Tabel 2. Pengaruh zat besi pada berbagai fungsi kekebalan (McDermid et al., 2006)
Fungsi Besi insufisiensi Kelebihan zat
besi
Jumlah limfosit Normal Normal
T-sel: aktivasi dan proliferasi Penurunan Normal?
B-sel (Normal) Normal
CD4: CD8 rasio Normal Penurunan
CD2 epitop ekspresi - (Peningkatan) *
Uji kulit respon Penurunan Penurunan
Mitogen respon Penurunan Penurunan
Pematangan B-sel untuk memproduksi sel yang mensekresi Ig
Normal/Penurunan ?
†
Limfosit sitotoksisitas , Normal? (Normal)
Makrofag / monosit fagositosis Penurunan , Penurunan?
Makrofag / monosit sitotoksisitas (Penurunan) Penurunan
Pembunuh alami sel aktivitas - Penurunan
Neutrofil fagositosis Normal Penurunan ‡
Neutrofil intraseluler pembunuhan Penurunan Penurunan ‡
Myeloperoxidase Penurunan -
Superoksida (Normal) -
Penghambatan pertumbuhan mikroba (Peningkatan) (Penurunan) penyerapan besi (Transferin, laktoferin dan
manusia serum) atau khelasi (DFX, aktif Hydroxypyridine dan CQ)
Perlindungan hambatan fisik, termasuk sel-sel jaringan dari oksidatif stres-terkait sitotoksisitas
- (Penurunan)
?, Temuan bertentangan; -, tidak ada data; Simbol dalam kurung menunjukkan kesimpulan sementara, memerlukan konfirmasi, dan / atau beberapa laporan yang saling bertentangan ada; * Hanya di hemokromatosis primer; † menurun pada hewan percobaan, tapi normal dalam studi klinis; ‡ hanya pada
pasien thalassemia ditransfusikan.
spesifik ini biasanya lebih persisten dan lebih cepat bereaksi pada paparan ulang (Kresno, 2001).
Respon terhadap beberapa tipe bakteri ekstraseluler memerlukan antibodi yang spesifik yang diproduksi sel limfosit B baik dengan bantuan sel T (helper T cell) maupun tanpa bantuan sel T. Akan tetapi untuk kebanyakan kuman intraseluler seperti virus, bakteri, protozoa dan jamur maka peran sel T sangat diperlukan. Diferensiasi dari respon sel T menjadi sel CD4 dan CD8 didasarkan pada aspek pengenalan terhadap antigen yang dipresentasikan molekul MHC yang berbeda. Molekul MHC klas I akan dikenal sel CD8 dan molekul MHC klas II akan dikenal sel CD4. Sel CD4 dan CD8 mempunyai fungsi sebagai mekanisme efektor yang sangat berbeda.
Sel CD4 dikenal sebagai sel T helper yang mempunyai kemampuan untuk merangsang pertumbuhan banyak sel hemopoeitik dengan memproduksi sitokin antara lain IL-2 sebagai growth factors sel T yang sangat diperlukan perannya pada kasus dengan infeksi kuman intraseluler. Sedang sel CD8 melaksanakan fungsinya sebagai sitotoksik sel yang tidak memerlukan sitokin tapi kontak sel satu dengan lainnya. Perlu diketahui perbedaan kedua hal ini tidaklah sesederhana itu. Masih banyak studi in vitro mendapatkan sel CD4 juga mempunyai kemampuan untuk melakukan fungsi sitotoksik demikian pula sel CD8 juga memproduksi sitokin seperti IFN γ dan TNF α dan β. Namun demikian masih cukup bermanfaat secara ilmiah untuk mengatakan bahwa fungsi CD4 sebagai cytokine-mediated sedang CD8 sebagai cell-mediated (Kresno, 2001; Abbas, 2005).
Sel CD4 mempunyai peran sentral pada hampir semua mikororganisme patogen.
Dan CD4 dibedakan menjadi dua sub-divisi yaitu Th1 dan Th2 berdasarkan atas produksi sitokinnya dimana Th1 memproduksi IL-2, IFN γ sedang Th2 memproduksi IL-4, IL-5, IL-13 dan IL-10. Sitokin ini sangat penting perannya pada proses infeksi dari kuman yang melibatkan fungsi sel CD4. Akan tetapi kedua jenis sitokin ini (Th1 dan Th2) mempunyai fungsi yang berbeda dan mempunyai implikasi patologik yang berbeda pula dalam hal respon terhadap bahan patogen. Th2 menstimuli 3 jenis reaksi alergi seperti reaksi sel mast, sel eosinofil dan reaksi berdasarkan IgE pada kedua sel tersebut. Sitokin Th2 yang bertanggung jawab pada respon tersebut adalah IL-4 untuk produksi IgE, IL-5 untuk eosinofilia, dan kombinasi IL-3, IL-4 dan IL -10 untuk produksi sel mast. Sitokin yang diproduksi sel Th1 memicu respon imun yang berbeda. IL-2 merupakan sitokin Th1 yang dikenal sebagai growth factor untuk sel T disamping IFN γ. Yang penting pada respon ini adalah aktivasi makrofag IFN γ sehingga makrofag menjadi lebih aktif dalam hal presentasi antigen, proses fagositosis, ekspresi reseptor Fc dan produksi NO serta superoksida. Kesemua hal ini tentunya akan meningkatkan kemampuan makrofag untuk membunuh kuman intraseluler. Th1 juga menyebabkan reaksi inflamasi seluler yang kompleks seperti DTH. karena itu masing-masing subset dari sel Th akan memulai dan mengatur suatu rangkaian mekanisme yang coherent pada target dengan antigen atau patogen yang spesifik. Ada banyak bukti yang menyatakan ada subset ketiga dari Th yaitu Th 0 yaitu subset yang dapat memproduksi sitokin baik sitokin Th1 maupun Th2 dan subset ini mendominasi reaksi awal dari suatu reaksi imun. Pada manusia dan binatang populasi sel T CD8 umumnya mempunyai profil sitokin seperti sel Th1, namun juga dapat menunjukan profil sitokin Th2 (Coffman, 1999; Van der Meer, 2002).
Disamping kemampuan untuk merangsang subset spesifik dari respon sel efektor, sel Th1 dan sel Th2 juga menunjukkan fungsi yang saling menghambat antara masing-
masing subset yang berlawanan dan mekanisme ini dikenal sebagai cross-regulation.
Mekanisme ini dapat terjadi pada 2 tingkatan yang berbeda yaitu pada tingkat sel Th nya dan pada subset fungsi efektor spesifiknya. IFN γ yang merupakan produk utama dari Th1 merupakan inhibitor yang poten untuk sel Th2 (tapi bukan growth factor untuk Th1 seperti IL-2, karena hilangnya β chain dari reseptor IFN γ). Sebaliknya, sel Th2 memproduksi IL-4 dan IL-10 yang keduanya merupakan inhibitor poten terhadap produksi sitokin sel Th1. Karenanya IFN γ adalah inhibitor yang poten terhadap produksi IgE (IL-4-mediated IgE), eosinofil (IL-5-mediated eosinophil production) dan pembentukan granuloma, dimana IL-4 dan IL-10 merupakan inhibitor reaksi DTH dan reaksi aktivasi makrofag IFN γ. Mekanisme cross-regulation ini memegang peran sentral untuk memahami akibat yang terjadi akibat respon yang tidak adekuat dari sel T terhadap suatu patogen. Hal ini dapat dilihat pada ilustrasi akibat infeksi dengan kuman leishmania, dimana kuman ini umumnya hidup dan bereplikasi intra seluler terutama pada sel makrofag dan monosit. Ada dua jenis panyakit ini pada manusia yaitu cutaneous leishmaniasis, berupa lesi kulit dengan sedikit parasit hanya pada lokasi infeksi dan yang kedua adalah visceral leishmaniasis, berupa infeksi dengan jumlah parasit yang banyak pada organ visceral seperti liver dan lien dan penyakit ini fatal apabila tak mendapat pengobatan yang baik. Respon yang dominan pada cutaneous leishmaniasis adalah sel Th1 dengan sitokinnya sedangkan pada visceral leishmaniasis respon yang dominan adalah gambaran akibat produksi sitokin sel Th2. Gambaran dikotomi dari satu patogen dengan dua jenis patologik ini juga dapat dilihat pada studi binatang tikus, dimana tikus tersebut dibuat dengan teknik rekayasa sehingga masing jenis tikus tersebut berespon berbeda terhadap leishmania mayor. Pada salah satu jenis tikus timbul reaksi dengan gambaran khas suatu reaksi DTH dengan produksi antibodi yang rendah dan tanpa IgE. Sedang pada jenis lainnya terjadi reaksi lokal yang tidak efektif dan terjadi penyebaran ke organ visceral dan bahkan kematian dari binatang coba. Pada binatang ini terdeteksi antibodi yang tinggi termasuk IgE dan tidak menunjukan reaksi DTH. Hal ini menggambarkan perbedaan respon sel T akan menyebabkan perbedaan dari fungsi mekanisme efektor yang ditimbulkan baik sel Th1 maupun sel Th2, sehingga sebagai konsekuensinya akan timbul penyakit dengan patologik yang berbeda. Keseimbangan efek protektif dari sel Th1 khususnya IFN γ yang akan mengaktivasi makrofag sehingga menjadi lebih sakti dan efek kontra protektif dari sitokin sel Th2 seperti IL-4, IL-10 dan IL 13 merupakan gambaran umum dari respon tubuh terhadap banyak infeksi intra seluler termasuk bakteri, protozoa dan jamur (Coffman, 1999; Kresno, 2001).
Sitokin terpenting pada lingkungan mikrolokal dari reaksi inflamasi yang akan memulai pembentukan sel Th1 dari precursor Th 0 adalah IL-12 dan IL-12 adalah aktivator awal reaksi DTH. Sitokin makrofag-monosit ini juga stimulator yang baik untuk proliferasi sel natural killer yang selanjutnya memproduksi IFN γ. Sitokin ini akan menguatkan reaksi imun dan keradangan dengan aktifnya NK dan makrofag, yang kemudian akan memproduksi IL 12 lebih banyak lagi. Hasil akhirnya adalah sel Th 0 yang bertanggung jawab menjadi subset Th1. IFN γ, adalah promotor kuat dari pembentukan sel Th1, juga merupakan inhibitor utama dari sel Th 0 menjadi sel Th 2 (Clancy, 2000).
Interferon γ memiliki peranan sentral dan sangat penting dari seluruh fase respon imun dan inflamasi. Diproduksi hanya limfosit sub set Th1 dan sel NK. Sel Th 1 yang sudah committed dapat diidentifikasi dari produksi IL-2 nya, IFN γ, dan TNF β (juga dikenal dengan limfotoxin/LT α). Sebaliknya, jika sitokin disekitarnya yang dijumpai
precursor Th 0 adalah IL-4 dan IL-13, maka sel Th 0 berkomitmen menjadi sel Th2.
IL-4 adalah agonis utama (major/growth factors) subset limfosit Th2 dan promoter utama terhadap respon antibodi humoral dan antagonis utama dari pembentukan subset Th1. IL-4 memiliki efek yang poten terhadap karakteristik pertumbuhan dan diferensiasi limfosit B dan isotype switch promoter yang menginduksi diferensiasi selanjutnya dari sel B yang menproduksi Ig M untuk selanjutnya mensintesis IgG. IL- 4 juga dibutuhkan respon IgE terhadap parasit dan IgE antigen spesifik (alergi) atau immediate hyersensitivity (IH). IL-4 dan IL-13 memiliki asal keturunan dan homologi struktur yang sama yang terlihat dari redundansi dan aktifitas biologisnya yang saling tumpang tindih. Disamping itu IL-10 adalah juga sitokin counterregulation yang sangat penting, merupakan famili sitokin 4- α -helix dan 18-kD polipeptida yang diproduksi pada saat respon imun sedang berlangsung sel Th2 dan makrofag monosit yang aktif. Seperti IL-4, IL-10 merupakan antagonis penting lainnya dari respon DTH yang dibangun Th1, NK dan makrofag monosit. Sel Th2 selanjutnya dapat dikenali dari reaksinya dan produksinya terhadap beberapa produk sitokin seperti IL-4,-5,-10 dan -13. Fungsi dari kedua subset Th dan pasangan sitokinnya terpolarisasi dan dapat dilihat sebagai hubungan fungsi kontra regulasi. Respon Th1, memiliki efektivitas yang tinggi dalam sekejap melawan berbagai bentuk infeksi intraseluler, yang dapat menyebabkan kerusakan jaringan yang sangat luas jika dibiarkan berlangsung merajalela. Respon Th2 memiliki strategi melemahkan reaksi DTH yang sedang berlangsung dan secara simultan membuat respon antibodi spesifik untuk mencegah penyebaran infeksi. Kerjasama counterregulatory ini sangat penting, karena infeksi-infeksi tertentu memerlukan sitokin Th 1 untuk penyembuhan (tuberkulosis, lepra), tetapi infeksi yang lain (infeksi parasit) membutuhkan sitokin Th2 untuk terjadinya resolusi dan adanya sitokin Th 1 dengan level yang ekstrem akan merugikan. Defek dalam keseimbangan antara Th1 dan Th2 atau produksi sitokinnya dan tampilan reseptornya memiliki implikasi yang sangat penting terhadap manifestasi berbagai penyakit (Clancy, 2000; Kresno, 2001).
Penumpukan besi pada beberapa sel dan jaringan tubuh yang spesifik dapat meningkatkan terjadinya infeksi, neoplasia serta kejadian penyakit kardiovaskular, endokrin, neurodegeneratif dan ortopedi (Weinberg, 2008). Penemuan agen anti infeksi pada komponen putih telur yang dikenal dengan ovotransferin, dapat mensupresi mikroorganisme dengan spektrum yang luas dengan mengikat kompenen besi esensial mikrobial yang berfungsi sebagai faktor pertumbuhan (microbial growth essential iron), menyebabkan banyak dilakukannya penelitian tentang ketersediaan besi (iron avaibility) dan infeksi. Dalam beberapa dekade terakhir, ratusan penelitian klinis dan laboratories telah memberikan bukti tentang eksistensi besi dalam sistem pertahanan tubuh (Weinberg, 2005). Banyak studi binatang dan manusia yang menunjukkan adanya gangguan imunitas seluler dan imunitas non-spesifik lainnya pada defisiensi besi. Akan tetapi hubungan antara defisiensi besi dan infeksi masih belum jelas diketahui. Ada studi yang mendapatkan peningkatan infeksi pada penderita defisiensi bahkan ada yang sebaliknya dimana pemberian besi dapat meningkatkan angka infeksi. Sebuah telaah dari sebelas penelitian tentang pengaruh pemberian besi terhadap infeksi menemukan bahwa insiden malaria, pneumonia dan beberapa penyakit infeksi non-malaria cenderung meningkat pada defisiensi besi. Peningkatan ini juga terjadi pada wanita yang hamil.
Namun kesimpulan-kesimpulan penelitian tersebut masih diragukan, karena banyak kelemahan dan tidak konsisten (Oppenheimer, 2001). Sebuah systematic review tentang
2
pengaruh suplementasi besi terhadap insiden infeksi pada anak-anak menemukan bahwa pemberian besi tidak meyebabkan peningkatan insiden infeksi pada anak-anak. Penelitian eksperimental ensefalitis autoimun pada tikus menemukan kecenderungan terjadinya ensefalitis autoimun pada tikus yang mengalami defisiensi besi lebih rendah dibandingkan dari tikus tanpa defisiensi besi (0% berbanding 72%). Gejala klinik ensefalitis autoimun juga lebih berat pada tikus dengan kadar besi yang normal dibandingkan tikus dengan kadar besi yang rendah. Hal ini diduga karena terjadi gangguan perkembangan sel CD4+ pada defisiensi besi. Semua sel yang berhubungan dengan CD4+ akan berkurang akibat defisiensi besi tersebut. Keadaan tersebut akan membaik apabila kadar besinya dinaikkan (Grant et al., 2003). Penelitian tentang pengaruh suplementasi besi pada anak- anak yang terinfeksi dan tidak terinfeksi di Sri Langka menemukan bahwa terjadi penurunan morbiditas infeksi saluran nafas pada anak-anak yang diberikan suplemen besi. Peneliti menduga bahwa imunitas pada anak-anak yang mengalami defisiensi besi menurun sehingga morbiditasnya lebih tinggi (De Silva et al., 2003). Telaah terhadap penelitian-penelitian pada manusia maupun binatang tentang pengaruh defisiensi besi terhadap fungsi imunitas in vivo belum menghasilkan konsesus atau kesamaan pendapat.
Masalahnya adalah hampir semua penelitian tidak dapat mengontrol secara baik defisiensi makronutrien dan mikronutrien yang ada bersama-sama dengan defisiensi besi dan nutrien-nutrien tersebut belum jelas pengaruhnya terhadap gangguan imunitas tubuh.
Suseptibilitas terhadap infeksi adalah sangat kompleks dan tergantung tidak saja pada kadar besi, tapi juga pada faktor tubuh, parasit dan lingkungan. Termasuk antara lain paparan mikroorganisme, adanya faktor defisiensi nutrisi lainnya, tipe populasi (bayi, anak-anak, wanita, laki dan orang tua), beratnya dan lamanya defisiensi, tipe dan dosis dari serta lamanya terapi besi dan adanya prakondisi lainnya. Tidak diragukan lagi bahwa faktor-faktor ini akan mempengaruhi suseptibilitas dan beratnya infeksi tanpa melihat kadar besinya. Defisiensi besi akan mempengaruhi kerentanan terhadap beberapa jenis infeksi, dan beratnya serta lamanya infeksi akan tergantung pada tubuh dan parasitnya (baik mikroorganisme intra maupun ekstraseluler) (Kuvibidila et al., 2002).