MATERI POKOK : APOPTOSIS
3. Mekanisme apoptosis
d. Interaksi limfosit
Perkembangan limfosit B dan Limfosit T pada tubuh manusia merupakan suatu proses yang kompleks , yang akan mem buang sel-sel yang berpotensi menjadi rusak. Cytotoksik T sel dapat secara langsung menginduksi apoptosis pada sel melalui terbukanya suatu celah pada target membran dan pelepasan zat-zat kimia untuk mengawali proses apoptosis. Celah ini dapat terjadi melalui adanya sekresi perforin, granul yang berisi granzyme B, serine protease yang dapat mengaktivasi caspase melalui pemecahan residu aspartat.
e. Involusi hormonal pada usia dewasa.
Apoptosis dapat terjadi misalnya pada pel epasan sel endometrium selama siklus menstruasi, regresi pada pay udara setelah masa menyusui dan atresia folikel ovarium pada menopause.
3. Mekanisme apoptosis
Mekanisme apoptosis sangat kompleks dan rumit. Secara garis besarnya apoptosis dibagi menjadi 4 tahap, yaitu :
1. Adanya signal kematian (penginduksi apoptosis).
2. Tahap integrasi atau pengaturan (transduksi signal, induksi gen apoptosis yang berhubungan, dll)
3. Tahap pelaksanaan apoptosis (degradasi DNA, pembongkaran sel, dll) 4. Fagositosis.
Signal Penginduksi Apoptosis
Apoptosis tidak memerlukan suatu proses transkripsi atau translasi. Molecular machine yang dibutuhkan untuk kematian sel dianggap mengalami dormansi dan hanya memerlukan aktivasi yang cepat. Signal yang menginduksi apoptosis bisa berasal dari ekstraseluler dan intraseluler.
Signal ekstraseluler contohnya hormon hormon. Hormon tiroksin menginduksi apoptosis pada ekor tadpole. Apoptosis juga bisa dipicu oleh kurangnya signal yang dibutuhkan sel untuk bertahan hidup seperti growth factor. Sel lain, sel berhubungan dengan sel yang berdekatanjuga bisa memberikan signal untuk apoptosis. Signal intraseluler misalnya radiasi
32
ionisasi, kerusakan karena oksidasi radikal bebas, dan gangguan pada siklus sel. Kedua jalur penginduksi tersebut bertemu di dalam sel, berubah menjadi famili protein pengeksekusiutama yang dikenal sebagai caspase. Sel yang berbeda memberikan respon yang berbeda terhadap penginduksi apoptosis. Misalnya sel splenic limfosit akan mengalami apoptosis saat terpapar radiasi ionisasi, sedangkan sel myocyte tidak mengalami apoptosis untuk pemaparan yang sama.
Tahap Pelaksanaan Apoptosis
Sinyal apoptosis bisa terjadi secara intraseluler dan ekstraseluler. Jalur ekstrinsik (ekstraseluler) diinisiasi melalui stimulasi dari reseptor kematian (death receptor) sedangkan jalur intrinsik diinisiasi melalui pelepasan faktor signal dari mitokondria dalam sel. Proses apoptosis dikendalikan oleh berbagai tingkat sinyal sel, yang dapat berasal dari pencetus ekstrinsik maupun intrinsik . Yang termasuk pada sinyal ekstrinsik antara lain hormon, faktor pertumbuhan, nitric oxide dan cytokine. Semua sinyal tersebut harus dapat menembus membran plasma ataupun transduksi untuk dapat menimbulkan respon.
Sinyal intrinsik apoptosis merupakan suatu respon yang diinisiasi oleh sel sebagai respon terhadap stress dan akhirnya dapat mengakibatkan kematian sel. Pengikatan reseptor nuklear oleh glukokortikoid, panas, radiasi, kekurangan nutrisi, infeksi virus dan hipoksia merupakan keadaan yang dapat m enimbulkan pelepasan sinyal apoptosis intrinsik melalui kerusakan sel. Sebelum terjadi proses kematian sel melalui enzym, sinyal apoptosis harus dihubungkan dengan pathway kematian sel melalui regulasi protein. Pada regulasi ini terdapat dua metode yang telah dikenali untuk mekanisme apoptosis , yaitu : melalui mitokondria dan penghantaran sinyal secara langsung melalui adapter protein.
1. Ektrinsik Pathway (di inisiasi oleh kematian receptor)
Pathway ini diinisiasi oleh pengikatan receptor kematian pada permukaan sel pada berbagai sel. Reseptor kematian merupakan bagian dari reseptor tumor nekrosis
faktor yang terdiri dari cytoplasmic domain , berfungsi untuk mengirim sinyal apoptotic. Reseptor kematian yang diketahui antara lain TNF reseptor tipe 1 yang dihubungkan dengan protein Fas (CD95) . Pada saat Fas berikatan dengan
33
dan cytoplasmic death domain membentuk binding site untuk adapter protein, FADD (Fas –associated death domain). FA DD ini melekat pada reseptor kematian dan mulai berikatan dengan bentuk inaktif da ri caspase 8. Molekul procaspase 8 ini kemudian dibawa keatas dan kemudian pecah menjadi caspase 8 aktif. Enzym ini kemudian mencetuskan cascade aktifasi caspase dan kemudian
mengaktifkan procaspase lainnya dan mengak tifkan enzym untuk mediator pada
fase eksekusi. Pathway ini dapat dihambat oleh protein FLIP, tida k menyebabkan pecahnya enzym procaspase 8 dan tidak menjadi aktif.
2. Intrinsik (Mitokondrial) Pathway
Pathway ini terjadi oleh karena adanya permeabilitas mitokondria dan pelepasan molekul pro-apoptosis ke dalam sitoplasma,tanpa memerlukan reseptor kematian. Faktor pertumbuhan dan siinyal lainny a dapat merangsang pembentukan protein antiapoptosis Bcl2, yang berfungsi sebagai regulasi apoptosis. Protein anti apoptosis yang utama adalah: Bcl-2 dan Bcl-x, yang pada keadaan normal terdapat pada membrane mitokondria dan sitoplasma. Pada saat sel mengalami stress, Bc l-2 dan Bcl-x menghilang dari membran mitokondria dan digantikan ol eh pro-apoptosis protein, s eperti Bak, Bax, Bim. Sewaktu kadar Bcl-2, Bc l-x menurun, permeabilita s membran mitokondria meningkat , beberapa protein dapat mengaktifkan cascade caspase. Salah satu protein tersebut adalan cytoc hrom-c yang diperlukan untuk proses respirasi pada mitokondria. Di dalam cytosol, cytochrom c berikatan dengan protein Apaf-1 (apoptosis activating factor-1) dan mengakti vasi caspase-9. Protein mitokondria lainnya, seperti Apoptosis Inducing Fa ctor (AIF)memasuki sitoplasma dengan berbagai inhibitor apoptosis yang pada keadaan normal untuk menghambat aktivasi caspase. 1. Eksekusi
Setelah sel menerima sinyal yang ses uai untuk apoptosis, selanjutnya organela- organela sel akan mengalami degradasi yang diaktifasi oleh caspase proteolitik. Sel yang mulai apoptosis , secara mikroskopis akan mengalami perubahan :
a. Sel mengerut dan lebih bulat , karena pemecahan proteinaseous sitoskeleton oleh caspase b. Sitoplasma tampak lebih padat
34
(pyknotik). Kromatin berkelompok di bagian perifer , dibawah membran inti menjadi massa padat dalam berbagai bentuk dan ukuran.
d. Membran inti menjadi diskontinue dan DNA yang ada didalamnya pecah menjadi fragmen-fragmen (karyorheksis). Degr adasi DNA ini mengakibatkan inti terpecah menjadi beberapa nukleosomal unit
e. Membran sel memperli hatkan tonjolan-tonjolan ya ng iregular / blebs pada sitoplasma f. Sel terpecah menjadi beberapa fragmen , yang disebut dengan apoptotic bodies.
g. Apoptotic bodies ini akan difagosit oleh sel yang ada disekitarnya.
2. Pengangkatan sel yang mati
Sel yang mati pada tahap akhir apoptosis me mpuyai suatu fagositotik molekul pada permukaannya ( cth : phosphatidylserine) . Phosphatidylserine ini pada keadaan normal berada pada permukaan cytosolic dari plasma membran, tetapi pada proses apoptosis tersebar pada permukaan e kstraseluler melalui protein scramblase. Molekul ini merupakan suatu penanda sel untuk fagositosis oleh sel yang mempunyai reseptor yang sesuai, seper ti makrofag. Selanjutnya sitoskeleton memfagosit melalui engulfment pada molekul tersebut. Pengangkatan sel yang mati melalui fagosit terjadi tanpa disertai dengan respon inflamasi.
Jawablah Pertanyaan ini :