Glycocalyx The Great Barrier Reef

GLYCOCALYX THE GREAT BARRIER REEF 

Oleh

dr. CUT MELIZA ZAINUMI
NIP. 1983042020080120009

DEPARTEMEN ANESTESIOLOGI DAN TERAPI INTENSIF
FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
RSUP. H. ADAM MALIK
MEDAN
2011


 
Universitas Sumatera Utara

GLYCOCALYX THE GREAT BARRIER REEF 
 

PENDAHULUAN 
Endotel  vascular  yang  sehat  pada  lumennya  ditutupi  oleh  endothelial  glycocalyx,  yang 
berinteraksi dengan aliran darah dan diduga mempunyai fungsi sebagai filter pada dinding 
pembuluh darah. Walaupun struktur ini sudah ditemukan sejak hampir 70 tahun yang lalu, 
namun  secara  fisiologis  fungsinya  dianggap  remeh.  Adanya  perbedaan  colloid  osmotic  di 
dalam  di  bawah  struktur  ini  telah  mengarah  pada  modifikasi  sistem  Starling.  Sehingga 
glycocalyx disebut “Great Barrier Reef” (layar penghalang yang hebat). 1 

MEMBRAN PLASMA 
Membran  plasma  mengelilingi  sel  yang  hidup,  dan  sel  merupakan  organella  yang  paling 
penting. Membran sel mengatur zat – zat yang  keluar dan masuk ke sel dan bertanggung 
jawab  terhadap  banyak  hal  lainnya.  Membran  yang  mengelilingi  nukleus  dan  organella 
lainnya disebut membran sel. 2,3 
Sel  dikelilingi  oleh  batas  yang  disebut  membran  plasma  yang  menutupi  permukaan  sel. 
Membran  membentuk  elemen  struktural  dalam  sel.  Walaupun  membran  menunjukkan 
bermacam  fungsi,  peran  yang  paling  universal  adalah  sebagai  sekat  selektif  lalu  lalang 
molekul,  dimana  terjadi  seleksi  pada  molekul.  Struktur  utama  lipid  membran  adalah 
phospholipid.  Membran  plasma  juga  mengandung  cholesterol,  protein,  transmembran 
protein,  peripheral  membrane  protein.  Permukaan  ektraselular  membran  plasma 
mengandung  sedikit  karbohidrat  yang  berikatan  dengan  lipid  membran  dan  protein. 
Karbohidrat  ini  mengandung  rantai  cabang  pendek    monosaccharide    yang  meluas  dari 
permukaan sel ke cairan ekstraselular dimana mereka membentuk lapisan gula yang disebut 
glycocalyx. Lapisan ini mempunyai peran penting dalam pengenalan dan interaksi antar sel. 
Selain itu zat – zat terlarut juga harus berdifusi melalui lapisan ini untuk mencapai sel – sel 
mukosa. 2,3 

Universitas Sumatera Utara

Tebal  dari  glycocalyx  diperkirakan  0,5  m  pada  pembuluh  darah  yang  sehat,  dimana 
strukturnya  tegangan  negatif,  dan  kaya  akan  tempat  yang  anionik  yang  berupa  sialic  acid 
moieties of glycoprotein dan sulphate dan heparan‐sulphate proteoglycan.4 

 

 

Glycocalyx  adalah  material  polimerik  ekstraselular  yang  diproduksi  juga  oleh  beberapa 
bakteri, epitel dan sel – sel lain. Istilah ini pertama kali diberikan pada matrik polisakarida 
yang diekskresikan oleh sel – sel epitel yang membungkus permukaan jaringan epitel. 5 

GLYCOCALYX PADA DARAH 
Glycocalyx  juga  dinamakan  pada  struktur  spesifik  dari  platelet  matur.  Bentuknya  sama 
dengan  glycocalyx  pada  bakteri  (“sugar  coat”  yaitu  jaringan  polisakarida  yang  muncul  dari 
permukaan sel) yang terbentuk dari glycoprotein yang membuat platelet bisa melekat pada 
permukaan pembuluh darah yang rusak seperti collagen. Glycocalyx tampak seperti benang 
–  benang  halus  yang  membungkus  bagian  membran  luar  platelet  dan  terdapat  banyak 
reseptor  protein  pada  adhesi  sel.  Glycocalyx  juga  ada  pada  sel  –  sel  endotel.  Beberapa 

Universitas Sumatera Utara

diantara perannya adalah mengurangi pergesekan pada aliran darah dan berperan sebagai 
sawar  atau  penyaring  hilangnya  cairan  melalui  dinding  pembuluh  darah.  Pada  inflamasi 
glycocalyx sel – sel endotel luruh agar leukosit bisa melekat dan terjadi perpindahan cairan 
dari pembuluh darah mikro. 5 

 

 

Universitas Sumatera Utara

GLYCOCALYX  MEMODULASI  IMMOBILISASI  LEUKOSIT  PADA  PERMUKAAN 
ENDOTEL 
Lapisan  glycocalyx  endotel  menjadikan  permukaan  endotel  menjadi  bertegangan  negatif 
yang membuat permukaannya menjadi antiadhesive. Adhesi leukosit pada sel – sel endotel 
merupakan  proses  kompleks  yang  berhubungan  dengan  ditangkapnya  leukosit  bebas  dari 
peredaran  darah,  berputar  di  permukaan  endotel,  deselerasi  dan  akhirnya  leukosit 
immobilisasi.  Pada  proses  inflamasi,  permukaan  tadi  kehilangan  sifat  antiadhesivenya 
karena  adanya  aktivasi  molekul  adhesi  yang  bisa  diakses  leukosit.  Ada  bukti  yang 
menunjukkan  proses  ini  disebabkan  perubahan  pada  lapisan  glycocalyx.  Begitu  pula  peran 
glycocalyx  pada  adhesi  leukosit  di  sel  endotel  ini  berhubungan  langsung  dengan  kondisi 
atherosclerosis  seperti  hiperkolesterolemia  dan  terdapatnya  lipoprotein  teroksidasi  di 
plasma,  yang  berhubungan  dengan  meningkatnya  leukosit  yang  melekat  pada  endotel. 
Modifikasi  sel  endotel  pada  diet  dengan  tinggi  kolesterol  membuat  ketebalan  glycocalyx 
berkurang  juga  perubahan  tegangan  dan  perubahan  komposisi  biokimia  pada  glycocalyx 
endotel. Dari percobaan yang dilakukan pada endotel tikus, bahwa degradasi dari glycocalyx 
endotel menstimulasi leukosit agar tidak bergerak pada permukaan endotel.6  
Pembuluh  darah  arteri  berhubungan  dengan  stress  yang  memotong  (shear  stress)  pada 
glycocalyx, yang memberi sinyal pada sel endotel dibawahnya untuk melepaskan nitric oxide 
(NO),  yaitu  suatu  faktor  anti  atherogenik.  Daerah  yang  rendah  stress  memotongnya  pada 
cabang  –  cabang  arteri  cenderung  lebih  mudah  terjadi  atheroma  karena  kurangnya 
pembentukan NO melalui mekanisme ini. Pada latihan, dengan meningkatkan aliran darah 
dan stres pemotong bersifat proteksi. Bila terjadi degradasi glycocalyx maka terjadi adhesi 
platelet  dan  leukosit  yang  akan  menyebabkan  reaksi  inflamasi.  Kombinasi  inflamasi  dan 
akumulasi  lemak  akhirnya  akan  membentuk  lesi  atherothrombotic.  4  Dari  penelitian  juga 
didapati kemungkinan ukuran dari glycocalyx merupakan marker awal kerusakan vaskular. 7 

GLYCOCALYX PADA TRAKTUS DIGESTIVE 
Glycocalyx  juga  bisa  ditemukan  pada  bagian  apical  pada  microvilli  pada  traktus  digestif, 
terutama  pada  usus  halus.  Ia  membentuk  jaring  setebal  0,3  mikrometer  dan  mengandung 
acidic mucopolysaccharides dan glycoprotein yang muncul pada membran plasma pada sel –

Universitas Sumatera Utara

sel  epitel  absorbtif.  Ia  menyediakan  permukaan  penyerapan  dan  termasuk  dalam  enzim 
yang disekresikan oleh sel – sel absobtif yang penting pada tahap pencernaan protein dan 
gula.5  Pada  ujung  mikrovilli  brush  border  dari  intestinal  enterocyte  disebut  “filamentous 
brush border glycocalyx” (FBBG). Dengan ketebalan glycocalyx yang cukup tipis yaitu 20 nm 
cukup  untuk  melindungi  fungsi  pelindung  dari  sel  epitel  pada  mkrovilli  yang  mencegah 
adhesi mikrobial.8  
FUNGSI – FUNGSI  
 Proteksi  

 

 

:  bantalan  membran  plasma  dan  melindungi  dari 

 

 

:  mengaktifkan  sistem  imun  untuk  mengenali  dan 

cedera kimia 
 Imunitas  

memilih organisme asing yang akan diserang 
 Pertahanan terhadap kanker  : perubahan glycocalyx pada sel – sel kanker membuat 
sistem imun mengenalinya dan menghancurkannya 
 Reaksi transplantasi    

:  dasar  kompatibilitas  pada  transfusi  darah,  graf 

jaringan, dan transplantasi organ 
 Adhesi sel  

 

 

:  melekatkan  sel  –sel  agar  jaringan  tidak  terpisah  – 

 

:  glycocalyx  pada  pembuluh  darah  mencegah  leukosit 

pisah 
 Regulasi inflamasi 

rolling/binding pada keadaan sehat 
 Fertilisasi 

 

 

:  mengaktifkan  sel  sperma  untuk  mengenali  dan 

melekat pada ovum 
 Perkembangan embrionik  

: menuntun sel – sel embrionik ke tujuannya di tubuh 

 

GLYCOCALYX 

ENDOTEL 

GLOMERULAR 

SEBAGAI 

PENGHALANG 

PERMEABILITAS PROTEIN 

Universitas Sumatera Utara

Glycocalyx juga melapisi permukaan kapiler glomerulus. Dengan mikroskop elektron sel – sel 
endotel glomerulus terdapat glycocalyx setebal 200‐nm diatas membran plasma. Pemberian 
neuraminidase menghilangkan sebagian besar glycocalyx menyebabkab berkurangnya trans‐
endothelial electrical resistance sebanyak 59% dan meningkatkan flux albumin sampai 207%. 
Begitu juga dengan heparinase III juga terjadi peningkatan lewatnya albumin ke monolayers 
sampai  40%  dan  39%.  Sehingga  dapat  disimpulkan  perubahan  struktur  pada  human 
Glycocalyx  Endothelial  Cells  kemungkinan  mempunyai  hubungan  dengan  pergerakan 
albumin. Sehingga dimungkinkan adanya mekanisme alternative disfungsi sawar glomerular 
pada penyakit ginjal.9 

GLYCOCALYX ENDOTEL DAN PRINSIP STARLING  
Sesuai  dengan  Starling,  penentu  utama  kecepatan  filtrasi  per  unit  area  di  dinding  kapiler 
adalah tekanan hidrostatik (hydrostatic preassure = HP) dan tekanan osmotik koloid (colloid 
osmotic pressure = COP) pada lumen kapiler dan pada jaringan. Bukti terakhir menunjukkan 
bahwa  COP  jaringan  kurang  berperan  pada  keseimbangan  cairan,  bahkan  keseimbangan 
cairan pada jaringan tidak akan terjadi bila persamaan Starling benar. Dikemukakan bahwa 
mungkin  endothelial  glycocalyx  (EG)  berperan  sebagai  filter  molekular  utama  dan 
mengaktifkan gradien onkotik efektif di dalam ruang yang sangat kecil. Dilakukan penelitian 
pada sistem koroner jantung guinea pig, yang membandingkan cairan perfusi bebas koloid, 
albumin  1,67%  dan  hydroxyethylstarch  2%.  Dimana  digunakan  heparinese  untuk  merusak 
endothelial glycolalyx. Hasil yang diperoleh menujukkan hydraulic conductivity pada cairan 
bebas koloid sangat besar bila dibandingkan dengan albumin dan hydroxyethylstarch (9,14 
vs 1,04 vs 2,67 l/min/g). Albumin juga mengurangi terbentuknya edema bila dibandingkan 
dengan  cairan  lainnya.  Dengan  dirusaknya  EG  dengan  heparinese  mengurangi  efek  koloid 
maupun albumin. Dimana terjadi ekstravasasi terutama di vena dengan rata –rata 95% dari 
intravaskular. 10 

Universitas Sumatera Utara

 

Pada  diagram  A  dan  B  diatas  menunjukkan  waktu  yang  dibutuhkan  untuk  terjadi 
keseimbangan  konsentrasi  koloid  lebih  cepat  pada  HES  dibandingkan  dengan  albumin 
(7,83±0,16 vs 11,09±1,33 menit), walaupun berat molekulnya lebih ringan. Pada diagram C 
menunjukkan  dengan  dirusaknya  glycocalyx  maka  ekstravasasi  cairan  menjadi  sangat 
banyak  bila  dibandingkan  dengan  pada  saat  glycocalyx  utuh.  Selain  itu  dari  penelitian  ini 
menunjukkan  bahwa  dengan  hilangnya  glycocalyx  perpindahan  cairan  bisa  terjadi  bahkan 
dengan  tekanan  minus  (‐  12  dan  –  13  cmH 2 O).  Dengan  penambahan  koloid  pada  cairan 
dasar  yang  digunakan  untuk  penelitian  ini  menunjukkan  kesesuaian  dengan  hipotesis 
Starling  namun  albumin  yang  COPnya  rendah  lebih  baik  mencegah  ekstravasasi  bila 
dibandingkan  dengan  HES  pada  konsentrasi  yang  disamakan.  Hal  ini  tidak  bisa  dijelaskan 
dengan persamaan Starling dimana diperlukan adanya keseimbangan intravaskular dengan 
interstisial. Sehingga seperti yang di kemukakan Adamson dkk istilah “COP in tissue” harus 
dirubah 

menjadi 

“COP 

beyond 

the 

 menjadi 

EG”. 

Sehingga 

persamaan 

Starling 



, dimana Jv 

=  net  filtrasi,  Kf  =  filtration  coefficient,  Pc  =  capillary  hydrostatic  pressure,  Pi  =  interstitial 

hydrostatic  pressure,    =  reflection  coefficient,  πb  =  tekanan  onkotik  dibawah  lapisan 

Universitas Sumatera Utara

endotel,  πesl  adalah  tekanan  onkotik  pada  lapisan  permukaan  endotel.  11  Tekanan  pada 
permukaan endotel ini secara signifikan lebih tinggi dibandingkan dengan ruang interstisial. 
 

12

Dengan adanya sirkuasi limfe maka perhitungan perhitungan aliran dengan prinsip Starling 
tidak  sesuai.13  Bahkan  setelah  terjadi  keseimbangan  antara  tekanan  onkotik  intravaskular 
dan  ekstravaskular  pada  pembuluh  darah  isolasi,  fungsi  sekat  pada  vaskuler  tetap  baik. 
Sepertinya  ada  tekanan  onkotik  pada  lapisan  permukaan  endotel.  Pada  pembuluh  darah 
mesenterik  tikus,  perbedaan  tekanan  osmotik  pada  luminal  sampai  70%,  walaupun 
konsentrasi  koloid  antara  dalam  dan  luar  lumen  sama.  Sehingga  perpindahan  cairan  tidak 
tergantung pada perbedaan hidrostatik dan onkotik antara darah dan jaringan.14  

 
 

GLYCOCALIX  ENDOTEL  MERUPAKAN  PINTU  GERBANG  KE  RUANG 
INTERSTISIAL 
Permukaan  endotelial  yang  mengandung  glycocalyx  dan  melekat  ke  protein  plasma  dan 
cairan  dengan  ketebalan  fungsional  lebih  dari  1  m,  bersama  dengan  sel  –  sel  endotel 
merupakan  konsep  awal  sekat  ganda  dari  permeabilitas  vaskular,  menunjukkan  bahwa 
glycocalyx sebagai sekat kompeten yang menghalangi extravasasi cairan yang tidak terbatas. 
Jumlah plasma yang terfiksasi di permukaan endotelial dan secara kuantitatif bukan bagian 

Universitas Sumatera Utara

dari sirkulasi darah normal kira – kira 700 – 1000 ml pada manusia. Walaupun begitu cairan 
ini  merupakan  penyeimbang  cairan  yang  bersirkulasi.  Pada  peneletian  terakhir  diketahui 
dalam  jumlah  kecil  albumin  pada  plasma  mungkin  merupakan  konsep  dasar  integritas 
fungsional  pada  lapisan  permukaan  endotel.Perpindahan  cairan  transkapiler  sepertinya 
tidak  tergantung  pada  perbedaan  global  antara  tekanan  hidrostatik  dan  onkotik  antara 
darah dan jaringan. Lebih dari pada itu, tekanan hidrostatik dan onkotik antara darah dan 
ruang kecil langsung dibawah glycocalyx endotel, namun masih didalam lumen anatomik di 
pembuluh darah tampak tegas disini.14 

 
 

Pada  gambar  diatas  diperlihatkan  hasil  percobaan  terhadap  jantung  guinea  pig,  dimana 
diberikan  cairan  saline  0,9%,  albumin  5%,  hydroxylethylstarch  6%  pada  keadaan  normal, 
pada  keadaan  reperfusi  iskemia,  pemberian  heparinase.  Dimana  hasil  menunjukkan, 
pertama  fluid  filtration  meningkat  sedang  (25%)  setelah  pemberian  heparinase  tanpa 
iskemia,  dan  kecepatannya  tidak  berubah  pada  pemberian  HES.  Kedua,  pemberian 

Universitas Sumatera Utara

heparinase  setelah  iskemia  memperlihatkan  besarnya  ekstravasasi  cairan  (200%)  pada 
menit – menit awal reperfusi. Hal ini terjadi tidak hanya pada cairan tapi juga pada cairan 
koloid.  Ketiga,  iskemia  tanpa  pemberian  heparinase  tidak  meningkatkan  transudasi  secara 
signifikan.  Keempat,  pertambahan  transudat  hanya  terlihat  bila  heparinase  diberikan 
bersamaan  dengan  histamin.  Dari  penelitian  ini  bisa  diambil  kesimpulan  bahwa  walaupun 
glycocalyx  hilang  setelah  heparinase  endotel  yang  masih  rapat  masih  bisa  menahan 
perpindahan  cairan.  Hanya  bila  keduanya  terganggu  baru  terjadi  ekstravasasi  cairan  yang 
sangat besar.15 

PROTEKSI TERHADAP EDEMA MIOKARDIAL OLEH ENDOTHELIAL GLYCOCALYX 
Jaringan  miokardial  edema  disebabkan  oleh  kehilangan  cairan  mikrovaskular  yang 
diakibatkan  oleh  disfungsi  kardiak  setelah  iskemia  miokardial,  cardiopulmonary  baypass, 
hipertensi dan sepsis. Hilangnya integritas mikrovaskular diakibatkan karena berkurangnya 
tegangan negatif pada permukaan sel endotel. Banyak faktor yang bisa merubah integritas 
glycocalyx  sel  endotel.  Pada  percobaan  dengan  melihat  struktur  glycocalyx  dengan 
mikroskop elektron , normal glycocalyx capiler dengan median 182 sampai 512 nm, secara 
signifikan lebih tebal dibandingkan dengan ketebalan glycocalyx pada kapiler yang diberikan 
hyaluronidase. Juga didapati jarak antara kapiler dan jaringan disekelilingnya menjadi lebih 
jauh  secara signifikan (p

Dokumen baru

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

119 3984 16

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

40 1057 43

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

40 945 23

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

21 632 24

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

28 790 23

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

60 1348 14

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

66 1253 50

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

20 825 17

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

32 1111 30

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

41 1350 23