Hubungan Kadar Hepcidin dan Soluble Transferrin Receptor (sTfR)
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. THALASSEMIA
2.1.1. Definisi
Thalassemia berasal dari kata Yunani
Haema (darah)
yaitu Thalassa (laut) dan
yang mengacu pada adanya gangguan sintesis dari
rantai globin-α dan rantai globin-β, merupakan subunit dari hemoglobin
Hb A yaitu (α2; β2).16,18, Gen untuk sintesis rantai globin terletak di
kromosom 11 rantai (β) dan kromosom 16 rantai (α).20 Dimana sindrom
Thalassemia diklasifikasikan berdasarkan adanya gangguan dari rantai
globin-α atau rantai globin-β.21Thalassemia adalah kelainan herediter
yang
terkait
dengan
endemisitas
malaria
ditandai
dengan
tidak
adekuatnya sintesis dari satu atau lebih rantai dari globin4,22.
2.1.2. Struktur dan Sintesis Hemoglobin
Hemoglobin manusiaterdiri dari heme dan globin yang memiliki
berat molekul 64.000-68.000 dalton dan merupakan protein pertama yang
berat molekulnya dapat diidentifikasikan. Bentuk hemoglobin normal
selalu terdiri dari empat molekul hem dan empat rantai polipeptida globin
yang membentuk satu tetramer. Tetramer hemoglobin normal tersusun
atas dua rantai globin-α dan dua rantai kelompok globin-β.7,22,23
Universitas Sumatera Utara
Heme sangat penting untuk transportasi oksigen sedangkan globin
berfungsi untuk melindungi heme dari oksidasi. Struktur molekul
hemoglobin menghasilkan lingkungan internal hidrofobik yang melindungi
besi pada heme dari air, dan juga dari oksidasi. Rantai Globin polipeptida
akan mengikat heme, yang nantinya hemoglobin di eritrosit berfungsi
untuk mengangkut oksigen dan sebagai transportasi oksigen dari paruparu ke jaringan 23,24,25
Gambar 2.1. Molekul hemoglobin dan Rantai Globin.26
Universitas Sumatera Utara
Gambar2.2. Struktur normal dan regulasi pada gen globin manusia.24
(sumber: Disorder Hemoglobin)
Lokus gen globin pada rantai globin-β terletak pada kromosom
11, dan lokus gen rantai globin-α terletak pada kromosom 16.6 Urutan
aktivasi dimulai dari masa embrional sampai dewasa dari gen ζ ke α dari
genƐ ke ϒᴳ,ϒᴬ,δ dan β. Maka hemoglobin utama pada masa embrional
adalah Hb Gower 1 (ζ₂Ɛ₂), Hb Gower 2 (α₂Ɛ₂), dan Hb Portland (ζ₂ϒ₂).
Pada masa janin sampai perinatal adalah HbF(α₂ϒ₂), dan pada anak
yang berumur lebih dari 1 tahun sampai dewasa normal terdiri dari HbA
(α₂β₂) dan HbA2 (α₂δ₂).22,24,27 Pada 6 bulan pertama perkembangan janin
kehidupan neonatal, terjadi pola yang kompleks dari ekspresi gen globin
yang disebut hemoglobin switch.25
Pada awal kehidupan embrional sampai delapan minggu sintesis
rantai globin akan disintesis yolk sac dan hati yaitu rantai ζ yang
berkombinasi dengan rantai Ɛ akan membentuk Hb Gower 1, Hb Gower 2
dan Hb Portland. Ekspresi yang singkat dari gen globin pada masa
embrio, maka pada akhir kehamilan akan dibentuk hemoglobin utama
Universitas Sumatera Utara
pada janin yaitu Hemoglobin F
(α2γ2) dan organ yang terlibat dalam
sintesis rantai globin tersebut adalah
hati, limpa dan sumsum tulang,
kemudian akan digantikan oleh rantai globin-β dewasa yaitu hemoglobin
A (α2β2), hemoglobin A2 (α₂δ₂) dan Hemoglobin F (α₂ϒ₂) yang kadarnya
3,5%), namun pada α-thalassemia trait
nilai HbA2 dapat normal atau menurun.39,40Dalam membuat diagnosis
β-thalassemia trait,
harus mengesampingkan adanya penyakit
kekurangan zat besi, yang dapat mengubah kenaikan kadar HbA2.
HbF juga dapat terlihat, tergantung pada mutasi genetik yang
mendasarinya. Manifestasi klinis thalassemia-β minor biasanya ringan
dan umumnya pasien memiliki kualitas hidup yang baik. Anemia
secara klinis tidak signifikan dan tidak memerlukan perlakuan khusus,
Universitas Sumatera Utara
kadang-kadang dilaporkan adanya splenomegaly, perubahan tulang
ringan, ulkus pada kaki atau cholelithiasis.18 Kedua orang tua yang
memiliki pembawa sifat β-thalassemia, maka akan melahirkan anakanak 25% normal, 25% β-thalassemia mayor dan 50% β-thalassemia
trait.18,36
Gambar 2.4. Skema Penurunan gen β-thalassemia
(sumber: D.J.Weatherall)28
2. Thalassemia-β Intermedia merupakan genetik dari kelompok ini
mungkin memiliki homozigotthalassemia-δβ atau homozygous atau
heterozygousthalassemia β dan atau mutasi thalassemia-β⁺Pada
thalassemia intermedia mengalami anemia hemolitik yang sedang,
dengan mempertahankan Hb >7 g/dl tanpa dukungan transfusi. Dalam
penggunaan
transfusi
dibagi
thalassemia-βintermedia
dari
thalassemia-β mayor. Ketika kebutuhan transfusi mencapai > 8 unit
pertahun maka diklasifikasikan sebagai thalassemia-β mayor. Gejala
klinis yang tampak pada thalassemia intermedia biasanya terjadi pada
Universitas Sumatera Utara
umur 2-4 tahun dengan gejala berupa anemia, hiperbilirubinemia, dan
hepatospleenomegali. Memiliki pertumbuhan yang lebih baik. Pada
beberapa anak thalassemia intermedia, walaupun Hb>7g/dl dapat
mengalami kegagalan dalam pertumbuhan ,kurus yang tidak dapat
kembali seperti semula kecuali apabila dilakukan transfusi reguler
sebelum umur 6 atau 7 tahun.18,24
3. Thalassemia
Mayorselalu
disebut
anemia
Cooley,
anemia
Mediterranean dan anemia Jaksch menunjukkan bentuk penyakit yang
homozigot ataupun yang heterozigot dengan gejala anemia berat (1-7
g/dL), hemolisis dan inefektif eritropoesis yang berat. Manifestasi yang
muncul pada
masa anak-anak dapat terjadi anemia yang berat,
ikterus, pertumbuhan terhambat, aktivitas menurun dan sering tidur.
Hepatosplenomegaly dengan tanda awal dari wajah thalassemia
biasanya ditemukan.18 Pada pemeriksaan hapusan darah tepi dijumpai
poikilositosis, mikrositosis, hipokrom, target sel, basophilic stipling dan
retikulositosis dengan peningkatan Nucleated Red cells.37
2.1.3. Epidemiologi
Thalassemia pertama kali dianggap sebagai penyakit yang
terdapat pada wilayah Mediterania dan berkembang
secara luas di
seluruh penjuru dunia. Thalassemia telah dijumpai di Eropa Selatan dari
Portugal ke Spanyol, Italia dan Yunani, serta di sejumlah negara Eropa
Tengah dan bagian dari bekas Uni Soviet. Thalassemia juga dijumpai di
Universitas Sumatera Utara
Timur Tengah melalui Iran, Pakistan, India, Bangladesh, Thailand,
Malaysia, Indonesia dan selatan Cina, serta negara-negara di pantai utara
Afrika dan Amerika Selatan.41
Adanya migrasi penduduk dan perkawinan campuran antara
berbagai kelompok etnis telah mengembangkan
thalassemia di hampir
setiap negara di dunia, termasuk Eropa Utara di mana sebelumnya
thalassemia ternyata tidak ada dan sekarang thalassemia
menjadi
masalah kesehatan umum utama. Diperkirakan 1.5% populasi dunia atau
sekitar 80–90 juta orang carrier β-thalassemia, dengan sekitar 60.000
anak lahir pertahun memiliki kasus thalassemia, yang sebagian besar
terjadi di dunia yang sedang berkembang.41
Hemoglobin E-β-thalassemia salah satu hemoglobinopati paling
sering dijumpai diseluruh dunia. Insiden HbE banyak terjadi pada 60
populasi di
daerah Asia Tenggara. Di daerah pantai Amerika Utara,
prevalensi berkembang pesat.
Penyakit α- thalassemia sekarang juga
sudah banyak dilaporkan. HbH, Hb Constants Spring , dan homozigot αthalassemia mempengaruhi sekitar satu juta orang di seluruh dunia. 3%
dari populasi di dunia (sekitar 150 juta orang ) memiliki genβ-thalassemia
trait.42
Universitas Sumatera Utara
0
2
4
7
3
33
Alor
5
Sumba
3
Bima
1
6
Sasak
8
Bali
M’kasar
5
M’hasa
β-thalassemia
HbE
Kaili
2
3
Banjar
Dayak
5
4
Java
P’baru
9
6
4
5
Bangka
4
3
1
P’bang
Minang
Batak
The distribution and the frequency (% ) of
thalassemia beta carriers in I ndonesia
8
1
6
A.S. Sofro & F. Lanni, University of Gajah Mada
Gambar 2.5. Distribusi dan frekuensi (%) β-Thalassemia traitdi Indonesia
(sumber: Thalassemia International Federation)
2.1.5. Patofisiologi
Patofisiologi yang mendasari
antara jenis thalassemia
hampir
sama, dengan ditandai penurunan produksi hemoglobin dan sel darah
merah (RBC), dan adanya
kelebihan rantai globin yang tidak efektif
menyebabkan bentuk homotetramers yang tidak stabil sehingga memicu
terjadinya heinz body. Alfa homotetramers pada β-thalassemia lebih tidak
stabil daripada β-homotetramers di α-thalassemia dan sebelumnya akan
terbentuk presipitasi pada RBC, menyebabkan kerusakan sel darah
merah dan hemolisis yang berat oleh karena eritropoesis yang tidak
efektif serta hemolisis ekstramedular.¹8
Universitas Sumatera Utara
Pada β-thalassemia patofisiologinya berdasarkan karena berkurang
atau hilangnya rantai globin-β yang akan mengakibatkan berlebihnya
rantai globin-α. Maka akan terjadi penurunan produksi hemoglobin dan
ketidak seimbangan rantai globin. Ini akan mengarah pada penurunan
dari volume hemoglobin (MCH) dan volume eritrosit (MCV).42 Pada
thalassemia-β yang berat, eritropoesis yang tidak efektif terjadi di sumsum tulang akan meluas ke tulang-tulang normal dan menyebabkan
distorsi dari tengkorak kepala, tulang wajah dan tulang panjang.18,43
Tidak efektifnya eritropoesis yang berat pada anemia kronis dan
hipoksia dapat menyebabkan peningkatan absorbsi besi pada saluran
pencernaan. Penderita thalassemia homozigot atau pun thalassemia-β
heterozygot akan meninggal pada usia 5 tahun karena anemia yang
berat. Namun transfusi menyebabkan penumpukan besi yang progressif
oleh karena ekskresi yang tidak baik.18
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6. Patofisiologi18
2.1.6. Komplikasi
Anemia pada pasien thalassemia umumnya berat disebabkan oleh
karena tidak efektifnya eritropoesis dan mengakibatkan hematopoesis
ekstramedular
pada hati, limpa, dan tempat yang lain seperti
paravertebral mass. Transmisi infeksi dapat terjadi oleh karena transfusi
(contohnya hepatitis B dan C) . Besi yang berlebihan dari transfusi
menyebabkan hemosiderosis dan meningkatnya
penyerapan besi di
saluran pencernaan. Besi yang mengendap di jantung, hati, dan kelenjar
endokrine akan menyebabkan kerusakan yang berat. Aritmia dan gagal
jantung, merupakan penyebab utama yang dapat menyebabkan pasien
thalassemia meninggal. Terganggunya pertumbuhan dan perkembangan
oleh karena besi akan menyebabkan kerusakan sumbu pituitary yang
Universitas Sumatera Utara
dapat
terjadi tertundanya pertumbuhan pubertas dan perkembangan
seksual. Hampir 90% dari pasien thalassemia mayor memiliki massa
tulang yang rendah yang dikaitkan dengan tingginya kejadian fraktur.¹8
Dapat terjadi peningkatan resiko thromboembolik oleh karena
adanya
berbagai kelainan trombosit dan faktor-faktor pembekuan.2 Telah banyak
di laporkan komplikasi thromboembolik pada pasien thalassemia,
menggambarkan adanya thrombotik di otak.43,44
2.2.Hepcidin
Hepcidin adalah protein 25-amino-acid dengan 8 residu sistein dan
4 ikatan disulfida, yang terdapat pada banyak spesies.
45
Ekspresi
hepcidin ini dikode oleh gen HAMP, yang dapat memproduksi 84-aminoacid preprohormon yang akan menjadi hormone matur hepcidin-25.45
Hepcidin pertama kali ditemukan pada sampel darah ultrafiltrat
plasma dan sampel urin sebagai peptide bakterisida kecil (defensing dan
cathelidin ) dan dinamakan liver – expresses antimicrobial peptide (LEAP1). Hepcidin berasal dari tempat sintesis di dalam hepatosit (hep-) dan
aktivitas antimicrobial (-cidin). Gen encoding Hepcidin (HAMP, 19q13)
ditemukan di liver , jantung, otak, spinal cord, usus, lambung, pancreas,
adiposity, otot skeletal, testis dan makrofag. 44
Universitas Sumatera Utara
2.2.1. Struktur dan Sintesa Hepcidin
Gen hepcidin manusia (HAMP) berada di lokasi kromosom 19q13.
Dimana Hepcidin mempunyai panjang 2637 base pairs dan terdiri dari 3
ekson dan 2 intron. Ekspresi gen HAMP terutama terjadi di liver, terdapat
juga pada jantung, otak, paru, kelenjar prostat, tonsil, kelenjar ludah, dan
trachea. HAMP mengkode precursor Hepcidin – Prohepcidin, yang mana
merupakan 84 asam amino protein, terdiri dari 24 asam amino pada Nterminal, 35 asam amino pada proregion dan pada C- terminal 20 atau 25
asam amino matang. Hepcidin terdiri dari tiga bentuk, yaitu : 25 asam
amino, 20 asam amino dan 22 asam amino peptide. Ketiga bentuk ini
terdeteksi dalam urin, tetapi hanya hepsidin 25 dan hepcidin 20 yang
terdapat dalam serum manusia.Struktur hepcidin 25, yang merupakan
bentuk utama dari hepcidin, yang berisi delapan residu sistein yang
dihubungkan oleh ikatan disulfide. Molekul hepcidin berbentuk seperti
jepitan rambut (hairpin) dimana kedua lengannya silang oleh gugusan
disulfide.44,47
2.2.2. Hepcidin dan metabolisme Besi
Hubungan antara hepcidin dan metabolisme besi pertama
diungkapkan oleh Pigeon et al selama penelitian tentang respon hepatic
terhadap kelebihan besi. Mereka menemukan mRNA dan hepcidin oleh
subtractive
hibridisasi
dan
kelebihan
besi
versus
liver
normal
menunjukkan bahwa mRNA di dominasi dinyatakan oleh hepatosit.47
Universitas Sumatera Utara
Zat besi adalah elemen yang penting bagi tubuh. Walaupun hanya
dibutuhkan dalam jumlah sedikit, zat besi berperan penting dalam banyak
proses metabolisme tubuh, salah satunya adalah proses hematopoiesis.
Hepcidin adalah salah satu protein yang berperan meregulasi kadar zat
besi di dalam darah. Kadar hepcidin dalam tubuh dapat dipengaruhi oleh
beberapa kondisi, salah satunya adalah rendahnya kadar besi di dalam
tubuh.48
Hepcidin adalah hormon peptida yang berfungsi sebagai regulator
homeostatis metabolisme sistemik besi dan mediator pertahanan tubuh.
Sensor sirkulasi besi dan kelebihan besi yang diperkirakan terjadi di liver
merupakan tempat utama produksi dan sekresi daripada hepcidin.
Beberapa kondisi fisiologis dan patologis dapat mempengaruhi sintesis
hepcidin. Situasi yang memerlukan jumlah zat besi yang besar yaitu
aktivitas eritropoiesis akan menurunkan sintesis hepcidin. Sedangkan
pada kondisi seperti kurangnya cadangan zat besi, inflamasi, infeksi akan
meningkatkan sintesis hepcidin.14,48
Padaβ-thalassemia traitnilai ferritin lebih tinggi daripada anemia
defisiensi besi. Dimana pada proses eritropoiesis menekan hepcidin oleh
karena sinyal eritropoiesis memiliki pengaruh fisiologis yang besar. Kadar
hepcidin
rendah mengindikasikan suatu resiko iron-overload yang
signifikan.12,49
Pada suatu populasi survey dari anak usia sekolah di Sri lanka,
β-thalassemia (tetapi bukan HbE) memiliki hubungan dengan peningkatan
Universitas Sumatera Utara
eritropoeisis dan penghambatan hepcidin secara ringan. Hal ini
mengarahkan
kemungkinan
terjadinya
akumulasi
besi.
Sebagai
kesimpulan pengaruh dari eritropoeisis pada penghambatan hepcidin
berhubungan dengan variasi fenotip penyakit dan patogenesa HbE-β
thalassemia
dan
mengidentifikasikan
bahwa
epidemologi
dari
β-
thalassemia trait perlu ditimbangkan ketika merencanakan intervensi besi
pada masyarakat.49
Iron-overload menyebabkan cardiomyopathy yang paling sering
menyebabkan kematian pada pasien thalassemia yang tergantung pada
transfusi tetapi pada thalassemia yang tidak tergantung pada transfusi
juga memiliki resiko yang tinggi terhadap iron-overload dan komplikasinya
khususnya penyakit hepatic dan endokrin. Hepcidin meregulasi status
besi sistemik dengan mengontrol absorbsi besi dengan pelepasan besi
dari makrofag. Sintesa hepcidin ditekan oleh eritropoeisis tetapi
ditingkatkan oleh akumulasi besi dan inflamasi. Normalnya signal – signal
ini seimbang untuk menghasilkan kadar besi yang baik untuk memenuhi
kebutuhan
eritpoeisis
tetapi
pada
thalassemia
eritropoeisis
yang
berlebihan menekan hepcidin sehingga meningkatkan absorbsi besi. Besi
dari transfusi memperbanyak cadangan besi.13,15,49
Universitas Sumatera Utara
Ineffective erythropoiesis
Chronic anemia / hipoxia
NTDT
↑Erytropoietin
Hepcidin↓
↓Ferroportin
↑intestinal iron absorption
↑Release of recycled iron
from RES
Iron-overload
Gambar. 2.7.Mekanisme terjadi iron-overload pada NTDT12
2.3.Soluble transferrin reseptor(sTfR)
Reseptor transferin adalah bagianyang terlepas dari permukaan
sel berupa bentuk terlarut dalam serum, disebut soluble transferrin
receptor(sTfR),
dengan
berat
molekul
sekitar
95
kDa.
Secara
strukturalsTfR merupakan bagian yang menonjol dari reseptor transferin
yang kehilangan domain trans-membran dan sitoplasmiknya.17,57
Pada anemia chronic desease, sTfRakan meningkat bila disertai
dengan anemia defisiensi besi.57
Universitas Sumatera Utara
Beberapa studi menunjukkan retikulosit domba yang dikultur invitro memproduksi exosome yang berisi reseptor transferin. Exosome ini
berasal dari pembentukan gelembung atau kantong (bleb) internal di
dalam vesikel, kemudian membentuk endosom multivesikuler, lalu
dikeluarkan dari dalam sel secara eksositosis. Retikulosit melepaskan
exosome yang utuh (intact) dan sTfR. Ini menunjukkan bahwa reseptor
transferin
sudah dipecah secara proteolitik di dalam exosome
dan
exosome ini merupakan sumber utama sTfR. Ada yang menduga bahwa
protease dari granulosit sirkulasi berperan dalam proteolisis reseptor
transferin yang dilepaskan dari exosome. Retikulosit meningkat setelah
suplementasi Fe pada penderita defisiensi Fe lalu kembali ke nilai normal.
Puncak nilai hitung retikulosit tampak pada 2 hari setelah puncak kadar
sTfR. Defisiensi Fe akan meningkatkan secara nyata sTfR yang
dilepaskan dari dalam sel.50
Terdapat variasi intra individual (koefisien variasi 13,6%) dan
variasi interindividual (20,8%). Rentang nilai 7,6 - 37,7 nmol/L (dengan
konversi satuan ke mg/L menjadi 0,58 – 2,83 mg/L) dengan nilai rerata
19,5±5 nmol/L (dengan konversi satuan ke mg/L menjadi 1,46 ± 0,4 mg/L)
dan terdistribusi menurut distribusi Gauss.50,51Peneliti lain ada yang
mendapatkan distribusi non Gauss dan rentang nilai yang bervariasi,
seperti yang didapatkan Jayaranee, dkk pada tahun 2009 dengan rentang
nilai 1,53 ± 0,8 mg/L.Tidak ada korelasi menurut umur, tidak ada
perbedaan antara laki-laki dan perempuan, dan tidak ada perbedaan
Universitas Sumatera Utara
antara pre dan post menopause. Orang yang tinggal di ketinggian
mempunyai sTfR 9% lebih tinggi dibanding yang tinggal di tempat dengan
ketinggian permukaan laut. Kadar feritin serum menggambarkan status
cadangan Fe sedangkan kadar sTfR menggambarkan status Fe
fungsional. Kadar sTfR berhubungan langsung dengan peningkatan
massa prekursor eritroid
dibandingkan dengan ambilan (uptake)
transferin eritron. Ini menunjukkan bahwa sTfR dapat dipakai sebagai
ukuran kuantitatif eritropoiesis total.52
2.4. DiagnosisThalassemia
2.4.1. Anamnese
Dalam mendiagnosa thalassemia sangat penting mengetahui
tentang riwayat penderita dan keluarga, karena ada beberapa populasi
dengan ras etnik tertentu memiliki frekuensi yang tinggi untuk jenis gen
abnormalthalassemia.
2.4.2. Pemeriksaan fisik
Pada pemeriksaan fisik penderita thalassemia dapat dijumpai
adanya tanda pucat yang menunjukkan adanya anemia, ikterus adanya
pembesaran organ seperti splenomegali, hepatomegali, dan skeletal
formation.39,53
Universitas Sumatera Utara
2.4.3. Pemeriksaan Hematologi
2.4.3.1. Full Blood Count (FBC)
Dengan pemeriksaanFBC (Full Blood Count)dapat dilihat nilai
eritrosit
rerata
seperti
Mean
Corpuscular
Volume
(MCV),
Mean
corpuscular hemoglobin (MCH), Red Blood Cell Distribution Width (RDW).
Pada penderitaβ-thalassemia trait biasanya nilai MCV dan MCH rendah
(mikrositer hipokrom) dan mengalami anemia ringan,40,54,55
2.4.3.2. Sedian hapus darah tepi
Pemeriksaan
laboratorium
pada
penderitaβ-thalassemia
trait
diperlukan juga evaluasi sediaan hapusan darah tepi dengan tujuan untuk
melihat morfologi eritrosit, biasanya mikrositer hipokrom.7,56
2.4.3.3. Analisa hemoglobin
Selain pemeriksaan FBC dalam mendiagnosa β-Thalassemia trait
sangat penting dilakukan pemeriksaan kuantitasi dari HbA2, sehingga
diperlukan presisi yang baik dalam metode kuantitasi HbA2. Ada
beberapa
metode
dalam
pemeriksaan
HbA2
yaitu
Hemoglobin
elektroforesis dengan media sellulose asetat, kromatografi kolom mikro,
high performance liquid chromatography (HPLC) dan elektroforesis
kapiler. International Committe for Standardization in haematology (ICSH)
menganjurkan metode terpilih dengan kromatografi mikro kolom karena
memiliki ketelitian yang baik dengan CV
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. THALASSEMIA
2.1.1. Definisi
Thalassemia berasal dari kata Yunani
Haema (darah)
yaitu Thalassa (laut) dan
yang mengacu pada adanya gangguan sintesis dari
rantai globin-α dan rantai globin-β, merupakan subunit dari hemoglobin
Hb A yaitu (α2; β2).16,18, Gen untuk sintesis rantai globin terletak di
kromosom 11 rantai (β) dan kromosom 16 rantai (α).20 Dimana sindrom
Thalassemia diklasifikasikan berdasarkan adanya gangguan dari rantai
globin-α atau rantai globin-β.21Thalassemia adalah kelainan herediter
yang
terkait
dengan
endemisitas
malaria
ditandai
dengan
tidak
adekuatnya sintesis dari satu atau lebih rantai dari globin4,22.
2.1.2. Struktur dan Sintesis Hemoglobin
Hemoglobin manusiaterdiri dari heme dan globin yang memiliki
berat molekul 64.000-68.000 dalton dan merupakan protein pertama yang
berat molekulnya dapat diidentifikasikan. Bentuk hemoglobin normal
selalu terdiri dari empat molekul hem dan empat rantai polipeptida globin
yang membentuk satu tetramer. Tetramer hemoglobin normal tersusun
atas dua rantai globin-α dan dua rantai kelompok globin-β.7,22,23
Universitas Sumatera Utara
Heme sangat penting untuk transportasi oksigen sedangkan globin
berfungsi untuk melindungi heme dari oksidasi. Struktur molekul
hemoglobin menghasilkan lingkungan internal hidrofobik yang melindungi
besi pada heme dari air, dan juga dari oksidasi. Rantai Globin polipeptida
akan mengikat heme, yang nantinya hemoglobin di eritrosit berfungsi
untuk mengangkut oksigen dan sebagai transportasi oksigen dari paruparu ke jaringan 23,24,25
Gambar 2.1. Molekul hemoglobin dan Rantai Globin.26
Universitas Sumatera Utara
Gambar2.2. Struktur normal dan regulasi pada gen globin manusia.24
(sumber: Disorder Hemoglobin)
Lokus gen globin pada rantai globin-β terletak pada kromosom
11, dan lokus gen rantai globin-α terletak pada kromosom 16.6 Urutan
aktivasi dimulai dari masa embrional sampai dewasa dari gen ζ ke α dari
genƐ ke ϒᴳ,ϒᴬ,δ dan β. Maka hemoglobin utama pada masa embrional
adalah Hb Gower 1 (ζ₂Ɛ₂), Hb Gower 2 (α₂Ɛ₂), dan Hb Portland (ζ₂ϒ₂).
Pada masa janin sampai perinatal adalah HbF(α₂ϒ₂), dan pada anak
yang berumur lebih dari 1 tahun sampai dewasa normal terdiri dari HbA
(α₂β₂) dan HbA2 (α₂δ₂).22,24,27 Pada 6 bulan pertama perkembangan janin
kehidupan neonatal, terjadi pola yang kompleks dari ekspresi gen globin
yang disebut hemoglobin switch.25
Pada awal kehidupan embrional sampai delapan minggu sintesis
rantai globin akan disintesis yolk sac dan hati yaitu rantai ζ yang
berkombinasi dengan rantai Ɛ akan membentuk Hb Gower 1, Hb Gower 2
dan Hb Portland. Ekspresi yang singkat dari gen globin pada masa
embrio, maka pada akhir kehamilan akan dibentuk hemoglobin utama
Universitas Sumatera Utara
pada janin yaitu Hemoglobin F
(α2γ2) dan organ yang terlibat dalam
sintesis rantai globin tersebut adalah
hati, limpa dan sumsum tulang,
kemudian akan digantikan oleh rantai globin-β dewasa yaitu hemoglobin
A (α2β2), hemoglobin A2 (α₂δ₂) dan Hemoglobin F (α₂ϒ₂) yang kadarnya
3,5%), namun pada α-thalassemia trait
nilai HbA2 dapat normal atau menurun.39,40Dalam membuat diagnosis
β-thalassemia trait,
harus mengesampingkan adanya penyakit
kekurangan zat besi, yang dapat mengubah kenaikan kadar HbA2.
HbF juga dapat terlihat, tergantung pada mutasi genetik yang
mendasarinya. Manifestasi klinis thalassemia-β minor biasanya ringan
dan umumnya pasien memiliki kualitas hidup yang baik. Anemia
secara klinis tidak signifikan dan tidak memerlukan perlakuan khusus,
Universitas Sumatera Utara
kadang-kadang dilaporkan adanya splenomegaly, perubahan tulang
ringan, ulkus pada kaki atau cholelithiasis.18 Kedua orang tua yang
memiliki pembawa sifat β-thalassemia, maka akan melahirkan anakanak 25% normal, 25% β-thalassemia mayor dan 50% β-thalassemia
trait.18,36
Gambar 2.4. Skema Penurunan gen β-thalassemia
(sumber: D.J.Weatherall)28
2. Thalassemia-β Intermedia merupakan genetik dari kelompok ini
mungkin memiliki homozigotthalassemia-δβ atau homozygous atau
heterozygousthalassemia β dan atau mutasi thalassemia-β⁺Pada
thalassemia intermedia mengalami anemia hemolitik yang sedang,
dengan mempertahankan Hb >7 g/dl tanpa dukungan transfusi. Dalam
penggunaan
transfusi
dibagi
thalassemia-βintermedia
dari
thalassemia-β mayor. Ketika kebutuhan transfusi mencapai > 8 unit
pertahun maka diklasifikasikan sebagai thalassemia-β mayor. Gejala
klinis yang tampak pada thalassemia intermedia biasanya terjadi pada
Universitas Sumatera Utara
umur 2-4 tahun dengan gejala berupa anemia, hiperbilirubinemia, dan
hepatospleenomegali. Memiliki pertumbuhan yang lebih baik. Pada
beberapa anak thalassemia intermedia, walaupun Hb>7g/dl dapat
mengalami kegagalan dalam pertumbuhan ,kurus yang tidak dapat
kembali seperti semula kecuali apabila dilakukan transfusi reguler
sebelum umur 6 atau 7 tahun.18,24
3. Thalassemia
Mayorselalu
disebut
anemia
Cooley,
anemia
Mediterranean dan anemia Jaksch menunjukkan bentuk penyakit yang
homozigot ataupun yang heterozigot dengan gejala anemia berat (1-7
g/dL), hemolisis dan inefektif eritropoesis yang berat. Manifestasi yang
muncul pada
masa anak-anak dapat terjadi anemia yang berat,
ikterus, pertumbuhan terhambat, aktivitas menurun dan sering tidur.
Hepatosplenomegaly dengan tanda awal dari wajah thalassemia
biasanya ditemukan.18 Pada pemeriksaan hapusan darah tepi dijumpai
poikilositosis, mikrositosis, hipokrom, target sel, basophilic stipling dan
retikulositosis dengan peningkatan Nucleated Red cells.37
2.1.3. Epidemiologi
Thalassemia pertama kali dianggap sebagai penyakit yang
terdapat pada wilayah Mediterania dan berkembang
secara luas di
seluruh penjuru dunia. Thalassemia telah dijumpai di Eropa Selatan dari
Portugal ke Spanyol, Italia dan Yunani, serta di sejumlah negara Eropa
Tengah dan bagian dari bekas Uni Soviet. Thalassemia juga dijumpai di
Universitas Sumatera Utara
Timur Tengah melalui Iran, Pakistan, India, Bangladesh, Thailand,
Malaysia, Indonesia dan selatan Cina, serta negara-negara di pantai utara
Afrika dan Amerika Selatan.41
Adanya migrasi penduduk dan perkawinan campuran antara
berbagai kelompok etnis telah mengembangkan
thalassemia di hampir
setiap negara di dunia, termasuk Eropa Utara di mana sebelumnya
thalassemia ternyata tidak ada dan sekarang thalassemia
menjadi
masalah kesehatan umum utama. Diperkirakan 1.5% populasi dunia atau
sekitar 80–90 juta orang carrier β-thalassemia, dengan sekitar 60.000
anak lahir pertahun memiliki kasus thalassemia, yang sebagian besar
terjadi di dunia yang sedang berkembang.41
Hemoglobin E-β-thalassemia salah satu hemoglobinopati paling
sering dijumpai diseluruh dunia. Insiden HbE banyak terjadi pada 60
populasi di
daerah Asia Tenggara. Di daerah pantai Amerika Utara,
prevalensi berkembang pesat.
Penyakit α- thalassemia sekarang juga
sudah banyak dilaporkan. HbH, Hb Constants Spring , dan homozigot αthalassemia mempengaruhi sekitar satu juta orang di seluruh dunia. 3%
dari populasi di dunia (sekitar 150 juta orang ) memiliki genβ-thalassemia
trait.42
Universitas Sumatera Utara
0
2
4
7
3
33
Alor
5
Sumba
3
Bima
1
6
Sasak
8
Bali
M’kasar
5
M’hasa
β-thalassemia
HbE
Kaili
2
3
Banjar
Dayak
5
4
Java
P’baru
9
6
4
5
Bangka
4
3
1
P’bang
Minang
Batak
The distribution and the frequency (% ) of
thalassemia beta carriers in I ndonesia
8
1
6
A.S. Sofro & F. Lanni, University of Gajah Mada
Gambar 2.5. Distribusi dan frekuensi (%) β-Thalassemia traitdi Indonesia
(sumber: Thalassemia International Federation)
2.1.5. Patofisiologi
Patofisiologi yang mendasari
antara jenis thalassemia
hampir
sama, dengan ditandai penurunan produksi hemoglobin dan sel darah
merah (RBC), dan adanya
kelebihan rantai globin yang tidak efektif
menyebabkan bentuk homotetramers yang tidak stabil sehingga memicu
terjadinya heinz body. Alfa homotetramers pada β-thalassemia lebih tidak
stabil daripada β-homotetramers di α-thalassemia dan sebelumnya akan
terbentuk presipitasi pada RBC, menyebabkan kerusakan sel darah
merah dan hemolisis yang berat oleh karena eritropoesis yang tidak
efektif serta hemolisis ekstramedular.¹8
Universitas Sumatera Utara
Pada β-thalassemia patofisiologinya berdasarkan karena berkurang
atau hilangnya rantai globin-β yang akan mengakibatkan berlebihnya
rantai globin-α. Maka akan terjadi penurunan produksi hemoglobin dan
ketidak seimbangan rantai globin. Ini akan mengarah pada penurunan
dari volume hemoglobin (MCH) dan volume eritrosit (MCV).42 Pada
thalassemia-β yang berat, eritropoesis yang tidak efektif terjadi di sumsum tulang akan meluas ke tulang-tulang normal dan menyebabkan
distorsi dari tengkorak kepala, tulang wajah dan tulang panjang.18,43
Tidak efektifnya eritropoesis yang berat pada anemia kronis dan
hipoksia dapat menyebabkan peningkatan absorbsi besi pada saluran
pencernaan. Penderita thalassemia homozigot atau pun thalassemia-β
heterozygot akan meninggal pada usia 5 tahun karena anemia yang
berat. Namun transfusi menyebabkan penumpukan besi yang progressif
oleh karena ekskresi yang tidak baik.18
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6. Patofisiologi18
2.1.6. Komplikasi
Anemia pada pasien thalassemia umumnya berat disebabkan oleh
karena tidak efektifnya eritropoesis dan mengakibatkan hematopoesis
ekstramedular
pada hati, limpa, dan tempat yang lain seperti
paravertebral mass. Transmisi infeksi dapat terjadi oleh karena transfusi
(contohnya hepatitis B dan C) . Besi yang berlebihan dari transfusi
menyebabkan hemosiderosis dan meningkatnya
penyerapan besi di
saluran pencernaan. Besi yang mengendap di jantung, hati, dan kelenjar
endokrine akan menyebabkan kerusakan yang berat. Aritmia dan gagal
jantung, merupakan penyebab utama yang dapat menyebabkan pasien
thalassemia meninggal. Terganggunya pertumbuhan dan perkembangan
oleh karena besi akan menyebabkan kerusakan sumbu pituitary yang
Universitas Sumatera Utara
dapat
terjadi tertundanya pertumbuhan pubertas dan perkembangan
seksual. Hampir 90% dari pasien thalassemia mayor memiliki massa
tulang yang rendah yang dikaitkan dengan tingginya kejadian fraktur.¹8
Dapat terjadi peningkatan resiko thromboembolik oleh karena
adanya
berbagai kelainan trombosit dan faktor-faktor pembekuan.2 Telah banyak
di laporkan komplikasi thromboembolik pada pasien thalassemia,
menggambarkan adanya thrombotik di otak.43,44
2.2.Hepcidin
Hepcidin adalah protein 25-amino-acid dengan 8 residu sistein dan
4 ikatan disulfida, yang terdapat pada banyak spesies.
45
Ekspresi
hepcidin ini dikode oleh gen HAMP, yang dapat memproduksi 84-aminoacid preprohormon yang akan menjadi hormone matur hepcidin-25.45
Hepcidin pertama kali ditemukan pada sampel darah ultrafiltrat
plasma dan sampel urin sebagai peptide bakterisida kecil (defensing dan
cathelidin ) dan dinamakan liver – expresses antimicrobial peptide (LEAP1). Hepcidin berasal dari tempat sintesis di dalam hepatosit (hep-) dan
aktivitas antimicrobial (-cidin). Gen encoding Hepcidin (HAMP, 19q13)
ditemukan di liver , jantung, otak, spinal cord, usus, lambung, pancreas,
adiposity, otot skeletal, testis dan makrofag. 44
Universitas Sumatera Utara
2.2.1. Struktur dan Sintesa Hepcidin
Gen hepcidin manusia (HAMP) berada di lokasi kromosom 19q13.
Dimana Hepcidin mempunyai panjang 2637 base pairs dan terdiri dari 3
ekson dan 2 intron. Ekspresi gen HAMP terutama terjadi di liver, terdapat
juga pada jantung, otak, paru, kelenjar prostat, tonsil, kelenjar ludah, dan
trachea. HAMP mengkode precursor Hepcidin – Prohepcidin, yang mana
merupakan 84 asam amino protein, terdiri dari 24 asam amino pada Nterminal, 35 asam amino pada proregion dan pada C- terminal 20 atau 25
asam amino matang. Hepcidin terdiri dari tiga bentuk, yaitu : 25 asam
amino, 20 asam amino dan 22 asam amino peptide. Ketiga bentuk ini
terdeteksi dalam urin, tetapi hanya hepsidin 25 dan hepcidin 20 yang
terdapat dalam serum manusia.Struktur hepcidin 25, yang merupakan
bentuk utama dari hepcidin, yang berisi delapan residu sistein yang
dihubungkan oleh ikatan disulfide. Molekul hepcidin berbentuk seperti
jepitan rambut (hairpin) dimana kedua lengannya silang oleh gugusan
disulfide.44,47
2.2.2. Hepcidin dan metabolisme Besi
Hubungan antara hepcidin dan metabolisme besi pertama
diungkapkan oleh Pigeon et al selama penelitian tentang respon hepatic
terhadap kelebihan besi. Mereka menemukan mRNA dan hepcidin oleh
subtractive
hibridisasi
dan
kelebihan
besi
versus
liver
normal
menunjukkan bahwa mRNA di dominasi dinyatakan oleh hepatosit.47
Universitas Sumatera Utara
Zat besi adalah elemen yang penting bagi tubuh. Walaupun hanya
dibutuhkan dalam jumlah sedikit, zat besi berperan penting dalam banyak
proses metabolisme tubuh, salah satunya adalah proses hematopoiesis.
Hepcidin adalah salah satu protein yang berperan meregulasi kadar zat
besi di dalam darah. Kadar hepcidin dalam tubuh dapat dipengaruhi oleh
beberapa kondisi, salah satunya adalah rendahnya kadar besi di dalam
tubuh.48
Hepcidin adalah hormon peptida yang berfungsi sebagai regulator
homeostatis metabolisme sistemik besi dan mediator pertahanan tubuh.
Sensor sirkulasi besi dan kelebihan besi yang diperkirakan terjadi di liver
merupakan tempat utama produksi dan sekresi daripada hepcidin.
Beberapa kondisi fisiologis dan patologis dapat mempengaruhi sintesis
hepcidin. Situasi yang memerlukan jumlah zat besi yang besar yaitu
aktivitas eritropoiesis akan menurunkan sintesis hepcidin. Sedangkan
pada kondisi seperti kurangnya cadangan zat besi, inflamasi, infeksi akan
meningkatkan sintesis hepcidin.14,48
Padaβ-thalassemia traitnilai ferritin lebih tinggi daripada anemia
defisiensi besi. Dimana pada proses eritropoiesis menekan hepcidin oleh
karena sinyal eritropoiesis memiliki pengaruh fisiologis yang besar. Kadar
hepcidin
rendah mengindikasikan suatu resiko iron-overload yang
signifikan.12,49
Pada suatu populasi survey dari anak usia sekolah di Sri lanka,
β-thalassemia (tetapi bukan HbE) memiliki hubungan dengan peningkatan
Universitas Sumatera Utara
eritropoeisis dan penghambatan hepcidin secara ringan. Hal ini
mengarahkan
kemungkinan
terjadinya
akumulasi
besi.
Sebagai
kesimpulan pengaruh dari eritropoeisis pada penghambatan hepcidin
berhubungan dengan variasi fenotip penyakit dan patogenesa HbE-β
thalassemia
dan
mengidentifikasikan
bahwa
epidemologi
dari
β-
thalassemia trait perlu ditimbangkan ketika merencanakan intervensi besi
pada masyarakat.49
Iron-overload menyebabkan cardiomyopathy yang paling sering
menyebabkan kematian pada pasien thalassemia yang tergantung pada
transfusi tetapi pada thalassemia yang tidak tergantung pada transfusi
juga memiliki resiko yang tinggi terhadap iron-overload dan komplikasinya
khususnya penyakit hepatic dan endokrin. Hepcidin meregulasi status
besi sistemik dengan mengontrol absorbsi besi dengan pelepasan besi
dari makrofag. Sintesa hepcidin ditekan oleh eritropoeisis tetapi
ditingkatkan oleh akumulasi besi dan inflamasi. Normalnya signal – signal
ini seimbang untuk menghasilkan kadar besi yang baik untuk memenuhi
kebutuhan
eritpoeisis
tetapi
pada
thalassemia
eritropoeisis
yang
berlebihan menekan hepcidin sehingga meningkatkan absorbsi besi. Besi
dari transfusi memperbanyak cadangan besi.13,15,49
Universitas Sumatera Utara
Ineffective erythropoiesis
Chronic anemia / hipoxia
NTDT
↑Erytropoietin
Hepcidin↓
↓Ferroportin
↑intestinal iron absorption
↑Release of recycled iron
from RES
Iron-overload
Gambar. 2.7.Mekanisme terjadi iron-overload pada NTDT12
2.3.Soluble transferrin reseptor(sTfR)
Reseptor transferin adalah bagianyang terlepas dari permukaan
sel berupa bentuk terlarut dalam serum, disebut soluble transferrin
receptor(sTfR),
dengan
berat
molekul
sekitar
95
kDa.
Secara
strukturalsTfR merupakan bagian yang menonjol dari reseptor transferin
yang kehilangan domain trans-membran dan sitoplasmiknya.17,57
Pada anemia chronic desease, sTfRakan meningkat bila disertai
dengan anemia defisiensi besi.57
Universitas Sumatera Utara
Beberapa studi menunjukkan retikulosit domba yang dikultur invitro memproduksi exosome yang berisi reseptor transferin. Exosome ini
berasal dari pembentukan gelembung atau kantong (bleb) internal di
dalam vesikel, kemudian membentuk endosom multivesikuler, lalu
dikeluarkan dari dalam sel secara eksositosis. Retikulosit melepaskan
exosome yang utuh (intact) dan sTfR. Ini menunjukkan bahwa reseptor
transferin
sudah dipecah secara proteolitik di dalam exosome
dan
exosome ini merupakan sumber utama sTfR. Ada yang menduga bahwa
protease dari granulosit sirkulasi berperan dalam proteolisis reseptor
transferin yang dilepaskan dari exosome. Retikulosit meningkat setelah
suplementasi Fe pada penderita defisiensi Fe lalu kembali ke nilai normal.
Puncak nilai hitung retikulosit tampak pada 2 hari setelah puncak kadar
sTfR. Defisiensi Fe akan meningkatkan secara nyata sTfR yang
dilepaskan dari dalam sel.50
Terdapat variasi intra individual (koefisien variasi 13,6%) dan
variasi interindividual (20,8%). Rentang nilai 7,6 - 37,7 nmol/L (dengan
konversi satuan ke mg/L menjadi 0,58 – 2,83 mg/L) dengan nilai rerata
19,5±5 nmol/L (dengan konversi satuan ke mg/L menjadi 1,46 ± 0,4 mg/L)
dan terdistribusi menurut distribusi Gauss.50,51Peneliti lain ada yang
mendapatkan distribusi non Gauss dan rentang nilai yang bervariasi,
seperti yang didapatkan Jayaranee, dkk pada tahun 2009 dengan rentang
nilai 1,53 ± 0,8 mg/L.Tidak ada korelasi menurut umur, tidak ada
perbedaan antara laki-laki dan perempuan, dan tidak ada perbedaan
Universitas Sumatera Utara
antara pre dan post menopause. Orang yang tinggal di ketinggian
mempunyai sTfR 9% lebih tinggi dibanding yang tinggal di tempat dengan
ketinggian permukaan laut. Kadar feritin serum menggambarkan status
cadangan Fe sedangkan kadar sTfR menggambarkan status Fe
fungsional. Kadar sTfR berhubungan langsung dengan peningkatan
massa prekursor eritroid
dibandingkan dengan ambilan (uptake)
transferin eritron. Ini menunjukkan bahwa sTfR dapat dipakai sebagai
ukuran kuantitatif eritropoiesis total.52
2.4. DiagnosisThalassemia
2.4.1. Anamnese
Dalam mendiagnosa thalassemia sangat penting mengetahui
tentang riwayat penderita dan keluarga, karena ada beberapa populasi
dengan ras etnik tertentu memiliki frekuensi yang tinggi untuk jenis gen
abnormalthalassemia.
2.4.2. Pemeriksaan fisik
Pada pemeriksaan fisik penderita thalassemia dapat dijumpai
adanya tanda pucat yang menunjukkan adanya anemia, ikterus adanya
pembesaran organ seperti splenomegali, hepatomegali, dan skeletal
formation.39,53
Universitas Sumatera Utara
2.4.3. Pemeriksaan Hematologi
2.4.3.1. Full Blood Count (FBC)
Dengan pemeriksaanFBC (Full Blood Count)dapat dilihat nilai
eritrosit
rerata
seperti
Mean
Corpuscular
Volume
(MCV),
Mean
corpuscular hemoglobin (MCH), Red Blood Cell Distribution Width (RDW).
Pada penderitaβ-thalassemia trait biasanya nilai MCV dan MCH rendah
(mikrositer hipokrom) dan mengalami anemia ringan,40,54,55
2.4.3.2. Sedian hapus darah tepi
Pemeriksaan
laboratorium
pada
penderitaβ-thalassemia
trait
diperlukan juga evaluasi sediaan hapusan darah tepi dengan tujuan untuk
melihat morfologi eritrosit, biasanya mikrositer hipokrom.7,56
2.4.3.3. Analisa hemoglobin
Selain pemeriksaan FBC dalam mendiagnosa β-Thalassemia trait
sangat penting dilakukan pemeriksaan kuantitasi dari HbA2, sehingga
diperlukan presisi yang baik dalam metode kuantitasi HbA2. Ada
beberapa
metode
dalam
pemeriksaan
HbA2
yaitu
Hemoglobin
elektroforesis dengan media sellulose asetat, kromatografi kolom mikro,
high performance liquid chromatography (HPLC) dan elektroforesis
kapiler. International Committe for Standardization in haematology (ICSH)
menganjurkan metode terpilih dengan kromatografi mikro kolom karena
memiliki ketelitian yang baik dengan CV