11
2.2. Plasenta
Perkembangan plasenta yang normal tergantungdari diferensiasi dan invasi dari trofoblas. Selama prosesdiferensiasi dan invasi, sel
trofoblas secara cepatmembelah untuk membentuk hubungan antara ibu danembrio sedangkan sub populasi trofoblas yang lainmelakukan invasi
pada desidua untuk melakukanremodeling arteri spiralis sehingga - meningkatkan alirandarah ke plasenta untuk perkembangan fetus.
1,13
Untuk kesesuaian plasentasi dan perkembangan plasenta, trofoblas ekstravillus berasal dari villi sebagai dasar terbentuknya blastokista yang
mendasari peran desidua yang paling penting. Konversi dari arteri spiralis ke pembuluh darah uteroplasenter menghasilkan aliran yang tinggi,
tahanan yang rendah, yang memungkinkan untuk perfusi ke rongga intervillus. Pada permukaan villi plasenta sinsiotrofoblas dibentuk dari
mitosis yang aktif sitotrofoblas mononukleus yang berdiferensiasi dan melakukan fusi.
26
Sebagaiorgan yang
berkembang, plasenta
melakukan remodelingjaringan secara konstan yang dicirikan oleh prosesapoptosis
yang fungsional. Setelah terjadi proliferasi dandiferensiasi menjadi sub tipe sel yang spesifik, sel trofoblasyang sudah mengalami penuaan secara
selektifdisingkirkan dan diganti dengan sel trofoblas yang barutanpa mempengaruhi sel yang ada di sekitarnya.
13,30
Sel yangmengalami apoptosis didapatkan pada plasenta kehamilannormal baik pada sisi
maternal maupun sisi fetal danproses apoptosis berperan pada terjadinya attachment
daninvasi trofoblas,
proses transformasi
arteri
Universitas Sumatera Utara
12
spiralis,diferensiasi trofoblas, dan proses toleransi imun pada antigen maternal yang diekspresikan oleh sel trofoblas.
13
2.3 Apoptosis
Apoptosis diketahui meregulasi dinamik sel pada banyak jaringan reproduksi manusia termasuk epitel uterus, testis, ovarium, dan vilus
plasenta.
27
Apoptosis melibatkan homeostasis plasenta, perkembangan, dan remodelling, dan apoptosis meningkat secara progresif selama
kehamilan yang normal yang merupakan bagian dari perkembangan plasenta normal.
28,29
Anatomi dari kematian sel apoptosis pertama kali dideskripsikan oleh Carl Vogt pada tahun 1842, termasuk hilangnya permukaan membran,
kondensasi kromatin dengan fragmen nuklir dan kondensasi sitoplasma dengan penyusutan sel
.
14
Terminologi apoptosis Sebuah bentuk “program” kematian sel pertama kali dikemukakanpada 1972 oleh Kerr, Wyllie dan Currie untuk
menggambarkan morfologi unik dari kematian sel tumor. Apoptosis digambarkan dari bahasa Yunani yaitu “menghilang” atau “berkurang”-nya
petal atau kelopak dari bunga atau daun dari pohon. Apoptosis merupakan bentuk fisiologis dari kematian sel yang, bersama dengan
mitosis, mengontrol jumlah sel dalam jaringan. Apoptosis diketahui sebagai sejumlah kejadian proses biologis, fisiologis dan patologis.
3,14,31, 32,33,34
Universitas Sumatera Utara
13
Apoptosis merupakan kematian sel yang terprogram dimana terjadi kematian sel dengan mengaktifkan program bunuh diri internal yang diatur
dengan ketat. Kematian sel terprogram atau apoptosis berperan penting dalam homeostasis sel dan remodeling jaringan, terutama pertumbuhan
plasenta. Degenerasi plasenta pada preeklampsia mungkin disebabkan apoptosis yang tidak terjadwal. Derajat apoptosis pada trofoblas biasanya
lebih tinggi.
13,14
Apoptosis berbeda
dengan nekrotik
sel-kematian dimanaselkehilangan integritas membran, pembengkakan dan disrupture
sel. Selama nekrosis, isi seluler dilepaskan tidak terkendali ke lingkungan sel yang mengakibatkan kerusakan sel sekitarnya dan respon inflamasi
yang kuat di jaringan yang sesuai.
35
Gambar 1. Perbandingan proses kematian sel apoptosis dan nekrosis. Dikutip dari Gewis A, 2003
35
Universitas Sumatera Utara
14
Apoptosis terjadi selama pembentukan sel normal dan penting untuk keseimbangan antara kehilangan sel yang tua, sel non-fungsional
dan formasi sel baru pada organ dan jaringan yang berbeda. Apoptosis dipicu oleh sinyal spesifik tipe sel yang berbeda dengan keterlibatan
beberapa jalur, seperti mitokondria dan reseptor-mediated pathways, menghasilkan aktivasi cascade caspase.
36
Setiap sel memiliki mekanisme bertahan hidup atau sinyal kematian. Apoptosis dihasilkan dari ketidakseimbangan antara kedua
sinyal tersebut. Mekanisme dasar apoptosis; gen dan protein yang mengendalikan proses dan urutan alur apoptosis terdapat dalam semua
organisme multiseluler.
37
Sel yang mengalami apoptosis didapatkan pada plasenta kehamilan normal baik pada sisi maternal maupun sisi fetal. Proses
apoptosis berperan pada terjadinya attachment dan invasi trophoblas, proses transformasi arteri spiralis, diferensiasi trofoblas, dan proses
toleransi imun pada antigen paternal yang diekspresikan oleh sel trofoblas.
13
Mekanisme kematian sel terprogram atau apoptosis terdiri dari fase inisiasi pengaktifan caspase dan fase eksekusi. Inisiasi apoptosis terjadi
melalui dua jalur yang berbeda yaitu jalur ekstrinsik death reseptor- mediated pathway dan jalur intrinsikmitokondria pathway. Pada jalur
ekstrinsik, apoptosis diperantarai oleh anggota TNF death receptor family yang merupakan bagian dari TNF-receptor TNF-R superfamily dan
mempunyai bagaian terminal C yang terdiri dari 80 asam amino yang
Universitas Sumatera Utara
15
diketahui berperan dalam proses kematian. Tidak seperti jalur ekstrinsik dimana tergantung dari sinyal death receptor, pada jalur intrinsik sinyal
apoptosis diperantarai langsung dari mitokondria sebagai respon terhadap stres seperti kerusakan DNA atau kehilangan faktor pertumbuhan.
7,36,38,39,40
Proses apoptosis dapat dibagi menjadi tahap inisiasi, dimana terdapat beberapa caspase yang menjadi katalis aktif, serta tahap
eksekusi atau pelaksanaan, dimana caspase lainnya memicu degradasi komponen seluler.
41,42,43,44
Inisiasi apoptosis terjadi oleh karena sinyal dari dua jalur yang berbeda. Jalur intrinsik atau mitokondria dan ekstrinsik atau
kematian reseptor. Jalur ini diinduksi oleh stimulus yang berbeda dan melibatkan set protein yang berbeda, walaupun terdapat beberapa
persilangan jalur diantaranya. Kedua jalur bertemu untuk mengaktifkan caspase, yang merupakan mediator sebenarnya kematian sel.
42,43,44,45,46
Gambar 2. Skema representasi dari beberapa jalur apoptosis Sumber: Gewies, 2003
35
Universitas Sumatera Utara
16
2.3.1. Inisiasi apoptosis jalur intrinsik mitokondria
Jalur apoptosis intrinsik menghasilkan peningkatan permeabilitas mitokondria dan pelepasan dari molekul pro-apoptosis death inducers ke
dalam sitoplasma. Mitokondria mengandung protein seperti sitokrom c yang penting bagi kehidupan, tetapi bila beberapa protein yang serupa
terlepas ke dalam sitoplasma merupakan indikasi bahwa sel tersebut tidak sehat, akan menginisiasi program “bunuh diri” dari apoptosis.
Pelepasan protein mitokondria ini dikontrol secara seimbang melalui lebih dari 20 anggota keluarga protein Bcl antara pro dan antiapoptosis. Faktor
pertumbuhan dan sinyal – sinyal bertahan hidupsurvival menstimulasi
produksi dari protein antiapoptosis, diantaranya yaituBcl-2, Bcl-x dan Mcl- 1.
12,13,14,46,47
Protein-protein ini terdapat pada sitoplasma dan membran mitokondria, dimana fungsinya mengontrol permeabilitas mitokondria dan
mencegah kebocoran proteinmitokondria yang nantinya memiliki kemampuan untuk mencetuskan kematian. Bila sel kehilangan sinyal
bertahansurvival, terjadi kerusakan DNA, atau kesalahan sintesis protein maka akan merangsang stres retikulum endoplasma RE, sensor dari
kerusakan atau stres akan diaktifkan. Sensor tersebut juga merupakan anggota dari keluarga Bcl, dan termasuk juga protein yang dinamakan
Bim, Bid dan Bad yang mengandung “Bcl-2 homology domain” tunggal tiga dari empat domain tersebut ada pada Bcl-
2 dan dinamakan “BH3- only proteins”.
12,13,14
Universitas Sumatera Utara
17
Sensor kemudian akan mengaktifkan dua kritikal proapoptosis efektor, Bax dan Bak, yang membentuk oligomers yang kemudian masuk
ke dalam membran mitokondria dan membuat saluranchannel yang memperbolehkan protein dari membran dalam mitokondria untuk bocor ke
dalam sitoplasma. BH3 juga mengikat dan memblok fungsi dari Bcl-2 dan Bcl-x, diwaktu yang sama sintesis dari Bcl-2 dan Bcl-x menurun. Hasil dari
aktivasi dari Bax-Bak disertai dengan hilangnya fungsi perlindungan dari anggota keluarga Bcl antiapoptosis, maka terjadi pelepasan beberapa
protein mitokondria ke dalam sitoplasma yang akan mengaktifkan alur caspase. Salah satu protein tersebut adalah sitokrom c, yang diketahui
fungsinya pada respirasi mitokondria. Sekali terlepas ke dalam sitosol, sitokrom c mengikat protein yang dinamakan Apaf-1 apoptosis-activating
factor-1, homolog dari Ced-4 pada C elegans, yang kemudian akan membentuk
hexamer berbentuk
seperti roda
yang disebut
apoptosom.
12,13,14
Komplek ini dapat mengikat caspase-9, inisiator caspase yang penting dari alur mitokondria, yang merupakan protease yang akan
mengaktifkan caspase lain. Selanjutnya aktifitas proteolisis akan meningkat dan mencerna protein struktur dalam siplasma serta
mengurangi DNA kromosom dan terjadilah kematian sel.
13
Universitas Sumatera Utara
18
Gambar 3. Apoptosis jalur Intrinsik mitokondria Dikutip dari Robin 2010
47
2.3.2. Inisiasi apoptosis jalur ekstrinsik inisiasi reseptor kematian
Jalur ini diawali melalui keterlibatan reseptor kematian membran plasma pada berbagai sel. Reseptor kematian merupakan anggota dari
keluarga reseptor TNF yang mengandung domain sitoplasma yang ikut dalam interaksi protein, disebut domain kematian karena pentingnya untuk
mengantarkan sinyal apoptosis beberapa anggota keluarga reseptor TNF tidak mengandung domain kematian, fungsi mereka untuk mengaktivasi
alur inflamasi, dan perannya dalam mencetuskan apoptosis sangat sedikit.
12,13
Reseptor TNF tipe 1 TNFR1 dan protein yang terkait yang dinamakan Fas CD95 merupakanreseptor kematian yang paling banyak
Universitas Sumatera Utara
19
diketahui. Mekanisme apoptosis yang di induksi oleh reseptor kematian digambarkan dengan baik pada Fas. Reseptor kematian diekspresikan
pada berbagai tipe sel. Ikatan terhadap Fas dinamakan Fas ligand FasL. FasL di ekspresikan pada sel T untuk mengenali self antigen berfungsi
untuk mengeliminasi self-reactive limfosit, dan pada beberapa limfosit T sitotoksik yang membunuh sel yang terinfeksi virus atau tumor. Ketika
FasL mengikat Fas, tiga atau lebih molekul dari Fas dibawa bersama –
sama dengan domain kematian sitoplasma yang kemudian membentuk tempat pengikatan untuk protein yang juga mengandung domain kematian
dan dinamakan FADD Fas-associated death domain. FADD yang melekat pada reseptor kematian kemudian berubah bentuk menjadi
caspase-8 inaktif pada manusia, caspase-10, juga melalui domain kematian. Molekul pro-caspase-8 multipel dibawa ke dalam jarak tertentu
sehingga mereka bersatu membentuk caspase-8 aktif.
13,14
Enzim kemudian
mencetuskan aktifasi
caspase dengan
memecahdan dengan demikian mengaktifkan procaspase yang lain, dan enzim yang aktif memediasi fase eksekusi apoptosis. Alur apoptosis ini
dapat dihambat oleh protein yang dinamakan FLIP, yang dapat mengikat pro-caspase-8 tetapi tidak dapat membelah dan mengaktifkan caspase
karena sedikit mengandung domain protease. Beberapa virus dan sel normal memproduksi FLIP dan menggunakan inhibitor ini untuk
melindungi dirinya dari apoptosis yang dimediasi oleh Fas.
14
Universitas Sumatera Utara
20
Gambar 4. Apoptosis jalur ekstrinsik inisiasi reseptor kematian Dikutip dari Taylor Rc 2007
37
Jalur ekstrinsik dan intrinsik menginisiasi apoptosis secara berbeda karena melibatkan molekul yang berbeda untuk melakukan inisiasi. Tetapi
interkoneksi antara jalur tersebut dapat terjadi bila sinyal fas mengaktiasi protein BH3 yang dinamakan Bid yang kemudian akan mengkatifkan jalur
mitondria.Contoh pada hepatosit dan beberapa tipe lain.
13,14
Universitas Sumatera Utara
21
Gambar 5. Hubungan antara inisiasi apoptosis jalur ekstrinsik dengan jalur intrinsik
Dikutip dari Robin 2010
33
2.4.Protein Bax
Bax pertama kali diidentifikasi sebagai protein proapotosis dari keluarga protein Bcl-2. Anggota keluarga Bcl-2 terdiri dari 4 domain
homologi yang
khas, dinamakan
Bcl-2 homologi
domain BH1,BH2,BH3,BH4 dan dapat membentuk hetero maupun homodimer.
Bcl-2 berfungsi sebagai regulator anti atau proapotosis yang terlibat dalam aktivitas seluler yang beragam.
15,48
Universitas Sumatera Utara
22
Bax adalah protein Bcl-2 proapotosis yang mengandung domain BH1,BH2 dan BH3. Pada sel mamalia sehat Bax lebih sering ditemukan
dalam sitosol. Saat terinisiasi oleh sinyal apoptosis bax mengalami perubahan konfirmasi dan masuk ke dalam membran organel terutama
pada membran luar mitokondria. Bax diduga berinteraksi dengan menginduksi kanal anion yang voltage dependent dari mitokondria
Voltage Dependent Anion Channel, VDAC. Bukti lain menyatakan bahwa, Bax yang teraktivasi membentuk suatu poligomeric pore dengan
MAC Mitochondrial Apoptosis Induced Channel di membran luarnya.
15
Kemudian menyebabkan pelepasan sitokrom c dan faktor proapotosis lain dari mitokondria. Hal ini sering dikatakan sebagai
permeabilisasi membran luar mitokondria, yang mengarah kepada aktivasi caspase. Selain itu menjelaskan peran langsung Bax dalam
permeabilisasi membran luar mitokondria, suatu peran yang umum dari protein Bcl-2 yang mengandung domain BH,BH2,BH3.
15
Ekspresi Bax ditingkatkan oleh supresor protein p53. Bax telah dibuktikan terlihat dalam apoptosis yang dimediasi oleh p53. Protein p53
adalah faktor transkripsi yang bila diaktivasi sebagai bagian respon sel terhadap stress meregulasi banyak target gen downstreamtermasuk
Bax.
15,48,49,50
Menurut Levi and Nelson 2000, ekspresi protein bax meningkat secara signifikan seiring dengan bertambahnya usia kehamilan.
14
Insiden apoptosis lebih besar pada kehamilan dengan komplikasi preeklampsia
dan IUGR.
14
Peningkatan apoptosis pada preeklampsia berhubugan
Universitas Sumatera Utara
23
dengan patogenesanya,
dimana apoptosis
distimulasi dengan
berkurangnya oksigenasi plasenta.
3
Penelitian Sari dkk menunjukkan rerata ekspresi protein bax pada plasenta kelompok preeklampsia berat 1,7±0,2 lebih tinggi dibandingkan
kelompok normotensi 1,4±0,3 dan bermakna secara statistik p=0,00.
25
Universitas Sumatera Utara
24
2.4. Kerangka Teori
CASPASE
Obat sitotoksik,Radiasi Steroid, Hipoksia
Radikal bebas Kurangnya growth factor
Kerusakan DNA
Peningkatan permeabilitas membran
mitokondria terhadap sitokrom C
APOPTOSIS Peningkatan apoptosis
endotelial sistem
Gejala klinis preeklampsia
Obat sitotoksik,Radiasi Steroid, Hipoksia
Radikal bebas Kurangnya growth factor
Kerusakan DNA Obat sitotoksik,Radiasi
Steroid, Hipoksia Radikal bebas
Kurangnya growth factor Kerusakan DNA
Obat sitotoksik,Radiasi Steroid, Hipoksia
Radikal bebas Kurangnya growth factor
Kerusakan DNA Obat sitotoksik,Radiasi
Steroid, Hipoksia Radikal bebas
Kurangnya growth factor Kerusakan DNA
Obat sitotoksik,Radiasi Steroid, Hipoksia
Radikal bebas Kurangnya growth factor
Kerusakan DNA Obat sitotoksik,Radiasi
Steroid, Hipoksia Radikal bebas
Kurangnya growth factor Kerusakan DNA
Obat sitotoksik,Radiasi Steroid, Hipoksia
Radikal bebas Kurangnya growth factor
Peningkatan permeabilitas membran
mitokondria terhadap sitokrom C
Kerusakan DNA Obat sitotoksik,Radiasi
Steroid, Hipoksia Radikal bebas
Kurangnya growth factor
Peningkatan permeabilitas membran
mitokondria terhadap sitokrom C
Kerusakan DNA Obat sitotoksik,Radiasi
Steroid, Hipoksia Radikal bebas
Kurangnya growth factor
Peningkatan permeabilitas membran
mitokondria terhadap sitokrom C
Kerusakan DNA Obat sitotoksik,Radiasi
Steroid, Hipoksia Radikal bebas
Kurangnya growth factor
APOPTOSIS Peningkatan
permeabilitas membran mitokondria terhadap
sitokrom C Kerusakan DNA
Obat sitotoksik,Radiasi Steroid, Hipoksia
Radikal bebas Kurangnya growth factor
Peningkatan apoptosis endotelial sistem
APOPTOSIS Peningkatan
permeabilitas membran mitokondria terhadap
sitokrom C Kerusakan DNA
Obat sitotoksik,Radiasi Steroid, Hipoksia
Radikal bebas Kurangnya growth factor
Peningkatan apoptosis endotelial sistem
APOPTOSIS Peningkatan
permeabilitas membran mitokondria terhadap
sitokrom C Aktivasi Protein Bax
Kerusakan DNA Obat sitotoksik,Radiasi
Steroid, Hipoksia Radikal bebas
Kurangnya growth factor
Universitas Sumatera Utara
25
2.6. Kerangka Konsep
Kategori