BAB I PENDAHULUAN I.1
Latar Belakang
Prevalensi overweight dan obesitas meningkat baik pada dewasa dan anakanak di negara maju maupun negara berkembang selama periode tahun 19802013. Indonesia termasuk dalam urutan 10 besar negara dengan kondisi obesitas terbanyak di dunia (Ng et al., 2014). Jumlah masyarakat Indonesia yang mengalami obesitas meningkat hingga lebih dari 2 kali lipat selama tahun 20082012 (Kementrian Kesehatan Republik Indonesia, 2013; World Health Organization, 2011). Pada kategori usia remaja di Indonesia, prevalensinya meningkat dari 1,4% di tahun 2007 menjadi 7,3% di tahun 2013 (BalitbangkesKemenkes, 2013). Daerah Istimewa Yogyakarta (DIY) merupakan provinsi yang memiliki prevalensi remaja dengan obesitas tertinggi di Indonesia pada tahun 2010 dan sebagai salah satu kota dengan prevalensi remaja dengan obesitas diatas rata-rata prevalensi nasional pada tahun 2013 (Balitbangkes-Kemenkes, 2010, 2013). Obesitas pada usia muda akan memberikan dampak jangka panjang mulai dari kecenderungan mengalami obesitas pada usia dewasa, peningkatan risiko mengalami penyakit terkait kardiovaskular dan sindrom metabolik seperti diabetes melitus tipe tipe 2 (DMT2) hingga terjadinya penurunan usia harapan hidup (life expectance) (Franks et al., 2010; Reilly and Kelly, 2011; Sinaiko et al., 2006;
1
The et al., 2010). Obesitas meningkatkan risiko terjadinya resistensi insulin yang merupakan faktor utama penyebab manifestasi DMT2. Derajat resistensi insulin berdasarkan nilai Homeostatic Model Assesment Insulin Resistance (HOMA-IR) diketahui berbanding lurus dengan IMT (indeks massa tubuh) dan persentase lemak tubuh remaja (Bacha et al., 2006). Mekanisme yang banyak dipelajari mengenai bagaimana individu dengan obesitas dapat berkembang menjadi resistensi insulin adalah melalui jalur inflamasi diantaranya melalui toll-like receptor 4 (TLR-4) dan interleukin-6 (IL6). Inflamasi yang terjadi bersifat kronik derajat rendah akibat ketidakseimbangan metabolisme pada kondisi obesitas (Gregor and Hotamisligil, 2011). Pada aras seluler, aktivasi TLR-4 dapat menyebabkan penurunan transduksi sinyal insulin baik secara langsung melalui pengaktifan kinase proinflamasi dan peningkatan produksi radikal bebas ataupun secara tidak langsung melalui aktivasi kaskade sinyal oleh sitokin (Suganami et al., 2007). Penelitian terhadap hewan coba menunjukkan bahwa penurunan ekspresi TLR-4 menunjukkan efek proteksi terhadap berkembangnya kondisi resistensi insulin pada kondisi obesitas (Shi et al., 2006). Gangguan sinyal insulin melalui IL-6 yang merupakan salah satu sitokin proinflamasi dapat terjadi
setidaknya melalui 3 mekanisme yang antara lain
aktivasi c-Jun N-terminal kinases (JNK), akumulasi suppressor of cytokine signaling 3 (SOCS3), dan peningkatan aktivasi protein tyrosine phosphatase 1B (PTP1B)
(Nieto-vazquez et al., 2008). Enzim proinflamasi yang aktif baik
melalui TLR-4 ataupun IL-6 diketahui dapat mengganggu transduksi sinyal
2
3
insulin salah satunya dengan menarget insulin reseptor-1 (IRS-1) (Kim dan Sears, 2010; Rui et al., 2002; Ueki et al., 2004). Ekspresi gen TLR4 dan IL6 yang masing-masing menyandi protein tersebut diketahui meningkat pada individu dengan obesitas dan DMT2 (Ahmad et al., 2012; Dasu et al., 2010). Peningkatan ekspresi tersebut terutama terjadi pada selsel target insulin seperti adiposit, hepatosit dan sel otot (Jia et al., 2014; Kim et al., 2012b; Reyna et al., 2008). Salah satu mekanisme yang mempengaruhi ekspresi suatu gen adalah metilasi DNA. Metilasi DNA merupakan mekanisme fisiologis yang penting misalnya selama proses pertumbuhan dan inaktivasi kromosom X. Pola metilasi dapat dipengaruhi oleh usia, jenis kelamin, asupan makanan, dan konsumsi obatobat tertentu (Mi and Zeng, 2008; McKay et al., 2011; Hall et al., 2014; Heyn et al., 2012). Metilasi pada region promoter gen diketahui dapat menyebabkan represi hingga silencing proses transkripsi suatu gen. Efek metilasi terhadap represi proses transkripsi diperantarai oleh methyl-CpG binding protein (MBD), deasetilasi histon dan metilasi histon yang menyebabkan perubahan struktur kromatin sehingga inisiasi transkripsi terganggu (Brenet et al., 2011; Mohn et al., 2008). Hubungan tingkat metilasi promoter IL6 dengan IMT masih menunjukkan hasil yang berbeda. Zhang et al. (2012) menyebutkan bahwa tidak terdapat hubungan antara tingkat metilasi dengan BMI sedangkan Na et al. (2015) menyebutkan bahwa terdapat perbedaan tingkat metilasi yang signifikan pada perempuan dengan obesitas dibandingkan dengan kelompok lainnya.
4
Studi metilasi promoter IL6 telah banyak dipelajari terkait dengan jumlah mRNA yang diekspresikan ataupun kadar yang disekresikan. Hipometilasi CpG pada promoter IL6 posisi -263 dan -115 dilaporkan berkorelasi dengan rendahnya kadar mRNA IL-6 (Mi and Zeng, 2008). Ishida et al. (2012) menambahkan bahwa tingkat metilasi pada region proksimal promoter IL6 yaitu pada posisi -74 juga dilaporkan mengalami hipometilasi berkorelasi dengan rendahnya kadar serum IL6. Hasil yang berbeda dilaporkan oleh Nile et al. (2008) bahwa CpG pada posisi -1099 diduga berperan dalam meregulasi ekspresi IL-6. P Penelitian mengenai tingkat dan pola metilasi TLR4 baru dilaporkan pada sel intestinal dan jaringan gingiva. Metilasi CpG antara -69 hingga +277 dilaporkan berperan dalam menjaga homeostasis flora normal pada sel instestinal dengan cara meregulasi kadar mRNA TLR-4 (Takahashi et al., 2009). Metilasi promoter TLR4 pada posisi -646 dan -822 dilaporkan dengan kadar mRNA dan hampir sebagian besar subjek tidak mengalami metilasi pada posisi tersebut (DeOlivera et al., 2011). Belum diketahui adanya laporan penelitian mengenai gambaran tingkat metilasi promoter IL6 dan TLR4 pada sel darah tepi remaja dengan obesitas dan hubungannya terhadap kejadian resistensi insulin. Meskipun pola dan tingkat metilasi bersifat spesifik pada setiap sel namun ekspresi mRNA TLR-4 dan IL-6 dilaporkan meningkat pada sel mononuklear darah perifer remaja dengan obesitas dan berkorelasi positif dengan resistensi insulin dan DMT2 (Ahmad et al., 2012; Hardy et al., 2013) . Peningkatan tersebut diduga merupakan bentuk regulasi metilasi DNA.
5
Perbedaan jarak region yang termetilasi dengan urutan transcription start site (TSS) mempengaruhi tingkat ekspresi gen (Brenet et al., 2011). Bell et al. (2011) melaporkan bahwa gen yang tingkat ekspresinya tinggi memiliki tingkat metilasi yang rendah pada region ±500 bp di sekitar TSS. Berdasarkan latar belakang tersebut akan dianalisis 5 CpG pada promoter IL6 dari -290 hingga +10 dan 7 CpG pada promoter TLR4 dari nukleotida -94 hingga +202 dari transcription start site (TSS). Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat menambah informasi mengenai profil genetik pada obesitas pada usia remaja dapat memprediksi kecenderungan remaja obesitas mengalami resistensi insulin sehingga dapat dilakukan pencegahan sejak dini.
I.2
Perumusan Masalah
1. Apakah terdapat perbedaan tingkat metilasi gen TLR4 dan IL6 pada sel darah tepi remaja dengan obesitas yang mengalami resistensi dengan yang nonresistensi insulin? 2. Apakah terdapat hubungan antara tingkat metilasi TLR4 terhadap resistensi insulin pada sel darah tepi remaja dengan obesitas? 3. Apakah terdapat hubungan antara tingkat metilasi IL6 terhadap resistensi insulin pada sel darah tepi remaja dengan obesitas?
6
I.3. Tujuan Penelitian 1. Mengetahui tingkat metilasi gen TLR4 dan IL6 pada sel darah tepi remaja dengan obesitas yang mengalami resistensi dengan yang non-resistensi insulin 2. Mengetahui hubungan antara tingkat metilasi TLR4 terhadap resistensi insulin pada sel darah tepi remaja dengan obesitas 3. Mengetahui hubungan antara tingkat metilasi IL6 terhadap resistensi insulin pada sel darah tepi remaja dengan obesitas I.4
Keaslian Penelitian
Penelitian mengenai hubungan metilasi TLR4 dan IL6 dengan resistensi insulin pada remaja dengan obesitas belum pernah dilakukan. Namun demikian studi metilasi kedua gen tersebut telah dilakukan kaitannya dengan kadar mRNA ataupun kadarnya dalam serum. Penelitian tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.: Tabel 1. Keaslian penelitian No Referensi Region yang diteliti
Metode analisis metilasi
Subjek dan sel yang diteliti
Persamaan dengan penelitian ini Region, metode dan sel yang diteliti
Perbedaan dengan penelitian ini Subjek penelitian
1.
(Mi and Zeng, 2008)
-263 dan -115
Direct bisulfite genomic sequencing
Sel T 20 pasien systemic lupus erythematosus dan 10 subjek sehat
2
(Ishida et al., 2012)
-1200 hingga +27 bp
Direct bisulfite genomic sequencing
Sel darah tepi 30 pasien rheumatoid arthritis, 30 pasien chronic periodontitis dan 30 subjek sehat
Region, metode dan sel yang diteliti
Subjek penelitian
3
(Nile et al., 2008)
-1200 hingga +27 bp
Bisulfite genomic sequencing dengan cloning
Sel darah tepi 8 pasien rheumatoid arthritis dan 5 individu sehat
Region dan sel yang diteliti
Metode dan subjek penelitian
7
Lanjutan Tabel 1. Keaslian penelitian No
Referensi
Region yang diteliti
Metode analisis metilasi
Subjek dan sel yang diteliti
4.
(Takahashi et al., 2009)
-69 hingga 277
Bisulfite genomic sequencing dengan cloning
Cell intestinal epithelial cell line
5.
(De-Olivera et al., 2011)
-646 dan -822
Specific methylationsensitive restriction enzymes
Biopsi jaringan gingiva 11 pasien periodontitis perokok, 12 periodontitis bukan perokok, dan 11 individu sehat
I.5
Persamaan dengan penelitian ini Region
Perbedaan dengan penelitian ini Metode dan sel yang diteliti
Region yang diteliti
Metode, sel dan subjek yang diteliti
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat menambah informasi mengenai status metilasi promoter TLR4 dan promoter IL6 pada sel darah tepi remaja obesitas terhadap keadaan resistensi insulin.
