Fungsi Osteopontin (OPN)

7.1. Fungsi Osteopontin (OPN)

Dalam keadaan iskemia otak, kadar OPN meningkat, dilihat pertama kali di mikroglia dan makrofag yang ditemukan di regio infark dan periinfark. Ekspresi OPN paralel dengan waktu infiltrasi makrofag ke infark dan ekspresi CD44 yang merupakan reseptor OPN. Ekspresi astrosit, reseptor OPN lain yaitu integrin αv β3, paralel dengan waktu temporal upregulasi OPN pada iskemia. OPN merupakan kemoatraktan yang merekrut mikroglia, makrofag, dan astrosit untuk membantu pembentukan glial scar setelah injuri iskemia (Meller, et, al., 2005).

Osteopontin dan reseptor integrin mempunyai fungsi pada kelangsungan hidup sel, fungsi yang berkebalikan dengan jalur apoptotik atau meningkatkan pertumbuhan sel. OPN bekerja

melalui jalur intraseluler multipel dan efektor downstream (Kurata, et al., 2006).

Osteopontin merupakan fosfoprotein multifungsional yang disekresikan oleh berbagai tipe sel, seperti osteoblas, limfosit, makrofag, sel epitel dan VSMCs (vascular smooth muscle cells) (Kurata, et al., 2006). OPN merupakan matriks protein ekstrasellular yang tersusun dari sequence Arg-Gly-Asp seperti fibronektin, vitronektin dan kolagen dan berfungsi sebagai sitokin pro-inflammatory (Isoda, et al., 2002, Kurata, et al., 2006).

Deteksi Dini Stroke Iskemia dengan Pemeriksaan Ultrasonografi ...

OPN adalah sitokin multifungsional dan protein adesi yang berhubungan dengan berbagai proses fisiologi dan patologi, termasuk di dalamnya pembentukan kembali tulang, meningkatkan aktivitas imun yang dimediasi sel, menjaga integritas sel selama terjadinya proses inflamasi, dan metastase sel tumor. (Mazzali, et al., 2002, Meller et al., 2005). OPN mensekresikan phosphoprotein glycosylate yang ditemukan di semua cairan tubuh dan terdapat sebagai protein matriks ekstraseluler yang terimmobilisasi di jaringan mineralisasi. Regulasi ekspresi OPN dipengaruhi oleh stimuli mediator proinflamasi, hormon, growth factors dan stressor mekanik.

OPN memiliki struktur protein yang kompleks. OPN terdiri dari sekitar 300 asam amino, tergantung pada spesiesnya (Giacopelli, et al., 2004). Protein ini mengandung motif Arg-Gly-Asp (RGD) yaitu bagian dari glikoprotein ekstraseluler yang memediasi penempelan dengan sel melalui ikatannya dengan reseptor integrin. Protein ini dapat ditemukan pada seluruh cairan tubuh, pada jaringan bentuk matriks protein ekstraseluler dan sebagai sitokin pada cairan tubuh yang bisa menempati beberapa reseptor

termasuk α V -β 3 dan reseptor integrin lainnya, dan protein ini juga bisa menjadi ligan untuk beberapa variasi bentuk CD44. Interaksi OPN dengan reseptor dan ligan tersebut menyebabkan aktifnya jalur signaling sel, memediasi interaksi sel matriks dan interaksi sel-sel (Giacopelli, et al., 2004)

COOH

α-helix heparin binding site hydroxyapatite binding site

β-sheet calcium binding site

NH 2 Sumber: Isoda, et al., 2002

Gambar 7.1 Struktur osteopontin

Bab 7 – Memahami Osteopontin (OPN)

OPN bekerja pada sejumlah tipe sel (sel endotel, fibroblas, sel otot polos, makrofag) melalui RGD (arginine–glycine–aspartic acid ) motif yang berikatan dengan beberapa integrin α v (β 1 , β 2 atau β 5 ) dan (α 4 , α 5 , α8 atau α 9 ) β 1 , dan berbagai isoform CD44. Hasil akhir signal yang dihantarkan oleh OPN tergantung pada reseptor partikel yang terlibat, konteks seluler dan jalur transduksi signal yang digunakan. Efek downstream signalling OPN sangat kompleks dan sulit untuk mengelusidasi peranan biologi yang pasti untuk OPN.

Penelitian menggunakan OPN knockout mice atau OPN rekombinan menunjukkan OPN mungkin mempunyai fungsi penting pada kelangsungan hidup sel dan memelihara integrasi jaringan pada keadaan injuri (Mazzali, et al., 2002). Beberapa penelitian menunjukkan OPN terlibat dalan respons seluler terhadap iskemia injury. Efek murni OPN pada kondisi iskemia sangat sulit dievaluasi karena OPN mempunyai efek promote cell survival, efek proinflamasi dan antiinflamasi (Meller, et al., 2005).

Adanya lesi ateroskelrosis ditandai dengan tingginya kadar mediator inflamasi (Scetana, et al., 2007). Mediator inflamasi ini merupakan prediktor adanya gangguan kardiovaskular seperti penyakit jantung koroner, stroke dan gagal jantung kongestif (Kurata, et al., 2006; Ohmori, et al., 2003; Scetana, et al., 2007; Luomala, et al., 2007). OPN juga merupakan mediator proinflamasi yang dapat mempercepat proses terjadinya inflamasi pada penyakit vaskular (Luomala, et al., 2007). Sehingga dapat diartikan bahwa peningkatan ekspresi OPN akan sebanding dengan perkembangan kondisi aterosklerosis (Ohmori, et al., 2003; Golledge, et al., 2004).

Secara fungsional, OPN mempunyai peranan penting pada proses fisiologis normal dan patologis. Selama perkembangan fetus in utero, ekspresi OPN terdapat selama gastrulasi di notochord dan interface embryonic–maternal, di regio kondensasi kartilago dan pembentukan tulang serta sejumlah jaringan epitel. Pada manusia dewasa protein OPN hanya terdapat di tulang, ginjal dan lapisan epitel. Secara klinis, level OPN plasma meningkat pada beberapa kelainan seperti inflamasi kronis termasuk Chron’s disease, beberapa tipe kanker, penyakit autoimun dan obesitas. Level OPN

Deteksi Dini Stroke Iskemia dengan Pemeriksaan Ultrasonografi ...

plasma secara signifikan berhubungan dengan kejadian serta tingkat keparahan penyakit kardiovaskular. Level OPN plasma lebih tinggi pada post restenosis, adanya klasifikasi pembuluh darah dan aneurisma aorta abdominalis (Scatena, et al., 2007).

Osteopontin diduga berperan dalam biomineralisasi, penyem- buhan luka, invasi tumor, metastase sel kanker, cell survival serta aktivasi fungsi leukosit yang dapat dilihat pada gambar 7.2 (Sase, et al,. 2012).

Biomineralisasi

• Regulasi resorpsi tulang normal

Kanker biologi

• Inhibisi kristalisasi • Invasi tumor urin dan kalsifikasi

kardiovaskular • Metastasis

iNos regulasi sel Fungsi leukosit epitelium

• Produksi sitokin • Sel Epitel

makrofag • Makrofag

OPN

• Aktivasi sel T

Perbaikan luka Survival sel

• Proliferasi sel • Sel epitell • Sel endotel

• Fibrosis • Sel otot polos Sumber: Sase, et al., 2012

Gambar 7.2 Fungsi biologis OPN

Secara umum, OPN melakukan dua aktivitas, adesi (menem- pel) dan migrasi (berpindah). Aktivitas adesi ini disebabkan kandungan motif RGD yang mampu berikatan dengan reseptor integrin. Secara fungsional, OPN mempunyai fungsi penting dalam keadaan fisiologi normal juga pada proses patologis. Selama proses tumbuh kembang, osteopontin berperan dalam proses

Bab 7 – Memahami Osteopontin (OPN)

Dalam reaksi inflamasi, OPN dapat mengaktivasi migrasi makrofag dan menstimulasi migrasi sel otot polos dari bagian medial ke bagian intima. Aktivasi makrofag dan stimulasi sel otot polos ini menyebabkan peningkatan jumlah sel busa seperti yang terjadi pada proses aterosklerosis. OPN diekspresikan pada makrofag setelah terjadinya luka miokard dan selama pemulihan luka pada kulit. Selain itu, ekspresi antisense OPN dapat menurunkan tumorigenisitas dan kemampuan metastasis sel (Nau, 2000).

OPN berfungsi sebagai adhesi sel dan migrasi molekul yang dapat berikatan dengan beberapa ligan termasuk α v β 3 , integrin, CD44 dan fibronectin (Isoda et al., 2002). Penelitian invitro menunjukkan OPN mendorong adhesi dan migrasi makrofag serta proliferasi VSMC. Pada tikus transgenik, overekspresi OPN menyebabkan peningkatan ketebalan lapisan intima media dan pembentukan lapisan neointima arteri setelah injuri (Isoda, et al., 2002). Pada manusia, ekspresi OPN mRNA didapatkan pada lesi aterosklerosis arteri karotis, arteri koronaria dan aorta. Level OPN plasma lebih tinggi pada penderita CAD (coronary artery disease) dan berhubungan dengan tingkat keparahan CAD (Kurata, et al., 2006).

OPN berperan dalam biomineralisasi, proses yang sangat penting dalam remodelling tulang. Osteopontin menghambat pembentukan osteoklas menjadi matriks mineral tulang hidroksi

apatit [Ca(PO 4 )(OH) 2 ]. Kekurangan mineral ini dapat menyebabkan terjadinya osteoporosis. OPN diekspresikan oleh osteoklas dan osteoblas yang sama-sama berperan dalam remodelling tulang. Secara normal, selama proses mineralisasi tulang, OPN yang diekspresikan oleh osteoklas akan menghambat pembentukan mineral hidroksi apatit (Sase, et al., 2012).

OPN juga berperan sebagai perlekatan sel dan perpindahan molekul yang dapat berikatan dengan beberapa ligan seperti integrin αvβ3, CD44, dan fibronektin. OPN juga merupakan

Deteksi Dini Stroke Iskemia dengan Pemeriksaan Ultrasonografi ...

faktor kunci dalam remodelling vaskular maupun perkembangan aterosklerosis. Studi in vitro menunjukkan bahwa OPN juga meningkatkan proliferasi otot polos pembuluh darah pada tikus dan otot polos pembuluh darah arteri koroner manusia. Berdasarkan penelitian ini, ekspresi berlebihan OPN berhubungan dengan peningkatan ketebalan medial secara signifikan seiring dengan peningkatan usia serta penebalan intimal setelah adanya injury pada arteri (Isoda, et al., 2002).

Selain itu, OPN juga berperan dalam cell survival. OPN, baik yang bekerja sebagai sitokin maupun yang tidak termobilisasi ke jaringan dan berfungsi sebagai matriks protein ekstraseluler, berfungsi memproteksi sel dari apoptosis dan menginduksi proliferasi serta pertahanan dari beberapa jenis sel seperti sel- sel otot polos dan epitel. OPN di permukaan sel endotel OPN akan melindungi sel dari apoptosis yang diinduksi oleh TRAIL. Fungsi

ini dimediasi oleh aktifasi integrin α v β 3 dan nuclear factor kappa B (NF-kB). OPN akan menginduksi aktifasi NF-kB di sel endotel yang akan menyebabkan peningkatan ekspresi dari osteoprotegerin (OPG). OPG ini akan membentuk kompleks dengan TRIAL yang akan menghambat proses apoptosis (Standal, et al., 2004)