TINJAUAN PUSTAKA
5. Unclassified breast carcinoma
2.2 Patologi Molekular Kanker Payudara
2.2.3 Stem cell self renewal differentiation pathways .1 Notch signaling pathway
2.2.3.2 Wnt signaling pathway
Wnt signaling terlibat dalam pengaturan self-renewal dan differensiasi sel punca. Peran Wnt signaling pathway pertama kali teridentifikasi dalam perkembangan payudara embrionik normal dan perkembangan kanker. Jalur Wnt signaling penting dalam perkembangan, mengontrol komunikasi dari satu sel ke
sel lainnya untuk proliferasi dan diferensiasi sel selama masa perkembangan embrio, serta proses penyembuhan pada jaringan dewasa (Logan and Nusse, 2004;
Lie, et al., 2005). Selain itu juga penting untuk migrasi, invasi, adhesi dan keselamatan sel. Embrio yang menampilkan canonical Wnt inhibitor Dkk1 dapat menghambat secara komplet pembentukan placodes payudara, dan tikus dengan defisiensi Lef1 gagal membentuk buds payudara. Keadaan ini menunjukkan bahwa Wnt signaling dibutuhkan untuk perkembangan payudara pada masa embrionik (Turashvili, 2006). Jalur Wnt signaling juga dibutuhkan untuk menjaga jaringan dewasa seperti tulang, jantung, otot, dan sebagainya. Mutasi jalur ini pada orang dewasa dapat menimbulkan penyakit degenerasi dan kanker (Clevers and Nusse, 2012; Gabrovska, et al., 2012). Jalur Wnt signaling merupakan network protein yang menghantarkan signal dari reseptor permukaan sel melalui sitoplasma menuju inti. Aktifasi canonical Wnt pathway dimulai dari ikatan protein Wnt pada reseptor permukaan membran Frizzle di daerah N-terminal extra-cellular cysteine-rich domain dari reseptor family Frizzled (Fz) dan low-density lipoprotein receptor-related protein LRP5 dan LRP6. Signaling ini meningkatkan β-catenin sitoplasmik, yang ber-translokasi ke inti bila berikatan dengan faktor transkripsi famili Lef1/TCF (Rao and Kuhl, 2010).
Gambar 2.11 The canonical Wnt signaling pathway. (A) Absennya Wnt ligand, perekrutan APC/Axin/GSK3β complex dan phosphorylates catenin. Phosphorylated β-catenin dikenali dan ditandai untuk degradasi oleh E3 ubiquitin ligase (β-Trcp). Gen target Wnt ter-repressed oleh TCF-TLE/Groucho dan histone deacetylases (HDAC). (B) Ikatan antara Wnt ligand dengan Frizzled dan LRP5/6 merekrut Dvl, sehingga terjadi fosforilasi LRP5/6 dan perekrutan Axin. Pecahnya kompleks APC/Axin/GSK3β menyebabkan penimbunan cytoplasmic β-catenin, yang bertranslokasi ke inti dan merangsang transkripsi gen target Wnt (MacDonald, et al., 2009)
2.2.3.3 Bmi-1 (B-Cell-specific moloney murine leukemia virus integration site- 1)
Protein Bmi-1 merupakan protein pengatur self-renewal sel punca pada berbagai jenis jaringan, berperan sebagai epigenetic silencer yang mempengaruhi susunan kromatin dan identitas sel (Buszczak and Spradling, 2006; Sparmann and van Lohuizen, 2006). Aktifitas MaSC pada perkembangan kelenjar payudara tergantung pada Bmi-1 (Pietersen, et al., 2008), Bmi-1 mempromosi pembentukan mammosphere pada manusia, namun ekspresinya berlebihan pada kanker payudara. Bmi-1 berfungsi untuk mempertahankan proliferasi sel progenitor payudara. Bila terdapat defisiensi Bmi-1 pada jaringan maka akan terjadi diferensiasi sel alveolar prekoks (Liu, et al., 2006).
Bmi-1 berperan penting dalam pengaturan sel punca melalui aktifasi
berbagai Bmi-1 pathways, yang di-upregulated oleh SALL4 dan Hedgehog (Hh) signaling (Gambar 2.12). Pengaturan stem cell self-renewal adalah melalui
penekanan terhadap gen Hox, gen lokus INK4a, p16INK4a dan p19ARF, serta aktifasi telomerase, faktor transkripsi GATA3, dan NF-kB pathway. Gen-gen dan signaling ini berperan dalam stem cell fate decisions termasuk mencegah proses
penuaan, apoptosis dan diferensiasi, serta merangsang immortalisasi dan mempromosi proliferasi (Jiang, 2009).
Gambar 2.12 Peran Bmi-1 dalam pengaturan sel punca (Jiang, 2009)
2.2.3.4 Hedgehog (Hh)
Jalur Hedgehog signaling pertama kali teridentifikasi pada Drosophilia, sebagai suatu mediator pola segmentasi selama perkembangan embrionik, dan berperan dalam pengaturan proliferasi, migrasi serta diferensiasi sel target (Varjosalo and Taipale, 2008). Hh signaling dijumpai pada vertebra dan mempunyai aktifitas yang tinggi selama masa perkembangan mammalia, terutama saat pembentukan neural tube dan kerangka, namun kemudian mengalami silencing pada sebagian jaringan dewasa. Pada organ susunan saraf pusat dan
jaringan setelah mengalami jejas (Ahn and Joyner, 2005; Beachy, et al., 2004).
Jalur aktifasi Hh signaling diawali dengan pengikatan satu dari tiga ligand yang ditemukan pada mammalia yaitu: Sonic (SHH), Desert (DHH), dan Indian Hedgehog (IHH), terhadap Patched (Ptch1), suatu jenis reseptor 12-pass transmembrane-spanning (Gambar 2.13).
Gambar 2.13 Hh signaling. Jalur skematik signal transduksi Hh yang berasal dari perkembangan dan kanker (Akil, et al., 2010)
Bila tidak ada ligand Hh, Ptch berlokasi pada silium dan menghambat Smoothened (Smo). Faktor transkripsi Gli mencegah transkripsi gen target (Gambar 2.13.A). Tiga homolog Hh pada mammalia (SHh, IHh, DHh) mengikat Ptch pada permukaan sel yang memungkinkan pergerakan Smo keluar dari silium primer, dimana Smo dapat mengaktifkan faktor transkripsi Gli. Dalam proses ini, faktor transkripsi Gli diproses menjadi bentuk aktif dan akan translokasi ke inti untuk merangsang transkripsi gen target Hh. Antibodi terhadap ligand Hh (5E1) dan robotnikinin menghambat jalur aktifasi ini dengan mencegah interaksi ligand Hh terhadap Ptch. Cyclopamine dan antagonist Smo berikatan langsung dan menghambat fungsinya. Ikatan HP-I, HP-2, HP-3 dan HP-4 pada DNA akan
menghambat kaskade Hh signaling. GANT (antagonis Gli) bersamaan HP-1 dan HP-4 dapat menghambat ikatan faktor transkripsi Gli terhadap DNA (Gambar 2.13.B). (Akil, et al., 2010).
Pada sebagian kasus keganasan terjadi aktifasi jalur yang abnormal akibat kadar ligand Hh yang meningkat. Autokrin maupun juxtacrin signaling pada sel tumor dijumpai pada jalur Hh. Meningkatnya aktifitas jalur Hh baik melalui aktifasi mutasi atau autokrin signaling dapat merangsang tampilan gen untuk proliferasi (Cyclin D1, Cyclin D2, N-Myc, IGF2, Hes1), keselamatan sel (Bcl2), angiogenesis (VEGF), dan ketidakstabilan genetik (Stecca and Ruizi-Altaba, 2010). Parakrin Hh signaling alternatif menunjukkan bahwa sel tumor menghasilkan ligand Hh di bawah rangsangan sel stroma (Gambar 2.14) (Yauch, et al., 2008; Tian, et al., 2009; Theunissen and deSauvage, 2009).
Gambar 2.14 Model Hh signaling pada kanker (Akil, et al., 2010)
Hh signaling juga terlibat di dalam pengaturan self-renewal sel punca pada jaringan tertentu (Molofsky, et al., 2004). Pada kelenjar payudara, Hh signaling
(melalui aktifasi reseptor smoothened) mempunyai peran yang berlawanan dan dapat mengurangi aktifitas MaSC (Moraes, et al., 2007). Jalur aktifasi oleh ligand Hh pada sel punca kanker payudara (CSCs) menampilkan Gli-1/Gli-2. Inhibisi jalur ini oleh cyclopamine maupun siRNA secara langsung mengganggu tampilan Gli1 / Gli2 dan Bmi1, suatu kompleks pengaturan self renewal pada sel punca (Liu, et al., 2006). Hh signaling juga berperan penting dalam proses tumorigenesis dan metastasis, sama seperti jalur Notch dan Wnt (Pannuti, et al., 2010;
Takahashi-Yanaga and Kahn, 2010). Pengaruh molekuler Hh signaling pada kanker payudara dapat dilihat pada gambar 2.15 (Kasper, et al., 2009).
Gambar 2.15 Mekanisme Hh signaling pada kanker payudara (Kasper, et al., 2009)
Hh signaling berperan dalam tumorigenesis melalui efek positif dalam hal proliferasi, keselamatan sel, self-renewal dan EMT. Proses ini termasuk aktifasi tumour promoting genes (merah) dan penekanan fungsi tumor suppressor genes (hijau) (Kasper, et al., 2009).
4
Proliferasi sel progenitor yang meningkat dapat menimbulkan displasia duktus. Kehilangan satu copy pengaturan negatif Hh dan Patched1, dapat meningkatkan proliferasi progenitor MaSCs (Li, et al., 2006). Hh mempromosi MaSCs menjadi sel progenitor yang diperantarai oleh promoter diferensiasi p63, seperti ΔNp63 and TA-p63 yang tertampil pada MaSC dan progenitor pools (Li, et al., 2006).