INFLAMASI DAN KEHILANGAN TULANG PADA
PENYAKIT PERIODONTAL
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi tugas dan melengkapi syarat guna memperoleh gelar Sarjana Kedokteran Gigi
Oleh :
ANNA RADIYA PUTRI NIM : 050600138
FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2009
Fakultas Kedokteran Gigi Departemen Periodonsia Tahun 2009
Anna Radiya Putri
Inflamasi dan Kehilangan Tulang pada Penyakit Periodontal
vii + 27 halaman
Penyakit periodontal merupakan penyakit pada jaringan pendukung gigi yang terutama disebabkan oleh bakteri. Bakteri-bakteri yang terlibat dalam penyakit periodontal didominasi spesies bakteri gram negatif dan anaerob. Bakteri-bakteri tersebut memiliki beberapa mekanisme patogenik dalam menyebabkan terjadinya penyakit periodontal.
Bila terjadi serangan bakteri, tubuh akan meresponnya dengan reaksi inflamasi. Pada saat terjadinya inflamasi, sejumlah sel dan mediator pro-inflamatori akan berkumpul pada sisi yang terinfeksi. Sel-sel dan mediator pro-inflamatori tersebut meliputi sel mast, netrofil (PMN), makrofag, sel natural killer, sel plasma, limfosit, interleukin, IFN, TNF-α, dan PGE2
Bakteri dan produk bakteri dapat menyebabkan terjadinya resorpsi tulang baik secara langsung ataupun tidak langsung. Beberapa produk dan komponen bakteri seperti LPS, peptidoglikan, MDP (muramyl dipeptide), dll. secara langsung dapat merangsang terjadinya resorpsi tulang. Sedangkan secara tidak langsung, resorpsi tulang yang terjadi pada penyakit periodontal merupakan interaksi antara bakteri ataupun produk bakteri dengan sel-sel pejamu yang menghasilkan berbagai molekul
ataupun mediator yang pada akhirnya menginduksi terjadinya resorpsi tulang. Molekul dan mediator tersebut meliputi interleukin-1, tumor necrosis factor alpha, dan PGE2
Selain terjadi proses resorpsi tulang pada penyakit periodontal, terjadi juga proses pembentukan tulang. Namun, proses resorpsi terjadi lebih dominan dibandingkan proses pembentukan tulang.
.
Daftar Rujukan : 27 (2001 – 2009)
PERNYATAAN PERSETUJUAN
Skripsi ini telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan tim penguji skripsi
Medan, 23 Juli 2009
Pembimbing Tanda Tangan
1. Saidina Hamzah Daliemunthe,drg.Sp.Perio (K) ... NIP : 130 358 271
TIM PENGUJI SKRIPSI
Skripsi ini telah dipertahankan dihadapan tim penguji pada tanggal 23 Juli 2009
TIM PENGUJI
Ketua : Saidina Hamzah Daliemunthe,drg.,Sp.Perio (K) ... Anggota : 1. Irma Ervina, drg.,Sp.Perio ... 2. Zulkarnain, drg., M. Kes ... 3. Aini Hariyani Nst, drg ...
Disetujui Kepala Departemen,
Zulkarnain, drg., M. Kes NIP : 131 459 298
...
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur ke hadirat Allah SWT, Pencipta, Pemelihara dan Pemberi rizki kepada seluruh makhluk karena berkat rahmat dan hidayah-Nya skripsi ini telah selesai disusun dalam rangka memenuhi kewajiban penulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kedokteran Gigi di Universitas Sumatera Utara. Shalawat dan salam kita sanjungkan kepada Nabi Muhammad SAW beserta keluarga dan para sahabat beliau.
Dalam penulisan skripsi ini penulis ingin mengucapkan rasa hormat dan terima kasih yang tak terhingga kepada orangtua tercinta, Ayahanda Drs. Nasir Saleh M.Eng.Sc. dan Ibunda Drg. Chairumahnum S. serta adikku Chairunas A.P. yang telah mendo’akan penulis sehingga mampu menyelesaikan pendidikan ini.
Selain itu penulis juga mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Prof. Ismet Danial Nasution, drg., Sp.Pros. (K), Ph.D selaku dekan FKG USU.
2. Zulkarnain, drg., M.Kes. selaku Ketua Departemen Periodonsia dan seluruh staf pengajar serta karyawan Departemen Periodonsia.
4. Dosen penguji skripsi Zulkarnain, drg., M.Kes. dan Aini hariyani, drg. atas saran dan masukan sehingga skripsi ini dapat menjadi lebih baik lagi.
5. Eddy Anwar ketaren, drg., Sp.BM selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan perhatian dan motivasi kepada penulis selama menjalani pendidikan di FKG USU.
6. Sahabat-sahabat terbaikku Bunga, Pipit, Nita, Mia, Fania, Riris, Putri, semua teman yang berjuang di ujung rambung (Defrina, Ririn, Beby Dona, Tomas), vimon, indah, dan seluruh teman-teman angkatan 2005 atas kebersamaan, dukungan dan semua hal yang telah diberikan kepada penulis selama menjalani perkuliahan.
7. Kak Mely, kak Chiko dan abang kopian ABC atas bantuannya dalam mengumpulkan referensi.
8. Teman-teman seperjuangan skripsi di Departemen Periodonsia serta pihak lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu atas bantuan yang diberikan. Semoga Allah SWT membalas semua kebaikan dan memberikan kemudahan kepada kita.
Dengan kerendahan hati penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan sumbangsih dalam pengembangan ilmu pengetahuan. Semoga Allah SWT selalu meridhoi kita semua.
Medan, 23 Juli 2009 Penulis,
NIM : 050600138
(Anna Radiya Putri)
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... ii
HALAMAN TIM PENGUJI ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR TABEL ... vii
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
BAB 2 PERAN BAKTERI DALAM PATOGENESIS PENYAKIT PERIODONTAL 2.1 Jenis-jenis Bakteri pada Penyakit Periodontal ... 3
2.2 Mekanisme Bakteri Patogenik dalam Penyakit Periodontal ... 6
BAB 3 MEKANISME INFLAMASI PADA PATOGENESIS PENYAKIT PERIODONTAL 3.1 Respon Sel Inflamasi ... 9
3.2 Respon Mediator Pro-inflammatori ... 12
BAB 4 MEKANISME RESORPSI TULANG PADA PENYAKIT PERIODONTAL 4.1 Faktor dari Bakteri dan Produknya ... 15
4.2 Faktor dari Pejamu ... 16
4.3 Mekanisme Resorpsi Tulang ... 20
BAB 5 DISKUSI DAN KESIMPULAN ... 22
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1 Spesies bakteri yang terlibat sebagai patogen pada periodontitis ... 3 2 Mikroorganisme yang berkaitan dengan beberapa tipe penyakit
periodontal ... 5
Fakultas Kedokteran Gigi Departemen Periodonsia Tahun 2009
Anna Radiya Putri
Inflamasi dan Kehilangan Tulang pada Penyakit Periodontal
vii + 27 halaman
Penyakit periodontal merupakan penyakit pada jaringan pendukung gigi yang terutama disebabkan oleh bakteri. Bakteri-bakteri yang terlibat dalam penyakit periodontal didominasi spesies bakteri gram negatif dan anaerob. Bakteri-bakteri tersebut memiliki beberapa mekanisme patogenik dalam menyebabkan terjadinya penyakit periodontal.
Bila terjadi serangan bakteri, tubuh akan meresponnya dengan reaksi inflamasi. Pada saat terjadinya inflamasi, sejumlah sel dan mediator pro-inflamatori akan berkumpul pada sisi yang terinfeksi. Sel-sel dan mediator pro-inflamatori tersebut meliputi sel mast, netrofil (PMN), makrofag, sel natural killer, sel plasma, limfosit, interleukin, IFN, TNF-α, dan PGE2
Bakteri dan produk bakteri dapat menyebabkan terjadinya resorpsi tulang baik secara langsung ataupun tidak langsung. Beberapa produk dan komponen bakteri seperti LPS, peptidoglikan, MDP (muramyl dipeptide), dll. secara langsung dapat merangsang terjadinya resorpsi tulang. Sedangkan secara tidak langsung, resorpsi tulang yang terjadi pada penyakit periodontal merupakan interaksi antara bakteri ataupun produk bakteri dengan sel-sel pejamu yang menghasilkan berbagai molekul
ataupun mediator yang pada akhirnya menginduksi terjadinya resorpsi tulang. Molekul dan mediator tersebut meliputi interleukin-1, tumor necrosis factor alpha, dan PGE2
Selain terjadi proses resorpsi tulang pada penyakit periodontal, terjadi juga proses pembentukan tulang. Namun, proses resorpsi terjadi lebih dominan dibandingkan proses pembentukan tulang.
.
Daftar Rujukan : 27 (2001 – 2009)
BAB 1 PENDAHULUAN
Inflamasi dan kehilangan tulang merupakan tanda-tanda adanya penyakit periodontal.1 Penyebab utama penyakit periodontal adalah bakteri.2,3 Bakteri plak memproduksi sejumlah faktor yang dapat mempengaruhi jaringan periodontal secara langsung ataupun tidak langsung dengan merangsang reaksi imun.3 Beberapa produk bakteri dapat menghambat pertumbuhan atau mengganggu metabolisme sel-sel pejamu. Selain itu, produk bakteri dapat pula menimbulkan efek biologis pada sel-sel pejamu, yaitu dengan memicu sistem imunitas yang pada akhirnya menimbulkan kerusakan pada jaringan pejamu.
Dengan mengetahui faktor-faktor yang terlibat dalam inflamasi dan resorpsi tulang pada penyakit periodontal dan mekanisme berbagai faktor tersebut dalam menyebabkan penyakit, mungkin dapat dipertimbangkan perawatan periodontal dengan memodulasi respon imun yang terjadi.
4
Pada bab 2 akan dibahas mengenai peranan bakteri dalam patogenesis penyakit periodontal, meliputi jenis-jenis bakteri yang terlibat dan berbagai mekanisme patogenik bakteri dalam menyebabkan penyakit periodontal.
Pada bab 4 akan dibahas mengenai bakteri ataupun produknya, serta berbagai sel dan mediator pro-inflamatori yang terlibat dalam proses resorpsi tulang pada penyakit periodontal.
Pada akhir tulisan ini ditutup dengan diskusi dan kesimpulan yang terdapat pada bab 5.
---oOo---
BAB 2
PERAN BAKTERI DALAM PATOGENESIS PENYAKIT PERIODONTAL
Penyakit periodontal dapat didefenisikan sebagai proses patologis yang mengenai jaringan periodontal.2 Bentuk umum dari penyakit ini dikenal sebagai gingivitis dan periodontitis.5 Penyebab utama penyakit periodontal adalah bakteri.2,3 Dalam bab ini akan dibahas bakteri-bakteri patogen yang terlibat dan berbagai cara bakteri dalam menyebabkan penyakit periodontal.
2.1. Jenis-jenis Bakteri pada Penyakit Periodontal
Lebih dari 400 spesies bakteri teridentifikasi pada plak subgingiva.6 Bakteri yang terlibat sebagai patogen pada penyakit periodontal didominasi spesies bakteri gram negatif dan anaerob.5
Tabel 1. Spesies bakteri yang terlibat sebagai patogen pada
periodontitis (Lamont RJ, Lantz MS, Burne RA, LeBlanc DJ, Washington DC:ASM Press, 2006:256) Spesies gram negatif anaerob
Porphyromonas gingivalis Tannerella forsythia Fusobacterium nucleatum
Prevotella intermedia dan P. nigrescens Campylobacter rectus
Treponema denticola dan Spirokheta yang lain
Spesies gram negatif fakultatif
Actinobaccilus actinomycetemcomitas Eikonella corrodens
Spesies gram positif anaerob
Bakteri plak dental pada gingivitis kronis terdiri dari 56% spesies gram positif dan 44% gram negatif, 59% spesies yang fakultatif dan 41% spesies yang anaerob. Spesies gram positif yang dominan meliputi Streptococcus sanguis, Streptococcus
mitis, Streptococcus intermedius, Streptococcus oralis, Actinomyces viscosus,
Actinomyces naeslundii, dan Peptostreptococcus micros.7
Pada periodontitis kronis ( periodontitis berkembang lambat) bakteri yang paling sering ditemukan dalam level yang tinggi meliputi Porphyromonas gingivalis,
Tannerella forsythia, Prevotella intermedia, Campylobacter rectus, Eikonella
corrodens, Fusobacterium nucleatum, Actinobacillus actinomycetemcomitas,
Peptostreptococcus micros, spesies Treponema dan Eubacterium.
Periodontitis agresif, yang sebelumnya diklasifikasikan sebagai periodontitis
juvenile (lokalisata dan generalisata), periodontitis berkembang cepat (rapidly
progressive periodontitis), early-onset periodontitis, dan periodontitis prapubertas,
diperkirakan berhubungan dengan keberadaan sejumlah besar Actinobacillus
actinomycetemcomitans, Capnocytophaga spp. dan Porphyromonas gingivalis.
7,8,9
Penelitian menunjukkan bahwa ditemukan bakteri patogen periodontal dalam jumlah yang signifikan pada abses periodontal. Mikroorganisme patogen tersebut meliputi Fusobacterium nucleatum, Prevotella intermedia, Porphyromonas
gingivalis, Peptostreptococcus micros, dan Tannerella forsythia.
8,9
Beberapa studi mikrobiologi menunjukkan mikroorganisme dominan pada GUNA (Gingivitis Ulseratif Nekrosis Akut) meliput i Prevotelle intermedia, spesies
Fusobacterium, dan Spirokheta.
7
7,9
Tabel.2 Mikroorganisme yang berkaitan dengan beberapa tipe penyakit periodontal (Samaranayake L. Philadelphia:Churchill Livingstone, 2006;278)
Kondisi Mikroorganisme
predominan
Keterangan
Sehat Streptococcus sanguis
Streptococcus oralis Actinomyces naeslundii Actinomyces viscosus Veillonella spp.
Sebagian besar gram positif dengan sedikit spirokheta dan bakteri batang motil
Gingivitis marginal kronis Streptococcus sanguis Streptococcus milleri
Sekitar 55% gram positif dengan sesekali spirokheta dan bakteri batang motil
Periodontitis kronis Porphyromonas gingivalis
Sekitar 75% gram negatif (90% anaerob). Terutama bakteri batang motil dan Spirokheta
Periodontitis agresif Actinobacillus
actinomycetemcomitans basil gram negatif.
2.2. Mekanisme Bakteri Patogenik dalam Penyakit Periodontal
Kemampuan patogenik bakteri dalam menyebabkan penyakit periodontal sangat kompleks.5
1. Invasi.
Beberapa mekanisme patogenik yang penting yaitu :
Masuknya/invasi bakteri atau produk bakteri ke jaringan periodontal diperkirakan penting bagi proses terjadinya penyakit.10 Studi klinis menunjukkan bahwa Actinobacillus actinomycetemcomitans dapat melakukan penetrasi ke epitel gingiva.
2. Memproduksi toksin.
10,4
Actinobacillus actinomycetemcomitans dan Campylobacter rectus
memproduksi leukotoksin yang dapat membunuh netrofil dan monosit. 3. Peran unsur sel/substansi sel.
4,7
Dinding bakteri gram negatif mengandung lipopolisakarida (LPS, endotoksin) yang mana dikeluarkan setelah bakteri mati.3,4 Selain sebagai pencetus terjadinya proses inflamasi, LPS juga dapat menyebabkan nekrosis jaringan.
4. Memproduksi enzim.
2
Bakteri plak memproduksi enzim yang turut berperan pada penyakit periodontal. Enzim tersebut antara lain yaitu kolagenase, hialuronidase, gelatinase, aminopeptidase, pospolifase, dan posfatase basa dan asam.4
Bakteri gram negatif subgingiva menggunakan protein sebagai nutrisi mereka dan memiliki enzim proteolitik untuk memecah protein menjadi peptida dan asam amino agar dapat diabsorbsi. Sejumlah patogen periodontal ditunjukkan mampu
memproduksi protease yang mampu mendegradasi struktur protein dan jaringan periodontal yang terlibat dalam reaksi imun dan inflamasi pada periodontitis kronis.
Actinobacillus actinomycetemcomitans memproduksi enzim kolagenase yang
dapat merusak kolagen tipe 1. Hal ini dapat mendorong terjadinya degradasi kolagen dan gangguan pada jaringan ikat periodontal. Porphyromonas gingivalis memproduksi beberapa faktor virulensi termasuk kolagenase, endotoksin, fibrinolisin, posfolipase.
3
5. Menghindar dari pertahanan pejamu.
3
Untuk dapat bertahan di lingkungan periodontal, bakteri harus mampu menetralisir atau menghindar dari mekanisme pejamu untuk menyingkirkan dan membunuh bakteri.10
a. Penghancuran langsung polimorponuklear leukosit (PMN) dan makropag.
Sejumlah mekanisme yang dimiliki patogen periodontal dalam menghindar atau menghancurkan pertahanan pejamu, meliputi :
Leukotoksin yang diproduksi beberapa strain dari Actinobacillus
actinomycetemcomitans dapat menghancurkan polimorfonuklear leukosit dan
makrofag.
b. Menghambat kemotaksis polimorfonuklear leukosit (PMN).
3,4
Sejumlah spesies bakteri termasuk Porphyromonas gingivalis, Actinobacillus
actinomycetemcomitan, dan spesies Capnocytophaga, dapat menghambat kemotaksis
c. Degradasi imunoglobulin.
Sejumlah bakteri gram negatif pigmen-hitam anaerob dan spesies
Capnocytophaga memproduksi protease yang dapat menyebabkan degradasi Ig G dan
Ig A.
d. Memodulasi fungsi sitokin.
3
Sitokin adalah faktor utama yang mengontrol sistem inflamasi dan imun. Ada bukti bahwa agen infeksi mampu memodulasi fungsi sitokin. Arginin specific trypsin-like proteinase (RgpA) dari Porphyromonas gingivalis dapat membelah dan mengaktifkan mediator tertentu dari pro- dan anti- inflamatori. Keseimbangan antara kedua fungsi yang berlawanan ini dapat mempengaruhi keadaan inflamasi lokal pada jaringan periodontal.
e. Degradasi fibrin.
3
Beberapa gram negatif pigmen-hitam anaerob memiliki aktivitas fibrinolitik yang mana akan mengurangi jeratan bakteri oleh fibrin untuk fagositosis.
f. Mengubah fungsi limposit.
3
Sejumlah bakteri gram negatif dan Spirokheta pada flora subgingiva dapat mengubah fungsi limposit dan memproduksi imunosupresif.
Proses destruksi jaringan yang terjadi merupakan akibat dari interaksi bakteri atau substansi bakteri dengan sel pejamu, yang mana secara langsung maupun tidak langsung mengarah kepada degradasi jaringan periodontal.
3
10
---o0o---
BAB 3
MEKANISME INFLAMASI PADA PATOGENESIS PENYAKIT PERIODONTAL
Tubuh memiliki beberapa mekanisme yang berfungsi melindungi dari serangan benda asing dan toksin, termasuk infeksi karena bakteri.11 Mekanisme pertahanan tubuh tersebut terdiri atas mekanisme pertahan non spesifik dan mekanisme pertahanan spesifik. Mekanisme pertahanan non spesifik disebut juga imunitas alamiah (innate), yaitu mekanisme pertahanan yang tidak hanya ditujukan untuk satu jenis antigen, tetapi untuk berbagai macam antigen.12 Sel-sel yang terlibat dalam imunitas alamiah adalah sel mast, netrofil (PMN), makrofag, dan sel natural
killer. Bila imunitas non spesifik belum mampu mengatasi invasi mikroorganisme,
maka hal ini akan memicu terjadinya respon imunitas spesifik.13 Mekanisme pertahanan spesifik disebut juga imunitas didapat (adaptive), yaitu mekanisme pertahanan yang ditujukan khusus terhadap satu jenis antigen.12 Sel yang utama terlibat dalam imunitas adaptive adalah limfosit.13
3.1. Respon Sel Inflamasi
nonspesifik seluler dan biokimia. Tanda klinis yang menandai terjadinya inflamasi yaitu panas, kemerahan, bengkak, nyeri dan kehilangan fungsi.15 Selanjutnya akan dibahas mengenai sel-sel yang terlibat dalam inflamasi.
3.1.1. Sel Mast
Sel mast memiliki peran yang penting pada proses inflamasi.16 Granul sitoplasmik sel mast yang berupa lisosom, kaya akan mediator inflamasi seperti histamin, eosinophil chemotactic factor, neutrophil chemotactic factor, dan heparin.17 Histamin adalah suatu komponen vasoaktif yang menyebabkan konstriksi sel otot polos dari pembuluh darah, dilatasi pada postcapillary venules, dan peningkatan permeabilitas vaskular.15
3.1.2. Netrofil
Netrofil adalah leukosit yang pertama tiba di daerah inflamasi.15 Netrofil dikenal juga dengan leukosit polimorfonuklear (PMN), merupakan leukosit yang dominan dalam darah, jumlahnya 2/3 dari jumlah leukosit darah.17 Bertambahnya jumlah PMN menandakan diaktifkannya pertahanan tubuh.
Sitoplasma sel PMN mengandung elemen yang bertanggung jawab dalam pergerakan seluler selama kemotaksis, dan juga mengandung lisosom yang bertugas membunuh bakteri yang masuk, tetapi tidak selalu terjadi setelah bakteri ditelan (difagosit) ke dalam sel.
18
18
3.1.3. Makrofag
Sel yang selanjutnya terlibat dalam inflamasi adalah makrofag, yang berasal dari monosit dalam sirkulasi dan tiba di tempat inflamasi setelah datangnya sel PMN. Makrofag adalah sel yang besar dengan kemampuan fagosit yang sama dengan PMN.18 Menurut Baggiolini dkk, makrofag dapat mensintesa berbagai proteinase. Asam proteinase lisosomal dikeluarkan selama fagositosis, dapat merembes keluar sel selama fagositosis, tetapi umumnya terbatas pada sel.3
3.1.4. Limfosit
Sel yang terakhir kali tiba ke daerah inflamasi adalah limfosit dan sel ini dikaitkan dengan inflamasi kronis.18 Ada tiga tipe limfosit yang dibedakan berdasarkan kepekaan terhadap antigen yaitu limfosit T, limfosit B, dan sel natural
killer (sel NK).
Limfosit T (sel T) diproduksi di glandula timus, bertanggung jawab dalam produksi sitokin yang sekarang dikenal dengan limfokin. Sel T terbagi menjadi dua subpopulasi utama berdasarkan marker pada permukaan selnya, yaitu CD4 dan CD8.
17
18
Limfosit B (sel B), diproduksi dalam sumsum tulang manusia dan membawa imunoglobulin (antibodi). Imunoglobulin ini bereaksi terhadap antigen.
18
Antigen adalah molekul-molekul yang dikenali oleh reseptor pada limposit.
Sel NK adalah suatu limfosit yang memiliki respon terhadap mikroba intraseluler dengan cara membunuh sel yang terinfeksi dan memproduksi sitokin yakni IFN-γ untuk mengaktifasi makrofag. Sel NK mengandung banyak granul
sitoplasmik dan mempunyai penanda permukaan (surface marker) yang khas. Sel ini tidak mengekspresikan imunoglobulin atau reseptor sel T.12 Sel NK memiliki beberapa jenis reseptor antigen, termasuk killer inhibitory receptor (KIR) dan killer
activating receptor (KAR). Pengaktifan KAR dapat menolak penghambatan KIR dan
menyebabkan pembunuhan sel target oleh sel NK.17
3.1.5. Sel plasma
Sel plasma yang disebut juga plasma sel B atau plasmasit merupakan sel dari sistem imun yang diangkut oleh plasma darah dan sistem limpatik.19 Sel plasma merupakan diferensiasi sel B dan aktif menghasilkan protein, imunoglobulin, dan antibodi.4
3.2. Respon Mediator Pro-inflamatori
Sitokin pro-inflamatori merupakan suatu jenis sitokin yang mendorong terjadinya suatu proses inflamasi.20 Sitokin adalah molekul non-antibodi yang mempengaruhi berbagai macam aktivitas dalam sistem imun dan inflamasi seperti lintasan komplemen, pembekuan darah, bradikinin dan asam arakhidonat.18 Pada gingivitis dan periodontitis, sitokin yang paling sering dijumpai yaitu 1, 2, IL-4, IL-6, IL-8, IFN, dan TNF-α. Selain sitokin, pada lesi peiodontitis juga sering dijumpai mediator inflamasi lain yaitu prostaglandin E2 (PGE2).
1. IL-1 (Interleukin 1)
4
IL-1 terdiri dari dua molekul yang berbeda tetapi memiliki fungsi yang hampir sama, yaitu IL-1α dan IL-1β. Kedua molekul tersebut diproduksi oleh makrofag, monosit, dan sel dendrit.21 Fungsi IL-1 yang pertama adalah merangsang
produksi molekul pelekat endotel misalnya selektin untuk memulai terjadinya inflamasi. Kedua, merangsang produksi prostaglandin oleh fibroblas dan osteoklas. Ketiga, mengaktifasi fagosit yang menjadikan permukaan sel T lebih reseptif terhadap antigen. Dan keempat, merangsang pelepasan IL-2 oleh sel T, sel B, dan sel natural killer.18
2. IL-2 (Interleukin 2)
IL-2 disekresi oleh sel T dan sel NK.4 IL-2 meningkatkan pertumbuhan dan aktifasi sel T dan sel NK.
3. IL-4 (Interleukin 4)
18
IL-4 berperan dalam aktifasi, proliferasi, dan diferensiasi sel B, pertumbuhan sel T, fungsi makrofag, dan pertumbuhan sel mast.4 IL-4 juga menginduksi sintesa IgE oleh sel B.
4. IL-6 (Interleukin 6)
4,22
IL-6 diproduksi oleh makrofag dan sel T dengan marker CD4+. IL-6 merangsang produksi sel B dan sel mast.18 Selain itu, IL-6 juga menstimulasi sel plasma memproduksi imunoglobulin, dan bersama-sama dengan IL-1 mengaktifkan produksi sel T.
5. IL-8 (Interleukin 8)
4
6. IFN (Interferon)
Interferon (IFN) yang terdiri atas IFN-α, IFN-β, d an IFN-γ adalah glikoprotein yang diproduksi oleh leukosit, fibroblas, dan limfosit T. Interferon menimbulkan aktifitas antivirus, meningkatkan aktifitas makrofag, aktifitas sel T, dan aktifitas sel natural killer (sel NK).4 IFN-γ juga merupakan aktifator rangkaian pengaktifan sel T sitotoksik.
7. TNF-α (Tumor Necrosis Factor Alpha)
23
TNF-α atau tumor necrosis factor alpha diproduksi oleh makrofag setelah
distimulasi oleh komponen bakteri gram negatif, termasuk lipopolisakarida (LPS). TNF-α juga membantu leukosit dalam proses adhesi ke sel-sel endotel dan meningkatkan kemampuan fagositosis dan kemotaksisnya.4
8. PGE2 (Prostaglandin E2)
PGE2 adalah eokosanoid vasoaktif yang diproduksi monosit dan fibroblas.4 Prostaglandin E2 adalah hasil daur siklooksigenase dan menyebabkan vasodilatasi.18
---oOo---
BAB 4
MEKANISME RESORPSI TULANG PADA PENYAKIT PERIODONTAL
Bentuk umum penyakit periodontal dikenal dengan gingivitis dan periodontitis.5 Periodontitis selalu didahului oleh gingivitis, namun tidak semua gingivitis berkembang menjadi periodontitis.24 Tanda klinis dari periodontitis adalah adanya destruksi perlekatan jaringan ikat ke permukaan akar gigi dan resorpsi pada tulang, disertai dengan adanya migrasi perlekatan epitel ke apeks gigi.5 Penyebab utama destruksi tulang pada penyakit periodontal adalah perluasan inflamasi yang terjadi dari tepi gingiva hingga ke jaringan periodontal pendukung. Bakteri dan pejamu merupakan faktor yang terlibat dalam resorpsi tulang pada penyakit periodontal. 24
4.1. Faktor dari Bakteri dan Produknya
Produk plak bakteri mempengaruhi diferensiasi sel-sel progenitor tulang dalam osteoklas dan merangsang sel-sel gingiva mengeluarkan mediator-mediator yang memiliki efek yang sama. Produk-produk plak bakteri dan mediator inflamasi dapat juga secara langsung menghambat aksi dan mengurangi jumlah osteoblas atau progenitornya.
Pada penelitian in vitro, menurut Hausmann dkk. cit. BM Eley dan JD Manson substansi-sunstansi bakteri termasuk LPS dari bakteri gram negatif,
lipoteichoic acid dari Actinomyces viscosus, peptidoglikan, MDP (muramyl
dipeptide), lipoprotein bakteri dan materi kapsular atau surface-associated material
(SAM) dari bakteri gram negatif dapat menstimulasi terjadinya resorpsi tulang. Pada penelitian in vitro, SAM dari Actinobacillus actinomycetemcomitans adalah materi yang paling berpotensi menstimulasi resorpsi tulang. Menurut Harvey cit. BM Eley dan JD Manson, materi kapsular atau SAM dapat menstimulasi produksi PGE2 dan
kolagenase dari sel tulang.
Endotoksin atau lipo-oligosakarida/LOS (dahulu dinamakan lipopolisakarida/LPS) dijumpai pada membran luar semua bakteri gram negatif. Endotoksin adalah substansi yang sangat toksik yang mempengaruhi jaringan secara langsung atau dengan jalan mengaktifkan respon pejamu. Endoktoksin yang dilepas
Bacteroides berpigmen hitam, dapat merangsang terjadiya resorpsi tulang
osteoklastik.
3
4
Peptidoglikan, yaitu komponen dinding sel yang terdapat pada bakteri gram negatif maupun gram positif mampu menstimulasi resorpsi tulang, dan menstimulasi makrofag untuk menghasilkan prostaglandin dan kolagenase.
Metaloproteinase matriks (MMP) merupakan proteinase yang diperkirakan terlibat dalam destruksi jaringan periodontal melalui degradasi matriks ekstraseluler. MMP diproduksi oleh Porphyromonas gingivalis dan Actinobacillus actinomycetemcomitans.
4
10
4.2. Faktor dari Pejamu
Mekanisme imunitas umumnya merupakan respon protektif pejamu terhadap kehadiran substansi asing seperti bakteri atau virus. Pada saat yang bersamaan mekanisme imunitas bisa menimbulkan perusakan setempat pada jaringan dengan
jalan memicu berbagai reaksi berlebihan atau hipersensitifitas. Reaksi imunitas yang terlibat dalam resorpsi tulang adalah reaksi imun kompleks dan reaksi yang diperantarai sel.4
Pada reaksi kompleks imun, apabila antigen dalam level yang tinggi tidak tersingkirkan, kompleks antigen-antibodi mengendap disekeliling pembuluh darah dan dengan aktifasi komplemen yang berlangsung akan menyebabkan kerusakan jaringan pada daerah dimana terjadinya reaksi. Perusakan ini diakibatkan oleh pelepasan enzim lisosomal dari leukosit polimorfonukleus, aktivasi sel mast, aglutinasi platelet, pembentukan mikrotrombi, dan kemotaksis netrofil. Antigen bakteri pada gingiva yang terinflamasi akan berkontak dengan cairan gingival yang mengandung antibodi sehingga menimbulkan reaksi kompleks imun. Reaksi yang berulang-ulang akan mengarah kepada pembentukan infiltrat inflamasi oleh makrofag, limfosit dan sel-sel plasma, yang kemudian diikuti oleh penghancuran kolagen dan resorpsi tulang osteoklastik.
Imunitas diperantarai sel tidak melibatkan antibodi, tetapi didasarkan pada interaksi antigen dengan permukaan limfosit T. Reaksi ini diduga melepas limfokin, yang sekarang dinamakan sitokin, seperti OAF (osteoclast activating factor).
4
4
Respon imun pejamu sangat berperan pada patogenesis penyakit periodontal, baik dalam mekanisme proteksi maupun destruksi.
25
penyakit periodontal. Faktor tersebut meliputi prostaglandin dan prekursornya, IL-1 (α dan β), dan tumor necrosis factor alpha (TNF-α).24
1. Peranan Interleukin-1
IL-1 merupakan stimulator yang berpotensi menstimulasi terjadinya proliferasi, diferensiasi, dan aktifasi dari osteoklas. IL-1 ditemukan dalam dua bentuk, yaitu IL-1α dan IL-1β. Efek lokal mediator ini adalah meningkatkan adhesi leukosit ke dinding endotelial, merangsang limfosit, memperkuat neutrofil, mengaktifasi produksi prostaglandin dan enzim-enzim proteolitik serta meningkatkan resorpsi tulang dan menghambat pembentukan tulang.26 IL-1α dan IL-1β merupakan mediator pro-inflamatori dan unsur utama dari osteoclast activating factor.10
Osteoclast activating factor (OAF) adalah salah satu sitokin yang paling awal
dihubungkan dengan aktifitas resorpsi tulang dan mediator penting pada penyakit periodontal.26
2. Peranan TNF (Tumor Necrosis Factor)
TNF ditemukan dalam dua bentuk, TNF-α dan TNF-β. TNF-α memiliki banyak aktifitas biologi yang sama dengan IL-1, termasuk menstimulasi terjadinya resorpsi tulang.
Selama inflamasi, sitokin pro-inflamatori seperti IL-1β dan TNF-α, menyebabkan terjadinya osteoklastogenesis melalui peningkatan ekspresi dari RANK-L dan penurunan produksi OPG pada osteoblas.
10
1
RANK-L (receptor activator
of NF-kB ligand), RANK, dan OPG (osteoprotegrin) merupakan faktor-faktor penting
bagi terjadinya resorpsi dan pembentukan kembali tulang. Reseptor dari RANK-L
adalah RANK, dijumpai pada prekursor osteoklas.5 Pada saat ekspresi RANK-L relatif menigkat dari OPG, RANK-L mampu mengikat RANK pada prekursor osteoklas, yang mengarah pada aktifasi osteoklas dan resorpsi tulang.1
3. Peranan Prostaglandin E
Prostaglandin merupakan metabolit asam arakhidonat yang dihasilkan dari siklooksigenase (COX-1, COX-2). Sel utama yang memproduksi PGE
2
2 adalah
makrofag dan fibroblas. PGE2 menginduksi terjadinya resorpsi tulang osteoklastik
dan sekresi metaloproteinase matriks.10 Interaksi regulasi terjadi antara PGE2 dan
sitokin terutama IL-1. IL-1 merangsang produksi PGE2 oleh berbagai tipe sel
jaringan ikat termasuk fibroblas dan kondrosit.26
Sel-sel osteoklastik mempunyai kemampuan besar dibandingkan sel-sel osteoblas untuk mengikat PGE
2. PGE2 dengan cepat meningkatkan sekresi kalsium
memasuki osteoklas, sehingga dapat disimpulkan bahwa PGE2 menimbulkan efek
resorptif melalui peningkatan kalsium sel osteoklas. Selain itu, sintesis PGE2 juga
mengaktifkan jalur komplemen. Komplemen dapat meningkatkan sintesis dan pembebasan asam protease lisosomal dan asam posfatase dalam tulang yang menyebabkan resorpsi.26
4. Peranan Interferon (IFN)
IFN-γ ini juga mengatur produksi IL-1 dan TNF oleh makrofag dan menekan pembentukan osteoklas dari sel prekursor. Penghambatan ini terjadi dengan penurunan jumlah PGE1dan PGE2.26
4.3. Mekanisme Resorpsi Tulang
Proses resorpsi tulang meliputi tiga tahap yang masing-masing diatur oleh mediator fisiologis, patologis maupun farmakologis. Tahap awal meliputi pembentukan progenitor osteoklas dalam jaringan hematopoetik diikuti dengan penyebaran vaskular dan pembentukan resting preosteoklas dan osteoklas dalam tulang itu sendiri.
Osteoklas merupakan sel-sel multinukleated yang khusus dalam proses terjadinya resorpsi tulang. Osteoklas yang berbentuk ruffled mengikis permukaan tulang pada daerah dimana terjadinya resorpsi aktif. Membran ini dikelilingi oleh daerah bersih (clear zone) yang menutup area resorpsi sehingga memungkinkan terjadinya keasaman lokal yang melarutkan mineral-mineral tulang. Osteoklas juga kaya akan enzim proteolitik dan enzim-enzim lain termasuk Tartrate-Resistant Acid
Phosphatase (TRAP) yang digunakan secara luas menandai fenotipe sel ini. Dengan
jalan diferensiasi, osteoklas pertama mengadakan proliferasi dan kemudian menyatu untuk membentuk osteoklas matang multinukleated. Proliferasi dan penyatuan sel-sel ini dibantu oleh mediator-mediator resorpsi tulang seperti IL-1, TNF-α dan limfosit T dan juga oleh hormon paratiroid.
27
Tahap kedua berupa aktivasi osteoklas pada permukaan tulang yang mengalami mineralisasi. Pada tahap tersebut, osteoblas berperan utama, dengan tidak
26
hanya meretraksi untuk memaparkan mineral terhadap osteoklas dan preosteoklas, tetapi juga melepas faktor pelarut yang akan mengaktifkan sel-sel tersebut.
Tahap ketiga meliputi pengaktifan osteoklas untuk meresorpsi tulang. Selama proses resorpsi tulang, osteoklas membentuk suatu kavitas yang dikenal sebagai lakuna Howship yang terletak sangat dekat dengan area permukaan tulang yang dikelilingi sel. Permukaan aktif tersebut memiliki tepian berumbai (ruffled border) oleh karena mengandung banyak lipatan sel dan mengakibatkan sitoplasma terproyeksi seperti jari. Bentuk permukaan yang ekstensif tersebut terbentuk tepat menyesuaikan perubahan intensif antara sel dan tulang, yang secara efektif memisahkannya dari lingkungan ekstraseluler dengan perlekatan erat antara tulang dan perifer osteoklas.
27
Osteoklas dapat juga bergerak di sekitar permukaan tulang dengan meninggalkan garis diskontinyu yang disebut resorptive pits oleh karena aktifitas resorptifnya. Dalam proses resorpsi tulang, osteoklas dapat mensekresi asam-asam organik yang menyebabkan pH tetap rendah dalam lingkungan permukaan tulang untuk melarutkan kristal hidroksiapatit.
27
Proses resorpsi matriks organik merupakan proses enzimatik, terutama enzim lisosomal. Lisosom osteoklas dan enzim-enzim litiknya berperan dalam proses eksositosis dan endositosis yang kontinyu pada ruffled border. Enzim-enzim terlepas ke dalam matriks tulang ekstraseluler (eksositosis) dan melarutkan komponen matriks, komponen terlarut tersebut kemudian akan ditelan oleh sel vakuola yang disebut fagosom (endositosis) untuk digesti interseluler lanjut.
27
27
BAB 5
DISKUSI DAN KESIMPULAN
Penyakit periodontal adalah proses patologis yang mengenai jaringan periodontal yang terutama disebabkan oleh iritasi bakteri. Bentuk umum dari penyakit ini dikenal dengan gingivitis dan periodontitis. Inflamasi dan resorpsi tulang pada jaringan pendukung gigi merupakan tanda-tanda adanya penyakit periodontal.
Baik bakteri maupun produk bakteri dan pejamu merupakan faktor yang terlibat dalam terjadinya inflamasi dan resorpsi tulang. Produk bakteri atau kandungan bakteri itu sendiri dan mediator inflamasi dapat juga secara langsung menghambat aksi dan mengurangi jumlah osteoblas atau progenitornya.
Lebih dari 400 spesies bakteri ditemukan pada plak subgingiva dan didominasi oleh spesies gram negatif dan anaerob. Bakteri plak ini memiliki kemampuan patogenik yang sangat kompleks dalam menyebabkan penyakit periodontal. Kerusakan yang terjadi pada penyakit periodontal merupakan akibat dari interaksi bakteri ataupun substansi bakteri dengan sel pejamu, baik secara langsung maupun tidak langsung yang mengarah kepada degradasi jaringan periodontal.
Produk atau kandungan bakteri seperti LPS (lipopolisakarida), MMP (metaloproteinase matriks), SAM (surface-associated material), peptidoglikan, MDP (muramyl dipeptide), dan lipoprotein bakteri dapat menstimulasi produksi PGE2
Untuk melindungi diri dari serangan bakteri atau substansi bakteri termasuk infeksi bakteri, tubuh memiliki beberapa mekanisme pertahanan, yaitu mekanisme dan kolagenase dari sel tulang serta merangsang terjadinya resorpsi tulang.
pertahanan non spesifik (innate/alamiah) atau imunitas non spesifik, dan mekanisme pertahanan spesifik (adaptive/didapat) atau imunitas spesifik. Sejumlah sel akan dikeluarkan untuk membunuh dan menyingkirkan bakteri yang menyerang. Bila imunitas non spesifik belum dapat mengatasi serangan bakteri, maka imunitas spesifik akan teraktifasi. Sel-sel yang terlibat dalam imunitas non spesifik atau innate adalah sel mast, netrofil (PMN), makrofag, dan sel natural killer. Sedangkan, sel yang utama terlibat dalam imunitas spesifik atau adaptive adalah limfosit.
Respon imun pejamu sangat berperan pada patogenesis penyakit periodontal, baik dalam mekanisme proteksi maupun destruksi. Mekanisme imunitas umumnya merupakan respon protektif pejamu terhadap kehadiran substansi asing seperti bakteri atau virus. Namun, pada saat yang bersamaan mekanisme imunitas bisa menimbulkan perusakan setempat pada jaringan dengan jalan memicu berbagai reaksi berlebihan atau hipersensitifitas. Reaksi imunitas yang terlibat dalam resorpsi tulang adalah reaksi imun kompleks dan reaksi yang diperantarai sel.
Selain sel imun, proses inflamasi juga melibatkan berbagai mediator pro-inflamatori yang berupa sitokin. Sitokin adalah molekul non-antibodi yang mempengaruhi berbagai macam aktivitas dalam sistem imun dan inflamasi seperti rangkaian komplemen, pembekuan darah, bradikinin dan asam arakhidonat. Pada gingivitis dan periodontitis, sitokin yang paling sering dijumpai yaitu 1, 2, IL-4, IL-6, IL-8, IFN, dan TNF-α. Selain sitokin, pada lesi periodontitis sering juga dijumpai mediator inflamasi yang lain yaitu prostaglandin E2 (PGE2). PGE2
Beberapa faktor pejamu yang dilepaskan mampu menginduksi terjadinya resorpsi tulang dan berperan dalam penyakit periodontal. Faktor tersebut meliputi prostaglandin dan prekursornya, IL-1 (α d an β), d an tumor necrosis factor alpha
(TNF-α).
adalah eokosanoid vasoaktif yang diprodukdi monosit dan fibroblas.
Pada penyakit periodontal terjadi proses penghancuran tulang yang juga diikuti dengan proses pembentukan tulang. Namun, proses penghancuran tulang terjadi lebih dominan dibandingkan proses pembentukan tulang.
---oOo---
DAFTAR PUSTAKA
1. Cochran DL. Inflammation and bone loss in periodontal disease. J Periodontol 2008;79(8):1569-76
2. Vernino AR. Etiologi penyakit periodontal. In: Fedi PF, Vernino AR, Gray JL, eds.4th
3. Eley BM, Manson JD. Mechanisms of disease production. In: Periodontics. 5 ed. Silabus periodonti. Alih Bahasa. Amaliya. Jakarta: EGC, 2004:13-20
th
4. Dalimunthe SH, Periodonsia. Ed 1. Medan, 2005:96-8 ed. USA:Wright, 2004:55-89
5. Haake SK, Meyer DH, Paula M, Fives-Taylor, Schenkein H. Periodontal disease. In: Lamont RJ, Lantz MS, Burne RA, LeBlanc DJ. Oral microbiology
and immunology. Washington DC:ASM Press, 2006:253-94
6. Torrungruang K, Bandhaya P, Likittanasombat K, Grittayaphong C.
Relationship between the presence of certain bacterial pathogens and
periodontal status of urban thai adults. J Periodontol 2009;80(1):122-9
7. Quirynen M, Teughels W, Haaken SK, Newman MG. Microbilology of periodontal diseases. In: Newman MG, Takei HH, Klokkevold PR, Carranza FA eds. Clinical periodontology. 10th
8. Feres M, Cortelli SC, Figueiredo LC, Haffajee AD, Socransky SS.
Microbiological basis for periodontal therapy. J Appl Oral Sci
2004;12(4):256-66
9. Samaranayake L. Essential microbiology for dentistry. 3rd ed. Philadelphia: 2007:273-84
10. Nisengard RJ, Haake SK, Newman MG, Miyasaki KT. Microbial interactions with the host in periodontal diseases. In: Newman MG, Takei HH, Klokkevold PR, Carranza FA eds. Clinical periodontology. 10th
11. Eley BM, Manson JD. Host-parasite interaction. In: Periodontics. 5 ed. Philadelphia: W.B. Saunders Co., 2006:228-50
th
12. Children Allergic Clinic. Respon imun. 24 Maret 2009 <http://childrenallergyclinic.wordpress.com> (11 Juli 2009)
ed. USA:Wright, 2004:29-38
13. Lydyard P, Grossi CE. Cells, tissues and organs of the immune system. In: Male D, Brostoff J, Roth DB, Roitt I. Immunology. 7th
14. Male D. Introduction to the immune system. In: Male D, Brostoff J, Roth DB, Roitt I. Immunology. 7
ed. Philadelphia: Elsevier Ltd.;2006:19-58
th
15. Marriotti A. A primer on inflammation. In: The Compendium of continuing education in dentistry 2004:7-15
ed. Philadelphia: Elsevier Ltd.;2006:3-18
16. Anonymous. Mast cell. The free encyclopedia. <http://en.wikipedia.org/wiki/ Mast_cell> (26 Mei 2009)
17. Kirkwood KL, Nisengard RJ, Haake SK, Miyasaki KT. Immunity and inflammation: basic concepts. In: Newman MG, Takei HH, Klokkevold PR, Carranza FA eds. Clinical periodontology. 10th ed. Philadelphia: W.B. Saunders Co., 2006:209-27
18. Gray J. Pertahanan hospes dan penyakit periodontal. In: Fedi PF, Vernino AR, Gray JL, eds.4th
19. Anonymous. Plasma cell. The free encyclopedia. <http://en.wikipedi.org/
ed. Silabus periodonti. Alih Bahasa. Amaliya. Jakarta: EGC, 2004:40-8
wiki/Plasma_cell> (26 Mei 2009)
20. Anonymous. Proinflamatory cytokine. The free encyclopedia.
<http://en.wikipedia.org/wiki/Proinflamatory_cytokine> (26 Mei 2009)
21. Nikolopoulos GK, Dimonu NL, Hamodrakas SJ, Bagos PG. Cytokine gene
polymorphisms in periodontal disease: a meta-analysis of 53 studies including
417 cases and 4590 controls. J Clin Periodontol 2008;1-14
22. Anonymous. Interleukin 4. The free encyclopedia. <http://en.wikipedia.org/ wiki/Interleukin_4> (26 Mei 2009)
23. Dinarello CA. Proinflammatory cytokines. Chest 2000;118:503-8
24. Carranza FA, Takei HH. Bone loss and patterns of bone destruction. In: Newman MG, Takei HH, Klokkevold PR, Carranza FA eds. Clinical
periodontology. 10th
25. Roeslan BO. Respon imun di dalam rongga mulut. Scient J in Dent. 2002;17(49):112-28
ed. Philadelphia: W.B. Saunders Co., 2006:452-66
26. Abidin T. Peranan prostaglandin E2 pada patogenesis lesi periapikal. Dentika dental journal. 2001;6(2):314-21
27. Pudyani PS, Sutantyo D. Remodeling tulang alveolar pada pergerakan gigi
