BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

ADLN- PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

10

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Junctional epithelium gingiva Gingiva merupakan bagian dari struktur penyangga gigi atau yang sering disebut jaringan periodontal. Ada 4 bagian yang menyusun jaringan periodontal, yaitu gingiva, sementum, ligamen periodontal dan tulang alveolar. Dari keempat bagian ini, gingiva adalah bagian terluar yang berperan melindungi ketiga jaringan periodontal di bawahnya. Oleh karena itu gingiva secara fisik berperan protektif terhadap kerusakan akibat pengaruh lingkungan rongga mulut (Newman et al., 2011). Gingiva terdiri dari 3 bagian, yaitu: free gingiva (marginal gingiva), attached gingiva dan interdental gingiva. Secara mikroskopis, free gingiva terdiri dari 2 bagian, yaitu epitel gingiva dan jaringan ikat gingiva. Epitel gingiva terdiri dari 3 bagian, yaitu: oral epithelium, sulcular epithelium dan junctional epithelium (Newman et al., 2011). Junctional epithelium merupakan epitel penghubung antara gingiva dengan permukaan gigi, disebut pula sebagai epithelial attachment. Junctional epithelium merupakan unit yang unik karena menghubungkan jaringan lunak, yaitu gingiva, dengan jaringan keras, yaitu permukaan gigi. Junctional epithelium berperan dalam 2 (dua) fungsi, yaitu struktural dan fungsional. Secara struktural, junctional epithelium merupakan unit penghubung jaringan ikat gingiva ke permukaan gigi, dan membentuk epithelial barrier yang memisahkan jaringan

DISERTASI disertasi

peran PERAN tlr-2,par-2,mmp-2 TLR-2,PAR-2 ..... ..... 10

AGUNG agung KRISMARIONO krismariono


11

ikat gingiva serta jaringan periodontal di bawahnya (sementum, ligamen periodontal dan tulang alveolar) dengan rongga mulut. Secara fungsional, junctional epithelium berperan dalam sistem pertahanan tubuh dengan cara memberi akses komponen-komponen sistem imun keluar menuju sulkus gingiva (Hormia et al., 1998).

Gambar 2.1 Junctional epithelium (JE) (dikutip dari Pollanen et al., 2003).

Junctional epithelium tersusun dari sel-sel. Sel yang melekat pada permukaan gigi disebut sebagai DAT cells (directly attached to the tooth cells). Perlekatan sel ini diperantari oleh matriks ekstraseluler yang berfungsi sebagai membran basal. Matriks ekstraseluler membran basal terdiri dari kolagen tipe IV dan VII, laminin, proteoglikan, fibronektin, nidogen, dan perlecan. Membran basal pada junctional epithelium terdiri dari “external basal lamina”, yang berbatasan dengan jaringan ikat gingiva, dan “internal basal lamina” yang berbatasan dengan permukaaan gigi. DAT cells yang terdapat pada junctional epithelium melekat ke permukaan gigi melalui internal basal lamina secara hemidesmosom. Protein yang terdeteksi pada internal basal lamina adalah

DISERTASI disertasi

peran PERAN tlr-2,par-2,mmp-2 TLR-2,PAR-2 ..... .....



12

laminin-5 dan kolagen tipe VIII. Laminin-5 lebih banyak dijumpai pada Internal basal lamina daripada eksternal basal lamina, sedangkan laminin-1 dan kolagen tipe IV, yang merupakan komponen membran basal sejati, justru jumlahnya sedikit (Pollanen et al., 2003).

Gambar 2.2 Internal basal lamina dan external basal lamina (dikutip dari Fukano et al., 2006).

Junctional epithelium merupakan stratified epithelium, yang terdiri dari 2 bagian, yaitu lapisan basal dan lapisan suprabasal. Lapisan basal berbatasan dengan jaringan ikat, sedangkan lapisan suprabasal berbatasan dengan permukaan gigi. Sel yang membentuk ketebalan pada junctional epithelium tersusun kira-kira 15-30 lapis sel, dengan kecepatan turnover 4-6 hari. Kecepatan turnover sel ini lebih cepat 2x lipat daripada oral epithelium gingiva (Pollanen et al., 2003).

Gambar 2.3

DISERTASI disertasi

Gambaran histologi junctional epithelium (dikutip dari Bosshardt and Lang, 2005). peran PERAN tlr-2,par-2,mmp-2 TLR-2,PAR-2 ..... .....



13

Struktur anatomi junctional epithelium pada permukaan gigi tersebut sangat berperan dalam menjaga homeostasis maupun pengaruh negatif dari luar akibat serangan bakteri beserta produknya. Kondisi rongga mulut yang selalu basah dan kaya nutrisi akan menguntungkan bakteri berkembang biak, terutama pada sulkus gingiva. Sehingga area ini diyakini sebagai tempat awal dan rawan terjadinya kerusakan (Bosshardt and Lang, 2005; Shimono et al., 2003). Sel pada junctional epithelium juga berperan aktif dalam sistem pertahanan alami (innate immunity) terhadap jejas yang timbul, peran ini dilakukan bersama-sama dengan neutrofil maupun makrofag. Sel-sel tersebut mensekresikan berbagai molekul yang terlibat dalam pertahanan melawan bakteri dan produknya. Salah satu bakteri periodontopatogen yang menyebabkan kerusakan junctional epithelium adalah Porphyromonas gingivalis. Bakteri ini dapat menembus pertahanan junctional epithelium, sehingga junctional epitelium kehilangan perlekatan terhadap permukaan gigi. Kondisi ini mengarah pada terbentuknya poket dan memicu timbulnya periodontitis (Pollanen et al., 2003). Struktur junctional epithelium pada manusia mirip dengan struktur junctional epithelium pada tikus. Ukuran sel pada junctional epithelium lebih besar daripada oral epithelium. Jarak interseluler lebih lebar daripada oral epithelium. Jumlah ikatan antar sel lebih sedikit daripada oral epithelium. Junctional epithelium merupakan “open system”, karena substansi biologis yang berasal dari jaringan ikat gingiva dapat melewati junctional epithelium menuju sulkus gingiva, demikian pula sebaliknya. Kondisi ini menyebabkan junctional epithelium rentan terhadap kerusakan (Schroeder and Listgarten, 2003).

DISERTASI disertasi




14

2.1.1 Migrasi junctional epithelium Awal terjadinya periodontitis dipicu oleh adanya migrasi junctional epithelium di sepanjang permukaan akar gigi menuju ke apikal yang pada akhirnya terbentuk poket. Bakteri periodontopatogen, yaitu: Porphyromonas gingivalis (Pg) dan Actinobacillus actinomycetemcomitans (Aa) merupakan penyebab utama kerusakan pada junctional epithelium. Kedua bakteri tersebut merusak protein yang bertanggung jawab terhadap ikatan antar sel maupun perlekatan antara sel dengan gigi sehingga mengakibatkan disintegrasi junctional epithelium (Nanci and Bosshardt, 2006). Ketika terjadi invasi bakteri periodontopatogen pada sulkus gingiva, maka terjadi respons innate immunity yang diperankan oleh sel epitel, neutrofil maupun makrofag pada junctional epithelium dan jaringan sekitarnya (jaringan ikat gingiva) sehingga menimbulkan kondisi inflamasi. Inflamasi pada juntional epithelium mengakibatkan loss of attachment dari sel yang melekat ke pemukaan gigi sehingga berakibat junctional epithelium migrasi ke arah apikal. Migrasi junctional epithelium ke apikal juga dipengaruhi oleh peningkatan jumlah neutrofil maupun makrofag di junctional epithelium serta peningkatan produksi gingival crevicular fluid (GCF) yang keluar menuju sulkus melalui ruang interseluler pada junctional epithelium (Bosshardt and Lang, 2005). Produk bakteri yang berkaitan erat dengan inisiasi dan progresivitas penyakit periodontal adalah LPS dan protease. LPS dan protease penetrasi ke junctional epithelium kemudian merusak integritas struktur dan fungsi junctional epithelium. Kedua faktor virulensi bakteri tersebut, tidak saja merusak integritas

DISERTASI disertasi




15

junctional epithelium, namun juga mempermudah invasi bakteri masuk ke jaringan ikat sub epitel sehingga memperluas area kerusakan (Bosshardt and Lang, 2005). Penelitian in vivo pada tikus menunjukkan bahwa aplikasi secara topikal LPS maupun protease pada sulkus gingiva menyebabkan migrasi junctional epithelium ke apikal sepanjang permukaan akar. Aplikasi topikal LPS Escherichia coli 0,3µl yang dikombinasikan dengan protease dari Streptomyces griseus 0,5µl pada sulkus gingiva tikus, setiap hari selama 8 minggu, didapatkan bahwa migrasi apikal junctional epithelium terjadi antara minggu pertama dan kedua. Pada minggu ke-8 kedalaman poket makin mendekati apikal akar gigi. Penelitian tersebut menggunakan LPS dari Escherichia coli dan protease dari Streptomyces griseus karena kedua mikroba tersebut dianggap mempunyai kemampuan merusak jaringan periodontal yang setara dengan bakteri patogen periodontal (Ekuni et al., 2005). LPS bakteri mampu menyebabkan kerusakan jaringan periodontal. Namun kombinasi LPS dengan protease bakteri dianggap lebih mempunyai kemampuan merusak jaringan daripada LPS saja. Hasil penelitian membuktikan bahwa didapatkan perbedaan tingkat keparahan kerusakan yang signifikan antara pemberian LPS saja dibandingan kombinasi pemberian LPS disertai protease. Pengamatan yang dilakukan setelah aplikasi protease, tampak langsung terjadi pelebaran nyata pada ruang interseluler. Pelebaran ruang interseluler ini makin mempermudah LPS melakukan penetrasi ke jaringan yang lebih dalam. Kondisi ini makin memperparah kerusakan pada matriks ekstraseluler (Ekuni et al., 2003).

DISERTASI disertasi




16

Migrasi junctional epithelium ke apikal dapat menyebabkan terbentuknya poket. Poket merupakan sulkus gingiva yang patologis. Makin dalam poket, area ini menjadi makin rawan untuk tempat akumulasi bakteri. Makin dalam poket, area ini juga makin aman bagi bakteri karena makin terhindar dari prosedur kontrol plak rutin. Peningkatan jumlah bakteri dalam poket akan menyebabkan peningkatan virulensi sehingga makin berpotensi merusak jaringan periodontal. Pada poket periodontal, dijumpai peningkatan jumlah sel neutrofil, makrofag, limfosit T dan B yang berpotensi merusak integritas junctional epithelium (Bosshardt and Lang, 2005). Akibat invasi bakteri, sel pada junctional epithelium gingiva yang melekat ke internal basal lamina di permukaan gigi dapat mengalami loss of attachment, menyebabkan migrasi junctional epithelium ke apikal. Migrasi junctional epithelium gingiva ke apikal ini erat kaitannya dengan peran protein laminin-5γ2. Aktivitas enzim proteolitik terhadap protein laminin-5γ2 menjadi fragmen yang berukuran lebih kecil akan menyebabkan migrasi sel (Pollanen et al., 2003; Sugisawa et al., 2010).

Gambar 2.4 Migrasi junctional epithelium ke apikal (dikutip dari Pollanen et al., 2003). DISERTASI disertasi




17

2.2 Protease-activated receptor (PAR) Protease yang terdapat pada cairan ekstraseluler dapat terikat pada membran sel melalui reseptor khusus dan selanjutnya mengawali sinyal transduksi dari ekstraseluler menuju intraseluler. Reseptor ini disebut dengan protease-activated

receptor

(PAR).

PAR

transmembranes G-protein-coupled receptors

termasuk

golongan

seven-

(GPCR). PAR mempunyai

kemampuan “sensor” untuk kondisi lingkungan yang proteolitik. Sampai saat ini telah teridentifikasi 4 jenis PAR, yaitu: PAR-1, PAR-2, PAR-3 dan PAR-4, dengan berbagai fungsi biologis, antara lain: inflamasi, proliferasi dan fungsi sensoris. PAR-1 merupakan prototipe dari PAR. PAR-1 dan PAR-2 banyak ditemukan pada keratinosit rongga mulut manusia (Vergnolle, 2005; Rohani et al., 2010).

Gambar 2.5 Peran PAR pada berbagai proses biologis (dikutip dari Vergnolle, 2005). DISERTASI disertasi




18

Meskipun masing-masing PAR mempunyai kemiripan mekanisme aktivasi, namun aktivator untuk masing-masing PAR dapat saja berbeda. Proteinase-3, thermolysin, serralysin hanya dapat mengaktivasi PAR-2. PAR juga dapat diaktivasi oleh peptida yang sama, misalnya: PAR-1, PAR-3 dan PAR-4 dapat diaktivasi oleh trombin, PAR-1 dan PAR-2 oleh leukosit elastase, sedangkan PAR-2 dan PAR-4 dapat diaktivasi oleh trypsin (Ossovskaya and Bunnett, 2004; Vergnolle, 2005; Shpacovitch et al., 2008). Aktivasi PAR dapat memodulasi respons innate immunity maupun adaptive immunity serta meregulasi ekspresi sitokin, kemokin serta produksi ROS. Mekanisme aktivasi proteolitik secara umum sama untuk semua PAR. Aktivasi PAR diawali dengan pemecahan proteolitik oleh peptida spesifik pada terminal-N yang merupakan domain ekstraselulernya dan selanjutnya meneruskan sinyal ke intraseluler. PAR akan berikatan dengan protein-G sehingga mengaktivasi phospholipase-C, menghasilkan inositol 1,4,5-triphosphate dan diacylglycerol, mobilisasi Ca2+ dan aktivasi protein kinase-C (Cottrell et al., 2003; Shpacovitch et al., 2008; Lau et al., 2011).

Gambar 2.6 Aktivasi PAR oleh protease pada terminal-N (dikutip dari Poll, 2008).

DISERTASI disertasi




19

2.2.1 PAR-2 pada jaringan periodontal Studi terhadap PAR-2 menunjukkan bahwa reseptor transmembran ini dapat terdeteksi pada: otak, rongga mulut, lambung, usus, ginjal, pankreas, saluran pernafasan, kulit dan kandung kemih. Ekspresi terbesar ditemukan pada saluran gastrointestinal dan pernafasan. Reseptor ini terkait dengan keberadaan sel epitel, endotel, fibroblas, osteoblas, monosit, makrofag, neuron, miosit dan astrosit. (Cottrell et al., 2003; Rallabhandi et al., 2008). PAR-2 dapat diaktivasi oleh trypsin, tryptase, elastase, neutrofil proteinase-3, gingipains. Trypsin merupakan stimulator poten untuk aktivasi PAR-2, oleh karena itu trypsin merupakan prototipe aktivator untuk PAR-2 (Uehara et al., 2003; Dale and Fredericks, 2005).

Gambar 2.7 Sinyal PAR-2 pada berbagai sel efektor (dikutip dari Shpacovitch et al., 2008). DISERTASI disertasi




20

Beberapa penelitian membuktikan bahwa PAR-2 berperan dalam respons innate immunity pada proses inflamasi, termasuk inflamasi pada jaringan periodontal. Hal ini terbukti dengan peningkatan ekspresi PAR-2 pada osteoblas, fibroblas dan sel epitel yang dideteksi pada penderita periodontitis (Holzhausen et al., 2010). Penelitian pada tikus juga membuktikan bahwa PAR-2 berperan penting pada patogenesa periodontitis yang diakibatkan oleh bakteri Pg (Holzhausen et al., 2005b). Pg sebagai bakteri utama penyebab periodontitis dapat mengaktifkan PAR-2 yang terdapat pada membran sel epitel. Protease yang dihasilkan bakteri Pg dapat memicu aktivasi PAR-2 melalui pemecahan ireversibel pada specific site domain ekstraseluler terminal-N. Pemecahan pada ujung terminal-N ini menghasilkan ”neo-ligand” (berupa asam amino baru) yang selanjutnya akan terikat secara intramolekuler pada domain transmembran dari PAR-2, sehingga PAR-2 aktif (Rallabhandi et al., 2008). PAR-2 yang aktif selanjutnya meneruskan sinyal ke nukleus diperantarai oleh beberapa protein: cjun N-terimnal kinase (JNK) maupun p38MAPK yang selanjutnya akan mengaktifkan nuclear factor kappa-B (NFκB), signal transducers and activators of transcription (STAT) dan activator protein-1 (AP-1) pada nukleus (Cottrell et al., 2003; Uehara et al., 2003). Selanjutnya sinyal transduksi pada nukleus ini mengakibatkan terjadinya proses transkripsi dan translasi menghasilkan sitokin pro-inflamasi (Mariano et al., 2010). Aktivasi PAR-2 dapat menyebabkan inflamasi pada jaringan periodontal, memicu periodontitis sehingga menyebabkan resorbsi tulang. Mekanisme ini melibatkan peran cyclo-oxigenase (COX) dan matrix metallopreteinase (MMP).

DISERTASI disertasi




21

Pada

jaringan

yang

mengalami

inflamasi,

makrofag

dan

fibroblas

mengekspresikan COX-2 yang selanjutnya akan menyebabkan peningkatan produksi prostaglandin E-2 (PGE-2). PGE-2 merupakan mediator pro-inflamasi yang poten untuk memicu gingivitis dan periodontitis. Peningkatan COX-2 yang berlebihan pada jaringan periodontal akan memicu granulosit meningkatkan produksi COX-1, sehingga baik COX-1 maupun COX-2 over ekspresi pada jaringan periodontal. Over ekspresi COX-1 ini juga terlihat pada monosit dan sel mass (Holzhausen et al., 2005b). Penelitian lain menunjukkan bahwa aktivasi PAR pada fibroblas gingiva yang dipicu oleh protease neutrofil, leukosit elastase dan cathepsin-G akan meningkatkan ekspresi IL-8. Selanjutnya IL-8 (neutrophil chemoacttractant) sebagai kemokin akan mengaktifkan neutrofil pada jaringan yang mengalanmi inflamasi (Uehara et al., 2002). Hal ini terbukti pada percobaan periodontitis pada tikus yang diinokulasi dengan bakteri Porphyromonas gingivalis sebanyak 1010 sel setiap 2 hari selama 4 minggu, menunjukkan peningkatan ekspresi PAR-2 (Wong et al., 2010). Cysteine protease, seperti gingipain yang diproduksi oleh Porphyromonas gingivalis dapat merusak ikatan antar sel pada jaringan periodontal melalui reseptor PAR-2. Tiga tipe gingipain, yaitu: Arg-gingipain A dan B (RgpA dan RgpB) serta Lys-gingipain (Kgp) dapat memicu aktivasi PAR-2 pada sel epitel rongga mulut manusia dan memicu sekresi sitokin pro-inflamasi, yaitu: IL-1β, IL6 dan TNF-α (yang merupakan stimulator poten untuk diferensiasi osteoklas dan resorbsi tulang alveolar), maupun sekresi IL-8 (Holzhausen et al., 2006).

DISERTASI disertasi




22

Gingipain dari Porphyromonas gingivalis juga mengaktivasi faktor transkripsi AP-1, NFκB dan C/EBPβ (CCAAT enhancer-binding protein beta) serta memicu ekspresi human β-defensin (hBD). PAR-2 merupakan reseptor yang digunakan oleh Rgp melalui perantaraan MAPK dan NFκB untuk menginduksi hBD, suatu peptida antimikroba yang dihasilkan oleh sel epitel maupun akibat aktivasi neutrofil pada innate immune system dan berperan pada respons pertahanan mukosa rongga mulut (Holzhausen et al., 2006; Dommisch et al., 2007; Lundy et al., 2010).

Gambar 2.8 Peran PAR-2 dalam kerusakan jaringan periodontal (dikutip dari Holzhausen et al., 2005a).

Peran PAR-2 sebagai reseptor terhadap protease yang dihasilkan oleh bakteri (periodontopatogen) pada respons inflamasi innate immunity, dapat diartikan bahwa PAR-2 mempunyai kapasitas sebagai patern recognition receptor (PRR) yang merespons pathogen-associated molecular paterns (PAMP) dari bakteri. PAR-2 dapat berinteraksi dengan PRR yang lain, salah satunya adalah toll-like receptor 4 (TLR-4), kedua reseptor ini bersifat ko-stimulator meningkatkan aktivitas NFκB (Chi et al., 2001). DISERTASI disertasi




23

2.3 Toll-like receptor (TLR) TLR merupakan reseptor protein transmembran tipe-1 yang secara spesifik ditandai dengan adanya domain leucin-rich repeat (LRR) pada ekstraseluler dan domain toll-IL-1 receptor (TIR) pada intraseluler. TLR termasuk dalam golongan pattern-recognition receptors (PRR), suatu komponen sistem imun yang mampu menangkap sinyal dari mikroorganisme yang berupa pathogen-associated molecular pattern (PAMP). PAMP adalah suatu molekul peptida yang diproduksi oleh mikroorganisme. PAMP merupakan target dari innate immune system (Kawai and Akira, 2010). TLR merupakan molekul yang dihasilkan oleh myelomonocytic. Pada spesies mamalia telah teridentifikasi 10 sampai 15 tipe TLR dengan fungsi yang berbeda. TLR-1 sampai TLR-13 dapat dijumpai pada manusia dan mencit. TLR membantu menjembatani sistem innate immunity ke sistem adaptive immunity dengan menginduksi berbagai molekul efektor dan ko-stimulator. TLR mempunyai sifat activating pathway untuk mengaktifkan faktor transkripsi mengekspresikan sitokin pro-inflamasi (Hans and Hans, 2011).

Gambar 2.9 Struktur toll-like receptor (dikutip dari Hans and Hans, 2011).

DISERTASI disertasi




24

Menurut lokasinya, TLR dapat berada pada membran plasma (misalnya: TLR-1, TLR-2 dan TLR-4) maupun pada membran endosom (misalnya TLR-3, TLR-7 dan TLR-9). Masing-masing TLR memiliki peran yang spesifik untuk komponen mikroba yang berbeda-beda, seperti TLR-2 esensial untuk merespon peptidoglikan bakteri, lipoprotein, mycobacterial lipoarabinomannan, dan LPS seperti pada LPS Pg (Takeda and Akira, 2005).

Gambar 2.10 Macam toll-like receptor dan ligannya (dikutip dari Takeda and Akira, 2005).

TLR dipertimbangkan sebagai titik awal imunitas. Secara terus menerus lingkungan extraseluler memberi informasi pada sel untuk merespons infeksi dan memfasilitasi respons seluler. Respons innate immunity yang dipicu TLR memicu respons adaptive immunity. Selain memodulasi respons inflamasi, TLR juga berperan dalam reparasi jaringan (Kawai and Akira, 2010). Innate immunity merupakan tahapan penting untuk pembentukan antigenspecific acquired immunity, salah satunya melalui fagositosis. Proses fagositosis

DISERTASI disertasi




25

mengakibatkan degradasi patogen sekaligus presentasi peptida antigen yang berasal dari patogen. Pengenalan patogen oleh TLR menyebabkan sitokin proinflamasi dan molekul ko-stimulator terekspresi. Presentasi antigen yang diperantari oleh proses fagositosis, bersama-sama dengan ekspresi sitokin proinflamasi dan molekul ko-stimulator yang diperantarai oleh TLR, memberi sinyal untuk pembentukan antigen-specific acquired immunity (Takeda and Akira, 2005).

Gambar 2.11 Keterkaitan innate immuntiy dengan adaptive immunity (dikutip dari Takeda and Akira, 2005).

Aktivasi jalur sinyal TLR berasal dari domain sitoplasma toll/IL-1 receptor (TIR). Sinyal dari TLR ini dapat berlangsung melalui 2 (dua) jalur, yaitu: jalur yang tergantung myeloid differentiation primary response protein 88 (MyD88) dan jalur yang tidak tergantung MyD88. Sebagian besar TLR memicu aktivasi sel melalui jalur yang tergantung MyD88, hanya sebagian saja (TLR-3

DISERTASI disertasi




26

dan TLR-4) yang meneruskan sinyal dan memicu aktivasi sel tidak melalui MyD88 (Takeda and Akira, 2004). Pada jalur yang tergantung MyD88, sinyaling TLR-2 baik tunggal maupun berikatan dengan TLR-1 atau 6, juga TLR-4 yang berikatan dengan MD-2 (suatu ko-faktor yang diperlukan TLR-4 untuk mengikat LPS) diperantarai oleh molekul adapter MyD88. Molekul adapter ini akan menerusakan sinyal melalui ikatan dengan molekul adapter yang lain, yaitu: TIR-domain-containing adaptor protein (TIRAP) / MyD88-adaptor-like (Mal). TIRAP dan Mal merupakan molekul adapter khusus untuk TLR-4 yang menggunakan jalur aktivasi melalui MyD88. Selain TIRAP dan Mal, molekul adapter IL-1 receptor-associated kinase-4 (IRAK-4) juga berperan dalam meneruskan sinyal yang berasal dari TLR-2 dan TLR-4. IRAK-4 selanjutnya berikatan dengan TNF receptor-associated factor 6 (TRAF6). TRAF6 meneruskan sinyal menuju faktor transkripsi melalui 2 (dua) jalur. Pertama, melalui mitogen activated protein kinase (MAPK) ataupun c-jun N-terminal kinase (JNK) mengaktivasi AP-1. Kedua, melalui TGF-β-activated kinase-1 (TAK-1) mengaktivasi kompleks inhibitor of the nuclear factor-κB kinase (IKK) sehingga menyebabkan degradasi pada inhibitor of the nuclear factor-κB (IκB) yang selanjutnya akan melepaskan NFκB, sehingga NFκB translokasi ke nukleus. Hasil akhir dari kedua jalur sinyal ini akan menginduksi ekspresi sitokin pro-inflamasi maupun kemokin (Madianos et al., 2005; Kawai and Akira, 2010; Hans and Hans, 2011). TLR-7 dan TLR-9 meneruskan sinyal intraseluler juga diperantarai oleh molekul adapter MyD88. Molekul ini akan berikatan dengan molekul adapter lain

DISERTASI disertasi




27

yaitu IRAK dan TRAF6 mengaktifkan NFκB yang selanjutnya akan translokasi ke nukleus (Kawai and Akira, 2010). Selain jalur tersebut, TLR-7, TLR-8 dan TLR-9 dengan bantuan molekul adapter MyD88 dapat meneruskan sinyal melalui jalur lain yang diperantarai oleh IRAK-1. Sinyal dari TLR ini menyebabkan IRAK-1 yang berikatan dengan MyD88 akan memfosforilasi interferonregulatory factor-7 (IRF-7). IRF-7 yang terfosforilasi ini selanjutnya mengalami translokasi ke nukleus dan mengatur ekspresi type-1 interferon (IFN-β) (Hans and Hans, 2011). Aktivasi sinyal yang berasal dari TLR-4 dapat melalui 2 jalur, yaitu yang tergantung MyD88 dan yang tidak tergantung MyD88. Pada jalur yang tidak tergantung MyD88, sinyaling TLR-4 maupun TLR-3 juga diperantarai oleh molekul adapter, yaitu: toll-IL-1 receptor domain-containing adaptor inducing interferon-β (TRIF) dan TRIF-related adaptor molecules (TRAM). Sinyal TLR pada jalur ini akan menghasilkan induksi pada type-1 interferon melalui aktivasi non-tipikal IKK, yaitu: TANK binding kinase 1 (TBK1) dan IKKε/IKKί. Selanjutnya TBK1 dan IKKε/IKKί akan menginduksi fosforilasi interferonregulatory factor-3 (IRF-3) menghasilkan type-1 interferon (Takeda and Akira, 2005; Hans and Hans, 2011). Selain dapat mengaktivasi IRF-3, sinyal dari TLR-4 pada jalur ini juga dapat mengaktivasi NFκB melalui aktivasi extracellular signalregulated kinase 1/2 (ERK1/2), p38 MAPK maupun JNK (Madianos et al., 2005). Aktivasi sinyal dari TLR-4 setelah berikatan dengan MD-2 sebagai kofaktornya, juga dapat meneruskan sinyal yang pada akhirnya dapat mengaktivasi NFκB. Sinyal dari TLR-4 ini diperantarai oleh molekul adapter TRAM dan TRIF

DISERTASI disertasi




28

yang akan meneruskan sinyal melalui 2 jalur. Jalur pertama melalui TRAF6 dan jalur kedua melalui receptor-interacting protein 1 (RIP1). Kedua jalur ini akan menyebabkan aktivasi NFκB sehingga menghasilkan sitokin pro-inflamasi (Takeda and Akira, 2005).

Gambar 2.12 Jalur sinyal TLR (dikutip dari Hans and Hans, 2011).

Pada lingkungan ekstraseluler, bakteri dapat dikenali oleh TLR yang terdapat pada membran plasma. Pada lingkungan intraseluler, pengenalan komponen bakteri dilakukan oleh nucleotide-binding oligomerization domain (NOD) yang merupakan famili dari pattern-recognition molecules (PRR). Molekul NOD terdiri dari caspase-recruitment domain (CARD), nucleotide binding site (NBS) dan leucine-rich repeat (LRR). Peptidoglikan yang merupakan

DISERTASI disertasi




29

dinding sel bakteri dapat dikenali oleh TLR-2 maupun oleh NOD1 dan NOD2. Sinergisme TLR-2 dan NOD akan mengaktivasi NFκB (Sugawara et al., 2006; Uehara and Takada, 2008). TLR-2 dapat mengenali peptidoglikan, namun hal ini masih dipertentangkan. Sebagian peneliti berpendapat TLR-2 dapat mengenali peptidoglikan diduga akibat prosedur pada penelitian sehingga mengakibatkan peptidoglikan terkontaminasi dengan lipoprotein/lipopeptida bakteri yang memang merupakan ligan dari TLR-2. NOD1 dapat mengenali peptidoglikan dari strukutr γ-D-glutamyl-meso-diaminopimelic acid (iE-DAP), sedangkan NOD2 dapat mengenali peptidoglikan melalui strukturnya esensialnya, yaitu: muramyl dipeptide MurNAc-L-ala-D-isoGLN (MDP). Strukur MDP dari peptidoglikan ditemukan pada sebagian besar bakteri, sedangkan iE-DAP hanya ditemukan pada bakteri gram negatif (Takeda and Akira, 2005).

Gambar 2.13 Sinergisme TLR2 dan NOD terhadap peptidoglikan (dikutip dari Takeda and Akira, 2005). DISERTASI disertasi




30

2.3.1 TLR pada jaringan periodontal Porphyromonas gingivalis (Pg) merupakan penyebab utama periodontitis kronis. Pg dapat dikenali oleh TLR-2 dan TLR-4. TLR-2 dapat mendeteksi berbagai komponen bakteri, antara lain: lipoprotein/lipopeptida dari berbagai patogen, peptidoglikan dan lipoteichoic acid dari bakteri gram positif, serta LPS bakteri Pg (Mahanonda and Pichyangkul, 2007; Costalonga et al., 2009). Struktur LPS bakteri Pg berbeda dengan struktur LPS bakteri gram negatif pada umumnya yang terdeteksi oleh TLR-4. Perbedaan ini terletak pada gugus rantai acil pada komponen lipid-A. Pada penelitian, preparasi LPS Pg juga menentukan pola aktivasi TLR. Meskipun Pg merupakan golongan gram negatif anaerob, yang mestinya LPS Pg adalah ligan untuk TLR-4, namun akibat saat preparasi LPS Pg terkontaminasi dengan lipoprotein maka akan menyebabkan perbedaan aktivasi TLR sebagai reseptor membran. LPS bakteri Pg yang terkontaminasi dengan lipoprotein akan mengaktivasi TLR-2 daripada TLR-4 (Takeda and Akira, 2005).

Gambar 2.14 Aktivasi TLR oleh Porphyromonas gingivalis (dikutip dari Ogawa and Yagi, 2010).

DISERTASI disertasi




31

Aktivasi TLR akibat patogen juga ditentukan oleh ekspresi TLR pada jenis sel tertentu. Sel epitel rongga mulut dan makrofag mengekspresikan TLR-2, sedangkan sel endotel cenderung mengekspresikan TLR-4 ketika terpapar LPS Pg (Hirschfeld et al., 2001; Kocgozlu et al., 2009).

Gambar 2.15 Macam TLR pada jaringan periodontal (dikutip dari Mahanonda and Pichyangkul, 2007).

Pg memiliki komponen patogen yang penting untuk memicu periodontitis. Pg merupakan periodontopatogen yang menghasilkan banyak faktor virulensi, termasuk fimbriae dan LPS yang terdeteksi oleh TLR dari sistem innate immunity, sehingga mengakibatkan induksi dan aktivasi sel-sel pro-inflamasi. LPS Pg merupakan stimulator yang poten untuk menghasilkan sitokin pro-inflamasi. Epitel sulkus gingiva selalu terpapar oleh bakteri gram positif maupun negatif. Hal ini menyebabkan gingiva mengekspresikan TLR dalam merespons invasi bakteri melalui sistem innate immunity. Dari hasil penelitian menyimpulkan bahwa TLR-2 dan TLR-4 terekspresi lebih banyak pada penderita dengan

DISERTASI disertasi




32

inflamasi periodontal dibandingkan dengan individu sehat (Mahanonda and Pichyangkul, 2007). TLR juga ditemukan pada jaringan periodontal individu sehat. Interaksi PAMP dengan TLR mengakibatkan peningkatan ekspresi TLR dan upregulation sistem imun. Pada jaringan periodontal, kondisi ini ditemukan pada penderita gingivitis dan periodontitis, yang salah satu penyebabnya adalah bakteri Pg. Inflamasi periodontal yang timbul pada kondisi gingivitis maupun periodontitis menyebabkan peningkatan ekspresi TLR-2 dan TLR-4. Pada epitel gingiva, ekspresi TLR-2 dominan, sedangkan TLR-4 tidak (Asai et al., 2001). Penelitian terhadap 3 kelompok individu (gingivitis, periodontitis kronis dan sehat), ditemukan ekspresi TLR-2 dan TLR-4 lebih tinggi pada penderita gingivitis maupun periodontitis dibandingkan dengan individu sehat. Pada individu sehat, ekspresi TLR-2 lebih besar daripada TLR-4, namun perbedaan ini tidak signifikan. Pada penderita gingivitis, ekspresi TLR-2 lebih besar daripada TLR-4. Sebaliknya, pada penderita periodontitis kronis ekspresi TLR-4 lebih tinggi daripada TLR-2. Ekspresi TLR-2 lebih tinggi pada penderita periodontitis kronis dibandingkan pada penderita gingivitis (Sarah et al., 2006). Pada jaringan periodontal, khususnya epitel dan jaringan ikat gingiva, telah terbukti mengekspresikan mRNA TLR-1 sampai TLR-9. Ekspresi TLR terbanyak adalah TLR-2, TLR-4 dan TLR-9 serta TLR-related molecule (CD14, suatu ko-reseptor untuk mengikat LPS). Ekspresi TLR ini banyak didapatkan pada jaringan ikat dibandingkan sel epitel, selain itu juga terbukti bahwa infeksi

DISERTASI disertasi




33

periodontal dapat meningkatkan ekspresi TLR-2, TLR-4, CD14 dan MD2 (Mahanonda and Pichyangkul, 2007). Pada penelitian yang membandingkan ekspresi TLR antara penderita periodontitis kronis dengan individu sehat didapatkan ekspresi TLR yang berbeda signifikan. Sebanyak 10 sampel yang diambil dari gingiva penderita periodontitis kronis ketika mendapat perawatan bedah periodontal setelah terapi scaling dan rootplaning, dibandingkan dengan sampel gingiva individu sehat yang diperoleh ketika operasi gigi molar ketiga bawah, didapatkan bahwa ekspresi untuk semua TLR secara signifikan lebih tinggi pada penderita periodontitis dibandingkan dengan individu yang sehat. Perkecualian ditemukan pada pada TLR-7, walaupun ekspresinya lebih tinggi pada penderita periodontitis namun secara statistik tidak berbeda signifikan. Hal sebaliknya ditemukan ekspresi TLR-8 pada penderita periodontitis, justru menunjukkan angka yang lebih rendah dibandingkan dengan individu sehat (Beklen et al., 2008). Makrofag yang terpapar Pg menyebabkan TLR-2 pada membran sel berikatan secara sinergis dengan molekul NOD2 pada intrasel mengaktivasi NFκB. Molekul NOD2 berperan sebagai sensor intraseluler. MDP yang merupakan fragmen peptidoglikan akan dikenali oleh NOD2. Ikatan NOD2 dengan MDP menyebabkan perekrutan receptor interacting protein-2 (RIP-2) yang merupakan serine/threonin kinase. Selanjutnya kompleks NOD2 dan RIP-2 mengalami oligomerisasi sehingga mampu mengikat NFκB essential modulator (NEMO). Kompleks NOD2 – RIP-2 – NEMO mengaktifkan NFκB menghasilkan sitokin pro-inflamasi (Zelkha et al., 2010).

DISERTASI disertasi




34

2.4 Nuclear factor kappa beta (NFκB) NFκB adalah suatu protein kompleks yang umumnya merupakan faktor transkripsi indusibel pada sel eukariota (Karin and Neriah, 2000). Ditemukan hampir di semua tipe sel mamalia dan terlibat dalam sejumlah besar respons seluler. NFκB menentukan ekspresi gen yang menyandi sitokin, kemokin, faktor pertumbuhan, molekul adhesi sel, beberapa fase protein akut, antara lain iNOS dan COX2 maupun reseptor pada membran sel yaitu TLR (Chen et al., 2001; Tak and Firestein, 2001). NFκB diaktifkan oleh berbagai macam pemicu, antara lain bakteri, virus, sitokin, radikal bebas maupun lingkungan yang toksik. Aktivasi yang tidak semestinya dari NFκB dikaitkan dengan proses inflamasi, seperti periodontitis, arthritis, atherosclerosis maupun pada penyakit degeneratif (Silverman and Maniatis, 2001). Sebaliknya, hambatan NFκB yang komplit dan persisten dihubungkan langsung dengan apoptosis, gangguan perkembangan sel imun, dan hambatan pertumbuham sel. Dengan demikian pengaturan faktor transkripsi ini dapat digunakan sebagai strategi untuk pencegahan maupun pengobatan berbagai penyakit (Tak and Firestein, 2001). NFκB berperan pada jaringan periodontal. Peningkatan aktivitas NFκB ditemukan pada penderita periodontitis. Peningkatan ini diakibatkan oleh pengaruh enzim proteolitik yang dikeluarkan oleh host maupun bakteri pada area yang

mengalami

inflamasi.

Peningkatan

aktivitas

NFκB

menyebabkan

peningkatan sitokin pro-inflamasi (IL-1β, TNF-α dan IL-6) pada jaringan

DISERTASI disertasi




35

periodontal sehingga menstimulasi osteoklas mengakibatkan resorbsi tulang alveolar (Arabaci et al., 2010). Faktor transkripsi NFκB diaktifkan oleh berbagai sinyal yang berbeda, terlibat pada beberapa pengaturan aktivasi seluler respons imun, stres maupun injuri. Dasar aktivasi NFκB hampir sama pada semua proses. NFκB dalam keadaan normal ditemukan dalam bentuk inaktif di sitoplasma sebagai heterodimer p50/p65 berikatan dengan unit inhibitor IκBα. Adanya respons dari stimulator ekstraseluler, seperti bakteri, akan mengaktifkan IκBα kinase kompleks, sehingga IκBα terfosforilasi yang selanjutnya mengalamai ubiquitinasi. Hal ini menimbulkan degradasi sub unit IκBα oleh proteasome. Degradasi sub unit inhibitori akan melepaskan p50/p65 kompleks, diikuti translokasi p50/p65 ke dalam inti sel. Di dalam inti, faktor transkripsi ini berikatan dengan sekuens tertentu dan mengaktifkan ekspresi gen (Silverman and Maniatis, 2001).

Gambar 2.16 Aktivasi NFκB akibat sinyal ekstraseluler (dikutip dari Chen et al., 2001). DISERTASI disertasi




36

2.5 Matriks metalloproteinase (MMP) Matriks metalloproteinase (MMP) merupakan kelompok enzim zincdependent endopeptidase. MMP merupakan enzim yang berperan secara fisiologis maupun patologis pada matriks ekstraseluler. Pada keadaan fisiologis, aktivitas MMP diatur dengan tepat pada tingkat transkripsi. Pada keadaan fisiologis, MMP berperan dalam remodeling matriks ekstraseluler pada jaringan. Pada keadaan patologis, seperti pada periodontitis, terjadi peningkatan aktivitas MMP pada jaringan periodontal. Keadaan ini mengakibatkan aktivitas enzim proteolitik pada jaringan menjadi berlebihan sehingga menyebabkan kerusakan struktur protein pada matriks ekstraseluler (Nagase et al., 2006; Sorsa et al., 2006). Sebagian besar MMP diaktivasi secara ekstraseluler sehingga mempunyai aktivitas di luar sel. Pada jaringan normal, sekresi dan aktivitas MMP sangat rendah. Tetapi pada jaringan yang sedang mengalami jejas berupa keradangan ataupun tumor, maka akan terjadi peningkatan sekresi MMP. Pengaturan MMP terjadi pada berbagai tingkatan, seperti transkripsi, modulasi mRNA, sekresi, lokalisasi, pengaktifan zymogen dan penghambatan aktivitas enzim proteolitik (Vise and Nagase, 2003).

Gambar 2.17 Struktur dasar molekul MMP (dikutip dari Sekhon, 2010).

DISERTASI disertasi




37

Secara umum, MMP dibagi menjadi 6 golongan besar, yaitu (Nagase et al., 2006) : - Collagenases Collagenase terdiri dari: collagenase 1 (MMP-1), collagenase 2 (MMP-8), collagenase 3 (MMP-13) dan collagenase 4 (MMP-18). - Gelatinases Gelatinases terdiri dari gelatinase A (MMP-2) dan gelatinase B (MMP-9). - Stromelysin Stromelysin terdiri dari stromelysin 1 (MMP-3), stromelysin 2 (MMP-10) dan stromelysin 3 (MMP-11). - Matrilysin Matrilysin terdiri dari matrilysin 1 (MMP-7) dan matrilysin 2 (MMP-26). - Membrane type Membrane type terdiri dari transmembran dan GPI anchor. Yang termasuk dalam kelompok transmembran adalah MT1-MMP (MMP-14), MT2MMP (MMP-15), MT3-MMP (MMP-16), MT5-MMP (MMP-24), sedangkan yang termasuk dalam GPI anchor adalah MT4-MMP (MMP17) dan MT6-MMP (MMP-25). - Other Yang termasuk dalam kelompok ini adalah macrophage elastase (MMP12), MMP-19, enamelysin (MMP-20), MMP-21, MMP-23, MMP-27, epilysin (MMP-28).

DISERTASI disertasi




38

MMP disekresikan dalam bentuk zymogen (pro-MMP) dengan BM yang tinggi. Melalui proses proteolitik fisiologis maupun patologis, pro-MMP menjadi MMP yang aktif dengan BM yang lebih rendah. Aktivitas MMP diimbangi oleh molekul lain yang diketahui sebagi inhibitornya, yaitu tissue inhibitors of metalloproteinase (TIMP). Secara fisiologis, MMP dan TIMP mengatur interaksi antara sel dengan matriksnya. TIMP merupakan kelompok protein sekretori yang mampu menghambat aktivitas MMP melalui ikatan non-kovalen dengan MMP yang aktif pada lingkungan ekstraseluler (Sorsa et al., 2006). Terdapat 4 sub famili TIMP yang telah diidentifikasi pada vertebrata, yaitu: TIMP-1, TIMP-2, TIMP-3 dan TIMP-4. TIMP diekspresikan pada berbagai jaringan yang diproduksi oleh berbagai jenis sel. Pengaturan ekspresi TIMP terjadi saat perkembangan dan remodeling jaringan (Vise and Nagase, 2003).

Gambar 2.18 Aktivasi MMP-2. MT1-MMP yang aktif akan memecah kompleks MT1-MMP – TIMP-2 – proMMP-2 sehingga pro-MMP-2 terlepas dari ikatan kompleks menjadi bentuk aktif (dikutip dari Siegwart and Norton, 2005). DISERTASI disertasi




39

2.5.1 MMP pada jaringan periodontal Sebagian besar degradasi matriks ekstraseluler pada jaringan periodontal diakibatkan oleh MMP. MMP yang diyakini berperan sebagai penyebab kerusakan jaringan periodontal adalah MMP-1, MMP-2, MMP-3, MMP-7, MMP8, MMP-9, MMP-12 dan MMP-13 (Uitto et al., 2002; Alfant et al., 2008; Goncalves et al., 2009; Hernandez et al., 2009; Oyarzun et al., 2010; Varun et al., 2012). Tipe MMP yang paling banyak terdistribusi adalah Mr72K gelatinase A atau yang lebih dikenal dengan MMP-2. MMP-2 dapat mendegradasi berbagai tipe kolagen, terutama kolagen tipe IV yang terdapat pada membran basal sehingga menimbulkan kerusakan pada epitel di membran basal (Grayson et al., 2003). Pengaruh MMP-2 pada jaringan antara lain: menyebabkan migrasi sel epitel, meningkatkan bioavailibilitas TGF-β serta mengurangi respons IL-2. MMP-2 antara lain dihasilkan oleh sel epitel, monosit/makrofag, fibroblas, keratinosit maupun osteoklas. MMP-2 berbeda dengan MMP pada umumnya, MMP-2 diatur sebagian besar pada tingkat pasca transkripsi. MMP-2 disekresi dalam bentuk pro-enzim, yang selanjutnya terikat dengan TIMP-2 (Visse and Nagase, 2003; Hannas et al., 2007). MMP-2 terdeteksi di plasma kira-kira 0,5µg/ml. Kadar abnormal dalam jaringan akan menyebabkan gangguan integritas epitel pada membran basal termasuk junctional epithelium gingiva (Grayson et al., 2003). MMP-2 merupakan ”depot protease” pada gingiva dalam bentuk inaktif. Berdasarkan penelitian disimpulkan bahwa 86% kerusakan jaringan periodontal diakibatkan oleh serine protease, yang dihasilkan oleh neutrofil. Kadar neutrofil

DISERTASI disertasi




40

elastase yang tinggi pada jaringan akan mengaktifkan MMP-2 inaktif menjadi MMP-2 aktif, sehingga mengganggu integritas gingiva. Selain serine protease yang dihasilkan oleh neutrofil, MMP-2 juga dapat diaktifkan secara langsung oleh protease yang dihasilkan bakteri (Grayson et al., 2003). Pg mengandung faktor virulensi yang dapat mendegradasi kolagen tipe-1 serta meningkatkan ekpresi dan aktivasi MMP-2. MT1-MMP dan TIMP2 terlibat dalam aktivasi MMP-2. Aktivasi MMP-2 diawali dengan ikatan antara MT1MMP dengan domain terminal-N TIMP-2, membentuk kompleks MT1-MMP – TIMP2 yang terikat pada membran sel. Selanjutnya sekretori pro-MMP-2, tepatnya pada hemopexin-like domain akan terikat pada kompleks terminal-C MT1-MMP - TIMP-2. pro-MMP-2 yang terikat ini selanjutnya akan diaktivasi oleh MT1-MMP pada kompleks MT1-MMP – TIMP-2 – pro-MMP-2, atau bisa juga diaktivasi oleh uncomplexed MT1-MMP. Berdasarkan mekanisme aktivasi tersebut, maka secara matematik, aktivasi MMP-2 dapat diperhitungkan dari rasio MT1-MMP : TIMP-2 (Zhao et al., 2004). Peningkatan MMP-2 pada GCF dan saliva ditemukan pada penderita periodontitis. Namun demikian, progresivitas penyakit juga ditentukan oleh rasio relatif antara TIMP dan MMP. Pada jaringan periodontal yang terpapar LPS Pg, maka monosit akan teraktivasi mengeluarkan sitokin pro-inflamasi dan TGF-β. TGF-β dapat mengurangi progresivitas inflamasi pada penyakit periodontal. Salah satu peran TGF-β adalah upregulation ekspresi TIMP dan down regulasi ekspresi MMP, namun di sisi lain, TGF-β juga menginduksi ekspresi MMP-2, sehingga

DISERTASI disertasi




41

ekspresi MMP-2 meningkat meskipun over ekspresi ini juga tergantung rasio relatifnya terhadap TIMP (Verstappen and Hoff, 2006). Tipe MMP yang paling banyak ditemukan pada junctional epithelium adalah MMP-7. MMP-7 ditemukan diantara sel-sel suprabasal junctional epithelium yang melekat ke permukaan akar gigi. Pada kondisi normal, MMP-7 pada junctional epithelium berperan antara lain: morfogenesis, migrasi sel dan repair. MMP-7 dapat mendegradasi laminin, fibronektin, kolagen tipe IV, gelatin, elastin, entactin, tenascin dan proteoglikan (Uitto et al., 2002). Awal aktivitas proteolitik pro-MMP-7, pro-MMP-8, pro-gelatinase-B salah satunya ditentukan oleh aktivitas myeloperoksidase yang terdapat dalam granul azurofilik pada neutrofil. Myeloperoksidase merupakan sumber ROS potensial yang dihasilkan oleh neutrofil dalam proses bacterial killing. Enzim ini mengkatalisis H2O2 menjadi HOCl (asam hipoklorit), yang berperan sebagai zat antimikroba. Peningkatan kadar HOCl pada jaringan dapat mengaktifkan bentuk laten pro-MMP-7 menjadi bentuk aktif MMP-7 sehingga aktivitasnya meningkat (Fu et al., 2003). MMP-7 dapat mengaktifkan MMP lain, misalnya MMP-8 dan MMP-9. MMP-7 dapat mengaktifkan bentuk laten prekursor cryptidin (α-defensin) menjadi bentuk aktif yang berperan dalam sistem antimikroba pada mukosa (Kivela-Rajamaki et al., 2003a). Pada jaringan periodontal, MMP-7 ditemukan meningkat pada kondisi peri-implantitis maupun periodontitis. Peningkatan kadar MMP-7 ini terdeteksi signifikan pada pemeriksaan sampel yang diambil dari GCF pada sisi gingiva yang mengalami inflamasi (Tervahartiala et al., 2000).

DISERTASI disertasi




42

2.6 Matriks ekstraseluler pada jaringan periodontal Jaringan periodontal tersusun dari komponen matriks ekstraseluler yaitu: kolagen, elastin, proteoglikan, fibronektin dan laminin. Matriks ekstraseluler berperan dalam proses regenerasi maupun dalam proses kerusakan jaringan. Matriks ekstraseluler merupakan komponen paling besar pada fibroblas dan epitel yang memberikan sifat elastisitas. Matriks ekstraseluler berperan dalam kelangsungan hidup maupun perkembangbiakan sel. Sel perlu melekat ke matriks ekstraseluler untuk tumbuh dan berproliferasi (Sawada and Inoue, 2001). Perlekatan junctional epithelium ke permukaan gigi diperantarai oleh matriks ekstraseluler. DAT cell yang merupakan bagian dari junctional epithelium melekat ke permukaan gigi melalui internal basal lamina secara hemidesmosom pada membran selnya. Komponen dari internal basal lamina disintesis oleh DAT cell. Protein yang terdeteksi pada internal basal lamina adalah laminin-5 dan kolagen tipe VIII. Sedangkan laminin-1 dan kolagen tipe IV, yang merupakan komponen membran basal sejati, justru jumlahnya sedikit (Pollanen et al., 2003).

Gambar 2.19 Perlekatan sel ke permukaan akar gigi (dikutip dari Pollanen et al., 2003).

DISERTASI disertasi




43

2.6.1 Laminin-5 (laminin-332) Laminin adalah makromolekul glikoprotein yang merupakan bagian tidak terpisahkan dari struktur membran basal hampir semua jaringan. Laminin tersusun heterotrimer yang terdiri dari 3 sub-unit rantai polipeptida, yaitu rantai α, rantai β dan rantai γ, yang satu sama lain dihubungkan melalui ikatan disulfida. Sampai saat ini telah teridentifikasi 15 tipe molekul laminin pada mamalia, dengan BM berada pada kisaran 400-900 kDa (Colognato and Yurchenco, 2000). Masingmasing rantai pada laminin mengandung beberapa domain fungsional, yang memungkinkan molekul laminin berikatan dengan molekul lain pada matriks ekstraseluler. Domain LG (laminin-like globular) pada terminal-C yang terdiri dari 5 subdomain (LG1-LG5), merupakan tempat berikatan antara molekul laminin dengan reseptor spesifik pada permukaan sel, termasuk integrin, syndecan dan α-dystroglycan (Miyazaki, 2006).

Gambar 2.20 Struktur molekul laminin-5, terdiri dari domain I-VI, terminal NH2 dan terminal COOH (dikutip dari Gagnoux-Palacios, 2001).

DISERTASI disertasi




44

Laminin berperan mengikat sel dengan membran basal. Ikatan laminin dengan sel diperantarai oleh domain LG, sedangkan ikatan laminin dengan molekul lain pada matriks ekstraseluler diperantarai oleh ketiga rantai pendek pada domain terminal-N. Ikatan tersebut berfungsi dalam peranannya pada diferensiasi sel, bentuk dan gerakan sel, pemeliharaan jaringan serta kelangsungan hidup jaringan (Colognato and Yurchenco, 2000; Agtmael and Tuderman, 2010).

Gambar 2.21 Interaksi laminin dengan molekul lain pada membran basal (dikutip dari Pirila et al., 2003).

Laminin-5 (laminin α3 β3 γ2 = laminin-332) merupakan komponen adhesif utama pada membran basal. Pada manusia, laminin-5 disekresi dalam bentuk prekursor heterotrimer yang terdiri dari 200/190 kDa untuk α3, 140/135 kDa untuk β3 dan 155/140 kDa untuk γ2 (Colognato and Yurchenco, 2000;

DISERTASI disertasi




45

Koshikawa et al., 2000; Kariya and Miyazaki, 2004). Setelah disekresi, rantai α3 dan γ2 mengalami maturasi spesifik, sedangkan β3 tidak. Rantai α3 dan γ2 mengalami proses proteolitik pada matriks ekstraseluler sehingga menjadi fragmen α3 dan γ2 dengan BM berturut-turut adalah 160/145 kDa dan 105/100 kDa (Colognato and Yurchenco, 2000; Pirila et al., 2003; Kariya and Miyazaki, 2004 ).

Gambar 2.22 Peran enzim proteolitik pada laminin-5γ2 (dikutip dari Miyazaki, 2006).

Laminin-5 tidak hanya sebagai substrat ekstraseluler yang pasif, namun juga berperan aktif dalam proses migrasi sel. Penelitian secara in vitro menunjukkan bahwa laminin-5 berperan utama dalam 2 fungsi yang berlawanan, yaitu sebagai adhesi sel dan sebagai migrasi sel. Kedua fungsi tersebut ditentukan melalui interaksinya dengan integrin (Kariya and Miyazaki, 2004). Interaksi laminin-5 dengan integrin terkait dengan fungsinya dalam adhesi sel epitel ke membran basal. Integrin α3β1 dan α6β4 pada membran sel merupakan ligan untuk laminin-5. Laminin-5 merupakan substrat untuk adhesi sel pada keadaan DISERTASI disertasi




46

pasif/diam, sedangkan pada tissue repair dan remodeling laminin-5 berperan sebagai stimulator migrasi sel (Koshikawa et al., 2000). Interaksi laminin-5 dengan integrin α6β4 menyebabkan penyusunan hemidesmosom yang berperan pada imobilisasi sel, sedangkan interaksinya dengan α3β1 menyebabkan migrasi sel. Proses proteolitik yang terjadi pada laminin-5 dapat memicu salah satu timbulnya adhesi sel atau migrasi sel. Rantai γ2 pada laminin-5 (laminin-5γ2) mempunyai peran penting dalam migrasi sel. Fragmentasi pada rantai γ2 menyebabkan penurunan aktivitas adhesi dan memicu migrasi sel (Giannelli et al., 1997).

Gambar 2.23 Induksi migrasi sel oleh aktivitas MMP-2 dan MT1-MMP terhadap laminin-5γ2 (dikutip dari Koshikawa et al., 2000).

Beberapa MMP dapat mendegradasi laminin-5γ2 menjadi fragmenfragmen yang lebih kecil. MMP-2, MMP-3, MMP-8, MMP-9, dan MMP-12

DISERTASI disertasi




47

adalah kelompok enzim yang dapat mendegradasi laminin-5γ2. MMP-2 dapat mendegradasi laminin-5γ2 yang intact dengan ukuran 140 kDa menjadi fragmen γ2x yang lebih kecil dengan ukuran 80 kDa. Membran tipe-1 MMP (MT-1 MMP) juga mendegradasi laminin-5γ2 yang intact dengan ukuran 140 kDa menjadi fragmen γ2’ dengan ukuran 100 kDa dan fragmen γ2x berukuran 80 kDa (Pirila et al., 2003).

Gambar 2.24 Proteolitik oleh MT1-MMP dan MMP-2 pada laminin-5γ2. Proses proteolitik oleh MT1-MMP dan MMP-2 menyebabkan fragmentasi rantai γ2 pada laminin-5 menjadi ukuran yang lebih kecil, yaitu: γ2’ dan γ2x dengan BM berturut-turut 100 kDa dan 80 kDa (dikutip dari Koshikawa et al., 2000).

MMP-2 dapat diaktifkan oleh MMP-12, yang merupakan mediator poten pro-inflamasi dan berperan dalam degradasi matriks ekstraseluler. MMP-12 terutama diproduksi oleh human makrofag dalam bentuk pro-enzim dengan BM 54 kDa. MMP-12 akan mengalami self-activation melalui proses aktivasi autolitik menjadi bentuk enzim yang aktif dengan BM 45 kDa dan 22 kDa (Chen, 2004). MMP-12 berperan dalam berbagai proses keradangan akut maupun kronik. MMP12 yang dihasilkan makrofag secara otokrin akan mengiduksi makrofag untuk

DISERTASI disertasi




48

mengeluarkan TNF-α dan menarik neutrofil ke jaringan sehingga neutrofil menjadi aktif. Neutrofil yang teraktivasi ini akan menghasilkan neutrofil elastase yang juga akan mengaktivasi MMP-12 (Nenan et al., 2005). MMP-12 dapat mendegradasi protein laminin-5γ2. Hasil degradasi protein laminin-5γ2 oleh MMP-12, sama dengan hasil degradasi yang dihasilkan akibat aktivasi MMP-2 (Mydel et al., 2008). Laminin-5 diproduksi oleh sel epitel (Colognato and Yurchenco, 2000). Pada internal basal lamina junctional epithelium gingiva, banyak ditemukan laminin-5 (Pollanen et al., 2003). Pada penderita periodontitis, ditemukan peningkatan kadar fragmen rantai γ2 dari laminin-5 yang terdeteksi pada gingival crevicular fluid (GCF) dibandingkan dengan orang yang sehat. Peningkatan kadar fragmen γ2 pada GCF berbanding lurus dengan tingkat keparahan periodontitis (Kuula, 2009). Ekspresi fragmen rantai γ2 dari laminin-5 pada jaringan periodontal menunjukkan bukti bahwa jaringan sedang dalam kondisi inflamasi. Hal ini dibuktikan pada individu yang mengalami periodontitis, kemudian dilakukan pemeriksaan western immunoblotting dengan antibodi monoklonal spesifik antilaminin-5γ2 untuk mendeteksi fragmen molekul laminin-5γ2 pada gingival crevicular fluid (GCF). Hasil penelitian menunjukkan bahwa individu dengan periodontitis mengekspresikan kadar fragmen 40 kDa dan 70 kDa dari rantai γ2 yang lebih tinggi dibandingkan orang yang sehat sebagai kontrol penelitian. Pada orang yang sehat juga ditemukan fragmen 40 kDa dan 70 kDa dengan kadar

DISERTASI disertasi




49

rendah. Kadar rendah ini diduga terkait rongga mulut yang selalu terpapar bakteri sehingga selalu terjadi proses proteolitik (Emingil et al., 2006a). Bakteri Porphyromonas gingivalis (Pg) dalam rongga mulut menghasilkan proteinase yang dapat mendegradasi protein laminin-5γ2 menjadi multipel fragmen yang lebih kecil. Berbeda dengan hasil degradasi laminin-5γ2 oleh MMP yang terdegradasi hanya menjadi 2 berat molekul yaitu 40 kDa dan 70 kDa. Multipel fragmen ini dibuktikan melalui penelitian yang memapar protein laminin-5γ2 dengan LPS bakteri Pg selama 1 jam, ternyata menghasilkan beberapa rantai γ2 yang tercermin dengan terbentuknya beberapa berat molekul yang terdeteksi pada pemeriksaan western immunoblotting (Emingil et al., 2006a). Pada manusia proses proteolitik laminin-5 rantai γ2 dengan BM 150 kDa menjadi 105 kDa menyebabkan penurunan aktivitas adhesi sel diikuti dengan peningkatan migrasi sel (Giannelli et al., 1997; Tsubota et al., 2000). Pada tikus, proses maturasi terjadi pada rantai γ2 dari 150 kDa menjadi 80 kDa oleh gelatinase-A (MMP-2) dan oleh membran type 1-MMP (MT1-MMP). Proses proteolitik ini juga menyebabkan migrasi sel (Koshikawa et al., 2005; Ogawa et al., 2007). MT1-MMP, suatu MMP tipe membran juga berperan dalam degradasi laminin-5γ2. MT1-MMP dapat mengaktivasi pro-MMP-2 menjadi MMP-2. selanjutnya MT1-MMP dan MMP-2 akan memproses laminin-5γ2 yang intact dengan BM 140 kDa menjadi fragmen laminin-5γ2 dengan BM yang berukuran lebih kecil (Kato and Motoyama, 2009). MMP-12 dan neutrofil elastase juga

DISERTASI disertasi




50

dapat meningkatkan sekresi MMP-2, sehingga neutrofil elastase dan MMP-12 ikut berperan penting dalam mendegradasi molekul laminin-5γ2. Selain itu, MMP-8, MMP-9, MMP-12 dan neutrofil elastase mempunyai aktivitas proteolitik terhadap rantai γ2 (Mydel et al., 2008) menghasilkan fragmentasi rantai γ2 yang memicu migrasi sel (Pirila et al., 2003). Pada periodontitis terjadi peningkatan MMP-1, MMP-2, MMP-8, MMP-9 dan MMP-13 (Soell et al., 2002; Sorsa et al., 2006). Peningkatan kadar MMP melebihi batas fisiologis dalam jaringan periodontal akan memicu degradasi matriks ekstraseluler pada jaringan periodontal (Feng and Weinberg, 2006). Degradasi matriks ekstraseluler pada jaringan periodontal menyebabkan loss of attachment dan migrasi junctional epithelium gingiva (Bosshardt and Lang, 2005). Migrasi junctional epithelium gingiva ke apikal akan membentuk poket, yang selanjutnya dapat memicu timbulnya peridontitis, karena makin dalam poket akan makin banyak akumulasi bakteri dalam sulkus gingiva, sehingga kerusakan jaringan periodontal makin meluas (Newman et al., 2011).

2.7 Porphyromonas gingivalis Oliver dan Wherry pada tahun 1921 berhasil mengisolasi Porphyromonas gingivalis (Pg) dengan ukuran sebesar 1µm dari rongga mulut, dan mencatat bahwa koloni tersebut menghasilkan pigmen yang disalah-artikan sebagai melanin, namun setelah penelitian lebih lanjut, ternyata pigmen hitam/gelap yang ditemukan tersebut merupakan hemin. Oleh karena itu, Pg disebut sebagai bakteri berpigmen hitam. Pada rongga mulut, Pg terutama ditemukan di area subgingiva,

DISERTASI disertasi




51

khususnya pada penyakit periodontal tahap lanjut atau pada kasus adult periodontitis. Selain itu, bakteri ini dapat ditemukan pula pada lidah dan tonsil (Newman et al., 2011). Pada awalnya, bakteri ini dikelompokkan dalam genus Bacteroides. Namun, sekarang spesies ini diklasifikasikan dalam genus Porphyromonas. Pg termasuk bakteri anaerob gram negatif yang merupakan bakteri patogen pada jaringan periodontal sebagai penyebab utama periodontitis kronis. Pg berpotensi merusak jaringan host dan menyebar secara sistemik. Pg mempunyai kemampuan merusak organ di luar rongga mulut, misalnya kardiovaskuler. Pg juga mampu menimbulkan gangguan pada pertumbuhan janin sehingga menyebabkan low birth weight (Katz, 2009; Trevisan and Dorn, 2010). Pg dapat memicu inflamasi pada jaringan periodontal sehingga menyebabkan

kerusakan

jaringan

periodontal.

Makrofag

pada

jaringan

periodontal yang terinfeksi Pg akan memicu induksi molekul intraseluler dan menghasilkan sitokin. Sitokin mayor yang dihasilkan oleh makrofag yang teraktivasi adalah TNF-α dan IL-1β. Kedua sitokin ini berpotensi menyebabkan kerusakan pada jaringan periodontal (Beklen et al., 2007). Pg mempunyai sejumlah faktor potensial yang dapat mengakibatkan kerusakan

pada

jaringan

periodontal.

Faktor-faktor

tersebut

adalah:

lipopolysaccharide (LPS), enzim proteolitik (protease), fimbriae, hemagglutinin dan kapsul. Di antara faktor-faktor tersebut, LPS dan protease bakteri Pg mempunyai peran dominan terhadap induksi inflamasi dan kerusakan jaringan periodontal (Katz et al., 2000).

DISERTASI disertasi




52

LPS bakteri Pg dapat mengaktivasi reseptor pada membran sel, antara lain: TLR-2, TLR-4 maupun TLR-7. Aktivasi TLR ini menyebabkan sinyal intraseluler melalui jalur MyD88 menginduksi p38 MAPK mengaktivasi NF-κB (Zhou and Amar, 2007). Aktivasi pada reseptor membran tersebut tergantung dari ekspresi dan bentuk lipid A yang merupakan komponen LPS bakteri Pg. Lipid A bakteri Pg secara struktur berbeda dengan LPS enterobakteri yang digunakan sebagai prototipe LPS. Perbedaan struktur ini mengakibatkan aktivitas biologis terhadap reseptor membran sel juga berbeda. LPS bakteri Pg lebih mengaktivasi TLR-2, sedangkan LPS enterobakteri lebih mengaktivasi TLR-4 (Hajishengallis et al., 2004; Hayashi et al., 2010; Ogawa and Yagi, 2010).

Gambar 2.25 Struktur LPS Porphyromonas gingivalis (dikutip dari Ogawa and Yagi, 2010).

LPS bakteri Pg menyebabkan respons inflamasi melalui aktivasi TLR-2. Meskipun pada TLR-4 juga ditemukan respons terhadap LPS bakteri Pg, namun respons pada TLR-4 ini rendah. Aktivasi TLR ini, selanjutnya menyebabkan aktivasi faktor transkripsi NFκB pada sitoplasma untuk translokasi ke inti sel dan DISERTASI disertasi




53

menghasilkan sitokin pro-inflamasi. TLR-2 dan PAR-2 secara ko-stimulasi akan meneruskan sinyal ke dalam inti sel sehingga terjadi proses transkripsi dan translasi (Takeda and Akira, 2005). Selain LPS, faktor virulensi potensial lain pada bakteri Pg adalah fimbriae. Seperti halnya LPS, protein mayor maupun minor pada fimbriae bakteri Pg juga dapat berinteraksi dengan PRR sehingga terjadi peningkatan aktivitas TLR-2. Selanjutnya, TLR-2 bekerjasama dengan TLR-1 maupun TLR-6 menginduksi sinyal intraseluler. Selain LPS, fimbriae Pg juga dapat memicu sinyal intraseluler melalui perantaraan PRR. Hanya bedanya, fimbriae Pg lebih dominan mengaktivasi TLR-4. Stimulasi sinyal melalui berbagai TLR ini akan mengaktifkan NFκB sehingga menghasilkan sitokin pro-inflamasi, antara lain: TNF-α, IL-1β dan IL-6 (Davey et al., 2008). Protease yang dikeluarkan Pg menyebabkan aktivasi reseptor PAR-2 (protease-activated receptor 2) yang terdapat pada membran neutrofil maupun monosit. Reseptor ini dijumpai pula pada beberapa membran sel, antara lain: epitel, endotel, fibroblas, osteoblas, neuron dan astrosit (Holzhausen et al., 2010). Reseptor PAR-2 merupakan golongan G-protein-coupled yang terdapat pada membran sel. Aktivasi PAR-2 diawali dengan pembelahan proteolitik domain ekstraseluler. Aktivasi ini akan meneruskan sinyal ke dalam sitoplasma yang diperantarai oleh beberapa tipe protein antara lain: inhibitor kappa beta kinase (IκK), janus kinase-1 (JAK-1) maupun p38MAPK yang selanjutnya akan mengaktifkan nuclear factor kappa-B (NFκB), signal transducers and activators of transcription (STAT) dan activator protein-1 (AP-1) pada nukleus (Cottrell et

DISERTASI disertasi




54

al., 2003; Uehara et al., 2003). Aktivasi sinyal transduksi pada nukleus ini mengakibatkan terjadinya proses transkripsi dan translasi menghasilkan sitokin pro-inflamasi, antara lain: IL-1, IL-6 dan TNF-α. Jika sitokin ini berlebih jumlahnya pada jaringan, maka akan menimbulkan kerusakan pada matriks ektraseluler (Mariano et al., 2010). Stimulasi monosit/makrofag pada manusia maupun tikus akibat paparan Pg akan menghasilkan: IL-1β, IL-6, IL-8, IL-10, TNF-α, MCP-1, nitric oxide, dan COX2 (Choi et al., 2006; Gibson et al., 2006; Trindade et al., 2012). Sel epitel gingiva ketika terpapar Pg juga akan mengekspresikan IL-1, IL-6, IL-8 maupun TNF-α. Ekspresi sitokin-sitokin akibat paparan Pg ini memberikan tingkat yang berbeda. Ekspresi terbesar ditunjukkan oleh TNF-α, disusul berturut-turut IL-1β dan IL-6 (Kesavalu et al., 2002; Andrian et al., 2006). Ekspresi IL-8 akibat induksi Pg sangat tergantung oleh sifat invasif patogen yang ditentukan oleh strain bakteri (Huang et al., 2001). Beberapa peneliti mengungkap bahwa ekspresi IL-8 pada sel epitel yang terpapar Pg justru dihambat, sehingga peran IL-8 sebagai faktor kemotaktik terhadap neutrofil juga menurun fungsinya. Hal ini berakibat migrasi transepitel neutrofil terhambat, sehingga Pg mudah lolos dari pertahanan tubuh dan hidup pada jaringan yang terinfeksi (Huang et al., 2001; Andrian et al., 2006). Namun demikian, kondisi berbeda terlihat pada makrofag yang diinduksi oleh bakteri Pg ditemukan peningkatan TNF-α dan IL-8 yang signifikan. Peningkatan ini diperantari oleh MAPK dan p38 (Grenier and Tanabe, 2010).

DISERTASI disertasi




55

Ekspresi TNF-α and IL-6 tergantung pada TLR-2 dan TLR-4. Pg meningkatkan ekspresi TLR-2 pada membran permukaan makrofag. Pada makrofag yang defisiensi TLR-2, Pg dapat bertahan di dalam sel makrofag. Peningkatan ekspresi TLR-2 pada makrofag tikus setelah terpapar Pg mengakibatkan peningkatan ekspresi TNF-α. Sinyal dari TLR-2 akibat paparan Pg menyebabkan kerusakan jaringan periodontal (Hayashi et al., 2010). Pg merupakan stimulator yang potensial untuk memicu ekspresi IL-1β, baik pada sel epitel maupun makrofag. IL-1β berperan penting dalam memicu ekspresi ”secondary cytokine” yaitu IL-6 dan TNF-α, juga IL-8 dan GMCSF melalui mekanisme autokrin yang diperantarai oleh TLR-4 (Eskan et al., 2008).

Gambar 2.26 Interaksi Porphyromonas gingivalis dengan sel epitel gingiva (dikutip dari Andrian et al., 2006).

DISERTASI disertasi




56

2.8 Kurkumin Kurkumin

(1,7-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1,6-heptadiene-3,5-

dione) merupakan kandungan utama dari kurkuminoid. Selain kurkumin, kurkuminoid juga mengandung demethoxycurcumin dan bis-demethoxycurcumin. Kurkumin merupakan senyawa polifenol yang banyak digunakan sebagai obat tradisional dengan khasiat antara lain: anti-inflamasi (Chen et al., 2008), antiinfeksi (Waghmare et al., 2011), antioksidan (Priyadarsini et al., 2003), antivirus (Chen et al., 2010) dan antikanker (Yodkeeree et al., 2009). Kurkumin berupa serbuk berwarna jingga kekuning-kuningan, yang mempunyai rumus kimia C21H20O6, dengan berat molekul 368,37 g/mol dan titik lebur 1830 C (Aggarwal et al., 2006).

Gambar 2.27 Struktur kimia kurkumin (dikutip dari Aggarwal et al., 2006).

Penelitian tentang manfaat kurkumin menunjukkan bahwa kurkumin menghambat agregasi platelet dan menekan trombosis serta infark miokard, menghambat replikasi HIV, meningkatkan sekresi empedu, melindungi dari toksisitas dan pulmonary fibrosis, mengurangi kadar kolesterol, mencegah oksidasi LDL, menekan simptom yang terkait dengan DM tipe II, meningkatkan penyembuhan luka, anti-aterosklerotik. Manfaat kurkumin ini diperoleh melalui DISERTASI disertasi




57

aktivitasnya pada target molekul, antara lain: growth factor, sitokin, faktor transkripsi dan enzim (Chattopadhyay et al., 2004; Aggarwal et al., 2006; Jurenka, 2009). Kurkumin merupakan anti-inflamasi yang potensial. Kurkumin sebagai anti-inflamasi disebabkan oleh kemampuan kurkumin dalam menghambat lipoksigenase, siklo-oksigenase, leukotrien, tromboksan dan prostaglandin. Selain itu

kurkumin

juga

menghambat

enzim

kolagenase,

elastase

maupun

hyaluronidase. Secara molekuler, kurkumin menghambat MCP-1, IL-12 dan TNF (Chainani-Wu, 2003) faktor transkripsi NFκB dan AP-1 (Bachmeier et al., 2007). Dalam bidang kedokteran gigi, manfaat kurkumin antara lain adalah sebagai anti-inflamasi pada jaringan periodontal. Penelitian pada Rattus novergicus yang dibuat periodontitis kemudian diterapi dengan pemberian kurkumin sebanyak 100 mg/Kg berat badan, melalui intragastic, setiap hari, selama 15 hari, menunjukkan hambatan aktivitas NFκB (Guimaraes et al., 2011). Secara lokal, kurkumin juga bermanfaat pada jaringan periodontal. Suatu penelitian yang dilakukan terhadap 20 penderita dengan keluhan pembesaran gingiva disertai perdarahan yang ditemukan pada 200 permukaan gigi, setelah 6 minggu diberi kurkumin 1% dengan cara dikumur memberikan perbaikan pada kondisi gingiva. Derajad inflamasi (kemerahan), perdarahan maupun kedalaman poket berkurang signifikan. Kurkumin dapat menurunkan perdarahan gingiva sampai

100%,

sedangkan

kemerahan

berkurang

96%.

Peneliti

juga

membandingkan pengaruh kurkumin 1% dengan obat kumur standar untuk penyakit periodontal yaitu khlorhexidin 0,2%. Hasil penelitian menunjukkan

DISERTASI disertasi




58

bahwa kurkumin lebih cepat menurunkan derajad inflamasi gingiva dibandingkan dengan khlorhexidin (Suhag et al., 2007). Penelitian terhadap manfaat anti-inflamasi dan toksisitas kurkumin pada tikus menunjukkan bahwa dosis 1-2 g/Kg berat badan yang diberikan secara per oral selama 4 minggu, tidak menunjukkan efek samping. LD50 didapatkan 12,2 g/Kg berat badan (Mullaicharam and Maheswaran, 2012). Studi pada kultur sel monosit yang diinduksi dengan LPS untuk mengetahui pengaruh pemberian kurkumin terhadap produksi sitokin pro-inflamasi: TNFα, IL-1β, IL-6 dan IL-8 didapatkan bahwa IC50 kurkumin: 7,9 µM (Santel et al., 2008). Potensi anti-inflamasi kurkumin terhadap makrofag yang diinduksi LPS Pg terutama didapat melalui hambatan terhadap faktor transkripsi NFκB. Faktor transkripsi tersebut mengatur ekspresi sitokin pro-inflamasi (IL-1β dan TNF-α) yang menyebabkan peningkatan stimulasi pada jalur inflamasi sehingga mengakibatkan kerusakan pada jaringan periodontal. Hambatan aktivitas NFκB oleh kurkumin disebabkan adanya hambatan pada degradasi IκB. Bukti ini menunjukkan bahwa kurkumin menghambat jalur aktivasi NFκB sebelum fosforilasi (Chen et al., 2008). Hal ini sesuai dengan kondisi yang ditemukan pada penyakit periodontal. Aktivasi NFκB pada penderita periodontitis ditemukan meningkat 90%, sedangkan pada jaringan yang sehat hanya 30%. Sedangkan ekspresi IκB yang merupakan inhibitor NFκB pada penderita periodontitis ditemukan hanya 5% (Ambili et al., 2005). Oleh karena itu, hambatan terhadap NFκB dapat dijadikan sebagai salah satu strategi terapi maupun pencegahan terhadap penyakit periodontal.

DISERTASI disertasi



BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents