Monday, February 15, 2010

Mengenal Sistem Imun Turunan


Kali ini saya akan memberikan kalian sedikit informasi tentang cara kerja sistem imunitas dalam tubuh kita.

Sistem imunitas dibagi dalam dua jenis, yaitu innate immunity dan adaptive immunity. Innate immunity adalah imunitas yang dapat langsung dijalankan di detik-detik pertama ketika tubuh kita terkena infeksi, biasanya dalam kurun waktu 0-4 jam saja. Sedangkan adaptive immunity berproses agak lama, karena melibatkan serangkaian proses yang rumit dalam tahap pengenalan dan penyembuhan infeksi.

Yang akan saya tulis kali ini adalah sistem imunitas dari innate immunity. Untuk mempermudah penjelasan akan saya mulai dari: ketika tubuh kita mengalami luka.



Saat luka, bakteri atau virus dapat dengan mudah masuk ke dalam jaringan tubuh kita (misal kulit, atau luka di wilayah pernafasan bisa menginfeksi paru-paru). Yang pertama dilakukan oleh tubuh kita adalah melawan patogen yang masuk tersebut dengan apa yang disebut complement proteins. Sebelumnya, saya akan menjelaskan filosofi dari sistem imunitas. Imunitas adalah sebuah proses di mana tubuh berupaya mempertahankan identitasnya, atau dalam kata lain, tubuh harus memiliki kemampuan untuk mendeteksi segala sesuatu yang masuk dan kemampuan untuk mengetahui apakah yang masuk itu "orang dalam" atau "orang asing". Jika yang masuk itu "orang asing" maka tubuh akan berupaya menghancurkannya.

Kembali kepada luka. Protein-protein yang melawan bakteri di awal-awal terjadinya infeksi disebut complementary. Ada tiga jenis cara kerja complementary dalam menghadapi infeksi. Yang pertama adalah alternative pathway, lalu ada juga classical pathway, dan mannose binding pathway. Perbedaan dari ketiganya terletak pada bagaimana si protein tersebut menempel pada bakteri. Pada alternative pathway, complementary protein yang bernama C3 akan menempel langsung pada tubuh bakteri. Sedangkan pada classical pathway, sebuat antibodi akan menempel terlebih dahulu pada si bakteri sebelum complementary protein C3 menempel di sana, dan pada mannose binding pathway, sebuah protein bernama MBL (Mannose Binding Lectin) akan menempel pada dinding sel bakteri yang terdapat senyawa gula manose, sebelum C3 menempel di sana.

Nah, setelah C3 menempel (dengan proses yang disebut opsonization), protein tersebut akan mematahkan diri menjadi C3a dan C3b. C3a adalah patahan yang kecil, yang akan lari ke tempat lain untuk menginisiasi inflammatory response dan merekrut leukosit (atau sel-sel antiinfeksi). C3b tetap menempel pada si bakteri. Lalu datang complementary protein yang kedua, bernama C5. Dia menempel pada badan C3a. C5 ini bertugas untuk mengaktivkan prosedur penghancuran bakteri melalui proses pembentukan molekul kompleks yang bernama MAC (membrane attack complex).

C5 juga akan mematahkan diri menjadi C5a dan C5b. C5a adalah patahan yang kecil, bersama-sama C3a juga akan pergi dan meminta bantuan leukosit serta menginisiasi proses inflammatory response. sedangkan C5b akan bergabung dengan C6, C7, C8, dan C9, membentuk sebuah kompleks untuk menghancurkan si bakteri. Bentuk kompleks tersebut seperti sebuah pipa kecil di atas membran sel.

Bagaimana kelajutan cerita C3a dan C5a? Di dalam jaringan tersebut, mereka bertemu dengan mast cell, basophile, dan eosinophile yang menyebabkan mereka mensekresi molekul yang bernama histidin dan bradykinin. Molekul tersebutlah yang membuat daerah di sekitar luka menjadi bengkak dan gatal, dan karena molekul tersebut jugalah yang memberikan sinyal kepada jaringan saraf, sehingga kita merasakan sakit pada luka tersebut.

Oke, sampai di sini proses yang hanya melibatkan protein selesai, lalu muncullah proses yang kedua, yang bernama inflammatory response. Di jaringan sekitar tempat luka, berdiam sebuah sel imunitas yang bernama macrophage (bentuk matang dari monosit). Si bakteri/virus/jamur/parasit/cacing/dll akan menempel pada macrophage di empat tempat receptor di membran selnya. Apa sajakah itu?

1. CR1: Masih ingat kan tentang alternative pathway di mana si bakteri tertempel oleh molekul C3b? Nah, C3b tersebut akan menempel pada receptor ini dan untuk selanjutnya si bakteri akan ditelan ke dalam sel, terperangkap dalam phagosom, bergabung dengan lysosome yang memiliki enzym-enzym penghancur (yang gabungan antara keduanya bernama phagolysosome). Di dalam phagolysosome terjadi proses yang bernama oxidative brust di mana muncul O2 dan NO radikal yang antimikroba, dan setelah si bakteri hancur lebur, potongan-potongan itu akan dipresentasikan keluar membran sel --> proses adaptive immune system, kita pelajari nanti. Proses yang saya tuliskan di sini adalah proses stadar dalam penghancuran bakteri di dalam sel.

2. FcR: FcR adalah receptor yang dapat menempel pada Fc-region (sebuah region dari molekul antibodi). Tadi sudah saya jelaskan di awal, bakteri juga dapat ditangkap oleh antibodi, setelah itu jika antibodinya menempel pada FcR, maka si bakteri akan tertelan dan dihancurkan seperti proses di atas.

3. MMR: Sama seperti FcR, namun receptor ini melibatkan protein MBL (mannose binding lectin) yang terjadi pada complementary mannose binding pathway. MBL dapat menempel pada dinding sel bakteri yang kaya akan manose. Setelah menempel dengan MMR, MBL akan tertelah dan bakteri akan dihancurkan.

4. TLR: Ini yang paling "toll" (toll: keren - bahasa Jerman) TLR sendiri merupakan singkatan dari Toll-Like-Receptor. TLR ini punya kemampuan mendeteksi bentuk tubuh dari si pendatang asing melalui apa yang di sebut PAMPs (pathogen associated molecular patterns), karena bentuk sel manusia tidak sama dengan sel bakteri (bakteri punya yang disebut gram+ dan gram-), atau DNA manusia tidak sama dengan DNA virus (DNA virus biasanya termethylasi/ditempeli unsur methyl). Nah, jika si bakteri/virus/kronco-kronconya (untuk kemudian disebut pathogen) menempel pada receptor ini, selain dia bisa menelan pathogen dan menghancurkannya sesuai dengan prosedur standar, sebuah gen di inti sel yang bernama NF-kB akan teraktivasi sehingga memproduksi apa yang disebut cytokine (molekul kecil sebagai sistem komunikasi antarsel). Molekul cytokine yang dihasilkan antara lain IL-1, TNF-a, IL-6, CXCL-8, IL-12.

Fiuh, capek kan? Tapi tetap menarik bukan? Mari kita kaji lebih jauh...

Apa peran cytokine tersebut? Secara umum. fungsi dari cytokines yang sudah saya sebutkan di atas adalah sebagai berikut:

IL-1 untuk mengaktivkan vascular endothelium (dinding saluran darah), mengaktivkan limposit.
TNF-a untuk meningkatkan kefleksibelan dinding jaringan, melokalisir infeksi agar tidak menyebar kemana-mana, mengatur aliran darah, dan bersama-sama dengan IL-1, dan IL-6 menginisiasi apa yang disebut dengan acute-phase-protein (kita bahas lagi kemudian).
IL-6 bertugas mengaktivkan lymposit dan mendorong produksi antibodi.
CXCL-8 merekrut neutrophil dan basophil, dan IL-12 mengaktivkan NK-Cells (Natur Killer Cell, salah satu bagian dari sel dari sistem innate immunity).

IL-1, IL-6, dan CXCL-8 berkolaborasi membuat dinding saluran darah menjadi lebih lunak, sehingga neutrophil dan eusonophil yang berada di tengah-tengah aliran darah (karena kecepatan aliran darah tersebut yang tidak memungkinkan mereka menepi ke dinding saluran), bisa merapat ke sana, dan menginduksi serangkaian proses yang melibatkan (misalnya) protein selektin yang membuat si neutrphil dan eusonophil ini keluar dari saluran darah dan pergi menuju TKP. Sedangkan TNF-a menyebabkan aliran dara tersebut tersekat-sekat (clotting) agar infeksi tidak menyebar dan agar neutrophil dan eusonophil bisa merapat ke tepian (alirannya tidak terlalu deras).

Selain itu, kemanakah trio IL-1, IL-6, dan TNF-a ini melancong? Yang pertama mereka pergi ke bone marrow endothelium untuk memobilisasi neutrophil. Yang kedua menjadi penunjuk jalan Dendritic cells untuk pergi melalui saluran limpa ke kelenjar getah bening dalam rangka mengaktivasi adaptive immune system (kita bahas lagi nanti). Yang ketiga pergi ke hati, dan menyebabkan hepatocytes di sana mensekresi apa yang disebut acute-phase protein. Acute-phase protein ini terdiri dari protein-protein seperti fibrinogen, SP-A, SP-D, MBL, serum-amyloid protein, dan C reaktive protein, untuk meningkatkan temperatur tubuh memalui hypothalamus. Itulah mengapa daerah sekitar luka kita terkadang panas, atau juga ketika kita terinfeksi kita sering mengalami demam. Nah, peningkatan temperatur tubuh tersebut diperlukan agar si pathogen tidak berkembang biak. Untuk mendapatkan panas, kita butuh energi bukan? Energi itu juga didapat dari si trio IL1/IL6/TNF-a karena mereka juga transit di jaringan lemak untuk membakar diri dan menyupai energi. Selain itu, trio maut itu juga mensekresi complementary proteins yang sudah kita bahas di awal tadi! Kayak benang kusut bukan?

Ada yang menarik dari TNF-a, sesuai kerjanya, dia melokalisir infeksi agar tidak pergi kemana-mana dengan cara membuat jaringan di saluran darah sekitar tempat infeksi. Nah, jika ternyata infeksi tersebut kebobolan ke saluran darah dan menyebar ke seluruh tubuh, semua sel di tubuh akan mengeluarkan TNF-a secara sistematis. Artinya, penyumbatan pembuluh darah (septic) akan terjadi di mana-mana yang menyebabkan turunnya angka peredaran plasma darah dan menyebabkan shock. Proses ini dinamakan septical shock dan bisa menyebabkan kematian.

Kalau tadi yang kita bahas adalah pathogen dalam bentuk bakteri, sekarang bagaimana dengan cacing? Cacing kan besar, tidak sepadan dengan sel yang kecil-kecil. Oleh karena itu, biasanya si cacing akan ditempeli oleh antibody (misalnya IgE). Setelah itu IgE akan menempel dengan mast cells atau eusonophil atau juga basophil agar mereka mengeluarkan granula-granula, yang bisa membunuh si cacing tersebut.

Bagaimana dengan virus? Virus punya keunikan tersendiri, yaitu dia menginfeksi sel kita dengan menginjeksi DNAnya agar DNA tersebut bisa tereplikasi dengan DNA kita dan menyebabkan penyakit. Cara mencegahnya, sel kita memiliki molekul yang bernama dicer complex yang bisa mematah-matahkan double stranded DNA virus menjadi fragmen-fragmen. Setelah itu double stranded fragment dihancurkan lagi menjadi single stranded fragment melalui molekul RISC-complex. Sel yang terinfeksi DNA virus juga memproduksi cytokin bernama IFN-a (ingat! bukan TNF-a), yang memberikan informasi kepada sel-sel tetangga agar memiliki sifat refractory atau resistensi terhadap virus.

Oke begitu saja dulu penjelasan saya tentang innate immune system atau sistem imun turunan, seperti yang dapat dilihat di gambar, imunilogi memang begitu rumit dan kompleks, namun menyenangkan. Berikutnya mungkin (mungkin lho..) saya akan menulis tentang sistem imun adaptif (adaptive immune system). Moga manfaat ya!

3 comments:

putri ayuningtyas said...

huaa... tinggal di buat buku pelajaran jadi .

harto said...

mantab nih artikelnya... kembali kesekolah...

dinicanidria said...

Nice..