Tinjauan Pustaka
Petanda Biokf,mia Strok
Suzanna Immanuel, Lidya Utami Departemen Patologi Klinik, Fakultas Kedokteran (Jniversitas Indonesia, Jakarta
Abstrak: Strok merupakan sindrom klinis yang ditandai serangan defisit neurologis sebagian atau keseluruhan yang disebabkan oleh gangguan pembuluh darah otak. Strok merupakan kegawatdaruratan neurologi yang timbul mendadak dan dapat menyebabkan kematian. Diagnosis cepat dan tepat merupakan langkah y(mg sangat menentukan keberhasilan penanganqn pasien strok. Terapi trombolitik telah terbukti dapat memperbaiki outcome pasien strok iskemik bila dilakukan dalam 6 jam setelah serqngan dan bila kemungkinan perdarahan intrakranial telah disingkirkan. Saat ini telah ditemukqn beberapa petanda biokimia iskemia otak yang diharapkan dapat meniadi alat bantu diagnosis strok yang tersedia dengan cepat. petandi biokimia yang dapat digunakan untuk diagnosis dini strok antara lain GFAE PARK7, NDKA, NSE, dan FABP. GFAP merupakanpetandayangbersifat spesffikuntukotakdqn dapat digunakan untuk membedakan strok iskemik dan hemoragik. Protein S- I 008 dapat pula bermanfaat sebagai petanda dini strok apabila digunakan sebagai panel bersama dengan petanda yang liin. Petanda biokimiq dapat juga memprediksi luas lesi dan outcorne. Hingga kini tampaknya belum ada petanda biokimia tunggal yang memenuhi kriteria ideal untuk diagnosi strok. Petanda biokimia strok tampaknyq lebih bermanfaat bila digunakan sebagai panel. penelitian untuk menemukan suatu panel petanda biokimiq strok yang dapat diandalkan masih terus
dilqkukan. Ksta kunci: strok, petanda biokima, GFAP, S-1008
Maj Kedokt Indon, Volum: 59, Nomor; 11, Nopemtrer 2009
537
Petanda Biokimia Strok
Biochemical Markers in Stroke o
uzertrra lrrrmd.nuol, Ltetye
tttamr
Department of clinical Patholog,t, Faculty of Medicine unNelsity of Indonesia, Jakarta
Absttact: Stroke is a clinical syndrome marked by suddenpartial or total neurologic deficit, due to impaired brain vessels. Stroke is a potentially fatal neurologic emergency with abrupt onset. Prompt and accurate diagnosis is very crucial for a successful management of patients with stroke. Thrombolytic therapy has been proven to improve the outcome in patients with ischemic stroke if administeredwithin 6 hours after onset and after the possibility of intracranial hemorrhage has been eliminated. Recently, some biochemic'al markers for brain ischemia has been developed, which is expected to be readily available kits for rapid diagnosis of stroke. The markersfor the early diagnosis of stroke include GFAP, PARK7, NDKA, NSE, and FABp. GFAp is a specific markerfor brain and can be used to distinguish between ischemic and hemorrhagic stroke. Protein S-1008 can also be useful as early markerfor stroke ifused in conjunction with other marlrers. Biochemical markers can also predict the extent of lesion and outcome. Llntil now, there is no apparent single biochemical markerwhich canfitlfil the criteria ofideal markerfor the
diagnosis ofstroke. Biochemical markersfor stroke are more useful ifused together in Keywords: stroke, biochemical markers, GFAP, S-1008
Pendahuluan Strok merupakan sindrom klinis yang ditandai serangan
defisit neurologis sebagian atau keseluruhan akibat gangguan pembuluh darah otak. Strok merupakan kegawatdaruratan neurologi karena timbul mendadak dan dapat menyebabkan kematian. r,2 Berdasarkan data Center for Disease Control (CDC), strok merupakan penyebab kematian terbanyak ketiga setelah penyakit jantung dan keganasan. Kejadian strok diAmerika Serikat diperkirakan mencapai lebih dari 700 000 kasus per tahun dan menyebabkan kematian lebih dari 160 000 orang per tahun. Strok juga merupakan penyebab utama disabilitas. Diperkirakan 20o/o dari antara penderita strok yang bertahan hidup memerlukan perawatan lebih dari 3 bulan dan sekitar 15-30% mengalami cacat permanen.3'4 Menurut yayasan
Strok Indonesia, kejadian strok di lndonesia diperkirakan mencapai 500 000 kasus per tahun. Sekitar 25%o di arfiara
penderita strok tersebut meninggal dunia dan sisanya mengalami cacat ringan atau berat.s
Diagnosis cepat dan tepat merupakan langkah yang sangat menentukan keberhasilan penanganan pasien strok. Terapi trombolitik telah terbukti dapat memperbaiki outcome
pasien strok iskemik bila dilakukan dalam 6 jam setelah serangan dan bila kemungkinan perdarahan intrakranial telah
disingkirkan. Diagnosis strok pada umumnya ditetapkan berdasarkan pemeriksaan klinis dan radiologis. Meskipun gambaran klinis strok cukup khas, namun penilaian strok
s38
a
panel.
berdasarkan gejala klinis sangat dipengaruhi pengalaman pemeriksa dan terkadang sukar dibedakan dengan beberapa kelainan lain. Pemeriksaan radiologi seringkali tidak cukup
sensitif untuk mendeteksi strok yang baru terladi dan membutuhkan btayayang mahal. Saat ini telah ditemukan beberapa petanda biokimia iskemia otak yang diharapkan dapat menjadi alat bantu diagnosis strok yang tersedia dengan cepat.6'7 Dalam makalah ini akan dibahas mengenai klasifikasi, patogenesis, diagnosis, dan beberapa petanda biokimia strok yang saat ini masih dalam tahap penelitian, tetapi berpotensi menjadi pemeriksaan rutin di masa depan.
Klasifikasi Strok dapat diklasifikasikan berdasarkan penyebab, larnanya serangan dan sistem pembuluh darah yang terkena. Berdasarkan penyebab, strok diklasifikasikan menjadi dua kelompok, strok iskemik yang merupakan penyebab sebagian besar kasus strok (85%) dan strok perdarahan yang terjadi pada 15oh kasus. Strok iskemik dapat disebabkan oleh lesi trombotik akibat ateroklerosis dan oleh emboli yang lepas dari lesi aterosklerotik dijanfung atau pembuluh arteri otak. Strok perdarahan disebabkan oleh pecahnya pembuluh darah otak, baik intrakranial maupun subaraknoid. pada perdarahan intrakranial, pecahnya pembuluh darah otak dapat disebabkan oleh hipertensi yang tidak terkontrol atau disebabkan oleh kelainan kongenital pembuluh darah otak. perdarahan subaraknoid disebabkan oleh pecahnya aneurisma kongenital
Maj Kedokt Indon, Volum: 59, Nomor:
ll,
Nopember 2009
-
Petanda Biokimia Strok pembuluh.arteri otak di ruang subaraknoid.2,s,e Berdasarkan lamanya serangan, strok diklasifikasikan menjadi trctnsient ischemic attack (TIA) dan strok yang sepintas, berlangsung kurang dari24 jnndan sembuh sendiri. Strok terjadi apabila defisit neurologis terus berlanjut.8 Berdasarkan sistem pembuluh darah yang terkena, strok
dapat mengenai sirkulasi anterior, sirkulasi posterior, dan pembuluh darah kecil, yang akan menunjukkan gejala klinis
dalam darah dan menyebabkan terjadinya trombosis. plak yang lepas dapat terbawa aliran darah dan membentuk emboli. Trombus atau embolus yang menyebabkan oklusi arteri ot.rlt tlttn 3sgEra r6dsp6r akitrt firengaltlltd,rhb,n TtA, dgctarltBRant bila berlangsung lama akan menyebabkan strok.t,ro Oklusi akibat aterosklerosis biasanya terjadi di arteri karotis interna tepat di atas bifurkasio karotis atau akibat penyakit arteri kecil dalam otak. Emboli biasanya berasal dari atrium kiri pasien yang mengalami fibrilasi atrial atau dari
yang berbeda. Pembuluh darah yang termasuk dalam sirkulasi
ventrikel kiri pasien dengan infark miokard atau gagal
anterior adalah arteri karotis intema daa percabangannya, sedangkan yang termasuk dalam sirkulasi posterior antara
jantung.l2
lain arteri vertebralis, arteri basilaris, dan arteri serebral pos-
Diagnosis
terior.
I,8
Patogenesis Proses yang mendasari strok iskemik adalah aterosklerosis, yaitu penebalan dinding pembuluh darah yang merupakan proses yang terjadi bertahun-tahun. Proses aterosklerosis didahului dengan disfungsi endotel, yang kemudian berlanjut dengan pembentukan kerak lemak (fatty streak), plak fibrosa (fibrous plaque), danberlanjut, hingga
Terdapat beberapa aspekpenting dalam diagnosis strok, yaitu menentukan apakah gejala yang timbul disebabkan oleh strok, TIA atau keadaan lain yang menyerupai strok(Stroke
mimics), menentukan apakah pasien mengalami strok perdarahan atau iskemik, serta menentukan etiologi dan faktor
risiko pada pasien, yang akan berguna untuk penanganan pasien dan pencegahan sekunder. Pada strok perlu dinilai juga beratnya penyakit untuk memperkirakan prognosis.ll
antikoagulan menj adi prokoagulan, peningkatan molekul adhesi leukosit dan molekul adhesi endotel, migrasi leukosit melalui dinding vaskuler, serta dihasilkannya molekul vasoaktif, sitokin, dan faktor pertumbuhan. r0 Disfungsi endotel akan menyebabkan terjadinya kerak
Diagnosis strok ditegakkan berdasarkan hasil pemeriksaan klinis dan radiologis. Pada pemeriksaan klinis dapat dijumpai hilangnya fungsi otak sebagian atau keseluruhan. Hilangnya fiungsi otak sebagian dapat berupa kelumpuhan anggota gerak atau otot-otot lain separuh badan, afasia, atau gejala lain tergantung bagian otak yang mengalami kelainan. Hilangnya fungsi otak menyeluruh bisa berupa penurunan kesadaran hingga koma, pada umumnya terjadi pada strok perdarahan. Strok perlu dibedakan dengan berbagai keadaan lain dengan gejala yang mirip, seperti misalnya hipoglikemia, fumor otak, abses otak, cedera kepala, migren, epilepsi, dan sklerosis multipel.8,r2 Pemeriksaan radiologis yang banyak digunakan untuk diagnosis strok adalah computed tomograplry scan(CT scan) dan magnetic resonance imaging (MRI). pemeriksaan CT
lemak, yang dimulai dengan akumulasi lipoprotein, yaitu LDL, pada dinding tunika intima pembuluh darah. LDL akan masuk
perdarahan sebagai penyebab strok, dan dapat juga untuk
timbul komplikasi. Terjadinya disfungsi endotel dapat disebabkan oleh berbagai faktor, seperti peningkatan dan modifikasi LDL, radikal bebas yang disebabkan oleh rokok,
hipertensi dan diabetes melitus, perubahan genetik, peningkatan homosistein plasma, infeksi herpesvirus atau
Chlamydia pneumonia, atau kombinasi faktor-faktor tersebut. Endotel yang cedera akan mengalami perubahan berupa peningkatan permeabilitas terhadap lipoprotein dan
komponen lain dalam plasma, perubahan sifat dari
digunakan untuk mengidentifikasi atau menyingkirkan
ke dalam lapisan subendotel dan kemudian mengalami
mengidentifikasi tumor, abses, atau proses lain yang
oksidasi. Tahap berikutnya adalah adhesi dan invasi monosit dan limfosit T ke dalam lapisan subendotel. Monosit akan berubah menjadi makrofag yang memfagosit LDL teroksidasi sehingga terbentuk sel busa/foam cel/. Proses ini disertai migrasi dan proliferasi otot polos, aktivasi sel T, serta adhesi dan agregasi trombosit.1o,11 Proses aterosklerosis akan berlanjut dengan pembentukan plak fibrosa dengan kapsul fibrosa(fibrous cap)yang
menyerupai strok. Namun pemeriksaan yang dilakukan dalam
beberapa jam pertama setelah infark biasanya tidak menunjukkan gambaran abnormal, dan infark bisa tidak terlihat
hingga 24 atat 48 jam setelah serangan. MRI dapat diandalkan untuk mendeteksi lokasi dan luas infark di seluruh area otak, dan dapat pula mendeteksi perdarahan. Kendala pemeriksaan ini antara lain membutuhkan waktu cukup lama, tidak banyak tersedia, dan biaya yang mahal.r
membatasi lesi dari lumen. Kapsul fibrosa menutupi kumpulan
leukosit, lipid, dan debris, yang membentuk inti nekrotik. Lesi ini meluas pada bagian tepi plak akibat adesi dan masuknya leukosit yang terus menerus dan menyebabkan plak menjadi tidak stabil. I0 Plak aterosklerosis yang tidak stabil dapat mengalami ruptur, terutama pada daerah bahu plak. Ruptur plak akan mengaktifl
Petanda Biokimia
Pencarian akan petandd biokimia strok yang dapat terdeteksi dengan cepat dalam darah sangat penting untuk penanganan strok akut. Petanda biokimia yang ideal untuk diagnosis, monitor, dan prognosis strok harus memenuhi kriteria sebagai berikut: spesifik untuk otak, dapat dideteksi
Petanda Biokimia Strok dalam darah pasien dengan strok akut, timbul dini dalam ,.t,
beberapa jam setelah serangan, kadar puncak mencerminkan luasnya kerusakan otak, dapat membedakan antara strok dan
TIA, strok perdarahan
dan iskemik, daerah lesi dan penumDra, serta clapat meramalKa[ outcome ilrngslonat.-" Facla
makalah ini akan dibahas beberapa petanda biokimia strok yang berkaitan langsung dengan kelainan sistem sarafpusat, yaitu protein S-100B, neuron specific enolase (NSE),/ar4,' acid binding protein (FABP), glial fibrillary acid protein (GFAP), PARK7, dan nucleoside diphosphate kinase A
'1.0
:
6
0"8'
=ro O O
o
^^
U.O
: 0.2
melalui urin.e'rs
Fungsi protein S-1008 yang sesungguhnya belum diketahui, diperkirakan berperan sebagai reseptor kalsium intraseluler. Sekresi protein S-100B oleh sel glial dapat memiliki efek hopik ataupun toksik, tergantung kadarnya. Pada kadar nanomolar protein ini memiliki efek neurotropik, seperti menstimulasi perkembangan neuronal dan meningkatkan kelangsungan hidup neuron selama serta sesudah terjadi kerusakan otak. Pada kadar mikromolar, protein ini memiliki efek neurotoksik melalui induksi kematian sel neuronal.e,ls Pada keadaan normal, kadar protein S- I 00B dmah sangat
rendah, berkisar 0,02-0,15 mglL.t6 Sedangkan menurut penelitian Mis sler et all1 ,ntlai rujukan protein ini 0,069+0,058 mg/L. Kadarprotein S-100B tidak dipengaruhi oleh usia dan jenis kelamin, namun dipengaruhi oleh ras. Individu dari ras kulit hitam atauAsiamemiliki kadarprotein S- I 00B yang lebih tinggi dari ras Kaukasia.l6 Pada strok iskemik terjadi peningkatan kadar protein S-1 008 dalam darah seperti yang tampak pada Gambar 1 . Kadar tertinggi protein ini tercapai dua hari setelah serangan strok iskemik, yaitu antara 55-56 jam setelah serangan. Lambatnya kadar puncak protein S- 1 00B tercapai
_
:
01234
Protein S-100B
pada sitosol sel glial dan sel Schwann. Protein S-100B diekspresikan juga pada melanosit, adiposit, dan kondrosit. Protein 5-100 dimetabolisme di ginjal dan diekskresikan
_
04:
OTDKA).
Protein S- 100 ditemukan pertama kali oleh Moore dalam otak sapi padatahun 1965, dan dinamai S-100 karena larut dalam amonium sulfat 100o/o pada pH netral. Protein ini merupakan protein pengikat kalsium asidik dengan berat molekul 21 kDa yang ditemukan dalam konsentrasi tinggi
-
Hari setelah serangan
Gambar
l. Pola Peningkatan Kadar Protein S-100B
pada
Strok Iskemikl8 Kadar protein S-1008 dalam darah pada strok berhubungan dengan ukuran infark, beratnya strok, dan outcome. Hubungan antara kadar protein ini dengan luas infark telah dibuktikan oleh banyak penelitian. Makin besar volume infark maka makin tinggi kadar protein S- 1 00B. Beratnya strok yang diukur dengan skor National Institute of Health Strok Scale (NIHSS) berhubungan dengan kadar protein ini. Makin tinggi kadar protein ini maka makin tinggi pula skor NIHSS. Kadar puncak protein S-l 00B yang tinggi berhubungan erat dengan outcome yang buruk baik secara klinis maupun fungsional. Outcome fungsional yang diukur dengan indeks Barthel menunjukkan hubungan erat dengan kadar protein ini sejak
2 hari setelah serangan, dengan hubungan yang paling bermakna ditemukan 4 hari setelah serangan. Kadar protein S- 1 008 tampaknya berhubungan pula dengan etiolo gi infark. Pada infark otak yang disebabkan oleh kardioemboli, kadar protein S-1008 lebih tinggi secara bermakna dibandingkan dengan oklusi arteri akibat aterosklerosis. Tidak ada perbedaan bermakna antara lokasi infark dengan kadar pro-
tein
ini.r8.rq
Neuron SpeciJic Enolase (NSE) dan Human Serum Csrnostuase(HSC) Neuron speciJic enolasemerupakan isoenzim dari enzim enolase yang memiliki dua subunit c, dengan berat molekul sekitar 80 kDa. Enzim ini berperan dalam meng-
glikolitik
mencerminkan respons lanjut terhadap iskemia dan terj adinya
katalisis perubahan bolak-balik fosfogliserat dan fosfo-
perubahan morfologi yang ireversibel seperti nekrosis jaringan dan kematian sel. Kerusakan nekrotik sel glial dan sel Schwann akibat iskemia dan terganggunya integritas membran akibat edema sitotoksik maupun vasogenik akan menyebabkan lolosnya protein S- 1 008 dari sitosol ke ruang ekstraseluler. Kelainan ini disertai pula dengan terganggunya fungsi sawar darah otak yang menimbulkan peningkatan kadar protein ini dalam darah. Sedangkan lesi awal yang kemungkinan masih reversibel tampaknya tidak disertai dengan peningkatan kadar protein S-100B.t8,'e
enolpiruvat. NSE terdapat terutama pada sitoplasma neuron dan sel neuroendokrin, namun dapatjuga ditemukan pada
540
jaringan lain. Peningkatan kadar NSE dalam cairan serebrospinal maupun dalam darah dapat dijumpai pada beberapa kelainan akut sistem saraf pusat, seperti infark serebral, cedera kepala, hipoksia, dan kejang. Hal ini terjadi akibat kerusakan sawar darah otak yang disertai kerusakan
sel neuronal dengan akibat kebocoran NSE yang dapat
terdeteksi pada cairan serebrospinal maupun darah.l7 Beberapa penelitian, seperti yang dikutip oleh Zimmermann-
Maj Kedokt Indon, Volum: 59, Nomor: ll, Nopember 2009
Petanda Biokimia Strok Ivol ta, menyatakan bahwa NSE merupakan petanda biokimia untuk diagnosis strok dan cedera kepala, serta menentukan prognosis oat cell carcinoma di paru, neuoblastoma, dan tumor neuroendokrin. I\r[iflhfr+
rcnrli+ipn
serangan berhubungan erat dengan volume infark yang dinilai menggunakan MRI dan dengan defisit neurologis yang dinilai menggunakan skala NIHSS. Pada penelitian Wu et alTt, dij umpai bahwa makin tinggi kadar puncak NSE maka makin l*wprl* eatpeac fi*ngeionrl y*ng Ciukut dcngm cLrln *4prrri-
lVfi*clnr at a117, nilei r-niwl*m NSE
berkisar 77,1+4,7 mg/L. Kadar NSE darah meningkat dan mencapai kadar puncak pada hari saat terjadi serangan strok (hari 0), sekitar 7-18 jam setelah serangan, dan kemudian menurun. Pada hari kedua hingga keempat kadar enzim ini meningkat kembali, seperti yang terlihat pada Gambar 2. Penelitian yang dilakukan pada tikus, seperti yang dikutip oleh Wunderlichr8, menunjukkan bahwa kadar NSE darah meningkat bermakna dalam 2 jam setelahterjadinya iskemia. Puncak pertama kadar NSE mencerminkan kerusakan awal jaringan neuronal, sedangkan peningkatan kedua disebabkan
ties of Daily Living.
Human serum celnosinase merupakan enzim dipeptidase yang menghidrolisis tiga peptida, yaitu carnosine, anserine, dut homocarnosine.Enzim ini disintesis oleh otak, dan disekresikan melalui cairan serebrospinal ke dalam darah. Fungsi HSC dalam susunan sarafpusat adalah menghidrolisis ho mo carnos ine sehingga terbenfuk neurotr ansmiter d- am i no butyric acid (GABA) yang bersifat inhibisi. Butterworth el al2 menemukan bahwa aktivitas HSC menurun bermakna pada pasien strok, kemungkinan disebabkan oleh kematian sel penghasil carnosinase dan perubahan pengaturan sekresi HSC setelah terjadi kerusakan neuronal. Keadaan ini akan
oleh mekanisme sekunder kerusakan neuronal akibat edema otak dan peningkatan tekanan intrakranial. Pada pasien
dengan kondisi klinis yang memburuk dapat ditemukan
menyebabkan berkurangnya hidrolisis homocarnosine sehingga tidak cukup untuk menghasilkan GABA. Keterbatasan persediaan GABA pada strok tidak mampu mengimbangi pelepasan glutamat yang bersifat eksitasi sehingga
peningkatan kadar NSE yang berkelanjutan.t8
memperluas kerusakan dan kematian neuron. Pada penelitian
Butterworth et aP2 terbvl(ri bahwa makin rendah aktivitas
:
u)c a ul o Zs
6
4
2 1
Gambar
2. Pola Peningkatan Kadar NSE Serum pada Strok Iskemikl8
Kadar NSE dapat digunakan untuk memprediksi luasnya kerusakan neuronal, beratnya defisit neurologis, dan outcome pasien strok. Menurut penelitian Oh et aP1,kadar NSE darahpenderita strokyang diukur dalam waktu24 jam setelah Tabel
l. Kadar
HSC pada pasien strok maka makin buruk outcomeklinis. Rasio NSE/HSC berhubungan bermakna dengan outcomekhnis dan merupakan prediktor yang lebih baik daripada NSE atau HSC sendiri. Rasio yang tinggi memprediksi outcome yang buruk. Korelasi antara rasio NSE/HSC dengan disabilitas dan kecacatan sebanding dengan usia pasien dan lebih baik dari tingkat kesadaran saat masuk rumah sakit, dua parameter yang selama ini dianggap sebagai prediktor outcomeklinis.22 KadarNSE, aklivitas HSC, serta rasio NSE/ HSC pada strok iskemik dan herfioragik dapat dilihat Tabel 1. Pada pasien strok, baik iskemik maupun dengan perdarahan intraserebral dijumpai peningkatan NSE dan rasio NSE/HSC, seta penurunan aktivitas HSC dibandingkan konhol. Kadar NSE pada perdarahan intraserebral meningkat lebih tinggi
daripada strok iskemik, namun tidak berbeda bermakna. Aktivitas HSC pada perdarahan intraserebral menurun lebih rendah dari strok iskemik, namun parameter ini juga tidak berbeda bermakna.22
NSE, HSC, Rasio NSE/HSC Berdasarkan Diagnosis2,
Perdarahan Kontrol
Strok
iskemik NSE, nglml-
s,5 (2,8) s-46,0) (n:87) 130 (44) (r6-422)
7,5 (4"1) (2,0-14,0) (n:17)
4,5 (1,8) (0,5- l 6,0)
I 13 (30)
(41-279)
198 (68) (55-386)
(n=102) 0,039 (0,026) (0,001-0,613)
(n=21)
(n:61)
0,072 (0,033) (0,007-0,293)
0,019 (0,014) (0,003-0,14s)
(n:86)
(n=17)
(n--s7)
(0,
HSC, nmol/ml per menit
NSEA]SC
Median (SQR), (rentang), (umlah pasien);
Maj Kedokt Indon, Volum: 59, Nomor:
Perbandingan
intraserebral
I:
(n:57)
H:8,0 I vs K, P:0,098 p=0,019 H vs K, P:0,037 I vs H, P:0,65 H:25.7 I vs K, P<0,0001
p<0,0001 H vs K, P<0,0001
I H=22.0 I P<0,0001
vs H, P:0,32 vs K, P:0,0018 H vs K, P<0,0001 vs H, P:0,082
I
iskemik, H: hemoragik, K: kontrol
11, Nopember 2009
541
Petanda Biokimia Strok G lial fibrilary
acidic p rotein (GFAP) trftn*r Irtf{trti
fibrillary acidic protein adalah protein filamen monomer dengan berat molekul sekitar 50 kDa yang Glial
merupakan bagian utama dari sitoskeleton astrosit. Protein ini hanya diekspresikan di astrosit dan tidak dijumpai pada
a6
;"r.
jaringan lain di luar sistem saraf pusat. Aspek biologi molekular GFAP belum banyak diketahui. Pada populasi normal kadar GFAP sangat rendah sehingga pada sebagian besar Prff*l
individu tidak terdeteksi.23'2a Penelitian pada hewan coba, seperti yang dikutip oleh Hermann et al2a menunjukkan bahwapenurunan aliran darah serebral secara transien atau permanen akan menyebabkan peningkatan ekspresi GFAP. Tujuh hari setelah serangan
F
Ad{6rlcr Chcutdfor h{ntrts
[r:
;: 66;
iskemik akan terjadi penurunan ekspresi GFAP akibat hambatan polimerasi protein ini oleh protein S-100B, yang
merupakan respon adaptif astrosit terhadap gangguan metabolisme dan kematian neuron akibat iskemia. Pada
totrl ArtBritr Cisslrgon lltfatctE
penelitian Herrmann et aF dijumpai peningkatan kadar GFAP darah pada pasien strok iskemik. Pola peningkatan kadar protein ini secara umum tampak pada gambar 3. Kadar GFAP telah meningkat melebihi nilai rujukan dalam 8,4 jam setelah serangan strok, lebih awal dibandingkan protein S- 100B, dan terus meningkat hingga 4 hari kemudian. Kadar GFAP pada umurnnya meningkat lebih tinggi dari protein S- 1008.
3ti t3o
s3
i
$:o t9 n!
01234 Han setelah serangm strok
Gambar
01234 Hm
setelah sermgal strok
4. Pola Peningkatan Kadar GFAp dan protein 5-1008 pada Infark Lakunar, Infark Anterior parsial, dan Infark Anterior Totalzc
3.$
3.* 2.S
::r ao b, a
serangan yang diikuti dengan penurunan yang cepat selama 3 hari berikutnya. Kadar protein S- 1 00B tidak meningkat pada keadaan ini.za
;-
1,5
Foerch et aP3 membrildikan bahwa terdapat perbedaan
(}
t-$
bermakna antara kadar GFAP pada strok iskemik dan hemoragik sehingga protein ini berpotensi untuk dapat digunakan membedakan strok iskemik dan hemoragik.
L
rI,5 $-q
Peningkatan kadar GFAP dapat terdeteksi pada 81% pasien strok hemoragik dan 5Yo pasien strok iskemik dengan kadar
Gambar 3. Pola Peningkatan Kadar GFAP pada Strok Iskemik?r
jauh lebih tinggi pada strok hemoragik (median
1l
nglL,
GFAP dapat mendeteksi infark lakunar dan infark
rentang 0-3096 ngll) dibandingkan srrok iskemik (median 0 ng/L, rentang 0 aa nd). Pada cut ofr2,9 ngll,, GFAp memiliki sensitivitas 79o2, spesifisitas 982o, nilai prediksi pos itif g4yo,
sirkulasi anteriorparsial lebih baik dari protein S-100B, seperti yang terlihat p adaGarrbar 4. Pada infark lakunar, kadar GFAp meningkat segera setelah serangan dan sudah terdeteksi ketika pasien masuk rumah sakit, sedangkan kadar protein SI 00B tidak terdeteksi dan tetap berada di bawah nilai rujukan.
dan nilai prediksi negatifg 1 7o untuk mendeteksi perdarahan intra serebral pada strok akut. Pada Gambar 5 terlihat bahwa pada jam pertama setelah serangar dijumpai 63% pasien dengan perdarahan intra seretiral menunjukkan kadar GFAp di atas cut ffi dan padajam berikutnya persentase ini semakin
Pada infark sirkulasi anterior parsial, kadar GFAp dapat langsung terdeteksi, sedangkan kadar protein S-100B baru meningkat 2 hari kemudian. Pada infark sirkulasi anterior total, peningkatan kadar kedua protein ini segera terdeteksi dan terus meningkat.2a Kadar GFAP memiliki korelasi yang bermakna dengan f uas infark, skala NIHSS, outcome fungsional, dan perjalanan
penyakit. Pada pasien dengan defisit neurologis yang reversibel dijumpai peningkatan kadar GFAP segera setelah
s42
meningkat. Enam jam setelah serangan strok ditemukan peningkatan kadar GFAP pada keseluruhan pasien.23
Fato Acid Binding protein (FABP)
Fatty acid binding protein merupakan protein sitoplasmik dengan berat l5 kDa yang berperan dalam sistem transpor intraseluleq oksidasi asam lemak, dan lalu lintas membran lipid. Saat ini telah ditemukan 9 macam FABp yang dibedakan berdasarkan atas jaringan saat FABp pertama kali
Maj Kedokt Indon, Volum: 59, Nomor:
ll,
Nopember 2009
Petqnda Biokimia Strok
W GfA? <2.8 rs/l tl GFAP : 2.9 ng,/l
PcO
fis5
r----_*-l p4S S$5
IOO
g
tt
o
6tJ
g3
*
t)
s G
*-:5
**3f
{:-
*.ss
a{l
,-r.i ?0
{}
Gambar
5.
o-1
1-2 Jam setelah serangan
-*L )
24
-t\
Persentase Pasien Perdarahan Intra Serebral dengan Peningkatan Kadar GFAP'?3
ditemukan. Brain-FABP (B-FABP) terdapat pada sel neuronal dan gliaI. Heart-FABP (H-FABP) dapat ditemukan di otak, otot jantung, endotel, paru, dan ginjal. H-FABP di otak dijumpai pada neuron dari gray matter dan merupakan penyusun 0,0lYo dari total protein sitosolik otak.la,2s FABP dilepaskan dengan cepat ke dalam sirkulasi oleh sel yang rusak dan diekskresi oleh ginjal dengan waktu paruh plasma 20 menit. Pada populasi normal, rerata kadar H-FABP sekitar 1,5 mg,/L. Kadar H-FABP lebih tinggi pada lelaki daripada
perempuan, meningkat seiring pertambahan usia, dan dipengaruhi irama sirkadian dengan kadar terlinggi pada malam hari. Kadar B-FABP pada populasi normal sangat rendah di bawah batas deteksi (<5 mg/L) sehingga pengaruh hal tersebut terhadap parameter ini tidak dapat dinilai.25 Pada penelitian Zimmermann-Ivol et alla ditemukan bahwa terdapat peningkatan kadar H-FABP dalam serum pasien strok dibandingkan dengan kontrol normal. Kadar puncak H-FABPtercapai dalam 12 jam setelah serangan strok dan kemudian menurut seperti yang terlihat pada G ambar 6. Dengan nilai cut-off 0,531 OD (optical density) sensitivitas H-FABP untuk diagnosis shok besarnya 68,20/o sedangkan spesif,rsitas mencapai 100%. Pada pasien dengan TIA kadar H-FAB lebih rendah dibandingkan pasien dengan strok irreversible, namun masih perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui apakah kadar H-FABP berkaitan dengan luas lesi otak. Kadar H-FABP tampaknya tidak berkaitan dengan jenis strok (perdarahan atau iskemik). Pada pasien dengan infark miokard akut juga didapatkan peningkatan kadar H-FABP sehingga dalam pemeriksaan pasien strok kemun gkinan kelainan j antung tersebut harus disingkirkan. Pelsers et aP5 meneliti konsentrasi B-FABP, H-FABP, dan rasio H-FABP/B-FABP pada jaringan otak di berbagai lokasi. Kadar H-FABP di setiap lokasi jaringan otak yang
Maj Kedokt Indon, Volum: 59, Nomor: 11, Nopember 2009
Jm
48
>48
setelah serangan
6. Perubahan Kadar H-FABP dalam Darah
Gambar
Pasien
Strokla
diteliti l0 kali lipat lebih tinggi dari B-FABp. Rasio H-FABp/ E-FABP berbeda-beda pada berbagai bagian otak yang diperiksa, seperti yang terl ihat p ada G ambar'7, menandakan
bahwa rasio
ini kemungkinan dapat digunakan untuk
mengetahui lokasi cedera otak.
PARKT d,an Nacleoside Diphosphate KinsseA (NDKA) PARKT yang disebut juga dengan DJ-I, dan NDKA merupakan protein yang ditemukan dalam jumlah besar pada cairan serebrospinal posmortem. pARKT atau DJ- I diekspre-
sikan pada berbagai jaringan, termasuk otak dan jantung. Fungsi protein ini belum diketahui dengan pasti, namun beberapa penelitian menunjukkan bahwa protein ini berperan dalam perlindungan terhadap stress oksidatif. Mutasi gene
#s
&ps {#
*}t,
ry
3{t
$
ffip* i&
#tr s rEGambar
7.
T'I-
ML
Rasio H-FABP/B-FABP Pada Berbagai Lokasi Ja-
ringan
Otak'?s (FL: frontal lobe, TL: temporal lobe, OL: occipital lobe, S: slriatum, P: pons, C: cerebellum)
Petanda Biokimia Strok yang mengkode
DJ-l ditemukan pada penyakit parkinson
familial yang bersifat autosomal resesif. Aleyasin et al menemukan bahwa kelainan DJ-1 berperan penting dalam
kematian sel pada strok. Hilangnya DJ-1 meningkatkan sensitivitas terhadap eksitotoksisitas dan iskemia. Ekspresi DJ- I dapat membalik sensitivitas ini dan melindungi sel dari kerusakan lebih lanjut dengan cara meredakan stress oksidatif.26
dibandingkan petanda lain.tersebut. peningkatan kadar pro-
tein S-100B dan MBP terjadi lebih lambat dibandingkan petanda lain. Tabel 3. Perbandingan Beberapa petanda Strok
Petanda Peningkatan
Sintesis NDKA disandi oleh gen NM23, yang dikenal sebagai metastqtic suppressor gene,yang ditemukan dalam kadar rendah pada tumor dengan potensi metastasis yang be sar. Terdap at 2 macam gen N M2 3, y aitlu N M 2 3 - H I /ND KA dan NM23-H2/NDKB yang mengkode 2 subunit nucleoside diphosphate kinase, suatu enzim yang mengkatalisis transfer fosfat terminal dari ATP menjadi (deoxy)nucleotide triphosphate melalui pembentukan high-energt phosphorylated
intermedia. Ekspresi l{M23-Hl menurun pada karsinoma hepatoseluler, penyakitAlzheimer, dan sindrom Down.26 Pada strok, terjadi pelepasan PARKT dan NDKA dari neuron atau sel glial yang cedera, yang dapat masuk ke dalam darah akibat gangguan sawar darah otak. Kadar PARKT dan NDKA darah telah meningkat dalam 3 jam pertama setelah serangan strok dan tetap tinggi hingga 5 hari setelah seraxgan strok dibandingkan dengan populasi kontrol. Allard et aP6 menyatakan bahwa pada 3 penelitian yang dilakukan terhadap 2 protein ini dijumpai sensitivitas 54-9 l% untuk pARKT dan70-90oh untuk NDKA serta spesifisitas 80-97% untuk PARKT dan 90-97Yo wruk NDKA, dengan perincian seperti yang tertera p ada Tabel 2. Tatrel 2. Sensitivitas dan Spesifisitas PARKT dan NDKA pada 3 Penelitian26
I (Eropa) (n=36)
Kelompok Protein
kadar protein S-100B dan MBp terjadi lebih lambat
PARKT
(pglL)
90
Spesifisitas
90
80
(n=s3)
2
GF
AP23.24
1
jam (hemoragik) 4 hari Diagnosis dini, prediksi jam (iskemik) luas lesi, defisit neurologi,
8,4
NSEr7,r8 S-l00Bi8
2
jam (iskemik)
24 jam (iskemik)
H-FABP'1
PARK7'?6 NDKA':6
70
90
55-56
jam
12
3 iam
PARK7, NDKA, GFAP dan NSE. GFAP telah meningkat
I jam setelah serangan strok hemoragik dan 8,4 jam setelah serangan strok iskemik. Keunggulan petanda ini dibanding petanda lainnya adalah sifatnya yang spesifik terhadap otak dan perbedaan bermakna
antara kadar pada strok iskemik dan hemoragik yang memungkinan petanda ini digunakan sebagai alat bantu untuk membedakan kedua jenis strok tersebut. peningkatan
544
outcome Prediksi luas lesi, dehsit neurologis, outcome Diagnosis dini Diagnosis dini Diagnosis dini
as s q,
(ECLIA), di s s o c i at i o n- enh a nc e d I anth ani d e fl u o r e s cence immunoqssqy (DELFIA) dan time resolved amplified cryptate emission (TRACE), atau fluorometrik, seperti yang terlihat pada table 4 berikut ini: Tabel 4. Metode Pemeriksaan,untuk Berbagai petanda Bio_
Kimia
Strokr8
Protein
NSE
HSC GFAB
FABP
STOOB
IRMA ELISA EC]LIA
v
DELFIA
Perbandingan berbagai petanda biokimia strok dalam hal waklu setelah serangan strok ketika petanda terdeteksi
kadarnya dalam waktu
luas lesi, defisit neurologis,
Petanda biokimia strok dapat diperiksa dengan metode immunoradiometric assay (IRMA), enzyme linked immun o s or b ent assay (ELI SA), dan e I e ct r o c h em i I um i n es c en c e
TRACE FLUOROMETRIK
dalam darah, tercapainya kadar puncak, dan makna petanda dalam penanganan strok terlihat pada Tabel 3. protein lain yang tampaknya dapat digunakan untuk diagnosis dini adalah
jam
3 jam
(n:533)
22
7-18 jam
membedakan iskemik dar hemoragik Diagnosis dini, prediksi
Pemeriksaan Laboratorium
Kelompok 3 (Amerika)
1,55 2,55 14,1 85 73 54 97 93 90
Makna
ngan
NDKA PARKT NDKA PARKT NDKA
Cut off 9.33 Sensitivitas (%) 9l
(%)
Kelompok 2 (Amerika)
Kader
setelah sera-
-vv -v
_I_ v-
Panel Petanda Biokimia Strok Sampai saat ini tampaknya belum ada petanda biokimia tunggal yang memenuhi kriteria ideal untuk diagnosis strok. Karena patogenesis strok amat kompleks, mencakup proses
aterosklerosis, trombosis, iskemia, inflamasi, dan neurodegenerasi, maka diagnosis strok secara biokimiawi membutuhkan petanda multipel. lara peneliti berusaha mene-
mukan suatu panel petanda biokimia strok yang dapat diandalkan.T
Biosite Inc. mengembangkan Triage Stroke panelyang terdiri atas empat protein yang kadarnya meningkat dalam
Maj Kedokt Indon, Volum: 59, Nomor:
11, Nopember 2009
Petanda Biokimia Strok darah pada strok iskemik, yaitu D-Dimer, MMP-9, protein S-
1008, dan BNP. Hasil pemeriksaan keempat petanda ini dianalis menggunakan piranti lunak MultiMarker lndex dari Biosite Diasnosties. Dari hasil analisis tersebut diperoleh indeks strokyang berkism antma 0-10. Bila didapatkan indeks 1,3 atau kurang maka termasuk dalam risiko rendah dan bila
5,9 atau lebih termasuk dalam risiko tinggi. Apabila digunakan bersama dengan CT scan, panel ini dapat mendeteksi lebih
dari 90oh pasien strok. Panel ini telah disetujui penggunaannya di Uni Eropa dan sedang menunggu persetujuan dari FDA untuk penggunaan di Amerika Serikat. 30,3 I
8.
Misbach J. Pandangan umum mengenai stroke. Dalam: Jannis
9.
Kiemas LS, editors. Stroke, aspek diagnostik, patofisiologi, manajemen. Jakarta: Balai Penerbit FKUI; 1999.p. l-7. Kurniasih R, Wijaya A. petanda biokimiawi untuk stroke. Forum
10.
diecnsctioum, ?00?r5: I -14, Ross R. Atherosclerosis - an inflammatory disease.
I
1.
McGraw-Hill; 2006.p.1425 -30. P. ABC of arterial and venous disease: acute stroke. British
Med J. 2000;320:920-3.
13. Fink J,
Caplan L. The importance of specific diagnosis in stroke patient management. [cited May 2, 2008]; Available from:
www.cambridge.org.
Pada strok terjadi kematian sel otak dan pelepasan isi sitosol yang disertai pula dengan gangguan sawar darah otak, dengan akibat ditemukannya berbagai protein dalam darahyang dapat digunakan sebagai petanda strok. Telah dikemukakan beberapa petanda biokimia yang diharapkan dapat digunakan unfuk membantu diagnosis shok. Petanda biokimia yatg dapat digunakan untuk diagnosis dini strok antara lain GFAP, PARK7, NDKA, NSE, dan FABP. GFAP merupakan petanda yang bersifat spesifik untuk otak dan
dapat digunakan untuk membedakan strok iskemik dan hemoragik. Protein S-100B dapat pula bermanfaat sebagai petanda dini strok apabila digunakan sebagai panel bersama dengan petanda yang lain. Petanda biokimia dapat juga memprediksi luas lesi dan outcome. Hingga kini tampaknya belum adapetanda biokimia tunggal yang memenuhi kriteria
14. Ztmmermann-Ivol C, Burkhard p, Floch-Rohr J, Allard
tampaknya lebih bermanfaat bila digunakan sebagai panel. Penelitian untuk menemukan suatu panel petanda biokimia
marker for the early diagnosis of stroke. Mol Cell proteo. 20041'3:66-72.
15. Ali MS, Harmer M, Vaughan R. Serum Sl00 protein as a marker of cerebral damage during c,ardiac surgery. British J Anaesth.
16. 17.
18.
19.
20.
strok yang dapat diandalkan masih terus dilakukan. Diharapkan pada masa depan akan ada petanda strok yang ideal seperli halnya Troponin T dan Troponin I pada infark
21.
miokard.
DaftarPustaka
3. 4.
22.
Smith WS, Johnston SC, Easton JD. Cerebrovascular diseases. In: Kasper D, Braunwald E, Fauci A, Hauser S, Longo D, Jameson J, editors. Harrison's principles of intemal medicine. l6m ed. New York: McGraw -Hill; 2006.p.237 2-93. Misbach J. Pandangan umum mengenai stroke. In: Rasyid A, Soertidewi L, editors. Unit stroke, manajemen stroke secara komperhensif. Jakarta: Balai penerbit FKUI;2007.p.1-9. Profiling the leading causes of death in the United States. 2005 [cited May 2 2008]; Available from: www.cdc.gov/nccdn-hp. Goldstein L, Adams R, Alberts M, Appel L, Brass L, Bushnell C, el al. Primary prevention of ischemic stroke, guideline from the
American Heart Association/American Stroke Association.
5. 6.
63. Reynolds M, Kirchick H, Dahlen J, Anderberg J, McPherson
p,
Nakamura K, et al. Early biomarker of stroke. Clin Chem. 2003 49(10):1733-9.
Maj Kedokt Indon, Volum: 59, Nomor:
ll,
Nopember 2009
!
territorial MCA infarction. Stroke.
23.
24.
25.
!
1997 ;28: 19
6l
-5.
Kim W prediction of early clinical severity and extent neuronal damage in anterior circulation infarction using the initial serum neuron-specific enolase level. Arch Neurol. 2003;60:37 -41. Wu Y, Zhao ! Lu C, Qiao J, Tan y Conelation between serum level of neuron-specific enolase and long-term functional outcome after acute cerebral infarction:prospective study. Hong Kong Med J. 2004.10:251-4. Bufterworth RJ, Wassif WS, Sherwood RA, Gerges A, poyser KH, Oh S, Lee J, Park J, Choi
and their ratio
al.
Serum neuron-specific enolase, carnosinase,
in acute stroke, an enzymatic test for predicting
outcome? Stroke. 1996;27 :2064-8. Foerch C, Curdt I, Yan B, Dvorak F, Hermans M, Berkefeld J, el a/. Serum glial fibrillary acidic protein as a biomarker for intrac_
erebral haemorrhage in patients with acute stroke. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2006;7 7 :181 -4. Herrmann M, Vos B Wunderlich M! Bruijn CHMMd, Lamers KIB. Release ofglial tissue-specific proteins after acute stroke. a comparative analysis of serum concentrations of protein S-100B and glial fibrillary acidic protein. Stroke. 2003;31 :2670-1. Pelsers M, Hanhoffl Voort D, Arts B, peters M, ponds R, et al. Brain and heart type fatty acid binding protein in the brain :
tissue distribution and clinical utility. Clin Chem. 2004; s0(9):1s68-7s.
26.
Allard L, Burkhard P, Lescuyer P, Burgess J, Walter N, Hochstrasser
D, et al. PARKT and nucleoside diphosphate kinase A as plasma markers for the early diagnosis of stroke. Clin Chem. 2005;51
D. Novel diagnostic test for acute stroke. Stroke. 2004;j5:57-
7.
2000 85(2):287 -98. Abdesselam OB, Vally J, Adem C, Foglietti MJ, Beaudeux JL. Reference values for serum S-100B protein depend on the race of individuals. Clin Chem. 2003;49(5):836-7. Missler U, Wiesmann M, Friederich C, Kaps M. 5-100 protein and neuron-specific enolase concentration in blood as indicator of infarction volume and prognosis in acute ischemic stroke. Stroke. 1997;28: 1956-60. Wunderlich MT, EbertAD, Kratz T, Goertler M, Jost S, Herrmann M. Early neurobhavioral outcome after stroke is related to release of neurobiochemical markers of brain damage. Stroke. 1999;30:1 190-5. Buttner Weyers S, Postert T, Sprengelmeyer R, Kuhn W. S100 protein:serum marker of focal brain damage after ischemic
Garthwaite J, et
Stroke. 2006;37 :1583 -633. 24 Juni Hari Stroke Sedunia 2008 [cited 2009 23 Mei]; Available pho?id:232. from : http:/lrll 'lv.yastroki. or.id/read. Lynch J, Blessing R, White W, Grocott H, Newman M, Laskowitz
L,
Hochstrasser D, Sanchez J. Fatty acid binding protein as a serum
ideal untuk diagnosis strok. Petanda biokimia strok
2.
N Eng J Med. 1999;340(2'):11s-26. Libby P. The pathogenesis of atherosclerosis. In: Kasper D, Braunwald R, Fauci A, Hauser S, Longo D, Jameson J, editors. Harrison's principles of internal medicine. l6 ed. New york:
12- Bath
Ringkasan
1.
.T,
(1t):2043-s1.
27. 28.
S100. Mannheim: Roche; 2006.p.1-10. (Brochure). Stem P, Barto5 V, Uhrov6 J, Springer D, Vanidkovd Z,Tichy y, et
Petanda Biokimia Strok a/. The comparability of different neuron-specific enolase immunoassays and its impact on extemal quality assessment system. Klin Biochem Metab. 2007;15(36):21-6. 29. Missler U, Wiesmann M, Georg Wittmann, Magerkurth O, Hagenstro H. Measurement of glial fibrillary acidic protein in
*d Hi*"gfJn*i qq$l*t1},ff[!1t
30
546
I 2]
31.
; Available from: www
aan.
com/elibrary/neuroloeytoday.
Saenz A, Lee-Lewansdrowski E, Wood M, Neilan Siegel A, Januzzi J. Measurement of a glasma stroke biomarker panel and cardiac Troponin T in marathon runners before and after the 2005 Boston marathon. Am J Clin Pathol.2006 126:185-9.
I
preliminary clinioar rosurts.
@rt
Laino C. Spotting stroke, blood proteins fingerprints may help identifii stroke fasters than even before. 2007 [cited 2008 March
Maj Kedokt Indon, Volum: 59, Nomor:
11, Nopember 2009
