KAJIAN PUSTAKA
2.11 Fungsi Matriks Metaloproteinase 9 (MMP-9/Gelatinase)
Diantara seluruh MMP, salah satu kelompok gelatinase yaitu MMP-9 (gelatinase B) mendapat perhatian pada beberapa penelitian dalam memahami sifat invasif dan metastatik tumor terkait kemampuannya dalam mendegradasi kolagen IV, komponen utama dari membran basalis epitel dan vaskuler. Hubungan antara komponen radang, stroma dan tumor mempengaruhi aktivasi dan produksi MMP-9/ gelatinase B. Gen MMP-9/ gelatinase B berlokasi pada kromosom 20q11.2-q13.1, terdiri dari 7.654 basa dan ditranskripsikan sebagai 2.4 kb mRNA tunggal (Bouchet et al., 2014; Marecko et al., 2014).
Protein MMP-9 merupakan enzim metallo-multidomain, dengan catalytic site tersusun atas domain pengikat logam yang dipisahkan dari active site oleh ulangan tiga fibronektin yang memfasilitasi degradasi substrat besar seperti elastin dan penghancuran kolagen. Dalam regio ini, asam amino Asp309, Asn319, Asp232, Tyr320 dan Arg3076 penting untuk pengikat gelatin. Catalytic site tetap dipertahankan dalam bentuk tidak aktif oleh amino-terminal pro-peptide PRCGXPD, dengan koordinasi cysteine bersama katalitik Zn2+. Ujung terminal COOH dari MMP-9 mengandung domain hemopexin yang mengatur ikatan dengan substrat, berinteraksi dengan inhibitor dan membantu ikatan ke permukaan sel. Domain
O-glycosylated sentral memberikan fleksibilitas molekuler, mengatur spesifisitas
substrat MMP-9 invasi yang bergantung MMP-9, interaksi dengan TIMP dan lokalisasi permukaan sel. Domain ini membantu pergerakan MMP-9 sepanjang
substrat makromolekuler dan melepaskan ikatan kolagen sebelum dipecahkan oleh enzim lainnya (Farina et al., 2014; Loffek et al., 2011).
Keterangan:
Gambar 2.15
Struktur MMP-9 (Gelatinase B) (Loffek et al., 2011)
MMP-9 dihasilkan oleh sel tubuh manusia, seperti sel fibroblast stroma, sel endotelial, sel polimorfonuklear (PMN), keratinosit, makrofag dan beberapa sel epitel. Aktivitas enzimatik MMP-9 dihambat oleh inhibitor protease sistemik α2-makrogloblin, anggota famili TIMP dan antagonis terhadap domain hemopexinnya sendiri. MMP-9 mendapat perhatian khusus karena ekspresi basalnya rendah secara normal, sedangkan pada kondisi kanker MMP-9 terekspresi kuat akibat respon terhadap berbagai faktor pertumbuhan dan sitokin. Melalui penelitian eksperimental terhadap tikus dengan defisiensi MMP-9 menunjukkan kegagalan metastasis dan pertumbuhan tumor (Farina et al., 2014).
Peranan proonkogenik MMP-9 telah dilaporkan, diantaranya berkaitan dengan transformasi neoplastik, inisiasi dan promosi tumor dan instabilitas genetik. MMP-9
dapat menempati inti sel, meskipun memiliki sinyal lokalisasi inti klasik yang rendah dan aktivitas gelatinase inti menyatu dengan peningkatan fragmentasi DNA. Gelatinase inti ini mendegradasi matriks protein inti yaitu PARP (poly-ADP-ribose-polymerase), menghindarkannya dari proses perbaikan DNA (Farina et al., 2014).
Gambar 2.16
Peranan MMP-9 yang bebas TIMP yang berasal dari sel radang PMN sel tumor maupun stroma dalam inisiasi tumor dan promosi instabilitas genetik. Melalui degradasi matriks ekstraseluler (ECM), dan aktivitas kemokin, sitokin dan growth
factor (Farina et al., 2014).
Peningkatan aktivitas MMP-9 yang ditunjang oleh PMN neutrofil selanjutnya juga meningkatkan penarikan neutrofil melalui degradasi yang dimediasi MMP-9 dan superaktivasi IL-8, meningkatkan istabilitas genetik. Selanjutnya MMP-9 terlibat dalam ekspansi klonal yang merupakan tahap penting pada progresi tumor dengan melibatkan keseimbangan antara proliferasi, apoptosis dan angiogenesis. Transisi epitelial menjadi mesenkimal (EMT) merupakan kemampuan perubahan sel epitel yang awalnya tidak dapat bergerak menjadi sel progenitor mesenkimal yang dapat
bergerak. Mekanisme ini penting untuk perkembangan (tipe 1), proses penyembuhan normal atau fibrosis patologis (tipe 2) dan transformasi metastatik sel kanker (tipe 3). EMT tipe 3 sangat fundamental pada progresi tumor untuk bermetastasis, dan baik sel kanker yang mengalami reaktivasi ataupun dediferensiasi atau teraktivasi ini akan terinduksi menjadi fenotip yang invasif dan memiliki kemampuan motilitas. MMP-9 merupakan protein penting yang berkaitan dan bahkan penyebab EMT (Antonietta et
al, 2014).
Gambar 2.17
Transisi epitelial menjadi mesenkimal (EMT) yang dipicu MMP-9 (Farina et al., 2014)
Neovaskularisasi tumor merupakan proses penting untuk ekspansi tumor primer, progresi metastatik dan pertumbuhan metastatik, terjadi melalui beberapa proses meliputi permulaan angiogenesis, vaskulogenesis, gabungan intersusepsi dan/atau menyerupai vaskuler. Tidak seperti pembuluh darah normal, pembuluh darah pada tumor bersifat abnormal dan imatur. MMP-9/ gelatinase B merupakan molekul proangiogenik dan memicu aktivasi angiogenik pada pembuluh darah tua dengan cara
mengatur proliferasi perisit, apoptosis dan penarikan perisit selama angiogenesis serta memobilisasi perekrutan prekursor angiogenik sumsum tulang ke stroma tumor untuk meningkatkan proses angiogenik dan vaskulogenik tumor. MMP-9 juga memicu aktivasi angiogenik dengan memobilisasi mitogen angiogenik seperti FGF and VEGF. Selain itu hipoksia karena tumor merupakan stimulus angiogenesis dan berperan meningkatkan ekspresi MMP-9 vaskuler (Farina et al., 2014).
Gambar 2.18
Peranan MMP-9 bebas TIMP dari sel radang PMN, MMP-9 tumor/ stroma onkogen dan hipoksia dalam mengaktifkan angiogenesis (Farina et al., 2014)
Sedangkan keterlibatan MMP-9 dengan proses metastasis merupakan kolaborasi proses ekspansi, EMT dan angiogenesis. Khusus mengenai invasi ke limfonodi dikaitkan dengan keterlibatan interaksi antara kemokin dengan reseptor kemokin
CCR7 yang sebelumnya berfungsi meningkatkan ekspresi MMP-9 (Farina et al., 2014).
Gambar 2.19
Kaitan MMP-9 dengan kemampuan metastasis tumor (Farina et al., 2014)
2.12 Peranan Matriks Metaloproteinase 9 (MMP-9)/Gelatinase B pada
Karsinoma Tiroid Papiler
Berbagai landasan teoritis telah memaparkan bahwa MMP-9 mempengaruhi sifat invasif, kemampuan progresi dan kemampuan bermetastasis tumor sehingga dapat menjadi acuan bahwa MMP-9 layak menjadi salah satu marka atau penanda agresivitas tumor. Sebuah penelitian menemukan bahwa terdapat hubungan yang bermakna antara ekspresi MMP-9 dengan stadium IUCC dan metastasis ke limfonodi. Penelitian lainnya membuktikan perbedaan ekspresi MMP-9 yang sangat bermakna antara karsinoma tiroid, adenoma tiroid dan goiter multinoduler. Hal ini
menunjukkan bahwa MMP-9 memiliki peranan kunci dalam transformasi onkogenik tumor tiroid. Adapula penelitian yang menyebutkan bahwa ekspresi MMP-9 secara bermakna berkaitan dengan ukuran tumor selain stadium UICC dan adanya metastasis ke limfonodi maupun metastasis jauh. Namun ekspresi MMP-9 tidak berkorelasi dengan jenis kelamin dan usia pasien. Hasil penelitian ini mendukung teori mengenai kaitan MMP-9 dengan progresi, kemampuan invasi dan metastasis tumor. Temuan ini kemudian menjadi landasan bahwa tingginya ekspresi MMP-9 dapat menjadi marker diagnostik yang berguna dan mungkin juga merupakan target yang potensial pada terapi karsinoma tiroid (Marecko et al., 2008).
Bahkan temuan terbaru membuktikan BRAFV600E yang merupakan marka spesifik penentu agresivitas KTP terlebih dahulu perlu menginduksi MMP untuk memunculan sifat invasif dan kemampuan metastasis tumor. Hal ini tampak setelah dilakukan pemeriksaan imunohistokimia pada enam puluh kasus KTP klasik baik antibodi anti MMP-2 maupun MMP-9, didapatkan MMP-2 terdeteksi pada 32 spesimen (53.3%), sedangkan MMP-9 pada 52 spesimen (86.7%). Pada analisis univariat, terdapat korelasi yang signifikan antara positivitas BRAFV600E dengan hasil IHK MMP-2 atau MMP-9 atau keduanya (PZ 0.028). Adanya ekspresi MMP-2 maupun MMP-9 secara signifikan juga berkaitan dengan perluasan ekstratiroid (PZ 0.030). Temuan ini menegaskan bahwa ekspresi MMP-9 merupakan marka atau penanda yang sinergis dengan ekspresi BRAFV600E Akhirnya disimpulkan bahwa MMP merupakan mediator efek BRAF pada sifat invasif tumor (Frasca et al., 2008).
Diketahui pula bahwa P53 yang merupakan guardian of genome dapat mengatur ekspresi MMP secara kompleks, dengan memicu peningkatan ekspresi MMP-2 dan DDR1 namun menghambat ekspresi MMP-1 dan MMP-9. Sehingga adanya mutasi P53 secara tidak langsung akan meningkatkan ekspresi MMP-9. Mutasi P53 berkaitan dengan sifat agresivitas tumor dan penanda prognosis yang buruk. Mengingat keterkaitan mutasi P53 dengan peningkatan ekspresi MMP-9 maka ekspresi MMP-9 merupakan marker yang relevan dalam menentukan agresivitas tumor, khususnya pada KTP (Powell et al., 2014).
Penelitian terbaru lainnya membuktikan bahwa imunoekspresi MMP-9 aktif berkorelasi positif dengan usia pasien, adanya metastasis ke limfonodi, adanya invasi ekstratiroid dan derajat infiltrasi tumor. Penelitian ini agak berbeda dengan penelitian sebelumnya karena menemukan bahwa ukuran tumor tidak terkait dengan tingkat ekspresi MMP-9 aktif. Hasil yang masih serupa yaitu memaparkan bahwa jenis kelamin juga tidak berhubungan dengan ekspresi MMP-9. Temuan ini kembali memaparkan bahwa MMP-9 bersifat aktif pada sel tumor dan hal ini mempengaruhi perangai agresif pada KTP (Ansari et al., 2013).
Sel yang mengekspresikan MMP-9 akan tampak berwarna coklat pada sitoplasma sel epitel ganas maupun stroma. Penilaian ekspresi MMP-9 dibuat berdasarkan analisis persentase sel tumor yang positif dan intensitas pewarnaannya (Meng et al., 2012; Marecko et al., 2014).
Gambar 2.20
Pulasan MMP-9 pada KTP. A.Hasil pulasan IHK MMP-9 total pada kasus KTP
encapsulated yang menunjukkan gambaran difus sedang. B. Hasil IHK MMP-9 aktif
dengan gambaran negatif pada sampel yang sama. C. Pulasan MMP-9 yang positif kuat dan difus pada kasus KTP dengan invasi ekstratiroid. D. Pulasan MMP-9 yang
59
BAB III
KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS