Human Leucocyte Antigen-G (HLA-G) dan Peranannya dalam Reproduksi

Tinjauan Pustaka

Majalah Kesehatan PharmaMedika, 2010 Vol.2, No.1

130

Human Leucocyte Antigen-G (HLA-G) dan Peranannya dalam Reproduksi * Agi Harliani S Abstrak Human Leucocyte Antigen (HLA) adalah antigen yang diproduksi oleh gen HLA di kromosom 6 rantai pendek di lokasi p21 (6p21). Dalam kompleks gen HLA ini terdapat gen HLA kelas I, kelas II, dan kelas III. Gen yang menyandi molekul HLA adalah gen HLA kelas I dan II. Molekul HLA-G diproduksi oleh gen HLA-G di kompleks gen HLA kelas I. Gen HLA-G memproduksi molekul HLA-G1, -G2, -G3, -G4, -G5, -G6, -G7. Molekul HLA-G1, -G2, -G3, -G4 Correspondence merupakan antigen terikat pada permukaan membran sel (membrane-bound), sedangkan Dr.Agi Harliani S, M.Biomed. HLA-G5, -G6, -G7 merupakan antigen yang larut atau soluble HLA-G (sHLA-G). Molekul Jl. Kuta I Blok D3 no 25 Graha Cinere, Depok 16515 HLA-G diekspresikan oleh extravillous cytotrophoblast, cytokine activated monocytes, sel kelenjar thymus, dan beberapa sel tumor. Molekul sHLA-G didapatkan dalam cairan amnion Telp./Fax. 021-7549554 dan bagian supernatan media kultur embrio. Ekspresi HLA-G pada extravillous trophoblast E-mail : [email protected] menimbulkan pemikiran bahwa molekul HLA-G mempunyai peranan dalam menghindarkan embrio dari sistem imun maternal. Laporan tentang mRNA dan protein pada embrio serta adanya molekul sHLA-G pada bagian supernatan dari kultur embrio manusia yang diperoleh dari IVF, membuahkan pemikiran tentang HLA-G sebagai salah satu parameter untuk memprediksi keberhasilan teknologi reproduksi berbantu. Penelitian pada kehamilan normal menunjukkan bahwa HLA-G menginhibisi aktivitas limfosit T sitotoksik dan sel NK di endometrium, serta menimbulkan toleransi dari sel dendritik terhadap embrio. Penelitian pada teknologi berbantu belum dapat merumuskan peranan HLA-G karena banyak hal yang masih belum terformulasi dengan baik antara lain media kultur, saat pemeriksaan, antibodi yang digunakan, protokol laboratorium, dan hal lain yang masih diperlukan penelitian lebih lanjut. * Alumni Magister Biom edik, Kekhususan Imunologi, Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia.

Kata kunci : HLA-G, reproduksi, kehamilan, IVF,embrio, trofoblast.

Pendahuluan Salah satu keberhasilan proses reproduksi ditentukan oleh embrio yang bersifat semi-alogenik, yang mempunyai kemampuan untuk menghindari sistem imun maternal. Konsep ini pertama kali dikemukakan oleh Sir Peter Medawar seorang ahli imunologi. Mekanisme yang dimiliki oleh embrio ini belum diketahui dengan pasti. Belakangan ini molekul Human Leucocyte Antigen (HLA), khususnya HLA-G, banyak dipelajari untuk mengetahui mekanisme toleransi imunologik sistem imun maternal terhadap embrio. Bahkan dikatakan bahwa keberhasilan suatu kehamilan tergantung pada ekspresi molekul ini. Beberapa studi mengindikasikan hubungan antara HLA-G dengan kualitas hasil pembuahan dan kehamilan (Hviid, 2006; Hunt, et al., 2006). Dalam teknologi berbantu, beberapa parameter digunakan untuk seleksi embrio. Meskipun demikian, tidak semua berbuah kehamilan. Berkenaan dengan ini, molekul HLA-G yang ditemukan pula di media kultur embrio serta berkaitan secara spesifik dengan peristiwa kehamilan, banyak diteliti dalam rangka mencari petanda yang potensial untuk memprediksi terjadinya kehamilan pada teknologi reproduksi berbantu (Desai et al.,2006; Marti et al.,2007). Dalam tulisan singkat tentang HLA-G dan peranannya dalam reproduksi, bahasan tentang gen dan molekul HLA disajikan dalam bagian pertama dilanjutkan dengan kajian HLA-G dan kehamilan

normal, serta HLA-G dan teknologi reproduksi berbantu. Gen dan molekul HLA HLA tergolong dalam molekul yang berperanan dalam kompatibilitas organ dan disebut Major Histocompatibility Complex atau MHC. Dalam berbagai referensi, istilah HLA dan MHC digunakan secara interchangeably (Klein dan Sato, 2000; Shiina et al.,2009). Kompleks gen HLA terletak di kromosom 6 rantai pendek pada lokasi p21 (gambar 1). Kompleks gen HLA terbagi menjadi tiga kelas yaitu kelas I, kelas II, dan kelas III. Gen yang menyandi molekul HLA adalah gen HLA kelas I dan kelas II (Klein dan Sato, 2000; Shiina et al.,2009). Gen HLA kelas I terbagi dalam lokus –A, -B, -C, -E, -F, dan -G atau disebut gen HLA-A, HLA-B, HLA-C, HLA-E, HLA-F, dan HLA-G. Gen HLA-A, -B, -C disebut juga classical HLA class I genes, dan gen HLA-E, -F, -G disebut juga nonclassical HLA class I genes (gambar 1) (Klein dan Sato, 2000; Shiina et al., 2009). Gen HLA kelas II, ditunjukkan dengan pemakaian huruf D atau HLA-D. Gen HLA kelas II terbagi dalam lokus –P, -Q, -R, -M, dan O atau disebut gen HLA-DP, HLA-DQ, HLA-DR, HLA-DM, dan HLA-DO. Gen HLA-DP, -DQ, -DR disebut sebagai classical HLA class II genes, dan HLA-DM, HLA-DO disebut sebagai nonclassical HLA class II genes (gambar 1) (Klein dan Sato, 2000; Shiina et

131

Majalah Kesehatan PharmaMedika, 2009 Vol.1, No.2

al., 2009). Gen HLA kelas I menyandi molekul HLA kelas I. Molekul HLA kelas I tersusun atas 2 rantai yaitu rantai α dan rantai β. Gen HLA kelas I hanya menyandi rantai α, sedangkan rantai β disandi oleh gen β2-mikroglobulin (β2-microglobulin gene) yang terletak di kromosom 15. Molekul HLA kelas I terbagi menjadi lima domain yaitu peptide binding domains (α1 dan α2), immunoglobulin-like domain (α3), transmembrane region dan cytoplasmic tail (gambar 2). Molekul HLA-A, -B, dan C disebut juga HLA class Ia molecules, dan molekul HLA-E, -F, dan –G disebut juga HLA class Ib molecules (Klein dan Sato, 2000; Shiina et al.,2009). Gen HLA kelas II menyandi molekul HLA kelas II. Berbeda dengan HLA kelas I, molekul HLA kelas II semuanya disandi oleh gen HLA kelas II. Molekul HLA kelas II terbagi menjadi empat domain yaitu: peptide-binding domain (α1 dan α2), immunoglobulin like domain (β1 dan β2), transmembrane region, dan cytoplasmic tail (gambar 2) (Klein dan Sato, 2000; Shiina et al.,2009). Domain α1 dan α2 pada HLA kelas I dan domain α1dan β1 pada HLA kelas II membentuk peptide-binding region atau peptide-binding groove (gambar 2) (Klein dan Sato, 2000; Shiina et al.,2009). Molekul HLA kelas I diekspresikan oleh hampir semua sel somatik, meskipun kadar ekspresinya

Tinjauan Pustaka

tergantung pada fungsi jaringan. Molekul HLA kelas II diekspresikan oleh subgrup dari sel imun antara lain sel B, sel T yang teraktivasi, makrofag, sel dendritik, dan sel epitel kelenjar timus. Beberapa sel lain, dengan adanya interferon-γ, dapat mengekspresikan pula molekul HLA kelas II (Klein dan Sato, 2000; Shiina et al.,2009). Sel yang mengekspresikan molekul HLA kelas I dan II merupakan Antigen Presenting Cells (APC), karena fungsi molekul HLA adalah mempresentasikan antigen asing ke limfosit T melalui peptide binding groove-nya. Dengan adanya presentasi ini timbul respon imun humoral atau respon imun selular selanjutnya (Klein dan Sato, 2000). Gen HLA-G terletak di antara gen HLA-A dan HLA-F (gambar 1). Gen HLA-G menyandi 7 bentuk molekul HLA-G yaitu HLA-G1, -G2, -G3, -G4, -G5, G6, dan –G7. Isoformisme ini disebabkan oleh mekanisme alternative splicing. Molekul HLA-G1, G2, -G3, dan –G4 merupakan antigen di permukaan sel karena molekul ini mempunyai transmembrane dan cytoplasmic domain. Molekul HLA-G5, -G6, dan -G7 merupakan antigen yang larut karena tidak mempunyai transmembrane dan cytoplasmic domain. Molekul HLA-G yang larut disebut juga

Gambar 1. Lokasi dan organisasi gen HLA pada kromosom 6 Keterangan : Kompleks gen HLA terletak di kromosom 6 rantai pendek pada lokasi p21. Kompleks gen HLA terbagi menjadi tiga kelas yaitu kelas I, kelas II, dan kelas III. Gen yang menyandi molekul HLA adalah gen HLA kelas I dan kelas II. Gen HLA kelas III menyandi protein yang termasuk dalam kelompok komplemen. Gen HLA kelas I terbagi dalam lokus –A, -B, -C, -E, -F, dan -G atau disebut HLA-A, HLA-B, HLA-C, HLA-E, HLA-F, dan HLA-G.Gen HLA kelas II, ditunjukkan dengan pemakaian huruf D atau HLA-D. Gen HLA kelas II terbagi dalam lokus –P, -Q, -R, -M, dan O atau disebut HLA-DP, HLA-DQ, HLA-DR, HLA-DM, dan HLA-DO. Gen HLA-G terletak di antara gen HLA-A dan HLA-F (Klein dan Sato, 2000).

Tinjauan Pustaka

Majalah Kesehatan PharmaMedika, 2009 Vol.1, No.2

A

132

B

Diadaptasi dari http://www.coldbacon.com/mdtruth/pics/bsl-hla1.jpg

Gambar 2. Struktur molekul HLA kelas I dan II (Klein dan Sato, 2000). Keterangan A : Gen HLA kelas I menyandi molekul HLA kelas I. Molekul HLA kelas II semuanya disandi oleh gen HLA kelas II. Molekul HLA kelas II terbagi menjadi empat domain yaitu peptide binding domains (α1 dan α2), immunoglobulin-like domain (α3), transmembrane region dan cytoplasmic tail .

Keterangan B : Nama molekul HLA menggambarkan gen penyandinya misalnya HLA-DRB1*0401. Huruf D menunjukkan gen HLA kelas II, R menunjukkan lokus, dan B menunjukkan jenis rantai yang disandi yaitu rantai β. Angka 1 menunjukkan gen 1 di lokus tersebut dan *0401 menunjukkan variasi alelik dari gen 1.

soluble HLA-G (sHLA-G) (gambar 3). Molekul HLA-G1, selain berupa antigen di permukaan membran, dengan mekanisme tertentu molekul ini dilepaskan dari membran dan menjadi bentuk terlarut atau HLA-G1 shedding (HLA-G1s) (Marti et al.,2007; Moreau et al.,2002). HLA-G termasuk HLA kelas I. Meskipun demikian, berbeda dengan HLA-A, -B, dan –C yang sangat polimorfik, HLA-G hampir monomorfik. Gen HLA adalah gen yang diekspresikan secara kodominan. Artinya, semua gen HLA dari ayah dan ibu dieskpresikan (Janeway et al.,2001).

Ekspresi molekul HLA-G restriktif. tidak di semua sel somatik. Molekul HLA-G diekspresikan oleh sitotrofoblas yang melakukan invasi ke sisi maternal (extravillous cytotrophoblast), cytokine activated monocytes, sel kelenjar thymus, dan beberapa sel tumor. Molekul sHLA-G didapatkan dalam cairan amnion dan pada bagian supernatan media kultur embrio. Ekspresi HLA-G pada extravillous trophoblast dan bukan pada villous trophoblast atau cytotrophoblast menimbulkan pemikiran bahwa HLA-G mempunyai peranan tertentu dalam kehamilan atau toleransi maternal selama kehamilan (Lin et al., 2007, Tripathi et al., 2007; Bahri et al.,2006).

Gambar 3. Molekul HLA-G Keterangan : Gen HLA-G menyandi 7 bentuk molekul HLA-G yaitu HLA-G1, -G2, -G3, -G4, -G5, -G6, dan – G7. Isoformisme ini disebabkan oleh mekanisme alternative splicing. Molekul HLA-G1, -G2, -G3, dan –G4 merupakan antigen di permukaan sel karena molekul ini mempunyai transmembrane dan cytoplasmic domain. Molekul HLA-G5, -G6, dan -G7 merupakan antigen yang larut karena tidak mempunyai transmembrane dan cytoplasmic domain. Molekul HLA-G yang larut disebut juga soluble HLA-G (sHLA-G). Molekul HLA-G1, selain berupa antigen di permukaan membran, dengan mekanisme tertentu molekul ini dilepaskan dari membran dan menjadi bentuk terlarut atau HLA-G1 shedding (HLA-G1s) (Moreau et al., 2002).

133

Majalah Kesehatan PharmaMedika, 2009 Vol.1, No.1

HLA-G dan kehamilan normal Endometrium, pada awal kehamilan, diinfiltrasi oleh sel Natural Killer (NK), limfosit T, limfosit B, makrofag, dan sel dendritik. Dari berbagai jenis sel ini, sel NK merupakan sel imun yang paling banyak didapati di endometrium (Dosiou et al., 2005). Embrio yang merupakan semi-alogenik bagi sistem imun maternal ini berisiko tinggi untuk dianggap asing dan disingkirkan, namun tidak demikian kenyataannya dalam kehamilan normal. Sitotrofoblas yang melakukan invasi ke sisi maternal, pada saat mendekati desidua mengekspresikan HLA-G. Molekul HLA-G1 mempunyai kemampuan untuk menginhibisi respon sitolitik dari limfosit T sitotoksik dan menginhibisi aktivitas sel NK yang terdapat di endometrium. Proses inhibisi ini ditempuh melalui interaksi langsung molekul HLA-G1 dengan reseptor inhibitor, antara lain ILT2, ILT4, dan KIR2DL4 (Tripathi et al., 2007). Molekul HLA-G1 adalah molekul yang telah banyak diteliti dibandingkan dengan isoformis lainnya. Untuk meningkatkan pengetahuan tentang HLA-G2, -G3, dan -G4, Riteau dkk meneliti peranan HLA-G2, -G3, dan -G4 terhadap aktifitas sel NK dan limfosit T sitotoksik. Dari eksperimen yang dilakukan secara in vitro, dikemukakan bahwa ekspresi HLA-G2, -G3, dan –G4 berkontribusi pada perlindungan terhadap embrio dari sel NK dan limfosit T sitotoksik bila terjadi perubahan ekspresi HLA-G1, namun penelitian lebih lanjut masih sangat diperlukan. Perubahan ekspresi HLA-G1 bisa disebabkan oleh mutasi gen HLA-G1 itu sendiri atau berbagai faktor antara lain defisiensi TAP (transporter associated with antigen processing) (Riteau et al., 2001). Molekul HLA-G5 dan –G6 menginduksi sel fagosit mononuklear untuk memproduksi sitokin imunosupresif, dan toleransi dari sel dendritik (Hunt et al.,2006). Struktur molekul HLA-G yang hampir monomorfik juga merupakan perlindungan bagi embrio dari sistem imun maternal, dalam arti, meskipun HLA-G paternal diekspresikan oleh sel trofoblast namun sistem imun maternal tidak mengenali HLA-G paternal sebagai benda asing karena monoforfisme dari molekul HLA-G ini (Goldman-Wohl et al., 2000) HLA-G pada teknologi reproduksi berbantu Penggalian pengetahuan tentang peranan molekul HLA-G pada teknologi reproduksi berbantu berfokus pada kemungkinan sHLA-G sebagai petanda yang potensial dalam seleksi embrio atau merupakan parameter yang prediktif untuk keberhasilan sebuah program (Desai et al.,2006; Marti et al., 2007). Penelitian tentang sHLA-G pada teknologi reproduksi berbantu dimulai ketika tahun 1996 Juriscova et al melaporkan data tentang mRNA dan protein pada embrio manusia. Kemudian Menicucci et al. (1999) mengevaluasi adanya molekul sHLA-G

Tinjauan Pustaka

pada bagian supernatan dari kultur embrio manusia yang diperoleh dari IVF. Studi yang serupa pada 101 pasien menunjukkan bahwa kehamilan terjadi apabila didapatkan molekul sHLA-G pada bagian supernatan dari kultur embrio yang sedang berkembang. Berbagai pengetahuan ini menggiring diikuti dengan kehamilan, namun pada penelitian lain 9 dari 25 pasien yang dalam kultur embrionya tidak didapatkan sHLA-G berhasil hamil. Molekul HLA-G5 dapat menginduksi apoptosis dari sel T CD8+ yang teraktivasi melalui Fas/Fas-L. Dikatakan bahwa molekul ini dapat digunakan sebagai petanda ke arah pemikiran molekul sHLA-G sebagai petanda yang potensial dalam seleksi embrio pada teknologi reproduksi berbantu (Desai et al.,2006; Marti et al., 2007; Cerkiene et al.,2006). Dari penelitian yang mencari hubungan antara keberadaan sHLA-G dengan morfologi embrio dan kehamilan, pembelahan dan morfologi embrio, kualitas embrio dan kehamilan, belum ditemukan benang merah yang mengerucut kepada sHLA-G sebagai parameter yang potensial untuk memprediksi keberhasilan program reproduksi berbantu. Beberapa fenomena menarik ditemukan antara lain 22 dari 62 pasien yang dalam kultur embrionya tidak didapatkan sHLA-G memang tidak keberhasilan IVF (Tripathi et al.,2007). Sampai dengan saat ini, masih diperlukan penelitian untuk mengetahui lebih lanjut tentang sHLA-G pada teknologi reproduksi berbantu. Masih banyak hal yang belum terformulasi untuk kepentingan pada teknologi berbantu antara lain media kultur, waktu pemeriksaan, antibodi yang digunakan, protokol laboratorium, dan hal lain perlu dikaji lebih lanjut (Desai et al., 2006; Marti et al., 2007; Cerkiene et al.,2006; Noci et al., 2004). Simpulan Molekul HLA-G yang termasuk HLA kelas I, diekspresikan oleh sel sitotrofoblas. Ekspresi HLA-G pada sel sitotrofoblas menimbulkan pemikiran bahwa HLA-G merupakan salah satu mekanisme untuk menimbulkan toleransi dari sistem imun maternal terhadap embrio. Penemuan HLA-G dalam media kultur embrio mencetuskan ide bahwa HLA-G berpotensi sebagai salah satu prediktor keberhasilan dalam teknologi reproduksi berbantu. Daftar Pustaka Bahri R, Hirsch F, Josse A, Rouas-Freiss N, Bidere N, Vasquez A, Carosella ED., Charpentier B. and Durrbach A.2006. Soluble HLA-G Inhibits Cell Cycle Progression in Human Alloreactive T Lymphocytes, J.Immunol.176 :1331-1339 Cerkiene Z, Eidukaite A, Usoniene A. 2006. Soluble Human Leucocyte Antigen in Early Human Embryo Cultures After Assisted Reproduction Procedures, Acta Medica Lituanica, 13 (4) : 226231

Tinjauan Pustaka

Desai

Majalah Kesehatan PharmaMedika, 2009 Vol.1, No.2

N, Filipovits J, Goldfarb J, 2006. Secretion of Soluble HLA-G by Day 3 Human Embryos Associated with Higher Pregnancy and Implantation Rates: Assays of Culture Media Using a new ELISA kit, Reproductive Biomedicine Online, 13 (2) : 272-277 Dosiou, C, Giudice, LC 2005. Natural Killer cells in Pregnancy and Recurrent Pregnancy loss: Endocrine and Immunologic Perspectives, Endocrine Rev. 26.(1) : 44-62 Goldman-Wohl DS, Ariel I, Greenfield C, HochnerCelnikier D, Cross J, Fisher S, Yagel S. 2000. Lack of Human Leucocyte antigen-G Expression in Extravillous Trophoblast is Associated with Preeclampsia. Mol Hum Reprod. .6 (1) :88-95 Hviid TVF. 2006. HLA-G in Human Reproduction: Aspects of Genetics, Function, and Pregnancy Complication, Hum Reprod Update, 12.(3) : 209232 Hunt JS, Langat DK, McIntire RH, Morales PJ. 2006. The Role of HLA-G in Human Pregnancy, Reprod Biol Endocrinol. 4, (Suppl.1):S10 Janeway CA, Travers P, Walport M, Shlomchik MJ. 2001. Autoimmunity and Transplantation, in Janeway, CA, Travers, P, Walport, M, Shlomchik, MJ, Immunobiology: The Immune Human System in Health and Disease. Garland Publishing. New York, pp.501-551 Klein J, Sato A. 2000. The HLA System, in Mackay I, Rosen, FS (eds), Advances in Immunology, The New England Journal of Medicine, 343 (10) : 702709 Lin A, Yan WH, Xu HH, Gan MF, Cai JF, Zhu M, Zhou MY. 2007. HLA-G Expression in Human Ovarian Carcinoma Counteracts NK Cell Function, Annals of Oncology.18 : 1804-1809 Marti S, Ten J, Marcos P, Artacho MJ, Galan FJ, Bernabeu R, Rubio G. 2007. Quantifying Soluble HLA-G in Supernatants of Cultured Embryo as a Markers of Implantation Potential in an Assisted Rproduction Program, Immunologia, 26 (3) : 127134 Menicucci A, Noci I, Fuzzi B, Criscuoli L, Scarselli G, Baricordi O and Mattiuz PL 1999. Non-classic sHLA Class I in Human Oocyte Culture Medium. Hum Immunol . 60 : 1054–1057 Moreau P, Dausset J, Carosella ED, Rouas-Freiss N. 2002. Viewpoint on the Functionality of the Human Leucocyte Antigen-G Null Allele at The Fetal-maternal Interface, Biol Reprod..67 : 13751378 Noci I, Fuzzi B, Rizzo R, Melchiorri L, Criscuoli L, Dabizzi S, Biagiotti R. 2004. Embryonic Soluble HLA-G as a Marker of Developmental Potential in Embryos, Hum Reprod, 20 (1) : 138-146 Riteau B, Rouas-Freiss N, Menier C, Paul P, Dausset J, Carosella ED. 2001. HLA-G2, -G3,and -G4 Isoforms Expressed as Nonmature Cell Surface Glycoproteins Inhibit NK and Antigen-Specific CTL Cytolisis, J.Immunol.166 : 5018-5026 Shiina T, Hosomichi K, Inoko H, Kulski JK. 2009. The HLA Genomic Loci Map: Expression, Interaction, Diversity and Disease, J. Hum Genet, 54 : 15-39 Tripathi P, Naik S, Agrawal S. 2007. Role of HLA-G, HLAE and KIR2DL4 in Pregnancy, Int J Hum Genet, 7 (3) : 219-233

134