12

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Definisi Ketuban Pecah Dini

Ketuban pecah dini (KPD) atau Premature Rupture of the Membranes

(PROM) adalah keadaan pecahnya selaput ketuban sebelum terjadinya proses

persalinan pada kehamilan aterm. Sedangkan Preterm Premature Rupture of the

Membranes (PPROM) adalah pecahnya ketuban pada pasien dengan usia

kehamilan kurang dari 37 minggu (Parry and Strauss, 1998; Brian and Mercer,

2003; Mamede dkk., 2012). Pendapat lain menyatakan dalam ukuran pembukaan

servik pada kala I, yaitu bila ketuban pecah sebelum pembukaan pada

primigravida kurang dari 3 cm dan pada multigravida kurang dari 5 cm. Dalam

keadaan normal selaput ketuban pecah dalam proses persalinan (Cunningham,

2010; Soewarto, 2010).

2.2 Epidemiologi Ketuban Pecah Dini

Kejadian ketuban pecah dini (KPD) terjadi pada 10 - 12% dari semua

kehamilan. Pada kehamilan aterm insidensinya 6 -1 9%, sedangkan pada

kehamilan preterm 2 - 5%. Laporan lain mendapatkan ketuban pecah dini terjadi

pada sekitar 6 - 8% wanita sebelum usia kehamilan 37 minggu dan secara

langsung mendahului 20 - 50% dari semua kelahiran prematur (Getahun dkk.,

2012). Insiden KPD di seluruh dunia bervariasi antara 5 - 10% dan hampir 80%

terjadi pada usia kehamilan aterm (Adeniji dkk., 2013; Endale dkk., 2016).

 

12

 

  13

Sementara itu, insiden KPD preterm diperkirakan sebesar 3 - 8% (Okeke dkk.,

2014). Dalam keadaan normal, 8 - 10% wanita hamil aterm akan mengalami KPD

dan hanya 1% terjadi pada usia kehamilan preterm (Soewarto, 2010). Prevalensi

dari KPD preterm di dunia adalah 3 - 4,5 % kehamilan (Lee, 2001) dan

merupakan penyumbang dari 6 - 40 % persalinan preterm atau prematuritas

(Furman dkk., 2000). Di China dilaporkan insiden KPD lebih tinggi sekitar

19,53% dari seluruh kehamilan (Yu, 2015), sedangkan di Indonesia berkisar

antara 4,5 - 7,6% (Wiradarma dkk., 2013). Di RSUP Sanglah Denpasar, Suwiyoga

dan Budayasa (2006) melaporkan angka kejadian kasus KPD sebesar 12,92 % di

mana kasus KPD aterm sebesar 83,23% dan KPD preterm sebesar 16,77% dari

2113 persalinan. Budijaya dan Surya (2016) melaporkan kasus Ketuban Pecah

Dini (KPD) di RSUP Sanglah Denpasar sebanyak 212 kasus dari 1450 persalinan

(14,62%). Kejadian persalinan dengan KPD pada usia kehamilan aterm (≥37

minggu) yaitu 179 kasus (84,43%), sedangkan pada preterm sebanyak 33 kasus

(15,57%).

Ketuban pecah dini preterm dikaitkan dengan 30 - 40% kelahiran prematur

dan merupakan penyebab utama kelahiran prematur. Ketuban pecah dini preterm

yang terjadi sebelum usia kehamilan 24 minggu, disebut sebagai KPD preterm

previable, kejadiannya kurang dari 1% kehamilan dan berhubungan dengan

komplikasi yang berat pada ibu ataupun janin (Brian dan Mercer, 2003; Adeniji

dkk.,2013; Endale dkk., 2016). Kasus dengan ketuban pecah dini akan mengalami

persalinan hampir 95% dalam waktu 24 jam (Revathi dkk., 2015; Endale dkk.,

2016; Lorthe dkk., 2016).

  14

Morbiditas maternal tertentu telah dilaporkan terkait dengan KPD.

Komplikasi kehamilan yang disebabkan oleh KPD yang diterapi secara

konservatif tampaknya berada pada risiko signifikan untuk terjadinya solusio

plasenta. KPD pada beberapa kasus ditandai dengan perdarahan. Insiden infeksi

intrauterin meningkat dengan mudanya usia kehamilan pada saat pecahnya selaput

ketuban. KPD pada saat usia kehamilan lebih awal dikaitkan dengan infeksi pada

korioamnion. Korioamnionitis telah dilaporkan pada 0,5 - 71% dari kehamilan

dengan KPD. Insiden tertinggi korioamnionitis dikaitkan dengan kecilnya usia

kehamilan dan perode laten yang memanjang (Thombre, 2014).

Periode laten yang memanjang juga meningkatkan risiko untuk naiknya

infeksi pada janin yang prematur dan pada ibunya. Frekuensi dan tingkat

keparahan komplikasi pada ibu dan janin setelah terjadinya ketuban pecah dini

bervariasi tergantung dari usia kehamilan. Terdapat bukti konsisten bahwa usia

kehamilan saat terjadinya ketuban pecah dini dan lamanya periode laten

merupakan penentu kematian perinatal yang penting. Bagaimanapun juga,

terdapat penelitian-penelitian yang bertentangan mengenai keluaran neonatal yang

spesifik jika dikaitkan dengan periode laten (Thombre, 2014).

Pada ketuban pecah dini preterm terjadi risiko baik pada janin maupun

pada ibu. Pada kehamilan preterm angka insiden korioamnionitis sekitar 13 - 60%

dan solusio plasenta terjadi pada 4 - 12% kehamilan dengan ketuban pecah dini.

Keradangan selaput ketuban atau korioamnionitis terjadi pada 9% kehamilan

dengan ketuban pecah dini aterm, risikonya meningkat sampai 24% apabila pecah

ketuban terjadi lebih dari 24 jam. Kematian janin dilaporkan pada 3 - 22% kasus

  15

ketuban pecah dini preterm dengan usia kehamilan 16 - 28 minggu. Kejadian

sepsis pada ibu sekitar 0,8% yang menyebabkan kematian 0,14%. Risiko pada

janin dapat terjadi infeksi intrauterin, penekanan tali pusat dan solusio plasenta

(Tsiartas dkk., 2013; Dima dkk., 2014; Linehan dkk., 2016).

2.3 Membran Amnion, Struktur dan Fungsinya

Pada amnion manusia terdapat dua tipe sel utama, di mana saat awal

embriogenesis sebelum usia kehamilan 8 minggu, amnion terdiri dari satu lapisan

sel epitelium yang berasal dari ektoderm janin, dan satu lapisan terpisah dari sel

mesenkim yang berasal dari mesoderm janin yang terletak berdekatan dengan sel

epitelium. Pada tahap awal embriogenesis ini, amnion merupakan membran

dengan dua lapisan sel. Seiring dengan kantong amnion yang semakin besar, sel

epitelium melakukan replikasi agar dapat mempertahankan epitelium yang terdiri

dari lapisan sel berdekatan. Laju replikasi dari sel mesenkim nampaknya tidak

dapat mengimbangi ekspansi kantong amnion yang dimulai pada usia kehamilan

10-14 minggu (Joyce, 2009; Mamede dkk., 2012).

Pada tahap awal kehamilan, deposit kolagen terletak antara sel epitelium

dan mesenkim, sehingga tercipta pembatas antara dua sel tersebut yang tersusun

oleh zona aselular dari kolagen interstisial, yang disebut zona kompakta atau

lapisan padat dari amnion. Pada trimester ketiga, terdapat sekitar sepersepuluh sel

mesenkim bila dibandingkan dengan sel epitelium. Jaringan ini tidak memiliki

vaskularisasi, sistem limfatik, atau jaringan saraf (Joyce, 2009; Mamede dkk.,

2012; Benirschke dkk., 2012).

  16

Selaput ketuban janin terdiri dari amnion dan korion yang dihubungkan

oleh matriks ekstraselular. Lapisan membran ini, khususnya pada asal mulanya

janin mengelilingi rongga intrauterus dan merupakan kantung gestasi, di mana

janin akan tumbuh dan berada di dalamnya. Selaput ketuban merupakan suatu

struktur membran yang lunak yang mengelilingi fetus selama kehamilan.

Kehamilan normal memerlukan kekuatan integritas dari membran amnion sampai

kehamilan aterm, di mana pada saat pecahnya membran ketuban merupakan

bagian yang saat vital pada saat persalinan. Lapisan korion lebih tebal dan lebih

seluler, dan sedangkan lapisan amnion lebih kaku dan kuat. Ketebalan lapisan

amnion + 20% dari ketebalan membran ketuban. Amnion dan lapisan-lapisan

korion mengandung kolagen tipe I dan III di samping jenis kolagen IV dan V

(Joyce, 2009; Benirschke dkk., 2012; Abrantes dkk., 2015).

Amnion berasal dari ektoderm embrionik dan terdiri dari 5 lapisan

berbeda, yaitu lapisan epitel, membran basalis, lapisan kompak, lapisan fibroblas,

dan lapisan intermediate atau lapisan seperti sponge. Amnion bersifat avaskuler

dan tanpa nervus, dan memiliki kontak langsung dengan cairan amnion, yang

mana adalah sumber makanan bergizi bagi amnion tersebut. Lapisan di bagian

proksimal dari cairan amnion adalah epitel amnion yang mensekresikan kolagen

tipe III dan IV dan glikoprotein non kolagen seperti laminin, nidogen, dan

fibronektin, yang membentuk lapisan berikutnya berupa membran basalis

(Mamede dkk., 2012; Hasaneroglu dan Murat, 2014; Abrantes dkk., 2015).

Epitelium adalah lapisan terdalam dan berhubungan dengan cairan

ketuban. Lapisan ini terdiri dari satu lapisan sel yang berbentuk kuboidal atau

  17

kolumnar di atas plasenta atau mendatar di dalam sel basal di daerah yang

terisolasi dari sisa amnion. Permukaan apeks atau bagian dalam sel memiliki

bentuk sedikit konveks. Membran sel menonjol ke dalam cairan ketuban dari

permukaan bebas sebagai mikrovili untuk membentuk brush border. Membran

interselular terkondensasi di apeks untuk membentuk terminal bars (Mamede

dkk., 2012; Benirschke dkk., 2012).

Membran basalis merupakan lapisan tipis yang terdiri dari jaringan serat

retikuler dari bagian amnion. Aspek superfisial atau dalam dari lapisan ini

memiliki hubungan yang kompleks dengan sel epitel. Komponen utama yang

membentuk membran basal termasuk laminin, tipe IV dan VII kolagen, dan

fibronektin. Laminin merupakan komponen utama dari basal membran yang

berinteraksi dengan sel-sel yang mendasari melalui reseptor permukaan sel,

seperti integrin. Selanjutnya laminin berkontribusi dalam diferensiasi sel, bentuk

sel dan gerakannya, pemeliharaan fenotip dan hidup jaringan. Fibronektin dan

kolagen adalah glikoprotein yang merupakan matriks ekstraseluler. Fibronektin

mampu memediasi adhesi sel dan kolagen melakukan fungsi struktural untuk

pemeliharaan integritas membran (Joyce, 2009; Benirschke dkk., 2012; Abrantes

dkk., 2015).

Membran basal mengandung sejumlah besar proteoglikan yang kaya sulfat

heparan dan berfungsi sebagai penghalang permeabel untuk makromolekul

amnion dan beberapa molekul dengan fungsi struktural sehingga memungkinkan

pemeliharaan integritas membran. Molekul-molekul ini adalah aktin, α-actinin,

spectrin, Ezrin, beberapa cytokeratins, vimentin, desmoplakin dan laminin.

  18

Ekspresi laminin telah banyak diteliti, karena molekul ini memberikan kontribusi

terhadap kelangsungan hidup sel, diferensiasi, bentuk dan gerakan, serta terlibat

dalam pemeliharaan fenotipe jaringan (Joyce, 2009; Benirschke dkk., 2012;

Mamede dkk., 2012).

Lapisan kompakta jaringan ikat yang dekat dengan membran basal

membentuk kerangka fibrosa utama amnion. Lapisan yang relatif padat ini hampir

benar-benar tanpa sel dan terdiri dari jaringan yang kompleks dari serat retikuler.

Kolagen pada lapisan kompakta tersebut disekresikan oleh sel mesenkim pada

lapisan fibroblas. Kolagen interstisial (tipe I dan III) predominan dan membentuk

ikatan paralel yang mempertahankan integritas mekanik amnion. Kolagen tipe V

dan VI membentuk penghubung filamentosa antara kolagen interstisial dan

membran basal epitel. Tidak ada penempatan substansi dasar amorf antara fibril

kolagen dalam jaringan ikat amnion aterm, sehingga amnion mempertahankan

daya regangnya sepanjang tahap akhir kehamilan normal (Mamede dkk., 2012;

Hasaneroglu dan Murat, 2014; Abrantes dkk., 2015).

Lapisan fibroblas adalah lapisan yang paling tebal diantara lapisan

amnion, mengandung sel-sel mesenkim dan makrofag dalam suatu matriks

ekstraselular. Kolagen pada lapisan ini membentuk jaringan longgar dengan

pulau-pulau glikoprotein nonkolagen. Ini terdiri dari jaringan fibroblas longgar

yang tertanam dalam massa retikuler, di mana sel-selnya menunjukkan aktivitas

fagosit (Benirschke dkk., 2012; Abrantes dkk., 2015). Lapisan luar dari membran

amnion terdiri dari sel-sel seperti fibroblas mesenkimal yang diduga berasal dari

lempeng embrionik mesoderm dan yang tersebar di membran amnion. Isi dari

  19

lapisan mesenkimal kaya kolagen meningkatkan kekuatan regangan. Beberapa

penulis menyebut lapisan terluar dari amnion dengan zona spongiosa, karena

kandungan melimpah dari proteoglikan dan glikoprotein menghasilkan

penampilan spons dalam preparat histologis. Lapisan ini berada berdekatan

dengan korion laeve yang merupakan struktur hampir aselular dan berisi jaringan

nonfibrillar sebagian besar dari kolagen tipe III (Toda dkk., 2007; Mamede dkk.,

2012).

Lapisan intermediet (lapisan spons, atau zona spongiosa) terletak di antara

amnion dan korion. Jaringan dari ekstraembrionik dikompresi antara amnion dan

korion untuk membentuk lapisan spons. Ini merupakan serat retikuler yang

bergelombang, mengandung musin, membuat pewarnaan rutin menjadi sulit,

tetapi bundel ini terlihat pada mikroskop sebagai serabut percabangan yang

memiliki kelenjar berbentuk segitiga. Beberapa fibroblas yang terisolasi muncul

dalam lapisan ini, yang sering menjadi edematous, dan peningkatan ketebalan

yang sering terjadi pada amnion. Lapisan ini memungkinkan amnion untuk lepas

pada korion yang mendasari yang melekat kuat pada desidua maternal.

Kandungan yang melimpah dari proteoglikan terhidrasi dan glikoprotein

memberikan sifat kenyal lapisan ini dalam preparat histologis, dan mengandung

jaringan nonfibrillar sebagian besar kolagen tipe III. Lapisan intermediet

menyerap tekanan fisik dengan membuat amnion bergeser di korion dasarnya,

yang melekat kuat pada desidua maternal (Mamede dkk., 2012; Hasaneroglu dan

Murat, 2014; Abrantes dkk., 2015).

  20

Korion merupakan bagian terluar dari dua membran janin yang berada

dalam kontak dengan amnion pada sisi bagian dalam dan desidua maternal pada

bagian luarnya. Plasenta terdiri dari korion dan dibentuk oleh vili yang hipertrofi

dari korion frondosum. Vili korion berada di sisa korion (chorion laeve) atrofi dan

dapat dikenal dalam potongan histologis sebagai vili yang atrofi. Lapisan korion

lebih tebal dari pada lapisan amion dan berisi sublapisan jaringan ikat dan

sitotrofoblas. Sel-sel sitotrofoblas dikelilingi oleh kolagen tipe IV dan lapisan

korion berikatan kuat dengan lapisan desidua, di mana sel-sel desidua dikelilingi

oleh kolagen tipe III, IV, dan V. Pada saat membran janin terpisah dari uterus saat

melahirkan, beberapa jaringan uterus yang melekat merupakan bagian dari

desidua tersebut (Hasaneroglu dan Murat,2014; Abrantes dkk., 2015).

Korion terdiri dari 4 lapisan yang tersusun sebagai berikut :

1. Trofoblas

Terdiri dari sel – sel trofoblas dari yang bulat sampai polygonal. Lapisan

terdalam dari korion terdiri dari 2 sampai 10 lapisan sel trofoblas, pada

aspek yang lebih dalam berbatasan dengan desidua maternal. Lapisan ini

mengandung vili korion.

2. Pseudo basal membran

Merupakan lapisan tebal sel – sel sitotrofoblas polygonal dengan 2 tipe sel

yang berbeda morfologinya, membentuk basal membran untuk trofoblas.

Lapisan ini merupakan jaringan ikat padat yang melekat kuat pada lapisan

retikuler diatas dan membentuk percabangan serat ke dalam trofoblas.

  21

3. Lapisan retikuler

Terdiri dari jaringan serabut – serabut fusiformis dan sel – sel stellata.

Lapisan ini membentuk mayoritas dari ketebalan korion dan terdiri dari

jaringan retikuler yang terdiri dari serat-serat paralel, dan akan bisa

muncul nodus di tempat-tempat di mana terjadi percabangan. Beberapa

fibroblas yang muncul bersama dengan banyak sel Hofbauer.

4. Lapisan seluler

Merupakan lapisan sel – sel bervakuola dan melekat satu dengan yang lain

secara erat dengan ruang intraseluler yang sempit (basal sitotrofoblas).

Lapisan ini adalah lapisan tipis yang terdiri dari jaringan fibroblas. Hal ini

sering tidak sempurna atau sama sekali tidak ada pada korion ketika

diperiksa pada saat kehamilan aterm, tetapi lebih mudah dikenali pada

awal kehamilan.

Membran amnion adalah struktur biologis yang transparan yang tidak

memiliki saraf, otot atau pembuluh limfe. Sumber nutrisi dan oksigen adalah dari

cairan korion, cairan amnion dan permukaan pembuluh darah janin, menjadi

penyedia nutrisi melalui cara difusi. Energi utamanya diperoleh melalui proses

glikolitik anaerobik karena pasokan oksigen terbatas. Transporter protein Glukosa

ditemukan di permukaan apikal sel epitel membran amnion (Toda dkk., 2007;

Joyce, 2009; Benirschke dkk., 2012).

  22

Gambar 2.1. Skema Lapisan Selaput Membran Janin Dan Komponen Protein, MMP (Matrix Metalloproteinase), TIMP ( Tissue Inhibitor Metalloproteinase )

(Parry dan Strauss, 1998)

Ketebalan membran amnion bervariasi dari 0,02 mm sampai 0,5 mm dan

terdiri dalam tiga lapisan histologis utama: lapisan epitel, membran basal yang

tebal dan jaringan avaskular mesenkimal. Lapisan dalam, berdekatan dengan

cairan amnion, didasari oleh lapisan homogen tunggal dari sel-sel epitel kuboid

yag terfiksasi pada membran basal yang melekat pada lapisan aseluler yang kental

yang terdiri dari kolagen tipe I, II, dan V. Sel epitel amnion memiliki banyak

mikrovili di permukaan apikal dan mungkin memiliki fungsi sekresi aktif dan

fungsi transportasi intra dan transeluler. Sel-sel ini memiliki inti besar yang

ireguler dengan nukleolus homogen yang besar dan banyak organel

intrasitoplasmik dan vesikula piknotik. Sel epitel amnion mengekspresikan

  23

penanda epidermal, seperti glikoprotein CA125 dan reseptor oksitosin.

Erythropoietin dan reseptornya diekspresikan dalam sel epitel amnion manusia,

yang fungsinya belum diketahui di membran amnion, merangsang diferensiasi,

proliferasi dan kelangsungan hidup prekursor eritroid dan produksi diatur oleh

konsentrasi oksigen dalam darah (Mamede dkk., 2012).

Membran amnion bukan hanya struktur avaskular sederhana, tetapi

memiliki beberapa fungsi metabolisme seperti transportasi air dan bahan-bahan

larut dan produksi faktor bioaktif, termasuk peptida vasoaktif, faktor pertumbuhan

dan sitokin. Salah satu fungsi dasar dari membran amnion adalah untuk menjaga

perkembangan embrio dengan melindunginya dari lingkungan, di mana embrio

dapat tumbuh bebas dari tekanan dari struktur yang mengelilingi tubuhnya.

Resistensi tekanan dari membran amnion utamanya terkait dengan lapisan

interstitial kolagen tipe I, II dan elastin. Di sisi lain, elastisitas amnion utamanya

disebabkan oleh kolagen tipe III, yang merupakan kolagen interstitial untuk

mempertahankan ketahanan membran amnion terhadap faktor proteolitik (Ahokas

dan McKenney, 2008; Benirschke dkk., 2012; Mamede dkk., 2012).

Membran amnion juga memiliki peran penting selama kelahiran, karena

zat yang dihasilkan oleh epitel membran amnion memungkinkan inisiasi dan

pemeliharaan kontraktilitas uterus. Prostaglandin E2 dan enzim yang

diintegrasikan ke dalam sintesis prostaglandin, adalah beberapa molekul yang

diproduksi di epitel amnion dan yang memiliki peran dalam fisiologi kontraksi.

Human chorionic gonadotropin, corticotrophin releasing hormon dan

glukokortikoid mengatur produksi prostaglandin. Interleukin (IL) 4 juga dapat

  24

menekan aktivitas prostaglandin-H synthase-2 pada sel epitel amnion. Selama

kehamilan, epitel amnion sangat aktif secara metabolik dan memiliki peran

penting dalam menjaga pH cairan amnion, menjaganya agar tetap pada nilai

konstan. Karbonat anhidrase isoenzim CA-1 dan CA-2 ditemukan di sel-sel epitel

amnion, enzim ini yang terlibat dalam metabolisme bikarbonat atau karbon

dioksida yang diduga memiliki peran regulasi dalam menjaga pH cairan amnion

yang konstan (Mamede dkk., 2012).

2.4 Struktur, Komposisi, dan Metabolisme Matriks Ekstraseluler pada

Membran Janin

Pecahnya selaput ketuban melibatkan urutan peristiwa yang dimulai

dengan distensi dan hilangnya elastisitas, pemisahan korion dan amnion,

gangguan korion, distensi dan herniasi amnion, dan akhirnya pecah atau rupturnya

selaput ketuban. Urutan peristiwa ini merupakan hasil dari perubahan struktural

pada matriks ekstraseluler dengan menghasilkan perubahan biomekanik dalam

membran, terutama amnion, yang merupakan komponen terkuat dari membran

janin atau selaput ketuban (Strauss, 2013; Sukhikh dkk., 2015).

Membran janin manusia adalah salah satu jaringan reproduksi sehubungan

dengan komposisi matriks ektraseluler (ECM). Konten dari molekul ECM pada

membran ditentukan oleh tingkat sintesis dan deposisi, serta tingkat degradasi.

Meskipun sejumlah besar molekul ECM diketahui, penelitian yang ada telah

difokuskan terutama pada fibril umum dan kolagen pada basal membran (tipe I, II,

III, IV, dan V) dan molekul ECM yang sudah dikenal seperti fibronektin,

  25

hyaluronan, biglycan, dan decorin. Komponen penting lainnya untuk struktur

ECM, seperti tenascin-c, matrilins, dan osteonectin/SPARC (Gelse dkk., 2003;

Sundrani dkk., 2013; Sukhikh dkk., 2015).

Membran janin adalah jaringan avaskular viskoelastik yang terdiri dari

beberapa lapisan yang berbeda secara morfologis. Lapisan terdekat janin terdiri

dari sel-sel epitel amnion yang terletak pada membran basal yang mengandung

kolagen IV dan glikoprotein non kolagen. Di bawah membran basal terletak

lapisan kompak terdiri dari kolagen tipe I, III, dan V disekresikan oleh sel-sel

mesenkimal dalam lapisan fibroblas. Lapisan spons terletak di bawah lapisan

fibroblas, terdiri dari proteoglikan dan glikoprotein dan kolagen tipe III. Lapisan

korion berisi sitotrofoblas yang tertanam dalam matriks dari kolagen tipe IV dan

V (Weiss dkk., 2007; Strauss, 2013; Sukhikh dkk., 2015).

Distribusi komponen matriks ekstraseluler, termasuk kolagen tipe I, III,

IV, V, dan VI, pada membran janin manusia waktu persalinan telah diperiksa

dengan teknik imunohistokimia. Kolagen tipe I dan III ditemukan di sebagian

besar lapisan membran janin, kecuali di lapisan korion trofoblas. Fibronektin,

laminin, dan kolagen tipe I dan IV yang terletak di jaringan ECM mengandung

sel-sel sitotrofoblas di korion. Kolagen tipe V ditemukan pada lapisan retikuler

dan pada lapisan trofoblas. Kolagen tipe VI terutama ditemukan dalam amnion

dan lapisan retikuler. Fibulin 1, 3, dan 5 ditemukan di amnion, dan jumlahnya

berkurang pada zona lemah amnion dibandingkan dengan bagian lainnya (Strauss,

2013; Hasaneroglu dan Murat , 2014; Abrantes dkk., 2015).

  26

Sel mesenkimal adalah tempat sintesis dan pengolahan kolagen di amnion.

Sebagian besar prokolagen α1(I), α2(I), dan α1(III) messenger RNA (mRNA)

ditemukan dalam sel mesenkimal amnion, dengan jumlah yang tak berarti

ditemukan dalam sel epitel amnion. Sintesis kolagen tipe I dan III juga minimal

pada sel epitel amnion, dalam jumlah besar diproduksi oleh sel mesenkimal.

Kadar prokolagen α1 (I), α2 (I), dan α1 (III) subunit mRNA, dan aktivitas spesifik

dari enzim prolyl 4-hidroksilase dan lysyl hydroxylase, yang diperlukan untuk

sintesis kolagen, terbanyak pada amnion kehamilan awal, menurun setelah

minggu ke-12 hingga ke-14 kehamilan hingga terendah bertahan sampai

persalinan. Kepadatan sel mesenkimal pada amnion manusia menurun setelah

trimester pertama kehamilan. Oleh karena itu, peningkatan pada rasio epitel

terhadap sel mesenkimal sebagai fungsi dari usia kehamilan dapat menjelaskan

penurunan kadar mRNA kolagen dan aktivitas spesifik lysyl dan prolyl

hydroxylases pada amnion (Joyce, 2009; Strauss, 2013; Sukhikh dkk., 2015).

Proteoglikan adalah komponen non kolagen penting dari membran janin.

Biglycan, suatu proteoglikan kaya leusin kecil, berikatan dengan kolagen fibrillar

dan beberapa faktor pertumbuhan. Decorin, proteoglikan lain dengan 55%

homologi dengan biglycan, berhubungan dengan sejumlah molekul matriks

ektraseluler dan TGF-β1. Decorin terlibat dalam fibrilogenesis kolagen,

sedangkan biglycan dan hyaluronan mengganggu kolagen. Sejumlah besar

Hyaluronan, suatu glikosaminoglikan nonsulfated molekul tinggi berat yang

terdiri dari disakarida polimer dari asam D-glucuronic dan N-acetyl -glucosamine,

ditemukan di amnion dan di desidua (Joyce, 2009; Sukhikh dkk., 2015).

  27

2.5 Dinamika Matriks Ekstraseluler dan Ketuban Pecah Dini

Matriks ekstraselular (ECM) memainkan peran penting dalam menentukan

fungsi sel dan organ: (1) merupakan suatu substrat yang memberikan kekuatan

regangan jaringan; (2) merupakan sel-sel pengikat dan mempengaruhi morfologi

dan fungsi sel melalui interaksi dengan reseptor permukaan sel; dan (3) adalah

suatu reservoir untuk faktor pertumbuhan. Perubahan dalam konten dan

komposisi ECM menentukan sifat fisik dan biologisnya, termasuk kekuatan dan

kerentanan terhadap degradasi. Komponen ECM sendiri juga mengandung

matrikines yang bila terpapar oleh proteolisis memiliki efek kuat pada fungsi sel,

termasuk merangsang produksi sitokin dan matriks metaloproteinase (MMP).

Secara kolektif, sifat-sifat dari ECM ini mencerminkan suatu komponen jaringan

dinamis yang mempengaruhi kedua bentuk dan fungsi jaringan. Defek atau cacat

dalam sintesis dan metabolisme ECM dan proses fisiologis dari pergantian ECM

berkontribusi terhadap perubahan pada membran janin yang mendahului partus

normal dan memberikan kontribusi pada kejadian patologis yang menyebabkan

ketuban pecah dini preterm (PPROM) (Mamede dkk., 2012; Strauss, 2013).

Proses reproduksi membutuhkan remodeling dari jaringan yang berkaitan

dengan peristiwa penting dalam ovulasi, menstruasi, implantasi, plasentasi, partus,

uterus, dan perbaikan serviks setelah persalinan. Proses remodeling dan perbaikan

mempengaruhi sel dan matriks ekstraseluler (ECM) sekitarnya. Perubahan

dinamis pada ECM menghasilkan perubahan dalam komposisi stroma, yang

mempengaruhi fungsi sel. Peristiwa ini dimediasi melalui reseptor membran yang

mengenali komponen ECM tertentu, atau melalui penyerapan atau pelepasan

  28

faktor pertumbuhan, terutama anggota dari keluarga faktor pertumbuhan

transforming growth factor (TGF), yang dikenal untuk memainkan peran kunci

dalam reproduksi. Protein ECM mayor juga mempengaruhi stabilitas ECM, dan

menjadi faktor yang menyebabkan efek samping termasuk plasentasi abnormal,

ketuban pecah dini preterm (PPROM), insufisiensi serviks, ruptur uterus, dan

prolaps organ panggul. Metabolisme matriks ekstraselular juga memainkan peran

penting dalam kondisi patologis lainnya dari saluran reproduksi termasuk fibroid

uterus, endometriosis, dan keganasan ginekologi (Ahokas dan McKinney, 2008;

Joyce, 2009; Strauss, 2013).

Sintesis dan katabolisme ECM dikendalikan secara ketat melalui faktor

pertumbuhan dan sitokin, serta melalui ekspresi protein pendamping, dan

aktivator dan inhibitor dari enzim proteolitik. Saat pergantian ECM terjadi, enzim

yang mengkatabolime ECM mengekspos atau melepaskan fragmen bioaktif yang

memiliki aksi yang berbeda dari protein induk, dan mempengaruhi sel melalui

jalur sinyal yang berbeda daripada yang digunakan oleh molekul induk (Joyce,

2009; Strauss, 2013).

2.6 Patogenesis Ketuban Pecah Dini

Ketuban pecah dini terjadi setelah terdapat aktivasi dari multifaktorial dan

berbagai mekanisme. Faktor epidemiologi dan faktor klinis dipertimbangkan

sebagai pencetus dari ketuban pecah dini. Faktor ini termasuk infeksi traktus

reproduksi pada wanita (Bakterial vaginosis, Trikomoniasis, Gonorrhea,

Chlamydia, dan korioamnionitis subklinis), faktor-faktor perilaku (merokok,

  29

penggunaan narkoba, status nutrisi, dan koitus), komplikasi obstetri (kehamilan

multipel, polihidramnion, insufisiensi servik, operasi servik, perdarahan dalam

kehamilan, dan trauma antenatal), dan kemungkinan karena perubahan lingkungan

(tekanan barometer). Sinyal biokimia dari fetus termasuk sinyal apoptosis dan

sinyal endokrin dari fetus, juga merupakan implikasi dalam inisiasi dari terjadinya

ketuban pecah dini (Menon dkk., 2011; Hackenhaar dkk., 2014).

Pecahnya selaput ketuban disebabkan oleh hilangnya elastisitas pada

daerah tepi robekan selaput ketuban. Hilangnya elastisitas selaput ketuban ini

sangat erat kaitannya dengan jaringan kolagen, yang dapat terjadi karena

penipisan oleh infeksi atau rendahnya kadar kolagen. Kolagen pada selaput

terdapat pada amnion di daerah lapisan kompakta, fibroblas serta pada korion di

daerah lapisan retikuler atau trofoblas (Oyen dkk., 2006; Mamede dkk., 2012).

Selaput ketuban pecah karena pada daerah tertentu terjadi perubahan

biokimia yang menyebabkan selaput ketuban mengalami kelemahan. Perubahan

struktur, jumlah sel dan katabolisme kolagen menyebabkan aktivitas kolagen

berubah dan menyebabkan selaput ketuban pecah. Pada daerah di sekitar

pecahnya selaput ketuban diidentifikasi sebagai suatu zona “restricted zone of

extreme altered morphology (ZAM)”(Mc Parland dkk., 2003; El Kwad dkk.,

2005; Rangaswamy dkk., 2012).

Penelitian oleh Malak dan Bell pada tahun 1994 menemukan adanya

sebuah area yang disebut dengan “high morphological change” pada selaput

ketuban di daerah sekitar serviks. Daerah ini merupakan 2 - 10% dari keseluruhan

permukaan selaput ketuban. Bell dan kawan-kawan kemudian lebih lanjut

  30

menemukan bahwa area ini ditandai dengan adanya peningkatan MMP-9,

peningkatan apoptosis trofoblas, perbedaan ketebalan membran, dan peningkatan

myofibroblas (El Kwad dkk., 2006; Rangaswamy dkk., 2012).

Penelitian oleh Rangaswamy dkk (2012), mendukung konsep paracervical

weak zone tersebut, menemukan bahwa selaput ketuban di daerah paraservikal

akan pecah dengan hanya diperlukan 20 - 50% dari kekuatan yang dibutuhkan

untuk menimbulkan robekan di area selaput ketuban lainnya. Berbagai penelitian

mendukung konsep adanya perbedaan zona pada selaput ketuban, khususnya zona

di sekitar serviks yang secara signifikan lebih lemah dibandingkan dengan zona

lainnya seiring dengan terjadinya perubahan pada susunan biokimia dan histologi.

Paracervical weak zone ini telah muncul sebelum terjadinya pecah selaput

ketuban dan berperan sebagai initial breakpoint (Rangaswamy dkk., 2012).

Penelitian lain oleh Reti dkk (2007), menunjukkan bahwa selaput ketuban

di daerah supraservikal menunjukkan peningkatan aktivitas dari petanda protein

apoptosis yaitu cleaved-caspase-3, cleaved-caspase-9, dan penurunan Bcl-2.

Didapatkan hasil laju apoptosis ditemukan lebih tinggi pada amnion dari pasien

dengan ketuban pecah dini dibandingkan pasien tanpa ketuban pecah dini, dan

laju apoptosis ditemukan paling tinggi pada daerah sekitar serviks dibandingkan

dengan daerah fundus (Reti dkk., 2007).

Apoptosis yang terjadi pada mekanisme terjadinya KPD dapat melalui

jalur intrinsik maupun ekstrinsik, dan keduanya dapat menginduksi aktivasi dari

caspase. Reti dkk, (2007) berpendapat bahwa jalur intrinsik dari apoptosis

merupakan jalur yang dominan berperan pada apoptosis selaput ketuban pada

  31

kehamilan aterm. Pada penelitian ini dibuktikan bahwa terdapat perbedaan kadar

yang signifikan pada Bcl-2, cleaved caspase-3, cleaved caspase-9 pada daerah

supraservikal, di mana protein-protein tersebut merupakan protein yang berperan

pada jalur intrinsik. Fas dan ligannya, Fas-L yang menginisiasi apoptosis jalur

ekstrinsik juga ditemukan pada seluruh sampel selaput ketuban tetapi ekspresinya

tidak berbeda bermakna antara daerah supraservikal dengan daerah distal. Diduga

jalur ekstrinsik tidak berperan banyak pada remodeling selaput ketuban (Reti

dkk., 2007; Elmore , 2007)

Degradasi dari jaringan kolagen matriks ekstraseluler dimediasi oleh

enzim matriks metalloproteinase (MMP). Degradasi kolagen oleh MMP ini

dihambat oleh tissue inhibitor matrixmetyalloproteinase (TIMP). Pada saat

menjelang persalinan, terjadi ketidakseimbangan dalam interaksi antara matrix

MMP dan TIMP, peningkatan aktivitas kolagenase dan protease, peningkatan

tekanan intrauterin (Zeng dan Zhou, 2004; Menon dan Fortunato, 2004; Weiss

dkk., 2007).

  32

Gambar 2.2 Diagram Berbagai Mekanisme yang Berperan pada Kejadian Ketuban Pecah Dini (Parry dan Strauss, 1998)

2.6.1 Faktor infeksi

Ketuban pecah dini pada kehamilan preterm masih merupakan masalah

kesehatan di dunia termasuk Indonesia, yang terkait dengan prevalensi, kejadian

prematuritas, morbiditas dan mortalitas perinatal. Berbagai upaya dilakukan untuk

mengatasi ketuban pecah dini preterm melalui studi faktor risiko. Infeksi

merupakan faktor risiko terbesar di mana sumber utama adalah infeksi ascenden

vagina dan saluran kemih.

Sebelum proses persalinan terjadi dan selaput ketuban masih utuh, janin

mendapat perlindungan dan isolasi terhadap mikroorganisme sekitarnya. Hal ini

  33

terjadi karena adanya mekanisme pertahanan yang dapat melindungi fetus dan

plasenta dari infeksi yaitu “ascending infection” yang berupa “physical barrier”

yang terjadi karena adanya mukus serviks di kanalis servikalis yang mengandung

lysozyme, selaput ketuban yang utuh, dan akibat dari adanya anti bakterial dari

cairan amnion yang terdiri dari lysozyme, transiarin, immunoglobulin dan

zincprotein complex (Gibbs, 2005; Cuningham dkk., 2010).

Pada vagina ibu hamil terdapat berbagai macam mikroorganisme berupa

mikroorganisme patogen maupun flora normal di vagina. Mikroorganisme

patogen pada vagina dapat menyebabkan infeksi pada neonatus. Beberapa

organisme yang dapat menyebabkan infeksi neonatal yang ditemukan pada vagina

adalah N. Gonorrhoe, C. Trachomatis, Group B streptococus, E. colli yang

menyebabkan terjadi septikemia dan kematian. Herawati (2005) melakukan

pengamatan langsung apusan atau swab vagina ibu hamil menemukan terbanyak

adalah bakteri Lactobacillus (30%), G. vaginalis (20%), dan Streptococus sp

(15%) (Herawati, 2005).

Infeksi merupakan penyebab tersering dari persalinan preterm dan ketuban

pecah dini, di mana bakteri dapat menyebar ke uterus dan cairan amnion sehingga

memicu terjadinya inflamasi dan mengakibatkan persalinan preterm dan ketuban

pecah dini. Terdapat beberapa macam bakteri yang dihubungkan dengan

persalinan preterm dan ketuban pecah dini yaitu : Gardrenella vaginalis,

Mycoplasma homnis, Chlamydia, Ureaplasma urealyticum, Fusobacterium,

Trichomonas vaginalis, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli dan Hemophilus

vaginalis (Samuel dan Jerome, 2006; Sohail, 2012).

  34

Gambar 2.3 Lokasi Potensial Infeksi Bakteri (Goldenberg, 2008)

Etiologi dari KPD dan persalinan prematur adalah multifaktorial dan

sebagian besar penyebabnya masih belum diketahui. Microbial invasion of the

intraamniotic cavity (MIAC) dan intra amniotic infection (IAI) berhubungan

dengan mayoritas kasus ini. Infeksi menginduksi respon inflamasi ibu dan janin

(korioamnionitis histologis), meningkatkan produksi dan pelepasan inflamasi

sitokin (IL-1, IL-6, IL-8, TNF-α) dan menginduksi produksi prostaglandin

memicu untuk pematangan serviks dan kontraktilitas yang dimediasi oleh

prostaglandin. Peningkatan dari petanda biologis ini (sitokin dan prostaglandin)

  35

yang dianggap sebagai penanda persalinan prematur dan KPD. Faktor ini sering

pada persalinan prematur dan KPD yang meningkat di cairan ketuban (amniotic

fluid-AF) bahkan tanpa adanya MIAC dan IAI jika dibandingkan dengan

persalinan aterm (Asrat, 2001; Shim dkk., 2004; Kumar dkk., 2006 ).

Penelitian oleh Goldenberg (2008), mengemukakan peranan jalur infeksi

untuk terjadinya ketuban pecah dini. Infeksi bakteri yang terjadi pada lapisan

koriodesidua akan menginduksi pelepasan endotoksin, eksotoksin, dan

mengaktifkan desidua, serta membran janin untuk menghasilkan berbagai sitokin

pro inflamasi, seperti TNF- α, IL-α, IL- 1β, IL-6, IL-8 dan granulocyte colony-

stimulating factor (GCSF). Dengan terbentuknya sitokin, endotoksin, dan

eksotoksin akan merangsang pembentukan dan pelepasan prostaglandin serta

terjadi pembentukan dan pelepasan metalloprotease dan substansi bioaktif

lainnya. Prostaglandin akan merangsang kontraksi uterus dan menyebabkan

penipisan servik, serta adanya metalloprotease pada membran korioamnion

menyebabkan pecahnya selaput ketuban (Menon dkk., 2002; Agrawal dan Hirsch,

2012).

Inflamasi yang diinduksi oleh infeksi mikroba, umumnya terkait dengan

kelahiran prematur dan KPD preterm. Perubahan dalam struktur dan integritas

matriks ekstraseluler dipengaruhi oleh respon host endogen, yang mencakup

sitokin proinflamasi, seperti TNF-α dan interleukin 1β (IL-1β) yang menginduksi

produksi MMP untuk mendegradasi matriks ekstraseluler. Selain itu, mikroba

yang menyerang dapat menghasilkan enzim yang dapat merusak enzimnya

sendiri, termasuk kolagenase yang bekerja pada protein matriks ekstraseluler.

  36

Enzim yang merusak matriks endogen dan yang berasal dari mikroba dapat

melepaskan matrikines yang memperkuat proses inflamasi (Menon dan Fortunato,

2007; Strauss, 2013).

Peranan faktor seperti epidemiologi, klinis, histologi, mikrobiologi dan

data biologi molekuler menunjukkan bahwa infeksi fokal dan inflamasi mungkin

memainkan peranan dalam mekanisme patogenesis terjadinya ketuban pecah dini.

Pemeriksaan histologi membran amnion menunjukkan bahwa infeksi dan

inflamasi dari rongga intraamnion dan selaput ketuban dapat mendahului

terjadinya KPD, yang ditunjukkan adanya reaksi inflamasi lebih sering terlihat di

lokasi robeknya selaput ketuban. Infeksi bakteri pada korioamnion kemungkinan

sebagai inisiator sedangkan respon inflamasi host adalah agen penyebab

sebenarnya dalam persalinan preterm dan KPD preterm. Ketuban pecah dini

merupakan penyakit autotoksik endogen di mana respon inflamasi host akan

mengaktifkan matrik ektraseluler kolagen spesifik MMP. Aktivasi endogen MMP

dapat menyebabkan degradasi matriks ekstraseluler yang selanjutnya

menyebabkan pecahnya selaput ketuban (Goldenberg dkk., 2008; Strauss, 2013;

Geng dkk., 2016).

Sitokin yang terdapat di dalam cairan amnion dikaitkan dengan infeksi

korioamnion. Produksi prostanoid pada desidua, korion, amnion dan sel

miometrium dan produksi endotelin oleh sel amnion dan sel desidua distimulasi

karena tingginya konsentrasi endotoksin dan juga oleh IL-1 dan TNF-α. Adanya

IL-6 pada serum, cairan amnion serta sekret servikovagina berhubungan dengan

kejadian korioamnionitis dan persalinan preterm. Aktivasi dari sitokin

  37

menyebabkan peningkatan apoptosis plasenta dan selaput korioamnion dengan

glikoprotein pada Fas Ligand (Fas-L). Apoptosis dari sel otot polos servik

berperan dalam pembukaan servik dan sel epitel amnion dalam sel selaput janin

dan menyebabkan pecahnya selaput ketuban (Menon dan Fortunato, 2007;

Agrawal dan Hirsch, 2012).

Mikroorganisme patologik dalam flora vagina yang ditemukan setelah

pecahnya selaput ketuban mendukung konsep bahwa infeksi bakteri berperan

dalam patogenesis terjadinya ketuban pecah dini. Data epidemiologi menunjukkan

adanya kolonisasi dari mikroorganisme pada traktus genitalis oleh β

streptococcus, Chlamydia trachomatis, Neisseria gonorrhoeae, Gardnerrela

vaginalis, Mobiluncus species, genital mycoplasmas dan peningkatan risiko dari

ketuban pecah dini (Menon dan Fortunato, 2007; Ulett dan Adderson,2006;

Combs dkk.,2014). Beberapa studi tentang pengobatan dengan antibiotika pada

wanita yang terinfeksi dapat menurunkan angka kejadian ketuban pecah dini

preterm. Pada suatu penelitian in vitro, efek proteolisis dari matrik membran dapat

dihambat dengan pemberian antibiotika (Yudin dkk., 2009; Vanderhoeven dkk.,

2014; Rani dkk., 2014).

Studi epidemiologis menunjukkan hubungan antara kolonisasi saluran

genital bakterial vaginosis dengan terjadinya KPD preterm. Dalam suatu studi

kasus kontrol, risiko untuk terjadinya KPD preterm adalah 6 kali dibandingkan

pada kontrol diantara perempuan dengan infeksi intra-amnion, sekitar 3,7 kali di

antara mereka dengan infeksi saluran kemih, dan 7,6 kali pada wanita dengan

infeksi gonorrhea setelah mengontrol efek dari paparan asap rokok, memiliki

  38

riwayat persalinan prematur dan aterm dengan KPD dan perdarahan ante partum.

Dalam upaya untuk mengidentifikasi penanda peradangan, sebuah studi

menunjukkan hubungan yang signifikan antara munculnya jumlah neutrofil

vagina > 5 per high powered, dan pH vagina ≥ 5 dengan KPD pada usia 24 - 32

minggu, bila dibandingkan dengan antar wanita dengan KPD pada 32 - 36 minggu

dan wanita tanpa KPD (Hyagriv dan Timothy, 2005; Goldenberg dkk., 2008;

Combs dkk., 2014).

Adanya infeksi memberikan respon berupa reaksi inflamasi yang

selanjutnya merangsang produksi sitokin, MMP, dan prostaglandin oleh netrofil

PMN dan makrofag. Sitokin proinflamasi seperti Interleukin-1 dan Tumor

Necrosis Factor α yang diproduksi oleh monosit akan meningkatkan aktivitas

MMP-1 dan MMP-3 pada sel korion (Vrachnis dkk., 2012; Elfayomy dan

Almasry, 2014). Infeksi bakteri dan respon inflamasi juga merangsang produksi

prostalglandin oleh selaput ketuban yang diduga berhubungan dengan ketuban

pecah dini (Hoang dkk., 2014). Respon imunologis terhadap infeksi juga

menyebabkan produksi prostaglandin E2 oleh sel korion akibat perangsangan

sitokin yang diproduksi oleh monosit. Sitokin juga terlibat dalam induksi enzim

siklooksigenase II yang berfungsi mengubah asam arakhidonat menjadi

prostaglandin (Zeng and Zhou, 2004; Gomez dkk., 2011).

Hubungan antara produksi prostaglandin dan ketuban pecah dini belum

diketahui, namun prostaglandin terutama E2 dan F2α telah dikenal sebagai

mediator dalam persalinan dan prostaglandin E2 diketahui mengganggu sintesis

kolagen pada selaput ketuban dan meningkatkan aktivitas dari MMP-1 dan

  39

MMP-3 (Heaps dkk., 2005; Menon dan Fortunato, 2007). Infeksi sistemik bisa

berasal dari penyakit periodontal, pneumonia, sepsis, prankreatis, pielonefritis,

infeksi traktus genitalis, korioamnionitis dan infeksi amnion semuanya

berhubungan dengan terjadinya KPD (Menon dan Fortunato, 2007; Goldenberg

dkk., 2008; Bayles, 2014).

Komponen yang lain sebagai respon adanya infeksi adalah produksi dari

glukokortikoid. Pada kebanyakan jaringan aksi antiinflamasi dari glukokortikoid

dimediasi oleh karena penekanan produksi dari prostaglandin. Pada jaringan

amnion, glukokortikoid memproduksi prostaglandin. Hal ini menunjukkan bahwa

produksi glukokortikoid sebagai respon terhadap stress dari infeksi mikroba yang

dapat menyebabkan pecahnya selaput ketuban (Brian dan Mercer, 2003).

2.6.2 Faktor nutrisi

Faktor nutrisi seperti kekurangan gizi merupakan salah satu faktor

presdiposisi untuk terjadinya gangguan dari struktur kolagen, yang dikaitkan

dengan peningkatan risiko pecahnya selaput ketuban.

Vitamin C memegang peranan penting dalam metabolisme matriks

ekstraseluler. Vitamin C adalah suatu kofaktor untuk lysyl hidroksilase, enzim

penting yang terlibat dalam sintesis kolagen, dan defisiensi vitamin C

mempengaruhi produksi matriks ekstraseluler. Wanita hamil dengan KPD preterm

terjadi defisiensi vitamin C, dan suplementasi vitamin C pada populasi berisiko

tinggi mengurangi KPD preterm. Meskipun temuan ini mengesankan bahwa

status gizi dapat mempengaruhi risiko KPD preterm, penelitian epidemiologi dan

  40

intervensi gizi tidak menunjukkan bahwa vitamin C mempengaruhi risiko KPD

preterm sebagai akibat langsung dari konten matriks ekstaseluler dari membran

janin. Namun, penelitian dari membran amnion dari kasus KPD mengungkapkan

bahwa terjadi pengurangan asam askorbat dan konsentrasi kolagen pada KPD

preterm dibandingkan dengan membran pada persalinan normal (Hauth dkk.,

2003; Strauss, 2013).

Vitamin C merupakan kofaktor dari pembentukan kolagen. Defisiensi

vitamin C menyebabkan struktur kolagen yang terbentuk tidak sempurna. Vitamin

C memegang peranan dalam sintesis dan degradasi kolagen dan untuk

pemeliharaan dari selaput ketuban. Selaput ketuban mempunyai elastisitas yang

berbeda tergantung kadar vitamin C dalam darah ibu. Kurangnya asupan vitamin

C selama kehamilan merupakan salah satu faktor risiko untuk terjadinya ketuban

pecah dini. Pemberian vitamin C 100 mg per hari setelah umur kehamilan 20

minggu efektif menurunkan insiden terjadinya ketuban pecah dini (Tejero dkk.,

2003; Casanueva dkk., 2005).

Gangguan nutrisi seperti mikronutrien merupakan faktor predisposisi

adanya gangguan pada struktur kolagen. Asam askorbat yang berperan dalam

pembentukan struktur kolagen tripel heliks berhubungan dengan pecahnya selaput

ketuban. Zat tersebut kadarnya lebih rendah pada kasus ketuban pecah dini

(Challis, 2005; Rangaswamy dkk., 2012). Penelitian oleh Hauth dkk, (2010)

tentang pemberian vitamin C dan E untuk pencegahan persalinan preterm dan

ketuban pecah dini mendapatkan bahwa pemberian vitamin C dan E mengurangi

frekuensi dari ketuban pecah dini preterm sebelum umur kehamilan 32 minggu.

  41

Senyawa makanan lainnya dapat mempengaruhi risiko ketuban pecah dini.

Asam α-lipoic, antioksidan yang ditemukan dalam makanan, menghambat

proinflamasi yang diinduksi sitokin dan diinduksi trombin dapat melemahkan

selaput ketuban dalam penelitian in vitro. Ekspresi MMP-9 yang diinduksi TNF-α

dan produksi prostaglandin E2 juga dicegah dengan pengobatan asam α-lipoic

(Rangaswamy dkk., 2012; Strauss, 2013).

Merokok dikaitkan dengan terjadinya ketuban pecah dini preterm, paparan

pada membran janin terhadap komponen asap rokok menginduksi stres oksidatif

dan kematian sel apoptosis. Ketika eksplan ketuban atau membran janin

dikumpulkan pada waktu persalinan normal dirangsang dengan ekstrak asap

rokok, maka F2-isoprostan, biomarker stres oksidatif ditemukan meningkat. Ada

juga penurunan, tergantung dosis dalam ekspresi protein antiapoptosis Bcl-2, dan

peningkatan pada efektor kematian, caspase-3 aktif, berkaitan dengan fragmentasi

DNA nukleus pada sel amnion dan korion dibandingkan dengan pasien kontrol.

Disimpulkan bahwa jalur yang diinduksi ekstrak asap rokok juga meningkatkan

proteolisis dan mengakibatkan melemahnya membran amnion (Strauss, 2013).

Beberapa penelitian menghubungkan ibu perokok dan penyalahgunaan zat,

infeksi, perdarahan ante-partum, diketahui bisa memproduksi ROS atau

menurunkan proteksi antioksidan yang diduga akan menyebabkan kolagenolisis

dari membran janin. Rokok mengandung superoxide, hydrogen peroxide, hydroxil

ions dan Nitrit oxide yang bisa merusak matriks kolagen atau merusak pertahanan

antioksidant (Thombre, 2014).

  42

Merokok meningkatkan risiko terjadinya ketuban pecah dini dihubungkan

dengan penurunan konsentrasi dari asam askorbat. Pemberian cigarette smoke

extract (CSE) dapat menginduksi stress oksidatif dan apoptosis. Ketika fetal

membran distimulasi dengan cigarette smoke extract maka F2-isoprostane sebagai

biomarker dari stress oksidatif akan meningkat. Juga terjadi penurunan dari

protein antiapoptosis Bcl-2 dan peningkatan caspase-3 aktif untuk terjadinya

fragmentasi DNA pada sel amnion dan korion. Proses ini sebagai jalur terjadinya

apoptosis pada selaput ketuban dan degradasi dari matriks ektraseluler yang

berperan terhadap tejadinya ketuban pecah dini dan persalinan preterm (Menon

dkk., 2011; Rangaswamy dkk.,2012). Hubungan respon antara banyaknya

merokok dan KPD preterm telah dilaporkan bahwa merokok lebih dari 10 batang

per hari merupakan faktor risiko untuk KPD preterm (Thombre, 2014).

Kadar homosistein yang tinggi juga telah dikaitkan dengan kelainan pada

kolagen. Vitamin B12 dan folat adalah kofaktor penting dalam metabolisme

homosistein, di mana dengan rendahnya kadar folat mengarah pada peningkatan

kadar homosistein plasma. Namun sebuah studi kasus kontrol tidak bisa

mendeteksi perbedaan antara homosistein puasa, folat sel darah merah, kadar

vitamin B12 dan asupan makanan antara perempuan yang mengalami KPD

preterm dan persalinan aterm. Defisiensi zinc juga telah dikaitkan dengan KPD

preterm. Kadar zinc ibu lebih rendah pada wanita KPD preterm dibandingkan

dengan kontrol. Defisiensi zinc dikaitkan dengan risiko persalinan prematur,

terutama ketika pecahnya selaput ketuban mendahului mulainya persalinan (AOR

= 3,46, 95% CI 1.04, 11.47) (Thombre, 2014).

  43

2.6.3 Faktor hormon

Faktor hormonal juga berperan pada proses remodeling dari matriks

ekstraseluler. Hormon progesteron dan estradiol dapat menekan proses

remodeling matriks ektraseluler dengan menurunkan konsentrasi MMP-1 dan

MMP-3, serta meningkatkan konsentrasi TIMP pada fibroblas serviks.

Konsentrasi progesteron yang tinggi menyebabkan penurunan produksi

kolagenase. Hormon relaxin yang diproduksi oleh sel desidua dan plasenta

berfungsi mengatur pembentukan jaringan ikat, dan mempunyai aktivitas yang

berlawanan dengan efek inhibisi oleh progesteron dan estradiol dengan

meningkatkan aktivitas MMP-3 dan MMP-9 pada selaput ketuban (Goldsmith

dkk., 2005; Thombre, 2014).

Ekspresi dan aktivitas dari relaxin gen meningkat sebelum persalinan pada

selaput ketuban kehamilan aterm. Selaput ketuban menjadi jaringan target dari

hormon relaxin yang merupakan hormon endogen, menyebabkan pelepasan enzim

kolagenolitik untuk memulai proses pelemahan dan pecahnya selaput ketuban.

Pada satu penelitian didapatkan kadar ekspresi relaxin yang bermakna pada pasien

dengan ketuban pecah dini dibandingkan pada pasien dengan persalinan preterm

dan pada pasien yang dilakukan seksio sesarea pada ibu dengan komplikasi

kehamilan (Goldsmith dkk., 2005; Rangaswamy dkk., 2012; Thombre, 2014).

Relaxin menyebabkan peningkatan produksi matriks metalloproteinase

(MMP) dan sitokin-sitokin proinflamasi, oleh karena itu berdampak pada

terjadinya KPD, dibandingkan dengan kelahiran preterm akibat persalinan

preterm. Risiko KPD preterm berhubungan dengan kenaikan kadar relaxin di

  44

dalam plasenta. Di dalam selaput ketuban janin yang diperoleh dari 12 kasus

seksio cesaria elektif sebelum mulainya persalinan, human relaxin (hRLX-2)

secara in vitro menunjukkan terjadinya pengurangan kekuatan regangan selaput

ketuban sebesar 30%. Ekspresi dari dua gen human relaxin dihitung di dalam

desidua dan plasenta, dari masing-masing subjek. Studi ini dapat menunjukkan

bahwa secara signifikan lebih banyak relaxin yang diekpresikan di dalam desidua

dari pasien-pasien dengan KPD preterm, dibandingkan dengan pasien dengan

persalinan preterm atau pasien-pasien dengan seksio cesaria karena alasan medis

dengan membran yang utuh dan tidak ada persalinan preterm (Thombre, 2014).

2.6.4 Faktor apoptosis

Studi terbaru menunjukkan bahwa peristiwa molekuler yang menyebabkan

persalinan prematur dan KPD secara fundamental berbeda, hal ini mungkin

menjelaskan mengapa beberapa wanita mengalami persalinan prematur tanpa

pecah ketuban, sementara yang lain mengalami KPD tanpa persalinan. Studi pada

membran (in vivo dan in vitro) menunjukkan bahwa unsur-unsur dari kematian sel

terprogram (apoptosis) yang didominasi terlihat pada selaput ketuban dari wanita

dengan KPD tapi bukan mereka dari wanita dengan persalinan preterm. Infeksi

dan endotoksin mampu merangsang banyak faktor-faktor proapoptotik selama

KPD preterm. Agen proapoptotik meningkat pada KPD yang berasal dari

membran amnion dan bukti kematian sel terprogram terlihat. Beberapa penelitian

lainnya juga telah melaporkan hubungan yang kuat antara apoptosis dan KPD

(Fortunato dan Menon, 2001).

  45

Pecahnya selaput ketuban tidak hanya berkaitan dengan faktor mekanis

dan kimia namun di dalamnya berperan serta juga adanya proses kematian sel

terprogram atau apoptosis dari sel-sel yang terdapat pada selaput ketuban.

Berbagai penelitian memberikan hasil yang konsisten bahwa selaput ketuban dari

ibu hamil dengan ketuban pecah dini menunjukkan indeks apoptosis yang lebih

tinggi dibandingkan dengan selaput ketuban dari persalinan aterm maupun

preterm dengan selaput ketuban yang masih utuh (Rangaswamy dkk., 2012;

Saglam dkk., 2013).

Melemahnya selaput ketuban di daerah supra servik dihubungkan dengan

gambaran histologi dan proses biokimia di mana terdapat gambaran remodeling

kolagen dan apoptosis. Gambaran ini tampak pada daerah supra servik membran

janin baik dari membran yang didapat dari persalinan sesar atau setelah persalinan

normal (El Khwad dkk., 2006; Reti dkk., 2007; Rangaswamy dkk., 2012).

Jaringan amnion dan korion pada kehamilan aterm setelah mengalami pecah

ketuban dini mengandung banyak sel-sel apoptosis di area sekitar ruptur membran

dan sedikit sel apoptosis di area yang lain dari membran. Pada kasus dengan

korioamnionitis, apoptosis sel epitel amnion tampak dalam granulosit, yang

menunjukkan bahwa respon imun mempercepat kematian sel pada membran

amnion (Murtha dkk., 2002; Tanir dkk., 2005; Saglam dkk., 2013).

Proses apoptosis sangat dipengaruhi oleh sinyal yang berasal dari protein

ekstraseluler dan intraseluler. Faktor ekstraseluler sangat dipengaruhi oleh infeksi

yang telah lama dikenal sebagai pencetus ketuban pecah dini, sedangkan faktor

intraseluler diperankan oleh p53 yang merupakan suatu protein yang berperan

  46

dalam apoptosis intraseluler melalui pengaktifan protein Bax yang memacu

pelepasan sitokrom C. Fungsi normal p53 adalah sebagai penjaga proteinom. Pada

keadaan di mana jumlah p53 rendah maka p53 akan berperan sebagai penjaga sel,

sedangkan dalam jumlah banyak akan menyebabkan pengaktifan apoptosis (Hsu

dkk., 2000; Haupt dkk., 2003; Suhaimi., 2012). Ditemukan adanya peningkatan

ekspresi gen yang bersifat proapoptosis, yaitu p53 dan Bax disertai penurunan

ekspresi gen antiapoptosis Bcl-2 pada kasus ketuban pecah dini, baik aterm

maupun preterm (Kumagai dkk., 2001; Kataoka dkk., 2002; Chai dkk., 2013).

Proses apoptosis dipercepat di tempat terjadinya robekan selaput ketuban

pada kehamilan dengan ketuban pecah dini baik melalui jalur caspase dependent

dan caspase independent. Sinyal apoptosis bisa terjadi secara intraseluler dan

ekstraseluler. Jalur ekstrinsik (ekstraseluler) diinisiasi melalui stimulasi dari

reseptor kematian (death receptor pathway) sedangkan jalur intrinsik diinisiasi

melalui pelepasan faktor signal dari mitokondria dalam sel (mitochondrial

pathway) (Xu dan Wang, 2005; Brenner, 2012; Ashkenazi, 2014).

2.6.5 Faktor mekanis

Peregangan secara mekanis seperti pada polihidramnion, kehamilan ganda

dan berat badan bayi besar akan menyebabkan regangan selaput ketuban.

Peningkatan regangan atau overdistensi dari uterus ini meningkatkan risiko

terjadinya ketuban pecah dini. Secara mekanik, regangan dari membran fetus ini

akan meningkatkan produksi prostaglandin E2 dan Interleukin-8 dalam amnion,

juga meningkatkan aktivitas MMP-1 dalam membran. Interleukin-8 diproduksi

  47

dari sel amnion dan korion bersifat kemotaktik terhadap neutrofil dan merangsang

aktivitas kolagenase, selanjutnya akan menyebabkan terganggungnya

keseimbangan proses sintesis dan degradasi matriks ekstraseluler yang akhirnya

menyebabkan pecahnya selaput ketuban. Prostaglandin E2 meningkatkan

iritabilitas uterus, menurunkan sistesis dari kolagen membran dan meningkatkan

produksi dari MMP-1 dan MMP-3 oleh fibroblas. Produksi interleukin-8 dan

prostaglandin E2 dari amnion menunjukkan adanya perubahan biokimia dalam

selaput ketuban yang dapat diinisiasi oleh kekuatan fisik atau regangan membran,

menunjukkan bahwa kekuatan mekanik menyebabkan terjadinya ketuban pecah

dini. Produksi Interleukin-8 dan prostaglandin amnion akan memperlihatkan

perubahan biokimia pada selaput ketuban yang mungkin dimulai oleh adanya

regangan selaput ketuban dan apoptosis (Heaps dkk., 2005; Samuel dan Jerome,

2006; Rangaswamy dkk., 2012).

Degradasi kolagen disebabkan oleh MMP dan dapat dihambat oleh

inhibitor jaringan spesifik dan inhibitor protease (TIMP). Kontraksi uterus yang

berulang, dan adanya peregangan menyebabkan melemahnya selaput ketuban.

Daya regang ini dipengaruhi oleh keseimbangan antara sintesis dan degradasi dari

komponen matriks ekstraseluler. Pada ketuban pecah dini terjadi perubahan-

perubahan seperti penurunan jumlah jaringan kolagen, serta peningkatan aktivitas

kolagenolitik yang dapt menyebabkan terjadinya degradasi dari kolagen (Oyen

dkk., 2004; Rangaswamy dkk., 2012; Thombre, 2014).

  48

2.7 Apoptosis

Istilah apoptosis pertama kali digunakan oleh Kerr, Wyllie, dan Currie

pada tahun 1972 untuk menggambarkan bentuk morfologi yang berbeda dari

kematian sel. Apoptosis terjadi selama perkembangan dan penuaan, merupakan

mekanisme homeostatis untuk mempertahankan populasi sel dalam jaringan.

Apoptosis juga terjadi sebagai mekanisme pertahanan seperti dalam reaksi imun

atau ketika sel-sel yang rusak oleh penyakit atau agen berbahaya. Meskipun ada

berbagai macam rangsangan dan kondisi, baik fisiologis dan patologis yang dapat

memicu apoptosis, tidak semua sel akan mati dalam menanggapi stimulus yang

sama (Elmore, 2007; Kumar dkk., 2014).

Proses apotosis atau kematian sel terprogram merupakan proses yang

normal dalam kehidupan organisme multiseluler. Apoptosis harus berjalan

seimbang dengan proliferasi sel agar proses kehidupan dapat berjalan normal.

Proses apoptosis timbul dari ketidakseimbangan antara sinyal kematian atau

proliferasi sel. Organisme multiseluler memiliki gen dan protein yang

mengendalikan proses dan urutan alur apoptosis. Apoptosis fisiologis terjadi pada

kondisi fisiologis seperti masa embriogenesis, masa involusi, respon terhadap

inflamasi. Apoptosis berfungsi untuk menghilangkan sel - sel yang tidak

diinginkan, yang sudah menua atau sel yang berpotensi berbahaya. Apoptosis

patologis terjadi pada kondisi patologis yaitu ketika sel menjadi rusak akibat

virus, tumor, radiasi, kemoterapi dan akhirnya akan dieliminasi (Elmore, 2007;

Kumar dkk., 2014).

  49

Meskipun mekanisme dan morfologi apoptosis dan nekrosis berbeda, ada

tumpang tindih antara dua proses tersebut. Bukti menunjukkan bahwa nekrosis

dan apoptosis merupakan ekspresi morfologi bersama dari jaringan biokimia.

Adanya dua faktor yang akan mengkonversi proses apoptosis berlangsung dalam

proses nekrosis termasuk penurunan ketersediaan caspase dan ATP intraseluler

(Elmore, 2007).

Gambar 2.4 Perbedaan Nekrosis dan Apoptosis (Kumar dkk., 2014)

Meskipun antara apoptosis dan nekrosis adalah bentuk dari kematian sel,

tetapi apoptosis dan nekrosis berbeda satu sama lain. Apoptosis dianggap sebagai

rute yang sangat harmonis dari kematian sel, dan diperlukan untuk pertumbuhan

dan homeostasis organisme multiseluler. Selanjutnya, tidak seperti nekrosis,

apoptosis tidak menginduksi respon inflamasi selama proses kematian sel. Vesikel

  50

diproduksi dalam sel-sel yang mengalami apoptosis tanpa pelepasan setiap isi

seluler. Namun, kematian oleh nekrosis ditandai dengan pembesaran sel dan lisis,

dan juga menyebabkan respon inflamasi sebagai konsekuensinya. Diperkirakan

bahwa apoptosis adalah proses aktif, proses pemrograman dari disintegrasi seluler

independen, sedangkan nekrosis adalah pasif, kematian sel yang disengaja disertai

dengan keluarnya sitoplasma yang tidak terkontrol yang merupakan isi sel

inflamasi (Elmore, 2007; Hongmei, 2012; Kumar dkk., 2014).

Secara morfologis, apoptosis dianggap sebagai jalur umum kematian sel

yang terlindungi sesuai dengan proses mitosis dan sitokinesis yang menyebabkan

populasi stabil dalam jaringan. Saat ini dianggap bahwa kehidupan sel-sel

merupakan suatu genetik yang terprogram untuk membentuk komponen

metabolik yang mengarah kepada kematian seluler saat aktivasi. Sebaliknya,

penelitian mengungkapkan bahwa nekrosis sel memiliki mekanisme dan hasil

yang berbeda. Selama sel nekrosis, pertama membengkak, dan kemudian

membran plasma rusak dan sel-sel dengan cepat mengalami lisis. Tapi, selama

penyusutan sel apoptosis dan penyesuaian kondensasi DNA terjadi pada awalnya,

dan kemudian sel-sel ini dan inti hancur menjadi “well-enclosed apoptotic

bodies”. Jika badan apoptosis tidak difagositosis, terjadi kehilangan integritas

dalam tubuh apoptosis yang menyebabkan nekrosis sekunder atau apoptosis.

(Elmore, 2007; Galuzzi dkk., 2012; Kumar dkk., 2014).

Kematian sel terprogram atau apoptosis mempunyai ciri khas berupa

perubahan morfologi sel. Perubahan morfologi termasuk sel yang mengisut,

kondensasi kromatin, dan membran sel yang membentuk tonjolan-tonjolan.

  51

Kemudian, sel tersebut akan mengalami fragmentasi yang membentuk pecahan-

pecahan sel atau apoptotic bodies yang berada di sekitar sel tersebut. Fragmen-

fragmen sel tersebut akan cepat difagositosis oleh makrofag sebelum sel pecah

dan menyebabkan kerusakan pada jaringan (Elmore, 2007; Kumar dkk., 2014).

Pada nekrosis, tahapan proses kematian dimulai dari pembengkakan

retikulum endoplasma dan mitokondria. Kemudian, timbul bleb pada permukaan

sel dan diakhiri dengan pecahnya membran plasma, organela, dan isi sel. Pada

apoptosis proses kematian sel dimulai dari kondensasi kromatin, terbentuknya

bleb membran, dan diakhiri dengan fragmentasi dari sel di mana masing-masing

fragmen berisi organela dan terbungkus oleh membran yang utuh dan akan

difagositosis oleh sel sekitarnya atau makropag (Elmore, 2007; Kumar dkk,.

2012).

Secara morfologis, apoptosis ditandai : (1) masih adanya integritas

membran; (2) sel mengkerut karena berkurangnya sitoplasma; (3) kondensasi

nukleus dan fragmentasi sel; (4) terbentuknya badan-badan apoptotik yang

dikenal sebagai nekrosis sekunder. Badan apoptotik ini mengandung ribosom,

mitokondria, dan bahan lain baik dari nukleus maupun sitosol, akan difagositosis

oleh makrofag sehingga tidak menimbulkan inflamasi. Secara biokimiawi,

apoptosis dimulai dengan : (1) pengaktifan berbagai macam protein atau enzim

yang bergantung pada energi ATP; (2) fragmentasi DNA sebelum lisis; (3)

pelepasan sitokrom C dan Apoptosis Inducing Factor (AIF) dari mitokondria ke

sitoplasma; (4) pengaktifan kaskade caspase; (5) perubahan pada asimetri

membran (Elmore, 2007; Hoppins dan Nunnari, 2012; Kumar dkk., 2014).

  52

Dengan cara histologi konvensional, tidak selalu mudah untuk

membedakan apoptosis dari nekrosis, dan mereka dapat terjadi secara bersamaan,

tergantung pada faktor-faktor seperti intensitas dan durasi stimulus, tingkat

deplesi ATP dan ketersediaan caspase. Nekrosis merupakan proses yang tidak

terkendali dan pasif yang biasanya mempengaruhi bagian besar sel sedangkan

apoptosis dikendalikan dengan bantuan energi dan dapat mempengaruhi individu

atau kelompok sel. Kerusakan sel nekrotik dimediasi oleh dua mekanisme utama

yaitu gangguan pada pasokan energi dari sel dan kerusakan langsung ke membran

sel (Elmore, 2007).

Apoptosis merupakan suatu mekanisme yang kompleks, melibatkan suatu

kaskade pada tingkat molekuler. Apoptosis tidak memerlukan suatu proses

transkripsi atau translasi. Secara garis besar proses apoptosis dibagi menjadi 4

tahap, yaitu :

1. Adanya sinyal kematian (induksi sinyal apoptosis)

2. Tahap integrasi atau pengaturan (transduksi signal, induksi gen apoptosis)

3. Tahap pelaksanaan apoptosis (fragmentasi DNA, kondensasi kromatin,

penguraian sel)

4. Fagositosis.

Berbagai pemicu intrinsik dan ekstrinsik dapat menginduksi terjadinya

apoptosis, diantaranya stimulus yang menyebabkan cedera sel seperti radiasi dan

radikal bebas (yang menyebabkan kerusakan DNA dan aktivasi p53), aktivasi

intrinsik ( pada saat embriogenesis), withdrawal dari growth factor, ligasi reseptor

  53

(FAS dan TNF) atau pelepasan granzyme oleh sel-T sitotoksik. Selanjutnya sinyal

apoptosis dihubungkan dengan pelaksanaan apoptosis oleh tahap integrasi atau

pengaturan. Pada tahap ini terdapat molekul regulator positif atau negatif yang

dapat menghambat, atau memicu apoptosis, sehingga menentukan apakah sel

tetap hidup atau mengalami apoptosis (Elmore, 2007; Hongmei, 2012)

2.7.1 Mekanisme apoptosis

Mekanisme apoptosis merupakan proses yang melibatkan suatu energi

pada kaskade peristiwa molekuler. Proses ini melibatkan sistem signal sel yang

dapat dipicu dari dalam sel maupun dari luar sel. Sampai saat ini, penelitian

menunjukkan bahwa ada dua utama jalur apoptosis, yaitu ekstrinsik atau jalur

reseptor kematian (death receptor pathway), dan jalur intrinsik atau mitokondria

(mitochondrial pathway). Kedua jalur saling terkait dan bahwa molekul dalam

satu jalur dapat mempengaruhi yang lain. Stimulus yang memicu kematian sel

seperti infeksi virus, bakteri, stress sel, dan kerusakan DNA. Faktor stimulus dari

luar seperti TNF, FasL, dan TRAIL. Jalur ekstrinsik dipicu oleh pelepasan

molekul signal yang disebut ligan oleh sel lain yang bukan berasal dari sel yang

akan mengalami apoptosis. Ligan tersebut berikatan dengan reseptor kematian

(death receptor) yang terletak pada membran sel target yang kemudian

menginduksi apoptosis. Sedangkan apoptosis jalur intrinsik diinduksi oleh stress

mitokondria yang disebabkan oleh senyawa kimia atau penurunan dari faktor

pertumbuhan (growth factor), sehingga menyebabkan gangguan pada mitokondria

dan terjadi pelepasan sitokrom C. Bukti terakhir menyebutkan sesungguhnya

  54

kedua jalur ini saling terkait dan molekul-molekul pada salah satu jalur dapat

mempengaruhi jalur yang lain (Brenner, 2012; Hongmei, 2012; Ashkenazi dkk.,

2014).

Selain dua jalur utama tersebut, terdapat pula jalur tambahan yang

melibatkan sitotoksisitas yang dimediasi oleh sel T (T-cell mediated cytotoxity)

dan kematian sel yang tergantung perforin-granzyme (perforin-granzyme-

dependent killing of the cell). Jalur perforin-granzyme dapat menginduksi

apoptosis melalui granzyme A atau granzyme B. Jalur ekstrinsik, intrinsik dan

granzyme B akan bertemu di satu titik terminal yang sama, yaitu tahap eksekusi.

Tahap eksekusi dimulai dengan pembelahan caspase-3 dan menyebabkan

fragmentasi DNA, degradasi protein-protein sitoskeletal dan inti sel, cross-linking

protein, pembentukan apoptotic body, ekspresi ligan baru yang memicu

pembentukan reseptor sel fagosit dan akhirnya terjadi fagositosis oleh sel-sel

fagosit. Jalur granzyme A sendiri mengaktivasi suatu jalur berbeda, yang tidak

bergantung pada caspase (caspase independent pathway) (Broker dkk., 2005;

Elmore, 2007; Surova dan Zhivotovsky, 2013).

Apoptosis berlangsung dua tahap yaitu tahap inisiasi, di mana terjadi

pengaktifan caspase secara katalisis dan tahap eksekusi di mana caspase bekerja

aktif menyebabkan kematian sel. Inisiasi apoptosis berasal dari dua jalur yaitu

jalur intrinsik (mitokondria) dan ekstrinsik. Kedua jalur ini, akhirnya bertujuan

untuk mengaktifkan caspase. Jalur ini diinduksi oleh stimulus yang berbeda dan

melibatkan protein yang berbeda, walaupun terdapat beberapa pertemuan jalur

diantaranya (Tait dan Green, 2010; Hongmei, 2012; Kumar dkk., 2014).

  55

Mekanisme apoptosis terjadi melalui dua jalur, yaitu caspase dependent

pathway melalui jalur intrinsik yang dipicu oleh kegagalan metabolik mitokondria

atau jalur ekstrinsik yang dipicu oleh reseptor kematian, yaitu kelompok TNF

reseptor. Caspase independent pathway dipicu oleh protein mitokondria seperti

Apoptosis Inducing Factor (AIF) dan Endonuclease G yang keluar dari membran

mitokondria akibat depolarisasi membran luar mitokondria (Van, 2001; Elmore,

2007; Ashkenazi dan Salvesen, 2014).

Gambar 2.5 Jalur pada Apoptosis (Elmore , 2007)

Dua jalur utama apoptosis adalah ekstrinsik dan intrinsik, juga jalur perforin/ granzyme. Masing-masing membutuhkan sinyal pemicu yang spesifik untuk memulai kaskade. Masing-masing jalur akan mengaktivasi caspase inisiatornya dan pada akhirnya akan mengaktifkan caspase eksekutor yaitu caspase-3. Kecuali granzyme A yang bekerja dengan tidak bergantung pada caspase. Jalur eksekusi akan menyebabkan munculnya gambaran khas sitomorfologi sel apoptotik, berupa pengerutan sel, kondensasi kromatin, pembentukan cytoplasmic bleb dan apoptotic bodies, dan pada akhirnya fagositosis apoptotic bodies oleh sel parenkim yang berdekatan, sel neoplastik ataupun makrofag.

  56

2.7.2 Caspase dependent apoptosis

Caspase-Dependent apoptosis melalui jalur ekstrinsik dan jalur intrinsik.

2.7.2.1 Jalur ekstrinsik

Inisiasi atau mekanisme apoptosis melalui jalur ekstrinsik adalah melalui

aktivasi reseptor kematian, terjadi ikatan antara protein sinyal kematian

ekstraseluler seperti TNF α, Fas-Ligand (Fas-L), TNF-related apoptosis including

ligand (TRAIL) dan Apo-3 ligand (Ap0-3L) dengan reseptor permukaan sel

sasaran. Stimulus ekstrinsik yang memicu apoptosis melibatkan interaksi

transmembran yang diperantarai oleh reseptor, berupa death receptor (DR) yang

merupakan bagian dari superfamili gen reseptor tumor necrosis factor (TNF).

Anggota dari famili reseptor TNF memiliki domain ekstraseluler serupa yang

kaya akan sistein, serta memiliki domain sitoplasmik yang terdiri dari 80 asam

amino yang disebut death domain. Death domain berperan untuk menyampaikan

sinyal kematian dari permukaan sel ke dalam jalur intraseluler. Saat ini ligan dan

reseptor kematiannya yang berhubungan adalah diantaranya FasL / FasR, TNF-α,

Apo3L / DR3, Apo2L/ DR4 dan Apo2L/ DR5 (Mac Farlane dan Williams, 2004;

Elmore, 2007; Hongmei, 2012).

Ikatan antara ligan dengan reseptor menyebabkan protein adaptor pada

sitoplasma yang memiliki death domain yang serupa dengan yang terdapat pada

reseptornya direkrut. Ikatan ligan Fas dengan reseptor Fas mengikat protein

adaptor FADD (FAS-Associated Death Domain), sedangkan pengikatan ligan

TNF dengan reseptor TNF akan mengakibatkan pengikatan TRADD (TNFR-

Associated Death Domain) dan rekrutmen FADD, serta RIP (Receptor Interacting

  57

Protein). FADD bergabung dengan procaspase-8 melalui dimerisasi domain death

effector domain (DED), terbentuk death-inducing signaling complex (DISC),

mengakibatkan aktivasi autokatalitik procaspase-8 menjadi caspase-8 teraktivasi.

Caspase- 8 yang aktif melepaskan diri dari DISC memicu apoptosis mengaktifkan

caspase-3 dan caspase-7, atau dapat melalui jalur mitokondria dengan

mengaktifkan protein Bid (BH3 interacting domain death agonist) menjadi tBid

(truncated Bid) (Elmore,2007;Rastogi,2009;Hongmei, 2012).

Gambar 2.6 Jalur Ektrinsik Apoptosis (Mac Farlane dan Williams, 2004)

2.7.2.2 Jalur intrinsik

Apotosis yang melalui jalur intrinsik melibatkan beberapa proses

rangsangan yang menghasilkan sinyal intraseluler tanpa diperantarai reseptor, dan

bekerja langsung pada target yang berada dalam sel, dan proses dari dalam

 

 

  58

mitokondria. Stimulus yang memicu jalur intrinsik menghasilkan sinyal

intraseluler yang dapat bekerja secara positif maupun negatif. Sinyal negatif

berupa penekanan beberapa faktor pertumbuhan (growth factor), hormon dan

sitokin, yang berakibat pada kegagalan supresi program kematian, sehingga

memicu apoptosis. Rangsangan lain yang bekerja secara positif termasuk

diantaranya radiasi, toksin, hipoksia, hipertermia, infeksi virus dan radikal bebas.

Stimulus ini akan menyebabkan perubahan di dalam membran mitokondria dan

terbukanya pori mitochondrial permeability transition (MPT), hilangnya potensial

transmembran mitokondria dan pelepasan dua kelompok utama protein

proapoptosis dari ruang intermembran ke dalam sitosol (Elmore, 2007; Martinou

dan Youle, 2011; Hongmei, 2012).

Kelompok pertama protein proapoptosis terdiri dari sitokrom C, Smac /

DIABLO, dan protease serine HtrA2 / Omi. Protein-protein proapoptosis ini akan

mengaktivasi jalur mitokodria yang bersifat caspase dependent. Sitokrom C yang

dilepaskan melalui membran mitokondria berikatan dan mengaktivasi Apaf-1

membentuk oligomer Apaf-sitokrom C. Oligomer ini terdiri dari 7 molekul Apaf-

1-sitokrom C membentuk apoptosom yang berfungsi untuk mengaktifkan

procaspase-9. Aktivasi caspase-9 terjadi setelah caspase-9 melalui domain CARD

(Caspase Activation and Recruitment Domain) dan berikatan pada molekul Apaf-

1 dari komplek apoptosome. Selanjutnya caspase-9 yang aktif akan membentuk

holoenzim yang mengaktifkan caspase eksekusioner yaitu caspase-3 dan caspase-

7 untuk mengeksekusi apoptosis atau kematian sel. Smac/ DIABLO dan HtrA2/

Omi menyebabkan apoptosis dengan cara menghambat aktivitas IAP (inhibitors

  59

of apoptosis proteins) (Elmore, 2007; Parsons dan Green, 2010; Vaux dkk.,

2011).

Kelompok kedua protein proapoptosis yang dilepaskan selama apoptosis

oleh mitokondria adalah AIF, endonuclease G dan CAD (caspase activated DNA

ase). Kerja AIF maupun endonuclease G bersifat caspase independent, di mana

AIF mengalami translokasi ke dalam nukleus dan menyebabkan fragmentasi DNA

dan kondensasi kromatin. Terbentuknya kondensasi nukleus ini disebut sebagai

kondensasi tingkat I. Endonuclease G adalah enzim yang berperan dalam

apoptosis yang tidak tergantung pada caspase. Endonuclease G yang dilepaskan

oleh mitokondria mengalami translokasi ke dalam nukleus menyebabkan

degradasi kromatin nukleus menghasilkan fragmen DNA oligonukleosomal. CAD

dilepaskan dari mitokondria dan mengalami translokasi ke nukleus, yang

sebelumnya dipecah oleh caspase-3, menyebabkan kondensasi kromatin

oligonukleosomal. Kondensasi kromatin ini disebut sebagai kondensasi tingkat II

(Elmore, 2007; Parsons dan Green, 2010; Vaux dkk., 2011).

Pelepasan protein intermembran tersebut diatas diatur oleh protein-protein

famili Bcl-2. Bukti terakhir menyebutkan bahwa protein yang bersifat

proapoptosis dari famili ini menyebabkan peningkatan permeabilitas membran

mitokondria tanpa menyebabkan kerusakan membran itu sendiri. Mekanisme

kerja lain protein famili Bcl-2 pada mitokondria adalah dengan mempengaruhi

kadar Ca2+ yang dapat dilepaskan oleh retikulum endoplasma sehingga kadar

Ca2+ dilepaskan dalam jumlah yang banyak untuk memenuhi mitokondria

sehingga terjadi pecahnya membran mitokondria dan terlepasnya protein

  60

intermembran (Donovan dan Cotter, 2004; Elmore, 2007; Giorgi dkk., 2012).

Mekanisme apoptosis jalur intrinsik juga disebut mitochondrial pathway

karena dikaitkan dengan pelepasan protein sitokrom C dan protein lain dari ruang

antar membran mitokondria ke dalam sitoplasma sebagai akibat dari aktivasi

anggota famili protein proapoptosis Bcl-2 yang merupakan regulator

permeabilitas membran luar mitokondria. Jalur apoptosis intrinsik didominasi

oleh famili protein Bcl-2, yang terbagi menjadi tiga kelas: protein pro survival

seperti Bcl-2, Bcl-XL; protein pro-apoptosis seperti Bax, Bak, dan Bcl-X1; protein

pro-apoptosis BH3-only seperti Bid, Bad, Noxa, Puma (p53-up-regulated

modulator of apoptosis), p53AIP1 (Parsons dan Green, 2010; Galluzzi dkk.,2012;

Hoppins dan Nunnari, 2012;).

 

Gambar 2.7 Skema Representasi Apoptosis (Marzban dkk., 2013) Pada apoptosis secara umum terbagi menjadi ekstrinsik dan jalur intrinsik. Reseptor kematian (seperti FAS) yang terlibat dalam jalur ekstrinsik, yang kemudian dapat mengaktifkan caspase - 8. Caspase - 8 mengaktifkan caspase - 3 dalam dua cara terpisah ( aktivasi langsung atau aktivasi melalui caspase - 9 ). Sinyal stres dan kerusakan DNA memicu jalur intrinsik apoptosis melalui mitokondria. Apoptosis intrinsik (mitokondria apoptosis ) dibagi ke jalur caspase - dependent atau caspase – independent.

  61

Jalur intrinsik diawali oleh peningkatan permeabilitas mitokondria, dan

pelepasan molekul proapoptosis (death inducers) ke dalam sitoplasma tanpa

pengaruh dari reseptor kematian (Elmore, 2007; Kumar dkk., 2012). Growth

factor akan merangsang produksi protein antiapoptosis (protein Bcl-2). Protein ini

berada di mitokondria dan sitoplasma, dan pada saat sel terpapar stres, protein

Bcl-2 dan Bcl-x keluar dari mitokondria dan digantikan oleh protein proapoptosis

seperti Bax, Bak, Bim. Saat kadar Bcl-2/Bcl-x menurun, permeabilitas membran

mitokondria meningkat (Parsons dan Green, 2010; Hongmei, 2012; Sinha dkk.,

2013).

Gambar 2.8 Jalur Intrinsik Apotosis (Riedl dan Shi, 2004)

 

  62

Pemicu apoptosis melalui jalur intrinsik adalah sel stres yang merusak

fungsi mitokondria dan retikulum endoplasmik, akibatnya membran mitokondria

mengalami depolarisasi dan sitokrom C akan keluar ke sitoplasma melalui suatu

pori yang disebut Mitochondrial Permeability Transition Pore (MPTP) (Wang

dan Youle, 2009; Parsons dan Green, 2010; Galluzzi dkk., 2012).

Gambar 2.9 Jalur Caspase Dependent dan Caspase Independent Intrinsik Apoptosis (Galluzzi dkk., 2012)

Selain sel stres, glucocorticoid, radiasi, kekurangan makanan, infeksi

virus, dan hipoksia juga menjadi faktor pencetus. Pada sel yang sehat dijumpai

ekspresi protein Bcl-2 pada permukaan membran luar mitokondria. Bcl-2

berbatasan dengan protein Apoptotic Protease Activating Factor-1 (Apaf-1).

Kerusakan dalam sel menyebabkan Bcl-2 melepaskan Apaf-1 dan selanjutnya

  63

membuka MPTP yang melepaskan sitokrom C ke dalam sitosol. Sitokrom C dan

Apaf-1 akan mengikat molekul caspase-9. Hasil kompleks sitokrom C, Apaf-1,

caspase-9, dan ATP disebut apoptosom dan mengaktifkan caspase-3. Rangkaian

aktivasi dari caspase ini akan membuat protein dalam sitoplasma dan DNA

kromosom mengalami degradasi (Garrido dkk., 2006; Elmore, 2007; Sinha dkk.,

2013).

Protein p53 berperan baik pada jalur ekstrinsik maupun jalur intrinsik dari

mekanisme apoptosis. Reseptor kematian sel pada membran plasma seperti Fas,

DR4, dan DR5 diatur oleh p53 melalui jalur ekstrinsik. Protein 53 menginduksi

caspase-8 yang mengaktifkan Bid. Bid memasuki membran mitokondria, yang

selanjutnya mengaktifkan Bax dan Bak. Bax dan Bak menstimulasi pembentukan

apoptosom dalam mitokondria. Protein p53 mengatur mekanisme jalur intrinsik

apoptotik melalui induksi langsung keluarga Bcl-2 seperti Bax, PUMA (p53-

upregulated modulator of apoptosis), dan Noxa, yang terletak pada membran

mitokondria dan menstimulasi pelepasan sitokrom C dan mengaktifkan jalur

caspase. Pada sel yang mengalami stres karena rusaknya DNA, maka kadar p53

dalam sel akan naik dan teraktivasi. Protein p53 yang terlepas dari MDM-2

merupakan faktor transkripsi gen target seperti gen penyandi p21 yang berfungsi

menahan siklus sel, untuk mereparasi DNA sel yang rusak (Chipuk dkk., 2004;

Garrido dkk., 2006; Westphal dkk., 2011). Dengan demikian, p53 dalam

mekanisme transaktivasi memerlukan kerjasama banyak protein yang secara

bersama-sama menimbulkan efek pada mekanisme apoptosis (Hemann dan

Lowe, 2006; Elmore, 2007;Vaseva dkk., 2012)

  64

2.7.3 Caspase independent apoptosis

Mekanisme apoptosis yang melalui jalur caspase independent ini tidak

membutuhkan perantara caspase, dan mempunyai mekanisme tersendiri menuju

kematian sel. Apoptosis pada jalur caspase independent ini yang berperan adalah

molekul protein proapotosis mitokondria, yaitu Apoptosis Inducing Factor (AIF)

dan Endonuclease G (Arnoult dkk., 2003; Elmore, 2007).

Mitokondria berperan penting dalam proses apoptosis, memiliki beberapa

jenis protein lainnya untuk mencetuskan apoptosis antara lain HtrA2/Omi dan

second mitochondrial activator of caspases (SMAC). Mitokondria juga

mempunyai protein untuk mendukung pengaruh faktor survival yang berfungsi

menghentikan proses apoptosis, yaitu Inhibitors of Apoptosis Protein (IAP seperti

celluar IAP-1, cIAP-2, X-chromosome-linked IAP (XIAP). HtrA2/Omi dan Smac

menghentikan aktifitas IAP dan mendukung terjadinya apoptosis. Bcl-2 dan Bcl-

XL adalah onkoprotein yang bersifat antiapoptosis. Bcl-2 mampu memblokir

mobilisasi AIF melalui membran mitokondria dan juga berperan besar pada jalur

ekstrinsik dan intrinsik. Smac dan Htr2A/Omi memblokir kerja IAP menghambat

kerja XIAP sehingga mendukung terjadinya apoptosis. Hal ini menunjukkan

bahwa mitokondria merupakan salah satu pusat penentu hidup sel (Desagher dan

Martinou, 2000; Shiozaki dan Shi, 2004; Brenner, 2012).

Pada jalur apoptosis melalui caspase independent, bila sel mendapat

rangsangan apoptosis, maka AIF dan endonuclease G bertranslokasi dari

mitokondria ke nukleus dan mengakibatkan fragmentasi DNA. Protein Bcl-2

menghambat permeabilitas membran mitokondria. Apabila Bcl-2 diinhibisi maka,

  65

pori membran mitokondria akan terbuka dan AIF bisa keluar (Cande dkk., 2002;

Damien dan Brigitte, 2003; Elmore, 2007).

Gambar 2.10 Jalur Caspase Independent Apoptosis (Cande dkk., 2002)

2.7.4 Tahap eksekusi

Mekanisme apoptosis yang melalui jalur intrinsik dan ekstrinsik keduanya

berakhir pada tahap eksekusi. Jalur intrinsik akan mengaktifkan inisiator caspase-

9, dan jalur reseptor kematian mengaktifasi inisiator caspase-8 dan caspase-10.

Caspase eksekusi mengaktifkan sitoplasmik, yang akan mengurai material

nukleus dan protease yang mengurai protein sitoskeletal dan nukleus. Caspase-3,

caspase-6 dan caspase-7 berfungsi sebagai caspase eksekutor, membelah berbagai

substrat termasuk sitokeratin, PARP, protein nuklear NUMA dan lain-lain, yang

  66

menyebabkan perubahan morfologi dan biokimia seperti yang diamati pada sel

yang mengalami apoptosis (Fan dkk., 2005; Elmore, 2007; Brentnall dkk., 2013).

Caspase-3 disebut sebagai caspase eksekutor yang paling penting,

diaktifkan oleh caspase inisiator (caspase-8, caspase-9, caspase-10). Caspase-3

secara spesifik mengaktifkan endonuclease CAD. Pada sel yang sedang

berproliferasi CAD membentuk kompleks dengan inhibitornya, ICAD. Pada sel

yang mengalami apoptosis, caspase-3 yang telah teraktivasi membelah ICAD

sehingga melepaskan CAD, yang akan menguraikan kromosom DNA di dalam

nukleus dan menyebabkan kondensasi kromatin. Caspase-3 juga memicu

reorganisasi sitoskeletal dan disintegrasi sel membentuk apoptotic bodies. Proses

fagositosis merupakan tahap terakhir dari apoptosis. Asimetrisitas fosfolipid dan

eksternalisasi fosfatidilserin pada permukaan sel yang mengalami apoptosis

merupakan penanda fase ini. Adanya fosfatidilserin pada permukaan sel apoptosis

memfasilitasi proses pengenalan fagositosis noninflamatorik dan berikutnya

terjadi proses fagositosis oleh sel fagosit (Fan dkk., 2005; Elmore, 2007; Brentnall

dkk., 2013).

Hubungan jalur intrinsik dengan jalur ekstrinsik dapat dilihat pada gambar

2.11. Homodimer proapoptotis Bax yang dibentuk pada membran luar

mitokondria diperlukan untuk membentuk saluran yang meningkatkan

permeabilitas membran mitokondria dan melepaskan aktivator caspase, seperti

sitokrom C dan SMAC (Secondary Mitochondrial Activator of Caspase) (Elmore,

2007; Hongmei, 2012; Kumar dkk., 2014)

  67

Gambar 2.11 Hubungan antara inisiasi apoptosis alur ekstrinsik dengan jalur intrinsik (Kumar dkk., 2014)

2.7.5 Jalur perforin / granzyme

Jalur apoptosis ini melibatkan perforin/granzym-A atau B yang dilepaskan

oleh sel T sitotoksik dan sel NK. T-cell mediated cytotoxicity merupakan varian

dari hipersensitivitas tipe IV di mana sel CD8+ membunuh sel-sel yang

mengandung antigen. Limfosit T sitotoksik mampu membunuh sel target melalui

jalur ekstrinsik dan interaksi FasL/ FasR merupakan metode yang utama pada

proses apoptosis yang diperantarai oleh limfosit T sitotoksik ini. Namun efek

sitotoksik terhadap sel tumor dan sel yang terinfeksi virus juga dapat terjadi

melalui jalur lain yang melibatkan sekresi molekul perforin transmembran yang

bersifat pore forming dan selanjutnya pelepasan granul sitoplasma melalui pori

yang terbentuk, menuju ke target sel. Protease serin granzyme A dan granzyme B

  68

adalah komponen terpenting di dalam granul-granul tersebut (Susin dkk., 2000;

Elmore, 2007).

Granzyme B akan memecah protein pada residu aspartat dan kemudian

akan mengaktifkan pro caspase-10 yang akan memecah faktor-faktor seperti

ICAD (Inhibitor of Caspase Activated DNAse). Laporan lain menyebutkan dapat

menggunakan jalur mitokondrial untuk mengamplifikasi sinyal apoptosis dengan

secara spesifik memecah Bid dan menginduksi pelepasan sitokrom C. Granzyme

B dapat pula secara langsung mengaktivasi caspase-3. Kerja granzyme B melalui

jalur mitokondria dan juga aktivasi langsung caspase-3 adalah hal penting dalam

proses kematian sel yang diinduksi oleh granzyme B. Granzym B juga dapat

memecah ICAD yang berperan dalam fragmentasi DNA, juga dapat mengaktifkan

apoptosis jalur intrinsik dengan memicu pelepasan sitokrom C dan memecah bid

menjadi tBid (Elmore, 20007).

Granzyme A juga penting dalam proses apoptosis oleh sel T sitotoksik

dan mengaktifkan jalur caspase independent. Granzym A muncul sebagai respon

adanya stress oksidatif pada sel, juga dipicu oleh adanya infeksi virus atau bakteri

intrasel. Di dalam sel granzyme A menyebabkan fragmentasi DNA melalui

DNAse NM23-H1, suatu produk dari gen tumor supresor. DNAse ini memiliki

peranan penting dalam immune surveillance untuk mencegah kanker melalui

induksi apoptosis pada sel tumor. Nukleosome yang menyusun protein SET

secara fisiologis menghambat gen NM23-H1. Granzyme A protease memecah

kompleks SET yang kemudian meyebabkan inhibisi NM23-H1, dengan hasil

berupa degradasi DNA. Sebagai tambahan, selain menghambat NM23-H1,

kompleks SET memiliki fungsi penting dalam struktur kromatin dan perbaikan

DNA. Protein-protein yang menyusun kompleks SET (SET, Ape1, pp32 dan

HMG2) nampaknya bekerja bersama-sama untuk mempertahankan struktur

kromatin dan DNA. Sehingga inaktivasi kompleks ini oleh granzyme A akan

  69

berperan pada terjadinya apoptosis dengan menghambat usaha mempertahankan

integritas struktur kromatin dan DNA (Susin dkk., 2000; Elmore, 2007)

2.8 Protein B cell lymphoma-2 (Bcl-2)

Protein Bcl-2 merupakan akronim dari B-cell lymphoma/leukemia-2 dan

protein kedua dari berbagai protein yang ditemukan pada limfoma. Gen ini terlibat

dalam keganasan sel-B, di mana terjadi translokasi kromosomal yang kemudian

mengaktifkan sebagian besar gen pada non-Hodgkin’s sel-B limfoma folikuler.

Gen Bcl-2 pertama ditemukan karena lokasinya didaerah translokasi antara

kromosom 14 dan 18 dan terdapat pada sebagian besar limfoma follikuler. Pada

translokasi itu, gen Bcl-2 berpindah dari lokasi kromosom normalnya di 18q21 ke

lokus 14q32 yang merupakan jajaran dengan elemen penguat pada rantai berat

immunoglobulin (IgH), hal tersebut kemudian menyebabkan pengaturan kembali

dari translokasi gen Bcl-2 dan produksi berlebihan dari mRNA Bcl-2 serta protein

– protein yang dikodekannya. Protein Bcl-2 merupakan membran protein yang

memiliki berat molekul 26 kDa terletak pada bagian sitosolik dari nukleus,

retikulum endoplasma dan bagian luar membran mitokondria (Kowaltowski dan

Vercesi, 2000; Kuwana dan Newmeyer, 2003; Martinou dan Youle, 2011)

Protein keluarga Bcl-2 meliputi antiapoptosis dan proapoptosis. Bcl-2

merupakan salah satu anggota famili protein Bcl-2 yang dapat dibedakan menjadi

3 subkelompok. Subkelompok pertama (1) bersifat anti-apoptosis terdiri dari Bcl-

2, Bcl-XL, Bcl-w, Mcl-1, A1/Bfl1, Boo/Diva dan Nrf3. Protein subkelompok ini

mencegah kematian sel dengan mengikat anggota famili Bcl-2 dari subkelompok

yang lain. Subkelompok kedua (2) bersifat proapoptosis terdiri dari Bax, Bak dan

  70

Bok/Mtd. Aktivitas dari anggota subkelompok ini dapat menstimulasi pelepasan

sitokrom C dari membran mitokondria. Subkelompok ketiga (3) yang bersifat

proapoptosis, terdiri dari Bid, Bad, Bim, Bik/Nbk Blk, Hrk, Bnip3, Nix, Noxa,

dan Puma. Protein subkelompok ini mendorong kematian sel sebagai protein

adaptor yang terikat pada jalur upstream untuk memutuskan berlangsungnya

program apoptosis (Kuwana dan Newmeyer, 2003; Martinou dan Youle, 2011).

Protein keluarga Bcl-2 memiliki Bcl-2 homology (BH) domain. Pada

struktur protein ini anggotanya ada yang anti-apoptotik, yaitu Bcl-2, Bcl-xL, Bcl-

W, Mcl-1, dan A1 (memiliki domain BH1, BH2, BH3, dan BH4) dan yang pro-

apoptotik, yaitu Bax, Bak, dan Bok (memiliki domain BH1, BH2, dan BH3) ;

serta Bad, Bid, Bim, dan Bik (hanya memiliki BH3 domain saja) yang disebut :

BH3-only proteins. Kompleks dari domain BH3 seperti Bax, Bid (tBid), dan Bad

menfasilitasi pelepasan sitokrom C melalui kapasitas pembentukan pori oleh

BH3-only proteins yang berdimerisasi. Protein-protein pro-survival seperti Bcl-2,

Bcl-xl, dan mcl-1 mampu mencegah keluarnya protein mitokondria, seperti

sitokrom C, endonuclease G, dan AIF melalui pori tersebut (Kowaltowski dan

Vercesi, 2000; Martinou dan Youle, 2011).

Protein Bcl-2 mensupresi apoptosis dengan berikatan dan menghambat

bagian CED-4 dari aktivator caspase. Bcl-2 bekerja mencegah kematian sel

dengan proses yang berkaitan dengan mitokondria, membran nukleus, retikulum

endoplasma yang memiliki fungsi oksidasi reduksi yang berdampak pada

pembentukan radikal bebas. Bcl-2 yang menurun akan meningkatkan aktivitas

caspase melalui terbentuknya metabolitnya pro caspase- 9 dan 3 dan selanjutnya

  71

mengkatalisasi terjadinya apoptosis sel setelah mengakibatkan fragmentasi DNA

(Tsujimoto, 2003; Rastogi dkk., 2009).

Gambar 2.12 Keluarga protein BCL-2 dibagi menjadi tiga kelompok seperti protein keluarga BCL-2 multidomain pro-apoptotik, BAK, dan BAX; Protein keluarga multi-domain anti-apoptosis BCL-2, termasuk BCL-2, BCLXL, BCLW, BCLB, MCL1 dan A1; Dan protein keluarga BCL-2 pro-apoptotik BH3-only, termasuk BIM, PUMA, BID, BAD, NOXA, BIK, BMF, dan HRK (Dai dkk., 2016)

Protein-protein Bcl-2 bertranslokasi ke membran mitokondria dan

memodulasi apoptosis dengan meningkatkan permeabilitas membran dalam dan

membran luar mitokondria sehingga berakibat lepasnya sitokrom C. Sebagian

besar protein Bcl-2 mampu berinteraksi secara fisik, membentuk

homodimer/heterodimer, dan berfungsi mengatur apoptosis. Selain itu Bcl-xl

mengikat dan menginaktivasi Apaf-1, sementara anggota-anggota yang

proapoptosis dapat menggeser Bcl-xl dari ikatannya dengan Apaf-1 yang

memungkinkannya mengaktivasi caspase-9. Protein Bcl-2 dapat menghambat

kerja Bax/Bak dengan membentuk heterodimer yang menginaktivasi mereka, dan

  72

juga dapat berikatan dengan voltage-dependent anion channel (VDAC) pada

membran luar mitokondria dan menstabilkannya, sehingga mencegah

permeabilitas membran luar mitokondria. Molekul-molekul antiapoptosis ini juga

membentuk homodimer dan saluran-saluran ion kecil (Tsujimoto, 2003; Rastogi

dkk., 2009; Dewson dan Kluck, 2009).

Kelompok Bcl-2 antiapoptosis seperti Bcl-2 dan Bcl-xl bekerja dengan

mengikat protein proapoptosis Bax homodimer dan heterodimer, meniadakan

aktivitasnya membentuk pori pada permukaan mitokondria dan mencegah

lepasnya sitokrom C dari mitokondria. Ketidakseimbangan rasio Bax/Bcl-2

sehingga Bax berhasil membentuk homodimer akan menyebabkan lepasnya

sitokrom C dari mitokondria. Selanjutnya sitokrom C akan mengaktifkan Apaf-1

yang memerlukan dua ko-faktor yaitu : ATP dan sitokrom C. Sitokrom C yang

telah keluar dari ruang intermembran mitokondria masuk ke dalam sitoplasma,

akan terikat dengan Apaf-1 yang selanjutnya akan menyebabkan kaskade caspase

sampai terjadi apoptosis (Van dan Huang, 2006; Rastogi dkk.,2009; Martinou dan

Youle, 2011).

Sitokrom C akan berinteraksi dengan apoptotic protease-activating factor-

1 (Apaf-1), ATP/dATP, dan caspase-9, dengan membentuk badan yang disebut

apoptosom. Apoptosom ini bertindak sebagai aktivator pada inisiator caspase.

caspase-9 bentuk aktif ini kemudian mengaktifkan caspase-3, caspase-6, dan

caspase-7 yang menyebabkan program kematian sel melalui proses-proses

proteolitik berbagai target (Shiozaki dkk., 2004; Fan dkk., 2005; Parson dan

Green, 2010).

  73

Protein Bcl-2 dapat memperpanjang kehidupan sel dan memiliki

kemampuan untuk memblok kematian sel terprogram (programmed cell death).

Pada banyak kasus yang diperiksa, Bcl-2 terlihat secara relatif memblok kejadian-

kejadian awal yang berkaitan dengan kematian sel apoptosis, di mana

karakteristik perubahan morfologi seperti sel yang menciut, kondensasi kromatin,

dan fragmentasi nukleus serta degradasi DNA terlihat berkurang (Elmore, 2007;

Martinou dan Youle, 2011).

2.9 Caspase-3

Caspase (cysteine aspartate-specific protease), merupakan kelompok

enzim protease sistein yang berperan penting dalam kematian sel secara apoptosis.

Caspase termasuk keluarga protease interleukin-1β-converting enzyme, yang

sangat mirip dengan protein kematian dari sel Caenorhabditis elegans (CED-3).

Caspase berperan penting dalam proses apoptosis, nekrosis, dan inflamasi yang

kegagalannya dapat meyebabkan tumor atau penyakit autoimun. Di dalam sel,

caspase diekspresikan dalam bentuk zimogen yang tidak aktif dan menjadi aktif

melalui proses proteolitik bila di dalam substrat terdapat residu aspartat. Beberapa

anggota caspase ini tidak terlibat dalam apoptosis, namun lebih berperan dalam

proses yang memerantarai sitokin (Fan dkk., 2005; Brentnall dkk., 2013).

Caspase berperan utama pada mekanisme apoptosis yang diperlukan untuk

perkembangan dan homeostasis jaringan. Semua caspase tersusun atas prodomain

dan enzymatic domain. Heterogenitas diantara protease disebabkan karena

perbedaan struktur predomain dan diduga sebagai daerah yang menyebabkan

  74

perbedaan fungsi masing-masing caspase. Setiap caspase adalah cysteine

aspartase dengan sisi aktifnya nukleofilik cysteine untuk pemecahan ikatan

peptida asam aspartat dalam protein. Caspase disintesis dalam bentuk prekursor

inaktif yang disebut procaspase. Proses proteolitik procaspase menghasilkan

enzim caspase tetramerik yang aktif (Fan dkk., 2005; Ting dan Li, 2005; Brentnall

dkk., 2013).

Struktur caspase secara fungsional merupakan unit homodimer, setiap

monomer mempunyai subunit besar (17-21 kDa) dan subunit kecil (10-13 k Da)

(Tait dan Green, 2008). Caspase dibedakan menjadi dua kelompok fungsional

yaitu caspase inisiator dan caspase eksekusioner. Caspase memiliki tiga domain

yaitu ujung amino terminal, domain besar dan domain kecil. Ujung amino

terminal berperan dalam mengatur aktivitas enzim, domain besar disebut juga

caspase inisiator (caspase-2, 8, 9, dan 10) berperan sebagai inisiator (pemicu)

apoptosis yang terdiri lebih dari 100 asam amino. Sedangkan domain kecil atau

caspase eksekutor (caspase-3, 6, dan 7) berperan sebagai efektor atau eksekutor

apoptosis, yang terlibat langsung dalam kematian sel (Riedl dkk., 2004; Ting dan

Li, 2005; Brentnall dkk., 2013).

Sampai sekarang telah diketahui sebanyak 14 caspase, merupakan protease

dengan kandungan sistein asam asetat (Brentnall dkk., 2013). Caspase terdapat di

setiap sel sebagai prekursor tidak aktif yang disebut procaspase. Bagian N-

terminal dari procaspase mengandung struktur yang sangat bervariasi yang

diperlukan untuk aktivasi caspase. Semua anggota caspase mampu mengaktivasi

dirinya sendiri untuk memicu signal apoptosis yang diikuti oleh kematian sel.

  75

Aktivasi satu caspase dapat mengaktivasi caspase lainnya untuk menghasilkan

suatu heterodimer dengan sebuah subunit besar dan sebuah subunit kecil, serta

dua heterodimer membentuk suatu enzim aktif heterotetramer (kaskade caspase)

(Riedl dkk., 2004; Ting dan Li, 2005; Brentnall dkk., 2013).

Aktivasi caspase terjadi ketika ketiga domain mengalami pemotongan

residu asam aspartat yang menghilangkan domain amino terminal sehingga terjadi

penggabungan domain besar dan domain kecil yang membentuk heterodimer

kemudian diikuti oleh proses proteolitik. Dua heterodimer kemudian bergabung

menjadi tetramer yang merupakan bentuk aktif dari caspase (Fan dkk., 2005;

Shiozaki dkk., 2004).

Protein caspase-3 adalah anggota dari keluarga caspase. Aktivasi dari

sekuensial caspase berperan penting pada fase eksekusi dari apoptosis sel.

Caspase terdapat sebagai pro-enzim inaktif yang mengalami proses proteolitik

pada residu aspartat yang disimpan menghasilkan dua sub unit, besar dan kecil,

yang mengalami dimerisasi untuk membentuk enzim aktif. Protein ini memecah

dan mengaktifkan caspase-6 dan 7. Protein itu sendiri diproses dan diaktifkan oleh

caspase-8, 9 dan 10. Caspase-3 diaktifkan di dalam sel jalur ekstrinsik dan

intrinsik (mitrokondia). Sebagai caspase eksekutor, zymogen caspase-3 tidak

mempunyai aktivitas sampai dipecah oleh caspase inisiator setelah ada sinyal

apoptosis. Salah satu sinyal tersebut adalah terdapatnya granzym B yang dapat

mengaktivasi caspase inisiator kepada sel yang menjadi target apoptosis oleh sel T

killer. Aktivasi ekstrinsik ini akan memicu rangkaian caspase dari jalur apoptosis

  76

di mana caspase-3 berperan penting di dalamnya (Fan dkk., 2005; Broker dkk.,

2005; Brentnall dkk., 2013).

Tabel 2.1 Pengelompokan Keluarga Caspase (Yuan dan Ding, 2002).

KELOMPOK CASPASE ANGGOTA 1. Caspase Inisiator/activator Caspase-2 Caspase-8 Caspase-9 Caspase-10 2. Caspase Executioner Caspase-3 Caspase-6 Caspase-7 3. Caspase mediator inflamasi Caspase-1 Caspase-4 Caspase-5 Caspase-11 Caspase-12 Caspase-13 Caspase-14

Caspase-3 adalah faktor kunci dari apoptosis eksekusioner yang

merupakan bentuk aktif dari pro caspase-3. Procaspase-3 dapat diaktifkan oleh

caspase-3, caspase-8, caspase-10, CPP32 activating protease, granzyme B (Gran

B), dan lain-lain. Pengaktifan substrat caspase-3 dilakukan oleh procaspase-3,

procaspase-6, procaspase-9, DNA-PK, PKCγ, PARP, D4-GDI (D4GDP-

dissociation inhibitor), steroid response element-binding protein, U1-70kD,

inhibitor of caspase activated deoxyribonuclease (ICAD), dan lain-lain. Caspase-

6 dan caspase-7 sangat homolog dengan caspase-3. Procaspase-6 dapat diaktifkan

oleh caspase-3 tetapi bukan Gran-B. Caspase-6 juga dapat mengaktifkan

  77

procaspase-3 melalui suatu jalur umpan balik positif. Substrat caspase-6 meliputi

PARP, lamin, dan procaspase-3. Procaspase-7 yang substratnya meliputi PARP,

procaspase-6, dan steroid response element-binding protein dapat diaktifkan oleh

Gran B (Yuan dan Ding, 2002; Fan dkk., 2005; Brentnall dkk., 2013)

Gambar 2.13 Struktur Caspase-3 (Pollard dkk., 2008)

A. Caspase-3 mempunyai komponan subunit besar (warna biru) dan subunit kecil (warna kuning) serta bagian kecil dari prodomain (warna abu-abu). B. Struktur 3-D caspase-3 menunjukan residu katalisis terutama berasal dari subunit besar (warna biru). Subunit kecil (warna kuning) membentuk suatu tudung yang membatasi akses ke lokasi yang aktif. Struktur ruang kosong (warna merah) menunjukkan suatu peptida inhibitor yang terikat secara kovalen pada lokasi yang aktif.

B  A  

  78

Apoptosis yang dimediasi oleh caspase, dibagi menjadi dua jalur yaitu

jalur reseptor kematian dan jalur mitokondria. Pada jalur reseptor kematian,

protein yang bertindak sebagai reseptor adalah kelompok tumor necrosis factor

receptor (TNF-R) yang meliputi CD95 (APO-1/Fas), TNF-R1, DR4 (TRAIL-R1)

dan DR5 (TRAIL-R2). Reseptor-reseptor di atas berikatan dengan ligan yang

sesuai seperti CD95-L (APO-1-L/Fas-L), TNF-α, dan TNF related apoptosis-

inducing ligand (TRAIL). Ikatan antara reseptor dan ligan bisa bergantung atau

tidak bergantung pada protein p53. Rangsangan ligan terhadap reseptor

menyebabkan trimerisasi dan menginduksi pembentukan death-inducing

signaling complex (DISC) yang mengandung adaptor sitoplasma spesifik dan

caspase-8 (Susin dkk., 2000; Fan dkk., 2005; Elmore, 2007).

Gambar 2.14 Skema Aktivasi Caspase-3 dan Caspase Eksekutor Lainnya (Fan dkk., 2005)

  79

Beberapa protein adaptor misalnya Fas-associated death domain (FADD)

berikatan dengan reseptor CD95 dan DR4/5, sedangkan TNF-R-associated death

domain (TRADD) berasosiasi dengan TNF-R1. Protein adaptor FADD

mengandung domain kedua, tempat mengikat caspase-8, caspase-10 yang disebut

death effector domain (DED). Selanjutnya caspase-8 diaktifkan oleh proses-

proses proteolitik sehingga dapat memecah beberapa protein termasuk

procaspase-3 yang akan membawa ke program kematian sel (Susin dkk., 2000;

Fan dkk., 2005; Elmore, 2007).

Jalur aktivasi caspase-3 melalui caspase 8 dapat melalui :

1. Caspase-8, yang langsung mengubah procaspase-3 menjadi caspase- 3.

Caspase-3 membelah berbagai protein sel termasuk ICAD sehingga

CAD dilepaskan dari ICAD, lalu mendegradasi kromosom DNA.

2. Caspase-8 membelah Bid menjadi tBid, molekul pro-apoptosis yang

termasuk famili Bcl-2, ditranslokasikan ke mitokondria untuk

melepaskan sitokrom C ke sitosol. Bcl-2 atau Bcl-xl, molekul anti-

apoptosis, dapat menghambat pelepasan sitokrom C dengan

mekanisme yang belum diketahui dengan pasti. Sitokrom C bersama

Apaf-1 mengaktifkan Caspase 9, di mana caspase 9 kemudian

mengaktifkan caspase-3. Caspase-3 membelah berbagai protein sel

termasuk ICAD sehingga CAD dilepaskan dari ICAD lalu

mendegradasi kromosom DNA.

  80

2.10 Apoptosis Inducing Factor (AIF)

Apoptosis Inducing Factor (AIF) adalah filogenetis yang terletak di ruang

antarmembran flavoprotein mitokondria yang memiliki kemampuan untuk

menginduksi apoptosis melalui jalur caspase independent. AIF memainkan peran

penting dalam mendorong kondensasi kromatin nukleus serta fragmentasi DNA

skala besar (sekitar 50 kb), dan sangat penting untuk kematian sel terprogram

selama kavitasi badan embryoid. Dua protein homolog, AIF-homologous

mitochondrion-associated inducer of death (AMID) and p53-responsive gene 3

(PRG3), juga memiliki efek induksi apoptosis. AIF juga berinteraksi dengan

sitokrom C dan caspase selama proses apoptosis mamalia, menunjukkan bahwa

jalur apoptosis yang berbeda dapat saling silang diatur untuk aktivasi program

apoptosis (Joza dkk., 2001; Vaux, 2011; Hoppins dan Nunnari, 2012).

Apoptosis Inducing Factor (AIF) adalah filogenetis flavo-protein yang

memiliki NADH oksidasi dan menginduksi aktivitas apoptosis. AIF pada manusia

terdiri dari 613 asam amino, dan gen-nya, aif, terletak di Xq25-26, pengkodean

mRNA 2,4 kb. Pada tikus AIF terletak di XA6 dan kode untuk protein dari 612

asam amino dengan 92% identik dengan AIF manusia. Secara umum, urutan asam

amino dari AIF sangat kekal pada mamalia dengan homologi lebih dari 90%. AIF

pada tikus memiliki homologi yang kuat untuk oksidoreduktase pada vertebrata,

non-vertebrata hewan, tumbuhan, jamur dan bakteri. Ini berisi tiga domain: N-

terminal mitochondrial localization sequence (MLS) dari 100 asam amino, spacer

dari 27 asam amino dan 485 asam amino oksidoreduktase domain C-terminal

(nuclear localization sequence, NLS) (Rastogi dkk., 2009; Sevrioukova, 2011).

  81

Gambar 2.15 Struktur protein AIF (Akematsu dan Endoh, 2010)

Apoptosis diproses melalui aktivasi dari kedua caspase dependent

pathway dan caspase independent pathway. Apoptosis-inducing factor (AIF)

ditemukan sebagai protein pertama yang memediasi caspase independent

kematian sel. Awalnya, hal ini dianggap sebagai protein larut yang berada di

ruang antarmembran mitokondria, yang dapat diteruskan ke nukleus untuk

berpartisipasi dalam fragmentasi DNA skala besar dan kondensasi kromatin.

Namun, kemudian ini menunjukkan bahwa AIF adalah N-terminal yang berlabuh

ke membran mitokondria bagian dalam. Oleh karena itu, AIF harus dibebaskan

dari membran sebelum dilepaskan ke sitosol (Kogel dan Prehn, 2002; Elmore,

2007).

Permeabilisasi dari membran luar mitokondria (MOMP) dan adanya

pelepasan protein proapoptosis dari ruang antarmembran (IMS) dari mitokondria

adalah peristiwa penting di kedua jalur caspase dependent dan caspase

  82

independent. Apoptosis-inducing factor (AIF) adalah salah satu protein

mitokondria yang akan dilepaskan ke dalam sitosol selama apoptosis, dan

ditemukan sebagai protein pertama yang mengatur apoptosis caspase independent

(Elmore, 2007 ; Vaux, 2011 ).

Sinyal induksi spesifik apoptosis yang diterima oleh sel memicu

terbukanya mitochondrial permeability transition pores (MPTP) dan selanjutnya

Apoptosis Inducing Factor (AIF) akan dibebaskan dari mitokondria ke sitosol dan

kemudian ke dalam inti. Dalam inti, AIF bekerja langsung pada DNA nukleus

bekerjasama dengan protein mitokondria kedua, endonuclease G yang

menghasilkan fragmentasi DNA skala besar rata-rata 50 kb. Selain jalur caspase-

independen ini , terjadi reaksi dan kerjasama antara AIF, caspase dan sitokrom C

(Cregan dan Dawson, 2004; Rastogi dkk., 2009; Sevrioukova., 2011).

Apoptosis Inducing Factor (AIF) memiliki kapasitas yang unik untuk

menginduksi caspase independent perifer, kondensasi kromatin dan fragmentasi

DNA ketika sinyal ekstraseluler spesifik memicu pembukaan MPTP mitokondria,

yang memungkinkan pelepasan AIF dan efektor apoptogenik lainnya, seperti

apoptosis protease activating factor-1 (Apaf-1) dan sitokrom C, yang keduanya

dapat mengaktifkan kaskade caspase. AIF dalam sitosol memicu pelepasan lebih

banyak AIF dari mitokondria, membentuk lingkaran memperkuat diri yang

mempercepat apoptosis. Protein keluarga Bcl-2 antiapoptosis berfungsi sebagai

proteksi membran mitokondria untuk mencegah pelepasan sitokrom C, dan AIF.

Bcl-2 protein pada membran mitokondria juga terlibat dalam mengatur

  83

redistribusi AIF pada nukleus mitokondria (Akematsu dan Endoh, 2010;

Sevrioukova, 2011; Vaux, 2011)

2.11 Endonuclease G

Endonuclease G merupakan nuklease mitokondria yang memiliki peranan

dalam replikasi DNA mitokondria, namun peranannya dalam fragmentasi DNA

atau keterlibatannya dalam proses apoptosis baru ditunjukkan pada beberapa

waktu akhir ini, dan dihasilkan sebagai propeptida dengan urutan akhir amino

yang menargetkan nuklease pada mitokondria (Arnoult dkk., 2003; Damien dan

Brigitte, 2003).

Protein yang pertama kali dilepaskan dari mitokondria pada rangsangan

apoptosis adalah sitokrom C, yang merupakan komponen penting rantai

pernapasan. Setelah dilepaskan ke dalam sitoplasma, dengan adanya ATP akan

membentuk apoptosom bersama-sama dengan Apaf-1 dan caspase-9. Hal ini

memicu kaskade apoptosis klasik, yang berujung pada apoptotic cell death.

Fungsi katalisis dari sitokrom C dijaga oleh anggota famili inhibitor protein

apoptosis, yang kerjanya diatur oleh dua protein mitokondria lainnya, Smac /

DIABLO dan OMI / HtrA2. Dengan cara ini, OMI / HtrA2 berperan pada caspase

dependent cell death, tetapi juga dapat bertindak sebagai protein efektor dalam

necrotic-like PCD. Fungsi ini tidak tergantung dari aktivitas inhibitor protein-

binding apoptosisnya, melainkan dilakukan oleh aktivitas proteasenya. Protein

mitokondria lain yang berkontribusi penting baik untuk caspase independent dan

caspase dependent cell death adalah endonuclease G. Protease ini merupakan

  84

hasil evolusi yang tetap bertahan ada dengan orthologues yang dikenal pada

bakteri dan jamur dan mampu menginduksi caspase independent DNA

fragmentation dalam inti yang diisolasi . Tampaknya endonuclease G ini bekerja

sama dengan caspase-activated exonucleases dan DNase I untuk menghasilkan

fragmen DNA internukleosomal di dalam kondisi fisiologis , dan masih tetap

harus dibuktikan apakah endonuclease G menunjukkan jalur fragmentasi DNA

mitokondria tunggal pada sel mamalia (Elmore, 2007; Yoo dkk., 2008; Vaux,

2011).

Pelepasan mitokondrial endonuclease G saat apoptosis dihambat secara

sempurna pada kondisi Bcl-2 yang berlebihan. Banyak rangsangan apoptogenik

berbeda mengenai proteolisis spesifik dari Bid. Protelisis dari Bid diberikan oleh

caspase untuk menghasilkan tBid 15 kDa, dan oleh granzim B untuk

menghasilkan gtBid 14 kDa atau oleh protease lisosomal. Dua kaskade protelitik

terakhir memungkinkan pelepasan endonuclease G terbebas dari caspase aktif

yang menyebabkan terjadinya degradasi DNA yang tidak bergantung pada

caspase. DNAase yang dapat bertindak secara bebas dari caspase masih

memungkinkan terjadinya fragmentasi DNA meskipun terdapat inhibitor caspase

eksogen atau pun endogen. Hal ini juga mengganggu pengertian apoptosis sebagai

suatu fenomena yang bergantung pada caspase. tBid menyebabkan lepasnya

endonuclease G yang mungkin terlibat dalam fragmentasi DNA yang tidak

bergantung pada CAD. Pada kondisi ini, caspase-3 tidak diperlukan dalam

degradasi DNA (Zhang dkk., 2003; Van Loo dkk., 2001; Kogel dan Prehn, 2002).

  85

Sejak langkah pertama dari penelitian kematian sel, fragmentasi DNA nukleus

telah diakui sebagai ciri khas apoptosis. Ini hasil dari aktivasi beberapa nuklease.

Salah satu nuklease tersebut adalah endonuclease G (Endo G), enzim

mitokondria-spesifik seperti AIF, mengalami translokasi ke inti selama apoptosis.

Setelah di inti, Endo G membelah kromatin DNA menjadi fragmen nukleosomal .

Persyaratan caspase di jalur Endo G masih kontroversial. Beberapa penulis

menunjukkan bahwa nuklease mampu memainkan perannya dalam caspase

independent dari apoptosis, sementara yang lain melaporkan membutuhkan

aktivasi caspase (Van Loo dkk., 2001;Yoo dkk., 2008).

CAD bukan satu-satunya DNAase terlibat dalam apoptosis. Satu

endonuklease alternatif adalah Endo G, sebuah mitokondria enzim awalnya

berpartisipasi dalam replikasi DNA mitokondria. Tidak seperti CAD, Endo G

tidak memerlukan pemecahan untuk aktivasi tetapi diaktifkan oleh perubahan

lokalisasi subselularnya. Semula diyakini menjadi protein matriks karena

keterlibatan dalam replikasi DNA mitokondria, perbaikan dan degradasi DNA.

Data terakhir menggambarkan lokasi eksklusif Endo G dalam ruang

antarmembran mitokondria. Lokasi ini diperlukan dalam rangka untuk

berpartisipasi dalam degradasi DNA mitokondria dalam sel yang mengalami

apoptosis dengan mempertahankan sebagian protein matriks. Menanggapi

rangsangan apoptosis, Endo G dilepaskan dari mitokondria ke dalam sitosol dan

translokasi ke inti dan menghasilkan fragmentasi DNA oligonukleosomal.

Fragmentasi DNA Endo G diinduksi terjadi secara independen tanpa aktivasi

caspase (Van Loo dkk., 2001;Yoo dkk., 2008).

  86

2.12 Regulasi Apoptosis

Apoptosis merupakan bagian dari perkembangan fisiologis tubuh normal

selama masa perkembangan serta sebagai mekanisme homeostasis jaringan dan

mekanisme pertahanan tubuh. Pada tingkat molekuler apoptosis dibagi menjadi 3

fase yaitu fase inisiasi, fase eksekusi dan fase terminasi. Pada fase inisiasi

apoptosis distimulasi oleh berbagai macam faktor seperti rendahnya konsentrasi

faktor pertumbuhan, radiasi sinar gamma, obat-obatan kemoterapik dan sinyal

dari death receptor. Fase eksekusi ditandai dengan penggelembungan membran

sel (blebbing), fragmentasi inti, kondensasi kromatin dan degradasi DNA. Pada

fase terminasi badan apoptotik akan difagositosis oleh sel-sel fagosit. Apoptosis

terjadi melalui 2 jalur yang dipicu oleh bermacam-macam faktor baik internal

maupun eksternal. Apoptosis melalui faktor internal disebut jalur intrinsik atau

jalur mitokondria (mitochondrial pathway), sedangkan melalui faktor eksternal

disebut jalur ekstrinsik (death receptor pathway) (Elmore,, 2007; Rastogi dkk.,

2009; Hongmei, 2012).

Jalur intrinsik terpusat pada mitokondria, dengan regulator utamanya

adalah famili protein Bcl-2. Tempat kerja utama protein-protein Bcl-2 ini adalah

membran luar mitokondria. Di mana pada membran ini tersimpan faktor

apoptogenik, yang apabila dilepaskan akan mengaktifkan eksekutor dari

apoptosis, yaitu caspase (Shiozaki dan Shi, 2004; Elmore, 2007).

Protein apoptogenik yang dilepaskan ini termasuk sitokrom C, Smac,

DIABO, AIF dan endonuclease G. Smac, DIABLO, dan sitokrom C terlibat dalam

aktivasi caspase. Sedangkan AIF dan endonukelase G berperan dalam

  87

menginduksi jalur apoptosis yang bersifat caspase independent. Protein famili

Bcl-2 yang bersifat antiapoptosis menghambat pelepasan faktor apoptogenik ini,

sebaliknya anggota kelompok yang bersifat proapoptosis memicu pelepasan

tersebut (Tsujimoto dkk., 2002; Shiozaki dan Shi, 2004; Vaux, 2011).

Kontrol dan regulasi mitokondria dalam proses apoptosis terjadi melalui

anggota keluarga protein Bcl-2. Protein penekan tumor p53 memiliki peran

penting dalam regulasi keluarga protein Bcl-2, namun mekanisme yang tepat

belum sepenuhnya dijelaskan. Protein keluarga Bcl-2 mengatur permeabilitas

membran mitokondria dan dapat berupa pro-apoptosis atau anti-apoptosis. Sampai

saat ini, total 25 gen telah diidentifikasi dalam keluarga Bcl-2 . Beberapa protein

anti-apoptosis termasuk Bcl-2, Bcl-x, Bcl-xl, Bcl-xs, Bcl-w, TAS, dan beberapa

protein pro-apoptosis termasuk Bcl-10, Bax, Bak, Bid, Bad, Bim, Bik, dan

Blk. Protein ini dapat menentukan apakah sel mengalami proses apoptosis atau

tidak. Diperkirakan bahwa mekanisme utama aksi keluarga protein Bcl-2 adalah

regulasi pelepasan sitokrom C dari mitokondria melalui perubahan permeabilitas

membran mitokondria (MOMP) (Donovan dan Cotter, 2004; Elmore, 2007;

Ashkenazi dan Selvesen, 2014).

Komponen-komponen yang terlibat dalam proses apoptosis, yaitu protein

caspase, protein adaptor, kelompok TNF dan TNF-R, serta kelompok protein

Bcl-2. Caspase atau Cystein Aspertyl-specific Protease merupakan enzim yang

berperan dalam proses apoptosis. Enzim ini terdiri dari berbagai jenis yang

masing-masing memiliki peran dan fungsinya masing-masing, contohnya yaitu

caspase-8 yang berperan dalam proses apoptosis melalui jalur ekstrinsik dan

  88

caspase-9 yang berperan dalam proses apoptosis melalui jalur intrinsik. Kelompok

protein Bcl-2 ada yang berperan sebagai anti-apoptosis (Bcl-2 dan Bcl-Xl) dan

ada yang berperan sebagai pro-apoptosis (Bax, Bcl-X5, Bak, dan Bad).

Mekanisme aksi dari protein Bcl-2, yaitu membentuk pori-pori, heterodimerisasi

protein pro- & anti-apoptosis, regulasi caspase melalui adaptor, interaksi dengan

protein mitokondria lain, dan oligomerisasi membentuk kanal ion selektif

(Tsujimoto dkk., 2003; Burlacu, 2003; Dewson dan Kluck, 2010).

Dua spesies untuk menginhibisi apoptosis adalah protein mitokondria

Bcl-2 dan Bcl-xl, yang dapat menghalangi pelepasan sitokrom C dari

mitokondria. Protein keluarga Bcl-2 mempunyai suatu gugus hidrofob dan terikat

di sisi luar permukaan mitokondria dan organel lain seperti inti dan retikulum

endoplasma. Protein ini mampu membentuk kanal ion di liposom. Sejauh ini 15

anggota keluarga ini (ced-9 yang dihubungkan dengan C. elegans) telah

ditemukan di manusia. Bcl-2 dapat juga mengikat Apaf-1 dan menghalangi

pengaktifan inisiasi caspase-9. Bcl-2 diatur oleh perubahan ekspresi gen Bcl-2,

dengan post-translational fosforilasi oleh kinase, atau oleh pecahnya caspase

(Desagher dan Martinou, 2000; Elmore, 2007; Dewson dan Kluck, 2010).

Studi terakhir menunjukkan adanya jalur alternatif regulasi apoptosis

mitokondria oleh famili protein Bcl-2. Dinyatakan bahwa rangsangan apoptosis

tertentu dapat menyebabkan pelepasan Ca2+ dari tempat penyimpanannya di

retikulum endoplasma, yang kemudian akan menyebabkan jumlahnya meningkat

pada mitokondria, induksi transisi permeabilitas mitokondria dan pembengkakan

matriks mitokondria. Akibatnya terjadi pecahnya membran luar mitokondria dan

  89

terlepasnya faktor apoptogenik ke sitoplasma. Protein keluarga Bcl-2 meregulasi

proses ini melalui lokalisasi pada retikulum endoplasma. Bcl-2 dapat menurunkan

jumlah Ca2+ yang dapat dilepaskan dari penyimpanannya di retikulum

endoplasma. Sedangan Bax dan Bak bekerja sebaliknya dengan meningkatkan

jumlah jumlah Ca2+ yang dapat dilepaskan dari retikulum endoplasma (Elmore,

2007; Parson dan Green, 2010; Giorgi dkk., 2012).

Protein supresor tumor p53 memegang peranan penting dalam hal

regulasi protein keluarga Bcl-2. Protein p53 merupakan faktor transkripsi spesifik

yang dapat diaktifkan oleh berbagai macam rangsangan stres seluler. Penemuan

mengenai kemampuan p53 untuk dapat menyebabkan apoptosis terjadi 10 tahun

sejak penemuan p53 pertama kali. Pada penelitian awal diperkirakan aktivitas

proapoptosis p53 berkaitan dengan fungsinya sebagai faktor transkripsi. Satu

dekade kemudian penelitian telah difokuskan untuk mengetahui target kerja p53

berkaitan dengan perannya pada apoptosis (Haupt dkk., 2003; Hemann dkk.,

2006; Elmore, 2007).

Saat ini telah diketahui bahwa fungsi utama p53 pada apoptosis adalah

melalui regulasi aktivitas protein-protein famili Bcl-2, baik secara langsung

maupun tidak langsung. Perubahan ekspresi pada gen Bcl-2 dan Bax yang

diinduksi oleh p53 akan mengubah rasio protein Bcl-2 dan Bax, dan itu akan

mengubah arah sel pada tahap yang rentan untuk terjadi apoptosis (Hemann dkk.,

2006; Elmore, 2007).

Dari berbagai penelitian dapat ditemukan bahwa terdapat beberapa

mekanisme hubungan antara p53 dan protein-protein famili Bcl-2. Mekanisme

  90

pertama hubungan antara p53 dan famili Bcl-2 adalah melalui salah satu anggota

proteinnya yang bersifat proapoptosis, yaitu Bax. p53 secara langsung dapat

menginduksi transkripsi Bax. Efek induksi Bax oleh p53 ini dapat menghambat

efek antiapoptosis dari Bcl-2. Pada sel-sel yang sedikit mengandung Bax maka

sel tersebut bersifat resisten terhadap apoptosis yang diperantarai oleh p53. Maka

dapat dikatakan p53 dapat menentukan nasib sebuah sel dalam merespon suatu

stres dengan cara mengatur rasio kadar protein Bax dibanding Bcl-2. Protein p53

juga memiliki mekanisme lainnya dalam meregulasi Bcl-2, yaitu pada keadaan

tertentu ia dapat menekan transkripsi Bcl-2. Selain itu p53 secara langsung dapat

mempengaruhi aktivitas Bcl-2 di mana p53 sitoplasma sendiri akan berikatan

dengan protein proaptosis dari famili Bcl-2 yang mengakibatkan peningkatan

permeabilitas mitokondria dan akhirnya terjadi apoptosis. Jadi p53 dapat berperan

secara langsung maupun tidak langsung dalam mengatur famili protein Bcl-2

(Haupt dkk., 2003; Hemann dkk., 2006; Elmore, 2007).

2.13 Peran Apoptosis Terhadap Terjadinya Ketuban Pecah Dini

2.13.1 Terbentuknya zone of altered morphology/paracervical weak zone

Suatu zona dari morfologi yang sangat berubah, ditandai dengan

pembengkakan dan gangguan jaringan ikat, penipisan lapisan trofoblas, mungkin

terkait dengan peningkatan regional pada apoptosis trofoblas, dan penipisan atau

tidak adanya desidua, telah diidentifikasi pada membran janin di lokasi ruptur

pada kehamilan aterm dan pada KPD preterm. Ciri-ciri morfologi dari zona

morfologi yang sangat berubah berkorelasi dengan kelemahan struktural. Ciri-ciri

  91

ini terlihat pada membran janin saat persalinan normal pada daerah di atas serviks

(Rangaswamy dkk., 2012; Strauss, 2013).

Rata-rata kekuatan untuk terjadinya ruptur dalam zona ini dilaporkan 60%

dari membran yang tersisa. Hilangnya susunan fibrillar pada struktur kolagen

terlihat dekat daerah ruptur. Ada peningkatan jarak fibril dan penurunan 50% pada

susunan fibrillar. Zona lemah di atas serviks juga mengalami peningkatan MMP-

9, peningkatan level dari faktor transkripsi tertentu, dan jalur transkripsi termasuk

NF-kB, Fox03, dan Fox04, yang mengatur gen yang terlibat dalam inflamasi,

remodeling dan apoptosis matriks ekstraseluler. Juga meningkatkan pembelahan

poly (ADP-ribose) polymerase I (penanda apoptosis), menurunkan inhibitor

jaringan metaloproteinase 3 (TIMP-3), dan ciri-ciri histologis yang konsisten

dengan remodeling dan apoptosis seluler (McLaren dkk., 2000; Rangaswamy

dkk., 2012; Saglam dkk., 2013).

Pecahnya selaput ketuban adalah sebagai hasil dari proses remodeling dan

pematangan servik. Pada servik dan amnion terjadi perubahan pada tipe kolagen

dan menyebabkan kelemahan struktur dari matriks ekstraseluler yang diikuti oleh

apoptosis seluler. Peningkatan apoptosis sel amnion terutama pada lapisan sel

epitel amnion diikuti oleh peningkatan transkripsi MMP yang selanjutnya akan

menyebabkan degradasi kolagen. Pada selaput ketuban terdapat daerah fokal dari

fetal membran yang disebut dengan high morphology change, di dalamnya

terdapat proses remodeling dan apoptosis (Rangaswamy dkk., 2012).

Malak dan Bell pada tahun 1994, pertamakali menemukan adanya sebuah

area yang disebut dengan high morphological change pada selaput ketuban pada

  92

daerah di atas serviks. Daerah ini merupakan 2-10% dari keseluruhan permukaan

selaput ketuban. Bell dan kawan-kawan kemudian lebih lanjut menemukan bahwa

area ini ditandai dengan adanya peningkatan MMP-9, peningkatan apoptosis

trofoblas, perbedaan ketebalan membran, dan peningkatan myofibroblas (El Kwad

dkk., 2006; Rangaswamy dkk., 2012).

Setelah ruptur spontan dari membran pada kehamilan aterm, terdeteksi

daerah membran fetus yang menunjukkan gambaran morfologi unik yang hanya

ditemukan dalam area terbatas sepanjang garis pecahnya selaput ketuban. Area

terbatas ini telah disebut 'zone altered morphology' (ZAM) dan gambaran yang

diuraikan konsisten dengan potensi kelemahan struktural dari membran amnion.

Keadaan ini termasuk gangguan dari lapisan jaringan ikat dan pengurangan

ketebalan, dan selularitas, baik dari sitotrofoblas dan lapisan desidua. Mengingat

gambaran struktural dari ZAM dan yang lokalisasinya terbatas di daerah dalam

garis rupturnya amnion, telah disepakati bahwa ZAM mewakili lokasi awal ruptur

selaput ketuban dalam respon terhadap peningkatan tekanan intra amnion yang

terjadi selama persalinan (El Kwad dkk., 2006; Rangaswamy dkk., 2012).

Penelitian lain oleh Rangaswamy dkk, mendukung konsep paracervical

weak zone tersebut. Mereka menemukan bahwa selaput ketuban daerah

paraservikal pecah dengan hanya 20-50% dari kekuatan yang dibutuhkan untuk

menimbulkan robekan di area selaput ketuban lainnya. Berbagai penelitian

tersebut mendukung konsep adanya perbedaan zona pada selaput ketuban,

khususnya zona di sekitar serviks yang secara signifikan lebih lemah

dibandingkan dengan zona lainnya seiring dengan terjadinya perubahan pada

  93

susunan biokimia dan histologi. Paracervical weak zone ini telah muncul sebelum

terjadinya pecah selaput ketuban dan berperan sebagai titik awal terjadinya ruptur

membran amnion (Rangaswamy dkk., 2012).

Proses yang menyebabkan pembentukan paracervical weak zone selain

proses remodeling, ini berkaitan erat dengan proses apoptosis, di mana beberapa

penelitian yang telah dilakukan mendukung teori ini. Penelitian oleh El Khwad

menemukan adanya peningkatan MMP-9 dan cleaved PARP, serta penurunan

TIMP-3 pada weak zone. Penelitian lain oleh Reti dan kolega menunjukkan

bahwa selaput ketuban di daerah supraservikal menunjukkan peningkatan

aktivitas petanda apoptosis yaitu cleaved-caspase-3, cleaved-caspase-9, dan

penurunan Bcl-2 (El Khwad dkk., 2005; Reti dkk., 2007).

Metode lain untuk membuktikan adanya proses apoptosis dilakukan oleh

Kataoka tahun 2002, dengan cara mengukur derajat fragmentasi DNA dengan

densitometer. Didapatkan hasil laju apoptosis ditemukan lebih tinggi pada amnion

dari pasien dengan ketuban pecah dini dibandingkan pasien tanpa ketuban pecah

dini, dan laju apoptosis ditemukan paling tinggi pada daerah sekitar serviks

dibandingkan dengan daerah fundus (Kataoka dkk., 2002)

Meskipun tidak ditemukan perbedaan yang bermakna pada ekspresi Bax,

protein yang bersifat proapoptosis, namun protein antiapoptosis Bcl-2 ditemukan

mengalami penurunan pada daerah paraservikal dibandingkan dengan daerah

lainnya. Hasil lain yang mendukung bahwa jalur intrinsik berperan pada ketuban

pecah dini didapatkan oleh Menon, di mana didapatkan peningkatan ekspresi gen

proapoptosis, p53 dan penurunan ekspresi pada gen antiapoptosis Bcl-2 pada

  94

wanita dengan ketuban pecah dini (Menon dan Fortunato, 2004). Penelitian oleh

Suhaimi, menemukan bahwa dengan pemeriksaan ELISA didapatkan kadar

protein p53 yang lebih tinggi pada pasien dengan ketuban pecah dini

dibandingkan dengan pasien dengan persalinan normal (Suhaimi, 2012).

Perubahan ekspresi protein pro dan antiapoptosis pada daerah paraservikal

menyebabkan kelemahan integritas struktur selaput ketuban dan meningkatkan

risiko terjadinya pecah ketuban. Bersamaan dengan proses ini kemungkinan dapat

juga terjadi proses inflamasi yang menyebabkan pelepasan sitokin dan aktivasi

MMP (Reti dkk., 2007; Rangaswamy dkk., 2012).

2.13.2 Aktivasi MMP dan apoptosis pada ketuban pecah dini

Matriks metalloproteinase (MMP) merupakan endopeptidase yang

memiliki sifat zinc dependen dan disekresi sebagai proenzim pada ruang

ekstraseluler. Saat teraktivasi, MMP mampu mendegradasi berbagai komponen

matriks ekstraseluler (ECM). MMP yang larut, khususnya MMP-2 dan MMP-9,

merupakan modulator utama pada integritas selaput ketuban selama kehamilan

dan agen tersebut juga bertanggungjawab pada proses pecahnya selaput ketuban

dalam proses persalinan. Peran MMP-2 pada proses pecahnya selaput ketuban

pada persalinan aterm, dilaporkan muncul secara konsekutif pada selaput ketuban

selama masa kehamilan. Namun, penelitian terakhir menunjukkan terdapat

peningkatan pada amnion seiring dengan usia kehamilan, dan juga pada

persalinan aterm. MMP-2 juga terlibat pada KPD preterm dan semakin meningkat

dengan adanya lipopolisakarida. Protein TIMP-2 meningkat pada kehamilan lewat

  95

waktu dan menurun pada persalinan preterm ataupun aterm, KPD preterm, dan

saat terdapat infeksi intra amnion. Protein TIMP-2 juga menurun pada kultur

selaput ketuban yang terpapar lipopolisakarida (Nagase dkk., 2006; Tency dkk.,

2012; Strauss, 2013).

MMP adalah grup dari protein yang memecah kolagen. Kolagen

memberikan kekuatan regangan utama pada membran janin, dan itu tidak

mengherankan bahwa jika pecahnya selaput membran janin dikaitkan dengan

peningkatan ekspresi MMP dan penurunan ekspresi dan aktivitas dari tissue

inhibitors of matrix metalloproteinase (TIMP). Menggunakan analisis Northern,

pemeriksaan dari korio desidua pada berbagai titik waktu sepanjang persalinan

pada kehamilan aterm menunjukkan tingginya ekspresi MMP-1 sebelum

persalinan, meningkatnya ekspresi MMP-3 dan MMP-9 selama persalinan dan

meningkatnya TIMP-1 setelah persalinan (Weiss dkk., 2007; Tency dkk., 2012;

Vincent dkk., 2015).

Apoptosis sel terlihat baik pada amnion dan korion pada ruptur membran

saat persalinan normal maupun pada KPD preterm. Peningkatan level MMP-9

yang terkait dengan apoptosis sel amnion mencerminkan apa yang dilihat pada

amnion mendekati proses persalinan. Hal itu menunjukkan bahwa katabolisme

matriks ekstraseluler memulai proses apoptosis, karena ekspresi dari MMP-9

memprovokasi apoptosis pada kultur organ amnion dan inhibitor dari MMP

mencegah kematian sel apoptosis pada ekspresi MMP-9. Selain itu, kematian sel

apoptosis dan pelepasan berikutnya dari sinyal seluler (misalnya, protein heat-

shock Hsp60, Hsp70, dan Hsp90), yang mengaktifkan Toll-like receptor (TLR)

  96

dapat menginduksi ekspresi dan aktivasi MMP untuk memperkuat katabolisme

matriks ekstraseluler. Selain itu, hormon dapat memodulasi kelangsungan hidup

sel sejak progesteron menghambat apoptosis sel membran janin dipicu oleh

Tumor Necrosis Factor-α (TNF-α) (Rangaswamy dkk., 2012; Saglam dkk., 2013).

Fortunato dan Menon (2004) telah secara ekstensif mengulas peran yang

dimainkan oleh MMP dan apoptosis pada ruptur fetal membran. Kekuatan amnion

dan korion sebagian besar disebabkan kolagen. Kolagen I, III, IV, V dan VI

terdapat dalam berbagai lapisan amniokorion. Kekuatan utama dalam amnion

berasal dari kolagen I (terlihat secara luas di lapisan kompak dan mesoderm yang

berdekatan) dan kolagen IV (komponen utama dari membran basal dan dari

bundel yang menghubungkan lapisan mesenkimal dan epitel) (Fortunato dan

Menon, 2004).

Degradasi kolagen dikontrol oleh MMP spesifik yang dipengaruhi oleh

inhibitor jaringan matriks metalloproteinase (TIMP). Dengan demikian, rasio

MMP dan TIMP merupakan indikator yang baik dari degradasi kolagen, yang

bersama dengan tingkat deposisi kolagen baru oleh fibroblas, menentukan

kekuatan jaringan utama membran amnion. Meskipun MMP jenis 1, 2, 3, 8 dan 9

telah dijelaskan dengan baik di amniokorion, investigasi utama di fetal membran

telah dilakukan dengan jenis MMP-2 dan 9. TIMP-1, yang mengontrol aktivitas

MMP-9, telah dipelajari secara ekstensif di fetal membran dan mengalami

penurunan pada kasus dengan KPD dan persalinan. MMP-9 memainkan peran

utama dalam remodeling selaput ketuban, melemah dan pecahnya selaput

  97

ketuban. MMP-9 merupakan penanda yang sangat baik untuk menilai kekuatan

selaput ketuban (Kumar dkk., 2006; Moore dkk., 2006 ; Vincent dkk., 2015).

Aktivasi antara MMP dan apoptosis saling terkait. Matriks ekstraseluler

bertindak sebagai faktor stabilisasi utama di banyak sistem jaringan. Stabilitas ini

dikondisikan ketika aktivasi MMP mengarah ke pemecahan matriks ekstraseluler

yang menyebabkan apoptosis. MMP juga dapat menginduksi apoptosis dengan

membelah membran terikat sitokin, termasuk TNF α dan FasL. Apoptosis juga

dapat menginduksi aktivasi MMP. Selain itu, agen yang sama yang telah

dilaporkan menyebabkan apoptosis pada jaringan selaput ketuban juga

mengaktifkan dan meningkatkan transkripsi MMP, khususnya, MMP-1, MMP-9,

dan MMP-2 (Moore dkk., 2006; Saglam dkk., 2013; Sukhikh dkk., 2015).

Peningkatan prostaglandin terjadi dengan induksi apoptosis pada epitel

amnion dan mesenkim oleh agen apoptosis non-fisiologis (actinomycin D,

cycloheximide, staurosporin) dan fisiologis (ceramide, lactosylceramide,

metabolit PGJ2). Prostaglandin juga menginduksi transkripsi dan mengaktivasi

MMP pada kebanyakan jaringan. Proses apoptosis berpotensi melemahkan selaput

ketuban dengan mengeliminasi sel fibroblas, yang berfungsi menyusun kolagen

baru, dan secara simultan mengaktivasi sistem enzim yang mengurai kolagen

yang ada. Aktivasi MMP selanjutnya akan meningkatkan apoptosis, yang secara

simultan memberikan umpan balik berupa peningkatan lebih banyak lagi aktivasi

MMP. Aktivasi MMP dan apoptosis telah menunjukkan kerja yang bersifat

sinergis dalam menyebabkan terjadinya pecah ketuban (Moore dkk., 2006;

Rangaswamy dkk., 2012).

  98

Gambar 2.16 Aktivasi MMP dan Apoptosis (Menon dan Fortunato, 2004)

Faktor yang terkait dengan PROM dapat meningkatkan ekspresi MT1-MMP, MMP-2, dan MMP-3 dari fetal membran dan menginduksi ekspresi MMP-9. Faktor-faktor ini mengurangi MMP inhibitor TIMP 2. MT1-MMP dan rendahnya tingkat TIMP 2 mengaktifkan pro-MMP-2 ke bentuk aktif. MMP-2 dan 3 aktif, bersama dengan berbagai protease lainnya, mengaktifkan MMP-9. Semua MMPs aktif dapat mendegradasi protein matriks ekstraselular menyebabkan kelemahan membran dan ruptur. Faktor aktivasi MMP juga dapat mengaktifkan jalur apoptosis yang dimediasi oleh p53 dan TNFα.

Mekanisme fisiologis yang menginisiasi aktivasi MMP dan apoptosis

pada selaput ketuban masih belum banyak diketahui. Banyak zat yang terkandung

dalam cairan ketuban yang jumlahnya semakin meningkat seiring dengan

bertambahnya usia kehamilan, akibat infeksi, atau karena pecah ketuban (TNF-α,

IL-1ß, lactosylceramide, dan lain-lain) menyebabkan apoptosis pada sel yang

didapatkan dari selaput ketuban yang masih utuh. Sebagian besar agen apoptosis

ini juga menyebabkan peningkatan atau aktivasi MMP, khususnya MMP-9

(Menon dan Fortunato, 2004; Moore dkk., 2006; Rangaswamy dkk., 2012).

  99

2.13.3 Apoptosis pada ketuban pecah dini

Proses apoptosis yang terjadi pada ketuban pecah dini terutama pada epitel

sel amnion mengalami proses kematian sel dikaitkan dengan orkestra dari

degradasi matriks ektraseluler sebelum mulai proses persalinan. Ini menunjukkan

pecahnya selaput ketuban sebagai hasil dari perubahan biokomia seperti halnya

kekuatan regangan fisik pada selaput ketuban.

Terdapat dua jalur apoptosis utama yang berperan terjadinya ketuban

pecah dini yang diinisiasi oleh infeksi agen genotoksik, dan faktor yang tidak

dikaetahui. Pertama, jalur TNF reseptor (TNF R1) dan Fas. Reseptor protein ini

akan mengikat ligan TNF dan Fas L, yang akan menginisiasi sinyal transduksi

melalui TRADD (TNFR-associated death domain) dan FADD (FAS-associated

death domain), selanjutnya protein ini akan mengaktifkan caspase (Menon dan

Fortunato, 2004).

Aktivasi kaskade caspase dapat mengakibatkan proteolisis dari tiga grup

utama substrat :

1. Protein yang berperan dalam respon homeostatik terhadap

rangsangan stress, PARP (Poly ADP-ribose polymerase,suatu enzim

yang berperan pada kerusakan DNA) dan DNA –dependent protein

kinase (DNA PKcs).

2. Struktur protein yang memelihara integritas dari sitoskleton atau

matrik nukleus (β-actin, lamin).

3. Beberapa protein yang belum diketahui fungsinya.

  100

Caspase dalam keadaan normal dalam sel berada sebagai proenzim inaktif,

yang diaktifkan dengan proses proteolisis pada residu aspartat. Caspase dibagi

menjadi 2 grup, inisiator dan efektor dari apoptosis. Inisiator merupakan grup

caspase yang menginisiasi kaskade dari proteolisis, dan efektor yang merupakan

grup dari caspase yang memulai proses apoptosis. TRADD dan FADD aktivasi

secara independen pro-caspase-8 menjadi caspase-8 aktif (Menon dan Fortunato,

2004).

Kedua, jalur apoptosis yang diinisiasi oleh p53. Peningkatan protein p53

dalam sel dapat menginduksi ekspresi dari Bax (faktor proapoptosis), yang dapat

menyebabkan kerusakan membran mitokondria, mengakibatkan lepasnya

sitokrom C. Sitokrom C akan mengaktifkan Apaf-1 (apoptosis protease acivating

factor) yang dapat merubah pro caspase-9 menjadi bentuk aktif. P53 juga

mensuprasi Bcl-2 (antiapoptosis), yang dapat menghambat kerusakan membran

mitokondria. Caspase-8 atau 9 yang aktif dapat menginisiasi aktifasi dari caspase

efektor. Caspase-3, 6 dan 7 yang aktif menyebabkan proteolisis dari struktur

protein, protein dari hemostasis dan beberapa protein lain yang berperan dalam

kematian sel. Jalur ini dapat berseberangan pada beberapa titik, p53 dapat

berpengaruh pada Fas pada beberapa tipe jaringan. Caspase-8 dapat menekan Bcl-

2 dan aktivator dari Bid, yang dapat menyebabkan pelepasan sitokrom C.

Caspase-8 dapat juga mengaktifkan caspase-9 jika tidak ada Apaf pada sistem

(Menon dan Fortunato, 2004).

  101

Ekspresi Fas dilaporkan terdapat pada selaput ketuban. Infeksi pada

selaput ketuban (in vitro) menginduksi beberapa gen apoptosis. Fas, caspase-8

dan inisiator (2, 9) dan caspase efektor (6, 7 dan 10) terinduksi sebagai respon dari

infeksi in vitro (stimulasi lipopolisakarida) dibandingkan pada jaringan yang tidak

distimulasi. Ini menunjukkan adanya peranan apoptosis dalam infeksi intra

amnion dan aktivasi MMP dan apoptosis pada selaput ketuban dihubungkan

dengan terjadinya ketuban pecah dini (Menon dan Fortunato, 2007).

Ekspresi Fas dan FasL pada khorion, amnion dan desidua memiliki peran

dalam mengantarkan sinyal terjadinya apoptosis dan perbaikan integritas selaput

ketuban selama kehamilan. Dengan demikian, pemeliharaan integritas selaput

ketuban selama kehamilan diperlukan untuk perkembangan janin. Sebaliknya,

ketuban pecah dini dikaitkan dengan persalinan terjadi apoptosis tanpa aktivasi

sistem kekebalan tubuh atau inflamasi. Hal ini berbeda dengan nekrosis, di mana

sel memunculkan respon inflamasi (Runic dkk., 2015).

Baik jalur intrinsik maupun ekstrinsik dari apoptosis, keduanya dapat

menginduksi aktivasi caspase, namun Reti dkk. berpendapat bahwa jalur intrinsik

merupakan jalur yang dominan berperan pada proses apoptosis pada selaput

ketuban pada kehamilan aterm. Hal ini dibuktikan dengan temuan penelitian yang

menyatakan bahwa terdapat perbedaan kadar yang signifikan pada Bcl-2, cleaved

caspase-3, cleaved caspase-9 pada daerah supraservikal, di mana protein-protein

tersebut merupakan protein yang berperan pada jalur intrinsik. Fas- dan ligannya,

Fas-L menginisiasi apoptosis jalur ekstrinsik. Meskipun pada penelitian tersebut

Fas dan Fas-L juga dapat ditemukan pada seluruh sampel selaput ketuban namun

  102

ekspresinya tidak berbeda bermakna antara daerah supraservikal dengan daerah

distal. Karenanya diduga jalur ekstrinsik tidak berperan banyak pada remodeling

selaput ketuban (Reti, 2007).

Penelitian pada ketuban pecah dini oleh Xu dan Wang (2005),

mendapatkan adanya ekspresi gen caspase-3 yang tinggi pada kasus KPD

dibanding kelompok kontrol dengan selaput ketuban yang masih utuh, yang

menyebabkan meningkatnya sel apoptosis pada selaput ketuban. Ekspresi MMP-2

meningkat dan TIMP-2 menurun pada kasus KPD, dapat meningkatkan degradasi

matriks ekstraseluler. Sel apoptosis yang meningkat dan adanya degradasi matriks

ekstra selular menyebabkan melemahnya elastisitas dan kekuatan membran dan

kemudian menyebabkan KPD. Ekspresi dan aktivasi caspase memainkan peran

yang sangat penting dalam apoptosis. Pada membran janin dengan KPD melalui

pemeriksaan imunohistokimia menunjukkan ekspresi caspase-3 dalam sel epitel

amnion dan sel sitotrofoblas korion, sedikit terekspresi pada sel mesenkim dan sel

retikuler dari matriks. Ini menunjukkan bahwa apotosis terjadi baik di amion dan

korion. Hal ini memainkan sangat peran penting dalam regulasi membran janin

manusia (Xu dan Wang, 2005 ).

  103

Gambar 2.17 Dua Jalur Utama Apoptosis Pada KPD ( Menon dan Fortunato, 2004)

Di mana dapat dimulai oleh infeksi, agen genotoksik, atau faktor yang tidak diketahui: (1) TNF reseptor-Fas-dimediasi jalur-protein reseptor mengikat masing-masing ligan TNF dan Fas L, yang memulai transduksi sinyal melalui 2 protein docking TRADD (TNF reseptor associated death domain) dan FADD (Fas-associated death domain). Death domain protein ini mengaktifkan procaspase 8 menjadi caspase 8 aktif . (2) jalur p53-dimediasi diprakarsai oleh fragmentasi DNA. Kerusakan DNA meningkatkan transaktivator p53 protein dalam sel. p53 transaktivasi Bax, yang menyebabkan kerusakan pada membran mitokondria, mengakibatkan pelepasan sitokrom C. Sitokrom C mengaktifkan Apaf (apoptosis protease activating factor), yang mengkonversi pro-caspase 9 ke bentuk aktif. p53 juga menekan Bcl-2, faktor yang menghambat kerusakan membran mitokondria. Caspase 8 atau 9 yang aktif dapat memulai kaskade aktivasi caspase. Caspases 3, 7, dan 6 diaktifkan secara berurutan, yang akan menyebabkan proteolisis protein struktural, protein homeostasis, dan beberapa protein lain dan program kematian sel. Jalur ini menyeberang di beberapa titik. p53 dapat mengaktifkan Fas dalam beberapa jenis jaringan. Caspase 8 adalah penekan Bcl-2 dan penggerak yang juga menyebabkan pelepasan sitokrom. Caspase 8 juga dapat mengaktifkan caspase 9 jika Apaf tidak ada dalam sistem.

Berbagai penelitian memberikan hasil yang konsisten bahwa selaput

ketuban dari ibu hamil dengan ketuban pecah dini menunjukkan indeks apoptosis

  104

yang lebih tinggi dibandingkan dengan selaput ketuban dari persalinan aterm

maupun preterm dengan selaput ketuban yang masih utuh (Brian dan Mercer MD,

2003). Penelitian oleh Saglam dkk (2013) tentang peranan apoptosis pada KPD

preterm, mendapatkan adanya peningkatan caspase-3 aktif pada selaput ketuban

dari wanita dengan KPD preterm ( Saglam dkk., 2013)

Proses apoptosis sangat dipengaruhi oleh sinyal yang berasal dari protein

ekstraseluler dan intraseluler. Faktor ekstraseluler sangat dipengaruhi oleh infeksi

yang telah lama dikenal sebagai pencetus ketuban pecah dini, sedangkan faktor

intraseluler diperankan oleh p53 yang merupakan suatu protein yang berperan

dalam apoptosis intraseluler melalui pengaktifan protein Bax yang memacu

pelepasan sitokrom C. Fungsi normal p53 adalah sebagai penjaga proteinom. Pada

keadaan di mana jumlah p53 rendah maka p53 akan berperan sebagai penjaga sel,

sedangkan dalam jumlah banyak akan menyebabkan pengaktifan apoptosis

(Elmore, 2007; Suhaimi, 2012). Ditemukan adanya peningkatan ekspresi gen

yang bersifat proapoptosis, yaitu p53 dan Bax disertai penurunan ekspresi gen

antiapoptosis Bcl-2 pada kasus ketuban pecah dini, baik aterm maupun preterm

(Kataoka dkk., 2002; Chai dkk., 2013).

Penelitian oleh Menon (2002) tentang peranan TNF-α dalam

meningkatkan aktivasi caspase dan apoptosis dalam amnionkorion mendapatkan

bahwa TNF-α meningkatkan kadar proapoptosis p53 dan caspase aktif baik

inisiator caspase maupun efektor caspase dalam selaput ketuban serta nucleus

matrix protein yang menunjukkan apoptosis ( Menon dkk., 2002).

  105

Penelitian tentang peningkatan apoptosis pada lapisan korion trofoblas

dari selaput ketuban dengan persalinan aterm oleh Harirah dkk, mendapatkan

adanya peningkatan indeks apoptosis pada korion trofoblas dari selaput ketuban

bagian distal dari ruptur selaput ketuban setelah persalinan pervaginam 3 kali

lebih tinggi dibandingkan dengan tindakan seksio sesarea. Lapisan koriodesidua

setelah persalinan pervaginam menunjukkan adanya ekspresi yang lebih tinggi

dari proapoptosis Caspase-3 aktif dan ekspresi yang lebih rendah dari anti

apoptosis Bcl-2, dibandingkan dilakukan seksio sesarea (Harirah dkk,. 2012).

Proses apoptosis yang terjadi pada robekan selaput ketuban pada kehamilan

dengan ketuban pecah dini dapat melalui aktivasi caspase dependent dan

independent. Ketuban pecah dini aterm maupun preterm disebabkan terutama oleh

infeksi ada traktus genitalia yang telah lama dianggap sebagai pencetus KPD

dapat berupa infeksi bakteri (ekstraseluler) melalui jalur caspase dependent dan

infeksi bakteri obligat intraseluler melalui jalur caspase independent. Faktor

infeksi intraseluler terutama merupakan pencetus percepatan mekanisme

apoptosis selaput ketuban melalui jalur independen lewat peningkatan ekspresi

protein Bax dan berlanjut dengan mengaktifkan protein propoptosis AIF dan

endonuclease G, sedangkan faktor infeksi ekstraseluler melalui jalur caspase

dependent baik intrinsik maupun ekstrinsik dengan parameter caspase-3 (Cregan

dkk., 2004; Prabantoro, 2011; Saglam dkk., 2013).

  106

Gambar 2.18 Jalur Sinyal Apoptosis Pada Selaput Ketuban

(Kumagai dkk., 2001) 2.13.4 Caspase Independent Apoptosis pada ketuban pecah dini

Jalur intrinsik pada mekanisme apoptosis melibatkan beberapa proses

yang berbeda, yaitu adanya rangsangan yang menghasilkan sinyal intraseluler

tanpa diperantarai reseptor, dan bekerja langsung pada target yang berada dalam

sel dan juga proses yang dimulai dari dalam mitokondria. Rangsangan yang

memicu jalur intrinsik menghasilkan sinyal intraseluler yang dapat bekerja secara

positif maupun negatif. Rangsangan ini menyebabkan perubahan di dalam

membran mitokondria dengan efek berupa terbukanya pori mitochondrial

  107

permeability transition (MPT), hilangnya potensial transmembran mitokondria

dan pelepasan dua kelompok utama protein pro-apoptosis dari ruang

intermembran ke dalam sitosol (Shiozaki dkk., 2004; Elmore, 2007; Hongmei,

2012).

Kelompok pertama terdiri dari sitokrom C, Smac / DIABLO, dan protease

serine HtrA2 / Omi. Protein-protein ini akan mengaktivasi jalur mitokodria yang

bersifat caspase dependent. Sitokrom C berikatan dan mengaktivasi Apaf-1 dan

juga procaspase-9, membentuk suatu apoptosom dan caspase-9 menjadi aktif.

Smac/ DIABLO dan HtrA2/ Omi menyebabkan apoptosis dengan cara

menghambat aktivitas IAP (inhibitors of apoptosis proteins) (Shiozaki dkk., 2004;

Parsons dkk., 2010; Vaux dkk., 2011).

Kelompok kedua protein pro-apoptosis adalah AIF, endonuclease G dan

CAD, dilepaskan dari mitokondria selama apoptosis. Kerja AIF maupun

endonuclease G bersifat caspase independent, AIF mengalami translokasi ke

dalam nukleus dan menyebabkan fragmentasi DNA dan kondensasi kromatin.

Endonuclease G juga mengalami translokasi ke dalam nukleus di mana akan

menyebabkan pembelahan kromatin nukleus menghasilkan fragmen DNA

oligonukleosomal. CAD kemudian dilepaskan dari mitokondria dan mengalami

translokasi ke nukleus, di mana setelah sebelumnya dipecah oleh caspase-3,

menyebabkan kondensasi kromatin oligonukleosomal (Broker dkk., 2005 ;

Parsons dan Green, 2010; Saglam dkk., 2013).

Apoptosis melalui jalur caspase independent ini tidak membutuhkan

perantara caspase, dan mempunyai mekanisme tersendiri menuju kematian sel.

  108

Pada jalur caspase independent ini yang berperan di sini adalah molekul protein

mitokondria, yaitu Apoptosis Inducing Factor (AIF) dan Endonuclease G

(Arnoult dkk., 2003; Elmore, 2007). Studi tentang apoptosis belakangan

menunjukkan bahwa beberapa tipe dari kematian sel dapat terjadi tanpa adanya

aktivasi caspase. Dalam perkembangannya dari beberapa model kematian sel,

spesifik caspase inhibitor tidak dapat menghambat apoptosis yang diinduksi oleh

stimulus proapoptosis, dan aktivasi caspase tidak cukup untuk memulai apoptosis.

Ekspresi yang berlebihan dari Bax atau Bak menginduksi kematian sel tanpa

melibatkan caspase, ini mengisyaratkan adanya faktor selain caspase yang juga

dapat memulai tejadinya apoptosis. Beberapa faktor ini terdapat pada

mitokondria, seperti Apoptosis Inducing Factor (AIF) yang dapat menyebabkan

kondensasi kromatin dan keluarnya sitokrom C saat tidak adanya aktivasi caspase

(Cande dkk., 2002; Perfettini dkk., 2003; Elmore, 2007).

Pada keadaan sel yang mengalami infeksi atau stres, apoptosis terjadi tanpa

melalui jalur apoptosis klasik atau caspase dependent pathway, diduga

mekanisme apoptosis yang terjadi melalui jalur lain yang disebut caspase

independent pathway dengan melibatkan anggota famili proapoptosis Bcl-2 yaitu

Bax (Elmore, 2007; Hongmei, 2012; Galuzzi dkk., 2015). Apoptosis pada sel

epitel dan makrofag, target Bax di mitokondria dan peranan famili Bcl-2 pada

apoptosis jalur caspase independent karena infeksi, menunjukkan adanya peranan

protein Bcl-2 di mitokondria yang menyebabkan terjadinya fragmentasi DNA

(Donovan dan Cotter, 2004; Dewson dkk., 2009). Pada kasus ketuban pecah dini

dilaporkan terjadinya proses apoptosis yang dipercepat terutama di daerah

  109

robekan selaput ketuban (Menon dan Fortunato, 2004; El Khwad dkk., 2005;

George dkk, 2008).

Faktor infeksi bakteri obligat intraseluler terutama merupakan pencetus

percepatan mekanisme apoptosis selaput ketuban melalui jalur independen lewat

peningkatan ekspresi protein Bax dan berlanjut dengan mengaktifkan parameter

AIF dan endonuclease G, oleh karena infeksi obligat intraseluler merupakan

infeksi dengan kemampuan merusak mitokondria. Pada keadaan ini Bcl-2

diinhibisi dan terjadi peningkatan Bax protein dari anggota famili Bcl-2, di mana

aktivitas Bcl-2 berfungsi untuk menghambat permeabilitas membran mitokondria,

maka pori membran mitokondria akan terbuka menyebabkan AIF dan

endonuclease G bertranslokasi dari ruang intermembran mitokondria menuju

nukleus untuk menginduksi fragmentasi DNA yang menyebabkan pembelahan

kromatin nukleus dan menghasilkan fragmen DNA oligonukleosomal. Dari hasil

studi biokimia dan genetik menunjukkan bahwa AIF dan endonuclease G terlibat

dalam fragmentasi DNA melalui jalur mitokondria karena terletak di dalam

mitokondria sehingga bila terjadi kerusakan mitokondria akan menyebabkan AIF

dan endonuclease G keluar ke arah nukleus dan terjadilah fragmentasi DNA.

Keadaan ini yang menimbulkan peningkatan p53 yang akan berakhir dengan

proses apoptosis selaput ketuban (Gao dan Kwaik, 2000; Perfettini dkk,. 2003;

Prabantoro, 2011; Saglam dkk,. 2013).

Penelitian tentang peranan apoptosis untuk terjadinya ketuban pecah dini

melalui jalur caspase independent tidak banyak dilaporkan. Penelitian tentang

peranan endonuclease G yang merupakan salah satu protein apoptosis yang

  110

berperan lewat caspase independent pathway sebagai biomarker penentu

apoptosis sel amnion pada kehamilan dengan ketuban pecah dini dilakukan oleh

Prabantoro tahun 2011, penelitian ini adalah membuktikan adanya hubungan

antara tingkat deteksi endonuclease G (independent pathway) dengan kejadian

apoptosis (indeks apoptosis) pada kehamilan dengan ketuban pecah dini. Sampel

adalah jaringan amnion yang diambil dari selaput ketuban pada sisi robekan dari

ibu bersalin dengan ketuban pecah dini pada umur kehamilan kurang dari 37

minggu (PPROM) dan lebih dari 37 minggu (PROM) (Prabantoro,2011).

Hasil penelitian mendapatkan adanya hubungan antara tingkat deteksi

endonuclease G (independent pathway) dengan kejadian apoptosis pada

kehamilan ketuban pecah dini. Sehingga deteksi endonuclease G (tingkat deteksi

dengan konsentrasi tinggi) dapat digunakan sebagai kandidat biomarker kejadian

apoptosis sel amnion pada kehamilan dengan ketuban pecah dini. Hasil penelitian

ini menunjukkan bahwa peningkatan apoptosis sel amnion pada ibu hamil yang

menyebabkan terjadinya ketuban pecah dini kemungkinan besar disebabkan oleh

adanya infeksi dan berhubungan dengan endonuclease G karena adanya hambatan

pada jalur caspase dependent. Di mana infeksi yang menyebabkan hal ini

berkaitan dengan infeksi kuman-kuman obligat intraselular, karena kuman-kuman

obligat intraselular tersebut merupakan infeksi dengan kemampuan merusak

mitokondria (Prabantoro, 2011).

Protein lain yang dikeluarkan lewat jalur intrinsik adalah Apoptosis

Inducing Factor (AIF) yang bersifat caspase independent. AIF mengalami

translokasi ke dalam nukleus dan menyebabkan fragmentasi DNA dan kondensasi

  111

kromatin. Apoptosis Inducing Factor (AIF) memiliki kapasitas yang unik untuk

menginduksi caspase independent perifer menyebabkan kondensasi kromatin dan

fragmentasi DNA skala besar ketika sinyal ekstraseluler spesifik memicu

pembukaan MPTP mitokondria, yang memungkinkan pelepasan AIF dan efektor

apoptogenik lainnya, seperti apoptosis protease activating factor-1 (Apaf-1) dan

sitokrom C, yang keduanya dapat mengaktifkan kaskade caspase. AIF dalam

sitosol memicu pelepasan lebih banyak AIF dari mitokondria, membentuk

lingkaran yang mempercepat apoptosis. Protein keluarga Bcl-2 antiapoptosis

berfungsi sebagai penjaga barier mitokondria untuk mencegah pelepasan sitokrom

C, dan AIF. Protein Bcl-2 pada membran mitokondria juga terlibat dalam

mengatur redistribusi AIF pada nukleus mitokondria (Rastogi dkk., 2009;

Sevrioukova, 2011; Vaux, 2011).

Penelitian peran caspase independent pathway terjadinya KPD terutama

protein Apoptosis Inducing Factor (AIF) belum pernah dilaporkan. Ekspresi

protein yang terlibat apoptosis pada kejadian ketuban pecah dini seperti protein

Bcl-2, caspase-3 diketahui berbeda pada kasus ketuban pecah dini dibandingkan

dengan selaput ketuban yang masih utuh. Tetapi, besar risiko terjadinya ketuban

pecah dini akibat ekspresi dari protein tersebut belum pernah dilaporkan. Selain

itu, sangat sedikit laporan tentang yang mana dari jenis protein tersebut yang

berperan paling besar pada mekanisme molekuler terjadinya ketuban pecah dini.