EGFR

AG-1478

TKPTS

KO

Tikus

In Vitro

7 Antioksidan

Antioksidan umum

N-Acetylcysteine, Glutathatione

Hidroksil radikal bebas

DMTU

Degradasi hydrogen peroksida

Katalase dan turunannya

Diet antioksidan

8

DISERTASI

Menekan peradangan

28

Lycopene, glutamin,Vitamin CatauE,Xanthorr hizol,capsaicin,ok sigen hiberbarik,querce tin,gumarabic,Re bamipide

TKPTS, RPTC, LLC-PK1 TKPTS, RPTC, LLC-PK1

In Vivo

Tidak jelas Tidak jelas Tidak jelas Tidak jelas Tidak jelas Tidak Jelas Tidak jelas Tidak jelas Tidak jelas Tidak jelas Tidak jelas Tidak jelas

Tikus, Tikus, Manusia

Tidak Jelas

Tikus Tikus

Tidak jelas

Tikus

Membuat peka

RPTC

Tikus, Tikus, Manusia

Tidak jelas

TNF-α

Salisilat, TNF-α KO

RPTC

Tikus

Tidak jelas

IL-10

IL-10

MPTC

Tikus

Tidak


GUNAWAN WIDODO


29

jelas

9

Lain-lain

Nitrat oksida

L-Arginine

PPAR

Rosigilitazone,fib rate

Sitoprotektor jaringan Lokal anestesi Faktor pertumbuhan

Sumber : Pabla and Dong, 2008

2.4

Tikus HK-2, LLC-PK1

Amifostine Prokaine hidroklorida Factor serum Thymus

Tikus Manusia, Tikus Tikus,

LLC-PK1

Tikus

Tidak jelas Membuat peka Tidak ada efek Tidak ada efek Tidak jelas

Glutamin Glutamin (Gln) adalah suatu asam amino nonesensial. Dimana tubuh dapat

menghasilkan sendiri dari glutamat disintesis oleh enzim glutamin synthetase. Namun, manakala tubuh dalam keadaan sakit berat, glutamin menjadi asam amino esensial. Di dalam tubuh, glutamin banyak tersebar dalam jaringan otot. Glutamin diperlukan dalam proliferasi dan pertumbuhan sel, juga peranannya pada ekspresi sitokin dan heat shock protein (HSP). Glutamin disintesis oleh enzim glutamin synthetase dari glutamat dan ammonia. Reaksi glutamin sintetase ini sangat penting dalam beberapa hal, di samping menghasilkan glutamin yang merupakan salah satu dari 20 asam amino utama, juga pada hewan glutamin adalah asam amino utama yang ditemukan dalam sistem peredaran darah (King, 2010).

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


30

Gambar 2.10 Reaksi Glutamin Sintetase (Ramonet D et al, 2004) Glutamin adalah suatu prekusor pembentuk glukosa, beberapa peptide, protein, nukleotida dan berfungsi sebagai subtract energy pada kebanyakan sel. Glutamin berperan penting pada beberapa area diotak, sistem kekebalan tubuh, otot, hati, saluran pencernakan dan ginjal. Dalam sistem kekebalan tubuh, glutamin berperan sebagai metabolit utama oleh sel fibroblast, sel limfosit juga makrofag. Otot adalah tempat penyimpanan utama bagi glutamin yang nantinya dipergunakan sebagai sumber glutamin utama untuk pembentukan jaringan. 2.4.1

Fungsi Glutamin Glutamin mempunya beberapa fungsi, di antaranya adalah:

a. sintesis protein seperti beberapa asam amino lain b. pengaturan keseimbangan asam basa di ginjal, dengan memproduksi ammonium

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


31

c. glukoneogenesis pada liver dan ginjal d. penyumbang nitrogen untuk beberapa reaksi anabolik e. penyumbang karbon untuk siklus asam sitrat f. glutamin diperlukan dalam proliferasi dan pertumbuhan sel, juga peranannya pada ekspresi sitokin dan heat shock protein (HSP). g. prekusor glutathione intra sel, suatu anti oksidan yang kuat untuk melindungi sel dari stres oksidatif, dan anti apoptosis. Dari paparan diatas dapat disimpulkan bahwa glutamin merupakan suatu asam amino non esensial yang sangat berguna bagi kehidupan sel. Glutamin berperan sebagai antiapoptosis dengan kemampuannya menghambat caspase 8, caspase 3, serta menghambat keluarnya Second Mitochondria-Derived Activator of Caspase (SMAC) (Mates et al, 2006). Di dalam sel, glutamin sangat berperan dalam pembentukan glutation (GSH) suatu antioksidan yang sangat kuat, seperti terlihat pada gambar 2.11.

Gambar 2.11 Skema Terbentuknya Gluthation Dari Glutamin (Roth E et al, 2002)

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


32

Gambar 2.12 Skema Pembentukan Glutamin Dari Glutamat (Ramonet D et al, 2004) Penelitian tentang glutamin sebagai suplemen sangat berguna pada penderita dengan kondisi stres metabolik. Glutamin telah diteliti pada berbagai macam penyakit seperti kanker, penyakit jantung, AIDS dan berbagai meta analisis yang menemukan bahwa glutamin mempunyai banyak peran yang menguntungkan pada penderita dengan kondisi sakit berat, sehingga dapat menurunkan angka kematian sekitar 20% pada penderita diruang rawat intensif (Mates et al, 2006). Suatu penelitian dengan pemberian glutamin intravena pada penderita pancreatitis ternyata secara signifikan terjadi penurunan IL-8 dan TNF-α serta terjadi percepatan perbaikan klinis yang nyata dibandingkan dengan yang tidak mendapat glutamin (Yang dan Xu, 2008). Glutamin juga dapat menurunkan TNF-α dengan meningkatkan sintesis glutathione pada sel epitel alveolar tikus (Zhang et al, 2008).

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


33

2.4.2 Peran glutamin sebagai antiapoptosis Apoptosis terjadi melalui jalur instrinsik dan ekstrinsik. Jalur ekstrinsik dimediasi oleh reseptor TNF superfamili yang disebut death receptor (TNFR1, FAS dan TRAIL) yang selanjutnya akan merangsang aktivasi caspase 8. Caspase 8 secara langsung akan mengaktifkan caspase 3 melalui Apoptosis Inducing Factor (AIF) yang akan menyebabkan apoptosis. Beberapa penelitian telah membuktikan tentang peran glutamin dalam menghambat ekspresi TNFα (Yang and Xu, 2008; Zhang et al, 2008). Jalur intrinsik terjadi akibat rangsangan bid , maka famili proapoptosis baxbak akan menempel pada mitokondria, yang selanjutnya mitokondria akan mengeluarkan sitokrom c dan merangsang apoptosis. Di sisi lain, glutamin berperan sebagai antiapoptosis dengan kemampuannya menghambat caspase 8, caspase 3, serta menghambat keluarnya

Second

Mitochondria-Derived Activator of Caspase (SMAC) akan merangsang apoptosome (APAF 1 dan caspase 9) yang juga akan merangsang caspase 3 untuk terjadi apoptosis. Glutamin berperan sebagai antiapoptosis dengan kemampuannya menghambat caspase 8, caspase 3, serta menghambat keluarnya SMAC (Mates et al, 2006). Seperti terlihat dalam gambar 2.13.

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


34

Gambar 2.13 Mekanisme Antiapoptosis Dari Glutamin (Mates et al, 2006)

Di dalam sel, glutamin sangat berperan dalam pembentukan GSH suatu antioksidan yang sangat kuat (Mates et al, 2006; Mardlani, 2010). Dalam suatu penelitian dengan pemberian glutamin intravena pada penderita pankreatitis ternyata secara signifikan menyebabkan terjadinya penurunan IL-8 dan TNF-α serta terjadi perbaikan klinis yang nyata (Yang and Xu, 2008). Glutamin juga dapat menurunkan TNF-α dengan meningkatkan sintesis GSH pada sel epitel alveolar tikus (Zhang et al, 2008). Pemberian glutamin juga dapat menurunkan ekspresi TNF-α serta meningkatkan HSP 72 pada sel mononukleus darah perifer manusia (Wischmeyer et al, 2003). Pemberian glutamin preoperasi cardiopulmonary bypass (CPB) hewan

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


35

coba ternyata terbukti meningkatkan ekspresi HSP 70, menurunkan ekspresi IL-6 dan IL-8 serta mengurangi kerusakan jaringan paru dan jantung (Hayashi et al, 2002).

Gambar 2.14 Peran Glutamin Dalam Menghambat ROS (Mates et al, 2006) 2.5

TNF-α TNF-α ditemukan oleh William Coley pada tahun 1900. TNF terdiri atas dua

jenis, yaitu TNF-α dan TNF-β dan dihasilkan oleh limfosit T. TNF-β kurang berperan dalam proses peradangan. TNF-α merupakan sitokin yang sangat berperan dalam peradangan apoptosis dan sepsis (Guntur, 2001). TNF-α (Tumour Necrosis Factor Alpha) merupakan pemicu pertama proliferasi sel endometriotik melalui induksi interleukin-8. TNF-α dikenal sebagai proinflammatory cytokines dan berpotensi angiogenik sehingga endometriosis

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


36

berkembang (Attar, 1999). Pada penelitian Iwabe dkk. (2000) disimpulkan bahwa TNF-α merupakan salah satu faktor penting pada patogenesis endometriosis. TNF-α adalah sitotoksik monokin yang diproduksi oleh makrofag. TNF-α berperan dalam inflamasi, penyembuhan luka dan pemodelan ulang suatu jaringan. TNF-α, disebut juga cachectin, dapat menginduksi septic shock dan cachexia. TNF-α merupakan sitokin yang terdiri dari 157 turunan asam amino. TNF-α diproduksi oleh beberapa tipe sel seperti monosit, makrofag, limfosit T, limfosit B, sel NK (natural killer), dan sel tipe lain yang distimulasi oleh endotoksin dan produk mikrobial lainnya. TNF-α diproduksi selama 3 hari pertama pada masa penyembuhan luka (Cruse and Lewis, 2004). Tumor Necrosis Factor menginduksi makrofag dan sel endothelial untuk mensekresi chemokins dan memfasilitasi apoptosis kepada sel target. TNF dalam jumlah besar diproduksi selama infeksi yang dapat mengarah kepada efek sistemik seperti demam, sintesis fase akut proteinoleh liver dan cachexia. TNF dalam jumlah yang sangat besar dapat menginduksi thrombosis intravascular dan shock. Dari semua efek biologis tersebut, efek sitotoksik dari TNF-α dan induksinya terhadap apoptosis adalah yang paling penting (Cruse and Lewis, 2004). TNF-α adalah sitokin pleiotropik yang diproduksi oleh berbagai tipe sel sebagai respons dari infeksi atau luka. TNF-α dapat menyesuaikan dengan diferensiasi sel, proliferasi dan apoptosis. Fungsi TNF-α bisa saja menguntungkan maupun membahayakan (Selman, 2004).

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


37

TNF-α adalah sitokin yang terlibat dalam inflamasi sistemik. TNF-α merupakan anggota dari sitokin yang menstimulasi reaksi fase akut. TNF-α terutama diproduksi oleh makrofag, meskipun dapat juga diproduksi oleh tipe sel yang lain. Peran utama dari TNF-α adalah dalam regulasi sel imun. TNF-α, sebagai pirogen endogen, mampu menginduksi demam, kematian sel secara apoptotik, sepsis, cachexia, inflamasi dan menghambat pertumbuhan tumor serta replikasi virus (Brynskov, 2002). Tumor Necrosis Factor utamanya diproduksi oleh makrofag. Namun TNF-α juga diproduksi oleh berbagai macam tipe sel yang lain termasul sel limfoid, mast cell, selendotelial, cardiac myocytes, jaringan lemak dan fibroblast. Sejumlah besar TNF dilepaskan sebagai respon lipopolisakarida, produk bakterial lainnya dan interleukin-1 (IL-1). Di kulit, mast cell menjadi sumber utama dalam pembentukan TNF, yang dapat dilepaskan sebagai rangsangan inflamasi. TNF-α memiliki fungsi untuk beberapa sistem organ, yang dilakukan bersama dengan IL-1 dan IL-6. fungsi tersebut antara lain bermanfaat bagi hipotalamus, liver, makrofag dan jaringan lainnya. Peningkatan konsentrasi TNF-α secara lokal akan menyebabkan tanda utama akan terjadinya inflamasi (Walsh, 1991). TNF-α merupakan ekspresi sitokin dari sel imun dan endotel yang dilepaskan dari aktivasi NFkB. Aktivasi NFkB berupa transkripsi dan berlangsung cepat. NFkB berguna untuk memberi respons stimuler seluler pertama dan cepat untuk kondisi emergency. Dalam keadaan inaktif, NFkB terikat oleh inhibitor Kappa Beta (IkB). Bila terjadi stimuli maka akan mengaktifkan IkB kinase (IKK) dan memfosforilasi

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


38

IkB sehingga ikatan NFkB dengan IkB terlepas dan NFkB menjadi aktif. Aktifnya NFkB inilah yang menyebabkan pelepasan TNF-α. TNF-α dikendalikan oleh gen kromosom monosit nomor 6 yang terdapat pada kompleks gen MHC atau HLA. Masa molekul TNF-α 17 Kda, merupakan tanda awal respon terhadap endotoksin, ekspresi meningkat cepat dalam waktu 90 menit. Dalam keadaan normal, ekspresi TNF-α < 35 pg/ml dan meningkat dalam inflamasi. TNF-α merangsang hipotalamus mengekspresikan prostaglandin E2 dan menimbulkan demam. Beberapa aktivitas biologis TNF-α antara lain : a. merangsang ekspresi IL-1 pada sel imun dan endotel b. merangsang endotel pembuluh darah untuk mengekspresikan ICAM-1 c. merangsang endotel pembuluh darah menghasilkan NO d. meningkatkan permeabilitas kapiler e. mengaktivasi komplemen f. TNF-α yang diekspresikan sel imun dan endotel, setelah NFkB dalam sel tersebut menjadi aktif g. TNF-α bersama IL-1 dan IL-6 yang menstimulasi terbentuknya protein inflamasi (serum amiloid, CRF, fibrinogen) (Guntur, 2001).

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


2.6

39

Reactive Oxygen Species Stres oksidatif adalah suatu keadaan dengan kondisi produksi Reactive

Oxygen Species (ROS) yang berlebihan sampai melebihi mekanisme pertahanan antioksidan endogen. ROS adalah zat kimia reaktif yang normal diproduksi karena proses metabolisme

tubuh terutama pada sistem pernapasan mitokondria.

Peningkatan kadar ROS akan menyebabkan reaksi biologis yang merugikan pada DNA, protein, lemak dan karbohidrat. Gangguan pada seluler inilah yang menimbulkan manifestasi klinis berupa gangguan pada kardiovaskuler, ginjal juga endokrin metabolik. Meningkatnya stres oksidatif ternyata berperan pada patogenesis hipertensi dan sebaliknya pada hipertensi juga akan meningkatkan produksi stres oksidatif (Manning and Meng, 2005). Dalam keadaan normal, ROS berperan penting pada berbagai proses biologis tubuh. ROS bersama neutrofil, monosit, makrofag dan eosinofil ikut pada proses pertahanan terhadap mikroba yang melibatkan sel fagosit melalui Nicitianamide Adenine Dinucleotidase Phosphate oksidase (NADP). Zat-zat ini mempunyai kemampuan merusak membran, DNA serta komponen lain dari kuman. Fungsi lain dari ROS adalah mengatur tonus vaskuler dan relaksasi sel otot polos serta menghancurkan sel tumor. ROS juga ikut membantu kerja beberapa enzim seperti ribonuleoside diphosphate reductase, sitokrom p450 dan sintesis prostaglandin. Nitrit oksida (NO) merupakan mediator yang diproduksi oleh sel endotel, makrofag, sel neuron dan dalam kondisi fisiologis bermanfaat bergantung pada tempatnya diproduksi. Beberapa fungsi fisiologis melibatkan NO antara lain

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


40

vasodilator, antiproliferasi, anti trombogenik, anti aterogenik, ‘intercellular signaling’, juga membunuh bakteri. NO yang berasal dari metabolit arginin dalam keadaan basal bertugas melawan senyawa konstriktor seperti angiotensin II, serotonin, prostaglandin dan tromboksan. Peningkatan ROS yang berlebih akan menimbulkan respons seluler yang merugikan seperti gangguan proses perubahan sel melalui proses transkripsi dan transduksi. Pada keadaan ini endotel yang sebenarnya memiliki efek protektif akan kehilangan kemampuannya bahkan endotel akan menghasilkan molekul inflamasi seperti Vascular Cell Adhesion Molecul-1 (VCAM-1), Intercellular Adhesion1(ICAM-1) dan Monocyte Chematactic Protein (MCP). Molekul-molekul ini mamfasilitasi terjadinya endothelial leucocyte interaction yang merupakan awal terjadinya proses aterosklerosis. Reactive Oxygen Species yang berlebih juga dapat mengganggu fungsi dan metabolisme lipid serta protein karena akan berikatan dengan polyunsaturated fatty acid sehingga menimbulkan lipid peroxides dan zat ini merupakan radikal yang tidak stabil yang dapat menghasilkan berbagai macam produk sekunder misalnya metabolik toksik dan zat-zat mutagenik. Produk sekunder ini dapat juga berikatan dengan kolesterol LDL dan membentuk oxy LDL yang bersifat kemotoksik terhadap monosit. ROS juga dapat mengoksidasi rantai asam amino dan protein sehingga menyebabkan fragmentasi protein. Gangguan ini akan merubah signaling protein.

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


2.7

41

Antioksidan Pengaruh sistem metabolisme dan pembersihan terhadap ROS dapat

merupakan faktor utama yang menentukan ekspresi dari proses signaling yang diregulasi oleh radikal bebas tersebut. Pemahaman bahwa stres oksidatif berperan pada proses disfungsi endotel memberikan implikasi akan adanya potensi yang dapat dilakukan untuk memperbaiki dan mengembalikan fungsi endotel. Beberapa penelitian tentang pemberian antioksidan telah dilakukan. Meskipun terdapat banyak antioksidan, hanya lima antioksidan yang merupakan network antioksidan, yaitu glutation, vitamin C, vitamin E, asam lipoat, dan koenzim Q10. Network antioksidan tersebut bekerja sama dalam tubuh untuk melindungi tubuh dari penyakit. Glutation (GSH) adalah master antioksidan yang paling kuat dan dapat meningkatkan imunitas dan merupakan detoksifikan. GSH, asam lipoat dan koenzim Q10 diproduksi oleh tubuh akan tetapi, kadar antioksidan ini dapat menurun pada usia lanjut, stres oksidatif, inflamasi dan infeksi (Subrata, 2009).

2.8 P53 P53 dikenal sebagai salah satu gen penekan kanker yang merupakan pelindung siklus sel. Gen penekan tumor P53 adalah protein yang mempunyai berat molekul 53 kilodalton (kD) dan pertama kali ditemukan pada 1979 (Vogelstein, 2000). Gen p53 yang merupakan faktor transkripsi tersebut berada pada kromosom manusia 17p13.1, terdiri dari 393 asam amino, 11 exon dan mempunyai panjang 20

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


42

kilobasa. Gen ini terbukti mempertinggi radiresistensi suatu sel (Bartek, 2001). Penelitian lain membuktikan bahwa pemberian P53 ke dalam sel kanker yang telah kehilangan fungsi gen p53 endogen akan memperkecil tumorigenesis. Sebaliknya, mutan P53 memperbesar proses pembentukan tumor (Lowe, 1993). P53 merupakan protein kelompok tumor suppressor gene, yaitu suatu protein yang berperan sebagai factor pengendalian pertumbuhan sel, bekerja didalam inti sel, khususnya pada proses pengendalian siklus pembelahan sel. Wild P53 merupakan faktor transkripsi terhadap pembentukan p21. Wild P53 juga akan memicu aktivitas bax (proapoptosis), aktivitas bax akan menekan Bcl (anti apoptosis), terjadi pelepasan cytocrome-c, mengaktifkan Apaf-1 selanjutnya mengaktifkan kaskade-caspase. Caspase yang aktif akan mengaktifkan DNA-se, DNA-se menembus membrane inti dan merusak DNA yang mutasi sehingga DNA yang bersangkutan rusak (fragmentasi) dan akhirnya sel mengalami apoptosis (Yao et al, 2007; Wei et al. 2007). Protein P53 yang diberi kode dengan gen p53 berperanan penting dalam perlindungan sel dengan menginduksi pertumbuhan sel dan atau proses apoptosis setelah terjadi kerusakan DNA yang disebabkan oleh mutagen seperti radiasi pengion. Hasil mutasi dan perubahan fungsi gen ini dapat ditemukan di lebih dari 50% dari berbagai jenis kanker pada manusia, tetapi proses mutasi p53 yang menyebabkan perkembangan neoplastik masih belum jelas. P53 telah dipercaya berperan dalam perbaikan DNA, hal ini menunjukkan bahwa ekspresi pembentukan mutasi p53 memungkinkan perubahan resistensi sel terhadap kerusakan DNA yang disebabkan

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


43

oleh radiasi. Selain itu, p53 diperkirakan berfungsi sebagai sebuah pos pemeriksaan siklus sel setelah terjadi iradiasi, juga menunjukkan bahwa hasil mutasi p53 mungkin mengubah respon proliferative sel terhadap radiasi. Mutasi p53 mempengaruhi respon seluler pada kerusakan DNA, baik dengan meningkatkan proses perbaikan DNA atau dengan meningkatkan toleransi seluler pada kerusakan DNA (Syaifudin, p53 gene mutation as biomarker of radiation induced cell injury and genomic instability, 2006). Gen p53 berperan dalam pengaturan siklus sel dengan mengontrol sejumlah gen termasuk gen untuk apoptosis jika kerusakannya berat. Rekonstitusi jalur apoptosis oleh p53 dapat terjadi dengan mentransfer gen p53 wild-type rekombinan pada sel kanker yang mengekspresi p53 null atau mutan (Syaifudin, 2007). Untuk menjalankan fungsinya, p53 mengikat DNA dalam bentuk yang spesifik sehingga memungkinkan p53 mengaktifkan transkripsi gen sasaran. Bagian tengah protein tersebut (residu asam amino 102-292) adalah deret spesifik daerah DNA-binding, dimana mutasi p53 secara spontan berada pada daerah ini dan secara langsung atau tidak langsung mempengaruhi interaksi p53 dengan DNA. Residu asam amino yang paling banyak mengalami mutasi berada pada atau dekat dengan DNA-protein (Chen, 1994). Produk gen MDM2 berikatan dengan p53 dan berlawanan dengan fungsi transaktivasi p53. Amplifikasi gen MDM2 terhadi pada beberapa jenis kanker seperti kanker payudara dan leukemia limfoblastik. Diyakini fungsi normal MDM2 adalah membatasi lamanya “arrest” yang diinduksi oleh p53 Implikasi P53 pada apoptosis yang diinduksi oleh berbagai agensia yang digunakan untuk terapi kanker seperti radioterapi maupun kemoterapi menunjukkan

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


44

bahwa inaktivasi P53 diduga berhubungan dengan resistensi pengobatan. Meskipun model selular dan hewan menunjukkan hasil yang jelas mengenai hubungan ini, namun masih terdapat kontroversi pada data klinis. Keadaan ini diperberat oleh temuan bahwa mutan p53 sangat heterogen dalam hal kehilangan fungsi dan mengarah ke berbagai macam fenotip yang mungkin spesifik untuk setiap sel. Di samping itu, p53 tidak hanya melindungi suatu organ atau sekelompok sel tertentu saja tetapi juga setiap sel tubuh dari kelainan. Para peneliti telah mempelajari jenis dan frekuensi munculnya tumor yang terjadi secara spontan dan akibat radiasi pengion dan menganalisis perubahan molekuler yang terjadi (Syaifudin, 2007). Penelitian pada hewan coba mencit secara in vitro dan in vivo menghasilkan bahwa setelah tiga hari pemberian cisplatin terjadi peningkatan BUN dan serum kreatinin, serta peningkatan ekspresi P53 dan terjadi apoptosis pada sel tubulus proksimal ginjal. Sementara pada kelompok mencit yang dibuat ‘knockout’ P53 (P53-) dibandingkan dengan yang biasa ( p53+ ) maka pada kelompok mencit yang dibuat defisiensi P53 (P53-) secara signifikan tampak fungsi ginjal lebih baik, kejadian apoptosis juga sebih sedikit pada sel tubulus proksimal dibandingkan dengan kelompok mencit dengan P53+ (Wei Q et al, 2007) Pada radiasi pengion, gen p53 merupakan salah satu target utamanya. Karena sel kanker adalah monoklon, hanya satu sel yang akan mengarah ke pembentukan kanker yang berkembang tidak normal dan lepas dari batas mekanisme pertahanan sel. Jika DNA terluka, maka sinyal p53 menghentikan pembelahan seluler dan memberikan waktu bagi sel untuk memperbaikinya. Dalam hal ini, p53 mengontrol

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


45

sensitivitas radiasi selular, artinya p53 membantu sel yang terkena pajanan radiasi untuk tetap bertahan hidup (Syaifudin, 2007). Pada hasil penelitian terbaru sudah diketahui dua fungsi yang menarik dari P53, yakni berperan dalam regulasi metabolisme sel dan mekanisme pertahanan terhadap antioksidan. P53 akan meningkatkan ekspresi enzim GLS2 (Phosphatactivated Glutaminase) baik dalam kondisi stres maupun tanpa stres pada sel. Peningkatan GLS2 secara signifikan meningkatkan GSH dan ratio GSH/GSSH, Peningkatan GLS2 juga meningkatkan NADH intrasel (Wenwei et al, 2010).

2.9 Caspase-3 Caspase-3 adalah anggota dari enzim caspase. Caspase adalah enzim protease yang mengandung sistein sebagai residu katalitik untuk memutus substrat spesifik pada residu asam aspartat, di dalam sel caspase berbentuk zymogen. Struktur caspase berupa rantai polipeptida berukuran 32-55 kilodalton yang terbagi menjadi tiga domain. Domain pertama berukuran 17-21 kilodalton yang merupakan domain sentral yang merupakan subunit katalitik terbesar (active side). Domain kedua adalah domain terminal berukuran 10-13 kilodalton yang merupakan sub unit katalitik terkecil. Domain ketiga berukuran 3-24 kilodalton yang merupakan prodomain terminal yang disebut death domain. Aktivasi caspase terjadi ketika ketiga domain mengalami pemotongan residu asam asparta yang menghilangkan domain amino terminal sehingga terjadi penggabungan domain besar dan domain kecil yang membentuk heterodimer kemudian diikuti oleh proses proteolitik. Dua heterodimer kemudian

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


46

bergabung menjadi tetramer yang merupakan bentuk aktif dari caspase (Ganapathy, 2008). Aktivasi proteolitik dari efektor caspase dapat memecah substrat tertentu, misalnya protein lamin yang menyebabkan pengerutan nukleus dan pembentukan budding. Pemecahan protein sitoskelet (fodrin, gelsolin, plectin, actin dan sitokeratin) menyebabkan perubahan bentuk sel. Demikian pula dengan pemecahan initiator caspase-activated DNase (ICAD) menyebabkan fragmentasi DNA (Herr, 2001). Caspase merupakan akronim dari cysteine aspartate-specific protease, adalah kelompok enzim protease sistein yang berperan penting dalam mengatur dan mengeksekusi kematian sel secara apoptosis. Di dalam sel, caspase diekspresikan dalam bentuk zimogen yang tidak aktif dan menjadi aktif melalui proses proteolitik bila di dalam substrat terdapat residu aspartat. Caspase-3 berperan sebagai efektor apoptosis (Shi, 2004). Dalam kelompok enzim caspase, caspase-3 berfungsi sebagai apoptotic effector bersama dengan caspase-6 dan caspase-7. Caspase-1, 4, dan 5 berfungsi sebagai cytokine activator. Sedangkan caspase-8 dan caspase-9 berfungsi sebagai apoptotic initiator. Secara umum dalam proses apoptosis, caspase berperan sebagai inisiator dan efektor. Dalam proses non apoptosis, caspase berperan sebagai pemotong substrat yang selektif dan untuk aktivasi (Ganapathy, 2008). Pada karsinoma, terdapat disregulasi proses apoptosis. Caspase-3 bersama dengan caspase-1 dan caspase-8 memediasi apoptosis setelah terinduksi FAS pada karsinoma. Resistensi karsinoma terhadap apoptosis yang dimediasi oleh FAS

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


47

mengakibatkan karsinoma dapat menghindar dari sistem imun pejamu dan memungkinkan tumor menempuh jalur alternatif untuk inflamasi dan angiogenesis (Salvesen, 2004). Apoptosis yang dimediasi oleh caspase dibagi menjadi dua jalur, yaitu jalur reseptor kematian dan jalur mitokondria. Pada jalur reseptor kematian, protein yang bertindak sebagai reseptor adalah kelompok tumor necrosis factor receptor (TNF-R) yang meliputi CD95 (APO-1/Fas), TNF-R1, DR4 (TRAIL-R1) dan DR5 (TRAILR2). Reseptor-reseptor tersebut berikutan dengan ligan yang sesuai. TNF-α dan TNFrelated apoptosis-inducing ligand (TRAIL). Ikatan antara reseptor dan ligan bisa bergantung atau tidak bergantung pada protein p53. Di samping mengaktifkan reseptor, protein p53 juga mengaktifkan protein PERP sebagai penyebab apoptosis bila terjadi kerusakan DNA. Rangsangan ligan terhadap reseptor menyebabkan trimerisasi dan menginduksi pembentukan death-inducing signaling complex (DISC) yang mengandung adaptor sitoplasma spesifik dan caspase-8. Beberapa protein adaptor seperti Fas-associated death domain (FADD) berikatan dengan reseptor CD95 dan DR4/5, sedangkan TNF-R-associated death domain (TRADD) bersosiasi dengan TNF-R1. Protein adaptor FADD mengandung domain kedua, tempat mengikat caspase-/caspase-10 yang disebut death effector domain (DED) selanjutnya caspase-8 diaktifkan oleh proses proteolitik sehingga dapat memecah beberapa protein termasuk procaspase-3 yang akan membawa ke program kematian (Wesselborg, 1999).

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


2.10

48

Heat Shock Protein Heat shock protein (HSP) yang dikenal juga dengan sebutan stres protein,

pertama kali ditemukan oleh Ritossa pada tahun 1962, merupakan sekumpulan protein fungsional dalam sel mahluk hidup yang ekspresinya meningkat bila sel terkena rangsangan stres seperti suhu yang tinggi, stres oksidatif, dingin, demam, inflamasi, juga gangguan oksigenasi dalam sel. Beberapa penelitian telah membuktikan bila sebagian besar HSP memiliki efek sitoprotektif kuat dan berperilaku sebagai molekul pendamping (moleculer chaperons) untuk protein sel lain. Berdasarkan pola sintesisnya HSP dibagi dua, yang pertama adalah HSP konstitutif, selalu ditemukan pada keadaan basal tanpa stres tetapi akan diproduksi lebih banyak manakala sel terpapar stres. Kedua adalah HSP inducible yang hanya ada pada sel organisme yang mengalami stres. Heat shock protein dikelompokkan dalam beberapa kelas berdasarkan berat molekulnya dan diduga mempunyai fungsi yang berbeda. Fungsi HSP masih terus menjadi bahan penelitian, pada berbagai macam jenis sel, hipertermia mengakibatkan akumulasi HSP yang cepat dalam nukleus dan pre-ribosom nukleolus. HSP juga menunjukan efek protektif terhadap hipertermia. Induksi sintesis HSP dengan kondisi heat shock sedang (moderat) akan mencegah proses mRNA dan meningkatkan jangka hidup sel apabila ada paparan stres berikutnya yang lebih berat (Mosser et al, 1997; Chun-Ying et al, 2000; Li F et al; 2002) Aktifasi tidak tepat dari signaling pathways dapat terjadi selama stres akut dan kronis sebagai akibat misfolding protein, agregasi protein atau gangguan

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


49

kompleks regulasi. Cara kerja chaperon adalah dengan karakteristik mereka sebagai protein homeostasis, mereka mengembalikan keadaan seimbang (balance). Misalnya setelah terkena suhu atau stres yang berat, protein yang rusak diisolasi melalui interaksi dengan chaperon dan melipat kembali ke keadaan semula atau didegradasi oleh proteasom. Peningkatan bermakna heat shock protein adalah bagian penting dari respon heat shock dan dirangsang terutama oleh heat shock factor (HSF). HSPs ditemukan di hampir semua organisme hidup, dari bakteri hingga manusia (Hargitai J et al, 2003) Heat shock protein diberi nama sesuai dengan berat molekul mereka. Misalnya, Hsp60, Hsp70 dan Hsp90 yang merupakan HSP paling banyak diteliti mempunyai ukuran secara berurutan 60, 70 dan 90 kilodaltons . Protein kecil 8 kilodalton seperti ubiquitin, yang menandai protein untuk degradasi, juga memiliki fitur protein heat shock. Fungsi HSP adalah sebagai upregulation stres, peranan sebagai molekuler chaperon dan house keeping (Takayama S et al, 2003) a. Upregulation stres Heat shock protein kadarnya meningkat jika dipicu oleh paparan berbagai kondisi jenis stres lingkungan seperti infeksi, peradangan, olahraga, paparan racun (etanol, arsenik, logam, ultraviolet ringan), kelaparan, hipoksia, nitrogen defisiensi (pada tanaman) atau kurang air. Karena itu, heat shock protein juga disebut sebagai protein stres dan peningkatan mereka kadang-kadang dijelaskan secara lebih umum sebagai bagian dari respon stres. Mekanisme heat shock (atau stres lingkungan lainnya) mengaktifkan heat shock factor belum jelas. Namun, beberapa studi

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


50

menunjukkan bahwa peningkatan protein yang rusak atau abnormal membuat HSPs dalam keadaan aktif (Mosser et al, 1997; Chun-Ying et al, 2000; Li F et al; 2002) b. Peranan sebagai pendamping Heat shock proteins berfungsi sebagai pendamping protein lain intraseluler dan berperan penting dalam interaksi protein seperti melipat dan membantu dalam pembentukan protein yang benar dan mencegah agregasi protein yang tidak diinginkan dengan cara membantu menstabilkan sempurna dan

protein yang melipat tidak

membantu pengangkutan protein melalui membran dalam sel

(Knowlton and Salfity, 1996). Beberapa anggota keluarga HSP selalu ada dan diekspresikan pada tingkatan rendah sampai moderat dalam semua organisme karena peran penting mereka dalam pemeliharaan protein. Beberapa fungsi pemelihara sel yang penting atau disebut molekul chaperon meliputi: 1) impor protein ke dalam kompartemen sel 2) melipat protein di cytosol, retikulum endoplasma dan mitokondria 3) degradasi protein yang tidak stabil 4) dissolution dari kompleks protein 5) mencegah agregrasi protein 6) kontrol regulasi protein 7) melipat kembali misfolded protein

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


51

c. Housekeeping Heat shock protein juga diekspresikan pada kondisi nonstres, karena fungsinya memantau protein sel. Beberapa contoh peran mereka di antaranya adalah memonitor adanya protein tua untuk didaur ulang (proteasome) dan membantu protein yang baru disintesis agar melipat dengan benar. Kegiatan ini adalah bagian dari sistem perbaikan sendiri sel, yang disebut "celluler stres respond" atau "heat shock respond". Pada mamalia, HSP telah diklasifikasi menjadi lima famili berdasar berat molekul tersebut yaitu HSP110, HSP90, HSP70, HSP60 dan HSP kecil. Setiap keluarga HSP tersebut diekspresi secara terus menerus atau teregulasi karena induksi atau sesuai dengan target kompartemen subseluler yang berbeda. HSP 60, HSP70, HSP90 diekspresikan secara terus menerus di sel mamalia, sedangkan HSP27 dan HSP70 sangat dipengaruhi oleh beberbagai stres yang berbeda panas, stres oksidatif atau obat anti kanker (Takayama S et al, 2003) Pada saat ini telah dibuktikan fungsi dan regulasi HSP pada banyak titik jalur signaling apoptosis dan regulasi apoptosis. HSP27, HSP70, HSP90 adalah anti apoptosis, sedangkan HSP60, HSP10 proapoptosis, seperti terlihat pada tabel 2.2 beikut.

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


Tabel 2.2 HSP

Fungsi HSP dan Peranannya Lokasi Fungsi apoptosis

HSP27

Cytosol/nukleus

Anti apoptosis

HSP60

Mitokondria

Pro apoptosis

HSP70

Cytosol/nukleus

Anti apoptosis

HSP90

Cytosol/nukleus

Anti apoptosis

HSP110

Cytosol/nukleus

Anti apoptosis

Sumber : Didelot et al., 2006

2.11

52

Target penting apoptosis - : ROS, Q/cytochome c + : NF-B,AKT + : Caspase 3 + : Caspase 3 - : AIF, Apart1, CAD, DR4, DR5, cathepsins, INK + : AKT - : Apart1, calpains + : AKT, RIP1

Heat Shock Factor Heat shock factor (HSF), dalam biologi molekular adalah nama yang

diberikan untuk faktor transkripsi yang mengatur ekspresi dari heat shock protein. Pada keadaan normal sel yang tidak stres, HSF dipelihara dalam bentuk non-aktif monomer di sitoplasma, disini terdapat peran HSP dalam men non aktifkan HSF. Pada saat sel mengalami stres, protein dalam sel mengalami denaturasi dan menjadi tidak berfungsi sehingga menyebabkan sel mati bila protein tidak diperbaiki saat itu. Kompleks heat shock protein memfasilitasi pelipatan protein yang tidak melipat atau mengalami kesalahan melipat, yang mana juga melepas HSF. Sehingga memungkinkan HSF mengaktifkan bentuk trimerik dan translokasi ke nukleus. HSF bentuk trimerik mempunyai kemampuan mengikat Heat Shock Elements (HSE's) dalam mengaktifkan heat shock genes. HSE's terdiri dari 5'-nGAAn-3' penta-

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


53

nucleotide berulang yang mana biasanya terjadi dalam rentetan benang empat atau lebih. Setelah HSF berikatan dengan HSE's merekrut mesin transcription melalui transaktifasi daerah tersebut untuk meningkatkan transkripsi dari gen heat shock. Belum jelas bagaimana kompleks heat shock protein memperbaiki protein asli tetapi diketahui bahwa energi berasal dari hidrolisis ATP yang merupakan komponen penting pada reaksi tersebut. Bahkan telah didokumen bahwa HSF murni dapat merangsang DNA aktif dan meningkatkan ekspresi gen heat shock meskipun secara in vitro heat shock masih tidak jelas bagaimana respon HSF terhadap perbedaan bentuk stres. Sedang peran heat shock factor binding protein 1 (HSBP 1) dalam nukleus menurunkan aktifitas HSF dan menekan ekspresi HSP (Takayama S et al, 2003)

2.12

Apoptosis Apoptosis (dari bahasa Yunani apo = "dari" dan ptosis = "jatuh") adalah

mekanisme biologi yang merupakan salah satu jenis kematian sel terprogram. Dikenal dua keadaan apoptosis, yaitu apoptosis fisiologik dan apoptosis patologik. Apoptosis fisiologik digunakan oleh organisme multisel untuk membuang sel yang sudah tidak diperlukan oleh tubuh, karena inaktivasi dari telomerase. Apoptosis patologik bisa terjadi karena pengaruh faktor lingkungan. 2.12.1 Definisi apoptosis Apoptosis digunakan oleh organisme multisel untuk membuang sel yang sudah tidak diperlukan oleh tubuh. Perubahan yang terjadi meliputi blebbing

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


54

membran plasma, penyusutan sel, fragmentasi nukleus, kondensasi kromatin dan fragmentasi DNA. Misalnya, apoptosis yang dialami oleh sel-sel pada embrio yang terletak di antara jari menyebabkan masing-masing jari menjadi terpisah satu sama lain. Bila sel kehilangan kemampuan melakukan apoptosis maka sel tersebut dapat membelah secara tak terbatas dan akhirnya menjadi kanker (Green, 2011). Apoptosis adalah proses fisiologi yang normal terjadi pada setiap hewan. Mekanisme kematian sel yang teratur ini memegang peranan penting dalam proses biologi, yang meliputi embryogenesis, tissue homeostasis, dan penghilangan sel yang tidak diinginkan seperti sel yang terinfeksi virus atau apoptosis yang kurang ataupun berlebihan. Namun, mekanisme ini dapat berkontribusi terhadap proses patologi dari beberapa penyakit pada manusia seperti kanker, sustained viral infection, dan autoimmune disorders (Midgley, 2011). Cotran (1999) menyebutkan bahwa apoptosis merupakan suatu bentuk kematian sel yang didesain untuk menghilangkan sel-sel host yang tidak diinginkan melalui aktivasi serangkaian peristiwa yang terprogram secara internal melalui serangkaian produk gen. Adapun terjadinya penyebab apoptosis adalah sebagai berikut: a. selama proses perkembangan b. sebagai suatu mekanisme homeostatik untuk memelihara sel di jaringan. c. sebagai suatu mekanisme pertahanan seperti reaksi imun d. spabila sel-sel dihancurkan oleh penyakit atau agen-agen yang berbahaya e. proses penuaan.

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


55

Selain itu, Cotran (1999) juga memaparkan faktor yang bertanggung jawab dalam serangkaian peristiwa apoptosis baik fisiologis, adaptif maupun patologis adalah: a. kerusakan sel yang terprogram selama embriogenesis termasuk implantasi, organogenesis, involusi perkembangan dan metamorfosis yang tidak selalu didefinisikan secara fungsional sebagai kematian sel yang terprogram oleh ahli embriologi, terminologi ini sering digunakan; b. proses involusi yang tergantung hormon pada orang dewasa seperti penurunan sel endometrium selama siklus menstruasi, atresia folikuler ovarium pada menopause, regresi payudara setelah menyapih dan atropi prostat setelah katrasi; c. delesi sel pada populasi sel-sel yang berproliferasi seperti epitel kripta usus (intestinum); d. kematian sel pada tumor paling sering selama regresi tapi juga pada tumor dengan pertumbuhan sel yang aktif; e. kematian netropil selama respon respon inflamasi akut; f. kematian sel-sel imun baik limfosit B dan T, setelah deflesi sitokin, seiring dengan delesi sel-sel T autoreaktif pada timus yang sedang berkembang; g. kematian sel yang diinduksi oleh sel-sel T Sitotoksik, seperti pada penolakan imum seluler; h. atropi patologis pada organ parenkim setelah obtruksi duktus, seperti yang terjadi di pankreas, kelenjer parotis dan ginjal;

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


56

i. lesi sel pada penyakit virus tertentu, misalnya pada hepatitis virus, dimana sel-sel yang mengalami apoptosis di hepar yang dikenal sebagai badan Councilman; j. kematian sel akibat berbagai stimulus lesi yang mampu menyebabkan nekrosis, kecuali bila diberikan dosis rendah, contohnya panas, radiasi, obat-obat anti kanker sitotoksik dan hipoksia dapat menyebabkan apoptosis jika kerusakan ringan, tapi dosis besar dengan stimulus yang sama menyebabkan kematian sel nekrotik. Proses apoptosis berlawanan dengan nekrosis karena apoptosis tidak menimbulkan inflamasi sehingga lebih sulit untuk dideteksi secara histologis. Apoptosis berbeda dengan nekrosis. Apoptosis pada umumnya berlangsung seumur hidup dan bersifat menguntungkan bagi tubuh, contoh nyata dari keuntungan apoptosis adalah pemisahan jari pada embrio. Selain itu, apoptosis memproduksi fragmen sel yang disebut apoptotic bodies yang merupakan sel fagosit yang mampu menelan dan dengan cepat menyingkirkan sebelum isi sel keluar dan membahayakan sel lain di sekitarnya (Alberts et al., 2008; Cotran, 1999). Menurut Underwood, perbedaan apoptosis dan nekrosis telihat seperti pada tabel berikut ini: Tabel 2.3 Perbedaan Apoptosis dan Nekrosis Gambaran Apoptosis Nekrosis Fisiologi dan Patologi Patologi Penyebab Satu sel Sekelompok sel Keterlibatan Energi oleh DNA Homeostasis Proses biokimia Diperbaiki Lisis Keutuhan sel membran Sel mengkerut dan pecah Hilang Morfologi Tidak ada Sering Proses peradangan Diserap atau pagositosis sel Diserap oleh netropil Proses kematian sel tetangganya PMN dan makropag

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


57

2.12.2 Proses apoptosis Proses apoptosis adalah suatu proses yang terintegrasi antara faktor eksternal maupun internal sel yang melibatkan sejumlah protein reseptor-ligan (FasL/C95L dengan Fas/CD95), protein regulator sitosolik (Bcl-2, Bclxl, Bax, APAF-1, PUMA, Noxa, Smac-Diablo, dll) dan sejumlah enzim caspase (enzim hidrolase atau proteolilik) yang berperan sebagai aktor atau aktris utama dalam proses apoptosis (Cotran, 1999). Menurut Brune (2003), proses apoptosis dikontrol oleh berbagai macam cell signals, yang mungkin berasal baik dari ekstraseluler maupun intraseluler. Tandatanda yang berasal dari ekstraseluler meliputi toksin, hormon, faktor pertumbuhan, nitrit oksida atau sitokin, dimana senyawa tersebut melewati membran plasma atau bertransduksi untuk menimbulkan respon. Tanda-tanda tersebut dapat mempengaruhi apoptosis baik secara positif maupun negatif. Menurut Cotran (1999), proses apoptosis terbagi dalam 3 fase. Tiap-tiap fase merupakan rangkaian proses reaksi biokimiawi yang diperankan sejumlah protein. 1. Fase initiator Pada fase initiator, terjadi perikatan sinyal kematian dari luar sel oleh reseptor yang berada pada membran sel (ikatan antara ligan dan reseptor seperti halnya ikatan yang terjadi antara FasL dan Fas). Ikatan ini diikuti dengan terbentuknya komplek protein death domain, recruitment protein adaptor seperti FADD (Fas Associated Death Domain) dan procaspase-8 (inactive). Komplek protein ini merupakan cell death signals.

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


58

2. Fase Efektor Pada fase efektor, procaspase-8 akan aktif setelah mengalami digest. Caspase-8 (aktif) akan mengaktifkan protein Bid (deathpromoting protein). Protein Bid ini akan memacu pelepasan sitokrom-c dari mitokondria. Jalur intrinsik diperankan mitokondria yang akan melepaskan sitokrom-c, setelah menerima sinyal dari luar sel (sinyal bisa berupa stres, kerusakan DNA, kemoterapi atau sinar ultra violet). Lepasnya sitokrom-c akan ditangkap oleh procaspase-9 (inactive) dan membentuk protein kompleks bersama dengan protein APAF-1. Ikatan protein ini akan mengaktifkan caspase-9. Aktifnya caspase-9 akan mengaktifkan procaspase-3 menjadi caspase-3 (active).

3. Fase Eksekusi Eksekusi sel pada fase eksekusi, dilaksanakan oleh caspase-3 dengan ditandai adanya cleavage atau pemotongan poly-ADP Ribosa Polimerase (PARP) yang merupakan substrat spesifik caspase-3, atau secara mikroskopis tampak terbentuknya apoptotic bodies, yaitu fragmen-fragmen DNA (inti sel) dan komponen sitosol yang terbentuk dengan selubung membran sel dengan ukuran lebih kecil dari sel atau inti sel. Sel yang mengalami apoptosis menunjukkan ciri morfologi yang unik bila dilihat menggunakan mikroskop. Menurut Cotran (1999), morfologi apoptosis terjadi sebagai berikut: 1. Sel terlihat membulat.

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


59

Hal itu terjadi karena struktur protein yang menyusun cytoskeleton mengalami pemotongan oleh peptidase yang dikenal sebagai caspase. Caspase diaktivasi oleh mekanisme sel itu sendiri. 2. Kromatin mengalami degradasi awal dan kondensasi. 3. Kromatin mengalami kondensasi lebih lanjut dan membentuk potongan padat pada membran inti. 4. Membran

inti terbelah-belah dan DNA yang berada di dalamnya terpotong-

potong. 5. Lapisan dalam dari membran sel, yaitu lapisan lipid fosfatidilserina akan mencuat keluar dan dikenali oleh fagosit, kemudian sel mengalami fagositosis. 6. Sel pecah menjadi beberapa bagian yang disebut badan apoptosis, yang kemudian difagositosis. Terdapat dua mekanisme berbeda untuk sel yang memusnahkan dirinya melalui apoptosis seperti berikut ini. 1. Apoptosis berdasarkan isyarat yang diperoleh dari dalam sel ( Jalur Intrinsik ) Di dalam sel yang normal, membran luar mitokondria mensekresikan protein Bcl-2. Bcl-2 bergabung dengan protein APAF-1. Bila terjadi kerusakan di dalam sel, Bcl-2 akan membebaskan APAF-1 dan sitokrom-c akan keluar dari mitokondria. APAF-1 dan sitokrom-c akan bergabung dengan caspase-9 dan membentuk kompleks apoptosom yang akan terkumpul dalam sitosol. Caspase-9 yang merupakan protease akan mengaktifkan caspase lain. Pengaktifan ini akan meningkatkan aktivitas proteolisis dan akan mencerna protein struktur dalam

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO


60

sitoplasma serta mengurai DNA kromosomyang akan berakhir dengan kematian sel (Contran,1999; Kresno,2011) 2. Apoptosis yang berasal dari isyarat luar sel (Jalur Ekstrinsik) Isyarat yang diperoleh dari luar sel, dikirimkan oleh "isyarat pemusnahan" yang bergabung dalam reseptor di permukaan sel seperti: TNF, limfotoksin, FasL1. Fas dan reseptor TNF merupakan protein membran pada reseptor permukaan sel. Pergabungan FasL dan TNF masing-masing dengan reseptor permukaan sel, kemudian memindahkan sinyal tersebut ke sitoplasma yang akan mengaktifkan caspase-8. Caspase-8, seperti caspase-9, juga akan mengaktifkan secara bersekuen caspase lain yang akan menyebabkan kematian sel.

DISERTASI


GUNAWAN WIDODO

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. merah, berat setiap ginjal antara gram. Setiap ginjal dibungkus oleh selaput

Recommend Documents