Tinjauan Pustaka
PERAN VISKOSITAS DARAH PADA STROKE ISKEMIK
AKUT
THE ROLE OF BLOOD VISCOSITY IN ACUTE ISCHEMIC STROKE
Al Rasyid*ABSTRACT
Blood viscosity is the resistance of blood to flow caused by friction due to blood movement through the lamina along the axis of blood vessels due to differences in blood flow speed. Blood viscosity value depends on hemorrheological components and other factors, including age, smoking, hypertension, diabetes mellitus, and cardiac disease. Blood viscosity plays an pivotal role in determining cerebral blood flow in acute ischemic stroke patients. Blood hyperviscosity, which can reduce cerebral blood flow, increase infarct volume, and increase the outcome severity, is detected in more than 40% patients with acute ischemic stroke.
Keywords: Acute ischemic stroke, blood viscosity
ABSTRAK
Viskositas darah adalah tahanan terhadap aliran darah akibat gesekan lamina–lamina darah yang bergerak sepanjang sumbu pembuluh darah karena perbedaan kecepatan. Nilai viskositas darah tersebut dipengaruhi oleh berbagai faktor, meliputi faktor hemoreologi dan faktor lain seperti usia, merokok, hipertensi, diabetes melitus, dan penyakit jantung.Viskositas darah merupakan komponen penting yang menentukan aliran darah otak pada pasien stroke iskemik akut. Kondisi hiperviskositas darah, yang dapat menyebabkan perlambatan aliran darah otak, perluasan infark, dan perburukan prognosis, didapatkan pada lebih dari 40 % pasien stroke iskemik akut.
Kata kunci: Stroke iskemik akut, viskositas darah
*Staf Pengajar Departemen Neurologi FK Universitas Indonesia/RSUPN Cipto Mangunkusumo, Jakarta. Korepondensi: alrasyid50@yahoo.com
PENDAHULUAN
Stroke merupakan penyakit neurologi yang serius dan banyak dijumpai dengan angka kematian dan kecacatan yang tinggi, baik di seluruh dunia1 maupun di Indonesia.2 Stroke juga merupakan kegawatdaruratan neurologi karena sifat serangannya yang mendadak (akut), yang disebabkan oleh iskemia atau pendarahan otak.3 Stroke iskemik terjadi akibat berkurangnya aliran darah otak (ADO) atau iskemia otak. Proses patofisiologinya sangat berkaitan dengan kondisi aliran darah, pembuluh darah, dan kekentalan/viskositas darah. Beberapa penelitian menyatakan bahwa viskositas sangat memengaruhi aliran darah serebral dan luaran klinis stroke iskemik akut, sehingga nilainya sangat penting untuk segera diketahui.4,5
Stroke berperan dalam kurang lebih 9,5 % kematian dan kecacatan pada orang dewasa.6 Di dunia, stroke merupakan penyebab kematian nomor dua setelah penyakit jantung dan nomoer 4 di Amerika.1,7 Di Indonesia, stroke merupakan penyebab kematian nomor satu, baik di perkotaan maupun di pedesaan, khususnya pada kelompok umur 55 sampai 64 tahun dan stroke iskemik merupakan jenis stroke yang paling banyak dijumpai.8 Pada tahun 2002, di RS Cipto Mangunkusumo (RSCM) terdapat sebanyak 543 kasus stroke, yang terdiri dari 62 % stroke iskemik dan 38 % stroke perdarahan.8
Proses patofisiologi iskemia serebral sangat berhubungan dengan kondisi viskositas darah. Penelitian untuk mengetahui peran viskositas darah pada stroke iskemik akut telah banyak dilakukan, baik di Indonesia maupun luar negeri. Meliala9 mengadakan penelitian kontrol kasus, dan dari analisis multivariat didapatkan bahwa hiperviskositas darah banyak
Tinjauan Pustaka
ditemukan pada stroke iskemik dan berperan sebagai faktor risiko stroke (p<0,001). Rasyid dalam penelitiannya terhadap 160 subjek stroke iskemik akut melaporkan bahwa sebanyak 65 pasien (40,6 %) mengalami hiperviskositas darah.10 Pada penelitiannya, Ott11 juga melaporkan bahwa hiperviskositas didapatkan pada >40 % kasus stroke iskemik akut onset 24 jam.
Stroke iskemik terjadi akibat berkurangnya aliran darah otak (ADO) atau iskemia otak akibat sumbatan pada pembuluh darah.12 Iskemia serebral merupakan gangguan perfusi serebral serta gangguan metabolisme selular yang dapat menyebabkan kerusakan sel otak, baik sementara atau permanen. Dalam keadaan sehat, otak memerlukan 15 – 25 % aliran darah dari isi sekuncup jantung, dan 20% dari seluruh kebutuhan oksigen tubuh dalam keadaan istirahat. Aliran darah otak (ADO) dalam keadaan normal adalah 55mL/100 gram otak/menit. Pada kejadian iskemik, terjadi penurunan ADO, sehingga menyebabkan infark. Area yang mengelilingi daerah infark juga mengalami penurunan ADO hingga 23 mL/100 gram otak/menit stroke, sehingga aktivitas listrik dan neuron berhenti, daerah ini disebut daerah penumbra. Bila ADO turun hingga 5–18 mL/100 gram otak/menit, jaringan otak mengalami kerusakan ireversibel dan infark.13 Kerusakan pada daerah penumbra masih bersifat reversibel, dan apabila ADO kembali normal, kondisi klinis dapat mengalami perbaikan.14
Daerah penumbra sangat rentan terhadap penurunan ADO lebih lanjut, yang dapat terjadi akibat hipovolemia, dehidrasi, hipotensi. Kestabilan kondisi daerah penumbra sangat ditentukan oleh ADO, yang dipengaruhi oleh aliran kolateral, viskositas darah, dan cerebral perfusion pressure (CPP).15 Bila penurunan ADO berlanjut hingga di bawah 10 mL/100 gram otak/menit, akan terjadi perubahan biokimia sel dan membran, sehingga terjadi perubahan fungsi dan struktur jaringan yang bersifat irreversibel (infark).13
Kerusakan yang terjadi di daerah penumbra akibat iskemia serebral tidak hanya disebabkan oleh penyumbatan pembuluh darah, tetapi juga oleh inflamasi, kerusakan sawar darah otak, neurotoksin, penurunan aliran darah pada mikrosirkulasi daerah penumbra, sistem kolateral, dan tata laksana untuk memperbaiki aliran darah (reperfusi).13 Volume darah yang mengalir ke otak sangat dipengaruhi oleh tekanan darah perfusi serebri, kemampuan pompa jantung, kualitas pembuluh darah terutama karotis dan vertebralis, kualitas darah dan komponennya termasuk viskositas darah, serta autoregulasi arteri serebri dan faktor – faktor biokimiawi regional.13 Oleh karena itu, viskositas darah memegang peran penting dalam mempertahankan ADO. Pada anemia, terjadi penurunan viskositas darah, menyebabkan peningkatan ADO. Sebaliknya, pada polisitemia terjadi peningkatan viskositas darah, berakibat pada penurunan ADO.16
VISKOSITAS DARAH
Viskositas darah adalah tahanan terhadap aliran darah akibat gesekan lamina–lamina darah yang bergerak sepanjang sumbu pembuluh darah karena perbedaan kecepatan.17 Selain kecepatan aliran darah, diameter penampang pembuluh darah juga menentukan nilai viskositas darah. Pada kecepatan aliran dan tekanan yang sama, makin besar penampang pembuluh darah, semakin kecil viskositas darah.18 Adapun komponen – komponen viskositas darah disebutkan pada tabel 1.
Tabel 1. Komponen Viskositas Serum, Plasma, dan Darah
Viskositas Serum Viskositas Plasma Viskositas Darah Protein serum Globulin Lipid Glukosa Asam urat Viskositas serum Fibrinogen Viskositas plasma Hematokrit Jumlah sel darah (eritrosit, leukosit, trombosit)
Tinjauan Pustaka
Agregasi trombosit Indeks eritrosit
Pada kejadian stroke iskemik, terjadi peningkatan agregasi eritrosit dan penurunan deformabilitas eritrosit. Peningkatan agregasi eritrosit dipengaruhi oleh kadar fibrinogen dalam darah yang relatif lebih tinggi pada fase akut stroke, sedangkan penurunan deformabilitas eritrosit dipengaruhi oleh peningkatan hematokrit, peningkatan kadar fibrinogen, dan penurunan tekanan perfusi. Hematokrit, agregasi eritrosit, deformabilitas eritrosit, serta viskositas plasma merupakan komponen yang berperan penting dalam menentukan viskositas darah.5,19 Peningkatan viskositas darah juga ditemukan pada pasien dengan diabetes melitus (DM), penyakit jantung iskemik, dan perokok.20,21
Kondisi hemoreologi yang berkontribusi dalam perubahan viskositas darah dan memengaruhi karakteristik aliran darah antara lain agregasi eritrosit, deformabilitas eritrosit, agregasi trombosit, dan plasma fibrinogen.22 Kadar hematokrit sangat menentukan nilai viskositas darah, hubungan ini dinyatakan secara logaritmik. Semakin tinggi kadar hematokrit, semakin rendah ADO.23,24 Pada stroke iskemik akut, terjadi peningkatan kadar hematokrit, yang berkontribusi dalam peningkatan viskositas darah dan penurunan ADO.25
Agregasi eritrosit juga didapatkan meningkat pada pasien stroke,hal tersebut dipengaruhi oleh kadar fibrinogen yang relatif tinggi pada fase akut.23 Tingginya kadar fibrinogen akan turut meningkatkan viskositas darah dan shearstress.26 Agregasi eritrosit adalah penentu utama tahanan aliran darah pada kondisi shear rate yang rendah yang disebabkan oleh peningkatan viskositas darah, yang memperlambat aliran mikrosirkulasi.27
Pada stroke iskemik akut, juga terjadi penurunan deformabilitas eritrosit, yang disebabkan oleh peningkatan hematokrit, peningkatan fibrinogen, dan penurunan tekanan perfusi.5 Fleksibilitas membran eritrosit juga dipengaruhi oleh konsentrasi ion Ca++ dan jumlah ATP intraselular, peningkatan osmolaritas plasma, serta penurunan pH darah. Peningkatan viskositas juga berkontribusi dalam penurunan deformabilitas eritrosit, pembentukan rouleoux, dan agregasi eritrosit.5,28
Peningkatan kadar fibrinogen, yang merupakan media interaksi eritrosit dan trombosit, juga menyebabkan peningkatan agregasi eritrosit dan trombosit. Fibrinogen memiliki ikatan yang spesifik dengan membran eritrosit. Carvalho29 membuktikan adanya reseptor fibrinogen pada eritrosit dengan menggunakan atomic force microscope (AFM), yaitu reseptorαIIbβ3 integrin. Kekuatan ikatan fibrinogen-eritrosit melalui reseptor tersebut relatif lebih lemah dibandingkan ikatan fibrinogen-trombosit, yang ikatannya dipengaruhi oleh kalsium pada αIIbβ3specific inhibitor. Perbandingan kekuatan ikatan fibrinogen-eritrosit dan fibrinogen trombosit adalah 79 dan 97 pN. Pengaruh fibrinogen terhadap viskositas darah juga sudah banyak diteliti, dan peningkatan fibrinogen terbukti berhubungan dengan peningkatan viskositas darah.
Penyakit/kondisi yang mendasari terjadinya hiperviskositas darah antara lain hipertensi, DM, penyakit jantung iskemik, usia, dan merokok. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa usia berhubungan dengan viskositas darah. Emril30 melaporkan hasil penelitiannya bahwa usia tua berhubungan dengan peningkatan viskositas darah, hal tersebut disebabkan karena adanya penurunan volume plasma darah pada usia tua yang menyebabkan peningkatan hematokrit.
Di Indonesia, merokok merupakan faktor risiko yang cukup sering dijumpai.2 Merokok dalam jangka waktu lama dapat menyebabkan peningkatan kadar fibrinogen, adhesi platelet, peningkatan viskositas darah, dan penurunan ADO, sehingga akan memengaruhi patogenesis stroke iskemik.21 Beberapa penelitian menunjukkan bahwa merokok dapat meningkatkan risiko perburukan serangan stroke sebesar 3½ kali.21
Tinjauan Pustaka
Penelitian lain menyatakan bahwa merokok dapat meningkatkan kadar hematokrit, hal tersebut disebabkan karena keracunan karbon monoksida kronik yang menyebabkan penurunan afinitas oksigen relatif terhadap hemoglobin, sehingga terjadi peningkatan produksi eritrosit (polisitemia sekunder).31,32 Selain itu, merokok juga dapat menyebabkan penurunan deformabilitas eritrosit dan peningkatan agregasi eritrosit yang akhirnya meningkatkan viskositas darah.33
Viskositas darah meningkat pada pasien dengan hipertensi, dan hubungan bersifat positif antara viskositas darah dengan tekanan darah karena tahanan pembuluh darah perifer.10 Tekanan darah arterial ditentukan oleh cardiac output dan tahanan pembuluh darah perifer yang sangat ditentukan oleh viskositas darah. Pada penderita hipertensi, peran hemodinamik pada viskositas darah akan meningkatkan tekanan arterial.34 Letcher melaporkan dalam penelitiannya bahwa pada pasien hipertensi didapatkan peningkatan viskositas darah yaitu sebesar 28 % dibandingkan pasien normotensi.35
Pada penderita DM juga terdapat bukti peningkatan viskositas darah, yang terutama disebabkan oleh mikroangiopati dan atau makroangiopati.20 Kondisi hiperviskositas pada pasien DM disebabkan oleh tingginya tahanan aliran darah pada pembuluh darah perifer.36 Perubahan hemoreologi yang terjadi juga berkaitan dengan kontrol glikemik penderita. Hasil penelitian menunjukkan adanya hubungan bermakna antara peningkatan kadar Hb A1C dengan kadar fibrinogen, agregasi eritrosit, dan viskositas darah (p < 0,001).20
Viskositas plasma meningkat secara bermakna pada pasien dengan penyakit jantung iskemik. Pada stroke akut maupun infark miokardial akut, didapatkan peningkatan viskositas darah yang akan menyebabkan gangguan sirkulasi kardiak, stasis lokal, pembentukan trombus, dan penurunan transport oksigen.37 Akibat peningkatan viskositas plasma, apabila pasien dengan penyakit jantung koroner tidak mendapat intervensi yang tepat, dapat terjadi infark miokardial akut.38
VISKOSITAS DARAH DAN LUARAN STROKE ISKEMIK AKUT
Pada stroke iskemik akut, terjadi perlambatan aliran darah sehingga terjadi penumpukan eritrosit. Eritrosit yang menumpuk tersebut kemudian membentuk susunan yang disebut rouleoux. Ikatan antar membran eritrosit pada susunan rouleoux dipengaruhi oleh ikatan fibrinogen yang diperantarai oleh reseptor αIIbβIII integrin pada membran eritrosit.30 Semakin luas daerah yang mengalami iskemia, semakin banyak pula pembuluh darah yang mengalami perlambatan aliran darah dan rouleoux yang terbentuk, sehingga ikatan fibrinogen meningkat. Banyaknya rouleoux yang terbentuk menyebabkan peningkatan volume eritrosit dibandingkan volume plasma, sehingga pada pemeriksaan laboratorium didapatkan peningkatan hematokrit. Peningkatan hematokrit tersebut akan menyebabkan perlambatan aliran darah lebih lanjut, sehingga suplai oksigen dan nutrisi ke daerah tersebut berkurang. Hal tersebut menyebabkan eritrosit menjadi kaku dan sulit untuk berubah bentuk (deformabilitas eritrosit menurun) sehingga tidak dapat melewati pembuluh darah kecil. Pada kondisi tersebut juga terjadi peningkatan agregasi eritrosit. Peningkatan kadar fibrinogen, peningkatan hematokrit, penurunan deformabilitas eritrosit, dan peningkatan agregasi eritrosit secara keseluruhan akan menyebabkan peningkatan viskositas darah.39 Peningkatan viskositas darah pada stroke iskemik akut akan memengaruhi ADO dan menyebabkan penurunan perfusi lebih lanjut, sehingga secara progresif akan menyebabkan perburukan iskemia dan perluasan infark. Proses tersebut akan memengaruhi luaran serta defisit neurologi yang terjadi.40
Beberapa penelitian telah membuktikan pengaruh hiperviskositas darah terhadap luaran stroke iskemik akut. Dalam disertasinya, Rasyid40 membuktikan bahwa hiperviskositas darah merupakan faktor yang paling berperan dalam perburukan luaran stroke iskemik akut, yang dinilai berdasarkan National Institute of Health Stroke Scale
Tinjauan Pustaka
(NIHSS) dan modified Rankin Scale (mRS). Wood41 juga melaporkan hasil penelitiannya bahwa terdapat hubungan antara peningkatan viskositas darah dengan perburukan kondisi klinis neurologi yang dinilai dengan NIHSS dan mRS.
KESIMPULAN
Viskositas darah merupakan komponen yang sangat penting dalam patofisiologi stroke iskemik akut. Kondisi hiperviskositas darah perlu mendapat perhatian karena dapat menurunkan ADO, menyebabkan kematian jaringan penumbra, dan memperburuk prognosis stroke iskemik akut.
DAFTAR PUSTAKA
1. World Health Organization. The top 10 cause of death; 2014.
2. Misbach J, Ali W. Stroke in Indonesia: a first large prospective hospital-based study of acute stroke in 28 hospital in Indonesia. J Clin Neuro. 2000;8(3):245-9.
3. Rasyid A, Soertidewi L. Unit stroke. Manajemen stroke komprehensif. Balai Penerbit FKUI. Jakarta. 2007:64-7.
4. Thomas DJ, Marshall J, Russell RWS, Symon L. Foundations of modern stroke medicine. ACNR. 2013; 13(6) [Online].
5. Szapary L, Horvath B, Marton Z, Alexy T, Demeter N, Szots M, dkk. Hemoreological disturbances in patiens with chronic cerebrovascular diseases. Clin Hemorheol Microcirc. 2004;31(1):1-9.
6. Truelsen T, Bonita R. Advances in ischemic stroke epidemiology. Dalam: Barnett HJM, Julien B, Meldrum H. Advances in neurology. Ischemic stroke. Vol. 92. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 2003. h.1-12.
7. Centers for Disease Control and prevention. Stroke. Tersedia dari: http://www.cdc.gov/stroke/. 2014.
8. Riset Kesehatan Dasar. Jakarta: Departemen Kesehatan; 2013.
9. Meliala C, Nuradyo D, Suryatmojo B. Hiperviskositas sebagai faktor risiko stroke infark di RSUP Dr. Sardjito FK UGM Yogyakarta. Tesis. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada; 1996.
10. Rasyid A, Nuradyo D, Sutarni S. Realibilitas dan validitas mikrokapiler hematokrit pada pemeriksaan viskositas darah penderita stroke iskemik akut dan stroke infark. NeuroSains. 2000;1(2):97-102.
11. Ott E, Fazekas F, Tschinkel M, Bertha G, Lechner H. Rheological aspect of cerebrovascular disease. Eur Neurol. 1983;22:35-37.
12. Warlow CP, van Gijn J, Hankey GJ, Sandercock, Banford JM, Warlaw J. Stroke a practical guide to management. 3rd ed. London: Blackwell Science Ltd; 2008. h.637-42.
13. Bhattarai S, Xiao-ning Z, Tuerxun T. EEG and SPECT changes in acute ischemic stroke. J. Neurol Neurophysiol. 2014; 5(2):190-5.
14. Lo EH. A new penumbra: transitioning from injury into repair after stroke. Nat Med. 2008; 14(5):497-500.
15. Ahmed HS, Hu CJ, Paczynsky R, Hsu CY. Patophysiology of ischemic injury. Dalam: Marc Fisher, editor. Stroke therapy. Edisi kedua. London: Butterworth-Heinemann; 2001. h.25-32. 16. Mardjono M. Neurologi klinis dasar. Jakarta: PT Dian Rakyat; 2010. h.274-80.
17. Rosencranz R, Steven A. Clinical laboratory measurement of serum, plasma, and blood viscosity. Am J Clin Pathol. 2006;125(suppl 1):S78-86.
18. Mchedlishvili G. Hemoreological changes in microcirculation: their mechanism and measurement technique. Indian J Exper. Biol. 2007;45:32-40.
19. Le Dévéhat C, Vimeux M, Khodabandehlou T. Blood rheology in patients with diabetes melitus. Clin Hemorheol Microcirc. 2004;30:297-300.
20. Uddin MJ, Mondal B, Ahmed S. Smoking and ischemic stroke. Bangladesh J of Neurosci. 2008;24(1):50-4.
21. Becker RC, Fintel DJ, Greey D. Antithrombotic therapy. Professional Communication Inc. 2002;23-28.
Tinjauan Pustaka
23. Klabunde RE. Viscosity of blood. Tersedia dari:
www.cvphysiology.com/Hemodynamics/H011.htm. 2010.
24. Widijatno A, Dahlan P, Asmedi A. Peranan hematokrit sebagai nilai prognostik stroke infark di RS Dr. Sardjito, Yogyakarta. Laporan Penelitian Bagian Ilmu Penyakit Saraf FK UGM/SMF Saraf RS Dr.Sardjito. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada; 2006.
25. Petty MA, Wettstein JG. Elements of cerebral microvascular ischemia. Brain Res Rev. 2001;58(4):669-72.
26. Shyy JJ, Chien S. Role of integrins in endothelial mechano sensing of shear stress. Circ Res. 2002;91:769-75.
27. Hacioglu G, Yalcin O, Bor-Kucukatay M, Ozkaya G, Baskurt OK. Red blood cell rheological properties in various rat hypertension models. Clin Hemorheol Microcirc. 2002;26:27-32.
28. Cho Y, Cho D. Hemorheology and microvascular disorder. Korean Circ J. 2011;4:287-95. 29. Carvalho FA, de Oliveira S, Freitas T, Gonçalves S, Santos NC. Variations on
fibrinogen-erythrocyte interactions during cell aging. PloS One. 2011;6(3):18167-71.
30. Emril RD, P Vivien, Maeyza A, Rasyid A. Elevated blood viscosity in population aged 60 years up. Neurona. 2005;22(4):4-6.
31. Tamariz LJ, Young JH, Pankow JS, Yeh HC, Schmidt MI, Astor B, dkk. Blood viscosity and hematocrit as risk factors for type 2 diabetes melitus. The Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) Study. Am J Epidemio. 2008;168(10):1153-60.
32. Lorenby RB. Handbook of pathophysiology. Edisi keempat. Philadelphia: Lippincott Williams&Wilkins; 2011. h.71-5.
33. Anonymous. Smoking is a risk factor for stroke. Tersedia dari: http://www.tcmwell.com/TCM Diseases/Internal Medicine/Smoking is a Risk Factor for Stroke. 2009.
34. Ciuffeti G, Pasqualini L, Pirro M, Lombardini R, De Sio M. Blood hemorheology in men with essential hypertension and capilllary rarefaction. J Hum Hypertens. 2002;16:533-7.
35. Letcher RL, Chien S, Pickering TG, Sealey JE, Laragh JH. Direct relationship between blood pressure and blood viscosity in normal and hypertensive subjects: role of fibrinogen and concentration. Am J Med.1981;70(6):1195-1202.
36. McMillan DE. Disturbance of serum viscosity in diabetes melitus. J Clin Invest. 1974;53(4):1071-9.
37. Feher G, Koltai K, Kesmarky G, Juricskay I, Toth K. Hemorheological parameters and aging. Clin Hemorheol Microcirc. 2006;35(1-2):89-98.
38. Baskurt KO. Hemoreological parameters and conventional cardiovascular risk factors. Dalam: Baskurt KO, Hardemaan RM, Rampling WM, dkk. Handbook of hemorheology and hemodynamics. Amsterdam: IOS Press, Inc; 2007.h.396-401.
39. Rasyid A. Efektivitas mikrokapiler digital sebagai alat ukur nilai viskositas darah untuk prediksi prognosis stroke iskemik akut. Disertasi untuk Program Pendidikan Doktor. Jakarta: Universitas Indonesia; 2014.
40. Bisschops LL1, Pop GA, Teerenstra S, Struijk PC, van der Hoeven JG, Hoedemaekers CW. Effects of viscosity on cerebral blood flow after cardiac arrest. Crit Care Med. 2014 Mar;42(3):632-7.
41. Wood JH, Kee DB. Progress review: hemorheology of the cerebral circulation in stroke. Stroke. 1985;16(5):765-72.
