HUBUNGAN PERUBAHAN KADAR TGF β 1 PADA CAIRAN KREVIKULAR GINGIVA TERHADAP BESAR
RUANGAN AKIBAT PEMASANGAN SEPARATOR
TESIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat
Untuk Memperoleh Gelar Spesialis Ortodonti (Sp. Ort) Dalam Program Pendidikan Dokter Gigi Spesialis Ortodonti Pada Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara
Oleh
VANIA RUSSENDRA SETIAWAN 117160013
PROGRAM PENDIDIKAN DOKTER GIGI SPESIALIS ORTODONTI FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2015
Judul Tesis : HUBUNGAN PERUBAHAN KADAR TGF β 1 PADA CAIRAN KREVIKULAR GINGIVA TERHADAP BESAR RUANGAN AKIBAT PEMASANGAN SEPARATOR
Nama Mahasiswa : VANIA R. SETIAWAN Nomor Induk Mahasiswa : 117160013
Program Spesialis : PROGRAM PENDIDIKAN DOKTER GIGI SPESIALIS ORTODONSIA
Menyetujui Komisi Pembimbing
Pembimbing Utama Pembimbing Anggota
Muslim Yusuf, drg., Sp. Ort(K) Erna Sulistyawati, drg.,Sp.Ort(K)
Sekretaris Program Studi Dekan,
Muslim Yusuf, drg., Sp. Ort(K) Prof. H. Nazruddin, drg., C.Ort., Ph.D., Sp. Ort
Tanggal Lulus : 2 Oktober 2015
Telah diuji
Pada Tanggal : 2 Oktober 2015
PANITIA PENGUJI TESIS
PENGUJI I : Prof. H. Nazruddin, drg.,C.Ort., Ph.D., Sp.Ort PENGUJI II : Nurhayati Harahap, drg.,Sp.Ort(K)
PERNYATAAN
HUBUNGAN PERUBAHAN KADAR TGF β 1 PADA CAIRAN KREVIKULAR GINGIVA TERHADAP BESAR
RUANGAN AKIBAT PEMASANGAN SEPARATOR
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tesis ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak pernah terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka
Medan, 2 Oktober 2015
Vania R. Setiawan
ABSTRAK
Latar Belakang : Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui hubungan perubahan kadar TGF β1 di sisi tekanan pada cairan krevikular gingival terhadap besar ruangan akibat pemasangan separator. Bahan dan cara : Sampel penelitian ini berjumlah 14 orang berusia 20-35 tahun. Sampel diambil dari cairan krevikular gingival pada waktu 0 jam sebelum pemasangan separator, 24 jam dan 48 jam setelah pemasangan separator kemudian diperiksa perubahan kadar TGF β1 dengan menggunakan metode ELISA. Besar ruangan diukur dengan leaf gauge pada waktu 0 jam sebelum pemasangan separator, 24 jam dan 48 jam setelah pemasangan separator Hasil : Terdapat hubungan perubahan kadar TGF β1 di cairan krevikular gingiva pada sisi tekanan terhadap besar ruangan pada waktu 24 jam. Namun pada waktu 48 jam tidak terdapat hubungan perubahan kadar TGF β1 di cairan krevikular gingiva pada sisi tekanan dan besar ruangan. Kesimpulan : Penelitian ini menunjukkan hubungan perubahan kadar TGF β1 di cairan krevikular gingiva pada sisi tekanan terhadap besar ruangan pada waktu 24 jam, hal ini menunjukkan bahwa hasil penelitian ini sesuai dengan penelitian sebelumnya bahwa TGF-1 memiliki peran spesifik dalam meregulasi remodeling tulang dan faktor peresorpsi tulang yang potensial
Kata Kunci : TGF β1, besar ruangan, pergerakan gigi secara ortodonti
ABSTRACT
Introduction: The purpose of this study was to determine the correlation of expression changes of TGF-β1 in the gingival crevice fluid on the pressure side with space of the teeth as a result of installation of the separator. Methodes: The sample in this study 14 people aged 20-35 years. Samples were taken from the gingival crevicular fluid at time 0 hours before the installation of the separator, 24 hours and 48 hours after installation of the separator then examined expression changes of TGF- β1 using the ELISA method. Space is measured with a leaf gauge at time 0 hours before the installation of the separator, 24 hours and 48 hours after installation of the separator. Results: There was a significant correlation expression changes in of TGF- β1 in the gingival crevicular fluid on the pressure side with space in the next 24 hours. However, at 48 hours there was no correlation expression changes of TGF β1 in gingival crevice fluid on the pressure side with space. Conclusion: This study shows the significant correlation expression changes of TGF-β1 in crevice gingival fluid on the pressure side with space in 24 hours, it indicates that the research results are consistent with previous studies that TGF-β1 have a specific role in regulating bone remodeling with factors bone resorption potential
Key words : TGF β1, space, ortodontic tooth movement
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Spesialis Ortodonti di Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara.
Dalam penulisan tesis ini penulis telah banyak mendapatkan bimbingan, pengarahan dan saran dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini, dengan segala kerendahan hati dan penghargaaan yang tulus, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Prof. Nazruddin, drg., C.Ort., Ph.D., Sp.Ort selaku Dekan Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara Medan, yang telah memberikan kesempatan kepada saya untuk mengikuti Program Pendidikan Dokter Gigi Spesialis di Departemen Ortodonti. Sekaligus selaku tim penguji yang telah menyediakan waktu, pikiran dan tenaga untuk membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan tesis ini.
2. Erna Sulistyawati, drg., Sp.Ort(K), selaku ketua Departemen Ortodonti Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara dan pembimbing anggota, yang telah menyediakan waktu, pikiran dan tenaga untuk membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan tesis ini.
3. Muslim Yusuf, drg., Sp.Ort(K) sebagai sekretaris Program Studi Pendidikan Dokter Gigi Spesialis Ortodonsia Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara dan pembimbing utama tesis, yang telah membimbing dan mengarahkan saya dalam penulisan tesis, saya mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya atas waktu dan bimbingan yang telah diberikan selama dalam penelitian dan penulisan tesis ini.
4. Nurhayati Harahap, drg., Sp.Ort(K) sebagai tim penguji, yang telah banyak memberikan petunjuk, perhatian serta bimbingan sehingga saya dapat menyelesaikan tesis ini.
5. Amalia Oeripto, drg., MS., Sp.Ort(K) sebagai staf pengajar yang telah membantu saya dalam menjalankan pendidikan di Program Pendidikan Spesialis Ortodonti FKG USU.
6. Siti Bahira, drg., Sp.Ort selaku staf pengajar yang telah membantu saya dalam menjalankan pendidikan di Program Pendidikan Spesialis Ortodonti FKG USU.
7. Dr. Putri C. Eyanoer, dr., M.Epid selaku konsultan statistik, atas bimbingannya dalam analisa statistik hasil penelitian.
8. Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya penulis sampaikan kepada kedua orang tua tercinta yang telah membesarkan, memberi kasih sayang, doa, dukungan dan semangat. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada suami tercinta dr. Ferry Hadinata dan buah hati tersayang Jason Lim Setiawan Hadinata atas kasih sayang, kesabaran, doa, dukungan dan semangat hingga
tesis ini selesai. Juga kepada kedua mertua serta segenap keluarga yang senantiasa mendoakan dan mendukung penulis
9. Teman-teman angkatan VIII yaitu Yusmaini, Hilda, Ulfi, Mini, Lanna, Getta dan Steven yang selalu memberikan dukungan dan semangat.
10. Teman-teman terbaik yaitu Adianti, Bunga, Eva dan Fiona
11. Kakak, abang senior, dan adik-adik yunior yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang memberikan semangat.
Penulis menyadari bahwa tesis ini masih terdapat banyak kekurangan, oleh karena itu penulis memohon maaf yang sebesar-besarnya. Penulis berharap semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kedokteran gigi khususnya ortodonti.
Medan, 2 Oktober 2015
Penulis
Vania Russendra Setiawan
RIWAYAT HIDUP Keterangan pribadi
Nama : Vania Russendra Setiawan
Alamat Tempat Tinggal : Jl. Pajajaran Indah I No. 7. Bogor Jenis Kelamin : Perempuan
Agama : Katolik
No. Kontak : 082162998893
Nama Ayah : Rusli Setiawan
Nama Ibu : Lilianti Juliah Suhendra
Suami : Ferry Hadinata
Anak Ke-1 : Jason Lim Setiawan Hadinata
Pekerjaan : Dokter gigi
Pendidikan Formal
Sekolah Dasar : SD Kesatuan Bogor Sekolah Menengah : SMP Pelita Harapan
Sekolah Menengah Atas : Gandhi Memorial School (1997-2000) Fakultas Kedokteran Gigi : FKG Trisakti (2000-2006)
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... ii
PERSETUJUAN TESIS………... iii
PERNYATAAN………` iv
ABSTRAK………... v
ABTRACT……… vi
KATA PENGANTAR……….. vii
RIWAYAT HIDUP……….. x
DAFTAR ISI……….…. xi
DAFTAR GAMBAR……… xiii
DAFTAR TABEL……….… xv
DAFTAR LAMPIRAN……… xvi
BAB 1. PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 5
1.3 Tujuan Penelitian ... 5
1.4 Manfaat Penelitian ... 6
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ... 7
2.1 Remodelling Tulang……… 7
2.2 Mekanisme Seluler dan Molekuler... 8
2.3 TGF-β………... 10
2.3.1 Pembentukan TGF β………. 12
2.3.2 Aktivasi TGF β ………. 13
2.4 TGF β1……… 15
2.5 Pergerakan Gigi pada Perawatan Ortodonti………..………. 18
2.5.1Teori Pergerakan Gigi dalam Perawatan Ortodontik………. 20
2.5.2 Tahap-Tahap Pergerakan Gigi... 22
2.6 Hubungan Kadar TGF β1 pada Pergerakan Gigi…... 23
2.7 Gingival Crevicular Fluid (GCF)……….... 24
2.8 Separator………. 26
2.9 Enzym-Linked Immunosorbent Assay (ELISA)……… 28
2.10 Kerangka Teori………... 31
2.11 Kerangka Konsep……… 32
2.12 Hipotesis………...………..… 33
BAB 3. METODE PENELITIAN ... 34
3.1 Jenis Penelitian ... 34
3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ... 34
3.2.1 Lokasi Penelitian... 34
3.2.2 Waktu Penelitian ... 34
3.3 Sampel dan bahan Penelitian………. 34
3.3.1 Sampel Penelitian ... 34
3.3.2 Bahan Penelitian ... 34
3.3.3 Kriteria Sampel ………. 35
3.3.4 Besar Sampel ………. 35
3.4 Variabel Penelitian ... 36
3.4.1 Variabel Bebas ... 36
3.4.2 Variabel Tergantung ... 36
3.4.3 Variabel Terkendali ... 36
3.4.4 Variabel Tidak Terkendali ... 37
3.5 Definisi Operasional ... 37
3.6 Alat dan Bahan Penelitian ... 38
3.6.1 Alat ………..…… 38
3.6.2 Bahan ……… 41
3.7 Prosedur penelitian Pengukuran Kadar TGF-1………..… 42
3.8 Prosedur Pengukuran Besar Ruangan... 47
3.9 Metode analisa data…... 47
3.10 Diagram Alur Penelitian………..… 49
BAB 4. HASIL PENELITIAN……….… 50
BAB 5. PEMBAHASAN……….… 54
BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN……….. 60
6.1 KESIMPULAN………. 60
6.2 SARAN………. 61
DAFTAR PUSTAKA ... 62
DAFTAR GAMBAR
Gambar Judul Halaman
1. Keterlibatan sitokin didalam remodeling jaringan yang
menyebabkan pergerakan gigi... 8
2. Jalur aktivasi TGF β – Smad ………..………. 15
3. Alur Pergerakan Gigi... 22
4. Pemasangan elastik separator……….. 27
5. Gambaran cara kerja ELISA secara skematik………. 30
6. Kaca mulut, sonde dan pinset………. 38
7. Probe periodontal... 39
8. Elastik separator dan separator plier………. 39
9. Tabung Eppendorf 1,5 ml………. 39
10. Alat Microcentrifuge………... 40
11. Mikropipet multichannel……….. 40
12. Leaf gauge ……… 40
13. Phosphate- buffered saline (PBS,PH 7,2)……… 41
14. Filter paper point……….. 41
15. Kit ELISA (eBioscience)……….. 42
16. Penempatan separator antara gigi premolar kedua dan molar pertama rahang bawah………. 43
17. Pengambilan cairan krevikular gingiva memakai filter paper point dengan metode intracrevicular superficial... 43
18. Sampel dimasukkan dalam tabung eppendorf yang berisi cairan PMSF dan PBS kemudian segera dibekukan... 43
19. Alat vortex………. 46
20. Microplate………... 46
21. Alat microplate shaker……… 46
22. Pipet 100 l TMB Substrate Solution……… 47
23. Pengukuran pergerakan gigi dengan leaf gauge... 47
24. Diagram batang perbandingan perubahan kadar TGF β1 pada waktu 0 jam, 24 jam dan 48 jam... 50
25. Diagram batang perbandingan kecepatan pergerakan gigi pada waktu 0 jam, 24 jam dan 48 jam... 51
DAFTAR TABEL
Tabel Judul Halaman
3.1 Definisi Operasional, Alat Ukur, dan Skala Ukur dari Variabel Bebas, Tergantung, Terkendali, dan Tidak Terkendali dari
Penelitian... 37 4.1 Perbedaan perubahan kadar TGF β1 di cairan krevikular gingiva
pada sisi tekanan pada waktu 0 jam, 24 jam dan 48 jam... 50 4.2 Perbedaan perubahan besarnya ruangan di cairan krevikular gingiva
pada sisi tekanan pada waktu 0 jam, 24 jam dan 48 jam... 51 4.3 Perbandingan perbedaan perubahan kadar TGF β1 di cairan krevikular
gingiva pada sisi tekanan pada waktu 0 jam, 24 jam dan 48 jam... 52 4.4 Korelasi perubahan kadar TGF β1 di cairan krevikular gingiva pada
sisi tekanan dan kecepatan pergerakan gigi pada waktu 0 jam, 24 jam dan 48 jam... 52
DAFTAR LAMPIRAN
No Judul Halaman
1. Hasil Pembacaan ELISA……….. 67
2. Hasil Uji Statistik………. 68
3. Persetujuan Komite Etik………..… 69 4. Izin Penelitian di Laboratorium Oral Universitas Indonesia ……….. 70 5. Contoh Informed Consent Subyek Penelitian……….. 71 6. Lembar Penjelasan Kepada Subjek Penelitian ………... 72
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dalam perawatan ortodonti, pergerakan gigi yang tepat sangat diperlukan untuk memperoleh hasil perawatan ortodonti yang optimal. Keberhasilan pergerakan gigi dipengaruhi melalui tiga faktor yaitu sifat dan jenis gaya yang diberikan, prinsip mekanis dan kombinasi respon biologis dan reaksi jaringan. Aplikasi gaya ortodonti yang tepat menghasilkan pergerakan gigi dalam perawatan ortodonti.1-3
Beberapa penelitian menyatakan bahwa efisiensi perawatan ortodontik merupakan kombinasi dari faktor mekanik dan biologis. Mekanisme biologis mendasari pergerakan gigi dalam perawatan ortodontik. Efisiensi pergerakan gigi dalam perawatan ortodontik pada pasien juga dapat meningkat ketika rencana perawatan dalam perawatan ortodontik terencana dengan baik maka akan menghasilkan pergerakan gigi lebih cepat.1,2,4
Pergerakan gigi pada perawatan ortodonti terjadi karena rangsangan tekanan mekanis yang menyebabkan terjadinya inflamasi, dan dilanjutkan dengan remodeling tulang alveolar.4-6 Pada saat remodeling tulang, permukaan tulang alveolar yang mendapatkan tekanan mengalami proses resorpsi dan pada sisi yang berlawanan mengalami proses aposisi. Remodeling tulang adalah hal yang sangat menentukan dalam perawatan ortodonti dan merupakan proses untuk menjaga keseimbangan jaringan pendukung gigi.7,8
1
TGF β adalah protein yang disekresikan dalam bentuk laten (suatu bentuk yang belum bisa berinteraksi dengan reseptor TGF- β), yang memiliki tiga isoform, yaitu TGF-1, TGF-2, dan TGF-3. TGF β1 memegang peran penting dalam menjaga keseimbangan antara kedua proses yang diatur secara ketat, yakni resorpsi tulang dan pembentukan tulang. Remodeling tulang diregulasi oleh sistemik dan faktor lokal, yaitu hormon dan growth factor, salah satunya adalah Transforming Growth Factor-β1 (TGF-1). Transforming Growth Factor Beta 1 (TGF-β1) merupakan salah satu sitokin yang tergabung dalam Transforming Growth Factor Beta superfamily. TGF β1 mempengaruhi sel-sel osteoklas maupun sel-sel osteoblas, sehingga TGF β1 menjadi salah satu faktor terpenting dalam lingkungan tulang dan isoform yang paling banyak, TGF-1 memiliki peran spesifik dalam meregulasi remodeling tulang Dalam 10 tahun terakhir ini banyak growth factor yang telah dijelaskan. Diantara growth factors, TGF-β1 telah diusulkan berfungsi sebagai faktor penghubung potensial selama remodeling tulang. TGF-β1 juga merupakan faktor kunci pada kecepatan pertumbuhan tulang baru.3,9-11
Beberapa penelitian telah dilakukan dalam melihat perubahan kadar TGF-β dengan menggunakan cairan krevikular gingiva (gingival crevicular fluid/CGF).12,13 Menurut Uematsu, peningkatan kadar TGF-1, cathepsins B dan L, dan interleukin-1 ditemukan dalam cairan krevikular gingiva dalam pergerakan gigi ortodonti pada gigi manusia.14 Menurut Garlet, kadar TGF-β1 meningkat pada sisi resorpsi dan tekanan.5 Beberapa penelitian juga menyatakan bahwa kadar TGF-1
meningkat pada sisi resorpsi sehingga TGF-β1 lebih berperan pada sisi resorpsi.2,13 Menurut Barbieri, TGF-1 memiliki peranan dalam menginduksi resorpsi tulang.13 Beberapa penelitian menyatakan bahwa berbagai sitokin dan growth factors (TGF-) berpengaruh pada sisi resorpsi dan regangan.10,15
Pada penelitian ini, peneliti menggunakan elastik separator sebagai salah satu alat ortodonti yang akan memberikan gaya pada pergerakan gigi. Bahan ini dipasangkan pada gigi posterior dan menghasilkan tekanan yang ringan dan terus- menerus sehingga dapat membuka ruang diantara gigi.Banyak penelitian yang sudah dilakukan dalam menggunakan separator sebagai gaya ortodonti dalam perawatan ortodonti.13,16-19 Menurut penelitian Kiliaridis, penempatan separator adalah prosedur yang sederhana dalam perawatan ortodonti, dimana dapat mengevaluasi perubahan kadar IL-1, PGE2 pada CGF tergantung gaya yang diberikan pada zone regangan atau tekanan.18 Menurut Tzannetou dkk, pergerakan gigi dalam perawatan ortodonti dapat menggunakan gaya yang ringan dan besar, gaya yang ringan dengan penempatan separator dan gaya yang besar dengan palatal expansion device. Kedua gaya tersebut dapat mengekspresikan peningkatan kadar IL-1.20 Menurut Barbieri, elastik separator termasuk ukuran sampel yang kecil, pengukuran perubahan kadar molekul dalam CGF dapat dilakukan pada kedua sisi yaitu sisi tekanan dan regangan, satu sampel per sisi, dan merupakan awal pergerakan gigi yang sederhana.13 Menurut Storey bahwa beberapa gaya ortodonti dapat menyebabkan trauma, bahkan dengan gaya ortodonti yang ringan.2
Pada penelitian ini dapat diketahui durasi yang diperlukan elastik separator tersebut untuk mendapatkan ruang penempatan molar band sehingga dapat menjadi masukan bagi mahasiswa PPDGS kapan waktu yang tepat untuk pemasangan molar band setelah aplikasi elastik separator tersebut supaya tidak terjadi bone loss yang irreversible akibat pemakaian terlalu lama karena adanya tekanan oklusal dari pengunyahan dan penumpukan plak.21 Pada awal perawatan ortodonti, biasanya klinisi melakukan prosedur separasi dimana dalam kondisi normal tidak ada ruang diantara gigi yang berdekatan. Ketebalan ligament periodontal sebesar 0,25 mm sedangkan ketebalan band sebesar 0,16 mm, oleh karena itu pada awal perawatan ortodonti dilakukan prosedur separasi yang bertujuan untuk penempatan molar band.22,23. Dalam penelitian Peter Loh, hanya diperlukan waktu 2 sampai 3 hari untuk memisahkan kontak area dari gigi yang bersebelahan sehingga band dapat dipasangkan. Sedangkan menurut Penelitian Proffit, elastik separator tidak boleh dipakai lebih dari 2 minggu.24,25 Penelitian Uematsu menyatakan bahwa peningkatan kadar IL-1β, IL-6, Tumor Necrosis Factor (TNF)-α, faktor pertumbuhan epidermal (EGF), dan β₂-mikroglobulin dalam CGF dapat terlihat dalam waktu satu jam.14 Menurut beberapa penelitian menunjukan bahwa perubahan besar dalam peningkatan kadar RANKL dan/ atau OPG dapat terjadi dalam waktu sebelum dua hari.26,27
Mengingat bahwa TGF-1 berperan penting dalam remodeling tulang dan juga untuk mencapai tujuan percepatan dalam perawatan ortodontik, maka perlu dilakukan penelitian mengevaluasi perubahan kadar TGF-1 pada sisi tekanan dan
juga untuk mengetahui waktu yang tepat untuk pemasangan molar band setelah aplikasi elastik separator tersebut supaya tidak terjadi bone loss yang irreversible akibat pemakaian terlalu lama.
1.2. Rumusan Masalah
1. Bagaimana perubahan perbedaan kadar TGF-1 pada cairan krevikular gingiva di sisi tekanan pada waktu 24 jam dan 48 jam setelah dilakukan pemasangan separator bila dibandingkan dengan sebelum dilakukan pemasangan separator?
2. Bagaimana perbandingan perubahan perbedaan kadar TGF-1 pada cairan krevikular gingiva di sisi tekanan pada waktu 24 jam dan 48 jam setelah dilakukan pemasangan separator bila dibandingkan dengan sebelum dilakukan pemasangan separator?
3. Bagaimana hubungan perubahan kadar TGF β1 pada cairan krevikular gingiva di sisi tekanan terhadap besar ruangan akibat pemasangan separator pada waktu 24 jam dan 48 jam setelah dilakukan pemasangan separator bila dibandingkan dengan sebelum dilakukan pemasangan separator ?
1.3. Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui kadar TGF-1 pada cairan krevikular gingiva di sisi tekanan pada saat sebelum dilakukan pemasangan separator.
2. Untuk mengetahui kadar TGF- 1 pada cairan krevikular gingiva di sisi tekanan pada waktu 24 jam dan 48 jam setelah pemasangan separator.
3. Untuk mengetahui perbedaan kadar TGF- 1 pada cairan krevikular gingiva di sisi tekanan saat sebelum pemasangan separator, 24 jam dan 48 jam setelah pemasangan separator
4. Untuk mengetahui hubungan perubahan Kadar TGF β1 pada cairan krevikular gingiva di sisi tekanan terhadap besar ruangan sebelum pemasangan separator, 24 jam dan 48 jam setelah pemasangan separator
1.4. Manfaat Penelitian
Secara keilmuan manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Memberikan informasi mengenai peranan TGF-1 pada sisi tekanan yang berhubungan dengan pengaruh pemberian gaya ortodonti pada perawatan ortodonti.
2. Memberikan informasi mengenai perubahan kadar TGF-1 pada cairan krevikular gingiva di sisi tekanan saat pemasangan separator pada waktu 0 jam, 24 jam dan 48 jam.
3. Mengetahui durasi pemasangan separator yang tepat untuk dapat dilakukan pemasangan cincin.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Remodelling Tulang
Pergerakan gigi pada perawatan ortodontik terjadi karena rangsangan tekanan mekanis yang dilanjutkan oleh remodeling tulang alveolar. Remodeling tulang adalah proses dari resorpsi tulang pada sisi tekanan dan pembentukan tulang pada tekanan.
Proses remodeling tulang biasanya melibatkan resorpsi tulang yang sudah tua oleh osteoklas dan pembentukan tulang baru oleh osteoblas. Jumlah jaringan tulang setelah remodeling, tergantung pada keseimbangan antara kecepatan pembentukan tulang baru dan resorpsi tulang selama proses fisiologis dan remodeling tulang.4,27-29
Keberhasilan pergerakan gigi pada perawatan ortodontik dipengaruhi oleh remodeling tulang alveolar. Gigi yang memperoleh gaya ortodontik yang berat atau ringan dapat menyebabkan terjadinya aktivitas biokomia. Pergerakan gigi dapat dikontrol oleh besarnya gaya yang diaplikasikan dan respons biologis dari ligamen periodontal.2,3,9,10
Aplikasi tekanan mekanis menyebabkan pergerakan gigi karena perubahan remodelling. Gaya yang diaplikasikan pada gigi akan menyebabkan perubahan dalam lingkungan mikro di sekitar ligamen periodontal karena perubahan aliran darah, yang menyebabkan sekresi mediator inflamasi yang berbeda seperti sitokin, faktor pertumbuhan, neurotransmiter, colony-stimulating factors, dan metabolit asam arakidonat. Akibat dari sekresi ini, remodeling tulang terjadi.2
7
Remodeling tulang diregulasi oleh hormon sistemik dan faktor lokal, yang mempengaruhi sel-sel dari osteoklas dan osteoblas. Tulang terdiri dari matriks ekstraselular yang sangat terstruktur, mengandung osteoblas, osteosit dan osteoklas.
Sel ligamen periodontal dan tulang alveolar yang dirangsang oleh gaya ortodontik, memproduksi faktor lokal, dimana berpartisipasi dalam perawatan ortodonti dan remodeling ligamen dan berpengaruh pada metabolisme tulang alveolar yang berdekatan.30
Gambar 1. Keterlibatan sitokin didalam remodeling jaringan yang menyebabkan pergerakan gigi (Davidovitch,1988).29
2.2. Mekanisme Seluler dan Molekuler
Baru-baru ini, seluler, molekul, dan jaringan dari mekanisme biologis pada pergerakan gigi menunjukkan bahwa tekanan mekanis bukanlah hanya stimulus yang merangsang pergerakan gigi. Ketika gaya ortodonti diaplikasikan dalam waktu lama akan terjadi inflamasi dan remodeling tulang dan pada akhirnya berada di bawah
kendali mekanisme molekuler yang mengatur perilaku seluler pada tulang alveolar dan ligamen periodontal.1,4
Mekanisme seluler dan molekuler jaringan dimulai pada tahap awal pergerakan gigi, setelah gaya ortodonti diaplikasikan. Pergerakan gigi ortodontik dapat terjadi dengan cepat atau lambat, tergantung pada karakteristik dari besarnya gaya yang diaplikasikan, dan respon biologis pada jaringan periodontal dan tulang alveolar. Gaya ortodonti ini mengubah vaskularisasi dan aliran darah ligament periodontal, menyebabkan sintesis lokal dan pelepasan berbagai molekul, seperti neurotransmitter, sitokin, faktor pertumbuhan, faktor colony-stimulating, dan metabolit asam arakidonat. Molekul-molekul ini dapat menyebabkan timbulnya banyak respon seluler oleh berbagai jenis sel di dalam dan sekitar gigi, menyediakan lingkungan mikro untuk deposisi atau resorpsi jaringan. Faktor yang berperan pada sisi resorpsi diantaranya adalah hormon paratiroid dan tumor necrotising factor (TNF), sedangkan faktor yang berperan pada sisi regangan diantaranya adalah calcitonin, estrogen, androgen, dan Transforming Growth Factor Beta 1 (TGF-1).1
Tahap awal pergerakan gigi ortodontik selalu melibatkan respon inflamasi akut, ditandai oleh vasodilatasi periodontal dan migrasi leukosit yang keluar dari kapiler. Sel yang bermigrasi ini akan menghasilkan berbagai sitokin. Proses inflamasi akut merupakan tahap awal pergerakan gigi ortodontik yang didominasi eksudat, di mana plasma dan leukosit meninggalkan kapiler di daerah regangan paradental. Satu hari atau 2 hari kemudian, fase akut peradangan berkurang dan digantikan oleh proses
kronis yaitu proliferatif, melibatkan fibroblast, sel endotel, osteoblas, dan alveolar sel sumsum tulang. Selama periode ini, leukosit terus bermigrasi ke strained jaringan paradental dan memodulasi proses remodeling.1,2
Peradangan kronis berlaku sampai proses pergerakan gigi selanjutnya, ketika ortodontis akan mengaktifkan alat ortodonti, sehingga mulai periode lain yaitu peradangan akut, superimposing pada peradangan kronis yang sedang berlangsung.
Untuk pasien, periode peradangan akut ini berhubungan dengan sensasi yang menyakitkan dan penurunan fungsi (mengunyah). Fenomena ini dapat ditemukan dalam cairan krevikular gingival dalam pergerakan gigi, di mana signifikan dengan peningkatan konsentrasi mediator inflamasi, seperti sitokin dan prostaglandin. Selama terjadi migrasi dari kapiler menuju ke jaringan periodontal melalui sulkus gingiva, cairan krevikular gingiva (gingival crevicular fluid/CGF) akan membawa berbagai mediator inflamasi sehingga muncul di jaringan periodontal.5,13
2.3. TGF-β
Faktor pertumbuhan merupakan salah satu mediator pertumbuhan tulang, terdiri dari transforming growth factor (TGF) dan platelet derived growth factor (PDGF). Dua kelas utama TGF telah dapat diidentifikasi, yaitu TGF-α dan TGF-β.
TGF β merupakan faktor peresorpsi tulang yang potensial. Aktivitas resorpsi tulang dari TGF dan PDGF diperantarai oleh prostaglandin. Remodeling tulang juga dipengaruhi oleh mekanisme lokal yang melibatkan sitokin dan prostaglandin E2 yang timbul dalam keadaan inflamasi, serta mekanisme sistemik yang melibatkan hormon paratiroid, vitamin D3 dan hormon seksual. Faktor pertumbuhan ini dapat disintesis
dan disimpan dalam matriks tulang selama pembentukan tulang, dan dilepaskan selama resorpsi tulang dan mempengaruhi remodeling tulang.30
TGF β tergolong dalam satu kelompok sitokin yang secara kolektif disebut the TGF β superfamily, atau keluarga besar TGF β yang mempunyai fungsi regulasi terhadap perkembangan sel epitel, diferensiasi, motilitas, organisasi, apoptosis dan tumorogenesis. Fungsi dari sitokin-sitokin ini kebanyakan belum begitu jelas, tetapi sudah beberapa diantaranya seperti bone morphogenetic proteins (BMP), growth and differentiation factor (GDF), aktivin, inhibin, dan Mullerian inhibitory factor (MIF), diketahui berperan dalam regulasi perkembangan seluler spesifik.30,31
TGF β sebagai protein disekresikan dalam bentuk laten (suatu bentuk yang belum bisa berinteraksi dengan reseptor TGF- β) dari sel-sel sebagai suatu kompleks protein dengan berat molekul besar, yang merupakan kombinasi tiga protein yaitu TGF- β dimer yang matur, TGF - α propeptida dimer atau latencyassociated protein (LAP), dan latent TGF β binding protein (LTBP).30
TGF β merupakan protein yang terdiri dari tiga isoform yakni TGF β1, TGF β2 dan TGF β3. TGF β1, merupakan anggota utama dari golongan sinyal ini yang telah banyak diketahui perannya. Struktur peptida dari tiga anggota keluarga TGF β sangat mirip. Ketiga disandikan sebagai prekursor protein. TGF β1 mengandung 390 asam amino, sedangkan TGF β2 dan TGF β3 masing-masing mengandung 412 asam amino. Semua TGF β memiliki terminal-N peptida yang terdiri dari 2030 asam amino. Asam-asam amino terminal berguna untuk mengatur sekresi sel pada sel target. TGF β juga memiliki terminal C yang terdiri dari 112-114
asam amino yang berperan sebagai signal pembentukan TGF β itu sendiri. TGF β yang matang membentuk protein dimer untuk menghasilkan molekul 25 kDa aktif dengan struktur yang mempunyai banyak motif. 30,32,33
Reseptor TGF β tipe I dan tipe II keduanya merupakan protein transmembran serin atau treonin kinase. Pengikatan TGF β menginduksi pembentukan reseptor multimerik yang sebagian besar berupa heterotetramers, terdiri dari reseptor tipe I dan tipe II. Jenis reseptor TGF β tipe III berupa molekul permukaan sel, yaitu β proteoglycan disebut glikan, yang muncul untuk mengatur aksesibilitas TGF β untuk sinyal transduksi reseptor TGF β dari tipe I dan tipe II heterotetramer. Fenomena ini mirip dengan pengikatan faktor pertumbuhan fibroblast (FGF) oleh proteoglikan dan presentasi FGF terikat pada reseptor.34
2.3.1. Pembentukan TGF β
Sejumlah molekul pembawa sinyal ekstraseluler yang berperan dalam meregulasi perkembangan, baik pada vertebrata maupun invertebrata, merupakan superfamili transforming growth factor β (TGFβ). TGF β manusia tersusun atas tiga isoform protein, yaitu TGF β1, TGF β2, dan TGF β3. Masing-masing isoform TGF β disintesis sebagai bagian prekursor yang mengandung prodomain. Domain tersebut dipotong, tetapi masih berasosiasi secara nonkovalen dengan domain maturesetelah protein disekresikan. Kebanyakan TGF β yang disekresikan disimpan dalam matriks ekstraseluler sebagai laten, yaitu kompleks inaktif yang mengandung prekursor TGF β dan berikatan kovalen dengan TGF β binding protein yang disebut Latent TGF β Binding Protein (LTBP). Pengikatan LTBP oleh protein matriks thrombospondin atau
cellsurface integrin memicu perubahan konformasi LTBP yang menyebabkan pelepasan TGF β dimer yang aktif. Alternatif lainnya adalah pemutusan ikatan protein dengan matriks metaloprotease yang juga menghasilkan aktivasi TGF β.33,34 2.3.2. Aktivasi TGF β
Ada tiga jenis protein Smad yakni reseptor Smads (R Smads), coSmads, dan penghambatan atau antagonis Smads. Residu dekat terminal CR Smads terfosforilasi dan mengaktifkan reseptor tipe I TGF β. R Smads terfosforilasi dan membentuk dimer dengan Smads. Heterodimers melakukan translocate menuju nukleus dan bekerja sama dengan faktor-faktor transkripsi lain untuk mengaktifkan gen-gen transkripsi pada sel target tertentu. R Smads dapat dibagi menjadi dua bagian yakni MH1 dan MH2 yang dipisahkan oleh daerah linker yang fleksibel. Dalam keadaan tidak aktif, N-terminal domain menekan aktivitas transkripsi C-terminal domain MH1dan MH2. Ketika Smads telah aktif, bagian terfosforilasi dari domain MH1 mengikat DNA, dan domain MH2 mengatur interaksi dengan Smads, untuk mendorong interaksi dengan protein pengikat DNA sehingga dapat menyediakan fungsi aktivasi transkripsional. Faktor pertumbuhan reseptor spesifik superfamili TGFβ menimbulkan respons sellular yang berbeda. Kekhususan ini ditunjukkan oleh reseptor yang terkait. Ini merupakan fenomena umum pada sistem sinyal intersellular.
Jalur signaling TGF β memberikan satu contoh strategi yang sangat baik untuk mencapai respon yang spesifik. Sebagai contoh, pengikatan TGF β ke reseptornya menyebabkan fosforilasi Smad2, dimerization dengan Smad4, translokasi dari Smad2 atau Smad4 ke nukleus, dan mengaktivasi transkripsi gen-gen target tertentu. Di sisi
lain, pengikatan BMP2, anggota lain dari TGF β superfamili, pada reseptor yang dapat memfosforilasi Smad1 menyebabkan dimerisasi dengan Smad4.32
Signalisasi TGF dimulai saat ligand berikatan dengan reseptornya. Ada sekitar 42 jenis ligand untuk TGF , yang dibagi ke dalam 2 grup utama: famili TGF
dan famili Bone Morphogenetic Protein (BMP). Proses untuk berikatan dengan ligan akan menginduksi pembentukan kompleks quartener dari reseptor transmembran serin threinin kinase. Reseptor ini terbagi menjadi tipe I (ALK1-7) dan tipe II (ACVR-IIA, ACVR-IIB, BMPR-II, AMHR-II dan TGF R-II). Transducer intraseluler pada jalur aktivasi ini adalah protein SMAD. SMAD terbagi menjadi subgrup spesifik : reseptor-regulasi (R-SMADs), co-SMAD, dan SMADs Inhibitor.
Pada saat berikatan dengan ligand, reseptor tipe II akan memfosforilasi dan mengaktivasi reseptor tipe I. Reseptor tipe I yang telah teraktivasi akan memfosforilasi R-SMADs pada terminal-C. Reseptor tipe I yang telah teraktivasi akan memfosforilasi pembentukan kompleks R-SMAD dengan SMAD4 dan translokasi nukleus, yang kemudian bersama dengan kofaktor nukleus akan mengikat DNA dan meregulasi transkripsi. Secara umum, reseptor TGF akan diaktivasi melalui SMAD 2 dan 3, sementara BMP akan diaktivasi melalui SMAD 1, 5, dan 8.31,32
Gambar 2. Jalur aktivasi TGF β – Smad32
2.4. TGF β1
Transforming Growth Factor Beta 1 (TGF β1) merupakan salah satu sitokin yang tergabung dalam Transforming Growth Factor Beta superfamily. TGF β1 mensekresikan protein yang berperan dalam banyak fungsi seluler, termasuk mengendalikan pertumbuhan, proliferasi, diferensiasi dan apoptosis sel.32
TGF β1 memegang peran besar pada perkembangan dan perawatan, yakni mempengaruhi baik metabolisme tulang. Karena TGF β1 mempengaruhi keturunan dari sel-sel osteoklas maupun sel-sel osteoblas, sehingga TGF β1 menjadi salah satu faktor terpenting dalam lingkungan tulang. TGF β1 merupakan isoform yang paling
banyak, sumber terbesar berasal dari platelets (20mg/kg) dan tulang (200 mg/kg).
TGF β1 adalah suatu faktor pertumbuhan berfungsi banyak, dimana-mana, pertama ditemukan sebagai faktor yang bersinergi dengan TNF yang memacu terjadinya pembentukan koloni fibroblast, kartilago.32
TGF β1 diproduksi oleh osteoblas dan disimpan dalam jumlah yang cukup di matrik tulang, serta merupakan regulator penting dalam perkembangan tulang dan homeostatis metabolisme tulang. Estrogen meningkatkan sekresi TGF β1 yang merupakan satu-satunya faktor pertumbuhan (growth factor) yang merupakan mediator untuk menarik sel osteoblas ke tempat lubang tulang yang telah diserap oleh sel osteoklas. Sel osteoblas merupakan sel target utama dari estrogen, untuk melepaskan beberapa faktor pertumbuhan dan sitokin seperti tersebut diatas, sekalipun secara tidak langsung maupun secara langsung juga berpengaruh pada sel osteoklas. Estrogen akan merangsang ekspresi dari osteoprotegerin (OPG) dan TGF β1 pada sel osteoblas dan sel stroma, yang lebih lanjut akan menghambat penyerapan tulang dan meningkatkan apoptosis dari sel osteoklas. Pada tulang, TGF β1 memegang peran penting dalam menjaga keseimbangan antara kedua proses yang diatur secara ketat, yakni resorpsi tulang dan pembentukan tulang.32,33
Sesuai dengan peran penting gen TGF B1 pada remodeling tulang, maka pada pathogenesis kelainan tulang gen ini memiliki peran sebagai stimulator penting pembentukan osteoblast yang menyebabkan terjadinya gerakan kemotaksis, proliferasi dan diferensiasi pada seluruh osteoblast. Namun, pada penelitian in vitro masih diperdebatkan mengenai efek gen TGF B1 menyebabkan pertumbuhan matriks
dan stimulasi osteoblast sehingga menimbulkan efek menghambat mineralisasi diferensiasi osteoklas dan resorpsi osteoklas yang telah matang.32
Studi pada jaringan tulang manusia menunjukkan bahwa terdapat konsentrasi matriks tulang TGF-1, TGF-2, dan IGF-I. Faktor-faktor ini terlibat dalam banyak aktivitas biologis, termasuk pertumbuhan sel, diferensiasi, dan apoptosis, seperti proses pertumbuhan dan remodeling tulang.34 Ten Dijke dkk menunjukkan peningkatan sintesis DNA dengan 3 isoform ini dalam kultur osteoblas yang banyak pada janin tikus. Isoform ini juga ditunjukkan peningkatan sintesis kolagen dan protein noncollagenous.8 Davidovitch dkk menunjukkan selama pergerakan gigi ortodontik, peningkatan TGF β1 pada sel ligamen periodontal dan osteoblas tulang alveolar pada kucing. Para peneliti melaporkan bahwa peningkatan TGF β dapat terjadi lebih awal 1 jam setelah gaya diaplikasikan. Ligamen periodontal dan tulang alveolar yang tertekan menunjukkan TGF β negatif atau tidak ada pewarnaan.34
Remodeling tulang diregulasi oleh sistemik dan faktor lokal, yaitu hormon dan growth factor, salah satunya adalah Transforming Growth Factor- β (TGF-), yang mempengaruhi sel-sel dari osteoklas dan osteoblas. TGF memiliki tiga isoform, yaitu TGF 1, TGF 2, dan TGF 3. TGF β1 memegang peran penting dalam menjaga keseimbangan antara kedua proses yang diatur secara ketat, yakni resorpsi tulang dan pembentukan tulang. Dalam 10 tahun terakhir ini banyak growth factor yang telah dijelaskan. Diantara growth factors, TGF β1 telah diusulkan
berfungsi sebagai faktor penghubung potensial selama remodeling tulang. TGF β1 juga merupakan faktor kunci pada kecepatan pertumbuhan tulang baru.3,9-11,32
Beberapa penelitian telah dilakukan dalam melihat perubahan kadar TGF β dengan menggunakan cairan krevikular gingiva (gingival crevicular fluid/CGF).12,13 Menurut Uematsu, peningkatan kadar TGF 1, cathepsins B dan L, dan interleukin-1 beta ditemukan dalam CGF dalam pergerakan gigi ortodonti pada gigi manusia.14 Menurut Garlet, kadar TGF β1 meningkat pada sisi resorpsi dan tekanan.5 Beberapa penelitian yang menyatakan bahwa kadar TGF 1 meningkat pada sisi resorpsi sehingga TGF β1 lebih berperan pada sisi resorpsi.2,13 Menurut Barbieri, TGF 1 memiliki peranan dalam menginduksi resorpsi tulang.13 Beberapa penelitian menyatakan bahwa berbagai sitokin dan growth factors (TGF ) berpengaruh pada sisi resorpsi dan regangan.10,15
2.5. Pergerakan Gigi pada Perawatan Ortodonti
Pergerakan gigi pada perawatan ortodontik merupakan kombinasi antara resorpsi dan aposisi tulang pada sisi tekanan dan regangan. Gaya ortodontik akan menghambat vaskularisasi ligamen periodontal dan aliran darah sehingga menyebabkan terjadinya perubahan biokimia dan seluler serta terjadinya perubahan kontur tulang alveolar. Oleh karena itu, pada dasarnya pergerakan gigi pada perawatan ortodonti adalah respon biologis terhadap tekanan mekanis. Pergerakan gigi yang dirangsang oleh aplikasi gaya ortodonti dari tekanan mekanis menimbulkan tekanan dan regangan pada zona ligamen periodontal dan tulang alveolar,
menyebabkan remodelling jaringan periodontal dan tulang alveolar. Aktivitas remodeling berhubungan dengan reaksi inflamasi yang disebabkan oleh tekanan mekanis.2,35
Pergerakan gigi yang disebabkan oleh aplikasi gaya ortodontik ditandai dengan perubahan remodelling pada jaringan periodontal dan tulang alveolar. Dua proses yang saling berhubungan yang terlibat dalam pergerakkan gigi adalah (1) defleksi, atau bending, tulang alveolar dan (2) remodelling dari jaringan periodontal, termasuk pulpa gigi, ligamen periodontal, tulang alveolar, dan gingiva. Respon biologis dari gigi dan jaringan pendukungnya yang tergantung pada besar dan lamanya tekanan yang diberikan pada gigi tersebut menyebabkan pergerakkan gigi.
Besar tekanan yang diberikan pada gigi baik yang ringan dan yang kuat akan mempengaruhi perubahan di ligamen periodontal. Dengan tekanan yang ringan, cairan ligamen periodontal akan keluar dan cadangan vaskularisasi akan terperas. Hal Ini menimbulkan respon biokimia yang kompleks dimana dalam waktu 2 hari, osteoklas akan bekerja dan diikuti dengan frontal resorption.35
Respon jaringan gigi dan pendukungnya bergantung dari besar gaya yang diaplikasikan pada gigi. Gaya yang besar akan menyebabkan rasa sakit nekrosis dari elemen seluler dalam ligamen periodontal sehingga terjadi undermining resorption atau resorbsi tidak langsung pada tulang alveolar. Gaya yang ringan akan menyebabkan resorpsi frontal atau resorpsi langsung yang tidak menyebabkan rasa tidak sakit dan akan terjadi remodeling tulang.36,37
Gaya yang diaplikasikan menyebabkan tekanan pada tulang alveolar dan ligamen periodontal pada satu sisi, sedangkan disisi berlawanan diregangkan. Saat terekspos oleh berbagai besar gaya, frekuensi, dan durasi tekanan mekanis, tulang dan jaringan periodontal yang berdekatan menunjukkan perubahan remodelling secara makroskopik dan mikroskopik. Tekanan mekanis merubah vaskularisasi jaringan periodontal dan aliran darah, menyebabkan sintesis lokal dan pelepasan berbagai molekul seperti neurotransmitter, sitokin, faktor pertumbuhan, faktor koloni-stimulasi (sitokin yang terlibat dalam pematangan berbagai leukosit, makrofag, dan monosit), dan metabolit asam arakidonat. Molekul yang dilepaskan membangkitkan respon seluler pada berbagai jenis sel di dalam dan sekitar gigi, lingkungan mikro untuk deposisi jaringan atau resorpsi. Berbagai jalur sel-sinyal diaktifkan, dimana pada akhirnya merangsang ligamen periodontal, dan juga resorpsi dan deposisi tulang.
Seluler, molekul, dan jaringan dari mekanisme biologis pada pergerakan gigi menunjukkan bahwa tekanan mekanis bukanlah hanya stimulus yang menginduksi pergerakan gigi.36,37
2.5.1. Teori Pergerakan Gigi dalam Perawatan Ortodontik
Ada beberapa teori pergerakan gigi dalam perawatan ortodontik secara umum terbagi atas :
1. Pressure Tension Theory
Pressure Tension Theory ini dapat diaplikasikan sebagai kontrol biologis pergerakan gigi, Pressure Tension Theory dapat digunakan sebagai basis dari pergerakan gigi secara ortodonti. Sandstedt (1904), Oppenheim (1911) dan Schwarz menyatakan
bahwa jika gigi memperoleh tekanan mekanis dari gaya ortodonti maka akan menghasilkan daerah resorpsi dan regangan. Daerah tekanan akan mengalami resorpsi tulang sedangkan daerah regangan mengalami deposisi tulang.35
Teori ini dapat menerangkan hal-hal yang terjadi yang berhubungan dengan pergerakan gigi. Aliran darah akan berkurang bila ligamen periodontal mendapat tekanan dan akan bertambah atau tetap saja kalau ligamen periodontal mendapat tarikan. Perubahan pada aliran darah akan merubah keadaan kimia darah. Proporsi relatif metabolit yang lain juga akan berubah dan perubahan kimia ini akan menyebabkan perubahan seluler yang akan menyebabkan gigi berpindah dari tempatnya.2,35
2. Bone-bending dan Teori Piezoelectric
Farrar (1988) menyatakan bahwa Bone-bending pada tulang alveolar merupakan hal yang penting dalam pergerakan gigi dalam perawatan ortodonti. Ketika gaya ortodonti diaplikasikan, akan ditransmisikan ke seluruh jaringan di sekelilingnya sehingga gigi akan bergerak lebih besar dibandingkan lebar jaringan periodontal yang menyebabkan terjadinya defleksi tulang alveolar.2 Defleksi tulang alveolar juga memicu keluarnya potensial elektrik pada tulang alveolar atau Piezoelectricity dimana deformasi struktur kristal akan menghasilkan suatu aliran listrik karena adanya perpindahan elektron pada kristal-kristal tersebut.2
Bila suatu gaya diaplikasikan pada tulang, dapat menyebabkan pelengkungan (bending) tulang. Daerah yang cekung diasosiasikan dengan arus negatif dan dapat menyebabkan deposisi tulang sedangan daerah yang cembung diasosiasikan dengan
arus positif dapat menyebabkan resorpsi tulang. maka sinyal piezoelectric dapat terlihat. Efek piezoelectric ini terjadi karena migrasi elektron-elektron dalam latis kristal dari mineral tulang ketika kristal ini berubah karena adanya tekanan.28
Gambar 3. Alur Pergerakan Gigi4
2.5.2. Tahap-Tahap Pergerakan Gigi
Pergerakan gigi pada perawatan ortodontik terdiri dari tiga tahap: Initial Phase, Lag Phase, dan Postlag phase (Burstone, 1962), yaitu:1,2
1. Initial Phase
Tahap awal ini ditandai dengan pergerakan yang sedang dan cepat dan terjadi pada waktu 24 jam sampai 48 jam setelah aplikasi pertama dari gaya ortodonti pada gigi.
Pada tahap ini sebagian besar disebabkan oleh pergerakan gigi di ruang ligamen periodontal. Reaksi seluler dan jaringan sudah dimulai segera setelah gaya diaplikasikan, seperti terlihatnya osteoklas dan progenitor osteoblas dan sel-sel inflamasi.
2. Lag Phase
Lag Phase berlangsung 20 sampai 30 hari dan menunjukkan relatif sedikit atau tidak ada pergerakan gigi. Fase ini ditandai dengan hyalinisasi ligamen periodontal pada sisi tekanan. Selanjutnya, tidak ada pergerakan gigi terjadi sampai sel selesai dalam penghapusan semua jaringan nekrotik.
3. Postlag Phase
Tahap ini ditandai hilangnya jaringan hyalin dan terjadinya resorpsi yang ditandai dengan osteoklas melakukan resorpsi tulang sehingga terjadi pergerakan gigi.
2.6. Hubungan Kadar TGF β1 pada Pergerakan Gigi
Keberhasilan pergerakan gigi dalam perawatan ortodonti bergantung dari remodeling tulang. Remodeling tulang dipengaruhi oleh mekanisme lokal dan sistemik. Mekanisme lokal memicu keluarnya sitokin dalam keadaan inflamasi misalnya interleukin (IL), TNF, dan growth factor (TGF β1). TGF β1 mempengaruhi sel-sel osteoklas maupun sel-sel osteoblas, sehingga TGF β1 menjadi salah satu faktor terpenting dalam lingkungan tulang dan isoform yang paling banyak, TGF-1 memiliki peran spesifik dalam meregulasi remodeling tulang. Kontrol sistemik
terhadap remodeling tulang terjadi melalui mekanisme endokrin termasuk hormon, salah satunya adalah hormon seksual/ estrogen. 3,9-11,32
Penelitian terbaru dalam perawatan ortodonti menganalisis cairan krevikular gingiva selama pergerakan gigi, bahwa perbedaan usia berhubungan dengan perubahan kadar sitokin dan growth factor. Menurut Wasaki et al, menunjukkan bahwa perkembangan individu pada usia rata-rata 12,8 tahun terdapat lebih banyak kadar IL-1β dalam darah dan CGF daripada individu nongrowing dengan usia rata- rata 20 tahun. Anak-anak memiliki respon yang lebih kuat terhadap gaya ortodonti.
Tulang pada anak-anak umumnya kurang padat daripada orang dewasa, dan anak- anak memiliki tingkat remodeling tulang yang lebih tinggi daripada orang dewasa.
Secara keseluruhan, pada gigi yang sama dalam pergerakan gigi pada anak-anak dua kali lebih cepat daripada orang dewasa.Oleh karena itu, usia berperan penting dalam pergerakan gigi secara ortodonti.16,17
Besarnya gaya ortodonti dapat mempengaruhi keberhasilan pergerakan gigi secara ortodonti, gaya ortodonti yang ringan diperlukan untuk remodeling tulang yang kontinu. Sedangkan gaya yang besar dapat meningkatkan resorpsi akar, menyebabkan rasa sakit nekrosis dari elemen seluler dalam ligamen periodontal sehingga terjadi undermining resorption atau resorbsi tidak langsung pada tulang alveolar.18,20
2.7. Gingival Crevicular Fluid (GCF)
Observasi biomarker dapat diamati menggunakan sampel dari empat prosedur sampling yang berbeda, yaitu, jaringan (biopsi), serum, GCF, dan saliva. GCF dan
saliva adalah prosedur pengambilan sampel terbaik dan praktis untuk observasi biomarker. Pengetahuan tentang biomarker ini dapat digunakan dalam menentukan gaya dan durasi yang tepat yang harus digunakan untuk setiap gigi dan pada akhirnya menghasilkan perawatan ortodonti yang optimal, dengan efek samping yang minimal atau mempercepat perawatan ortodonti.12
GCF terdapat di margin gingiva dan dapat dijelaskan sebagai transudat atau eksudat. Laju aliran berhubungan dengan tingkat inflamasi gingiva, dan tingkat 0,05- 0,20 µl per menit dilaporkan dalam kasus peradangan yang minimal. Total aliran cairan antara 0,5 dan 2,4 mL per hari. Studi terbaru dalam pergerakan gigi ortodontik telah menggunakan GCF karena non-invasif secara alami dan mudah dalam pengambilan sampel berulang dari sisi yang sama dengan bantuan loop platinum, paper strip filter, gingiva washings, dan pipet mikro. Cairan ini digunakan untuk menganalisis berbagai marker biokimia seperti produksi prostaglandin dan aksi berbagai faktor ekstraseluler dan intraseluler, seperti IL-1, IL-6, TNF-α, faktor pertumbuhan epidermal, β2 mikroglobulin, cathepsin, aminotransferease aspartat, basa fosfatase, dan dehidrogenase laktat. Perubahan remodeling dalam tulang alveolar dan PDL merangsang produksi berbagai mediator sel atauenzim yang dapat digunakan sebagai biomarker perawatan ortodontik. Et Last al yang pertama melaporkan penemuan kondroitin-4-sulfat di GCF dari sisi tekanan pada saat pergerakan gigi. Uematsu et al menemukan beberapa mediator sel, seperti IL-1 β, IL- 6, TNF α, faktor pertumbuhan epidermal, β 2 mikroglobulin, dan TGF β 1 terdapat di GCF selama perawatan ortodontik.10,12,14
Waktu sampling biasanya 30 detik atau kurang, akan tetapi 3 hingga 5 menit juga telah digunakan dalam studi-studi penelitian GCF. Beberapa penelitian telah dilakukan dalam melihat perubahan kadar TGF β dengan menggunakan cairan krevikular gingiva (gingival crevicular fluid/CGF).12,13 Menurut Uematsu, peningkatan kadar TGF , cathepsins B dan L, dan interleukin-1 beta ditemukan dalam CGF dalam pergerakan gigi ortodontik pada manusia dan pada gigi tikus di tekanan setelah diberikan gaya ortodontik.14 Menurut Garlet, kadar TGF β meningkat pada tekanan dan resorpsi.5 Beberapa penelitian menyatakan bahwa berbagai sitokin dan growth factors (TGF ) berpengaruh pada sisi resorpsi dan regangan.10,15 Tetapi ada juga beberapa penelitian yang menyatakan bahwa kadar TGF meningkat pada sisi resorpsi sehingga TGF β lebih berperan pada sisi resorpsi.2,13 Menurut Barbieri, TGF- memiliki peranan dalam menginduksi resorpsi tulang.13
2.8. Separator
Elastik separator adalah salah satu alat ortodonti yang dapat memberikan gaya pada pergerakkan gigi. Pada perawatan ortodonti dalam pemakaian pesawat cekat, biasanya perlu dipasangkan band pada gigi molar. Untuk memudahkan pemasangan band melewati kontak interdental diperlukan aplikasi separator. Pada aplikasi separator, pasien akan merasa tidak nyaman dimana dua gigi yang bersebelahan akan terpisah dan memperoleh sedikit ruang pada interdental untuk memudahkan pemasangan band pada gigi molar. Ruang yang dihasilkan akibat pemasangan
separator dapat diukur dengan menggunakan leaf gauge. Ada beberapa tipe separator yaitu : separator brass wire, ring, dan dumbell.13,31,38
Banyak penelitian yang sudah dilakukan dalam menggunakan separator sebagai gaya ortodonti dalam perawatan ortodonti.13,18-20 Menurut penelitian Kiliaridis, menemukan bahwa penempatan separator adalah prosedur yang sederhana dalam perawatan ortodontik, dimana dapat mengevaluasi perubahan kadar IL-1, PGE2 pada GCF tergantung gaya yang diberikan pada zone regangan atau tekanan.18 Menurut Tzannetou dkk, menggunakan gaya yang rendah dan besar dalam pergerakan gigi ortodonti, gaya yang rendah diberikan dengan penempatan separator dan gaya yang lebih besar diberikan dengan palatal expansion device, peneliti mengamati peningkatan kadar IL-1 dapat terlihat pada kedua gaya yang diberikan.20 Menurut Barbieri, separator elastis, merupakan termasuk ukuran sampel yang kecil, pengukuran perubahan kadar molekul dalam GCF dapat dilakukan pada kedua sisi yaitu sisi tekanan dan regangan, satu sampel per sisi, dan awal perpindahan gigi yang sangat sederhana.13 Menurut Storey bahwa beberapa gaya ortodontik dapat menyebabkan trauma, bahkan dengan gaya ortodontik yang ringan.2
Gambar 4. Pemasangan elastik separator36
2.9. Enzym-Linked Immunosorbent Assay (ELISA)
ELISA atau Enzim-Linked Immunosorbent Assay adalah tes immunochemical cepat dan yang paling sering digunakan. Metode ini melibatkan sebuah enzim (protein yang mengkatalisis suatu reaksi biokimia). Juga melibatkan antibodi atau antigen (kekebalan molekul). Uji ELISA digunakan untuk mendeteksi zat yang memiliki sifat antigenik, terutama protein (sebagai lawan dari molekul kecil dan ion seperti glukosa dan kalium dan beberapa di antaranya adalah hormon, bakteri antigen dan antibodi.39,40
ELISA juga digunakan untuk mengukur konsentrasi molekul tertentu seperti misalnya hormon di dalam suatu cairan seperti serum atau urin. ELISA adalah uji serologis yang umum digunakan di berbagai laboratorium imunologi karena memiliki beberapa keunggulan seperti teknik pengerjaan yang relatif sederhana, ekonomis, dan memiliki sensitivitas tinggi. Prinsip dasar ELISA adalah menggunakan enzim untuk berikatan dengan antigen dan antibodi. Enzim akan mengubah substrat yang tidak berwarna menjadi produk berwarna, yang menandakan adanya ikatan antigen:antibodi. Jumlah antibodi yang berikatan dengan antigen sebanding dengan antigen yang terlihat dan ditetapkan melalui spektrofotometri.37
Secara sederhana, uji ELISA terbagi atas 3 metode dasar, yaitu direct ELISA, indirect ELISA, dan terakhir sandwich ELISA, yang kesemuanya disebut uji kompetitif atau inhibitor. Uji Elisa dalam pengertian yang sederhana, yaitu sejumlah antigen yang tidak dikenal ditempelkan pada suatu permukaan, kemudian antibodi spesifik dicucikan pada permukaan tersebut, sehingga akan berikatan dengan
antigennya. Antibodi ini terikat dengan suatu enzim, dan pada tahap terakhir, ditambahkan substansi yang dapat diubah oleh enzim menjadi sinyal yang dapat dideteksi. Dalam ELISA fluoresensi, saat cahaya dengan panjang gelombang tertentu disinarkan pada suatu sampel, kompleks antigen/antibodi akan berfluoresensi sehingga jumlah antigen pada sampel dapat disimpulkan berdasarkan besarnya fluoresensi.40
Penggunaan ELISA melibatkan setidaknya satu antibodi dengan spesifitas untuk antigen tertentu. Sampel dengan jumlah antigen yang tidak diketahui diimobilisasi pada suatu permukaan solid (biasanya berupa lempeng mikrotiter polistirene), baik yang non-spesifik (melalui penyerapan pada permukaan) atau spesifik (melalui penangkapan oleh antibodi lain yang spesifik untuk antigen yang sama, disebut ‘sandwich’ ELISA). Setelah antigen diimobilisasi, antibodi pendeteksi ditambahkan, membentuk kompleks dengan antigen. Antibodi pendeteksi dapat berikatan juga dengan enzim, atau dapat dideteksi secara langsung oleh antibodi sekunder yang berikatan dengan enzim melalui biokonjugasi. Di antara tiap tahap, plate harus dicuci dengan larutan deterjen lembut untuk membuang kelebihan protein atau antibodi yang tidak terikat. Setelah tahap pencucian terakhir, dalam plate ditambahkan substrat enzimatik untuk memproduksi sinyal yang visibel, yang menunjukkan kuantitas antigen dalam sampel. Teknik ELISA yang lama menggunakan substrat kromogenik, meskipun metode-metode terbaru mengembangkan substrat fluorogenik yang jauh lebih sensitif.39
Gambar 5. Gambaran cara kerja ELISA secara skematik. (i) Antigen ditambahkan pada fasa padat dan akan berikatan dengan antibodi yang melapisi sumur secara pasif selama inkubasi. (ii) Setelah inkubasi, antigen lain yang tidak berikatan akan terbuang melalui proses pembilasan. (iii) Antibodi spesifik yang telah berikatandengan antigen kemudian akan ditambahkan konjugat dan diinkubasi. (iv) Konjugat akan berikatan dengan ikatan antigen dan antibodi. Konjugat yang tidak berikatan akan dibuang melalui proses pembilasan. (v) Ditambahkan larutan substrat dan enzim akan mempercepat reaksi untuk memberikan warna pada produk. Rekasi kemudian dihentikan dengan menggunakan stop solution dan warna dilihat dengan menggunakan spektrofotometer 39
2.10. Kerangka Teori
Keterangan : Faktor-faktor yang diamati dalam penelitian Pemberian gaya ortodonti
Proses inflamasi
Perubahan seluler
osteoblas osteoklas
Tekanan mekanis
Perubahan molekular
Hormon pertumbuhan sitokin wq
TGF 1 1
PGE
Pergerakan Gigi
2.11. Kerangka Konsep
Pemberian gaya ortodonti
Keluarnya mediator inflamasi (TGF β1) Tekanan mekanis
Sisi tekanan
Proses biologis pada tulang alveolar
Pergerakan Gigi
2.12. Hipotesis
1. Terdapat perubahan perbedaan kadar TGF- 1 pada cairan krevikular gingiva di sisi tekanan pada waktu 24 jam dan 48 jam setelah dilakukan pemasangan separator bila dibandingkan dengan sebelum dilakukan pemasangan separator.
2. Terdapat hubungan perubahan kadar TGF- 1 pada cairan krevikular gingiva di sisi tekanan pada waktu sebelum dilakukan pemasangan separator, 24 jam dan 48 jam setelah dilakukan pemasangan separator terhadap besar ruangan.
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1. Jenis Penelitian
Rancangan penelitian ini adalah penelitian eksperimental kuasi.
3.2. Lokasi dan Waktu 3.2.1. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Klinik gigi swasta di Bogor 3.2.2. Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada bulan Juni-Agustus 2015 3.3. Sampel dan bahan Penelitian
3.3.1. Sampel Penelitian
Pasien laki-laki usia 25-35 tahun yang akan dirawat giginya dengan pesawat ortodonti cekat di Klinik gigi swasta di Bogor.
3.3.2. Bahan Penelitian
Cairan krevikular gingiva molar pertama bawah yang akan dipasangkan elastik separator di Klinik gigi swasta di Bogor dan pasien yang akan dirawat giginya dengan pesawat ortodonti cekat.
34
3.3.3. Kriteria Sampel
Sampel yang dipilih pada penelitian ini ditentukan dengan kriteria sebagai berikut:
Kriteria Inklusi:
- Laki-laki,Usia 25 – 35 tahun
- Diantara gigi premolar kedua dan molar pertama kanan rahang bawah - Kesehatan baik dan tidak ada penyakit sistemik
- Tidak sedang menggunakan obat anti inflamasi dan antibiotika pada 6 bulan terakhir
- Periodonsium sehat dengan kedalaman probing ≤ 3 mm
- Setuju untuk mengikuti penelitian dan menandatangani informed consent Kriteria Eksklusi:
- Pasien yang tidak kooperatif selama penelitian
- Karet separator lepas pada saat penelitian berlangsung - Pasien dengan kesehatan mulut yang buruk
- Pasien dengan riwayat penyakit periodontal yang buruk 3.3.4. Besar Sampel
Perkiraan besar sampel dilakukan dengan rumus:
N1 = N2 =
(Zα + Zβ) S 2 X1 – X2 Keterangan :
Zα = Nilai baku normal dari tabel Z yang besarnya bergantung pada nilai α yang besarnya ditentukan. Nilai α =0,05 Zα = 1,64
Zβ = nilai baku normal dari tabel Z yang besarnya bergantung pada nilai β yang ditentukan. Nilai β = 0,2 Zβ = o,84
SD = simpangan baku
X1-X2 = selisih rerata minimal yang dianggap bermakna yang didapat dari data penelitian sebelumnya atau jika tidak ada dapat ditentukan peneliti
N ≈ 11
Berdasarkan perhitungan besar sampel maka sampel yang diperlukan sebanyak 11 sampel.
3.4. Variabel Penelitian 3.4.1. Variabel Bebas
Variabel bebas pada penelitian ini adalah waktu pemberian tekanan pada waktu 0 jam,24 jam dan 48 jam
3.4.2. Variabel Tergantung
Variabel tergantung pada penelitian ini adalah perubahan kadar TGF β1 dan kecepatan pergerakan gigi sebelum aplikasi elastik separator, 24 jam dan 48 jam setelah aplikasi elastik separator.
3.4.3. Variabel Terkendali
Variabel terkendali pada penelitian ini adalah gigi molar pertama dan premolar kedua rahang bawah rapat sebelum pemasangan elastik separator, usia, jenis kelamin, ketebalan dan jenis bahan separator, Level of force (elastik separator), suhu
penyimpanan, metode pengambilan GCF, sterilisasi alat, bahan penelitian, media dan ketrampilan peneliti.
3.4.4. Variabel Tidak Terkendali
Variabel tidak terkendali pada penelitian ini adalah tinggi alveolar, ras, adanya reaksi alergi, pasien dengan gizi buruk dan pada saat pasien mengunyah makanan dapat menyebabkan lepasnya elastik separator selama penelitian berlangsung.
3.5. Definisi Operasional
Tabel 3.1. Definisi operasional, Alat ukur, dan Skala Ukur dari Variabel Bebas, Tergantung, Kendali, dan Tak Terkendali dari Penelitian
Variabel Definisi Alat ukur Kategori Skala Ukur Waktu
pemberian tekanan pada waktu 0 jam, 24 jam dan 48 jam
Waktu pemberian tekanan pada waktu 0 jam,24 jam dan 48 jam
Jam 0 jam, 24 jam dan 48 jam
Ordinal
Kadar TGF- 1
Kadar TGF- 1 yang diambil dari cairan krevikular gingiva pada bagian distal
ELISA 0 jam, 24 jam dan 48 jam
Ordinal
Besar ruangan diantara gigi molar pertama dan premolar kedua
Ruangan yang terjadi di antara gigi molar pertama dan premolar kedua rahang bawah
Leaf gauge mm Numerik
3.6. Alat dan Bahan Penelitian 3.6.1. Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut:
1. Kaca mulut, Pinset dan Sonde 2. Probe periodontal
3. Cheek retractor 4. Elastik separator 5. Separator plier 6. Kulkas
7. Tabung Eppendorf 1,5mL sebagai media penyimpanan CSG yang telah diambil dengan filter paper strip
8. Dontrix Gauge
9. Mikropipet multichannel 10. Leaf gauge
Gambar 6. Kaca mulut, sonde dan pinset
Gambar 7. Probe periodontal
Gambar 8. Elastik separator dan separator plier
Gambar 9. Tabung Eppendorf 1,5 ml
Gambar 10. Alat Microcentrifuge
Gambar 11. Mikropipet multichannel
Gambar12. Leaf gauge
