Peran faktor von Willebrand dalam sistem hemostasis Pusparini Bagian Patologi Klinik Fakultas Kedokteran Universitas Trisakti. ABSTRACT von Willebrand factor was discovered by Erik A von Willebrand in 1926, among residents of the Aland Island in Finland. vWF is an essential protein in hemostasis. It is a multimeric glycoprotein with mass range from approximately 500 to more than 10,000 kDa. The mature subunit contains 2050 amino acid residues and 22 carbohydrate chains. The vWF gene consists of 180 kilobases and 52 exons. It is located at the tip of the short arm of chromosome 12 regions 12p12-12pter. The vWF synthesis is on the Weibel palade bodies in endothelial cell in α granules of platelets and megakaryocytes. There are two pathways secretion of vWF from endothelial cell, namely a constitutive pathway and regulated pathway. vWF interacts with many structure in the intracellular and extracellular matrix components. It interacts with vessel wall especially in adhesion process with platelets. Platelets have two distinct receptors for vWF; GP Ib and GP IIb-IIIa complex. The other functions, of vWF are factor VIII binding and interaction with another ligand in extracellular matrix. Key words : von Willebrand factor, hemostasis, multimeric glycoprotein ABSTRAK Faktor von Willebrand ditemukan oleh Erik A von Willebrand pada tahun 1926 pada penduduk pulau Aland di Filandia. vWF merupakan komponen yang penting dalam hemostasis. vWF merupakan glikoprotein multimer dengan BM bervariasi dari 500 kDa – 10.000 kDa. Struktur yang matur mengandung 2050 residu asam amino dan 22 rantai karbohidrat. Gen vWF terdiri dari 180 kb dan 52 ekson, terletak pada ujung lengan pendek kromosom 12 pada regio 12p12-12pter. Sintesis vWF terdapat di Weibel Palade bodies sel endotel granula alfa trombosit dan megakariosit. Sekresi vWF terjadi melalui 2 jalur yaitu konstitutif dan regulasi. vWF berinteraksi dengan dinding pembuluh darah terutama pada adhesi trombosit. Interaksi dengan trombosit melalui GP Ib dan GP IIb/IIIa. Selain itu vWF juga berperan sebagai molekul pembawa untuk faktor VIII dalam bentuk kompleks faktor VIII/vWF dan juga berinteraksi dengan ligan lain. Kata kunci : Faktor von Willebrand, hemostasis, glikoprotein multimer
PENDAHULUAN Selama bertahun-tahun faktor von Willebrand (vWF) merupakan suatu komponen yang misterius dalam sistem hemostasis. (1) Faktor von Willebrand ditemukan oleh Erik A. von Willebrand dalam tahun 1926 pada penduduk pulau Aland di Finlandia. (2,3) Penduduk di daerah tersebut mengalami gangguan perdarahan berat yang berbeda dengan hemofilia klasik karena diturunkan secara 130
autosomal dominan. Oleh von Willebrand penyakit tersebut diberi nama pseudohemofilia. Saat ini penyakit itu disebut von Willebrand disease (vWD). (2) Penyebab kelainan pada penyakit vWD masih merupakan suatu teka-teki sampai 30 tahun sesudahnya. Pada tahun 1957 dari penelitian terhadap transfusi darah diketahui penyebab vWD adalah kekurangan atau tidak adanya suatu faktor dalam plasma.(2,3)
Pada awal tahun 1970 suatu kelompok peneliti berhasil menemukan dan memurnikan protein yang dapat memperbaiki pembentukan bekuan pada plasma penderita hemofilia. (1) Struktur glikoprotein vWF berhasil diidentifikasi oleh Zimmerman pada tahun 1971.(4) Individu yang menderita hemofilia klasik mempunyai protein dalam kadar normal. Beberapa tahun kemudian diketahui antara vWF dan factor anti hemofilia (faktor VIII) mempunyai ikatan dengan afinitas yang tinggi. Oleh karena itu dahulu vWF disebut F VIII related antigen. Istilah ini masih terdapat dalam beberapa buku ajar. Saat ini telah diketahui dengan jelas bahwa F VIII dan vWF merupakan 2 molekul yang berbeda.(1) Faktor von Willebrand mempunyai peran penting dalam hemostasis primer yaitu sebagai jembatan antara endotel vaskuler dengan trombosit dan dalam hemostasis sekunder yaitu sebagai pembawa faktor VIII aktif.(1,2,5) Dalam makalah ini akan dibahas struktur, biologi molekuler, biosintesis, penyimpanan, sekresi dan interaksi vWF dengan struktur lainnya. STRUKTUR DAN BIOLOGI MOLEKULER vWF Protein multimer Faktor von Willebrand matur mempunyai struktur multimer yang merupakan gabungan beberapa oligomer. Gabungan ini bervariasi dari paling minimal 2 oligomer sampai 50–100 oligomer.(5) Bentuk multimer merupakan bentuk potensial untuk tempat ikatan multipel dengan trombosit dan struktur subendotel. Berat molekul multimer ini bervariasi dari 500 kDa sampai lebih dari 10.000 kDa. (2,5-7) Multimer dengan berat molekul 10.000 kDa merupakan protein plasma terlarut yang terbesar. Variasi ukuran vWF disebabkan adanya modifikasi proteolitik sesudah translasi yang mengakibatkan oligomer mengandung campuran antara subunit utuh dan terpotong.(5,8) Analisis dengan elektron mikroskop pada vWF murni memperlihatkan struktur filamen
dengan diameter 2 – 3 nm dan panjang mencapai lebih dari 1300 nm. Oligomer vWF terbesar merupakan faktor yang paling efektif dalam adhesi dan agregasi trombosit. Molekul ini tersimpan dalam granula trombosit dan kadang terdeteksi dalam darah orang dewasa normal.(4-6) Sekuestrasi dari sirkulasi dan pelepasan vWF pada jaringan yang rusak memastikan peran multimer vWF dalam hemostasis. Multimer vWF hanya terdapat dalam jumlah terbatas di dalam darah karena dapat menyebabkan pembentukan trombus. Mekanisme keterbatasan multimer vWF di sirkulasi masih belum jelas diketahui, tetapi multimer vWF tersebut hanya aktif setelah bayi lahir. Hal ini dapat dilihat dari laporan penelitian yang menunjukkan adanya multimer dengan ukuran sangat besar pada darah fetus dan neonatus.(5,8) Subunit vWF matur mengandung 2050 residu asam amino dan 22 rantai karbohidrat. Dari 22 rantai karbohidrat tersebut 10 rantainya merupakan rantai O yang terikat residu serin dan treonin dan 12 rantai lainnya merupakan rantai N yang terikat residu asparagin.(2,6) Kandungan karbohirat pada vWF bervariasi antara 10 – 19%. Struktur vWF yang khas adalah adanya kandungan sistein yang tinggi yaitu 169 dari 2050 residu. Sistein ini penting dalam struktur vWF karena sistein merupakan perantara subunit menjadi struktur dengan higher order.(6) Ikatan disulfida terdapat antara 2 regio dari subunit vWF matur, ujung amino (residu 283–6950) yang mengandung 30 residu sistein dan ujung karboksil (residu 1908–2050) yang mengandung 30 residu sistein. Tidak terdeteksi gugus sufhidril bebas pada vWF, sehingga diperkirakan residu sistein tidak membentuk jembatan disulfida intermolekul melainkan pada ikatan disulfida intramolekul.(2,5,6) STRUKTUR GEN MOLEKULER
DAN
KLONING
Gen vWF terdiri dari 180 kilobasa dan 52 ekson. Gen tersebut terletak pada ujung lengan pendek kromosom 12 pada regio 12p12131
12pter.(1,2,5) Sembilan belas persen urutan asam deoksiribonukleat (DNA) dan batas intron maupun ekson dari gen vWF telah diketahui. Ekson pertama hanya mengandung sekuens 5’ yang ditranslasikan. (5) Ekson kedua merupakan tempat kodon inisiasi. Kotak “TATA” terdapat lebih hulu dari tempat inisiasi transkripsi, tetapi hilangnya kotak “CCAAT atau GC” merupakan hal yang tipikal dari promotor lainnya. Ekspresi gen vWF adalah spesifik jaringan dan dibatasi oleh sel endotel dan megakariosit.(1,5,8) Terdapat sekuens tambahan yang sangat homolog dengan gen vWF pada kromosom 22. Hal ini menunjukkan adanya hibridisasi silang dengan fragmen internal cDNA vWF. Dengan kloning genom dan analisis sekuens, DNA ini berhasil diidentifikasi sebagai suatu pseudogen tidak terproses yang menunjukkan adanya duplikasi sebagian gen vWF dengan rentang ekson 23 sampai 34. Kedua sekuens DNA identik sampai 97%, yang menunjukkan adanya pseudogen.(2,8) Hasil translasi primer dari kloning cDNA vWF adalah residu 2813 yang merupakan suatu pre-pro-vWF. Pre-provWF terdiri dari 22 residu sinyal peptida, 741 residu propeptida dan 2050 residu subunit matur. Propeptida vWF yang dahulu disebut vWF antigen II terdapat dalam plasma normal dan trombosit merupakan peptida yang berbeda dengan vWF yang matur.(2,5,8) Fungsi biologik vWF antigen II setelah terpotong dari vWF matur tidak diketahui. Molekul ini mengandung domain untuk ikatan dengan kolagen dan menghambat kolagen yang menginduksi agregasi trombosit. Dengan fungsi tersebut diperkirakan vWF antigen II mempunyai peran dalam mengatur besarnya trombi pada tempat kerusakan vaskuler yang merupakan fungsi homeostasis vWF sebagai (5,6) protrombotik. Propeptida dan subunit vWF yang matur hampir selalu dibentuk oleh 4 macam domain yaitu domain A sampai D dengan urutan dari ujung amino ke ujung karboksil sebagai berikut ; D1-D2-D’-D3-A1-A2-A3-D4-B1-B2-B3-C1-C2 132
(gambar 1). Struktur ini menunjukkan mekanisme duplikasi dan atau shuffling ekson pada gen vWF memegang peranan penting. Batas antara ekson – intron hanya menunjukkan persamaan yang sedikit pada struktur yang homolog. Hal ini menunjukkan evolusi yang kompleks.(2,5) Keempat tipe domain dari vWF terlihat pada garis teratas dengan urutan topografinya relatif linier terhadap sekuens preprovWF. Garis ke dua menunjukkan peptida pada vWF yang dimulai pada posisi –22, 741 residu vWF antigen II (sekarang disebut propeptida vWF) dan 2050 residu subunit vWF matur. Secara keseluruhan provWf mengandung 2791 residu. Garis ke tiga menunjukkan domain fungsional dari vWF dan molekul yang berinteraksi dengannya. Batas tiap domain ditandai dengan urutan amino dan karboksil (S,R,V,K,G,R,E). Skema paling bawah menunjukkan hal yang lebih rinci dari ke tiga domain vWF, dengan lengkung antar rantai pada A1 dan A3. Residu sistein diberi tanda dengan titik hitam • dan nomor dari residu pada sekuens subunit vWF matur. O linked sugar ditandai dengan lingkaran putih o. N linked sugar ditandai dengan lingkaran yang berisi.(•) Keempat domain D panjangnya 360 residu dan tiap domain mengandung 32 sampai 36 sistein. Propeptida vWF dibentuk oleh 2 domain D yaitu D1 dan D2, diikuti dengan ujung amino subunit vWF matur, yang mengandung domain D’ (residu 1 –102) diikuti dengan domain D3 (residu 103 – 478). Domain D menunjukkan kesamaan sekuens satu dengan yang lain. Lokasi dari residu sistein tetap sehingga diperkirakan domain ketiga mempunyai struktur yang sama. Residu sistein pada domain D3 mungkin berperan dalam ikatan disulfida intermolekuler yang diperlukan untuk pembentukan multimer, di mana D1,D’,D2 dan D4 terlibat dalam (5,6) ikatanintramolekuler. Pengulangan domain A merupakan struktur rangkap tiga secara internal dengan rentang antara residu 497 – 1111 dari subunit vWF matur. Struktur yang mirip dengan vWF juga terdapat pada protein lain seperti integrin (Mac-1, LFA-
1, p150,95, VLA-2), komponen matriks ekstraseluler ( protein matriks kartilago, kolagen VI), dan komponen dari sistem komplemen (C2, faktor B). Protein yang memiliki minimal satu domain A seperti subunit α dari VLA-2 merupakan kompleks reseptor heterodimer yang dikenal sebagai GP Ia-IIa akan berinteraksi dengan kolagen. Beberapa cetakan dari domain A pada rantai α3 dari kolagen tipe VI juga berperan dalam interaksi dengan kolagen tipe lainnya. Walaupun terdapat persamaan dalam ikatan ligan, domain A dalam protein yang berbeda mempunyai struktur tambahan tersendiri yang menyebabkan terjadinya spesifitas tertentu.(5,6) Domain A1 vWF mengandung ikatan disulfida antara Cys509-Cys695 yang membentuk lengkung dengan 185 residu (tidak termasuk kedua residu sistein). Domain A3 juga mengandung ikatan disulfida antara Cys923 – Cys1109 yang membentuk lengkung dengan panjang yang sama dengan domain A1. Domain A2 vWF mempunyai persamaan dengan A1 dan A3 pada sekuens awal tetapi tidak mempunyai lingkaran disulfida.(5,6) Domain C vWF mempunyai persamaan sekuens dengan trombospodin dan prokolagen alfa tipe I dan III. Domain C1 vWF mengandung sekuens Arg-Gly-Asp yang merupakan tempat untuk reseptor adhesi bagi superfamili integrin. Superfamili integrin ini juga berinteraksi dengan trombospodin dan kolagen.(5,6) BIOSINTESIS vWF Sel endotel Pengetahuan mengenai biosintesis dari vWF berasal dari penelitian dengan kultur sel endotel. Penelitian ini sangat berguna untuk menunjukkan bahwa endotel dari vaskuler yang berbeda memperlihatkan perbedaan dalam sintesis, penyimpanan dan pola sekresi vWF.(5) Radiasi telah diketahui menyebabkan peningkatan pelepasan vWF dari kultur sel endotel dalam waktu 24 jam setelah terpapar radiasi
dengan dosis 10 Gy. Mekanisme terjadinya hal tersebut belum diketahui dengan jelas. Laporan penelitian dari Jahroudi seperti dikutip oleh Verheij dkk (9) memperlihatkan bahwa radiasi menginduksi peningkatan mRNA vWF. Selain itu radiasi juga menginduksi regio promoter gen vWF.(10) Sesudah translasi mRNA, provWF mengalami proses postranslasi untuk menghasilkan multimer vWF. Langkah awal adalah penggabungan monomer provWF menjadi bentuk dimer melalui jembatan disulfida intermolekul. Glikosilasi N linked yang tepat penting untuk stabilisasi penggabungan intermolekul. Seratus lima puluh satu residu terakhir pada subunit vWF merupakan struktur satu-satunya yang diperlukan untuk dimerisasi. Pada aparatus golgi dan atau setelah melewatinya, propeptida mengalami proses menjadi struktur yang lebih kompleks melalui ikatan dengan residu sistein pada ujung amino tiap subunit matur.(2,3,6) PH yang asam dan logam bervalensi dua penting untuk multimerisasi vWF. Koekspresi dari propeptida dan vWF yang matur pada plasmid yang berbeda dapat membentuk multimer, berdasarkan peran dari propeptida. Dalam keadaan normal propeptida terlepas sebelum sekresi, tetapi hal ini tidak selalu terjadi dalam proses multimerisasi atau sekresi. Dengan terbentuknya multimer vWF, subunit matur dimodifikasi dengan penambahan 12 N linked dan 10 O linked rantai karbohidrat. Struktur N linked karbohidrat yang spesifik dimodifikasi dengan gugus sulfat. Kegunaan proses postranslasi ini pada peran vWF perlu dipelajari lebih lanjut.(2,3,6) Penggabungan nonkovalen dengan faktor VIII merupakan langkah akhir pembentukan kompleks faktor VIII/vWF yang terjadi setelah vWF dari sel endotel dilepaskan ke sirkulasi. Tempat utama sintesis faktor VIII in vivo belum diketahui dengan jelas, tetapi mRNA faktor VIII telah terdeteksi di hati, limpa dan ginjal. mRNA faktor VIII tidak dijumpai pada endotel yang menghasilkan faktor vWF. Adanya lokalisasi sintesis yang berbeda antara faktor VIII dan vWF membuktikan bahwa interaksi antara kedua protein tersebut terjadi 133
setelah keduanya dilepaskan dari sel penghasil. Propeptida vWF (vWF : Ag II) berperan penting dalam pembentukan tempat ikatan fungsional dengan faktor VIII. Propeptida yang tidak terlepas dari vWF akan menyebabkan gangguan vWF berikatan dengan faktor VIII.(5,6) Megakariosit Sintesis vWF oleh megakariosit belum dipelajari secara rinci tetapi diasumsikan analog dengan pada endotel. Perbedaan antara vWF yang dihasilkan megakariosit dan endotel adalah vWF yang dihasilkan megakariosit akan dilepaskan secara konstitutif dan sintesis dari vWF hanya dalam granula alfa.(3,5) PENYIMPANAN DAN SEKRESI vWF Berlainan dengan sebagian besar protein, vWF mempunyai lebih dari satu jalur sekresi dari sel endotel. Jalur tersebut yaitu jalur konstitutif yang berkaitan langsung dengan sintesis vWF dan jalur regulasi yang melibatkan penyimpanan molekul matur pada granula yang tepat dan pelepasannya setelah adanya rangsang tertentu.(5,6,10) Pada megakariosit dan trombosit hanya jalur regulasi yang berperan untuk sekresi vWF in vivo. Hampir sebagian besar vWF yang disintesis oleh kultur sel endotel disekresi melalui jalur konstitutif. Sel endotel melepas vWF kedua arah, pertama luminal yaitu ke sirkulasi darah atau ke dua abluminal yaitu ke matriks subendotel di dinding vaskuler. Terdapat dua organel tempat penyimpanan vWF yaitu di dalam Weibel Palade bodies sel endotel dan di granula alfa megakariosit dan trombosit.(6,8,10) Weibel Palade bodies Weibel Palade bodies merupakan organel dengan struktur berbentuk batang di sel endotel dan merupakan turunan dari aparatus Golgi. Analisis dengan mikroskop elektron memperlihatkan bahwa Weibel Palade bodies dibentuk oleh tubulus longitudinal yang dikelilingi oleh suatu membran. Tubulus ini mungkin 134
menggambarkan vWF multimer yang ditata secara longitudinal. Mekanisme yang menentukan sintesis molekul vWF yang baru dipersiapkan untuk sekresi konstitutif atau untuk disimpan dalam granula masih belum diketahui. Propeptida vWF diperkirakan berperan dalam pembentukan Weibel Palade bodies, tetapi penelitian mengenai hal ini masih diperdebatkan.(3,5,11) Selain vWF dan vWF Ag II terdapat protein lain dalam Weibel Palade bodies yaitu P (platelet) selektin. Dahulu P selektin disebut sebagai GMP 140 atau PADGEM, suatu sel molekul adhesi yang berperan dalam interaksi leukosit dengan sel endotel dan trombosit.(3,5,11) Faktor von Willebrand yang tersimpan dalam Weibel Palade bodies dibentuk oleh multimer terbesar. Secara umum diketahui bahwa vWF yang diproses melalui jalur konstitutif tidak mengalami multimerisasi. Hal ini mungkin disebabkan vWF yang dilepaskan oleh kultur sel endotel baik secara konstitutif maupun setelah stimulasi relatif terdiri dari spesies besar yang homogen daripada multimer yang terdapat di plasma. Heterogenitas multimer vWF terjadi setelah sekresi dari sel endotel.(2,3,5,6) Pengaturan sekresi vWF yang tersimpan dari sel endotel terjadi sebagai respons terhadap beberapa agonis seperti histamin, estrogen, trombin dan fibrin. Sekresi vWF secara lokal mungkin juga terjadi pada daerah inflamasi. Interferon γ dan tumor nekrosis faktor mengatur respons endotel dengan mengurangi sintesis, penyimpanan dan pelepasan vWF selama proses inflamasi atau imunologi. Sejumlah substansi vasoaktif seperti epinefrin dapat juga menyebabkan pelepasan vWF ke dalam sirkulasi tetapi tidak aktif dalam kultur sel endotel. Hal ini menunjukkan bahwa perannya diperantarai oleh satu atau lebih molekul lain yang tidak terdapat dalam sistem in vitro.(3,5,6) Granula α trombosit Tempat kedua penyimpanan vWF adalah dalam granula α trombosit. Trombosit menyimpan 20% dari total vWF yang terdapat di dalam darah
dan kebanyakan dari vWF tersebut dilepaskan pada tempat terjadinya trauma selama proses aktivasi trombosit. Granula α trombosit mengandung berbagai molekul seperti fibrinogen, trombospodin dan fibronektin. Pemeriksaan granula α trombosit dengan elektron mikroskop memperlihatkan adanya struktur tubulus yang mirip dalam Weibel Palade bodies sel endotel. Dalam granula α trombosit struktur ini merupakan multimer vWF yang berikatan sangat kuat dalam susunan longitudinal yang terlihat hanya sebagai bagian kecil organel.(3,5,6)
HUBUNGAN STRUKTUR DAN FUNGSI VWF Fungsi biologik vWF tergantung pada domain yang berbeda dalam subunit konstitutif, yang mengandung struktur elemen tertentu yang penting dalam menentukan spesifitas dan afinitas pada tiap interaksi yang berbeda. Fungsi utama domain tersebut telah berhasil diidentifikasi (gambar 1), demikian pula karakteristik struktur dan biokimiawi vWF telah diketahui.(6)
Gambar 1. Skema struktur pre-provWF dan domain fungsional pada vWF yang matur.(5) 135
Interaksi vWF dengan dinding pembuluh darah Dalam perannya sebagai perantara adhesi trombosit, vWF berfungsi sebagai jembatan antara komponen dinding pembuluh darah dan reseptor spesifik pada permukaan trombosit. Faktor von willebrand yang secara konstitutif terdapat pada subendotel dapat memperantarai adhesi trombosit, tetapi kurang optimal untuk suatu proses awal hemostasis. Dengan demikian diketahui bahwa vWF dalam plasma juga diperlukan untuk fase awal respons trombosit terhadap trauma vaskuler.(12-14) Belum diketahui dengan jelas penyebab adhesi trombosit pada subendotel mengikat vWF sedangkan vWF yang terlarut tidak mengikat trombosit. Diketahui perubahan pada regio A1 dari molekul vWF mengakibatkan peningkatan afinitas terhadap reseptor GP Ib dan mengawali adhesi trombosit pada tempat terjadinya trauma vaskuler. Selain itu ternyata tahanan geser cairan (fluid shear forces) juga berperan pada perubahan tempat ikatan dengan GP Ib pada domain vWF dan mengawali adhesi trombosit dan pembentukan trombus.(9,13,14) Struktur matriks subendotel juga berperan dalam trauma vaskuler. Dilaporkan bahwa vWF berikatan dengan kolagen dengan berbagai tipe. Kolagen yang banyak dipelajari antara lain kolagen tipe I yang terdapat pada lapisan terdalam dalam dinding pembuluh darah dan hanya terpapar bila terdapat trauma berat. Selain itu juga telah dipelajari kolagen tipe III, yang terdapat pada subendotel dan merupakan tempat ikatan vWF setelah terdapat trauma vaskuler.(9,14) Fungsi vWF berikatan dengan kolagen terdapat pada dua dari tiga tipe domain A yaitu domain A1 dan A3 (gambar 1) terutama residu 542-622 dan 948-998. Homologi internal antara kedua sekuens (residu 597-621 dan 969-992) menunjukkan bahwa kedua tempat tersebut terdapat hubungan yang erat secara struktur. Domain A1 dan A3 masing-masing mengandung lingkaran rantai disulfida dengan panjang yang identik (185 residu tidak termasuk dua residu 136
sistein) mungkin penting pada peran vWF berikatan dengan kolagen. (5,12) Faktor von Willebrand juga berinteraksi dengan komponen nonkolagen di subendotel, seperti struktur mikrofibrilar. Kolagen tipe VI yang terdapat dalam mikrofibrilar jaringan vaskuler resisten terhadap degradasi oleh enzim kolagenase bakteri. Struktur ini diketahui dapat berikatan dengan vWF yang merupakan struktur nonkolagen alami.(5,9,14) Proteoglikan juga mempunyai andil dalam proses ikatan antara vWF dengan jaringan subendotel. Satu-satunya penelitian yang mendukung hipotesis ini berdasarkan adanya interaksi antara vWF dengan heparin. Heparin bukan merupakan suatu zat fisiologis yang berperan pada proses ini karena ternyata heparin berada di dalam sel mast. Domain A1 vWF mengandung tempat ikatan dengan heparin terletak pada regio lengkung antara residu Cys 509-Cys 695 (gambar 1). Tempat ikatan dengan heparin yang lain dengan afinitas yang lebih rendah terletak pada asam amino ke 272 dari subunit vWF yang matang pada domain tersebut juga mengandung tempat ikatan dengan faktor VIII. (5,9,14) Interaksi vWF dengan trombosit Trombosit mempunyai dua reseptor berbeda untuk vWF yaitu GP 1b pada kompleks GP 1bIX-V dan kompleks GP IIb-IIIa. GP 1b berperan pada kontak awal antara trombosit dengan permukaan yang trombogenik dan pembentukan sinyal pengaktibasi. GP IIb-IIIa berikatan dengan vWF setelah trombosit teraktivasi dan memperantarai penyebaran trombosit pada permukaan pembuluh darah serta berperan pada agregasi trombosit.(5,8,12) Interaksi dengan GP Ib Bukti penelitian yang berdasarkan pada peptida sintetis dan antibodi monoklonal menunjukkan terdapat dua regio yang terlibat dalam ikatan antara GP 1b dan vWF yaitu pada residu 474-488 (batas antara domain D3 dan
domain A1) dan 694-708 (domain A1). Penelitian lain menunjukkan terdapat regio dari molekul vWF yang memperantarai hubungan terhadap residu 514-542 pada domain A1 yang berperan pada ikatan dengan GP 1b.(4,8,9,12) Pengaturan ikatan antara vWF dan GP 1b sangat penting karena kedua komponen tersebut terdapat dalam sirkulasi darah tanpa terjadi interaksi antara keduanya pada keadaan normal sampai mekanisme hemostasis diawali pada tempat trauma. Lengkung disulfida pada domain A1 dari vWF berperan pada perubahan afinitas terhadap GP 1b. Pengenalan terhadap GP 1b mungkin terletak pada residu sistein sedangkan modulasi terhadap afinitas interaksinya terdapat pada bagian tengah dari lengkung.(4,8,9) Interaksi dengan GP IIb-IIIa Tahun 1984, Pierschbacher dan Ruoslahti melaporkan bahwa tetrapeptida Arg-Gly-Asp-Ser dapat menyebabkan adhesi sel dengan fibronektin. 15 Ternyata urutan asam amino tersebut (kadang-kadang dengan asam amino yang berbeda sebagai pengganti serin) terdapat pada beberapa protein yang berperan pada mekanisme adhesi, meliputi ujung karboksil dari subunit vWF. Antibodi antipeptida monoklonal yang berikatan dengan epitop meliputi satu atau lebih residu Arg 1744, gly 1745 atau Asp 1746, menghambat ikatan vWF dengan glikoprotein IIbIIIa. Antibodi ini spesifik untuk vWF dan tidak bereaksi silang dengan ligan GP IIb-IIIa yang lain yang mengandung urutan Arg-Gly-Asp yang sama. (5,6,8,9,12) Terdapat integrasi fungsional dalam molekul vWF yaitu pada pembentukan trombus pada tempat dengan tahanan geser yang tinggi memerlukan interaksi dengan GP Ib dan GP IbIIIa. Interaksi vWF dengan GP Ib tidak tergantung aktivasi trombosit sedangkan ikatan dengan GP IIb-IIIa hanya terjadi setelah trombosit teraktivasi. Pada molekul vWF sendiri terdapat mekanisme pengaturan yaitu ikatan dengan GP Ib dapat merangsang sinyal untuk aktivasi GP IIb-IIIa walaupun tanpa adanya agonis lainnya.
Jadi vWF dapat menimbulkan dan merangsang pembentukan trombus.(5,6,8) Interaksi vWF dengan faktor VIII dan komponen lain yang berperan dalam pembentukan bekuan Faktor VIII dapat beredar di sirkulasi darah dengan waktu paruh yang cukup panjang bila berikatan dengan vWF. Tempat vWF berikatan dengan F VIII terletak antara asam amino 1 – 272 dengan peran yang terpenting pada asam amino 78-96. Adanya subtitusi dengan asam amino yang berbeda pada asam amino 28 (Thr Met), 53 (ArgTrp) dan 91 (Arggln) berakibat penurunan kemampuan ikatan dengan FVIII. (4,7,9,12,16) Setelah mekanisme hemostasis teraktivasi vWf akan berperan sebagai kofaktor yang mempercepat pemecahan rantai ringan F VIII. Proses tersebut menyebabkan disosiasi kompleks F VIII/ vWF sehingga F VIII dapat menjadi F VIIIa dan berperan dalam pembentukan F Xa. F VIII yang berada dalam kompleks dengan vWF akan terlindungi dari degradasi oleh protein C aktif sampai F VIII menjadi F VIIIa.(4,7,12,16) Fibrin akan terbentuk pada tempat di mana pembuluh darah mengalami trauma bila mekanisme koagulasi teraktivasi. Interaksi dengan vWF berpengaruh terhadap kecepatan pembentukan dan stabilitas dari sumbat trombosit. Multimer vWF yang besar akan berikatan dengan fibrin baik yang berikatan silang maupun yang tidak. Selain itu multimer tersebut akan berikatan dengan rantai α dari fibrin melalui reaksi transglutaminasi yang dikatalisis F VIII. Sampai saat ini belum diketahui asam amino dari vWF yang berperan dalam proses ini. Oleh karena vWF merupakan protein yang normal terdapat pada dinding pembuluh darah, interaksi tersebut mungkin penting dalam stabilisasi bekuan yang terbentuk pada endotel. VWF juga berperan dalam penempelan trombosit dengan bekuan fibrin. Reseptor GP Ib pada trombosit berperan dalam mekanisme tersebut. GP Ib dan GP IIbIIIa berperan dalam adhesi trombosit ke fibrin 137
dalam sirkulasi darah. Sampai saat ini masih belum diketahui apakah fibrin monomer dapat berikatan dengan GP Ib langsung atau hanya melalui VWF.(5,6,8)
4.
Interaksi dengan ligan lain VWF berikatan dengan glikolipid sulfat, suatu struktur yang terdapat pada permukaan trombosit dan berperan pada interaksi antara trombosit dan vWF. Tempat ikatannya terdapat pada domain A1 antara Cys 509-Cys 695 yang juga berperan pada ikatan antara vWF dan GP Ib. Pada tempat tersebut juga terdapat tempat ikatan dengan heparin dan kolagen. Tempat interaksi dengan sulfatida berbeda dengan tempat ikatan dengan heparin dan kolagen.(8,14)
6.
5.
7.
8.
9.
10.
KESIMPULAN Pengetahuan mengenai struktur, biologi molekuler dan fungsi dari masing-masing domain vWF secara terperinci sangat penting dalam hemostasis dan trombosis. Ikatan antara vWF dan Gp Ib saat ini dikembangkan sebagai sasaran untuk pengobatan antitrombotik karena dapat menghambat aktivasi trombosit. Demikian pula dengan dikembangkannya obat-obatan anti trombosit lain yang bekerja sebagai anti GP IIbIIIa.
11.
12.
13.
Daftar Pustaka. 1. 2.
3.
138
Sadler JE. Von Willebrand Factor. J. Biol. Chem 1991; 266: 22777-80. Mohri H, Fujimura Y, Shima M, Yoshioka A, Houghten RA,Ruggeri ZM, et al. Structure of the von Willebrand factor domain interacting with glycoprotein Ib. J Biol Chem 1988; 263: 179014. Ruggeri ZM. Structure and function of von Willebrand factor. Thromb Haemostasis 1999; 82: 576-84.
14.
15.
16.
Lynch DC, Zimmerman TS, Ruggeri ZM. Von Willebrand factor, now cloned. British J haematol 1986; 64: 15-20. Pearson JD. The control of production and release of haemostatic factors in the endothelial cel. Bailliere’s Clin Haematol 1993; 6: 629-51. Ruggeri ZM, Ware J. Von Willebrand Factor. Faseb J 1993; 7: 308-16. Visher UM, Wagner DD. Von Willebrand factor proteolytic processing and multimerization precede the formation of Weibel Palade bodies. Blood 1994; 83: 3536-44. Weiss HJ. Flow related platelet deposition on subendothelium. Thromb Haemostasis 1995; 74: 117-22. Verheij M, Dewit L. Radiation induced von Willebrand factor release. Blood 1997; 90: 210917. Galbusera M, Zoja C, Donadelli R, Paris S, Morigi M, Benigni A, et al. Fluid shear stress modulates von Willebrand factor release from human vascular endothelium. Blood 1997; 90: 1558-64. Hawiger J. Adhesive interactions of blood cells and the vascular wall. In: Colman RW, Hirsh J, Marder VJ, Salzman EW, editors. Haemostasis and thrombosis : Basic principles and clinical practice. 3rd ed.Philadelphia: Lippincott company; 1994.p.762-95. Ruggeri ZM. Von Willebrand factor as a target for antithrombotic intervention. Circulation 1992; 86(suppl III): 26-9. Montalescot G, Philippe F, Ankri A, Vicaut E, Bearez E, Poulard JE, et al. Early increase of von Willebrand factor predicts adverse outcome in unstable coronary artery disease. Circulation 1998; 98: 294-9. Furlan M, Lammle B. Von Willebrand factor in thrombotic thrombocytopenic purpura. Thromb Haemostasis 1999; 82: 592-600. Pierschbacher MD, Ruoslahti E. Cell attachment activity of fibronectin can be dupicated by small synthetic fragments of the molecule. Nature 1984; 309: 30-3. Ruggeri ZM. Von Willebrand factor. J Clin Invest 1997; 100(suppl): S41-6.
