IR - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA DISERTASI

DISERTASI

EKSPRESI GRP78, CHOP, CASPASE- 3 DAN MyoD

SEBAGAI GAMBARAN MEKANISME STRES RETIKULUM ENDOPLASMA PADA DEGENERASI OTOT REKTUS LATERAL MATA ESOTROPIA

Penelitian Eksperimental pada Kelinci Model Esotropia

LUKI INDRIASWATI

PROGRAM STUDI ILMU KEDOKTERAN JENJANG DOKTOR FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SURABAYA 2020

ii

DISERTASI

EKSPRESI GRP78, CHOP, CASPASE- 3, DAN MyoD

SEBAGAI GAMBARAN MEKANISME STRES RETIKULUM ENDOPLASMA PADA DEGENERASI OTOT REKTUS LATERAL MATA ESOTROPIA

Penelitian Eksperimental pada Kelinci Model Esotropia

LUKI INDRIASWATI

PROGRAM STUDI ILMU KEDOKTERAN JENJANG DOKTOR FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SURABAYA 2020

iii

EKSPRESI GRP78, CHOP, CASPASE- 3 DAN MyoD

SEBAGAI GAMBARAN MEKANISME STRES RETIKULUM ENDOPLASMA PADA DEGENERASI OTOT REKTUS LATERAL MATA ESOTROPIA

Penelitian Eksperimental pada Kelinci Model Esotropia

DISERTASI

Untuk Memperoleh Gelar Doktor

Dalam Program Studi Ilmu Kedokteran Jenjang Doktor pada Fakultas KedokteranUniversitas Airlangga dan

Dipertahankan di hadapan Panitia Ujian Akhir Tahap 2 (Terbuka)

Oleh :

LUKI INDRIASWATI NIM 011317017322

PROGRAM STUDI ILMU KEDOKTERAN JENJANG DOKTOR FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SURABAYA 2020 Hari : Kamis

Tanggal : 8 Oktober 2020 Pukul : 10.00 – 12.00 WIB

v

PENETAPAN PANITIA PENGUJI

Disertasi ini telah disetujui untuk diuji dan dinilai oleh panitia penguji naskah disertasi

Pada tanggal 8 Oktober 2020

Panitia penguji

Ketua : Prof. Soetjipto, dr., MS., Ph.D

Anggota : Prof. Retno Handayani, dr., MS., PhD Prof. Dr. Gatut Suhendro, dr., Sp.M(KVR) Prof. Dr. I. Ketut Sudiana, Drs., MSi.

Prof. Dr. Winarto dr., DMM., SpMK., SpM(K) Dr. Nurwasis, dr.SpM(K).

Dr. Windhu Purnomo, dr.,MS

Ditetapkan dengan Surat Keputusan

Dekan Fakultas Kedokteran Universitas Airlangga Tentang Panitia Penguji Disertasi

Nomor : 370/ UN3.1.1/HK.04/2020 Tanggal 8 Oktober 2020

vi

UCAPAN TERIMAKASIH

Alhamdullilahi Rabbil Alamiin, puji syukur ke hadirat Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang atas segala rahmat dan karuniaNya sehingga disertasi ini dapat diselesaikan.

Disertasi ini dapat diselesaikan tidak lepas dari dorongan, bimbingan, arahan, saran dan koreksi dari tim promotor, oleh karena itu dengan segala kerendahan hati, perkenankanlah saya menghaturkan terimakasih yang tulus serta penghargaan yang setinggi-tingginya kepada yang terhormat:

Prof. Retno Handayani, dr., MS., PhD sebagai promotor yang dengan penuh pengertian, perhatian dan kesabaran telah memberikan dukungan mental, meluangkan banyak waktu untuk berdiskusi dan memberi masukan, memperkenalkan saya pada berbagai konsep baru keilmuan biomolekuler, memberikan kemampuan untuk melakukan analisis yang tajam, memberi arahan dalam menyusun kerangka konsep penelitian sejak awal, memberi bekal dalam menyusun presentasi ilmiah yang efektif, saya ucapkan terimakasih yang sebesar- besarnya dan penghargaan yang setinggi-tingginya.

Prof. Dr. Gatut Suhendro, dr., Sp.M(KVR) sebagai ko-promotor yang telah memberikan bimbingan yang besar manfaatnya bagi cara berpikir ilmiah saya, banyak memberikan masukan penting dan mendasar dalam bidang keahlian ilmu kesehatan mata yang sangat bermanfaat bagi peningkatan mutu disertasi ini, saya ucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya dan penghargaan yang setinggi- tingginya.

Prof. Soetjipto, dr., MS., Ph.D yang telah meluangkan banyak waktu untuk berdiskusi dan memberi semangat, masukan, bimbingan dan saran yang sangat berharga bagi kemajuan cara berpikir ilmiah saya sejak awal penelitian ini, saya ucapkan terimakasih yang tulus dan penghargaan yang setinggi-tingginya.

Dengan selesainya disertasi ini perkenankanlah saya juga mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:

Prof. Dr. Mochamad Nasih, SE., MT., Ak., CMA selaku Rektor Universitas Airlangga.; Prof. Dr. Fasichul Lisan, Apt., selaku mantan Rektor Universitas Airlangga atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada saya untuk mengikuti dan menyelesaikan Program Doktor pada Program Pascasarjana Universitas Airlangga.

Prof. Dr. Soetojo, dr., Sp.U(K) selaku dekan dan Prof. Dr. Agung Pranoto,dr., MKes Sp.PD. K-EMD, FINASIM mantan dekan Fakultas Kedokteran Universitas Airlangga, Prof. Dr. David S. Perdanakusuma, dr., Sp.BP-RE (K) selaku Wadek I dan Prof. Dr. Indri Safitri Mukono,dr., MS, mantan Wadek I, Prof. Dr. Budi Santoso, dr.,Sp.OG (K) selaku Wadek II dan Prof. Djoko Santoso, dr., PhD, K. GH, FINASIM, mantan Wadek II, Prof. Dr.Ni Made Mertaningsih.

dr., MS., Sp.MK(K), selaku Wadek III, dan Prof. Dr. Kuntaman, dr.,MS, Sp.MK (K), mantan Wadek III beserta seluruh jajaran atas kesempatan yang diberikan

vii

kepada saya untuk menimba ilmu, belajar, dan menyelesaikan gelar Doktor pada Program Studi Ilmu Kedokteran Jenjang Doktor Universitas Airlangga.

Prof. Dr. Joewono Soeroso, dr., MSc., SpPD-KR., FINASIM selaku Ketua Program Studi Ilmu Kedokteran Program Pascasarjana Universitas Airlangga; Dr.

Reny I’tishom, S.Pi., M.Si., selaku Sekretaris Program Studi Ilmu Kedokteran Program Pascasarjana Universitas Airlangga, , Prof. Dr. Teddy Ontoseno, dr., SpA(K)., SpJP., FIHA selaku mantan Ketua Program Studi Ilmu Kedokteran Program Pascasarjana Universitas Airlangga atas motivasi dan fasilitas yang telah diberikan dalam setiap tahapan proses pendidikan.

Tim penguji sejak ujian Kualifikasi, Usulan Penelitian, Penilaian Naskah Disertasi hingga Ujian Tahap 1 ( Tertutup): Prof. Retno Handayani, dr., MS., PhD., Prof. Dr. Gatut Suhendro, dr., Sp.M(KVR)., Prof. Soetjipto, dr., MS, Ph.D., Prof. Dr. I. Ketut Sudiana, Drs., MSi., Prof. Dr. Winarto dr., DMM., SpMK., SpM(K), Dr. Nurwasis, dr.SpM(K)., Dr Windhu Purnomo, dr.,MS., Prof.

Dr. Widjiati, drh., MSi., Dr. Bambang Purwanto, dr., M.Kes, AIFO.

Staf pengajar program studi ilmu kedokteran jenjang Doktor Fakultas Kedokteran Universitas Airlangga, Prof. Dr. Suhartono Taat Putra, dr., MS, Prof.

Dr. Harjanto J.M, dr., AIF (Alm), Prof. Dr. Zainuddin, Apt, Prof. Dr. Indri Safitri Moekono, dr., MS, Prof. Dr. 1. Ketut Sudiana, Drs, MSi., Widodo JP, dr. MPH., Dr. PH, Siti Pariani, dr, MS, MSc, PhD; Dr. Soenaryo, dr., MS, MSc; Dr. F.

Sustini, dr, MS, Dr. Hari Basuki Notobroto, dr., M.Kes, dr, MS, Dr. H. Budi Utomo, dr., MS dan para staf pengajar Program Studi Ilmu Kedokteran jenjang Doktor lainnya yang telah memberikan ilmu pengetahuan yang sangat berharga dalam menyelesailcan penelitian dan disertasi.

Prof. Dr. I. Ketut Sudiana, Drs., MSi sebagai dosen Mata Kuliah Penunjang Disertasi yang telah membimbing dalam pemahaman tentang patologi anatomi, pemeriksaan imunohistokimia dan aplikasi dalam penelitian ini.

Dr. Windhu Purnomo, dr., MS, dari Bagian Biostatistik dan Kependudukan Fakultas Kesehatan Masyarakat Universitas Airlangga sebagai Dosen Mata Kuliah Penunjang Disertasi yang telah memberikan bimbingan dan saran yang sangat berharga dalam metode penelitian serta analisis data dan interpretasi.

Prof. Dr. Widjiati, drh., MSi., beserta tim dari Fakultas Kedokteran Hewan Universitas Airlangga yang telah memberikan bimbingan, saran dan membantu semua proses yang diperlukan dalam teknik penelitian hewan

Djoko Legowo, drh., MKes, dari Fakultas Kedokteran Hewan Universitas Airlangga yang telah memberikan bantuan semua proses yang diperlukan dalam teknik penelitian hewan serta interpretasi hasil pemeriksaan.

Prof. Dr. Winarto dr., DMM., SpMK., SpM(K) sebagai penguji eksternal dari Departemen Ilmu Kesehatan Mata Fakultas Kedokteran Universitas Diponegoro, yang telah meluangkan banyak waktu untuk berdiskusi dan memberi masukan, bimbingan dan saran yang sangat berharga

viii

Dr. dr. Joni Wahyuhadi, SpBS, selaku direktur RSUD Dr. Soetomo dan H.

Harsono, dr., sebagai mantan direktur RSUD Dr. Soetomo Surabaya beserta jajarannya yang telah memberikan kesempatan untuk melakukan penelitian.

Ketua Departemen Ilmu Kesehatan Mata Fakultas Kedokteran Universitas Airlangga Dr. Nurwasis, dr., SpM(K) dan dr. Djiwatmo, SpM(K) selaku mantan Ketua Departemen Ilmu Kesehatan Mata Fakultas Kedokteran Universitas Airlangga yang telah memberikan kesempatan dan dukungan kepada saya untuk mengikuti pendidikan doktor pada Program Pascasarjana Universitas Airlangga.

Staf Departernen Ilmu Kesehatan Mata Fakultas Kedokteran Universitas Airlangga: Prof. Dr. Gatut Suhendro, dr, Sp.M (K), Prof. Rowena Ghazali Hoesin, dr, Sp.M (K), MARS, Prof. Sjamsu Budiono, dr, Sp.M (K), Prof. Siti Musbadiany Yogiantoro, dr, Sp.M (K), Moestidjab, dr, Sp.M (K), Gatot Suhartono, dr, Sp.M (K), Prillia Tri Suryani, dr, Sp.M (K), Eddyanto, dr, Sp.M (K), Harijo Wahjudi Budi Susilo, dr, Sp.M (K), Ratna Doemilah, dr, Sp.M (K), Wimbo Sasono, dr, Sp.M (K), Dr. Nurwasis, dr, Sp.M (K), Prof. Dr. Hendrian D. Soebagjo, dr, Sp.M (K), Ismi Zuhria, dr, Sp.M (K), Lukisiari Agustini, dr, Sp.M (K), Yulia Primitasari, dr, Sp.M (K), Muh. Firmansjah, dr, Sp.M (K), Christina, dr, Sp.M, Randi Montana, dr, Sp.M(K) (Alm), Rozalina Loebis, dr, Sp.M (K), Dr. Reni Prastyani, dr, Sp.M, M.Kes., Sutjipto, dr, Sp.M (K), Dicky Hermawan, dr, Sp.M (K), Indri Wahyuni, dr, Sp.M (K), Delfitri Lutfi, dr, Sp.M (K), Sauli Ari Widjaja, dr., SpM (K), Ria Sandy Deneska, dr., Sp.M (K), Susy Fatmariyanti, dr., Sp.M, Ima Yustiarini, dr., Sp.M, Ady Dwi Prakosa, dr. Sp.M. Penulisan disertasi ini tidak mungkin selesai tanpa bantuan dari semua staf pengajar Departemen Ilmu Kesehatan Mata Universitas Airlangga.

Rekan dan sahabat saya di Divisi Pediatrik Oftalmologi Strabismus Rozalina Loebis, dr., SpM(K) dan Dr. Reni Prastyani, dr., SpM yang banyak membantu dan memberikan dukungan untuk pengaturan jadwal pekerjaan saya selama pendidikan, penelitian, dan penulisan disertasi.

Seluruh rekan pada Program Studi Ilmu Kedokteran Program Pascasarjana Universitas Airlangga yang telah bekerjasama dan saling memberi motivasi untuk menyelesaikan pendidikan.

Akhirnya dalam kesempatan ini saya sampaikan rasa hormat dan kasih sayang saya kepada: orangtua saya ayahanda M.Soemarsono, dr (Alm) dan ibunda Hartini (Alm) yang telah mengasuh, mendidik, mengayomi, memberi tauladan yang baik dengan penuh kasih sayang. Juga kepada kedua mertua saya, ayahanda R. Boediharto, dr (Alm) dan ibunda Sri Roedatiningsih yang telah mendampingi saya dan keluarga menjalani kehidupan dan proses pendidikan ini.

Ketiga saudara kandung saya Edhi Rianto, dr., MS (Alm), Edhi Setiawan, ST beserta istri Roosie Setiawan SH, Edhi Yularso, drg beserta istri Retty Widoretnani SH, yang selalu saling membantu dalam menjalani kehidupan berkeluarga.

ix

Suami saya tercinta Prof. Dr. Hendy Hendarto, dr., Sp.OG (KFER) yang telah mendampingi, mendukung dan membimbing saya dengan sabar dan penuh cinta dalam menjalani kehidupan dan proses pendidikan. Juga kepada putri terkasih Karina Anindita, ST beserta suami Reno Bramantyo, ST dan putra tercinta Satria Audi Hutama, dr., beserta istri Dinar Alifia Yudiasti, dr., serta kedua cucu tercinta permata hati Khaila dan Zivana yang selalu menjadi sumber kebahagiaan kami.

Terimakasih saya sampaikan kepada semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu, yang telah memotivasi, mendukung dan membantu hingga disertasi ini dapat disusun.

Semoga hasil penelitian ini bermanfaat bagi umat manusia pada umumnya dan ilmu kedokteran khususnya, juga bagi penderita kelainan mata strabismus.

Semoga Allah Subhana wa Ta'alla melimpahkan taufik dan hidayahNya kepada semua fihak yang telah membantu penyelesaian disertasi ini. Aamiin.

Surabaya, 8 Oktober 2020

Penulis

x

RINGKASAN

Ekspresi GRP78, CHOP, Caspase-3 dan MyoD Sebagai Gambaran Mekanisme Stres Retikulum Endoplasma pada Degenerasi Otot Rektus Lateral Mata

Esotropia

Esotropia adalah bentuk strabismus dengan posisi bola mata berputar ke arah sisi dalam. Pada esotropia aksis visual kedua bola mata tidak sejajar akibat ketidakseimbangan tonus konvergen dan divergen. Tonus konvergen otot rektus medial pada esotropia meningkat sehingga terjadi peningkatan kontraksi otot rektus lateral untuk mempertahankan keseimbangan posisi bolamata.. Pada strabismus yang berlangsung lama dijumpai perubahan struktur otot ekstra okuli, sehingga menyebabkan hasil pembedahan menjadi sulit diprediksi. Pemeriksaan otot ekstra okuli pada strabismus yang berlangsung lama memperlihatkan proses degenerasi berupa susunan sarkomer tidak teratur serta perubahan struktur miofibril. Saat terjadi peningkatan kontraksi otot terjadi peningkatan pelepasan Ca²⁺ retikulum endoplasma (RE) berakibat pada pengurangan cadangan Ca²⁺ RE.

Retikulum endoplasma (RE) berfungsi dalam proses folding protein dan membutuhkan Ca²⁺ dalam jumlah cukup. Penurunan Ca²⁺ RE berdampak pada hambatan proses folding protein sehingga terjadi penumpukan unfolded protein diduga mengakibatkan stres retikulum endoplasma (SRE). Apabila tidak terjadi perbaikan dan SRE terus berlangsung akan terjadi unfolded protein response (UPR) yang memicu pengaturan oleh glucose regulated protein (GRP78).

Glucose regulated protein (GRP78) merupakan protein chaperone dominan yang mengawali proses di dalam retikulum endoplasma (RE). Pada kondisi normal sebagian GRP78 berikatan dengan protein yang akan melakukan folding, sebagian berikatan dengan sensor stres pada membran RE yaitu PERK, IRE1, dan ATF6. Pada kondisi SRE GRP78 melepaskan ikatan dan menyebabkan ketiga sensor membran teraktivasi dan memulai proses adaptasi. Mekanisme adaptasi menyebabkan perbaikan pada SRE. Apabila tidak terjadi perbaikan dan SRE berlanjut terjadi peningkatan CHOP, kelompok faktor transkripsi yang diekspresikan pada kondisi SRE yang berlangsung lama. Ekspresi protein CHOP menginduksi apoptosis melalui aktivasi caspase. Caspase merupakan kelompok enzim protease sistein yang berperan penting dalam mengatur dan mengeksekusi kematian sel secara apoptosis melalui aktivasi caspase-3 sebagai caspase eksekutor. Unfolded protein response melalui peningkatan CHOP berpengaruh pula pada proses miogenesis melalui represi MyoD yang berakibat hambatan maturasi miosit. Apoptosis dan hambatan maturasi miosit diduga berperan pada degenerasi otot rektus lateral. Walaupun pada strabismus dijumpai perubahan struktur otot ekstra okuli namun mekanisme degenerasi otot rektus lateral melalui SRE pada esotropia hingga saat ini belum pernah diteliti.

xi

Penelitian dilakukan pada kelinci model esotropia dan kelinci kontrol.

Pada kelinci model esotropia dilakuan pembedahan mengurangi panjang otot rektus medial, sedang pada kelinci kontrol dilakukan pembedahan tanpa mengurangi panjang otot rektus medial sehingga tidak terjadi esotropia. Penelitian ini menggunakan sampel 24 ekor kelinci jenis New Zealand yang dibagi menjadi empat kelompok secara acak, yaitu kelompok kontrol bulan pertama (K1), kontrol bulan kedua (K2), kelompok esotropia bulan pertama, (P1) dan esotropia bulan kedua (P2). Sesuai dengan tujuan penelitian ini dilaksanakan dengan melakukan evaluasi pada ekspresi GRP78, CHOP, caspase-3, MyoD, dan degenerasi otot rektus lateral pada pengamatan bulan pertama dan kedua.

Hasil penelitian dengan uji kemaknaan p<0,05 pada kelompok esotropia bulan pertama (P1) didapatkan ekspresi GRP78 (5,36 ± 0,95) lebih tinggi bermakna, CHOP (6,30 ±1,45) tidak bermakna, caspase-3 (3,93 ± 1,66) tidak bermakna , skor degenerasi otot rektus lateral (3,83 ± 2,04) tidak bermakna dan ekspresi MyoD (4,36 ± 2,17) lebih rendah bermakna dibandingkan kelompok kontrol (K1) yaitu GRP78 (2,76 ± 1,18), CHOP (1,93 ±1,02), caspase-3 (1,56±1,03), skor degenerasi otot rektus lateral (1,33 ± 1,36) dan MyoD (7,70 ± 2,33). Hasil bulan kedua kelompok esotropia (P2) didapatkan ekspresi GRP78 (5,73 ±1,05) dan CHOP (6,63 ±1,14) lebih tinggi bermakna, caspase-3 (6,50 ± 3,26) tidak bermakna, skor degenerasi otot rektus lateral (4,50 ± 1,04) lebih tinggi bermakna dan ekspresi MyoD (2,76 ± 0,67) lebih rendah tidak bermakna dibandingkan kelompok kontrol (K2) GRP78 (2,43 ± 1,51), CHOP (1,93 ±1,02), caspase-3 (1,80 ±1,08), skor degenerasi otot rektus lateral (1,16 ±1,16) dan MyoD (3,20 ± 2,01). Analisis jalur membuktikan esotropia berpengaruh kuat terhadap peningkatan ekspresi GRP78 (B=0,800; p=0,000), selanjutnya peningkatan GRP78 berpotensi meningkatkan ekspresi CHOP (B=0,403; p=0,051).

Peningkatan ekspresi CHOP berpengaruh terhadap peningkatan ekspresi caspase- 3 (B=0,518; p=0,009); selanjutnya peningkatan caspase-3 berhubungan dengan terjadinya degenerasi otot rektus lateral (B=0,471; p=0,020). Peningkatan ekspresi GRP78 (B=0,232; p=0,276), tidak berhubungan dengan penurunan ekspresi MyoD. Peningkatan ekspresi CHOP (B=0,214; p=0,358) tidak berhubungan dengan penurunan ekspresi MyoD. Penurunan ekspresi MyoD tidak berhubungan dengan degenerasi otot rektus lateral (B=0,023; p=0,910). Terdapat dua temuan baru pada penelitian ini yaitu 1) Peningkatan ekspresi GRP78, CHOP, caspase-3, dan penurunan ekspresi MyoD pada kelinci model esotropia yang mengalami degenerasi otot rektus lateral, 2) Esotropia berhubungan dengan peningkatan ekspresi GRP78, peningkatan ekspresi CHOP, berlanjut dengan peningkatan ekspresi caspase-3, yang merupakan gambaran SRE dan menyebabkan terjadi degenerasi otot rektus lateral.

Simpulan: Pada kelinci model esotropia didapatkan peningkatan ekspresi GRP78, CHOP dan caspase-3 sebagai gambaran stres retikulum endoplasma pada degenerasi otot rektus lateral

xii SUMMARY

Expressions of GRP78, CHOP, caspase-3, and MyoD as the Mechanism of Endoplasmic Reticulum Stress in Lateral Rectus Muscle Degeneration in

Esotropia

Esotropia is a type of strabismus that occurs when one or both eyes turn inward. In esotropia the eyeballs visual axis are misaligned due to imbalance of the convergent and divergent tonus of the medial and lateral rectus muscles. In esotropia there is an increase in the convergent tonus of medial rectus muscle, which is compensated by the increase of lateral rectus muscle contraction.

Strabismus lasting in a long period often results in changes of extraocular muscle structure, which causes difficulties in treatment and re-surgery is often needed. In this condition muscle rectus examination reveals degeneration process in the form of irregular sarcomere arrangements and changes in myofibril structure.

Continuous muscle contraction results in decreased Ca^{2 +} reserve in the endoplasmic reticulum (ER). Endoplasmic reticulum has a function to fold proteins. Protein folding process requires sufficient Ca^{2 +} reserve. Decreased Ca²

+reserve in ER will therefore be followed by protein folding inhibition, which initiates endoplasmic reticulum stress (ERS) and results in unfolded protein response (UPR). Unfolded protein response triggers regulation by protein chaperone GRP78 which causes activation of three membrane sensors PERK, IRE1 and ARF6. This activation increases protein folding capacity, reduces translation process and protein synthesis to prevent unfolded protein formation in ER. If there is no improvement the continuity of ERS will be followed by the expression of CHOP, a group of transcription factors expressed on prolonged ERS. The expression of CHOP induces caspase activation. Caspase is group of cysteine protease that plays an important role in regulating and executing cell death by apoptosis mechanism. Increasing of CHOP also causes MyoD repression in myogenesis process, which results in myocyte maturation inhibition. Apoptosis and myocyte maturation inhibition are thought to play role in the degeneration of lateral rectus muscle. Although the change of extra ocular muscle structures is found in strabismic eye, the mechanism of lateral rectus muscle degeneration through ERS in esotropia has not been studied.

This study used rabbits as animal model for esotropic eye. Because of ethical and technical concern, it was not possible for conducting this study in humans. In rabbits the esotropia model was made surgically by reducing the length of medial rectus muscle, while for control rabbit the surgery was performed without reducing the length of medial rectus muscle so that no esotropia occurred. This study used 24 New Zealand rabbits as sample that were randomly divided into four groups, the first month control group (K1), second month control group (K2), first month esotropia group, (P1) and second month

xiii

esotropia group (P2). This study was carried out by evaluating the expression of GRP78, CHOP, caspase-3, MyoD, and lateral rectus muscle degeneration at the observations of the first and second month.

In the first month esotropia group (P1), the results of significance test with p <0.05 showed that GRP78 expression was significantly higher (5.36 ± 0.95) than that in control group (K1) (2.76 ± 1.18). However, there was no significant expressions of CHOP (6.30 ± 1.45), caspase-3 (3.93 ± 1.66), and the score of lateral rectus muscle degeneration (3.83 ± 2.04) as compared to those in control group (K1) where the expressions of CHOP was 1.93 ± 1.02, caspase-3 1.56 ± 1.03, and lateral rectus muscle degeneration score was 1.33 ± 1.36.

Whereas, the lower expression of MyoD was significant (4.36 ± 2.17) than that in control group (K1) of 7.70 ± 2.33. The second month esotropia group (P2) showed the expression of GRP78 (5.73 ± 1.05) and CHOP (6.63 ± 1.14) were significantly higher; caspase-3 (6.50 ± 3.26) was not significant, lateral rectus degeneration score (4.50 ± 1.04) was significantly higher; MyoD (2.76 ± 0.67) was not significantly lower compared with those in control group (K2) where the expression of GRP78 was 2.43 ± 1.51, CHOP 1.93 ± 1.02, caspase-3 1.80 ± 1.08, lateral rectus muscle degeneration score was 1.16 ± 1.16 and MyoD expression was 3.20 ± 2.01.

Path analysis proved that esotropia had a strong effect on the increase of GRP78 expression (B = 0.800; p = 0.000), then the increase in GRP78 potentially increased CHOP expression (B = 0.403; p = 0.051). The increase of CHOP expression had an effect on the increase of caspase-3 expression (B = 0.518; p = 0.009). Furthermore, the increase of caspase-3 expression had association with the lateral rectus muscle degeneration (B = 0.471; p = 0.020), while there were no associations between the increase of GRP78 expression (B = 0.232; p = 0.276) and the decrease of MyoD expression, between the increase of CHOP expression (B = 0.214; p = 0.358) and the decrease of MyoD expression, and between the decreased expression of MyoD and the occurrence of lateral rectus muscle degeneration (B = 0.023; p = 0.910). There were two new findings in this study, 1) In esotropia, SRE occurred as evidenced by the increase of GRP78 expression in the lateral rectus muscle, 2) SRE potentially continued, which is was characterized by an the increase in of CHOP expression that resulted in apoptosis and the degeneration of the lateral rectus muscle.

Conclusion: In rabbits, the esotropia model shows an increase in the expressions of GRP78, CHOP and caspase-3 which reflects the stress in endoplasmic reticulum in lateral rectus muscle degeneration.