ASPEK BIOLOGIK DAN KLINIK BESI:

DARI ANEMIA DEFISIENSI BESI SAMPAI

ANEMIA DENGAN KELEBIHAN BESI

Oleh:

Ketut Suega

Editor:

Prof. Dr. dr. I Made Bakta, SpPD-KHOM, FINASIM

dr. I Wayan Darya, SpPD

Penerbit :

PT. Percetakan Bali

Jl. Gajah Mada I/1 Denpasar 80112,

Telp. (0361) 234723, 235211

KATALOG DALAM TERBITAN

Aspek Biologik dan Klinik Besi:

Dari Anemia Defisiensi Besi Sampai Anemia dengan Kelebihan Besi

Denpasar, PT. Percetakan Bali

xiv + 316 hlm ; 21 x 29,5 cm

ISBN : 978-602-1672-34-1

Aspek Biologik dan Klinik Besi:

Dari Anemia Defisiensi Besi Sampai Anemia dengan Kelebihan Besi

Editor:

Prof. Dr. dr. I Made Bakta, SpPD-KHOM, FINASIM

dr. I Wayan Darya, SpPD

Penerbit :

PT. Percetakan Bali, Jl. Gajah Mada I/1 Denpasar 80112,

Telp. (0361) 234723, 235211

Dicetak di

PT. Percetakan Bali, Jl. Gajah Mada I/1 Denpasar 80112,

Telp. (0361) 234723, 235211

NPWP : 01.126.360.5-904.0000, Tanggal Pengukuhan DKP : 01 Juli 2006.

iii

PRAKATA

Om Swastyastu,

Puji syukur penulis sampaikan kehadapan Ida Sang Hyang Widi Wasa/ Tuhan Yang

Maha Esa karena atas berkah dan rahmat-Nya sehingga buku aspek besi dan manfaat

kliniknya ini dapat diselesaikan dan diterbitkan. Kami juga mengucapkan rasa terima kasih

yang tak terhinggga kepada semua pihak yang membantu penyelesaian dan penerbitan

buku ini.

Senyawa besi merupakan senyawa yang cukup banyak ditemukan di muka bumi ini,

namun demikian ternyata masih banyak kita temukan kelainan klinik akibat kekurangan

besi yang tidak jarang dapat menyebabkan peningkatan morbiditas dan mortalitas. Disisi

lain tidak jarang juga didapatkan adanya gangguan akibat kelebihan besi yang lebih fatal.

Oleh karenanya penulis mencoba mengangkat materi ini untuk lebih mengingatkan kita

akan pentingnya peran klinik dari senyawa besi ini.

Kami menyadari bahwa buku yang menulis tentang besi sudah cukup banyak

beredar, namun demikian kami berharap ulasan tentang besi baik aspek biologik maupun

aspek kliniknya ini masih dapat menambah wawasan para sejawat pembaca khususnya

untuk tulisan yang berbahasa Indonesia. Kami menyadari pula bahwa ulasan yang ada

tidak bermaksud untuk memberikan uraian yang lengkap dan komprehensif tentang besi

dan juga tidak akan sempurna. Oleh karenanya segala masukan dan koreksi dari para

pembaca yang budiman akan sangat membantu untuk penyempurnaan buku ini.

Akhirnya sekali lagi kami ucapkan terimakasih kepada para pembaca sekalian dan

kami berharap buku ini masih tetap berguna untuk melengkapi kebutuhan buku sejenis

khususnya yang berbahasa Indonesia.

Om, Shanti, Shanti, Shanti, Om

Denpasar, 2015

Penulis

iv

v

KATA SAMBUTAN

Om Swastyastu,

Pengetahuan tentang dampak senyawa besi terhadap tubuh kita memang tidak

banyak dibahas di berbagai media. Senyawa besi berperan penting pada tubuh kita, tetapi

kekurangan senyawa besi maupun kelebihan senyawa besi juga berdampak buruk pada

tubuh kita. Sangat sedikit buku-buku yang membahas khusus tentang dampak senyawa

besi mulai dari aspek biologik maupun aspek kliniknya.

Itulah sebabnya saya turut menyambut dan menyampaikan ucapan selamat dan

pujian setinggi-tingginya atas diterbitkannya buku ”ASPEK BIOLOGIK DAN KLINIK

BESI: DARI ANEMIA DEFISIENSI BESI SAMPAI ANEMIA DENGAN KELEBIHAN

BESI” oleh Ketut Suega. Saya berharap buku ini dapat dijadikan pedoman dalam

mempelajari peranan senyawa besi bagi tubuh kita.

Kiranya demikian hal yang dapat disampaikan, semoga buku ini bermanfaat dan

memberikan pemahaman yang lebih mendalam pagi para anak didik di bidang kedokteran

dan praktisi kedokteran.

Om, Shanti, Shanti, Shanti, Om

Denpasar, April 2015

Dekan Fakultas Kedokteran

Universitas Udayana

Prof. Dr. dr. Putu Astawa,Sp.OT(K),M.kes.

NIP. 19530131 198003 1 004.

vi

vii

DAFTAR ISI

Prakata ..................................................................................................................... iii

Kata Sambutan ........................................................................................................ v

Daftar Isi ................................................................................................................. vi

BAB I. ASPEK BIOLOGIS DARI BESI ............................................................ 1

Susunan kimia besi ................................................................................. 2 1. Besi heme ................................................................................... 2 2. Besi non heme ............................................................................ 3 Distribusi besi ......................................................................................... 3 Penyerapan besi di usus ..................................................................... 4 Proses kehilangan besi ....................................................................... 8 Besi plasma ........................................................................................ 9 LIP (labil iron pool) ........................................................................... 10 Penentuan LIP ............................................................................. 12 Interaksi LIP dan oksigen radikal ............................................... 13 Besi mitokondria ................................................................................ 14 Besi intraseluler .................................................................................. 15 1. Ambilan (uptake) besi seluler ..................................................... 17 2. Ekspor besi seluler ...................................................................... 18 3. Penyimpanan besi seluler ........................................................... 19 4. Transpor besi intraseluler ........................................................... 20 Protein yang berperan pada transpor besi intraseluler ......... 22 DMT1 ................................................................................... 22 NRAMP1 ............................................................................. 23 STEAP ................................................................................. 24 Seruloplasmin ...................................................................... 24 Frataxin ................................................................................ 25 Mitoferrin ............................................................................. 25 Penggunaan besi (iron utilization) .......................................................... 26 1. Daur ulang besi ........................................................................... 26 2. Penggunaan besi untuk eritropoiesis .......................................... 26 3. Penggunaan intraseluler lainnya ................................................. 27 Sel yang berperan untuk keseimbangan besi .......................................... 29 1. Sel epitel ..................................................................................... 30 2. Sel precursor eritroid .................................................................. 30 3. Sel makrofag ............................................................................... 31 4. Sel hepatosit ................................................................................ 31 Mempertahankan keseimbangan besi dalam tubuh ................................ 33 Pengaturan keseimbangan besi di tingkat seluler ................................... 34 Sistem IRP-IRE ....................................................................................... 35 Protein yang berperan pada hemostasis besi intraseluler ........................ 38 1. HCP ............................................................................................. 38 2. Reseptor transferin ...................................................................... 39

viii

3. Dcytb .......................................................................................... 41 4. Transferin .................................................................................... 41 5. Feritin .......................................................................................... 42 6. Feroportin ................................................................................... 43 Keseimbangan dan regulasi besi sistemik .............................................. 44 1. Metabolisme dan Molekul hepsidin ........................................... 48 2. Fungsi dan mekanisme kerja hepsidin ........................................ 49 3. Regulasi ekspresi hepsidin ......................................................... 53 Regulasi oleh systemic iron availability .............................. 53 Regulasi hepsidin oleh eritropoiesis .................................... 56 Regulasi oleh anemia dan hipoksia ...................................... 56 Regulasi oleh proses inflamasi ............................................. 58 Regulasi oleh defisiensi besi ................................................ 61 Protein yang berperan pada regulasi besi sistemik ................................. 61 1. IRP .............................................................................................. 61 2. HFE ............................................................................................. 62 3. Hepsidin ...................................................................................... 62 4. TMPRSS6 ................................................................................... 64

5. Hemojuvelin ...............................................................................

Komunikasi (cross-talk) antara pengaturan besi seluler dan

sistemik ..............................................................................................

64

65

Beberapa dilema dalam aspek biologi besi ........................................ 66 Toksisitas besi ......................................................................................... 67

Daftar pustaka ......................................................................................... 70

BAB II. ASPEK KLINIK DARI BESI ................................................................. 78 Fungsi besi .............................................................................................. 78 1. Fungsi transpor ........................................................................... 78 2. Fungsi metabolisme .................................................................... 78 3. Fungsi pertahanan tubuh ............................................................. 79 4. Fungsi kognitif ............................................................................ 80 5. Fungsi besi lainnya ..................................................................... 81 Besi dan makanan ................................................................................... 83 1. Kebutuhan fisiologis besi ............................................................ 83 2. Penguat dan penghambat penyerapan besi ................................. 88 3. Interaksi komponen makanan terhadap status besi ..................... 91 4. Sumber besi lainnya .................................................................... 92 5. Diet vegetarian ............................................................................ 94 Besi, radikal bebas dan kaitannya dengan beberapa penyakit ................ 94 1. Diabetes mellitus ........................................................................ 95 2. Iron overload cardiomiopathy .................................................... 96 3. Preeklampsia ............................................................................... 98 4. Penyakit kardiovaskuler ............................................................. 99 5. Aterosklerosis ............................................................................. 100 6. Stroke .......................................................................................... 100 7. Proses penuaan (aging) ............................................................... 101

ix

8. Kerapuhan ......................................................................................... 101

9. Umur panjang .................................................................................... 101

10. Artritis ............................................................................................... 102

11. Lupus (SLE) ...................................................................................... 102

12. Asma dan penyakit paru lainnya ....................................................... 103

13. Inflammatory bowel disease .............................................................. 103

14. Penyakit degenerasi makula .............................................................. 103

15. Psoriasis ............................................................................................. 104

16. Penyakit gout ..................................................................................... 104

17. Penyakit hati alkoholik ...................................................................... 104

18. Merokok ............................................................................................ 104

19. Penyakit malaria ................................................................................ 104

20. Aktivitas antimikroba ........................................................................ 105

21. Kondisi severe infammatory respone syndrome ............................... 105

Besi, respon imunitas dan infeksi .................................................................. 105

1. Sistem imunitas manusia dan perkembangan sel limfosit ................. 105

2. Besi dan imunitas .............................................................................. 108

Besi dan imunitas alami .............................................................. 108

Besi dan imunitas adaptif ........................................................... 109

Besi dan produksi sitokin ........................................................... 110

Gangguan imun pada defisiensi besi .......................................... 112

3. Besi dan infeksi ................................................................................. 114

4. Besi dan aktivitas fagositosis ............................................................ 118

5. Metabolisme besi pada mikroba ........................................................ 119

Transferin dan laktoferin sebagai sumber besi ........................... 123

Heme dan hemoglobin sebagai sumber besi ............................... 123

Siderofor ..................................................................................... 124

6. Pengaruh besi pada interaksi patogen dengan tubuh manusia .......... 124

7. Iron witholding Defense system ........................................................ 128

8. Peranan beberapa protein yang mengikat besi terhadap

infeksi ................................................................................................ 131

NGAL ......................................................................................... 131

Hepsidin ...................................................................................... 133

Haptoglobin ................................................................................ 134

NRAMP1 .................................................................................... 136

Daftar pustaka ................................................................................................ 137

BAB III. GANGGUAN METABOLISME BESI DEFISIENSI BESI......................... 147

Sejarah defisiensi besi ................................................................................... 147

Patofisologis dari defisiensi besi ................................................................... 147

1. Respon metabolik terhadap defisiensi besi ....................................... 147

2. Perkembangan timbulnya defisiensi besi .......................................... 148

Besi dan kapasitas kerja fisik ........................................................................ 148

Patogenesis kelainan klinik akibat defisiensi besi ......................................... 150

1. Protein dan ensim pada ADB ............................................................ 150

2. Sel epitel dan jaringan otot ................................................................ 151

Manifestasi klinik defisiensi besi .................................................................. 151

x

1. Pengaruh pada sistem hemopoietik ................................................... 151

2. Pengaruh pada saluran pencernaan ................................................... 152

3. Pengaruh pada kulit dan struktur penyanggga .................................. 153

4. Pengaruh pada fungsi kardiovaskuler ............................................... 154

5. Pengaruh pada fungsi serebral........................................................... 154

6. Pengaruh pada fungsi ginjal dan metabolisme obat .......................... 155

7. Pengaruh pada fungsi muskuloskletal ............................................... 155

8. Pengaruh pada fungsi kekebalan tubuh ............................................. 155

9. Pengaruh lainnya ............................................................................... 155

Kondisi klinik yang dapat dicegah dengan penanganan defisiensi

besi ................................................................................................................. 157

1. Gangguan perkembangan intelektual pada anak ............................... 157

2. Toksisitas senyawa timah .................................................................. 157

3. Komplikasi kehamilan....................................................................... 157

4. Gangguan fungsi imun ...................................................................... 158

5. Restless leg syndrome........................................................................ 158

Anemia akibat eritropoiesis yang kekurangan besi ....................................... 159

1. Anemia pada penyakit kronik ........................................................... 159

Prevalensi.................................................................................... 159

Kondisi klinik yang terkait dengan APK ............................ 160

Patofisiologis .............................................................................. 161

Besi dan penyakit kronik ..................................................... 161

Sistem imunitas pada APK .................................................. 163

Hepsidin pada APK .................................................................... 164

Patogenesis Anemia Penyakit Kronik ......................................... 165

Pemendekan masa hidup eritrosit ....................................... 165

Gangguan produksi eritropoietin ........................................ 165

Penurunan respon terhadap eritropoietin ............................ 166

Gangguan keseimbangan besi ............................................. 166

Diagnosis APK ........................................................................... 166

Karakteristik dan diagnosis APK ........................................ 166

Diagnosis adanya defisiensi besi pada APK ....................... 168

2. Anemia pada keganasan .................................................................... 174

Prevalensi.................................................................................... 174

Patofisologis anemia pada keganasan ......................................... 175

Patogenesis ................................................................................. 176

Disebabkan langsung oleh kankernya ................................. 176

Disebabkan oleh proses inflamasi ....................................... 177

Disebabkan oleh terapinya .................................................. 178

Diagnosis anemia pada keganasan ............................................. 179

Gejala klinik ........................................................................ 179

Diagnosis anemia pada keganasan ...................................... 180

Penatalaksanaan Anemia pada kanker ........................................ 181

Pemberian eritropoietin ....................................................... 182

Efek samping ESA .............................................................. 184

Risiko tromboemboli ........................................................... 184

Mortalitas ............................................................................ 184

xi

Risiko kardiovaskuler dan stroke ........................................ 185

Progresivitas tumor ............................................................. 185

Transfusi darah ........................................................................... 186

Pemberian preparat besi .............................................................. 187

3. Anemia defisiensi besi....................................................................... 188

Prevalensi anemia defisiensi besi ............................................... 188

Individu dengan peningkatan risiko ADB .......................... 189

Patofisiologi anemia defisiensi besi ............................................ 191

Pendekatan kinetik .............................................................. 191

Pendekatan morfologi ......................................................... 192

Kinetika besi dan timbulnya anemia ................................... 193

Patogenesis anemia defisiensi besi ............................................. 194

Pendekatan diagnosis anemia defisiensi besi ............................. 196

Riwayat penyakit ................................................................. 196

Pemeriksaan fisik ................................................................ 196

Pemeriksaan laboratorium ................................................... 196

Gejala klinik anemia defisiensi besi .................................... 202

Diagnosis anemia defisiensi besi ................................................ 202

Penatalaksanaan anemia defisiensi besi ...................................... 203

Terapi besi oral .................................................................... 204

Strategi pemberian dosis bersiklus ...................................... 207

Besi parenteral ..................................................................... 208

Iron dextran .................................................................. 210

Iron sucrose .................................................................. 210

Sodium ferric gluconate ............................................... 211

Ferumoxytol .................................................................. 211

Transfusi darah .................................................................... 212

4. Anemia defisiensi besi pada populasi spesifik .................................. 213

Anemia defisiensi besi pada orangtua ........................................ 213

Pemeriksaan laboratorium .......................................................... 213

Penyebab anemia defisiensi besi pada orangtua ................. 214

Pemeriksaan saluran cerna .................................................. 214

Penatalaksanaan anemia defisiensi besi pada orangtua .............. 215

Transfusi darah .................................................................... 216

Anemia defisiensi besi pada wanita hamil .................................. 217

Pemeriksaan Laboratorium ......................................................... 217

Metabolisme besi pada kehamilan ...................................... 218

Strategi terkini untuk menilai defisiensi besi selama

kehamilan ............................................................................ 218

Definisi dan defisiensi besi pada wanita hamil ........................... 219

Penyebab ..................................................................................... 219

Penatalaksanaan anemia pada wanita hamil ............................... 220

Preparat besi oral ................................................................. 221

Preparat besi parenteral ....................................................... 222

Terapi pada periode paska persalinan ................................. 224

Transfusi darah .................................................................... 224

Anemia defisiensi besi pada bayi dan anak ................................ 225

xii

Pemeriksaan laboratorium................................................... 226

Prevalensi defisiensi besi .................................................... 226

Defisiensi besi dan perkembangan saraf ............................. 227

Diagnosis anemia defisiensi besi pada anak ....................... 227

Penyebab anemia defisiensi besi pada bayi dan anak ................. 229

Penatalaksanaan anemia defisiensi besi pada anak .................... 229

Preparat besi oral ................................................................. 229

Respon terapi....................................................................... 230

Preparat besi parenteral ....................................................... 231

Transfusi darah .................................................................... 231

Pencegahan anemia defisiensi besi pada anak .................... 231

Skrining defisiensi besi dan anemia defisiensi besi ............ 233

Anemia defisiensi besi dan penyakit menular ............................ 234

Cacing tambang................................................................... 234

Skistosomiasis ..................................................................... 236

Trikhuris .............................................................................. 237

Sindroma disentri bakteri .................................................... 237

Helycobacter pylori ............................................................. 237

Malaria ................................................................................ 237

KELEBIHAN BESI (IRON OVERLOAD) .................................................. 238

Kelebihan besi sistemik ............................................................................ 238

1. Primer (Hemokromatosis herediter) ........................................... 240

Hemokromatosis klasik ....................................................... 242

Hemokromatosis juvenile ................................................... 243

Hemokromatosis juvenile : defisiensi HJV .................. 243

Hemokromatosis juvenile : defisiensi hepsidin ............ 244

Hemokromatosis juvenile : defisiensi reseptor

tranferin2 (TfR2) .......................................................... 244

Penyakit ferroportin ............................................................ 245

Hemokromatosis neonatal ................................................... 246

2. Sekunder (Transfusional iron overload) ..................................... 246

Talasemia ............................................................................ 247

Anemia sideroblastik kongenital ......................................... 247

Anemia diseritropoietik kongenital ..................................... 248

Sindrom mielodisplastik ..................................................... 248

3. Diagnosis kelebihan besi sistemik .............................................. 248

Diagnosis molekuler ........................................................... 248

Manifestasi klinik kelebihan besi sistemik ......................... 250

4. Penatalaksanaan kelebihan besi sistemik ................................... 250

Terapi pembedahan ............................................................. 250

Plebotomi ............................................................................ 251

Kelasi besi (iron chelator) .................................................. 251

Terapi masa datang .............................................................. 252

5. Prognosis pasien dengan kelebihan besi sistemik ...................... 252

Kelebihan besi lokal (localized iron overload) ......................................... 253

1. Besi dan susunan saraf pusat ...................................................... 253

Penyakit Alzheimer ............................................................. 253

xi

ii

Penyakit Ataksia Freidreich ................................................ 254

Penyakit Parkinson .............................................................. 254

Penyakit Neurodegenerasi tipe I ......................................... 255

Penyakit Sklerosis multiple ................................................. 255

Penyakit Serebrovaskuler .................................................... 256

Penyakit Aseruloplasminemia ............................................. 256

Penyakit gangguan otak lainnya ......................................... 257

2. Besi dan kanker .......................................................................... 257

Peran besi pada karsinogenesis ........................................... 259

Kanker saluran cerna ........................................................... 259

Hepatoma ............................................................................ 260

Adenokarsinoma pankreas .................................................. 260

Kanker payudara ................................................................. 261

Kanker jenis lainnya ............................................................ 261

Anemia dengan kelebihan besi ................................................................. 261

1. Penyakit yang terkait dengan anemia kelebihan besi ................. 261

2. Patogenesis kelebihan besi pada eritropoiesis inefektif ............. 262

Molekul yang menyebabkan kelebihan besi ............................................. 265

Kelasi besi (iron chelator) ........................................................................ 266

1. Patofisiologi kelasi besi .............................................................. 267

2. Peran dan penggunaan klinis kelasi besi .................................... 268

3. Kelasi besi pada kanker .............................................................. 270

Aktivitas anti proliferasi dan lipofilisitas ............................ 271

Aktivitas anti proliferasi dan redoks ................................... 271

4. Kelasi besi pada penyakit neurodegeneratif ............................... 272

5. Efek samping kelasi besi ............................................................ 273

Pedoman dan implikasi klinik kelasi besi ................................................. 273

Daftar pustaka ................................................................................................ 275

BAB IV. PEMERIKSAAN LABORATORIUM ............................................................ 288

Interpretasi darah lengkap ............................................................................. 288

1. Jumlah eritrosit ........................................................................... 288

2. Hematokrit .................................................................................. 289

3. Hemoglobin ................................................................................ 289

4. MCV,MCH dan MCHC .............................................................. 290

5. RDW ........................................................................................... 291

6. Pemeriksaan retikulosit............................................................... 292

7. CHr, RET-He ..................................................................................... 294

Pemeriksaan biokimia serum/plasma ............................................................ 295

1. Protein pengikat besi dalam serum ............................................. 295

2. Pemeriksaan serum feritin .......................................................... 296

Kemaknaan klinik serum feritin .......................................... 297

3. Pemeriksaan serum transferin ..................................................... 299

4. Pemeriksaan saturasi transferin .................................................. 301

Kemaknaan klinik saturasi transferin .................................. 301

5. Pemeriksaan soluble transferrin receptor (sTfR) ....................... 303

Kemaknaan klinik sTfR ...................................................... 304

xiv

6. Pemeriksaan serum besi .............................................................. 306

7. Pemeriksaan protoporfirin eritrosit ............................................. 308

8. Pemeriksaan serum haptoglobin ................................................. 308

9. Pemeriksaan serum seruloplasmin.............................................. 310

Pemeriksaan besi pada jaringan ..................................................................... 310

1. Pemeriksaan serum feritin untuk monitoring ............................. 311

2. Pengukuran kandungan besi pada hati........................................ 311

3. Pengukuran kandungan besi pada jantung.................................. 312

Daftar pustaka ................................................................................................ 314

Indeks ......................................................................................................................

1

BAB I

ASPEK BIOLOGIK DARI BESI

Besi merupakan elemen yang paling banyak di massa bumi dan keempat terbanyak

di permukaan bumi namun mudah dioksidasi menjadi komponen tidak larut dengan

availabilitas rendah. Dalam lingkungan seperti ini, organisme biologis berevolusi untuk

menghemat besi. Analisis kuantitatif dari distribusi besi di jaringan dan perubahannya

pada manusia mengilustrasikan bagaimana hal ini terjadi. Pada awal 1842, von Leibig

menyadari pentingnya fungsi kimia dalam proses kehidupan dan mengajukan teori bahwa

makanan manusia terdiri dari tiga kelas makanan: karbon, nitrogen, dan garam mineral,

yang penting untuk pertumbuhan tulang dan gigi. Analisis komposisi dasar organisme

hidup dari spesies yang berbeda mayoritas menunjukkan adanya unsur logam. Sebagian

besar logam hampir tidak terdeteksi (trace elemen), sementara sedikit yang ditemukan

dalam jumlah yang signifikan. Komposisi logam organisme hampir sama antar spesies,

tidak dalam kuantitas, tetapi dalam proporsi berbagai logam yang terkandung pada

masing-masing spesies atau jaringan. Yang disebut unsur makro adalah: kalsium, natrium,

kalium, dan magnesium yang hadir dalam jumlah besar, dan trace metals (juga dikenal

sebagai mikronutrien) terdapat pada rentang distribusi yang lebar diantara jaringan dan

spesies. Pada saat sekarang ini terdapat delapan tracemetals (besi, seng, tembaga, mangan,

selenium, kobalt, molibdenum, dan kromium), dimana trace metals ini merupakan nutrisi

yang dibutuhkan untuk kesehatan manusia normal dan kontribusi logam-logam ini kurang

dari 0,01 persen dari total berat tubuh (Nadadur et al., 2008).

Ion logam sangat penting untuk kehidupan dan berperan dalam banyak proses

metabolisme dalam setiap sel hidup dengan amat spesifik dan selektif sebagai komponen

enzim dan molekul komplek lainnya. Sel hidup telah berkembang sebagai sistem yang

elegan dan sangat teratur untuk memanfaatkan logam ini berdasarkan pada kondisi redoks-

aktif mereka untuk melindungi sistem seluler dan organel. Ion non-redoks seperti Ca

dan Zn berperan dalam kompleks enzim yang terlibat dalam metabolisme DNA; dimana

transkripsi mRNA mencegah adanya reaksi radikal yang dapat menyebabkan kerusakan

pada asam nukleat. Ion redoks-aktif seperti Fe, Cu, Co, dan beberapa jenis Mn digunakan

dalam komplek enzim yang berpartisipasi dalam reaksi redoks dan konversi komponen

yang mengandung oksigen aktif (Nevo and Nelson, 2006). Sel hidup telah mengembangkan

mekanisme homeostasis untuk mempertahankan keseimbangan di dalam persaingan ion-

ion logam diantara sekian banyak protein pengikatnya, dan untuk mencegah akumulasi

yang abnormal yang dapat menyebabkan kerusakan protein yang bersangkutan. Trace

metals ini harus terkendali, dan dipertahankan pada kadar tertentu untuk menghindari

adanya efek toksik. Sebuah keseimbangan yang kompleks dari homeostasis logam dicapai

dengan interaksi yang terkoordinasi antara penyerapan yang sangat teratur, penyimpanan,

dan proses sekresi. Kekurangan atau kelebihan ketersediaan ion logam karena

ketidakseimbangan gizi atau adanya logam beracun dapat menganggu keseimbangan

ini dengan efek yang merusak termasuk pada sel yang kemampuan bertahannya yang

luar biasa. Alam telah diposisikan sebagai tempat mekanisme homeostatis di berbagai

tingkat, mulai dari pengaturan penyerapan ke dalam tubuh sampai kepada tingkat seluler,

pengangkutan dan pemeliharaan konsentrasi yang sesuai secara fisiologis pada tingkat

seluler, mengatur pengoperasian pertukaran molekul pada tingkat transkripsi, translasi

2

dan stabilitas RNA untuk pengaturan protein ion logam tersebut (Beutler, 2007). Banyak

sekali gangguan homeostasis logam pada manusia yang telah diidentifikasi. Misalnya,

penyerapan besi yang berlebihan memiliki implikasi dalam patologi hemokromatosis

herediter dan penyakit Parkinson karena pengaruh faktor lingkungan atau gaya hidup

(Rouault, 2006).

Salah satu hal yang penting dalam homeostasis besi adalah protein yang mengikat

besi baik protein pada darah, membran sel maupun protein di dalam sel. Protein membran

berfungsi sebagai penjaga gerbang untuk sel dan organel, mengontrol penyerapan dan

pengeluaran zat yang bervariasi mulai dari nutrisi sampai ke ion logam dan obat-obatan,

secara umum disebut sebagai pengangkut (transporter). Para pengangkut ini dapat berupa

pengangkut pasif atau pengangkut yang difasilitasi (facilitated transporter) dimana

memungkinkan bagian dari zat yang terlarut (misalnya, glukosa, asam amino, urea)

melintasi membran dengan menurunkan gradien elektrokimia mereka atau pengangkut

aktif yang membuat ion/gradien terlarut melintasi membran dan memanfaatkan beragam

sistem energy-coupling, untuk mengangkut senyawa dengan melawan gradien. Pompa

ion adalah pengangkut aktif, sementara saluran ion adalah pengangkut pasif. Protein ini

tampaknya dipertahankan (conserved) pada seluruh spesies dan diversifikasinya, mungkin

telah terjadi lebih dari 600 juta tahun yang lalu sebelum pemisahan awal vertebrata dari

invertebrates. Ketersediaan informasi urutan genom untuk banyak model organisme dan

meluasnya penggunaan ekspresi kloning dalam beberapa tahun terakhir telah banyak

membantu untuk identifikasi molekul pengangkut pada semua spesies.

Susunan kimia dan biologi besi

Besi merupakan suatu komponen dari beberapa metaloprotein dan memiliki

peranan penting dalam aktivitas biokimia penting seperti pada pembentukan dan

transport oksigen, pertukaran elektron dan katalisis (Aisen et al., 2001) sehingga besi

diperlukan untuk kehidupan. Fungsi biologis dari besi berdasarkan pada susunan kimia

seperti kapasitasnya untuk membentuk suatu koordinasi yang bervariasi dengan ligand

organik dalam bentuk yang dinamis dan fleksibel dan kekuatan reduksi oksidasi (redox)

yang baik untuk bertukar antara bagian ferrosus, Fe2+ dan ferric Fe3+ (+ 722 m V pada

PH netral). Bioavailibilitas besi secara umum terbatas karena berada dalam kondisi aerob.

Fe2+ siap untuk dioksidasi dalam larutan menjadi Fe3+ yang sebenarnya tidak dapat larut

pada PH fisiologis ( K free

Fe3+ = 10 -18 M ).

1. Besi heme

Bagian penting dari besi sel yang berhubungan dengan protein terdapat dalam

bentuk heme, suatu kelompok bentukan yang umum terdiri dari protoporphyrin IX dan

ionFe2+. Cincin tetrapyrol porphyrin terbentuk dari prekusor umum 5-aminolevulinic

acid (ALA) suatu rangkaian reaksi di sitosol dan mitokondria. Pada metazoa, ALA

dihasilkan dari pengembunan (kondensasi) glisin dan suksinil-CoA yang dikatalisasi 5-

aminolevulinic acid sintease (ALAS). Mamalia mempunyai dua isoform ALAS yaitu

housekeeping isoform (ALAS 1) dan erythroid spesific (ALAS-2) isoform. Penempatan

Fe2+ kedalam protoporphyrin IX dikatalisasi ferrochelatase di mitokondria, merupakan

langkah terakhir dari jalur biosintesis heme. Heme kemudian dikirim ke sitosol untuk

bergabung dengan hemoprotein. Degradasi heme dikatalisasi microsomal heme oxygenase

1 (HO-1) dan homolognya, yaitu HO-2 dan H0-3. Fe2+ yang bebas dimanfaatkan kembali.

3

Reaksi ini juga menghasilkan karbon monoksida yang dapat dilibatkan pada jalur sinyal

(signaling pathways) dan biliverdin yang lebih lanjut akan diubah menjadi bilirubin

secara enzimatik.

Hemoprotein, hemoglobin dan mioglobin yang terdapat secara berlimpah pada

mamalia berfungsi sebagai pembawa oksigen ke jaringan eritroid dan otot. Pengikatan

oksigen diperantarai heme moieities. Hemoprotein lainnya meliputi berbagai sitokrom

dan enzim seperti oksigenase, peroksidase, nitrite oxide (NO) synthases, atau guanylate

cyclase. Heme moieities juga memiiki fungsi dalam reaksi pertukaran elektron (contohnya

pada sitokrom a, b dan c), sebagai aktivator substrat (contohnya pada oksidase sitokrom,

sitokrom P450, katalase) atau sebagai sensor NO (pada guanylate cyclase) (Papanikolaou

et al., 2004).

2. Besi non heme

Bentuk paling umum dari besi non-heme dalam metalo-protein adalah kompleks

besi-belerang(iron- sulfurclusters) seperti 2Fe-S, 3Fe-4Satau 4Fe-4S. Merekamemainkan

berbagai peranan fungsional, mulai dari pertukaran elektron (seperti protein Rieske pada

komplek III dari rantai pernafasan), pengaturan transkripsional (SoxR bakterial dan faktor

transkripsional FNR), stabilisasi struktursal (bakterial endonuklease III) sampai katalisis

(seperti aconitase, suatu enzim dari siklus asan sitrat). Bentuk lain dari kompleks ini

dapat meliputi kelompok iron-oxo (contohnya pada cyclo-oxygenase dan lipoxygenase,

enzim yang terlibat pada respon inflamasi).

Harus diperhatikan bahwa besi non-heme memiliki fungsi utama pada mekanisme

jalur oksigen melalui hipoksia - inducible factor (HIF). Hal ini mengontrol transkripsi

dari susunan dari gen yang terlibat pada eritropoesis, angiogenesis, proloferasi sel atau

survival, glikolisis dan metabolisme besi sebagai respon terhadap tersedianya oksigen

(Bruick, 2003). Stabilitas dari subunit HIF-1α secara langsung diatur oksigen. Pada

normoksia, HIF-1α didegradasi oleh proteasome setelah hidroksilasi pada P402 dan P564

dengan dua wilayah degradasi yang bebas secara fungsional. Modifikasi ini diperlukan

untuk pengenalan HIF-1α protein von Hipel-Lindau (pVHL) yang merupakan komponen

dari komplek E3 ubiquitin ligase (Jakkola et al., 2001). Hidroksilasi P402 dan P564

dikatalisasi HIF prolyl-4-hydroxylases, yaitu suatu enzim yang bergantung pada oksigen

dan besi, anggota dari keluarga besar 2–oxoglutarate-dependent oxygenases sehingga

HIF prolyl-4- hydroxylases memiliki fungsi penting sebagai sensor oksigen.

Distribusi besi dalam tubuh

Distribusi besi

Tubuh manusia mengandung sekitar 3 – 5 gram besi (45 – 55 mg/kg berat badan

pada wanita dan pria dewasa), terdistribusi seperti pada gambar 1. Mayoritas besi dalam

tubuh (60 – 70%) dalam bentuk hemoglobin yang bersirkulasi pada sel darah merah

(Andrew, 1999). Organ lain yang kaya akan besi adalah hati dan otot. Sekitar 20-30% besi

dalam tubuh tersimpan dalam hepatosit dan makrofag reikuloendotelials, dan sejumlah

besar dalam feritin dan degradasinya menghasilkan hemosiderin. Besi yang tersisa dalam

tubuh terutama terdapat pada mioglobin, sitokrom dan enzim yang mengandung besi.

Orang sehat menyerap 1 – 2mg besi dari makanan setiap harinya, yang mengkompensasi

kehilangan besi tidak spesifik oleh karena deskuamasi sel di kulit dan usus halus. Sebagai

tambahan, secara fisiologis wanita yang mengalami menstruasi kehilangan besi dari darah

4

yang keluar. Eritropoeisis memerlukan sekitar 25 – 30 mg besi perhari, terutamanya

bersal dari besi yang didaur ulang oleh makrofag retikuloendotelial dari sel darah yang

sudah tua. Pengambilan besi yang terikat pada transferin (3 mg) sangatlah dinamis dan

menjalani lebih dari 10 kali daur ulang setiap hari.

Besi dalam bentuk bebas sangat reaktif dan menyebabkan kerusakan sel dan

jaringan melalui kemampuannya mengkatalisis pembentukan spesies oksigen reaktif.

Pada organisme hidup, besi membentuk kompleks dengan protein atau molekul organik

kecil (sitrat, asetat), yang mengurangi reaktivitasnya. Transferin merupakan protein

karier fisiologis besi di plasma. Normalnya, hanya 20 – 40% lokasi ikatan yang tersedia

pada molekul transferin diisi besi feri. Kandungan besi di plasma hanya 2 – 3 mg

jadi kompartemen ini harus berganti (recycling) setiap beberapa jam untuk memenuhi

kebutuhan besi sehari sekitar 20 – 25 mg/hari. Prekusor eritrosit mengambil besi hampir

secara eksklusif melalui reseptor transferin (TfR1) sehingga ketersediaan besi untuk

prekusor eritrosit bergantung sepenuhnya pada transferin plasma. Sebaliknya, hepatosit

dan sel non-eritroid lainnya dapat juga mengambil besi yang tidak terikat pada transferin

(nontransferin bound iron atau NTBI) sebuah proses yang menjadi sangat penting pada

kelebihan besi dimana saturasi transferin plasma mencapai 100%. Bentuk penyimpanan

besi seluler adalah protein feritin yang sferik yang berongga yang kavitasnya mengandung

besi dalam bentuk feri yang membentuk kompleks dengan anion hidroksi dan fosfat

(Ganz, 2012).

Gambar 1. Distribusi besi di dalam tubuh orang dewasa

(Papanilkolou et al., 2004)

Penyerapan besi di usus

Pada laki-laki dewasa mengandung kurang lebih 4 g besi dimana 2,5 g -nya dalam

bentuk hemoglobin, 1g disimpan secara dominan di hepatosit dan makrofag hepar dan

lien, dan sebagian besar sisanya didistribusikan di mioglobin, sitokrom dan feroprotein

lainnya. Hanya sekitar 1 – 2 mg/hari, atau < 0,05%/hari, hilang dari tubuh sebagian besar

5

dari deskuamasi dan kehilangan darah minimal. Dalam kondisi stabil, jumlah ini diganti

melalui absorpsi besi intestinal. Walaupun besi yang hilang dapat meningkat seiring

dengan peningkatan cadangan besi, perubahan ini tidak secara signifikan berkontribusi

pada homeostasis; absorpsi besi intestinal sejauh ini merupakan penentu yang dominan

dari kandungan besi di tubuh. Diet orang asing tipikal mengandung kurang lebih 15 mg

besi per hari dan hanya kurang lebih 10% diabsorbsi. Pemulihan dari kehilangan darah

menyebabkan peningkatan absorpsi besi sampai 20 kali lipat, mengindikasikan bahwa

duodenum tempat dimana besi diabsorpsi memiliki kapasitas cadangan yang besar

untuk absorpsi besi dan beberapa faktor yang mempengaruhi penyerapan dapat dilihat

pada gambar 2. Peningkatan patologis absorpsi besi intestinal merupakan penyebab

umum kelebihan besi, seperti yang terjadi dengan kelebihan besi pada hemokromatosis

herediter dan β-talasemia yang tidak tergantung transfusi. Transfusi darah dan pemberian

komponen besi secara parenteral memintas regulasi absorpsi besi di saluran cerna dan

menjadi sumber penyebab lain dari kelebihan besi.

Gambar 2. Kapasitas penyerapan besi dapat ditingkatkan

tergantung dari faktor yang mempengaruhi seperti aktivitas

eritropoietik, hipoksia dan sebagainya (Anderson et al., 2009)

Pada individu yang tidak ditransfusi, besi masuk ke dalam tubuh secara eksklusif

melalui diet. Karena tidak ada pengaturan ekskresi besi melalui hati atau ginjal,

keseimbangan besi terutama dikendalikan pada tingkat penyerapan di usus. Studi

ferokinetik yang elegan yang dilakukan pada pertengahan abad ini memberikan wawasan

fisiologis yang penting dalam penyerapan zat besi pada manusia dan distribusinya, namun

pemahaman molekuler mengenai penyerapan zat besi datang beberapa dekade kemudian

(dan masih belum lengkap). Pada pertengahan 1990-an petunjuk-petunjuk yang tersedia

masih belum cukup bermanfaat karena siklus transferin diketahui tidak memiliki peran

langsung dalam penyerapan zat besi di usus. Transport besi pada mamalia tampaknya

secara mekanis berbeda dengan bakteri dan eukariota bersel tunggal, dan transporter

ATPase tembaga, yang ditemukan beberapa tahun sebelumnya, tidak menunjukkan

afinitas untuk besi. Pemurnian protein telah dilakukan selama beberapa dekade tanpa

keberhasilan. Akan tetapi terlepas dari kendala-kendala tersebut dan sepenuhnya secara

kebetulan, transporter besi transmembran pertama pada mamalia akhirnya ditemukan

dengan menggunakan teknik modern (Fleming et al., 1997).

6

Besi dalam diet sebagian besar diserap dalam usus halus bagian proksimal, dekat

gastro-duodenal junction. Tiga jalur dikemukakan untuk memediasi proses penyerapan

yaitu jalur besi heme, non-heme dan besi lainnya. Besi non-heme tidak efisien diserap,

dan jalur molekuler yang terlibat dalam penyerapan ini mempunyai karakteristik yang

bervariasi (Andrews, 1999). Setiap langkah transportasi transmembran dimediasi

kumpulan protein pengangkut dan enzim aksesori (accesssory enzymes) yang mengubah

keadaan besi menjadi teroksidasi untuk memfasilitasi proses pengangkutan. Meskipun,

cara paling efisien penyerapan besi adalah dari heme, mekanisme penyerapan besi dari

sumber ini belum jelas. Penyerapan besi lain yang kurang dipahami adalah mekanisme

mucin-integrin mobilferrin pathway.

Sel di bagian proksimal dari duodenum terpolarisasi diatur dalam vili yang berbentuk

seperti jari yang menonjol ke dalam lumen usus untuk memaksimalkan daerah permukaan

penyerapan. Setiap sel penyerapan, atau enterosit, memiliki microvilus brush border di

permukaan apikalnya (luminal). Sebagian besar besi nonheme pada makanan berada

dalam bentuk feri (Fe3+). Feri harus direduksi menjadi fero (Fe2+), baik secara kimia atau

melalui aksi dari ferireduktase brush border seperti sitokrom B duodenal (juga dikenal

sebagai DCYTB), suatu sitokrom homolog B561 yang mungkin menggunakan asam

askorbat sebagai kofaktor. CYBRD1 adalah salah satu dari 2 molekul yang berhubungan

dengan transportasi besi yang ditemukan McKie melalui pendekatan substraksi RNA

yang sangat produktif. Yang mengejutkan, meskipun ekspresi CYBRD1 diinduksi secara

nyata pada binatang yang kekurangan besi, gangguan pada gen CYBRD1 murine tidak

menghasilkan fenotipe seperti pada tikus yang memakan chow (makanan hewan berbahan

dasar serealia) standar (Gunshin et al., 2005). Anggota keluarga ferireduktase STEAP juga

diekspresikan di dalam usus (Ohgami et al., 2006). Sementara molekul tersebut adalah

kandidat yang baik untuk ferireduktase enzimatik di brush border, peran CYBRD1 dan

STEAPs dalam penyerapan zat besi usus tetap tidak jelas.

Besi Fe2+ memasuki enterosit melalui DMT1, transporter besi yang sama yang

digunakan untuk transfer besi di endosomal dalam siklus transferin. Bentuk DMT1 usus

dihasilkan dari splice isoform mRNA yang berbeda. DMT1 usus terutama terlokalisasi

pada membran apikal dan endosome subapikal. Proton yang diperlukan untuk kotransport

logam disediakan asam lambung yang mengalir ke bagian proksimal duodenum dimana

DMT1 paling banyak diekskresikan dan tampaknya yang paling aktif. Kebutuhan untuk

kotransport proton menjelaskan mengapa pengobatan dengan antasida atau penghambat

histamin H2 mengganggu penyerapan zat besi. Ekspresi DMT1 secara dramatis diinduksi

defisiensi zat besi, dan mungkin diatur pada tingkat paska-transkripsional. DMT1 juga

dapat berfungsi sebagai portal masuk secara fisiologis yang penting untuk kation logam

divalen lainnya termasuk Mn2+, Co2+, Zn2+, Cu2+, dan Pb2+, meskipun fungsinya secara

definitif yang telah diketahui hanya untuk Fe2+ secara in vivo. Peran signifikan DMT1

dalam penyerapan usus terlihat dari studi pada tikus dengan anemia mikrositik dan tikus

Belgrade. Mutasi spontan(G185R) yang ditemukan pada kedua strain menyebabkan

efek yang signifikan dalam penyerapan besi pada usus dan penggunaan besi prekursor

sel eritroid. Juga, mutasi gen DMT1 (Slc11a2-/- tikus) semakin menegaskan perannya

dalam penyerapan besi pada usus. Tapi studi ini juga menunjukan bahwa DMT1 tidak

penting untuk transfer besi dari plasenta atau akuisisi besi jaringan lainnya (Gunshin et

al., 2005). Mutasi DMT1 yang diamati pada manusia yang menderita anemia kongenital

tidak menyebabkan gangguan penyerapan besi di usus. Efek ini dapat dikompensasikan

7

melalui efisiensi penyerapan besi heme, dan dalam hal ini terkait dengan kelebihan zat

besi di hati.

Satu-satunya homolog DMT1 pada mamalia yaitu NRAMP1 (Natural resistance

associated macrophag protein 1), yang diidentifikasi Vidal et al. melalui kloning

posisional dari tikus dimana proetin terlibat dalam pertahanan inang terhadap patogen

intra seluler dalam makrofag. NRAMP1 diekspresikan dalam fagosome sel fagosit yang

telah diaktifkan. DMT1 diketahui berperan sebagai transporter logam transmembran,

studi fungsional menunjukkan bahwa NRAMP1 juga memiliki aktivitas serupa (Forbes

dan Gros, 2003). Ia memiliki aktivitas bakteriostatik tetapi tidak bakterisidal, diperkirakan

karena protein bertindak untuk mengeluarkan logam tersebut dari fagosome dimana

mikroorganisme bereplikasi, sehingga hal ini akan mengurangi ketersediaan besi dan/

atau mangan untuk mereka. Homolog protein dalam ragi, lalat, dan ikan zebra juga

mengangkut besi dan kation divalen yang serupa. Studi pada binatang yang mentargetkan

gangguan pada gen yang mengkode DMT1 pada murine menegaskan bahwa DMT1 adalah

transporter besi transmembran utama yang membawa besi nonheme pada makanan ke

dalam sel epitel usus intestinal dan memediasi penyerapan zat besi melalui siklus transferin

dalam prekursor eritroid (Gunshin et al., 2005). Akan tetapi, kebanyakan tipe sel lainnya

tampaknya tidak memerlukan DMT1 untuk penyerapan zat besi. Hal ini menunjukkan

bahwa terdapat importer besi transmembran lainnya. Penelitian penyerapan besi yang

tidak terikat transferin (NTBI = non transferin bound iron) sel kultur pada studi in vitro

membuktikan kesimpulan tersebut. Namun, selain dari saluran/kanal kalsium tipe-L (L-

type calcium channel), yang memiliki kemampuan membawa besi, tidak ada kandidat

sesuai yang bisa diidentifikasi yang dapat mengangkut atom besi secara langsung ke

dalam sel. Terdapat jalur penyerapan besi siderofor yang dimediasi lipocalin-2 (juga

disebut NGAL, 24p3) tetapi peran fisiologisnya belum sepenuhnya diketahui.

Setelah berada di sel epitel usus, besi memiliki setidaknya 2 kemungkinan nasib

yang mungkin terjadi. Pertama mungkin tetap berada dalam sel untuk digunakan

atau disimpan. Besi ini tidak pernah diserap ke dalam tubuh, melainkan hilang ketika

enterosit menua dan mengelupas ke dalam lumen usus. Kedua besi yang diserap diekspor

melintasi membran basolateral dari enterosit. Transporter besi basolateral, ditemukan

secara bersamaan oleh 3 laboratorium, disebut feroportin (juga disebut IREG1, MTP1,

SLC39A1, dan sekarang SLC40A1). Feroportin berada pada membran basolateral, dan

juga ditemukan dalam makrofag yang terlibat dalam daur ulang besi dari hemoglobin

eritrosit tua. Gangguan yang ditargetkan terhadap gen feroportin murine menunjukkan

pentingnya feroportin pada kedua tempat tersebut (Donovan et al., 2005).

Meskipun studi fungsional tidak lengkap, feroportin tampaknya mentransport

ion fero. Transport difasilitasi multicopper ferroxidase hephaestin, suatu protein yang

menyerupai seruloplasmin. Awalnya feroksidase ini dianggap penting hanya untuk

mengoksidasi Fe2+menjadi Fe3+ untuk membawanya ke transferin. Namun, baru-baru

ini ditunjukkan bahwa seruloplasmin diperlukan untuk menjaga lokalisasi feroportin

di permukaan sel. Situasi ini agak analog dengan transportasi besi dalam ragi, di mana

besi permease FTR1 (secara fungsional analog tapi secara struktural tidak terkait dengan

DMT1) membutuhkan multicopper ferroxidase FET3 untuk memperbaiki lokalisasinya

pada permukaan sel.

Penyerapan besi nonheme di usus sudah dipahami secara terperinci, akan tetapi

penyerapan besi heme, terutama yang berasal dari daging, masih kurang dipahami.

8

Walaupun sebagian protein eksporter heme belum bisa dijelaskan (Krishnamurthy et al.,

2004), nampaknya sebagian besar besi heme dalam makanan dibebaskan dari protoporfirin

oleh heme oksigenase untuk memasuki common pathway dengan besi non heme sebelum

meninggalkan epitel penyerapan (entrosit). Pada tikus yang tidak mempunyai hepaestin

akan terjadi anemia defisiensi besi dengan retensi besi di mukosa. Karena tubuh tidak

mempunyai mekanisme ekskresi besi yang baik maka proses penyerapan besi menjadi

hal yang sangat penting dan harus selalu dalam regulasi yang ketat. Dalam keadaan

normal hanya sekitar 1 – 2 mg besi yang diserap dari makanan untuk mengkompensasi

kehilangan besi dari pelepasan sel epitel usus, pengelupasan kulit dan sel saluran kencing,

perdarahan dan keringat. Pada kondisi dimana dibutuhkan besi yang lebih banyak seperti

pada peningkatan eritropoesis atau kehamilan maka penyerapan besi dapat ditingkatkan

sampai batas tertentu dan sebaliknya pada kondisi kelebihan besi akan terjadi penekanan

proses penyerapan besi. Apabila terjadi gangguan pada pengaturan proses penyerapan

ini atau pada pada proses transfusi darah merah bisa terjadi kelebihan besi karena tubuh

tidak mempunyai sistem ekskresi besi.

Gambar 3 di bawah menjelaskan bagaimana besi diserap di duodenum bagian

atas baik besi dalam bentuk heme maupun non heme dan selanjutnya sebagian besar

akan dieksport keluar sel untuk diangkut tranferin untuk proses eritropoiesis. Sebagian

kecil akan tersimpan sebagai feritin dan akan dikeluarkan dari tubuh bersamaan dengan

pengelupasan apitel usus (Donovan et.al.,2006).

Gambar 3. Proses penyerapan besi di saluran cerna bagian atas,

digambarkan melalui sel epitel duodenum (enterosit)

(Donovan et al., 2006)

Proses kehilangan besi dari tubuh

Besi tidak secara aktif diekskresikan dari dalam tubuh melalui urin atau usus. Besi

hanya hilang bersama dengan sel dari kulit dan permukaan dalam tubuh (usus), saluran

9

kemih dan saluran nafas. Jumlah hilangnya besi diperkirakan sebanyak 14 mikrogram/

kgBB/hari. Pada anak-anak mungkin lebih tepat untuk menghubungkan hilangnya besi

dengan luas permukaan tubuh. Seorang wanita non menstruasi seberat 55 kg kehilangan

0,8 mg besi/hari dan seorang laki-laki seberat 70 kg kehilangan besi sekitar 1 mg/hari.

Rentangan variasi individual diperkirakan ± 15%. Penelitian sebelumnya menemukan

bahwa kehilangan besi melalui keringat dapat dipertimbangkan, khususnya pada iklim

yang panas dan lembab. Namun, penelitian terbaru yang memberikan perlindungan

ekstensif untuk menghindari interferensi kontaminasi besi dari kulit selama pengumpulan

keringat tubuh total menunjukkan bahwa kehilangan besi dari keringat dapat diabaikan

(Brune, 1986).

Kehilangan besi menstrual sangat konstan dari bulan ke bulan untuk wanita secara

individual namun bervariasi secara bermakna dari satu wanita ke wanita yang lain. Bagian

utama dari variasi ini adalah masalah genetik yang dikontrol aktivator fibrinolitik di

mukosa uterus pada populasi yang terpisah jauh secara geografis (Burma, Kanada, Cina,

Mesir, Inggris, dan Swedia). Penemuan ini secara kuat menunjukkan bahwa sumber utama

variasi pada status besi pada populasi yang berbeda tidak berhubungan dengan variasi pada

kebutuhan namun variasi pada absorbsi besi dari makanan (pernyataan ini tidak termasuk

investasi cacing tambang dan parasit lainnya). Hilangnya besi menstrual, dirata-ratakan

selama siklus menstrual keseluruhan selama 28 hari, sekitar 0,56 mg perhari. Distribusi

frekuensi hilangnya besi menstrual secara fisiologis sangat miring (condong ke kanan).

Penambahan rata-rata hilangnya besi basal (0,8 mg/hari) dan variasinya memungkinkan

dapat dihitung distribusi kebutuhan besi total pada wanita sebagai penjumlahan antara

distribusi kehilangan besi menstrual dan basal. Rata-rata kebutuhan besi harian adalah

1,36 mg, pada 10% wanita, kebutuhan tersebut meningkat hingga 2,27 mg dan pada 5%

hingga 2,84 mg (Hallberg et al., 1991). Pada 10% remaja (dalam masa pertumbuhan)

kebutuhan besi total harian mencapai 2,65 mg, dan pada 5% remaja wanita mencapai

3,2mg. Karena adanya kemiringan dari distribusi normal kehilangan besi akibat menstruasi

sehingga hal ini menjadikan masalah nutrisi yang besar karena penilaian kehilangan besi

secara individual sangat tidak dapat dipercaya. Hal tersebut berarti bahwa wanita dengan

kehilangan besi secara fisiologis namun berat tidak dapat teridentifikasi dan tertangani

dengan suplementasi besi. Pemilihan metode kontrasepsi juga sangat mempengaruhi

kehilangan besi melalui menstruasi.

Pada wanita post menopause dan orangtua yang masih aktif secara fisik, kebutuhan

besi perunit berat badan sama dengan pria. Saat aktivitas fisik menurun sebagai hasil

dari penuaaan, volume darah menurun dan masa hemoglobin berkurang, menyebabkan

pergeseran pada penggunaan besi dari hemoglobin dan otot ke penyimpanan besi. Hal

ini berdampak pada pengurangan kebutuhan besi harian. Karena itu defisiensi besi pada

orang tua jarang karena penyebab nutrisional namun umumnya karena hilangnya besi

secara patologis.

Besi plasma: kunci untuk terjadinya overload besi dan anemia defisiensi besi

Besi adalah elemen yang esensial untuk proses metabolik di dalam sel dan organis

medan yang terpenting pada proses penyediaan besi sistemik adalah pengaturan yang

adekuat dari kadar besi plasma. Besi beredar di dalam darah terikat dengan transferin

yang merupakan glikoprotein yang mempunyai dua tempat ikatan untuk molekul besi feri

(Fe+3). Pengikatan besi transferin ini akan mempertahankan besi dalam bentuk terlarut dan

10

transferin ini berfungsi sebagai pengangkut utama yang akan menghantarkan besi ke semua

sel melalui reseptor transferin (TfR1) sehingga hal ini akan mengurangi pembentukan

radikal bebas. Pada manusia plasma transferin hanya sekitar 30% tersaturasi dengan besi,

dimana saturasi yang kurang dari 16% menunjukkan adanya defisiensi besi dan saturasi

lebih dari 45% merupakan tanda dari kelebihan besi. Apabila saturasi ini melebihi 60%

maka besi yang tidak terikat transferin (NTBI) akan mulai terakumulasi di dalam darah

dan ini sangat berbahaya karena bisa merusak sel parenkim, karena itu sistem homeostatis

dari regulasi besi harus mampu mempertahankan kadar saturasi transferin pada tingkat

yang normal. Sistem ini harus memberikan respon terhadap proses yang membutuhkan

besi seperti misalnya eritropoesis dan pada sisi lain memberi sinyal pada tubuh untuk

menyediakan besi ke aliran darah. Besi akan dilepaskan ke dalam sirkulasi dari epitel

duodenum yang normalnya menyerap besi dari makanan sekitar 1 – 2 mg/hari, dan besi

juga dilepaskan makrofag dimana besi ini berasal dari daur ulang eritrosit yang sudah tua

dengan jumlah sekitar 20 – 25 mg. Dalam hal ini sel hepar akan memainkan peran ganda

di dalam metabolism besi sistemik. Hepatosit merupakan tempat utama penyimpanan

besi dan sekaligus juga memproduksi hormon hepsidin (Hamp, LEAP1) yang merupakan

hormon penting untuk regulasi besi sistemik. Dalam melaksanakan fungsinya hormon

ini berikatan dengan molekul pengekspor besi ke luar sel (ferroportin) pada permukaan

basolateral dari sel yang mengekspor besi (iron–releasing cells), yang akan memicu

proses degradasinya sehingga besi yang ditransfer keluar akan berkurang. Gangguan pada

metabolisme hepsidin baik yang didapat maupun yang kongenital akan menyebabkan

defisiensi besi apabila kadar hepsidin tinggi atau kelebihan besi (iron-overload) apabila

kadar hepsidin rendah. Serum feritin merupakan ukuran dari simpanan besi, dimana

kadar serum feritin yang rendah menunjukkan adanya simpanan besi yang berkurang

sebaliknya kadar yang meningkat menunjukkan adanya kelebihan besi. Kondisi inflamasi

yang disebabkan infeksi, kanker atau gangguan hati juga bisa meningkatkan kadar serum

feritin. Masih belum jelas sekali fungsi fisiologis dari serum feritin ini demikian pula

sumbernya apakah dia berasal dari sel yang mengalami kerusakan ataukan diproduksi

dengan mekanisme tertentu. Secara molekuler serum feritin didominasi subunit rantai

L yang hanya sebagian mengalami glikosilasi dan biasanya serum feritin mengandung

jumlah besi yang sedikit (Andrew, 2008).

Walaupun asupan besi dari diet bervariasi dan perubahan pada aktivitas eritropoetik

yang juga bervariasi karena adanya kehilangan darah yang periodik ataupun hanya sesaat,

akantetapikonsentrasibesidiplasmanormalnyarelatifstabilpadarentang 10-30 µm. Kadar

besi rendah yang terjadi secara kronis menurunkan persediaan besi untuk eritropoesis dan

proses lainnya, menyebabkan timbulnya anemia dan disfungsi dari sel lain yang sensitif

terhadap besi. Konsentrasi besi yang konstan tinggi mengarah pada saturasi transferin

yang tinggi dan pembentukan NTBI dengan konsekuensi akan terjadi deposisi kelebihan

besi di hepar, kelenjar endokrin, miosit jantung dan jaringan lain. Kelebihan besi di sel

dapat menyebabkan kerusakan jaringan karena besi dapat mengkatalisis pembentukan

spesies oksigen reaktif, yang dapat menyebabkan kerusakan DNA, peroksidasi lipid, dan

oksidasi protein.

LIP (Labile iron pool)

Dalam keadaan bebas besi di dalam plasma maupun didalam sitoplasma sel

akan mengalami pengendapan (presipitasi) dan akan menimbulkan kerusakan sel,

11

oleh karenanya besi harus berada dalam ikatan dengan molekul tertentu (ligands). Di

dalam sirkulasi darah besi berada dalam bentuk kompleks dengan 3 protein utama yaitu

transferin, heme dan feritin. Disamping bentuk ini di dalam plasma dikenal juga bentuk

ikatan besi yang tidak melibatkan transferin yaitu yang disebut NTBI (non-transferrin

bound iron). NTBI ini memainkan peranan pentingnya terutama pada kondisi terjadi

kelebihan besi (overload iron). Namun demikian NTBI tidak hanya menyangkut tidak

adanya ikatan dengan transferin saja, tapi juga dengan molekul heme ataupun feritin,

sehingga penamaan NTBI menjadi kurang tepat.

Sedangkan di dalam sitoplasma, besi ditemukan dalam beberapa bentuk, yaitu

besi yang berada dalam vesikuler yaitu besi yang baru masuk ke dalam sel dari besi

dalam plasma karena ikatan kompleks transferin-besi dengan reseptor transferin. Bentuk

lainnya adalah besi yang diikat dalam molekul feritin yang merupakan besi simpanan

tubuh utama dimana satu molekul feritin dapat mengikat molekul besi maksimal sampai

4.500 atom. Hemosiderin merupakan molekul feritin yang diduga mengalami degradasi.

Bentuk kompleks besi lainnya didalam sitoplasma adalah kompleks besi yang berasosiasi

dengan protein prostetik lainnya dan kompleks ini dapat berpartisipasi dalam berbagai

reaksi biologis tubuh. Besi dalam bentuk ini diketahui dapat membantu proses katalisasi

dalam reaksi elektron transfer, sintesis DNA dan proses detoksifikasi. Bentuk kompleks

besi intra seluler yang terakhir adalah kompleks besi transit, yang juga disebut sebagai

labile iron pool (LIP) (Kakhlon, 2002).

Istilah LIP pertama kali dicetuskan Greenberg dan Wintrobe pada tahun 1946 dan

dikenalkan lagi oleh Jacobs tahun 1977 sebagai transient iron pool, bahkan akhir-akhir

ini diberi nama dengan chelatable iron karena sebagian besar metode pemeriksaannya

berdasarkan adanya ikatan dengan kelator metal. LIP (gambar 4) didefinisikan sebagai

senyawa besi yang terikat secara lemah dengan kelator yang berat molekulnya rendah

dan dapat dengan cepat melewati membran sel. Diduga kompleks ini mengandung besi

feri dan fero sekaligus yang berikatan dengan berbagai molekul ligan dengan afinitas

yang lemah. LIP ini hanya sekitar 3 – 5% dari total besi dalam tubuh (Kruszewski, 2004).

Kompleks besi ini merupakan besi yang mempunyai peran penting dalam kaitannya dan

hubungannya dengan besi vesikuler, besi simpanan dan kompartemen besi fungsional

intraseluler. Besi ini tidak ada kaitannya dengan protein penyimpanan besi feritin maupun

transferin, dan karenanya dapat juga disebut besi non-transferin intraseluler ( intracellular

NTBI) (Brissot et al., 2011).

Pergerakan dan fungsi yang terkait dengan keberadaan LIP di dalam sel masih

belum jelas diketahui. Untuk menghindari terbentuknya radikal bebas, besi harus diikat

dalam ikatan dengan molekul protein yang memadai. Molekul ini diduga merupakan ligan

yang berikatan dengan longgar dengan besi dan mempunyai berat molekul yang rendah

seperti sitrat, asetat, ion organik seperti fosfat dan karboksilat, polipeptida dan beberapa

komponen permukaan sel. Glutation juga dianggap merupakan komponen yang penting

untuk pengikatan besi intra seluler ini ( Kruszewski, 2004).

12

Gambar 4. Keberadaan pool besi bebas (LIP)

di dalam sitosol (Wang dan Pantopoulos, 2011)

1. Penentuan LIP

Kadar LIP secara spesifik diperiksa pada sel hidup dengan menggunakan metode

mikroskop floresens dan kemudian diubah dengan menggunakan mikroskop laser sken.

Pemeriksaan non invasif lainnya dengan mengaplikasikan teknik sensor metal floresensi

menggunakan calcein. LIP, juga dikenal sebagai besi katalitik, awalnya didefinisikan

sebagai besi transional antara besi ekstra seluler dengan intra seluler dan umumnya

berikatan dengan molekul yang mempunyai berat molekul rendah. Namun secara umum

LIP adalah kumpulan senyawa besi baik dalam bentuk Fe+2 maupun Fe+3, yang berperan

pada proses siklus reduksi-oksidasi. Sifat ini yang menyebabkan besi menjadi senyawa

yang sangat berbahaya karena kemampuannya membentuk radikal spesies seperti radikal

hidroksil dan radikal lainnya. Walaupun kandungan besi total dalam tubuh manusia sekitar

3 – 5 gr, LIP hanya mengandung sekitar < 70 – 90 mg (Shah et al., 2008) atau sekitar <

5% ( 50 – 100 uM) dari total besi tubuh (Kakhlon et al., 2002). Diketahui bahwa kadar

ini akan meningkat pada banyak penyakit. Ada dua hal yang diketahui dari bukti-bukti

tentang peran LIP pada suatu kondisi penyakit yaitu adanya peningkatan kadar LIP pada

kondisi sakit dan dengan pengikat besi terbukti memberi efek proteksi sehingga diduga

ada hubungan kausa efek yang cukup meyakinkan antara peningkatan kadar LIP dengan

timbulnya penyakit. Hal ini sudah terbukti pada beberapa jenis penyakit seperti penyakit

gagal ginjal akut dan kronik, infark miokard akut dan penyakit neurodegeneratif seperti

Parkinson, Frederick Ataxia dan lainnya. Dari sini diduga nampaknya peran LIP dalam

timbulnya suatu penyakit adalah melalui kerusakan seluler (Shah et al., 2008).

Pengukuran LIP pada sel kultur memberikan informasi bahwa kadar LIP

dipertahankan dalam kisaran yang sangat sempit. Diduga kadar tersebut dipertahankan

secara berkeseimbangan untuk memenuhi kebutuhan sel akan besi disatu sisi namun

disisi lainnya mencegah kelebihan besi yang dapat sangat berbahaya bagi sel karena

dapat menimbulkan radikal bebas. Kadar LIP di monitor ketat oleh IRPs (Iron regulatory

proteins) dan akan dilakukan pengaturan dengan melakukan koreksi apabila ada kelebihan

atau kekurangan dengan mengaktifkan baik protein simpanan seperti feritin ataupun

13

transferin untuk mengambil besi dari luar sel. Kita ketahui bahwa IRPs mempunyai peran

sebagai regulator besi di tingkat seluler dengan berikatan dengan komponen IRE dari

mRNA untuk feritin, transferin maupun protein lainnya. Apabila kadar LIP rendah, maka

IRP akan mengikat IRE dari mRNA yang mengkode pembentukan protein transferin dan

DMT1 sehingga terjadi peningkatan ambilan besi dari luar sel, sebaliknya apabila kadar

LIP tinggi maka IRP akan berikatan dengan besi dan IRE akan mengalami degradasi

sehingga terjadi peningkatan translasi feritin dan besi akan diikat sehingga mencegah

kelebihan besi bebas yang dapat sangat berbahaya (Einstein et al., 2000). Pada beberapa

kondisi didapatkan juga adanya mekanisme kontrol LIP diluar IRP seperti didapatkan pada

kasus dengan ekspresi berlebih protein HFE pada penyakit Hemokromatosis herediter

dimana kadar LIP dimodulasi melalui reseptor transferin. Juga didapatkan adanya peran

sitokin seperti TNFa, IL-1, IL-6 pada kadar LIP.

Disamping masih merupakan misteri dari mana asal usulnya LIP, penentuan

sumber LIP masih lebih banyak diketahui dibandingkan dengan ligannya. Kebutuhan

yang konstan dan terus menerus akan besi untuk pembuatan protein-protein penting yang

mengandung besi akan memaksa suatu aliran besi yang permanen dari ekstra seluler

ke dalam sitoplasma. Karenanya ambilan besi merupakan sumber utama dari LIP. Pada

kebanyakan mamalia ambilan besi dilakukan melalui dua cara yang berbeda tergantung

jenis besinya dan juga jenis selnya sendiri. Besi yang terikat dengan transferin akan diambil

lewat reseptor transferin dan akan dimasukkan ke dalam sitoplasma sel. Sedang besi yang

tidak terikat dengan transferin akan dimasukan melalui DMT1. Adanya peningkatan

ambilan besi melalui DMT1 ini akan meningkatkan kadar LIP. Disamping sumber asupan

dari luar sel, sumber LIP yang lain adalah berasal dari protein-protein besi intraseluler.

Yang paling penting adalah feritin yaitu protein penyimpan besi yang dapat menyimpan

molekul besi sampai 4.500 atom per molekul. Feritin memainkan peran yang berbeda

tergantung kadar besi di dalam sel. Pada saat kadar besi seluler berlimpah maka feritin

akan berfungsi sebagai protein yang menyimpan besi sehinggga mencegah besi bersifat

toksik terhadap sel itu sendiri. Ekspresi yang berlebihan dari rantai berat (H) dari feritin

akan menurunkan kadar LIP dan akan menurunkan kadar H2O2 sehingga tidak terjadi

kerusakan DNA. Sebaliknya apabila kadar besi di dalam sel rendah, feritin akan bertindak

sebagai sumber besi yang sangat dibutuhkan untuk mensintesis protein dan ensim yang

mengandung besi, akan tetapi bagaimana proses pelepasan besi dari molekul feritin masih

belum jelas diketahui. Sumber LIP lainnya adalah protein heme yang banyak dijumpai di

dalam sel. Tidak seperti besi yang berasal dari feritin dan transferin, besi yang berasal dari

ikatan dengan heme ini akan masuk dalam reaksi Fenton yang akan menghasilkan radikal

bebas. Untuk mencegah toksisitas besi heme pada kondisi stres aksidatif dapat dilakukan

oleh ensim heme oksigenase, karena ensim heme oksigenase akan mengoksidasi protein

heme menjadi CO, biliverdin dan besi fero (Kruszewski, 2004).

2. Interaksi antara LIP dan produksi oksigen radikal dan efeknya pada kerusakan

sel

Kerusakan jaringan akibat induksi radikal oksigen memerlukan keterlibatan aktif

dari logam seperti besi. Strategi proteksi seluler untuk melawan efek oksidan adalah

dengan mengaktifkan ekspresi protein yang dapat mengikat besi yaitu feritin. Hal ini

terlihat pada studi dimana terlihat efek protektif dari feritin apabila polimer apo feritin

H ditambahkan pada kultur sel sehingga terjadi penurunan aktivitas oksidatif dan

14

peroksidasi lemak pada saat sel tersebut diberi larutan hemin. Dengan cara yang sama

seperti bagaimana faktor stres menginduksi enzim heme oksigenase, keluarnya besi

dari heme juga dapat meningkatkan kadar feritin. Pada kondisi radang, efek sitokin

terhadap ekspresi feritin relatif lebih kompleks. Dengan metode yang lebih maju dan

baru dalam menentukan kadar LIP, peran LIP dalam menimbulkan ROS dan kerusakan

yang timbul dapat diketahui melalui percobaan. Konsep ini di tes dengan menambahkan

H2O2 pada sel. Dari hasilnya dapat dilihat bahwa dengan peningkatan kadar LIP akan

diikuti dengan peningkatan produksi ROS, peroksidasi lemak (pembentukan MDA dan

akhirnya kematian sel). Kaitan antara LIP dan produksi ROS sangat kompleks, akibat

efek mutualistik dimana LIP tidak hanya potensial untuk merangsang timbulnya ROS,

tapi juga ternyata kadarnya sendiri dapat dipengaruhi oksidan atau reduktan yang bekerja

pada sumber besi tersebut, yang kemungkinannya adalah feritin. Pada saat pemaparan

dengan agen yang bersifat reduksi yang aktif akan terjadi peningkatan LIP bersama-sama

dengan peningkatan produksi ROS namun segera diikuti penurunan keduanya secara

paralel (Kokhlan, 2002). Mekanisme bagaimana besi bisa terlepas dari sumbernya dan

adanya pengaruh anion superoksid (O2”-) terhadap lepasnya besi dari feritin belum

sepenuhnya diketahui. Hal yang sama diperkirakan terjadi pada saat terjadi kerusakan

jaringan pada proses iskemia dan reperfusi akibat keluarnya besi dari sumbernya.

Banyak data klinik mendukung adanya peran LIP pada kerusakan sel yang timbul

akibat peningkatan produksi ROS melalui reaksi Fenton-Haber Weiss. Hal ini dapat

dilihat pada studi tikus dimana akibat ROS akan terlihat kerusakan pada sel hepatosit,

membran lisosom, mitokondria dan nukleus sel. Semua ini mendukung peran negatif

dari NTBI dalam menimbulkan kelainan pada berbagai penyakit, seperti laporan adanya

korelasi antara NTBI dengan kerusakan pada hepar dan jantung penderita dengan

talasemia (Zannineli et al., 2009). Tindakan plebotomi pada penderita dengan kelebihan

besi (hemokromatosis), kadang menimbulkan peningkatan sementara dari LIP dan hal ini

tentu akan berbahaya. Karenanya dikembangkan strategi yang lebih baik pada penderita

dengan iron overload tanpa mengkompromikan kadar LIP. Nampaknya kelasi besi oral

memberi harapan akan hal tersebut, seperti terlihat pada studi-studi kelasi besi pada

kasus-kasus kelebihan besi akibat kelainan darah (Zanninelli et al., 2009; Brissot et al.,

2011). Beberapa kondisi klinik yang dapat terjadi terkait dengan LIP dan radikal bebas

dapat dilihat pada bagian lain dari buku ini.

Besi mitokondria

Konsisten dengan evolusinya yang otonom, mitokondria dilengkapi dengan

transporter besi tersendiri(gambar 5).Ambilan besi ke dalammitokondriabergantung pada

protein membran dalam mitokondria yaitu mitoferin1 dan mitoferin2, dimana mitoferin1

dominan diekspresikan di sel eritroid dan mitoferin2 diekspresikan di berbagai sel lainnya

(Troadec et al., 2011). Di sel eritroid, mitoferin1 berinteraksi dengan transporter pengikat

ATP Abcb 10 dan dengan ferokelatase untuk membentuk jalur penghantaran besi untuk

pembentukan heme. Bagaimana heme diekspor dari mitokondria untuk digabungkan ke

hemoglobin dan hemoprotein lain tidak diketahui. Mitokondria juga mempunyai molekul

feritin tersendiri yaitu feritin mitokondria, yang mengatur cadangan besi lokal. Besi yang

sudah masuk kedalam sel akan digunakan untuk sejumlah fungsi metabolisme termasuk

sintesis heme, produksi hemoglobin dan perakitan kluster besi-sulfur. Sebagian besar dari

proses ini berlangsung didalam mitokondria dan mekanisme akumulasi serta penyimpanan

15

besi di mitokondria baru-baru ini telah ditemukan. Mitoferin, yang merupakan anggota

famili solute carrier dari vertebrata (SLC25A37) telah diidentifikasi dengan teknik

kloning posisi, dan diekspresikan sangat banyak pada jaringan hematopoietik. Sebuah

mutasi dalam gen mitoferin di ikan zebra bertanggung jawab atas fenotipe frascati yang

menunjukkan anemia hipokromik yang berat dan tertahannya maturasi eritroid karena

defek pada penyerapan besi mitokondria. Orthologues mitoferin (MRS2 dan MRS4)

juga dijumpai pada ragi dan gangguan dari gen ini menyebabkan gangguan produksi

hemoprotein dan sintesis kluster besi-sulfur di mitrokondria.

Gambar 5. Transportasi besi di mitokondria

(Ganz dan Nemeth, 2012)

Besi intraselular

Besi merupakan elemen yang penting dan dibutuhkan hampir semua organisme, baik

mikroba, tanaman, hewan maupun manusia. Besi merupakan komponen dari hemoglobin,

mioglobin, dan enzim-enzim yang mengkatalisir reaksi redoks untuk pembentukan energi

(misalnya sitokrom), serta berperan dalam proses sintesis DNA, transpor oksigen dan

elektron serta proses respirasi. Pada manusia, proses daur ulang besi dari hemoglobin

eritrosit yang sudah tua (sekitar 20 mg/hari) akan menyediakan cukup besi untuk sintesis

eritosit yang baru, dibandingkan dengan asupan besi dari diet (1 – 2 mg/hari) (Ganz,

2003; Ganz dan Nemeth, 2006). Sebagian kecil besi, sekitar 3 mg/hari, akan beredar di

sirkulasi dalam bentuk terikat transferin dan mengalami daur ulang tiap beberapa jam,

untuk memastikan penyediaan besi yang cukup untuk proses eritropoiesis (Babitt dan

Lin, 2010).

Perubahan pada availabilitas dan distribusi besi akan mempunyai efek yang penting

pada virulensi patogen dan respon imun terhadap infeksi, di mana interaksi ini dapat

terjadi secara langsung melalui hambatan pada pertumbuhan bakteri maupun secara tidak

langsung melalui pengaturan fungsi faktor transkripsi, seperti NF-κB dan HIF-1α. Pada

kondisi anemia penyakit kronik, penurunan kadar besi di sirkulasi akan mengurangi

ketersediaan nutrien yang dibutuhkan untuk mikroba patogen dan memberikan efek

protektif sebagai mekanisme pertahanan ini pertama terhadap infeksi.

Namun, besi intraseluler yang berada dalam bentuk bebas dan tidak terikat

pada feritin, mempunyai kemampuan untuk membentuk radikal bebas oksidatif yang

merusak komponen biologis yang penting, seperti protein, lipid dan DNA. Sebagaimana

16

digambarkan pada kasus kelebihan besi atau hemokromatosis. Ketika besi total di tubuh

melebihi 5-10 kali normal, kadar besi yang berlebihan di jaringan tubuh akan menyebabkan

kerusakan organ tubuh yang luas. Dengan demikian, tiap organisme harus mempunyai alat

pendeteksi beban besi internal dan memberi respon yang sesuai dengan mengendalikan

asupan dan penyimpanan besi (Roy dan Enns, 2000; Ganz dan Nemeth, 2006). Berkaitan

dengan adanya disfungsi seluler baik akibat defisiensi besi maupun kelebihan besi, setiap

organisme harus mempunyai suatu sistem untuk mempertahankan homeostasis besi yang

normal. Karena terdapat kekurangan jalur ekskresi besi pada mamalia, maka pengaturan

absorpsi besi dari duodenum dan daur ulang besi dari eritrosit yang sudah tua, berperan

penting dalam mempertahankan keseimbangan besi. (Leong dan Lonnerdal, 2004).

Pengendali homeostasis besi yang terpenting terletak di epitel duodenum, yang

merupakan tempat utama absorpsi besi. Pada bagian kripte epitel duodenum, terdapat sel

prekursor multipoten, selanjutnya beberapa diantaranya akan bermigrasi ke bagian villi

dan berdiferensiasi menjadi enterosit, seperti terlihat pada gambar 6. Enterosit inilah yang

berperan penting untuk regulasi absorpsi dan transpor besi (Roy dan Enns, 2000). Sel-sel

kripte ini akan memperoleh informasi tentang kebutuhan besi tubuh dari dua sumber, yaitu

stores regulator, yang mengatur kebutuhan besi tubuh yang normal dan cadangan besi

tubuh serta erythropoietic regulator yang mengatur kebutuhan besi untuk eritopoiesis.

Pada anemia akibat perdarahan, stores regulator akan mengirimkan signal ke enterosit

untuk meningkatkan absorpsi besi untuk mengatasi kehilangan besi melalui perdarahan,

sedangkan pada anemia akibat eritropoiesis yang inefektif, erythropoietic regulator akan

bekerja sehingga absorpsi besi meningkat. Kapasitas stores regulator untuk mengatur

absorpsi besi lebih rendah dibandingkan erythropoietic regulator (Park et al., 2006).

Gambar 6. Proses diferensiasi dari sel kripte menjadi sel enterosit di

permukaan lumen dari saluran cerna (Pietrangelo, 2004)

Regulasi absorpsi besi terjadi pada dua permukaan enterosit, yaitu membran apikal

dan membran basolateral. Membran apikal enterosit berperan untuk transpor besi dari

lumen intestinal ke dalam sel enterosit, di mana molekul transporter yang terpenting adalah

17

DMT1 (yang sebelumnya dikenal sebagai Nramp2 dan DCT1). Dalam sel enterosit, besi

dapat disimpan dalam enterosit sebagai feritin atau ditranspor ke plasma melalui membran

basolateral. Membran basolateral enterosit berperan untuk transpor besi dari sel epitel

duodenum ke seluruh tubuh, di mana feroportin (Ireg1) adalah molekul transporter yang

penting. Setelah diabsorpsi di duodenum, besi akan beredar di sirkulasi dalam bentuk

terikat transferin dan awalnya menuju sistem porta hepatik, yang merupakan tempat

penyimpanan besi yang utama. Sel hepatosit akan mengikat besi melalui TfR1 (transferrin

receptor 1) yang klasik, namun sebagian besar melalui TfR2 yang tersedia dalam jumlah

lebih besar. Tempat utama penggunaan besi adalah sumsum tulang, di mana besi diikat

olef TfR pada sel prekursor eritrosit dan digunakan untuk sintesis heme. Besi pada heme

selanjutnya akan didaur ulang melalui proses tertangkapnya eritrosit yang sudah tua pada

makrofag sistem retikuloendotelial. Besi dalam makrofag, dapat tersimpan di makrofag

sebagai feritin atau dilepaskan ke plasma, yang kemudian akan terikat transferin dan

beredar di plasma untuk digunakan kembali. Hati dan sistem retikuloendotelial merupakan

tempat utama penggunaan cadangan besi.

1. Ambilan (uptake) besi selular

Tf-Fe2 merupakan sumber besi utama bagi sel mamalia, yang didapatkan

melalui afinitas tinggi TfR1. Kompleks Tf-Fe2/TfR1 diinternalisasi clathrin-dependent

endocytosis. Proses pengasaman saat awal endosom memicu perubahan transferin dan

reseptor sehingga terjadi pelepasan besi. Besi bebas akan direduksi menjadi Fe2+ oleh

STEAP family of metalloreductases (Ohgami et al., 2005, 2006) untuk ditranspor ke dalam

sitosol melalui DMT1, dengan demikian DMT1 memiliki peran ganda dalam metabolisme

besi, sebagai protein membran apikal enterosit yang memperantarai penyerapan besi

sistemik dan sebagai protein endosom yang terlibat dalam transfer besi dari endosom ke

sitosol.

Apo-transferin dan TfR1 sebagian besar didaur ulang ke permukaan sel. Kinetika

optimal dari siklus transferin penting untuk akuisisi besi yang terikat transferin dan

memerlukan EXOC6, suatu anggota dari exocyst, suatu kompleks protein yang terlibat

dalam vesicular trafficking. Walaupun TfR1 bisa dijumpai di banyak sel, siklus transferin

sangat penting untuk transpor besi pada prekursor eritroid. Manusia dan tikus dengan

ekspresi transferin yang kurang akan terjadi penumpukan besi ke dalam jaringan non

hemopoetik seperti hati dan gangguan target lokus TfR1 seperti yang terlihat pada

tikus menunjukkan bahwa TfR1 diperlukan untuk diferensiasi eritroid, limfoid dan sel

neuroepitel, tetapi tidak terpakai untuk pengembangan jaringan lain, setidaknya selama

kehidupan janin. Hal ini berarti bahwa setiap sel dapat mempergunakan besi secara

independen. Studi genetika dan biokimia mendukung keberadaan dari jalur lain selain

melalui transferrin terhadap penyerapan besi. Sebelumnya DMT1 dianggap bertanggung

jawab terhadap penyerapan non transferring bound iron (NTBI) sel hati tetapi pemberian

besi pada hepatosit tikus dengan defisiensi DMT1 menunjukkan bahwa setidaknya satu

jalur alternatif independen terbukti ada (Gunshin et al., 2005). Transporter logam ZIP14

merupakan salah satu pilihan tetapi diperlukan validasi secara invivo.

Dalam keadaan timbunan besi sistemik L-type voltage-gated calcium channel

memperantarai masuknya besi-transferin ke dalam kardiomiosit. Pompa kalsium juga

berperan pada sel saraf. Menariknya, penghambat pompa kalsium seperti nifedipine

memobilisasi besi hati dan meningkatkan ekskresi urin pada timbunan besi pada tikus,

18

kemungkinan dengan meningkatkan transpor ion yang diperantarai DMT1 (Ludwiczek

et al., 2007). Temuan ini menunjukkan peluang terapi baru untuk pengobatan timbunan

besi sistemik. Receptor-mediated endositosis bentuk lain protein besi yang merupakan

sarana tambahan bagi jenis sel-sel tertentu untuk mengambil besi. Seperti misalnya

lipocalin2-dependent endocytosis of an iron-laden siderophore melalui reseptor lipocalin

SLC22A17 berperan dalam kelangsungan hidup sel-sel ginjal saat dilakukan kultur tetapi

ikaitan fisiologis jalur penyerapan besi ini masih belum jelas, karena ternyata dengan

hambatan pada lipocalin2, tikus yang bersangkutan masih dapat tumbuh normal. Feritin

serum masuk ke dalam sel melalui Scara5 (scavengerreceptor class A, member 5) dan

TIM-2 (T cell immunoglobulin and mucin domain containing 2) reseptor feritin (Li et al.,

2009).

Akhirnya, sel-sel dapat memperoleh besi dalam bentuk heme. Sifat dari pengimpor

heme pada enterosit masih belum jelas, sejauh ini SLC48A1 diidentifikasi sebagai satu-

satunya molekul impor heme yang bonafide (Rajagopal et al., 2008), dan inaktivasi gen

pada tikus dapat membantu untuk mengevaluasi fungsi in vivo pada mamalia. Sel juga

memperoleh heme secara tidak langsung. Makrofag mendapatkan heme dengan cara

fagositosis dan pengolahan sel darah merah yang mati. Di dalam plasma, hemoglobin

dan heme bebas yang berasal dari hemolisis intravaskular dibersihkan sistem scavenger

yang spesifik. Hemoglobin membentuk kompleks dengan haptoglobin kemudian

menuju ke sel-sel retikuloendotelial melalui CD163-mediated endocytosis (gambar 7).

Diantara molekul plasma lainnya, heme bebas terikat pada hemopexin dan kompleks ini

mengalami endositosis melalui reseptor CD91 pada permukaan makrofag, hepatosit, dan

jenis sel lainnya. Dengan demikian, sel-sel dapat terpenuhi kebutuhan besinya melalui

sistem serapan berbeda yang dioptimalkan untuk memenuhi kebutuhan besi seluler yang

spesifik.

Gambar 7. Ambilan besi di tingkat seluler (Schaible et al., 2004)

2. Ekspor besi selular

Pengeluaran besi dari dalam sel dapat terjadi pada berbagai macam sel, termasuk sel-

sel saraf dan eritroid, dimana hal ini sangat penting bagi sel untuk mempertahankan kadar

besi plasma. Sel-sel tersebut termasuk makrofag, enterosit duodenum dan janin dalam

19

pertumbuhan, dimana ekspor besi diperantarai extraembryonic visceral endoderm (ExVE)

dan sinsiotropoblas plasenta. Sel-sel ini mengekspresikan kadar feroportin (SLC40A1)

yang relatif tinggi, dan efek dari hambatan lokus Slc40a1 pada tikus mencerminkan suatu

fungsi feroportin yang unik, nonredundant dalam melepaskan besi dari sel (Donovan

dkk., 2005). Seperti diketahui, feroportin mentransports Fe2+ dan dibantu dengan peranan

hepaestin (enterosit) atau seruloplasmin (jenis sel lain) dalam memfasilitasi ekstraksi besi

dari kanal feroportin kemudian menambahkannya ke dalam plasma transferin. Kenyataan

bahwa aktivitas seruloplasmin dan hepaestin tergantung pada tembaga, menunjukkan

bahwa status tembaga penting dalam metabolisme besi. Selain pelepasan besi yang

diperantarai feroportin, sel tampaknya mampu mengekspor besi dalam bentuk heme.

Studi menunjukkan bahwa FLVCR1 meningkatkan pengeluaran heme. Peran fisiologis

ekspor heme masih belum jelas, namun FLVCR1 dibutuhkan tikus untuk diferensiasi

proeritroblast dan daur ulang besi heme makrofag (Keel et al., 2008). Sebagian kecil dari

besi selular dapat keluar dari sel dan terikat pada feritin, tetapi mekanisme dan fisiologis

dari pelepasan feritin masih belum jelas.

3. Penyimpanan besi selular

Penyimpanan besi dari “labile iron pool” (LIP) sitoplasma yang tidak terpakai atau

diekspor, disimpan dalam nanocavity feritin heteropolimer yang terdiri dari 24 subunit

rantai berat (FtH) dan rantai ringan (FtL) (Arosio dan Levi, 2010). Dua subtipe H (heavy,

21 kDa) atau L (light, 19 kDa) yang merupakan pusat inti dapat mengikat sampai 4.500

atom iron per molekul feritin. Kedua subunit feritin diekspresikan secara luas, namun

rasio ekspresinya bervariasi tergantung pada jenis sel dan responnya terhadap rangsangan

seperti peradangan atau infeksi. FtH1 mempunyai aktivitas ferroxidase yang diperlukan

untuk deposisi besi dalam nanocage, sedangkan FtL memfasilitasi nukleasi besi dan

meningkatkan turnover situs ferroxidase. Misalnya, hati dan limpa yang kaya subunit

L, sedangkan jantung kaya subunit H. Besi juga disimpan dalam bentuk insoluble dalam

bentuk hemosiderin, yang diduga berasal dari degradasi lisosomal feritin. Dalam kondisi

kelebihan besi, kadar yang terkandung dalam protein ini ditemukan meningkat secara

dramatis, khususnya dalam hati, pankreas dan jantung.

Hanya sedikit pemahaman yang diketahui tentang bagaimana besi diekstrak dari LIP

dan sampai pada feritin. Poly(rC)-binding protein1(PCBP1), suatu RNA-binding protein

berperandalamregulasiposttranskripsi, diperlukanuntukpemuatanbesipadaferitindalam

kultur sel dan dapat meningkatkan timbunan besi feritin secara in vitro (Shi et al., 2008).

Dibutuhkan penelitian lebih lanjut mengenai peranan PCBP1 sebagai metallochaperone

terhadap mineralisasi feritin secara in vivo. Feritin memenuhi kebutuhan sel dengan cara

menghambat kelebihan besi dalam bentuk redoks tidak aktif untuk mencegah kerusakan

sel dan jaringan, juga sebagai sumber besi yang melibatkan degradasi feritin proteasomal

dan lisosomal. Feritin sangat penting, terlihat pada kematian awal embrio tikus dengan

hilangnya FtH1. Mutasi pada 5‟IRE FtL menyebabkan dominant hyperferitinemia-

cataract syndrome. Mutasi terminal-C FtL menyebabkan feritinopati herediter, suatu

penyakit autosomal dominan neurodegeneratif onset dewasa yang ditandai dengan badan

inklusi feritin dan deposisi besi pada otak.

Homopolimer dari gen yang melakukan encoded feritin tipe-H dijumpai dalam

mitokondria (Arosio dan Levi, 2010). Seperti pada sitosol, feritin mitokondria (FtMt)

diduga melindungi organela terhadap toksisitas yang diperantarai besi.Berbeda dengan

20

FtH1 dan FtL, FtMt tidak diekspresikan secara luas, didapatkan hanya dalam jaringan

seperti testis, jantung, pankreas dan ginjal, tetapi tidak pada limpa, usus dan hati. Perbedaan

besar lainnya antara feritin sitosol dan mitokondria adalah ekspresi FtMt tidak (langsung)

dikendalikan IRPs.

Pengambilan seluler, penyimpanan dan pengeluaran besi ditentukan oleh kebutuhan

fisiologis dan metabolisme yang diperlukan pada berbagai jenis sel yang berbeda. Tidak

semua besi digunakan dalam proses metabolisme, sebagian disimpan sebagai cadangan

untuk digunakan saat kadar besi rendah dan untuk mencegah efek toksik dari besi bebas

dalam sel. Hepatosit berperan sebagai depo penyimpanan besi yang utama, meskipun

siklus transferin mungkin terlibat dalam akuisisi besi, namun pengambilan besi lewat

jalur NTBI tampaknya memainkan peran penting ketika kadar besi serum melebihi

kapasitas ikat transferin. Besi yang disimpan sebanyak 20 – 30 persen dari kadar besi di

dalam tubuh dan sebagian besar dari itu terikat pada feritin. Penyerapan dari usus hanya

menyumbang sebagian kecil dari besi terikat transferin dalam sirkulasi. Daur ulang besi

dari eritrosit yang tua juga memainkan peran penting dalam pemeliharaan besi. Pada

akhir umur 120 hari, eritrosit manusia mengalami perubahan pada permukaannya yang

menandai mereka untuk difagositosis dan dicerna makrofag di limpa dan hati. Di dalam

makrofag, besi terutama didapatkan dari heme melalui heme oxygenase (Ganz, 2007).

Logam transporter, NRMP-2 dan DMT-1 mengangkut besi melalui membran fagosomal

ke sitoplasma untuk disimpan di makrofag dalam bentuk terikat feritin. Besi yang

tersimpan ini pada akhirnya akan diangkut ke transferin, difasilitasi partisipasi feroportin

dan protein seruloplasmin (Donovan et al., 2005). Pengamatan pada anemia yang berat

dan akumulasi besi yang cepat pada tikus dengan defisiensi feroportin menunjukan bahwa

feroportin sangat penting untuk daur ulang besi.

4. Transport besi intraseluler

Pada sebagian besar sel eukariotik, penyerapan besi terjadi terutama melalui TF-

transferrin receptor (TFR)-mediated endocytic pathway. Peristiwa molekuler yang

berkaitan dengan terikatnya besi pada transferin (TF) dan pelepasan apotransferin ke

plasma untuk pemanfaatan kembali atau daur ulang, telah terbukti. Terdapat dua reseptor

TF, yaitu TFR-1dan TFR-2. TFR-1, dengan afinitas tinggi mengikat besi yang terikat TF,

adalah reseptor yang paling dominan terlibat dalam pengambilan besi pada sebagian

besar sel, sedangkan TFR-2 yang diekspresikan terutama di hati dan mengikat kompleks

TF-Fe (III) pada konsentrasi yang tinggi. Kematian embrio yang diamati pada tikus

yang dihilangkan TFR-1 nya lebih lanjut memperkuat pentingnya peran TFR-1 pada

pengambilan besi seluler (Hentze et al., 2004).

Untuk dapat ditransport ke sitoplasma atau mitokondria, besi feri harus direduksi

ke bentuk fero oleh ensim ferireductase. Studi terbaru mengindikasikan bahwa STEAP

(6- trans membrane epithelial antigen of prostate) protein 1 – 4 merupakan salah

satu ferireductase yang relevan, dimana STEAP 3 memiliki fungsi yang khusus pada

prekusor eritroid, dibantu barangkali oleh STEAP 2 dan STEAP4 (Ohgami et al., 2006).

Untuk mencapai sitoplasma, besi fero harus melewati membran vesikel. Pada banyak

sel, transporter besi (fero) yang tergantung proton yaitu divalen metal transporter-1

(DMT-1) nampaknya esensial untuk transport besi dari vakuola ke sitoplasma dimana

pada makrofag homolognya yaitu natural resistance-associated macrophage protein

(NRAMP1) ikut berkontribusi (Soe-Lin et al., 2009). Karena sifat kimianya yang reaktif,

21

besi dikawal di dalam sitoplasma (gambar 8), sebagian poly(RC)-binding protein (PCBP)

yang multifungsi (Shi et al., 2008). Secara khusus, PCBP1 memediasi pengantaran

besi ke feritin dan kedua PCBP1 dan 2 terlibat dalam penghantaran besi ke prolyl dan

asparaginyl hydorxylase (yang tergantung besi) yang memediasi reseptor oksigen.Tidak

diketahui bagaimana besi ditransport ke mitokondria. Di sel eritroid, terdapat bukti

adanya mekanisme “kiss and run” dimana besi dapat langsung ditransfer dari vesikel

endosomal ke mitokondria (Sheftel et al., 2007) namun tidak jelas bagaimana mekanisme

ini berkontribusi pada aliran besi ini ke dalam mitokondria dan apakah juga berfungsi di

tipe sel non eritroid.

Gambar 8. Protein chaperone (antara lain PCBP 1 dan 2) di dalam

sitoplasma yamg mengawal besi sehingga tidak merusak struktur

dalam sel (Caroline, available from www2.niddk.nih.gov)

Setelah Fe3+-TF mengikat reseptor pada membran sel, kompleks TF-TFR-1 yang

terinternalisasi dalam clathrin-coated pits membentuk vesikula endocytic. Di dalam

sel, kompleks ini diinternalisasi dalam endosome yang diasamkan H-ATPase vakuole

(V-ATPase) sehingga pH luminal turun menjadi sekitar 5,5. Proses pengasaman ini

menginduksi perubahan konformasi kompleks TF-TFR-1 dengan konsekuensi terjadi

pelepasan besi. Penelitian pada model tikus kloning mutan nm1054, menunjukkan sintesis

hemoglobin terganggu karena penurunan penyerapan besi, mengidentifikan bahwa

STEAP3 sebagai endosomal ferrireductase yang bertanggung jawab untuk reduksi feri

menjadi ion fero (Ohgami et al., 2005). Mutasi di STEAP3 memiliki implikasi terjadinya

anemia mikrositik karena kerusakan dalam pengiriman besi di retikulosit (Obgami et al.,

2005). Tetapi STEAP3 tidak diperlukan untuk pengambilan besi yang efisien pada sel

jenis yang lain. Hal ini menunjukkan adanya keberadaan sisa ferireduktase lain untuk

diidentifikasi. DMT1 endosomal mengangkut besi fero ke sitosol. Hal ini mengarahkan

pada langkah penting berikutnya pada pengangkutan besi, yaitu daur ulang TF, untuk

kembalimembawabesiuntukdiangkut. PadapHasamapotransferintetapterikat TFR1, dan

kompleks ini didaur ulang ke permukaan sel. Pada permukaan sel dengan pH plasma yang

22

lebih netral, apotransferrin berdisosiasi dari TFR1 dan siap untuk mengambil pengiriman

besi berikutnya. Patut pula dicatat bahwa terdapat beberapa sistem pengangkutan besi

diluar TF yang memfasilitasi pengangkutan besi di jaringan lain (Quidt et al., 2006).

Protein yang berperan pada transpor besi intra seluler

1. DMT1(Divalent Metal- Ion Transporter 1)

Divalent Metal- Ion Transporter 1, DMT1 (gambar 9) yang juga dikenal sebagai

divalen cation tranporter, (DCT1), natural resistence associated macrophage protein2

(NRAMP2) (Fleming et al., 1997) dan solute- linked carrier family 11 (proton-

coupled) pengangkut ion logam divalen, anggota 2 (SLC11A2) mengangkut besi fero

melintasi membran apikal epitel usus. Sebagai tambahan pada peran pentingnya dalam

penyerapan besi non heme, DMT1 juga diperlukan untuk pengeluaran besi yang terikat

transferin dari endosomal. Gangguan DMT1 pada tikus telah mengkonfirmasi perannya

baik dalam penyerapan besi di usus dan dalam proses pematangan prekursor eritroid

menjadi eritrosit matang (Gunshin et al., 2005). Fungsi ini didukung lebih jauh dengan

bukti yang menunjukkan bahwa mutasi pada DMT1 pada tikus mk/mk (Fleming et al.,

1997), tikus Belgrade dan manusia dapat menimbulkan anemia mikrositik. Setidaknya

ada empat isoform DMT1 melalui penggantian sambungan di ekson 16 dan kehadiran

dua bagian pembuka transkripsi mulai ekson 1A dan 1B berurutan. Sambungan pada

ekson 16 menimbulkan dua varian yang berbeda pada 19-25 asam amino terminal dan

3‟ untranslated region (UTR) mereka; salah satu variannya mengandung unsur responsif

besi (IRE = iron responsive element) di 3‟ UTR sedangkan lainnya tidak memiliki urutan

ini. Isoform yang mengandung IRE 3‟ bisa dipengaruhi regulasi sistem IRE-IRP. Keempat

isoform dapat dideteksi pada berbagai tingkat dalam sel epitel usus, dan sementara varian

berisi ekson 1A/IRE diperkirakan merupakan soform fungsional yang dominan pada

penyerapan besi diusus. Keempat isoform dapat mengangkut besi dengan efisiensi yang

sama. Dalam endosom intraseluler, tampaknya ada diferensiasi lokasi isoform DMT1

yang berbeda. Varian yang mengandung IRE terlokalisasi pada bagian akhir endosom

dan lisosom sedangkan isoform non-IRE berhubungan dengan reseptor transferin yang

ada pada awal endosomes (Srai et.al, 2012).

Gambar 9. Protein yang terlibat dalam homeostasis besi yang

terdiri dari protein transpor, protein untuk penyimpanan,

regulasi dan protein heme lainnya (Srai et al., 2012)

23

Dalam usus, ekspresi DMT1 meningkat ketika kadar besi tubuh kosong . Hal ini

mungkin mencerminkan adanya IRE dalam 3 „UTR yang dapat mengikat IRP sitosol.

Sebagai tambahan selain perubahan jangka panjang dalam ekspresi, ada bukti yang baik

bahwa kadar DMT1 memiliki respon lebih cepat terhadap perubahan dalam komposisi

diet. Apa yang disebut hipotesis “blok mukosa” yang dirumuskan lebih dari 50 tahun

yang lalu diketahui melalui studi dimana pemberian besi oral dosis besar bisa mengurangi

penyerapan besi berikutnya. Dikatakan bahwa karena interval waktu yang singkat antar

dosis, dosis awal harus bekerja langsung pada enterosit matur yang berasal dari sel kripta.

Kajian yang lebih mutakhir dengan tikus yang diberi besi bolus dan dalam model kultur

sel, menunjukkan bahwa mekanisme utama untuk blok mukosa muncul dari redistribusi

DMT1 antara membran plasma dan kompartemen intraseluler. Bukti menunjukkan

bahwa DMT1 dibawa dari membran apikal sel epitel usus hingga akhir endosom/lisosom.

Mekanisme tersebut mungkin penting secara fisiologis untuk mengoptimalkan penyerapan

besi dari makanan sehingga sesuai dengan kebutuhan metabolisme tubuh (Frazer et al.,

2003).

Kontrol transkripsi gen pengangkut besi mungkin juga penting dalam mengatur

homeostasis besi usus. Dalam konteks ini, dua penelitian terbaru telah mengidentifikasi

peran hypoxia-inducible factors khususnya HIF2α-sebagai regulator lokal yang penting

yang merespon penurunan kadar besi intraseluler dan tekanan oksigen rendah dengan up-

regulating ekspresi DMT1dan reduktase besi DCYTB.

2. NRAMP1 (Natural resistence-associated macrophage protein)

Famili protein NRAMP memiliki dua anggota, NRAMP1 (SLC11A1) yang

memberikan resistensi terhadap infeksi mikobakteri, dan NRAMP2 (DMT1 atau

SLC11A2) yang mengangkut besi di membran apikal enterosit duodenum dan membran

endosomes yang mengandung transferin. Orthologues NRAMP ada dalam ragi (SMF1

dan SMF2) dan pada Drosophila melanogaster (Malvolio) dan semuanya diperkirakan

bertindak sebagai pengangkut ion logam (Nevo etal., 2006). NRAMP1 hampir secara

eksklusif diekspresikan pada makrofag dan neutrofil dimana pada saat aktivasi sel

tersebut, NRAMP itu akan direkrut ke membran phagosomal. Dari studi pada tikus

model, peningkatan kerentanan terhadap infeksi patogen intraseluler disebabkan

adanya substitusi asam amino tunggal (glisin menjadi asam aspartat) pada posisi 169,

yang terletak di domain transmembran keempat dari protein. Seperti anggota lain dari

keluarga NRAMP, NRAMP1 adalah protein pengangkut ion logam tapi cara kerjanya

masih belum jelas. Gros et al., mengusulkan bahwa NRAMP1 bertindak sebagai pompa

yang mengeluarkan logam (membrane efflux pump) di phagosomes sehingga membatasi

ketersediaan logam penting seperti Mn2+ dan Fe2+ bagi patogen. Sebaliknya, ada bukti

dari kelompok lain dimana NRAMP1 bertindak sebagai pompa masuknya logam untuk

meningkatkan produksi radikal oksigen melalui reaksi Fenton. Selanjutnya, penelitian

pada oosit Xenopus menunjukkan bahwa NRAMP1 dapat bertindak sebagai proton-

coupled antiporter tidak seperti anggota famili DMT1 yang bertindak sebagai suatu

symporter. Bukti terbaru menunjukkan bahwa kedua NRAMP1 dan DMT1 diperlukan

untuk daur ulang besi di makrofag yang efisien setelah terjadi eritrofagositosis (Soe-Lin

et al., 2010).

Polimorfisme NRAMP1 didistribusikan sepanjang seluruh urutan genom NRAMP1

dan kompleks pola linkage disequilibrium yang terdapat di dalam dan sekitar lokus

24

NRAMP1. Hal ini menjadi semakin jelas bahwa polimorfisme NRAMP1 mungkin

menjadi presdisposisi individu terhadap sejumlah infeksi (McDermid et al., 2006).

Diketahui bahwa faktor penginduksi hipoksia (HIF-1) mengatur variasi alelik dalam

ekspresi SLC11A1 dengan langsung mengikat mikrosatelit dinucleotides (GT/AC) dan

selama proses aktivasi makrofag karena infeksi. Karena itu diasumsikan bahwa HIF-1

mempengaruhi variasi pewarisan resistensi imun alami yang tergantung SLC11A1

terhadap infeksi dan inflamsi pada satu individu dan masyarakat.

4. STEAP (The six transmembrane epitheleal antigen of the prostate)

Suatu famili protein reduktase the STEAP family yang baru-baru ini telah

diidentifikasi dan, dengan pengecualian dari STEAP1, protein ini bertindak sebagai

reduktase besi in vitro. Salah satu protein, STEAP3, bertindak sebagai reduktase besi feri

endosomal di prekursor eritroid, mengkonversi besi yang terbebas dari transferin, dari

feri ke fero, sehingga dapat keluar dari endosomes melalui DMT1. Mutasi pada STEAP3

di nm1054 tikus menyebabkan anemia hipokromik mikrositik karena ketidakmampuan

prekursor eritroid untuk memanfaatkan besi yang terikat pada transferin. Peran penting

dari STEAP3 dikonfirmasi pada generasi tikus dengan STEAP3 knockout, yang seperti

juga tikus mutan spontan (nm1054) menunjukkan gambaran anemia.

4. Seruloplasmin

Peran penting tembaga dalam regulasi metabolisme besi telah diketahui selama

bertahun-tahun. Akhir akhir mulai dipahami dasar molekuler interaksi biologis antara

kedua logam tersebut yaitu besi dan tembaga. Pada hewan percobaan, defisiensi tembaga

dan kekurangan besi akan menimbulkan anemia dengan gambaran hematologi yang

sangat mirip. Faktor yang bertanggung jawab dalam etiologi dari kedua penyakit itu

diidentifikasi sebagai seruloplasmin, suatu protein pengikat multicopper dengan aktivitas

serum oksidase. Penelitian selanjutnya mengungkapkan bahwa seruloplasmin bertindak

sebagai feroksidase, mengkonversi Fe2+ menjadi Fe3+ dan meningkatkan tingkat ambilan

besi ke transferin. Penelitian lebih lanjut dengan perfused liver preparation menunjukkan

bahwa seruloplasmin secara nyata merangsang pengeluaran besi dari hati, menunjukkan

bahwa ia merupakan faktor penting untuk mobilisasi besi dari penyimpanan tubuh untuk

dimanfaatkan pada proses metabolik. Baru-baru ini, peran kunci seruloplasmin dalam

metabolisme besi telah dikonfirmasi dalam studi pada manusia dan tikus dengan produksi

seruloplasmin yang terganggu. Pada pasien dengan aseruloplasminemia, dan tikus dengan

ceruloplasmin-null, terjadi penumpukan besi di sejumlah organ, termasuk hati dan di

berbagai daerah di otak, serta hipoferremia dan gangguan eritropoesis (Harris, 2003).

Sementara seruloplasmin sering dianggap sebagai protein plasma, disintesis dan

disekresihati,bentukenzimkeduayangterikatpadamembraneglycosylphosphatidylinositol

(GPI)-anchor adalah GPI-seruloplasmin. Ensim ini terlokalisir pada permukaan astrosit

dalam sistem saraf pusat (SSP). GPI-seruloplasmin diproduksi melalui splicing alternatif

dari gen seruloplasmin dan sangat penting untuk pengeluaran besi dari sel-sel dalam

SSP. Secara mekanis, GPI-seruloplasmin dan serum seruloplasmin mungkin penting bagi

stabilisasi feroportin di membran plasma. Studi terbaru menunjukkan bahwa hilangnya

aktivitas seruloplasmin akan menghambat pengiriman besi keluar sel yang diperantarai

25

feroportin. Peran penting dari tembaga dalam regulasi metabolisme besi juga terlihat

pada spesies eukariotik. Studi genetika dari metabolisme besi dalam ragi Saccharomyces

cerevisiae telah menunjukkan bahwa protein pengikat tembaga Fet3, yang memiliki

urutan homologi seruloplasmin, diperlukan untuk penyerapan besi dengan afinitas tinggi.

Seperti seruloplasmin, Fet3 mempunyai aktivitas feroksidase yang menunjukkan bahwa

oksidasi dan reduksi besi sangat penting untuk gerakannya dalam melintasi membran

biologis baik dalam ragi maupun pada mamalia.

5. Frataxin

Ataksia Friedreich adalah gangguan autosomal resesif neurodan kardio-degeneratif

yang menyerang 1 diantara 40.000 orang dengan etnik kaukasia. Sebagian besar pasien

memiliki trinucleotide (GAA) ulangan dalam intron pertama pengkode gen frataxin, yang

mengarah ke akumulasi besi dalam mitokondria. Frataxin adalah protein dengan 210

asam amino ditemukan terutama pada membran mitokondria dan hadir sebagai protein

terlarut yang bebas (Wilson, 2006). Hubungan awal antara frataxin dan metabolisme besi

ditemukan pada studi menggunakan homolog frataxin ragi (Yfh1). Ragi yang kekurangan

Yfh1p menumpuk besi dan menunjukan penurunan kemampuan untuk mensintesis

kluster besi-sulfur. Dan frataxin dapat menggantikan Yfh1p dalam ragi, menunjukkan

bahwa mereka adalah homolog fungsional. Metabolisme manusia sangat bergantung

pada sejumlah enzim yang mengandung kluster besi-sulfur dan frataxin diduga bertindak

sebagai pengantar besi untuk perakitan kluster besi-sulfur dalam mitokondria. Salah satu

protein kunci besi-sulfur adalah ferokelatase, suatu enzim yang bertanggung jawab untuk

menggabungkan besi ke protoporfirin IX untuk membentuk heme. Riset terbaru telah

menunjukan bahwa frataxin dapat bertindak sebagai pasangan dengan afinitas pengikatan

yang tinggi untuk ferokelatase. Kedua hal ini mengindikasikan bahwa frataxin merupakan

protein penting baik untuk sintesis besi-sulfur maupun protein heme (Yoon et al., 2004).

6. Mitoferin

Besi yang sudah masuk kedalam sel akan digunakan untuk sejumlah fungsi

metabolisme termasuk sintesis heme, produksi hemoglobin dan perakitan kluster besi-

sulfur. Sebagian besar dari proses ini berlangsung di dalam mitokondria dan mekanisme

akumulasi serta penyimpanan besi di mitokondria baru-baru ini telah ditemukan.

Mitoferin, yang merupakan anggota famili solute carrier dari vertebrata (SLC25A37)

telah diidentifikasi dengan teknik kloning posisi, dan diekspresikan sangat banyak pada

jaringan hematopoietik. Sebuah mutasi dalam gen mitoferin di ikan zebra bertanggung

jawab atas fenotipe frascati yang menunjukkan anemia hipokromik yang berat dan

tertahannya maturasi eritroid karena defek pada penyerapan besi mitokondria.

Orthologues mitoferin (MRS2 dan MRS4) juga dijumpai pada ragi dan gangguan dari

gen ini menyebabkan gangguan produksi hemoprotein dan sintesis kluster besi-sulfur

di mitrokondria. Menariknya, riset Shaw et al., (2006) menunjukkan bahwa ekspresi

mitoferin pada murine dapat memperbaiki gangguan metabolisme besi dalam frascati

ikan zebra dan lebih jauh lagi bahwa mitoferin ikan zebra dapat melengkapi ragi mutan

MRS3/4 dari ragi dimana hal ini menunjukkan bahwa fungsi gen ini mungkin sangat

dipertahankan (conserved).

26

Penggunaan besi

1. Daur ulang besi

Makrofag bertanggung jawab untuk mempertahankan kadar besi plasma yang

adekuat. Mengingat bahwa kurang dari 10% kebutuhan harian zat besi dipenuhi oleh

penyerapan di usus, sisanya ditutupi oleh makrofag yang mendaur ulang besi secara

internal. Jumlah besi plasma hanya sekitar 10% seluruh besi yang digunakan sehari-

hari untuk eritropoiesis, yang berarti bahwa besi plasma mengalami turned over berkali-

kali setiap harinya. Makrofag memfagositosis eritrosit tua atau yang rusak dan

mengkatabolisme heme menggunakan hemoxygenase. NRAMP1 (natural resistance-

associated macrophages protein 1), suatu transporter logam divalen, homolog dengan

DMT1, diekspresikan pada membran phagolysosomal dan berperan dalam ekspor besi

dari vesikel fagositik (Soe-Lin et al., 2009). Ekspor besi fero dari makrofag keluar sel

terjadi melalui feroportin. Karena memainkan peran sentral dalam homeostasis besi

sistemik, ekspresi feroportin dalam makrofag mengalami regulasi pada berbagai tingkat,

yaitu: transkripsi feroportin diinduksi erythrophagocytosis dan besi heme, translasi

diatur sistem IRE/IRP, dan stabilisasi protein hepsidin. Ekspor besi melalui feroportin

difasilitasi fungsi multicopper oxidase seruloplasmin, suatu protein yang disintesis dan

disekresi hati. Pada tikus dan manusia yang kekurangan seruloplasmin dapat terjadi

akumulasi besi di hepatosit dan makrofag. Aceruloplasminemia menyebabkan anemia,

diabetes, gangguan ganglia basalis yang bersifat lambat, dan degenerasi retina.

Dalam kondisi normal, penggunaan daur ulang besi dari sel yang mati merupakan

sebagian terbesar dari peredaran besi pada manusia. Dengan waktu hidup eritrosit

120 hari, 20-25 mg besi dibutuhkan untuk mengganti 20 – 25 mL eritrosit yang harus

diproduksi setiap hari untuk mempertahankan kondisi stabil. Tipe sel lain juga mengalami

pergantian namun kandungan besinya yang jauh lebih rendah berkontribusi relatif kecil

pada perubahan besi. Kondisi perubahan besi dari daur ulang dapat meningkat sampai

dengan 150 mg/hari pada kondisi eritropoesis inefektif dimana jumlah prekusor eritroid

meningkat disertai dengan apoptosis prekusor eritrosit yang telah mengandung hemoglobin

di sumsum tulang dan memperpendek umur eritrosit (Beguinn et al., 1998).

2. Penggunaan besi untuk eritropoiesis

Besi yang berasal dari proses daur ulang secara fagositosis (25 mg/hari) terhadap

eritrosit yang tua merupakan sumber utama pembentukan hemoglobin dalam proses

eritropoiesis (gambar 10). Eritroid mendapatkan besi melalui reseptor transferin (TfR1)

dan ekspresi TfR1 ini sesuai dengan tingkat maturasi dari progenitor eritroid. Pada tikus

yang tidak mempunyai TfR1 ini akan mati karena anemia yang berat tapi pada keadaan

dimana reseptor ini jumlahnya sedikit atau adanya disfungsi dari komponen lain pada

siklus endositosis reseptor transferin ini (gangguan DMT1, STEAP3 atau EXOC6) akan

menyebabkan anemia mikrosistik sebagai akibat dari terganggunya proses penggunaan

besi. Pada manusia mutasi DMT1 menunjukkan gambaran yang hampir mirip dan

menyebabkan timbunan besi pada hepar. Disamping melalui TfR1 sel eritroblas juga

mendapatkan besi dari molekul feritin yang dilepaskan sel makrofag akan tetapi dari studi

hewan dan manusia didapatkan bahwa sumbangan besi feritin untuk eritroid tidak terlalu

penting. Sel eritroblas tidak hanya memerlukan besi tetapi juga bisa menangani besi dalam

jumlah yang banyak dimana di dalam sitoplasmanya besi secara langsung ditransfer dari

endosom ke mitokondria melalui mekanisme kontak dari kedua organel ini (kiss and run

27

mechanism) (Sheftle et al., 2007). Besi dimasukkan ke dalam mitokondria melalui protein

mitoferin1 (Mfrn1-SLC25A37) dan proses ini difasilitasi ABCB10 (ATP Binding Cassete

Sub family B member 10) dimana protein ini diperkirakan berfungsi untuk menstabilkan

mitoferin1. Timbunan besi pada mitokondria dapat terjadi apabila ambilan besinya tidak

diikuti dengan kemampuan menggunakannya baik untuk pembentukan heme maupun

pembentukan Fe/S cluster dan timbunan besi di mitokondria ini akan menyebabkan

terbentuknya cincin sideroblas yaitu sel eritroblas dengan akumulasi besi di sekitar

intinya dan hal ini terjadi pada X-linked sideroblastic anemia karena defisiensi ALAS2

(amino lifolenic acid synthase-2). Anemia dan cincin sideroblas juga bisa muncul apabila

terjadi gangguan pada protein glutaredoxin-5 atau ABCB7 yang merupakan protein yang

dibutuhkan pada pembentukkan Fe/S cluster. Walaupun sel eritroblas mengkonsumsi besi

dalam jumlah banyak tetap diperlukan suatu mekanisme pengamanan untuk menghindari

kelebihan besi atau heme. Besi yang berlebihan akan disimpan dalam bentuk feritin atau

diekspor ke luar feroportin dimana eritroblas mengekspresikan mRNA feroportin dengan

isoform1B yang tidak mempunyai 5‟IRE sehingga terhindar dari efek represi IRP (Zhang

et al., 2009). Isoform ini rentan terhadap degradasi hepsidin dan hal ini memungkinkan sel

induk prekursor mempunyai mekanisme untuk berespon pada ketersediaan besi sistemik

demikian pula eritroblas mempunyai kemampuan mengekspor kelebihan heme (seperti

yang terjadi apabila sintesis globin terbatas) dimana protein eksporternya diduga melalui

FLVCR (ferrine leucemia virus sub grup C cellular receptor). Penimbunan dari heme

pada stadium proeritroblas dapat menyebabkan apoptosis dan tikus dengan defisiensi

FLVCR akan menderita anemia makrositik hiperkromik disertai retikulositopenia dan

hambatan maturasi eritroid pada stadium eritroblas (Keel et al., 2008).

Gambar 10. Penggunaan besi intraseluler utamanya dipakai

untuk sintesis hemoglobin di mitokondria dan sisanya untuk

penggunaan lainya (Richardson et al., 2010)

3. Penggunaan besi intraseluler lainnya

Selmembutuhkanbesiyangdigunakanuntukdigabungkankedalamberbagaiprotein

besi, dimana besi bisa berada dalam bentuk kelompok besi-sulfur, besi heme atau molekul

28

prostetik yang menyerupai heme, atau dalam bentuk lainnya. Saat ini nampaknya bahwa

sebagian besar tipe sel di dalam tubuh secara otonom meregulasi ambilan besi mereka

sendiri semata-mata untuk memenuhi kebutuhan besi masing-masing yang bisa berbeda

dengan sel lainnya. Sel-sel ini tidak mengeluarkan jumlah besi yang cukup dan diduga

hanya melepaskan besi mereka bila terjadi kematian sel dan di daur ulang makrofag.

Sebaliknya, beberapa tipe sel yang spesifik menyediakan atau menyimpan besi untuk

memenuhi kebutuhan seluruh organisme, dan karenanya dilengkapi dengan kemampuan

untuk mengeluarkan besi ke cairan ekstraseluler dan plasma. Sel-sel yang mengeksport

besi meliputi sel epitel duodenum yang mengabsorbsi besi dari makanan, makrofag yang

mendaur ulang besi dari sel yang mati, dan makrofag serta hepatosit yang menyimpan

besi dan melepaskannya untuk memenuhi kebutuhan sistemik. Selama kehamilan,

sintiotrofoblas plasenta harus mentransport besi ibu ke sirkulasi fetus untuk memenuhi

kebutuhan besi untuk pertumbuhan dan perkembangan fetus. Sel-sel endotel yang

membentuk sawar darah otak juga secara selektif harus mentransport besi sebagaimana

sekarang diketahui bahwa konsentrasi besi di otak tidak terlalu meningkat pada kelebihan

besi sistemik. Prekusor eritrosit membutuhkan lebih banyak besi dibandingkan tipe sel-sel

lain karena masing-masing sel mensintesis lebih dari 1 juta molekul heme, dan karenanya

menghadapi tantangan homeostatik besi yang lebih besar (Ganz, 2012).

Hal yang belum dipahami dalam biologi besi adalah bagaimana pergerakan besi

dalam sel. Dalam sitoplasma sel, besi didapatkan terikat langsung dengan protein seperti

ribonukleotida reduktase, dan sebagian besi intraseluler masuk kedalam mitokondria

dimana besi ini akan digabungkan kedalam kelompok bioaktif heme dan Fe/S cluster.

Penelitian terakhir mengidentifikasi 2,5 dihydroxybenzoic acid sebagai bahan pengikat

besi pada siderofor mamalia yang dihubungkan dengan enterobaktin bakteri. Gangguan

biosintesisnya menyebabkan mitokondria kekurangan zat besi, sehingga transport besi

intraseluler ke dalam mitokondria sangatlah penting. Dalam eritroblas importer besi

mitokondria yang utama untuk biogenesis heme dan Fe/S cluster adalah Mfrn1. Mfrn1

diperlukan untuk eritropoiesis definitif (Shaw et al., 2006). Pengelolaan besi dalam

mitokondria juga belum sepenuhnya dipahami. Masuknya besi ke dalam protoporfirin

IX feroketalase untuk membentuk heme atau menuju mesin biosintetik Fe/S cluster

kemungkinan dibantu chaperone frataxin (FXN), suatu matriks protein yang mengalami

kerusakan pada penderita ataksia Friedreich‟s (Sheftel dan Lill, 2009).

Apakah ada bagian dari elemen besi yang keluar dari mitokondria, masih belum

diketahui. Namun demikian heme diekspor dari organel melalui suatu mekanisme yang

belum jelas dan heme akan digabungkan ke dalam protein sel. Demikian halnya Fe/S

cluster digunakan dalam banyak kompartemen subseluler. Apakah molekul ini berasal dari

mitokondria masih diperdebatkan karena organel pembuat beberapa komponen kelompok

Fe/S ini ditemukan di sitosol dan dapat meningkatkan sintesis atau perbaikan Fe/S cluster

diluar mitokondria (Sheftel dan Lill, 2009). Peran utama mitkondria dalam pembentukan

Fe/S cluster juga ditentukan ABCB7, suatu protein pada membran sebelah dalam (inner

membrane) yang diperlukan untuk pematangan sitosol tetapi bukan protein Fe/S cluster

mitokondria. Peran ABCB7 terhadap pematangan protein Fe/S cluster mitokondria belum

spenuhnya diketahui.

Dengan membuat heme dan Fe/S cluster, mitokondria merupakan organel subseluler

utama dalam pemanfaatan besi dan berperan dalam kontrol mekanisme besi intraseluler.

IRPs penting dalam menjaga persediaan dan fungsi besi mitokondria secara invivo

29

(Galy et al., 2010). Ketika biogenensis Fe/S cluster terganggu, terjadi akumulasi besi

dalam mitokondria yang dapat merusak organel. Suatu dugaan bagaimana mitokondria

mempengaruhi metabolisme besi intraseluler menyatakan bahwa sel mendeteksi adanya

kekurangan besi pada mitokondria melalui faktor Fe/S cluster dan berespon dengan

meningkatkan besi mitokondria. Sebuah heme intermediet juga diduga terlibat mengingat

pemasukan (loading) besi ke dalam mitokondria juga terjadi dalam sel eritroid yang

mengalami defesiensi heme yang berasal dari mutasi pada ALAS2 atau SLC25A38.

Pengalihan besi ke dalam mitokondria akan mengurangi besi di sitosol, sehingga

menstimulasi pengikatan IRP pada IRPs, demikian halnya bahwa gangguan metabolism

Fe/S cluster akan mengaktifkan IRP1. Hal ini akan meningkatkan penyerapan besi seluler

(TfR1, DMT1), mengurangi simpanan besi (feritin) dan ekspor (feroportin), sehingga

lebih banyak besi yang bisa didapat. IRPs melindungi mitokondria terhadap defisiensi

besi walaupun jalur lain masih mungkin bisa ikut berperan.

Dalam sel eritroid aktivasi IRP selanjutnya akan menghambat translasi ALAS2 dan

sintesis heme untuk menghindari penumpukan bahan metabolik intermediet toksik sampai

kecukupan akan besi di mitokondria terpenuhi. Sebaliknya gangguan biogenesis Fe/S

cluster dengan aktifitas IRP abnormal tinggi terlihat dapat mempertahankan kadar besi

yang tinggi, memicu pemuatan besi ke mitokondria yang berlebihan (overload), seperti

yang terlihat pada eritroblas dengan defisiensi glutaredoxin 5, hambatan dari ekspresi

ALAS2 dan sintesis heme. Bagaimana dan dengan apa perlindungan mitokondria terhadap

kelebihan besi masih belum jelas diketahui.

Sel yang berperan untuk keseimbangan besi

Empat kelompok besar sel (gambar 11) yang berperan menentukan jumlah dan

distribusi besi dalam tubuh adalah sel sel epitel duodenal (berperan dalam penyerapan

besi dari makanan); sel prekursor eritroid (berperan dalam penggunaan zat besi);

makrofag (berperan dalam penyimpanan dan penggunaan kembali zat besi); sel sel

hepatosit (berperan dalam penyimpanan besi dan regulasi endokrin). Tiap kelompok sel

ini berperan penting dalam keseimbangan siklus besi (Fleming, 2012).

Gambar 11. Metabolisme besi 4 sel utama : sel epitel, hepatosit,

makrofag dan sel eritroid. Walaupun semua sel tubuh mempunyai

kesamaan dalam keseimbangan besi namun masing sel yang berbeda

akan mempunyai fungsi spesifik (Anderson, 2010).

30

1. Sel epitel duodenum

Untuk memelihara keseimbangan siklus besi hanya dibutuhkan absorbsi besi dari

makanan sebesar 1 – 3 mg per hari sebagai pengganti besi yang hilang akibat deskuamasi

sel. Karena ketiadaan mekanisme fisiologis untuk mengekskresikan kelebihan besi maka

absorbsinya dari makanan diatur dengan sangat ketat. Besi dari makanan sebagian besar

akan diabsorbsi di duodenum. Zat besi yang telah direduksi pada membrane apikal

kemudian diabsorbsi ke dalam sel oleh divalent metal transporter 1 (DMT1). Besi

heme diabsorbsi melalui mekanisme yang belum dipahami dengan baik. Sebagian besi

yang diserap akan disimpan dalam bentuk feritin di epitel usus, yang kemudian hilang

seiring penuaan dan kerusakan sel. Transport besi dari sel epitel ke plasma terjadi melalui

feroportin. Besi yang diabsorbsi bersirkulasi dalam ikatan dengan transferin dan digunakan

terutama untuk precursor eritroid dalam sintesis heme. Makrofag merombak eritrosit tua

dan melepaskan besi dari heme untuk diekspor ke sirkulasi atau disimpan dalam bentuk

feritin.

Regulasi tiap langkah metabolisme besi (reduksi, absorpsi, penyimpanan dan

transport) diperantarai sinyal sinyal yang ditentukan oleh kadar oksigen sel epitel

duodenum, kadar besi intraseluler dan kebutuhan besi sistemik (Simpson, 2009). Kadar

oksigen epitel mengatur absorbsi besi lewat pengaruhnya terhadap Hypoxia inducible

factor 2α (HIF-2α), yang selanjutnya akan mengubah transkripsi DMT1 dan feroportin.

Kadar besi epitel mengatur absorbsi besi lewat pengaruhnya terhadap iron regulatory

protein (IRP) tipe 1 dan 2 dan pengaruhnya terhadap mRNAs yang mengkode DMT1,

feroportin, feritin dan HIF2α. IRPs yang berikatan pada IRE (iron responsive elements)

akan menentukan berlangsungnya proses translasi mRNAs untuk protein feroportin, feritin

dan HIF2α atau stabilitas dalam hal ini DMT1. Epitel duodenum juga mengekspresikan,

secara transkripsi, mRNAs yang lain untuk DMT1 dan feroportin, dimana mRNA ini

tidak mengandung IREs. Regulasi absorbsi besi secara sistemik diatur hormon hepsidin.

Hepsidin berikatan dengan feroportin yang kemudian terdegradasi sehingga mengurangi

jumlah besi yang ditransfer ke sirkulasi darah.

2. Prekursor eritroid

Prekursor eritroid adalah pengguna terbesar besi dalam tubuh. Sel prekursor eritroid

memiliki sejumlah besar TfR1 sebagai perantara masuknya feri-transferin kedalam

endosome untuk dirombak dan digunakan kembali. Pada asidifikasi endosome, besi

dilepaskan dan ditransport intra sel oleh DMT1. Sistem IRE-IRP memegang peran penting

pada prekursor eritroid dengan mengatur stabilitas mRNAs untuk pembentukan TfR1

serta translasi mRNAs menghasilkan 5-aminolevulinate synthase, enzim spesifik untuk

memulai sintesis Heme. Hal ini juga berarti memastikan pembentukan protopophyrin IX

(yang bersifat toksik) dalam jumlah yang sama dengan ketersediaan besi. Produksi heme

mutlak memerlukan transferrin-bound iron karena NTBI tidak dapat digunakan (Fleming,

2012). Aktivitas eritropoietik berperan sangat penting untuk ekspresi hepsidin.

31

3. Retikuloendotelial makrofag

Sel-sel retikuloendotelial adalah sel yang paling berperan dalam penyimpanan besi

akibat pengaruh hepsidin. Dalam siklus yang seimbang, sel-sel ini melepaskan 25mg zat

besi setiap hari. Karena jumlah zat besi yang bersirkulasi sangat kecil yaitu tidak lebih

dari 3mg maka artinya sel-sel retikuloendotelial adalah kompartemen besi yang paling

dinamis dengan perputaran (turning over) 10 kali per hari. Sel-sel retikuloendotelial

mendapatkan sebagian besar besi dari fagositosis sel eritrosit tua. Setelah diurai dari

heme, besi dapat disimpan dalam bentuk feritin atau beredar dalam sirkulasi. Feritin

adalah bentuk kompleks protein yang mengikat besi sebagai besi simpanan. Sistem IRE-

IRP meningkatkan translasi mRNA feritin sesuai kadar besi intraseluler. Beberapa hasil

penelitian mengindikasikan bahwa gangguan inkorporasi besi pada proses pembentukan

feritin akan menghasilkan bentuk feritin dengan kandungan besi yang rendah yang akan

dikeluarkan ke dalam darah sebagai serum feritin (De Demenico, 2011). Kadar serum

feritin memiliki makna diagnostik yang penting sebagai cerminan simpanan besi dalam

tubuh. Seperti telah diketahui sebelumnya transport besi dalam sel epitel duodenum dari

retikuloendotelial diperantarai feroportin dan diatur hepsidin.

4. Hepatosit

Sama seperti sel-sel retikuloendotelial, hepatosit juga adalah tempat penyimpanan

besi yang penting dalam bentuk feritin. Pada kondisi peningkatan saturasi transferin, NTBI

adalah adalah sumber besi utama bagi hepatosit. Hepatosit memegang peran sentral dalam

homeostasis besi atas fungsinya mengatur produksi hormon hepsidin. Hepsidin berperan

sebagai hormon hipoferemia dengan mengurangi pelepasan besi ke sirkulasi. Retensi besi

pada sel duodenum akan menurunkan absorbsi besi dari makanan, sedangkan retensi besi

pada sel makrofag akan mengurangi turnover besi. Produksi hepsidin hepatosit ditentukan

oleh adanya proses inflamasi, kadar besi, aktivitas eritrpoietik dan kadar oksigen seluler

(Fleming, 2012).

Keseimbangan besi yang melibatkan empat jenis sel utama dalam tubuh kita seperti

terlihat pada gambar 12, dimana keempat sel yang berperan penting dalam mengatur

ambilan besi di usus, transfer besi ke sel melalui ikatan dengan transferin untuk diedarkan

ke sel yang membutuhkan besi terutama sel eritroid untuk pembuatan sel darah merah dan

ke sel hepar yang akan disimpan dengan berikatan dengan protein feritin apabila tubuh

kelebihan besi dan sel makrofag yang mendaur ulang sel darah merah yang sudah tua

untuk menyediakan besi yang lebih banyak untuk eritropoiesis.

32

Gambar 12. Diskripsi umum tentang homeostasis besi

Bagian tengah gambar menggambarkan aliran zat besi ke dalam tubuh (melalui usus kecil), ke

transferin (TF), ke tempat utama pemanfaatannya (sumsum tulang eritroid), ke eritrosit yang

beredar, ke makrofag jaringan yang memfagosit eritrosit yang menua dan mendaur ulang besi

(limpa), ke penyimpanan dalam hepatosit, dan kembali ke TF melalui mobilisasi simpanan besi.

(A) Transportasi besi nonheme melintasi enterosit usus. (B) Eritrofagositosis dan daur ulang besi

dalam makrofag jaringan. Cairan oval dalam sitoplasma merupakan depo penyimpanan protein

feroportin dalam sel. (C) Transportasi besi hepatosit, dengan panah menunjukkan bahwa baik

impor maupun ekspor tidak dipahami dengan baik. (D) Penyerapan besi melalui siklus transferin

di eritroblas (Andrews, 2008).

Penelitian molekuler awal mengenai metabolisme besi difokuskan pada 2 molekul

yang jumlahnya berlimpah dan mudah untuk diisolasi yaitu transferin dan feritin. Kedua

molekul ini sekarang digunakan secara klinis dalam menguji status besi. Feritin dan

transferin menjaga besi untuk tetap nonreaktif, sehingga menghalangi reaksi kimia

Fenton yang memicu pembentukan radikal oksigen. Namun keduanya melakukannya

dengan cara yang sangat berbeda. H-feritin sedikit lebih besar dari L-feritin, dan memiliki

aktivitas feroksidase yang penting bagi pergerakan besi ke dalam inti solid dari protein.

Feritin kebanyakan digunakan untuk penyimpanan dalam sel, namun jumlah yang sangat

kecil memasuki jalur sekretorik yang berbeda, ditujukan untuk glikosilasi dan dilepas

ke dalam serum. Selain dari perannya yang berguna sebagai indikator semikuantitatif

untuk simpanan besi, kegunaan biologis serum feritin masih belum diketahui. Reseptor

feritin terdapat pada limfosit dan beberapa jenis sel lain, tetapi fungsi fisiologis mereka

belum sepenuhnya diketahui. Feritin juga merupakan prekursor hemosiderin, agregat

heterogen dari besi, komponen lisosomal, dan produk lainnya dari proses intraseluler.

Sebaliknya, transferin secara aktif disekresikan hepatosit (sel hepar) yaitu sel-sel yang

mengekspresikan transferin dalam jumlah besar. Transferin juga diproduksi di sisi sawar

darah/testis, sel Sertoli, dan sawar darah/otak, beberapa jenis sel yang berbeda. Transferin

berperan dalam berbagai tujuan yang umum untuk ikatan besi, menjaga kelarutannya

dalam lingkungan cair dan mengantarkannya ke jaringan. Molekul transferin mamalia

memiliki 2 lobus pengikat besi yang sejenis, masing-masing mampu mengikat satu

atom.

33

Meskipun banyak jaringan mengekspresikan TfR1 pada kadar yang rendah, relatif

sedikit jenis sel yang sangat tergantung pada siklus transferin untuk penyerapan zat besi.

Gangguan yang ditargetkan pada gen TfR1 pada tikus menunjukkan bahwa sebagian

besar jaringan berkembang secara normal tanpa TfR1, kecuali prekursor eritroid, sel-sel

limfoid awal, dan sel-sel neuroepitelial membutuhkan TfR1 untuk diferensiasi (Ned et al.,

2003). Kemungkinan peran TFR1 pada eritropoiesis sangat jelas dimana siklus transferin

berperan untuk mengkonsentrasikan besi di sekitar DMT1 untuk memaksimalkan

asimilasi besi untuk produksi hemoglobin. Namun, kurang jelas mengapa limfopoiesis

dan perkembangan saraf memerlukan TFR1.

Di masa lalu diasumsikan bahwa besi yang diasimilasi prekursor eritroid dimasukkan

ke dalam hemoglobin, dan tetap berada di dalam sel eritrosit sampai eritrosit mengalami

penuaan. Namunbaru-baruini, Quigleydankawan-kawan(2004) telahmenjelaskanadanya

eksporter heme, FLVCR (feline leukemia virus C receptor), yang tampaknya diperlukan

untuk perkembangan eritroid normal. Diperkirakan bahwa eritroblas memerlukan katup

pop-off untuk kelebihan heme untuk menghindari toksisitas. Gangguan terhadap gen

yang mengkode FLVCR pada tikus menunjukkan pentingnya protein ini in vivo (Keel,

2008). Tikus tanpa FLVCR mengalami kegagalan eritropoiesis definitif, menyebabkan

kematian janin. Menariknya, janin menderita kelainan kraniofasial dan tungkai yang

mengarah pada anemia Diamond-Blackfan. Ketika gen FLVCR diinaktivasi setelah

kelahiran, hewan mengalami anemia makrositik yang parah, menyiratkan bahwa ekspor

heme penting untuk eritropoiesis normal.

Mempertahankan keseimbangan besi dalam tubuh

Mamalia tidak memiliki jalur fisiologis apapun untuk ekskresi besi, sehingga

keseimbangan besi diatur tergantung pada tingkat penyerapan besi. Pengaturan yang

tidak tepat dari penyerapan besi menyebabkan defisiensi atau kelebihan besi. Diyakini

bahwa tiga pengatur (regulator) yang berperanan pada pemeliharaan keseimbangan besi

(Andrews, 1999).

Yang pertama disebut dengan pengatur makanan (dietary regulator). Telah

diketahui sejak lama bahwa sejak penyerapan makanan yang mengandung besi, kapasitas

penyerapan enterosit bersifat resisten dalam penyerapan besi tambahan selama beberapa

hari. Fenomena ini juga digambarkan sebagai hambatan mukosa (mucosal block),

mungkin merupakan hasil dari penumpukan besi intraseluler. Besi intraseluler yang tinggi

dapat menekan pelepasaan DMTI yang diperantarai IRE-IRP (Frazer et al., 2003) karena

DMTI mengandung IRE pada 3‟ UTR di dalam mRNAnya.

Petunjuk yang kedua disebut pengatur persediaan (store regulator) yang mengontrol

pengambilan besi sebagai respon untuk persediaan besi dalam tubuh. Diketahui dengan

jelas bahwa dalam kondisi kekurangan besi, penyerapan besi meningkat 2 sampai 3 kali

secara signifikan. Ketika persediaan besi dalam tubuh sudah terpenuhi, maka penyerapan

besi kembali seperti semula. Hal ini di hipotesiskan bahwa tipe pengaturan ini memerlukan

penyusunan dari prekusor sel kripte di epitelial duodenum setelah mendeteksi sinyal

saturasi plasma transferin (Roy dan Enns, 2000).

Yang ketiga disebut dengan pengatur eritropoeisis (erythropoietic regulator)

yang mengatur penyerapan besi sebagai respon terhadap eritropoeisis. Karena sebagian

besar besi dalam tubuh digunakan sumsum tulang untuk hemoglobinisasi sel darah

merah, maka tidaklah mengejutkan bahwa regulator ini memiliki fungsi yang dominan

34

didalam mengontrol keseimbangan besi. Dengan kata lain, pengatur eritropoeisis

memiliki kapasitas yang lebih besar untuk meningkatkan penyerapan besi dibandingkan

dengan pengatur penyimpanan (stores regulator) (Andrews, 1999). Lagipula, pengatur

eritropoeisis meningkatkan penyerapan besi secara independen dari penyimpanan besi

didalam tubuh. Alasan untuk penimbunan besi secara patologis yang berkaitan dengan

eritropoeisis yang inefektif (seperti sindrom talasemia, anemia kongenital diserutropoetik,

anemia sideroblastik atau atransferinemia) adalah peningkatan penyerapan besi

walaupun keadaan penyimpanan besi masih penuh. Akhir-akhir ini, protein baik pengatur

penyimpanan maupun eritropoeisis telah ditemukan yaitu hepsidin, suatu peptida kecil

yang bersirkulasi yang dihasilkan dari hati (Ganz , 2003).

Pengaturan keseimbangan besi di tingkat seluler

Berlawanan dengan homeostasis besi sistemik, homeostasis besi di tingkat seluler

menjamin bahwa jumlah besi yang cukup namun tidak berlebihan diambil masing-masing

sel untuk memenuhi kebutuhannya masing-masing untuk sintesis feroprotein. Sistem

regulasi yang telah berkembang tergantung pada regulasi posttranskripsional lewat

interaksi iron-regulatory protein (IRP1 dan IRP2) dengan iron-regulatory elemen (IRE)

dari mRNA protein yang mengkode beberapa transporter besi penting, seperti feroprotein,

dan ensim-ensim yang terlibat dalam jalur penggunaan besi. Sistem IRE/IRP secara efektif

meregulasi ambilan besi, menyediakan tempat untuk menyimpan kelebihan besi pada

feritin, dan mengkoordinasi sintesis heme, kelompok besi-sulfur, dan feroprotein lainnya

sesuai dengan ketersediaan besi. Sistem yang terlibat secara efektif bekerja menurunkan

pengeluaran limbah dari sintesis energi dan substrat, dan untuk mencegah akumulasi

senyawa toksik besi.

mRNA target yang mengandung IRE membentuk karakteristik stuktur “stem-loop”

baik di region 5‟, dimana pengikatan dengan IRP akan menekan translasi dan menurunkan

sintesis protein, ataupun di regio 3‟ dimana pengikatan IRP mencegah endonuklease untuk

memecah daerah yang sensitif dari mRNA target dan meningkatkan sintesis protein. IRP1

dan IRP2 secara struktur berhubungan namun berinteraksi dengan besi dengan cara yang

berbeda. Kedua protein terikat pada IRE saat kadar besi seluler rendah. Dengan adanya

besi, IRP1 mengikat kelompok besi-sulfur, tidak mengikat IRE, dan bertindak sebagai

enzim aconitase yang mengkonversi sitrat menjadi isositrat di siklus Kreb. Sebaliknya,

IRP2, diproses oleh kompleks yang tergantung besi kemudian didegradasi di proteosom.

Spesifikasi ganda IRP1/aconitase dapat memiliki fungsi pada regulasi eritropoesis

dengan adanya besi, karena produk pembelahan aconitase yaitu isositrat dapat melawan

beberapa efek supresi akibat kekurangan besi pada eritropoesis dan penghambatan

aktivitas enzimatik aconitase memiliki efek yang berlawanan (Bullock et al., 2010).

Banyak target mRNA dari protein besi yang diregulasi sistem IRP/IRE (Sanchez et al.,

2011) dan terbagi atas tiga kelompok: (1) protein yang terlibat dalam pengambilan besi,

umumnya berikatan dengan IRE di regio 3‟ menyebabkan peningkatan sintesis protein

selama terjadinya kekurangan besi di tingkat seluler; (2) protein yang terlibat pada

penggunaan dan penyimpanan besi, akan berikatan dengan IRE di regio 5‟, menyebabkan

represi sintesis protein selama besi tidak tersedia; dan (3) protein yang terlibat untuk

ekspor besi, berikatan dengan IRE juga di regio 5‟ dan represi sintesis protein selama

kekurangan besi. Protein yang merupakan subjek dari regulasi IRE/IRP meliputi TfR1

35

dan DMT1 (terlibat dalam ambilan besi seluler), aminolevulinic acid synthase2 (ALAS2)

(yang mengkatalisis langkah pertama jalur sintesis heme di sel eritroid), rantai berat H dan

ringan L dari feritin (yang terlibat dalam penyimpanan besi), dan feroportin (eksporter besi

yang diekspresikan di jaringan dan sel yang terlibat dalam ekspor besi ke plasma). Efek

kumulatif dari respon IRE/IRP selama defisiensi besi seluler adalah untuk meningkatkan

ambilan besi seluler, memobilisasi besi dari cadangan di sel, menurunkan penggunaan

besi, dan saat besi menjadi cukup atau berlebihan adalah untuk membalikkan respon-

respon tersebut dan mengarahkan lebih banyak besi ke tempat penyimpanan dan ekspor

seluler. Regulasi lebih detail tentang impor dan ekspor besi dicapai dengan perbedaan

tempat pembelahan dari target mRNA di jaringan yang berbeda-beda, baik melibatkan

ataupun tidak melibatkan IRE. Sebagai contoh, adaptasi sistemik terhadap defisiensi besi

difasilitasi isoform mRNA feroprotein yang tidak mengandung IRE, yang memungkinkan

sel epitel duodenum mengeluarkan besi ke plasma untuk kebutuhan sistemik walaupun

sel epitel tersebut merasakan adanya sinyal kekurangan besi, dan hal yang sama terjadi

yaitu transfer besi dari sel eritroid ke jaringan lain yang lebih membutuhkan besi (Zhang

et al., 2009).

Sistem IRP-IRE

Protein mRNAyang mengkode TfRI (namun tidak untuk TfRNA 2) mengandung

(IREs) pada 3‟untranslated regions (UTRs) dan feritin (baik rantai H maupun L),

mengandung (IREs) pada 5‟untranslated regions (UTRs) seperti yang terlihat pada gambar

13. Ini merupakan susunan struktural dari 30 nukleotida yang melipat dan membentuk

putaran dengan suatu urutan 5‟ CAGUGN-3‟ (C dan G yang digaris bawahi berinteraksi

dengan ikatan hidrogen) dan suatu tangkai yang cukup stabil (đ G = - 7 kcal/mol), disela

(interuppted) C tersisa yang tidak berpasangan (Johansson dan Theils, 2002).

Motif struktur IRE memberikan suatu tempat ikatan bagi dua protein pengatur besi,

yaitu IRPI dan IRP2 yang diaktivasi apabila sel kekurangan besi untuk berikatan dengan daya gabung yang kuat (K

d = 10 M) dengan IREs. Interaksi IRE-IRP menstabilkan TfRI

-12

mRNA yang tidak stabil, yang mengandung lima salinan IRE pada kompleks 3‟UTRnya

dan ini merupakan satu-satunya mRNA dengan IRE yang multipel. Sebagai hasilnya,

ekspresi TfR1akan meningkat dan sel yang kekurangan besi mendapatkan besi dari

transferin. Di sisi lain, interaksi IRE-IRP pada 5‟UTR dari mRNA feritin secara spesifik

menghambat translasi ini dan sel yang kekurangan besi tidak memproduksi feritin.

Sebaliknya pada sel yang penuh dengan besi IRP1 dan IRP2 menjadi tidak teraktivasi,

sehingga memungkinkan degradasi mRNA TfRI dan sebaliknya mRNA feritin ditranslasi

sehingga terbentuk protein feritin untuk menyimpan kelebihan besi. Respon ini

menghambat pengambilan besi lebih lanjut dari transferin dan mendukung penyimpanan

besi intraseluler yang berlebihan.

Sistem IRE-IRPjuga beroperasi diluar kontrol dari proses ambilan dan penyimpanan

besi di sel. Ini terbukti dengan diidentifikasikannya tambahan mRNAs lainnya yang

terutama mengkode protein besi untuk keseimbangan energi (Johansson dan Theils,

2002). mRNA protein yang mengkode ALAS2 dan mitochondrial acotinase mengandung

suatu IRE pada 5‟UTR nya. Sebagai tambahan, mRNA yang mengkode transporter besi

DMT1 mengandung IRE yang bersifat tidak lengkap pada 3‟ dan feroportin mengandung

IRE yang bersifat tidak lengkap pada daerah 5‟ UTR nya. Menariknya, hilangnya 58 bp

36

dalam feroportin IRE yang disebabkan radiasi dikaitkan dengan anemia hipokromik

mikrositer pada mencit homozigot dan polisitemia pada mencit heterozigot (Mok et al.,

2004).

Dua jenis IRP yaitu IRP1 dan IRP2 yang telah dikenal,berbagi urutan homologi

namun memiliki sifat yang berbeda. Pada saat penemuannya, IRP1 dikenal memiliki

kemiripan yang kuat dengan akonitase, sebuah enzim mitokondria yang bekerja pada

siklus asam trikarboksilat. Menariknya, IRP1 juga memiliki aktivitas akonitase,

membuatnya menjadi kandidat utama untuk akonitase sitoplasma. Tetapi aktivitas ikatan

akonitase dan IRE sama-sama eksklusif, dimana hal ini memberikan petunjuk bahwa

perubahan pengaturannya memerlukan proses yang sangat jeli. Mirip dengan sejumlah

protein yang mengandung besi lainnya, IRP1 juga membentuk sebuah kelompok besi-

sulfur (4Fe-4S). Kelompok besi-sulfur terbentuk ketika besi jumlahnya berlimpah, tetapi

dipecah ketika besi langka. Bahwa aktivitas akonitase dari IRP1 muncul hanya ketika

kelompok besi-sulfur lengkap, dan jika tidak, IRP1 bertindak sebagai protein pengikat

RNA, yang mengenali IREs. IRP2, di sisi lain, tidak membentuk kelompok besi-sulfur.

Sebaliknya, aktivitasnya diatur pada tingkat stabilitas protein. Dalam kondisi besi

rendah IRP2 berakumulasi, tetapi ketika besi berlimpah memicu degradasi IRP2. Masih

belum sepenuhnya jelas apakah petingnya memiliki 2 IRPs, namun penelitian terbaru

menunjukkan bahwa keduanya dapat berespon secara berbeda pada rentang fisiologis

tekanan oksigen yang relevan (Meyron-Holtz et al., 2004). Keduanya juga mungkin

memiliki selektivitas target yang agak berbeda diantara mRNA yang mengandung IRE.

IRE feritin terletak di hulu dari start kodon untuk translasi protein. Muckenthaler

dan kawan-kawan menemukan bahwa IRP mengikatnya secara sterik dan menghambat

rekruitmen subunit ribosomal kecil ke kompleks inisiasi, sehingga mencegah translasi.

Akibatnya, produksi protein feritin dibatalkan dalam keadaan besi yang rendah ketika

sejumlah kecil zat besi intraseluler diperlukan untuk fungsi selular. Di sisi lain, ketika besi

berlimpah, represi translasi dilepaskan dan subunit feritin yang baru dibuat bergabung

untuk menyediakan kapasitas penyimpanan besi.

Sistem pengaturan IRE/IRP juga digunakan untuk mengontrol ekspresi protein

lainnya seperti terlihat pada tabel 1. Yang banyak dipelajari adalah TFR1, yang memiliki

beberapa IRES di 3‟ UTR dari mRNA-nya. Dalam hal ini, regulasi IRP bekerja dengan

cara yang sangat berbeda. Dalam kondisi besi yang rendah, pengikatan IRP tidak memiliki

efek langsung pada translasi, melainkan melindungi mRNA TFR1 dari pembelahan

endonukleolitik. Ketika besi berlimpah, nuklease menyerang urutan mRNA yang kaya

akan A-U yang berdekatan dengan IRE dan mendestabilisasi mRNA TFR1. Dengan

demikian, TFR1 lebih banyak dapat diproduksi ketika sel-sel membutuhkan zat besi,

namun ekspresi TFR1 akan terganggu ketika sel penuh dengan besi. mRNA lainnya

yang mengkode protein penting dari metabolisme besi telah terbukti memiliki 5‟IREs

(misalnya, feroportin, asam aminolevulinik sintase) atau 3‟ IREs (misalnya, DMT1),

meskipun regulasi mereka dengan sistem IRE/IRP belum dipelajari secara mendalam

(Leipuviene dan Theil, 2007).

Mungkin yang mengejutkan, gangguan yang ditargetkan pada gen IRP1 pada tikus

tidak menghasilkan kelainan fenotipik yang jelas (Meyron-Holtz et al., 2004). Sebaliknya,

gangguan yang ditargetkan terhadap IRP2 menyebabkan gangguan homeostasis besi

ditandai dengan anemia mikrositik hipokromik dan gangguan neurodegenerative pada usia

lanjut (Cooperman et al., 2005). Ketika gen yang mengkode kedua protein diinaktivasi,

37

tikus mutan meninggal pada awal perkembangan embrio, menunjukkan pentingnya

keseluruhan protein ini in vivo.

Mutasi IRE spontan telah ditemukan pada manusia dan tikus. Studi menunjukkan

bahwa gangguan dari IRE L-feritin menyebabkan penyakit katarak-hiperferitinemia,

dengan temuan mata yang menonjol dan peningkatan feritin serum tetapi tidak ada bukti

gangguan homeostasis besi. Gangguan dari IRE H-feritin dalam satu keluarga Jepang

dikaitkan dengan gangguan kelebihan besi yang bersifat familial. Menariknya, mutasi

yang menghambat pembentukan IRE feroportin pada tikus menyebabkan gangguan yang

tidak biasa dan kelainan kompleks homeostasis besi, hal ini menggaris bawahi pentingnya

IRE ini in vivo (Mok et al., 2004).

Gambar 13. Sistem IRP/IRE. Tergantung posisi mRNA protein yang

bersangkutan apakah pada daerah 3’ atau 5’ UTR, akan mengatur

kadar besi intraseluler (lihat juga tabel 1.1) (Raoault, 2012)

Tabel1. Gen-gen yang diatur iron responsive element (IRE) (Nadadur et al., 2008)

Gen Lokasi IRE Fungsi

L-Feritin 5‟ Penyimpanan besi

H-Feritin 5‟ Penyimpanan besi

Erythroid 5-ALA 5‟ Sintesis Haem

ynthase 3‟ Pembawa masuk importer) besi

Nramp2 5‟ Pembawa keluar (exporter) besi

FPN(IREG1) 3‟ Pengangkut besi

DMT1 3‟ Pengikat TF dan transpor besi

TFR1*

* berisi multiple iron responsive element (IREs)

38

Ikatan IRPpada IREs mungkin merupakan respon terhadap kadar besi selular. Dalam

sel-sel yang kaya akan besi, IRP2 (dan IRP1) berinteraksi dengan protein adaptor FBXL5

(F-box and leucine-rich repeat protein 5) dimana protein ini akan merekrut suatu enzim

ligase kompleks (SCF) dan ini akan mempromosikan ekspresi IRP dan selanjutnya akan

didegradasi proteosom. Pada sel yang kekurangan besi maka proses degradasi IRP yang

tergantung pada PBXL5 ini akan menurun. Proses regulasi IRP ini melibatkan domain

hemeritrin dari PBXL5 yang bertindak sebagai sensor besi dimana ikatan langsung besi

pada domain ini akan menstabilisasi PBX5 yang selanjutnya akan mendegradasi IRP

(Henzte et al., 2010).

Abalasi genetik kedua IRPs pada tikus menyebabkan kematian pada sat embrional.

Sebaliknya, pada binatang yang kekurangan salah satu proteinnya akan viable dan hidup.

Ekspresi IRP adalah esensial berperanan tetapi fungsi kedua protein saling tumpang tindih

(redundant). Percobaan pada binatang dan kultur sel menunjukkan bahwa kedua IRP

memiliki respon berbeda terhadap sinyal bukan besi, sebagai contoh, keadaan hipoksia

menonaktifkan IRP1 denganmembentukholo-IRP1 (Meyron-Holtz etal., 2004), sementara

stabilisasi IRP2 sebagai hasil penggunaan oksigen untuk mendegradasi iron-mediated

FBXL5. Selain itu spesies oksigen reaktif secara selektif mengaktifan IRP1 dengan cara

membongkar Fe/S cluster, kemungkinan melalui jalur sinyal yang dimediasi membran.

Fosforilasi IRP1 dan IRP2 kinase spesifik juga ikut berperan walaupun fungsi fisiologis

dan patologis dari pengaturan diferensiasi IRP1 dan IRP2 belum sepenuhnya dapat

dipahami, akan tetapi pada prinsipnya pengaturan kedua protein tersebut memungkinkan

sel mengatur metabolisme besi dalam berbagai kondisi, dan untuk mengatur set point

kedua protein tersebut tanpa dipengaruhi mekanisme pengontrolan besi (Hentze et al.,

2010).

Protein yang berperan pada homeostasis besi intraseluler.

1. HCP (Heme Carrier Protein)

Selain besi non-heme, besi yang terkandung dalam heme juga memberi kontribusi

penting untuk penyerapan besi. Heme diserap utuh dan besi dilepaskan intraseluler

dibawah kerja ensim heme oksigenase. Sementara ada banyak informasi mengenai

mekanisme yang terlibat dalam penyerapan besi non-heme, jauh lebih sedikit yang

diketahui tentang mekanisme potensial pengangkutan heme. Sejumlah calon protein

pengangkut heme telah diidentifikasi dalam epitel usus termasuk diantaranya adalah

breast cancer resistance protein ABCG2 (Krishnamurthy et al., 2004), feline leukemic

virus C receptor FLVCR dan heme carrier protein HCP1. Dari kesemuanya itu, hanya

HCP1 yang bertindak sebagai importir heme, sedangkan kedua protein lainnya ABCG2

dan FLVCR memperantarai pelepasan heme. Ekspresi tinggi HCP1 di duodenum

mendukung peran potensial dalam penyerapan heme dari diet, namun ternyata bukti

terbaru menunjukkan bahwa HCP1 berfungsi terutama sebagai proton-coupled folate

transporter. Dalam perkembangan terbaru yang menarik, heme-gen regulated (HRG)

famili protein telah diidentifikasi dalam C. Elegans (Rajagopal et al., 2008). Protein ini

memainkan peran penting dalam transportasi heme dan homeostasis dalam nematoda

dan orthologues mereka juga diekspresikan dalam vertebrata, termasuk manusia, yang

menunjukkan bahwa protein HRG juga dapat memainkan peran penting dalam biologi

heme pada mamalia.

39

2. Reseptor transferin

Reseptor transferin adalah jalur utama besi untuk masuk ke dalam hampir semua

sel. Sampai saat ini, dua reseptor transferin yang berbeda telah diidentifikasi. TfR1 yang

diekspresikan pada semua sel yang berproliferasi yang membutuhkan besi pada siklus

selnya dan TfR2 yang diekspresikan terutama pada sel hepar (Hentze 2004).

TfR1 muncul pada permukaan sel sebagai disulfide-bonded homodimer dari 760-

residu subunit. Pada pH fisiologis (7,4), TfR1 mengikat transferin yang beredar (baik

mono-feri maupun di-feri) pada permukaan sel dan kompleks reseptor-transferin ini

akan di-endositosis melalui mekanisme clathrin-mediated. Endosome yang mengandung

transferin akan diasamkan (pH sekitar 5,5 gambar 14) dengan perekrutan tipe Vproton

ATPase yang memungkinkan terjadinya pelepasan besi dari transferin (apotransferin

tetap terikat pada reseptor pada endosome). Pada prekursor eritroid, besi akan direduksi

STEAP3 dan keluar endosome melalui DMT1. Kompleks apotransferin/TfR1 didaur ulang

kembali ke permukaan sel di mana pada pH7,4 transferin akan lepas dari reseptornya

dan kembali ke sirkulasi. Penyerapan besi melalui jalur ini mungkin diatur protein HFE,

dimana protein HFE ini bersaing dengan transferin pada common binding site dari TfR1

(Ohgami et.al., 2005).

Studi TfR1 pada tikus knockout dan ikan zebra yang mengekspresikan fenotip chianti

memberikan penjelasan akan peran penting dari TfR1, khususnya dalam pengembangan

dan fungsi dari jaringan eritroid. Pada murine yang gen TfR1 dihilangkan akan mati pada

saat embrio yang ditandai gangguan eritropoiesis dan perkembangan neurologis yang

sangat berat. Lebih jauh, tikus heterozigot yang hanya membawa satu salinan dari alelTfR1

menunjukan gangguan perkembangan eritroid dan homeostasis besi yang abnormal. Ikan

zebra, tidak seperti manusia dan tikus, berisi dua gen TfR1. Sebuah mutasi dalam TfR1a,

yangbanyakditemukandalamjaringaneritroid, menimbulkanfenotip chianti yangditandai

dengan anemia hipokromik mikrositik. Menariknya, ekspresi yang berlebihan TfR1 dan

TfR2 pada tikus dan TfR1b pada ikan zebra sebagian menyelamatkan fenotipe chianti, dan

hal ini menunjukkan bahwa mereka masih memungkinkan terjadinya pengambilan besi

yang terikat pada transferin prekursor eritroid untuk sintesis hemoglobin. Ekspresi mRNA

TfR1 sangat dipengaruhi status besi dan ini diperantarai adanya lima motif IRE dalam

3‟UTR dari urutan mRNA. Pada kondisi kekurangan besi, IRE terikat protein pengatur

besi IRP dan hal ini akan melindungi mRNATfR1 dari degradasi endonukleolitik sehingga

meningkatkan waktu paruh mRNA. Sebagai konsekuensinya, ekspresi proteinTfR1

meningkat dalam kondisi kekurangan besi. Sebaliknya, IRE tidak akan terikat pada kondisi

dimana kadar besi masih normal sehingga terjadi proses degradasi cepat mRNATfR1 dan

penurunan ekspresi protein tersebut (Hentze,2004).

TfR2 memiliki kesamaan yang signifikan dengan TfR1 dan juga dapat mengikat

dan mengangkut besi yang terikat transferin, meskipun dengan afinitas yang jauh lebih

rendah dari TfR1. Berbeda dengan TfR1 yang ekspresinya ada pada semua sel, ekspresi

TfR2 terbatas hanya di hati dan sel-sel hematopoietik baik yang normal maupun yang

neoplastik. Menariknya, mutasi pada TfR2 menyebabkan kelebihan besi hati yang

parah, yang disebut hemokromatosis tipe III. Hal ini memperjelas peran pentingTfR2

ini dalam homeostasis besi. Temuan ini dikonfirmasi lebih lanjut dengan bukti bahwa

gangguan dari gen TfR2 pada tikus, juga menyebabkan terjadinya kelebihan besi pada

hati (Wallace et al., 2009). Ekspresi mRNA TfR2 tampaknya tidak diatur sebagai respon

terhadap perubahan status besi dan tanskripnya yang tidak mengandung motif IRE,

40

seperti yang ditemukan pada mRNATfR1. Studi menggunakan model kultur sel, serta

penelitian in vivo pada tikus melaporkan, tidak ada perubahan dalam ekspresi mRNA

TfR2 sebagai respon terhadap perubahan status besi. Namun, ekspresi protein TfR2

ditingkatkan sebagai respon terhadap peningkatan kadar di-ferric transferin, yang akan

mengikat TfR2 dan meningkatkan stabilitas membrannya. Pengikatan di-ferric transferin

juga mengubah nasib TfR2 seluler, meningkatnya kadar berhubungan dengan daur ulang

endosom dan penurunan fraksi TfR2 yang ditargetkan untuk degradasi lisosom. Karena

pengaturannya yang ketat oleh di-ferrictransferin, TfR2 diusulkan sebagai sensor status

besi yang memantau perubahan konsentrasi saturasi transferin di sirkulasi. Menariknya,

dua studi terbaru menunjukkan bahwa protein HFE berinteraksi dengan TfR2 dan karena

itu mungkin merupakan komponen penting dari jalur iron-sensing tersebut (Chen et al.,

2007).

Selain TfR1 yang terikat pada membran sel, bentuk yang terlarut soluble

transferrin receptor (sTfR) dapat ditemukan dalam serum manusia. Selama proses

pematangan, prekursor eritroid melepaskan reseptor transferin dari permukaan selnya ke

dalam sirkulasi. Proses pelepasan ini terutama diperantarai membran protease integral

milik famili disintegrin dan metalloprotease (ADAM family) dan hasil dari pemecahan

proteolitik dari TfR1 ini di Arg-100 dalam tangkai transmembran akan menghasilkan

sTfR. Konsentrasi serum reseptor transferin sTfR meningkat pada pasien dengan

peningkatan kadar sel eritroid muda dan pada individu dengan defisiensi besi, namun

tidak berubah (atau lebih rendah dari normal) pada pasien dengan anemia penyakit kronis

(Weiss et al., 2005). Dengan demikian, sTfR muncul sebagai biomarker yang kuat untuk

membedakan antara kedua bentuk anemia tersebut (terutama bila digunakan bersama

sama dengan pengukuran serum feritin). Data terbaru menunjukkan bahwa peningkatan

saturasi transferin mengurangi pelepasan sTfR dan efek ini dimediasi interaksi langsung

antara transferin dan reseptornya, sehingga hal ini menunjukkan sTfR ini tidak hanya

mencerminkan kebutuhan sel akan besi tetapi juga ketersediaan besi di aliran darah

(Dassler et al., 2006).

Gambar 14. Daur ulang reseptor transferin dimana reseptor transferin yang sudah

melepaskankan besi akan kembali ke permukaan sel untuk memulai lagi tugasnya

mengangkut besi (TomWalz. Med.harvard.edu/)

41

3. Dcytb (Duodenal Cytochrome b)

Besi non-heme terdapat dalam makanan terutama dalam bantuk garam feri dan

ferioksida. Senyawa ini tidak mudah diserap dan besi harus direduksi dulu menjadi

bentuk fero sebelum diserap enterosit duodenum. Sejumlah faktor dalam makanan

berkontribusi terhadap konversi dari feri (Fe III) menjadi fero (Fe II), terutama asam

askorbat dan sejumlah produk dari daging. Selain itu, beberapa studi telah menunjukkan

bahwa permukaan brush-border enterosit duodenum dan cultured intestinal cells

memiliki aktivitas enzim reduktase besi. Enzim yang bertanggung jawab untuk proses ini,

bernama Dcytb (sitokrom duodenum b), suatu homolog sitokrom b561, dikloning dari

mRNA duodenum tikus menggunakan strategi hibridisasi subtraktif. Diekspresikan pada

membran apikal enterosit duodenum, bagian utama untuk penyerapan besi. Dan seperti

anggota lain dari famili sitokrom b561 ini, Dcytb adalah protein mengandung heme yang

membutuhkan askorbat (Su et al., 2006).

Ekspresi mRNA Dcytb sangat dipengaruhi status besi dalam diet, hipoksia, dan

hemokromatosis. Hal ini menunjukkan bahwa ia memainkan peran penting dalam

pemeliharaan keseimbangan besi dalam tubuh. Penelitian in vitro menunjukkan terjadi

peningkatan dramatis penyerapan besi dalam cultured cells line dengan ekspresi berlebihan

Dcytb. Sebaliknya, gangguan dari target gen Cybrd1 (yang mengkode Dcytb) pada tikus

tidak mengarah ke fenotipe kekurangan besi, sehingga memperlihatkan keraguan tentang

kebutuhan mutlak Dcytb untuk penyerapan besi di usus. Sebuah catatan penting untuk

studi ini adalah bahwa manusia mengandalkan sepenuhnya pada diet untuk menyediakan

vitamin C, sedangkan tikus dapat mensintesis dalam jumlah berlimpah vitamin C de novo

dari glukosa, sehingga dengan demikian kemungkinan tikus kurang memerlukan aktivitas

feri reduktase pada permukaan duodenum. Namun, penting untuk dicatat pula bahwa,

tidak seperti DMT1 dan feroportin dimana sejumlah penyakit akibat adanya mutasi pada

DMT1 dan feroportin telah diidentifikasi, pada gangguan Dcytb hanya satu laporan yang

baru-baru ini telah dikaitkan dengan polimorfisme nukleotida tunggal di Dcytb yang dapat

menganggu metabolisme besi (Constantine et al., 2009).

4. Transferin (Tf)

Sekitar 3 – 4mg besi yang beredar dalam plasma terikat dengan protein pengikat

spesifik, transferin (Tf). Serum Tf adalah anggota dari superfamili Tf protein yang meliputi

laktoferin (ditemukan dalam susu dan cairan sekresi lainnya), ovotransferin (ditemukan

dalam putih telur burung) dan melanotransferin. Walaupun fungsi utama dari serum

transferin yaitu mengangkut besi ke sel yang membutuhkan telah jelas diketahui, namun

fungsi anggota utama lainnya dari superfamili Tf kurang jelas. Ada sekitar 19 varian Tf,

namun hanya Tf C dapat ditemukan di sebagian besar manusia. Tf disintesis terutama dalam

hati dan terbentuk dari rantai polipeptida tunggal sekitar 80kDa, yang dapat mengikat dua

atom besi feri. Pengikatan besi pada transferin adalah reversibel dan tergantung pada

pH, dengan pengikatan yang lengkap pada pH di atas 7, tetapi pelepasannya meningkat

pada pH asam (pH di bawah 6,5). Konstanta keseimbangan pengikatan besi-transferin

adalah 1026-1030. Konsentrasi Tf dalam sirkulasi kurang lebih 30 μM dan sekitar 30 – 35%

jenuh dengan besi pada orang dengan status besi yang normal. Mengingat bahwa ada dua

bagian pengikat besi pada protein ini, Tf dapat eksis sebagai apoTf yaitu transferin yang

tidak mengikat besi, dalam bentuk monoferi, atau sebagai diferi (holo-Tf). Pada sirkulasi

normal, sebagian besar transferin hadir sebagai mono-Tf, sedangkan diferi-Tf menonjol

42

pada penyakit iron overload seperti hemokromatosis. Menariknya, pengikatan diferi-Tf

ke reseptor transferin lebih besar daripada monoferi-Tf (Srai et al., 2012).

5. Feritin

Molekul feritin adalah protein dengan kerangka yang berongga (hollow protein

shell), terdiri dari 24 subunit polipeptida, dengan berat molekul keseluruhan sekitar 500

kDa yang dapat menyimpan hingga 4.500 atom besi feri (gambar 15). Feritin adalah

molekul penyimpan besi utama di semua jaringan mamalia dan terdiri dari campuran

dari dua sub unit yang disebut sebagai L-dan H-feritin. Secara umum, feritin yang lebih

banyak feritin sub unit Lnya merupakan karakteristik pada organ yang menyimpan besi

dalam waktu lama (misalnya hati dan limpa) dan feritin ini biasanya memiliki rata-rata

kandungan besi yang relatif tinggi (1.500 Fe atom/molekul atau lebih). Sedangkan feritin

yang lebih banyak mengandung feritin subunit H merupakan karakteristik dari feritin di

jantung dan otak yang memiliki rata-rata besi relatif rendah (kurang dari 1.000 Fe atom/

molekul). Rantai feritin H penting untuk oksidasi Fe2+ sedangkan rantai – L membantu

dalam pembentukan inti feritin. Feritin tidak inert dan terus-menerus turn over. Besi

yang disimpan dalam feritin tersedia untuk dimanfaatkan oleh protein fungsional lainnya

dan dapat dimobilisasi setelah didegradasi di lisosomal. Mekanisme bagaimana besi

didonorkan pada feritin untuk disimpan tetap sulit dipahami. Namun, sebuah penelitian

telah mengidentifikasi poly(rC)-binding protein 1 (PCBP1) sebagai komponen kunci

dari jalur ini. PCBP1 mengikat besi, dan dapat juga mengikat langsung ke feritin untuk

memfasilitasi pengisian besi. Selain itu, knocking down PCBP1 dengan siRNA dalam sel

manusia akan menurunkan kadar besi di feritin dan meningkatkan pool besi pada sitosol

(Shi et al., 2008).

Induksi sintesis feritin sebagai respon terhadap pemberian besi pertama kali diamati

Granick dalam mukosa gastrointestinal marmut setelah diberikan besi. Responnya cepat

dan hal ini mungkin mencerminkan kebutuhan untuk membatasi paparan sel terhadap

pro-oksidan besi yang bebas. Induksi yang diperantarai besi pada ekspresi feritin sebagian

besar terjadi paska-transkripsi dan melibatkan pengikatan IRP pada stem loop IRE yang

terdapat di daerah UTR 5 „ pada kedua mRNA H dan L-feritin. Dalam kondisi kadar

besi yang tinggi, mRNA feritin diproduksi secara efisien. Namun, ketika kadar besi

seluler turun, kadar protein feritin juga diturunkan. Penurunan feritin secara langsung

terkait dengan posisi IRE dalam 5 „UTR. Posisi IRE di kedua rantai feritin H dan L

kurang dari 40 basa dari AUG site dan pengikatan IRP pada IRE ini akan mencegah

pengikatan kompleks eukaryotic initiation factor (eIF4F) pada protein sub unit ribosom

43S yang diperlukan untuk terjadinya proses translasi protein. Sejumlah kecil feritin,

normal beredar dalam serum. Pada manusia, serum feritin tampaknya sebagian besar

terdiri dari bentuk glikosilasi dari feritin L, yang memiliki kandungan besi yang tinggi.

Dalam subyek sehat yang normal, ada korelasi erat antara serum feritin dan kandungan

besi dalam tubuh dimana 1 mg/L serum feritin setara dengan sekitar 8 – 10 mg besi

jaringan. Kadar serum feritin berkisar 30-300 mg/L pada pria dan 15 – 150 mg/L pada

wanita. Serum feritin berasal dari feritin jaringan dan dapat dikeluarkan dari hati dan dari

sel limfoid. Menariknya, baru-baru ini diamati bahwa glikosilasi feritin L, mirip dengan

yang terdapat dalam serum, dapat secara aktif dikeluarkan dari sel hepatoma manusia

(Gosh et al., 2004).

43

Pada tahun 2001, suatu bentuk baru dari feritin diidentifikasi yang berlokasi

di mitokondria. Feritin mitokondria ini dikode gen yang intronless pada kromosom

5q23 namun, tidak seperti feritin sitosol, bentuk mitokondria ini tidak memiliki IRE 5

„. Feritin ini adalah 79% identik dengan feritin H sitosol, namun memiliki long amino

acid N-terminal mitochondrial import sequence yang terpotong selama pemprosesan, dan

menunjukan aktivitas feroksidase (Levi et al., 2001). Ekspresi mRNA feritin mitokondria

yang tertinggi terdapat di jaringan yang tingkat metabolismenya aktif seperti testis

dan tidak tampak pada jaringan yang terkait secara eksplisit dengan penyimpanan besi

seperti hati dan limpa. Feritin mitokondria ini juga dapat menyimpan besi, dan hal ini

menunjukkan bahwa peran utama dari protein ini mungkin untuk melindungi sel yang

menghasilkan spesies oksigen reaktif tingkat tinggi selama metabolisme di mitokondria

dari efek pro-oksidan besi (Santambrogio et al., 2007).

Dalam kondisi kelebihan besi, beberapa feritin selular dapat diubah menjadi

penyimpanan dalam bentuk lain yang dikenal sebagai hemosiderin, yang dapat

diidentifikasi secara jelas pada jaringan yang menyimpan besi, termasuk limpa, hati dan

sumsum tulang. Keduanya, feritin dan hemosiderin ditemukan dalam struktur lisosomal

yang disebut siderosom. Hemosiderin biasanya tidak larut dan umumnya dianggap sebagai

produk dari degradasi feritin. Ukuran partikel hemosiderin lebih kecil daripada ukuran

core feritin sitosol dan terbentuk setelah degradasi feritin di lisosom. Enzim-enzim yang

memproses degradasi ini belum teridentifikasi.

Gambar 15. Cangkang dari feritin yang terdiri dari 24 unit rantai

rantai polipeptida kombinasi antara rantai H dan L dengan komposisi

yang berbeda-beda tergantung jenis selnya (Theil, 2012)

6. Feroportin

Pengeluaran besi dari semua jaringan dimediasi feroportin yang juga dikenal

sebagai Iron Regulated Transporter1 (McKie et al., 2000) (IREG1), Metal Transporter

Protein 1 (MTP1) dan solute-linked karier famili 40 (besi-pengangkut teregulasi) anggota

1 (SLC40A1). Sampai saat ini, hanya feroportin yang diketahui sebagai protein efflux

besi yang diidentifikasi dan sangat penting untuk pelepasan besi ke dalam sirkulasi,

daur ulang besi makrofag, hepatosit dan sinsitiotrofoblas plasenta. Karena itu tidak

mengherankan, penghapusan total gen feroportin pada tikus akan menimbulkan kematian

sejak masih embrio. Selanjutnya, tikus dengan penghapusan gen feroportin spesifik pada

usus (dilakukan dengan ekspresi villin-cre-feroportin transgene) akan menimbulkan

44

kekurangan besi dan hal ini menyoroti peran esensial dan sangat penting dari feroportin

pada proses asimilasi besi yang berasal dari diet (Donovan et al., 2005).

Studi pada Xenopus laevis oosit dengan ekspresi berlebihan dari feroportin

menunjukkan bahwa protein ini memperantarai efflux tidak searah untuk besi fero.

Namun, dalam rangka untuk pelepasan besi keluar dari sel yang akan dimuat oleh

transferin dalam sirkulasi, besi harus teroksidasi menjadi bentuk feri. Karena itu, jalur

feroportin hanya sebagian dari jalur efflux besi, bekerja seirama dengan hepaestin

feroksidase dan seruloplasmin. Feroportin terutama terlokalisasi pada membran plasma

sel, seperti di duodenum dan plasenta, diekspresikan pada membran basolateral sel yang

konsisten dengan fungsinya sebagai protein pengirim besi keluar. Terdapat laporan bahwa

ditemukan ekspresi protein feroportin pada membran apikal enterosit, tapi hal ini masih

kontroversial. Dalam proses daur ulang besi makrofag, feroportin tampaknya berada di

vesikel intraselular, tapi setelah pemuatan besi (erythrophagocytosis) feroportin dengan

cepat mengalami translokasi ke membran plasma. Sebuah studi baru-baru ini telah

menunjukkan bahwa pergerakan feroportin dalam makrofag mungkin berada di bawah

kendali dari Mon1 A yang memainkan peranan penting dalam aparatus sekretori makrofag

(Wang et al., 2007).

Pengaturan ekspresi feroportin adalah sangat kompleks. mRNA feroportin

mengandung IRE tunggal pada 5‟UTR (McKie et al., 2000) yang diprediksi akan

meningkatkan ekspresi protein dalam kondisi besi yang tinggi. Sesuai dengan hipotesis

ini, asupan besi akan meningkatkan ekspresi feroportin di paru-paru, hati dan makrofag.

Namun, respon terhadap perubahan status besi bersifat spesifik tergantung pada jenis

jaringan. Pada duodenum, feroportin meningkat karena kekurangan besi tetapi tidak

karena asupan besi. Baru-baru ini, sebuah transkrip feroportin kedua (disebut FPN1B)

telah diidentifikasi yang tidak memiliki IRE dan ekspresinya tidak ditekan dalam kondisi

kekurangan besi. Sementara transkrip FPN1A dan FPN1B mensekresi produk protein

yang identik, akan tetapi jaringan distribusi mereka berbeda. FPN1B diekspresikan lebih

tinggi pada duodenum dan prekursor eritroid. Identifikasi transkrip FPN1B memberikan

penjelasan tentang kurangnya IRE/IRP-dependent regulation pada penyerapan besi pada

duodenum dalam menghadapi kekurangan besi sistemik (Zhang et al., 2009).

Selain regulasi besi, sekarang telah diketahui bahwa feroportin adalah target selular

protein hepsidin. Namun demikian, riset terbaru menunjukkan bahwa kemungkinan ada

sedikit perbedaan interaksi feroportin-hepsidin pada duodenum dan interaksi yang terjadi

pada makrofag. Identifikasi awal feroportin muncul dari studi mutasi terkait dengan

gangguan metabolisme besi dalam ikan zebra (Danio rerio). Salah satu ikan dengan

gangguan hematopoiesis, bernama weissherbst, yang merupakan hasil dari mutasi pada

homolog feroportin mamalia pada ikan zebra tersebut. Selanjutnya, sejumlah mutasi

telah diidentifikasi pada gen feroportin manusia yang menimbulkan sindroma asupan

besi (iron loading syndrome) yang dikenal sebagai tipe IV hemokromatosis atau penyakit

feroportin.

Keseimbangan dan regulasi besi sistemik

Meskipun penanganannya sering disebut dengan istilah “metabolisme” besi, besi

itu sendiri tidak dimetabolisme dalam arti klasik. karena itu, kelainan besi pada manusia

pada dasarnya kelainan keseimbangan besi atau distribusi besi. Anemia kekurangan zat

besi, hemokromatosis, dan anemia penyakit kronis (juga dikenal sebagai anemia pada

45

inflamasi) merupakan contoh umum dari prinsip ini. Karena itu, pemahaman homeostasis

besi sangat penting untuk memahami gangguan ini. Demikian halnya memahami kelainan

besi yang bersifat genetik (tabel 2) juga memberikan wawasan penting dalam homeostasis

besi.

Homeostasis besi sistemik melibatkan kontrol yang rumit dalam hal penyerapan

zat besi di usus, pemanfaatan besi yang efektif untuk eritropoiesis, daur ulang besi

yang efisien dari eritrosit tua, dan penyimpanan besi secara terkontrol di hepatosit dan

makrofag (gambar 16). Pemanfaatan besi pada sel eritroid terutama ditentukan oleh

efisiensi asimilasi siklus transferin dari besi serum. Sebaliknya, penyerapan usus, daur

ulang besi, dan penyimpanan besi dikendalikan secara sistemik dan terkoordinasi. Dalam

konteks ini, sekarang diketahui bahwa hepsidin, hormon peptida yang diproduksi di hati,

memiliki tanggung jawab utama untuk memodulasi ketersediaan besi untuk memenuhi

kebutuhan zat besi.

Gambar 16. Homeostasis besi sistemik diatur mulai penyerapan

besi di usus melalui DMT1, besi di intraseluler digunakan sebagian

besar untuk produksi sel darah merah, sisanya disimpan feritin atau

diekspor keluar sel melalui feroportin dan semua komunikasi tersebut

diatur protein hepsidin (Anderson et al., 2010)

Tabel 2. Gen yang terlibat pada kelainan besi yang diturunkan (Andrews, 2008)

Protein (simbol gen)

[alias]

Kromosom

manusia (posisi

peta)

Fungsi protein

Penyakit (disebabkan

mutasi, kehilangan fungsi

kecuali dijelaskan lain)

Seruloplasmin (CP) 3 (150 Mb) Plasma feroksidase Aseruloplasminemia

DMT 1 (SLC11A2)

[NRAMP2, DCT1]

Feritin rantai H

(FTH1)

12 (50 Mb) Transporter besi

transmembran

(importer)

11 (61 Mb) Subunit protein

penyimpanan besi,

aktivitas feroksidase

Anemia dengan kelebihan

besi hepatik

Kelebihan besi (mutasi

yang mengganggu elemen

pengatur besi)

Feritin rantai L (FTL) 19 (54 Mb) Subunit protein

penyimpanan besi

Sindrom Katarak

Hiperferitinemia (mutasi

yang mengganggu elemen

pengatur besi)

46

Protein (simbol gen)

[alias]

Kromosom

manusia (posisi

peta)

Fungsi protein

Penyakit (disebabkan

mutasi, kehilangan fungsi

kecuali dijelaskan lain)

Feroportin (SLC

40A1) [IREG1,

MTP1]

2 (190 Mb) Transporter besi

transmembran

(eksporter)

Kelebihan besi

predominan makrofag

Hemokromatosis (mutasi

yang menyebabkan

insensitivitas hepsidin)

Frataxin (FXN) 9 (71 Mb) Pengantar besi

mitokondria

Ataksia Fredereich

Glutaredoksin 5

(GLRX5) [GRX 5]

Hemojuvelin (HFE2)

[RGMC]

Hepsidin (HAMP)

[LEAP1]

14 (95 Mb) Berperan biogenesis

kluster Fe-S

1 (144 Mb) Koreseptor untuk

BMP

19 (40 Mb) Hormon pengatur

besi, mengikat

feroportin

Anemia dengan kelebihan

besi dan sideroblas

Hemokromatosis juvenile

Hemokromatosis juvenile

HFE (HFE) [HLA-H] 6 (26 Mb) Mengatur hepsidin,

interaksi dgTFR1 dan

TFR2; kompleks

sinyal dgTFR2

Hemokromatosis klasik

terkait HLA

Mitoferin

(SLC25A37)

8 (23 Mb) Impor besi

mitokondria

Protoporfiria eritropoietik

Transferin (TF) 3 (135 Mb) Protein pengikat besi

plasma, ligan untuk

TFR1 dan TFR2

Atransferinemia

(hipotransferinemia)

Transferrin receptor-2

(TFR2)

7 (100 Mb) Sensor transferin

diferi; mengatur

hepsidin, partisipasi

Hemokromatosis

dl sinyal HFE

Homeostasis besi sistemik dicapai dengan mengatur mekanisme penyerapan,

penyimpanan, dan daur ulang besi. Penyerapan besi di usus diatur pada respon terhadap

kebutuhan besi dan ketersediaanya. Penelitian empat dekade yang lalu menunjukkan

bahwa dosis besar dari besi oral (blok mukosa) mengurangi penyerapan besi dalam

dosis lebih kecil yang diberikan beberapa jam kemudian. Hal ini diperantarai dengan

pengaturan (downregulation) dari DMT1 pengangkut protein dalam brush border (Frazer

et al., 2003) tanpa mengubah pengangkutan besi basolateral dalam usus. Pengamatan ini

menunjukkan bahwa enterosit dapat menerima sinyal dari jaringan atau sel-sel lain yang

terlibat dalam konsumsi (prekursor eritroid) atau penyimpanan (hepatosit, duodenum,

enterosit, makrofag) untuk mempertahankan homeostasis besi. Sinyal yang berasal

dari bagian penyimpanan untuk menyeimbangkan penyerapan di usus disebut regulator

penyimpanan (storage regulator), sedangkan sinyal regulator eritroid (erytroid regulator)

ketika permintaan konsumsi untuk besi, di sumsum tulang, prekursor eritroid dan eritrosit

di sirkulasi, melebihi jumlah yang ada di penyimpanan. Di sisi lain, regulator inflamasi

mengkomunikasikan sinyal sebagai respon terhadap infeksi atau inflamasi, sehingga terjadi

akumulasi besi di makrofag. Homeostasis besi juga ditemukan berubah karena sinyal

pengatur hipoksia (hypoxia regulatory signal). Sebagai tambahan pada kompleksitasnya,

sinyal-sinyal pengatur yang beragam tidak sepenuhnya independen satu sama lain dan

menimbulkan perbedaan secara kuantitatif dalam respon walaupun diperantarai melalui

molekul-molekul yang sama. Para regulator yang memodulasi penyerapan di usus juga

dapat mengatur pelepasan besi dari hepatosit atau makrofag, melalui protein humoral

atau protein plasma yang mungkin bekerja pada berbagai jaringan yang berbeda.

47

Pengamatan timbulnya kelebihan besi pada tikus knock out pada upstream

stimulatory factor 2 (USF-2), membawa penemuan akan gen hepsidin (HAMP) yang

mengkode protein peptida antimikroba dan mediator dari immunitas bawaan. Hepsidin

adalah hormon peptida yang terdiri dari 25-asam amino, anggota dari keluarga defensin

yang terutama disekresi hati dan terdapat di seluruh spesies. Ada dua gen hepsidin di

tikus, tetapi hanya satu gen, hepsidin-1, tampaknya memiliki aktivitas biologi. Hasil

akhir penghapusan gen hepsidin pada tikus atau mutasi pada gen manusia menghasilkan

kenaikan penyimpanan besi dalam tubuh, mungkin karena penyerapan yang berlebihan

terkait dengan turunnya kadar besi dalam makrofag jaringan (Knouston et al., 2003).

Kekurangan besi yang didapatkan pada tikus transgenik yang secara konstitutif

mengekspresikan hepsidin menunjukkan bahwa hepsidin memperantarai fungsi

pengaturan penyimpanan (baik penyerapan besi di usus dan pengeluaran besi dari

makrofag). Di sisi lain, sangat sedikit ekspresi hepsidin pada pengisian besi, diamati pada

tikus dengan mutasi gen TF (TfR HPX) menunjukkan bahwa hepsidin juga merupakan

faktor dalam pengaturan sinyal eritroid (signaling erythroid). Penurunan ekspresi hepsidin

sebagai respon terhadap anemia non hipoksia dan ekspresi yang meningkat pada tikus

dan manusia dengan inflamasi menunjukkan bahwa hepsidin juga dapat berperan dalam

hipoksia dan kaskade pengaturan inflamasi. Hepsidin juga diketahui mengontrol kadar

besi lewat interaksi langsung dengan FPN1, menyebabkan internalisasi dan degradasi

FPN1 pada kadar besi yang tinggi, dengan akibat memblok pelepasan besi dari lokasi

penyimpanan, hepatosit, enterosit dan makrofag. Meskipun interaksi antara hepsidin dan

protein pengangkut di duodenum, DMT1 dan DCYTB belum dapat ditegakkan, beberapa

penelitian menunjukkan bahwa protein ini juga dipengaruhi hepsidin. Pada gambar 17,

terlihat peran sentral dari hepsidin sebagai protein penting dalam regulasi keseimbangan

besi sistemik.

Gambar 17. Hepsidin memainkan peran sentral pada homeostasis besi sistemik. Hepsidin

diproduksi di hati yang mengontrol pelepasan besi ke plasma dengan menginaktivasi feroportin

pada enterosit, makrofag, dan sel hepar sehingga besi tidak bisa dikeluarkan dari dalam sel.

Demikian halnya produksi hepsidin dipengaruhi banyak faktor yang sebagian diantaranya saling

menghambat (Babbit dan Lin, 2010).

48

Dalam kondisi basal, ekspresi gen hepsidin diperantarai melalui protein

morfogenetik tulang (BMP) dan sinyal SMAD pathway. Ekspresi gen hepsidin adalah

bagian yang diatur empat gen, yaitu hemojuvelin (HJV), TfR2 dan HFE, serta protein

atipikal kompleks histocompatabilitas. HJV adalah anggota dari ko-reseptor protein BMP

yang terikat pada membran dan mengikat ligan BMP (BMP1 atau BMP2). Kompleks

HJV-BMP2 menginduksi kaskade sinyal BMP intraseluler yang dimediasi SMADs dan

mengaktifkan ekspresi hepsidin. Knockout of SMAD4 akan membatalkan transkripsi

gen hepsidin sehingga terjadi overload besi. Mediator inflamasi seperti IL-6 dan sitokin

lain menginduksi transkripsi hepsidin dalam hepatosit melalui aktivasi dan pengikatan

STAT-3 pada promoter gen hepsidin. Aktivasi STAT-3 membutuhkan SMAD4 dan

penghapusan SMAD4 memblok mediasiSTAT-3 pada ekspresi hepsidin (Domenico et

al., 2008). Promoter domain HAMP pada tikus dan manusia mempunyai tempat ikatan

untuk faktor transkripsi HIF sehingga hal ini menunjukan bahwa regulasi negatif ekspresi

hepsidin dalam kondisi hipoksia mungkin dimediasi anggota famili HIF (Peyssonaux et

al., 2007).

1. Metabolisme dan molekul hepsidin

Penemuan hepsidin telah menyediakan suatu penjelasan molekuler tentang regulasi

absorpsi dan distribusi besi khususnya pada anemia penyakit kronik (Ganz dan Nemeth,

2006; Price dan Schrier, 2010). Hepsidin manusia telah berhasil diidentifikasi di urine

(Park et al., 2001) dan diberi nama hepsidin (hepatic bactericidal protein), karena

disintesis di liver (hep- dari liver/hepatic) dan kemampuan antibakteri in vitro (-cidin dari

baktericidal). Secara terpisah hepsidin manusia juga berhasil diisolasi di plasma yang

juga disebut dengan istilah LEAP-1 (liver-expressed antimicrobial peptide-1) (Ganz,

2003). Meskipun hepsidin yang pertama diisolasi dari urine dan plasma, namun ekspresi

mRNA hepsidin terutama dijumpai di hati baik pada tikus maupun manusia. (Leong dan

Lonnerdal, 2004; Ganz dan Nemeth, 2006).

Hepsidin umumnya tersusun dari 25 asam amino, namun dapat juga hanya tersusun

dari 20 atau 22 asam amino dengan gugus amino yang lebih pendek. (Ganz dan Nemeth,

2006). Pada manusia hanya ditemukan 1 jenis gen hepsidin (HAMP gene) pada kromosom

19, namun studi pada tikus menemukan 2 jenis gen hepsidin, Hepc 1 dan Hepc 2, namun

hanya Hepc 1 yang diduga berperan dalam metabolisme besi. Prekursor awal dari hepsidin

yang dikode mRNA berukuran 0.4 kb berupa propeptida (preprohepsidin) yang tersusun

dari 84 asam amino, kemudian dipecah enzim peptidase menjadi prohepsidin dengan

60 asam amino, dan diproses lebih lanjut furin dan proprotein convertase membentuk

hepsidin, suatu peptida yang tersusun dari 20, 22 atau 25 asam amino seperti terlihat pada

gambar 18 (Babitt dan Lin, 2010).

Studi dengan spektrometri menunjukkan struktur hepsidin seperti pengikat rambut,

di mana kedua sisinya dihubungkan dengan ikatan disulfida. Secara keseluruhan, hepsidin

mempunyai empat ikatan disulfida intramolekuler dan delapan gugus sistein (yang saling

dihubungkan ikatan disulfida) membentuk struktur seperti tangga, seperti terlihat pada

gambar (Ganz, 2003). Selain itu, terdapat pemisahan lokasi antara gugus hidrofobik dan

gugus hidrofilik pada hepsidin, yang dikenal dengan istilah struktur ambifatik, dimana

gugus hidrofobik terletak pada sisi yang konveks dan gugus hidrofilik pada sisi yang

konkaf.

49

Gambar 18. Struktur hepsidin (Ganz, 2003)

Struktur ambifatik dari hepsidin dan adanya ikatan disulfida, yang merupakan

ciri khas dari peptida antimikroba lainnya, menyebabkan hepsidin mempunyai sifat

antimikroba. Namun, secara in vitro, hepsidin hanya menunjukkan kapasitas anti mikroba

yang lemah dan baru timbul pada konsentrasi yang sangat tinggi (10 – 30 uM), sedangkan

kapasitas anti mikroba hepsidin secara in vivo masih perlu diteliti lebih lanjut. Studi

menunjukkan bahwa ujung amino dari hepsidin berperan peting untuk regulasi besi.

Selain itu, bentuk hepsidin dengan gugus amino yang lebih pendek (20 asam amino)

ternyata merupakan bentuk yang tidak aktif, hal ini menunjukkan bahwa gugus amino

juga berperan untuk interaksi hepsidin dengan reseptornya (Ganz dan Nemeth, 2009).

Hepsidin disintesis terutama di hati, namun beberapa sel dan jaringan tubuh yang

lain juga mensintesis hepsidin dalam jumlah kecil dibandingkan sel hepatosit, yaitu

jaringan adiposit, otak, sel makrofag dan neutrofil yang teraktivasi akibat infeksi bakteri.

Hepsidin yang matang akan beredar di plasma, 89% dalam bentuk terikat spesifik pada

α2-makroglobulin (Babitt dan Lin, 2010). Jalur utama ekskresi hepsidin adalah melalui

ginjal, dimana pada fungsi ginjal yang normal, kadar hepsidin di urin berkorelasi dengan

kadar hepsidin di plasma. Hanya 5% hepsidin yang ditemukan dalam bentuk utuh di

urin, menunjukkan bahwa hepsidin tidak difiltrasi secara bebas di glomerulus, dimana

hepsidin yang difiltrasi sebagian besar akan mengalami reabsorpsi dan degradasi di

tubulus proksimal (Ganz dan Nemeth, 2009).

2. Fungsi dan mekanisme kerja hepsidin

Banyak sekali data genetik yang menegaskan pentingnya hepsidin dalam mengatur

keseimbangan besi di dalam tubuh. Pada tikus transgenik yang mengekspresikan hepsidin

secara berlebihan akan menunjukkan timbulnya ADB yang berat. Hepsidin merupakan

regulator negatif dari homeostasis besi; hal ini terbukti dari beberapa studi pada tikus

maupun manusia. Tikus dengan kehilangan gen USF2 (Upstream Stimulatory Factor 2),

akan kekurangan mRNA hepsidin dan mengalami akumulasi besi, suatu kondisi yang

menyerupai hemokromatosis pada manusia. Namun, studi berikutnya menemukan bahwa

gangguan pada USF2 ternyata tidak berperan, dimana pada kondisi kehilangan USF2

50

ditemukan jumlah hepsidin mRNA yang normal dan metabolisme besi yang normal

(Ganz, 2006). Tikus transgenik dengan peningkatan ekspresi hepsidin di hati ditemukan

meninggal saat lahir dengan defisiensi besi berat, hal ini menunjukkan peran hepsidin

sebagai regulator negatif pada transpor besi melalui plasenta menuju janin (Ganz, 2003).

Hubungan antara hepsidin dengan penyakit pada manusia pertama kali dilihat

pada mutasi gen yang menginaktivasi hepsidin pada tipe yang jarang dari juvenile

hemochromatosis (Roettoetal, 2003). Pada manusia dengan glycogen-storage disease

type-1a dan anemia kronik, ditemukan adenoma besar di hati. Bagian hati yang normal

hanya memproduksi hepsidin dalam jumlah kecil, namun bagian hati dengan adenoma

akan memproduksi hepsidin dalam jumlah besar sehingga menimbulkan kondisi anemia

defisiensi besi yang refrakter dengan terapi besi, namun kelainan hematologi sepenuhnya

kembali ke normal setelah reseksi tumor. Studi ini menunjukkan bahwa tumor ini secara

autonom memproduksi mRNA hepsidin secara berlebihan, dan produksi berlebihan

hepsidin inilah yang menyebabkan anemia pada kasus ini, yang diduga melalui efek

hambatan hepsidin pada proses pengeluaran besi dari tempat penyimpanan besi di hati.

Dari studi ini juga muncul hipotesis yang lebih luas tentang peran hepsidin sebagai

mediator pada anemia penyakit kronik secara umum.( Ganz dan Nemeth, 2009).

Sebagai peptida antimikroba, hepsidin dapat merusak membran sel bakteri dan

menyediakan lingkungan pertumbuhan yang tidak sesuai untuk mikroorganisme.

Mikroorganisme membutuhkan besi untuk memproduksi enzim superoxide

dismutase yang dapat melindungi mereka terhadap radikal oksigen dari host. Dengan

meningkatkan sekuestrasi besi di makrofag, hepsidin mengurangi ketersediaan besi untuk

mikroorganisme, sehingga menghambat pertumbuhan bakteri intraseluler maupun bakteri

di aliran darah. Salah satu bukti yang telah dilaporkan adalah hubungan terbalik antara

insiden tuberkulosis dan RA (Rheumatoid Arthritis), di mana keterbatasan penyediaan

besi pada RA akan melindungi terhadap infeksi tuberkulosis. Peningkatan ekspresi

hepsidin secara jelas berkontribusi dalam patogenesis anemia pada penyakit kronis (atau

anemia pada inflamasi), suatu kondisi dengan karakteristik hipoferemia sebagai hasil dari

retensi besi di dalam makrofag. Ekspresi hepsidin dipicu lipopolysaccharite dan sitokin

inflamasi IL-6 (Nemeth et al., 2004) yang merupakan molekul fase akut tipe 2. Anemia

dan hipoksia merupakan regulator negatif. Ekspresi hepsidin meningkat pada inflamasi

dan kelebihan besi sekunder (secondary iron overload) dan ditekan pada hemokromatosis

herediter.

Dalam kondisi fisiologis, mamalia memproduksi dan menjaga jumlah hepsidin

yang relatif stabil. Jumlah hepsidin yang rendah mencetuskan peningkatan penyerapan

besi dari duodenum dan pelepasan besi dari retikuloendotelial makrofag. Kadar hepsidin

menggambarkan persediaan besi didalam tubuh dan kebutuhan besi untuk eritropoeisis,

sehingga pelepasan hepsidin dihambat ketika persediaan besi dalam tubuh kurang (seperti

pada defisiensi besi) atau ketika besi dibutuhkan secara akut untuk eritropoeisis (seperti

pada anemia atau hipoksia). Demikian halnya pelepasan hepsidin meningkat ketika

persediaan besi akan diisi kembali atau selama respon inflamasi. Jadi, hepsidin jelas

memenuhi fungsi baik sebagai “erythroid” maupun “store regulator”.

Diduga hepatosit menangkap sinyal yang berasal dari sumsum tulang dan tempat

penyimpanan besi (hepatosit dan makrofag) untuk mengatur produksi dari hepsidin.

Karena hati dan sumsum tulang bukan merupakan jaringan yang berdekatan, maka

pengaturan ini harus berdasarkan pada sinyal yang terlarut dalam plasma (soluble plasma

51

signal) yang masih belum diketahui. Hepsidin sendiri tampaknya merupakan mediator

akhir baik untuk eryhtroid maupun store regulator dan jumlahnya sangatlah penting

untuk penyerapan besi di usus maupun pelepasan besi dari makrofag. Perlu diperhatikan

bahwa gambaran diatas mengenai fungsi hepsidin hampir semuanya berdasarkan pada

data genetik (Papanikolaou et al., 2004).

Selain itu, adanya mutasi gen yang mempengaruhi hepsidin ternyata menyebabkan

hemokromatosis pada manusia dan tikus. Sebaliknya suatu penelitian pada kondisi

kekurangan hepsidin, ternyata ditemukan defisiensi besi yang berat, yang tidak membaik

secara penuh dengan terapi besi parenteral. Hasil ini menunjukkan hepsidin menghambat

transpor besi pada berbagai tempat, seperti epitel duodenum, makrofag, plasenta, dan

kemungkinan pada beberapa sel tubuh yang lain (Ganz, 2003).

Adapun studi tentang mekanisme kerja hepsidin dalam regulasi homeostasis besi,

pertama kali dikemukakan seperti terlihat pada gambar 19, dimana terdapat peningkatan

ambilan besi yang terikat transferin TfR2 di hati, yang diikuti peningkatan sintesis

dan sekresi hepsidin dari hati. Hepsidin di plasma selanjutnya akan berinteraksi dengan

kompleks β2M-HFE-TfR1 (β

2-Microglobulin- Hereditary Hemochromatosis Gene-

Transferrin Receptor 1) untuk meningkatkan ambilan besi sel epitel di kripte duodenum

dari sisi basolateral dan meningkatkan retensi besi di makrofag sistem retikuloendotelial.

Sel-sel di kripte duodenum selanjutnya akan berdiferensiasi menjadi enterosit matang

yang lebih sedikit mengekspresikan protein untuk transpor besi sehingga menurunkan

absorpsi besi di duodenum (Leong dan Lonnerdal, 2004).

Gambar 19. Dugaan mekanisme kerja hepsidin. A.(1) Peningkatan ambilan besi TfR2 akan

meningkatkan sekresi hepsidin hati. (2) Hepsidin akan berikatan dengan b2M-HFE-TfR1 dan

akan (3) meningkatkan ambilan besi sel kripte dan (4) besi disimpan dalam makrofag. (5) sel

kripte akan menjadi enterosit yang akan mengeluarkan lebih sedikit protein tranpor sehingga (6)

akan terjadi penurunan penyerapan besi di enterosit. B.(1) Peningkatan besi yang terikat dengan

tranferin akan dideteksi hati melalui TfR2 dan HFE/TfR1. (2) akan terjadi peningkatan sekresi

hepsidin hati. (3) Hepsidin dalam plasma berinetraksi secara langsung dengan enterosit dan

mengatur ekspresi FPN1 sehingga (4) mempengaruhi penyerapan besi

(Leong dan Lonnerdal, 2004).

52

Percobaan pada tikus yang diinjeksi dengan hepsidin, ditemukan penurunan dramatis

kadar besi serum (75%) dalam waktu 1 jam, dan efek hepsidin dapat bertahan selama

72 jam, kemungkinan disebabkan perlunya waktu untuk sintesis ulang reseptor hepsidin

(feroportin) dalam jumlah yang cukup (Ganz, 2006). Berdasarkan tidak ditemukannya

periode 2 – 3 hari antara penurunan ekspresi hepsidin dan peningkatan ekspresi transporter

besi, menunjukkan bahwa hepsidin langsung bekerja pada enterosit yang matang dan

bukan pada sel kripte, dimana sel kripte membutuhkan waktu 2-3 hari untuk bermigrasi

ke vili-vili enterosit yang matang. Adanya penemuan ini, mendukung model mekanisme

kerja hepsidin yang dikemukakan Anderson. (Leong dan Lonnerdal, 2004)

Berbagai sel tubuh, seperti enterosit duodenum, sinsitiotrofoblas plasenta, hepatosit,

makrofag di hati dan limpa, dapat mengekspor besi intraseluler ke plasma. Feroportin

adalah satu-satunya molekul transmembran untuk mengekspor besi pada mamalia (Ganz,

2006). Feroportinberperanuntukmengeksporbesiintraselulerkeplasmadandiekspresikan

dalam konsentrasi tinggi di sel-sel tubuh yang mampu mengekspor besi. Studi pada tikus

menunjukkan peran penting feroportin untuk transpor besi dari ibu ke janin, absorpsi

besi di duodenum, dan ekspor besi dari makrofag ke plasma (Ganz, 2006). Feroportin

bekerja dengan bantuan enzim ferroxidase (hephaestin di enterosit dan seruloplasmin di

makrofag) untuk mengoksidasi Fe2+ menjadi Fe3+ yang kemudian ditranspor ke transferin

plasma. Studi terbaru menunjukkan bahwa hepsidin bekerja mengatur homeostasis besi

dengan terikat pada feroportin, dan diikuti internalisasi dan degradasi ferroportin di

lisosom (gambar 20). Dengan menghilangnya feroportin dari membran sel, ekspor besi

intraseluler ke plasma akan menurun (Ganz, 2006).

Gambar 20. Regulasi hepsidin pada ekspresi

ferroportin (Ganz dan Nemeth, 2006)

Dengan demikian, pada kondisi cadangan besi normal atau meningkat, hati akan

memproduksi hepsidin, yang akan beredar di sirkulasi menuju duodenum. Kemudian

hepsidin akan terikat pada feroportin, diikuti internalisasi feroportin, sehingga transpor

besi dari enterosit duodenum ke plasma akan terhambat. Sebaliknya, ketika cadangan

besi menurun, produksi hepsidin di hati akan menurun, molekul feroportin diekspresikan

pada membran basolateral enterosit untuk meningkatkan transpor besi dari sitoplasma

enterosit ke transferin plasma. Interaksi hepsidin-feroportin juga dijumpai pada makrofag,

dimana pada konsentrasi hepsidin yang tinggi, hepsidin akan terikat pada feroportin dan

diikuti internalisasi ferroportin, sehingga ekspor besi ke plasma akan terhambat dan besi

terperangkap dalam makrofag, terutama makrofag di limpa (Ganz, 2006).

53

3. Regulasi ekspresi hepsidin

Sebagai pengatur homeostasis besi, sintesis hepsidin akan meningkat pada kondisi

kelebihan besi dan inflamasi serta menurun pada kondisi anemia dan hipoksia. Selain pada

kondisi inflamasi, jalur molekuler yang mengatur sintesis hepsidin masih belum diketahui

dengan jelas dan membutuhkan penelitian lebih lanjut. Gangguan regulasi sintesis hepsidin

merupakan faktor penting pada patogenesis penyakit tertentu, dimana defisiensi hepsidin

menyebabkan kelebihan besi atau hemokromatosis, sedangkan peningkatan hepsidin

menyebabkan anemia penyakit kronik (Ganz dan Nemeth, 2006). Ekspresi hepsidin pada

sel hepar diregulasi berbagai macam sinyal dan sebagian diantaranya saling berlawanan.

Beberapa diantara sinyal tersebut antara lain ketersediaan besi sistemik (systemic iron

availability) (Tf-2Fe3+), simpanan besi di hepar, aktifitas eritropoiesis, hipoksia dan

infeksi/inflamasi. Semua sinyal ini akan diintegrasikan secara transcriptionally (gambar

21).

Gambar 21. Ekspresi hepsidin dipengaruhi berbagai sinyal yang

beberapa diantaranya saling bertentangan (Anderson et al., 2009)

Hepatosit merupakan sumber utama hepsidin, dan jumlah yang lebih rendah

diproduksi makrofag, adiposit dan mungkin sel lain. Sintesis hepsidin dikendalikan secara

dominan pada tingkat transkripsional dan produksinya ditingkatkan oleh besi-transferin

plasma sebagaimana juga besi yang disimpan di hepatosit (regulator penyimpanan), akan

tetapi produksinya ditekan sebagai respon terhadap peningkatan kebutuhan besi untuk

prekusor eritroid (regulator eritroid) dan berpotensi distimulasi inflamasi.

Regulasi oleh ketersediaan besi (systemic iron availability)

Sejak penemuan fungsi biologis dari hepsidin banyak kemajuan yang telah dicapai

mengenaimolekuldanjalursinyalyangmengendalikanhepsidindalamresponnyaterhadap

besi dan juga peran beberapa mutasi protein seperti pada hemokromatosis herediter

(HFE, HJV, dan TfR2). Gen HFE diperkirakan mempunyai aktifitas baik pada TfR1 dan

TfR2 pada membran sel hepatosit, dugaan model ini didukung temuan pada studi model

binatang. HFE mengikat TfR1 pada tempat yang sama (overlap) dengan tempat dimana

54

terdapat lokasi untuk pengikatan transferin, sehingga transferin yang sudah mengikat besi

(Tf-Fe) akan berkompetisi dengan HFE untuk berikatan dengan reseptornya. Sebaliknya

reseptor transferin 2 (TfR2) dapat berikatan secara bersamaan baik dengan HFE maupun

dengan transferin (Tf-Fe) (Gao et al., 2009). Mutasi rekayasa terhadap TfR1 dengan

meningkatkan pengikatannya pada HFE menyebabkan ekspresi hepsidin yang rendah

dan kelebihan besi sistemik mirip dengan tikus yang kekurangan HFE,dimana hal ini

menunjukkan ikatan HFE pada TfR1 akan menghambat aktivasi hepsidin. Sebaliknya,

mutasi yang menghilangkan interaksi HFE-TfR1 atau tikus dengan peningkatan kadar

HFE menunjukkan ekspresi hepsidin yang tinggi dan berakhir pada keadaan defisiensi

besi (Schmidt et al., 2008). Aktivasi hepsidin oleh holotransferrin memerlukan HFE dan

TfR2. Hal ini menunjukkan konsentrasi Tf-Fe2 yang tinggi menggantikan kompleks

HFE-TfR1 sehingga interaksinya HFE dengan TfR2 akan meningkatkan ikatan Tf-Fe2

pada TfR2. Kompleks HFE-TfR2 akan mengaktifkan trakskripsi hepsidin. Penelitian ke

depan dibutuhkan untuk menentukan stoikiometri dari protein yang terlibat dalam Tf-

Fe2-sensing complex dan untuk mengklarifikasi apakah HJV merupakan bagian dari hal

tersebut.

Walaupun HFE dan TfR2 berperan terhadap aktivasi hepsidin, secara kuantitatif

jalur sinyal BMP yang paling penting. Dengan mekanisme yang belum sepenuhnya

dipahami sinyal tersebut melibatkan integrasi Tf-Fe2-sensing complex dan cadangan

besi hepatosit. BMP6 diatur oleh besi, dimana aktivasi ekspresi mRNA BMP6 terjadi

karena peningkatan dan penurunan zat besi, namun mekanismenya masih memerlukan

penelitian lebih lanjut. Penurunan BMP6 pada tikus menunjukkan kadar hepsidin rendah

dan timbunan besi berlebih (Meynard et al., 2009), walaupun BMP2 dan BMP4 juga dapat

mengikat HJV. Secara autokrin BMP6 memiliki peran dalam diferensiasi kondrosit untuk

menginduksi sinyal melalui HJV, suatu koreseptor BMP yang menempati reseptor BMP

yang sesuai dalam proses regulasi besi. Kompleks BMP/HJV berikatan dengan reseptor

BMP tipe I (Alk2 dan Alk3) dan tipe II (ACTRIIA) untuk menginduksi fosforilasi protein

receptor activated SMAD (R-SMAD) dan pembentukan kompleks transkripsi aktif yang

melibatkan faktor co-Smad, SMAD4.

Dua motif urutan (proksimal BMP-RE1 dan distal BMP-RE2) dari promotor

hepsidin sangat penting untuk transkripsi melalui HJV, BMP6 dan SMAD4 (Casanovas

et al., 2009), dan wilayah promotor yang mengandung BMP-RE2 berperan pada respon

besi terhadap promotor hepsidin. Beberapa bukti menyoroti pentingnya sinyal HJV/

BMP/SMAD terhadap aktivasi hepsidin: (1) terjadi penurunan fosforilasi R-Smad

dalam hati tikus yang kekurangan HJV, (2) pemberian BMP2 dan BMP6 pada tikus

akan menginduksi mRNA hepsidin dan menurunkan kadar besi serum, (3) antagonis

BMP (seperti dorsomorphin) menghambat ekspresi mRNA hepsidin dan meningkatkan

kadar besi serum, (4) gangguan spesifik co-SMAD4 hati mengakibatkan timbunan besi

yang berat dengan penurunan transkripsi hepsidin, dan (5) hambatan terhadap iSMAD7

berpotensi menekan transkripsi hepsidin dalam model seluler (Mleczko-Sanecka et al.,

2010). Menariknya, terjadi penurunan fosforilasi R-Smad pada tikus yang kekurangan

HFE, menunjukkan bahwa HJV dan HFE bertindak bersama-sama untuk mengaktifkan

transkripsi hepsidin. Komunikasi jalur sinyal BMP/Smad dan p38 MAPK mengaktifkan

ekspresi mRNA hepsidin untuk menanggapi Tf-Fe2 hepatosit. Aktivasi p38-MAPK dan

Erk1/2 tergantung pada HFE dan TfR2, jalur ini melemah pada tikus yang mengalami

penurunan HFE atau TFR2 dan pada double-knockout mice (Wallace et al., 2009).

55

Terlepas dari mutasi gen hepsidin sendiri, hanya mutasi HJV mengakibatkan

hampir tidak adanya ekspresi hepsidin dan merupakan bentuk yang paling berat dari

hemokromatosis herediter. Dengan demikian, HJV merupakan pusat untuk ekspresi

hepsidin dan merupakan titik konvergensi input regulator yang multipel. Membrane-

associated protease TMPRSS6 yang bermutasi pada IRIDA berinteraksi dengan HJV

dan memotong HJV ketika kedua protein tersebut diekspresikan pada permukaan sel,

menunjukkanbahwa HJVadalahtargetutamaTMPRSS6dalamregulasibesi(Silvestri etal.,

2008). Secara genetik, kombinasi antara kekurangan HJV dan TMPRSS6 mengakibatkan

timbunan besi, menunjukkan bahwa TMPRSS6 bekerja pada awal dari proses (Finberg

et al., 2010). Peningkatan ekspresi HJV pada permukaan telah dikonfirmasi pada tikus

dengan defisiensi TMPRSS6 atau pada pasien IRIDA. Proses pemecahan yang dimediasi

furin akan melepaskan HJV dari sel untuk menghasilkan soluble HJV(sHJV), dimana

molekul ini merupakan antagonis BMP-dependent hepsidin activation. Ekspresi mRNA

furin diatur besi dan hipoksia, menunjukkan bahwa kedua hal tersebut terlibat dalam

proses regulasi hepsidin (Silvestri et al., 2008). Karena ekspresi HJV yang tinggi dalam

otot rangka, hal ini menimbulkan dugaan bahwa sHJV dilepaskan sebagai sinyal otot

atas kekurangan zat besi. Penting untuk diketahui bahwa pembelahan HJV tampak tidak

efektif tanpa adanya TMPRSS6, karena kurangnya aktivitas TMPRSS6 mengakibatkan

kekurangan zat besi pada manusia dan tikus. Selanjutnya perlu untuk diketahui bagaimana

pengaturan ekspresi dan aktivitas TMPRSS6 dan kontribusi relatif TMPRSS6 dan furin

dalam pengaturan HJV dan homeostasis besi sistemik.

Neogenin suatu anggota keluarga DCC (deleted in colorectal cancer) dapat

menstabilkan HJV untuk meningkatkan sinyal BMP dan ekspresi hepsidin. Pada tikus

yang kekurangan neogenin, akan terlihat adanya timbunan besi dalam hati, kadar hepsidin

yang rendah, dan penurunan sinyal BMP (Lee et al., 2010).

Sintesis hepsidin pada tikus akan meningkat 1 hari setelah diet tinggi besi dan

konsentrasi hepsidin di urine manusia akan sangat meningkat dalam waktu kurang dari

1 hari setelah diet besi (Ganz dan Nemeth, 2006). Selain itu, hasil studi Nemeth et al.

di Los Angeles, tahun 2003, menunjukkan bahwa pemberian beban besi pada hepatosit

akan menurunkan 50% mRNA hepsidin. Makin tinggi beban besi yang diberikan, akan

makin besar penurunan mRNA hepsidin. Adanya fakta bahwa defek pada HFE, TfR dan

hemojuvelin yang menyebabkan penurunan kadar hepsidin, menimbulkan dugaan bahwa

berbagai bentuk hemokromatosis disebabkan ketidakmampuan besi untuk merangsang

sintesis hepsidin. Dengan demikian, muncul pendapat bahwa sintesis hepsidin diatur besi

(Ganz et al., 2006).

Sintesis hepsidin dapat diatur baik oleh besi di sirkulasi yang terikat transferrin

maupun cadangan besi intraseluler. Meskipun regulasi besi di sirkulasi dan besi intraseluler

tampaknya melibatkan molekul yang berbeda, namun keduanya menggunakan jalur BMP

(bone morphogenetic protein) untuk mengatur sintesis hepsidin. Jalur BMPtelah diketahui

merupakan pengatur ekspresi hepsidin yang penting. Molekul BMP bekerja melalui

reseptor BMP, yang kemudian diikuti dengan fosforilasi kompleks SMAD1/SMAD5/

SMAD8 yang berhubungan dengan molekul SMAD4, untuk selanjutnya mengalami

trans lokasi ke nukleus. Di nukleus, kompleks ini bekerja sebagai faktor transkripsi untuk

meningkatkan transkripsi hepsidin. Dari studi pada hati tikus dengan gangguan spesifik

pada SMAD4, ditemukan kelebihan besi akibat penurunan sintesis hepsidin. Selain itu,

jalur BMP juga melibatkan peran HJV (hemojuvelin) sebagai koreseptor spesifik pada

56

regulasi besi. Studi pada tikus dan manusia dengan gangguan pada HJV, mendapatkan

kelebihan besi akibat penurunan sintesis hepsidin. (Ganz dan Nemeth, 2009). Di samping

besi di sirkulasi, cadangan besi intraseluler juga mempengaruhi sintesis hepsidin.

Meskipun mekanisme yang pasti belum diketahui, namun bukti terbaru menunjukkan

adanya peran BMP6, dimana protein BMP6 akan berinteraksi secara langsung dan spesifik

dengan koreseptor HJV, mempengaruhi kompleks SMAD dan meningkatkan transkripsi

hepsidin.

Regulasi hepsidin oleh eritropoesis

mRNa hepsidin akan tertekan pada kondisi anemia atau hipoksia namun sekarang ini

nampak bahwa hal ini merupakan efek tidak langsung yang tergantung pada peningkatan

produksi eritropoetin dan ekspansi prekusor eritroid di sumsum tulang (Mastrogiannaki

et al., 2011) dan bukan merupakan efek langsung dari hipoksia pada promoter hepsidin.

Studi pada sukarelawan normal, pemberian eritropoetin cukup untuk menurunkan

hepsidin serum secara bermakna dalam waktu kurang dari 1 hari, pada kondisi tidak

adanya perubahan besi serum yang signifikan (Ashby et al., 2010). Nampaknya, prekusor

eritrosit yang terangsang memproduksi satu atau lebih faktor penghambat hepsidin

namun proses molekuler dari regulator fisiologis eritroid ini belum diketahui. Efek

supresi terhadap hepsidin bahkan lebih berat pada kondisi patologis seperti peningkatan

eritropoesis inefektif, yang terlihat pada β-talasemia dan anemia diseritropoetik kongenital

(Papanikolaou et al., 2005) dimana sejumalah besar prekusor eritroid yang mengalami

apoptosis dapat memproduksi faktor penekan tambahan.

Dua anggota keluarga BMP, growth differentiation factor (GDF) 15 dan twisted

gastrulation (TWSG) 1, diduga memiliki peranan dalam supresi hepsidin selama proses

eritropoesis inefektif (Tanno et al., 2009) namun peran spesifiknya dalam homeostasis

besi masih harus ditentukan. Pada tikus coba penekanan hepsidin sebagai respon

terhadap plebotomi atau hemolisis tergantung pada aktivitas elektropoietik. Iradiasi

dan hambatan sitotoksik dari eritropoiesis mencegah penekanan hepsidin. GDF15 dan

TWSG1 dilepaskan prekursor eritroid. Konsentrasi GDF15 yang tinggi didapatkan dalam

serum pasien dengan eritropoiesis yang tidak efektif seperti pada talasemia beta (Tanno

et al., 2009). Konsentrasi GDF15 yang patologis dapat menekan proses transkripsi pada

sel coba, tetapi mekanisme molekuler yang mendasari belum diketahui. Sebaliknya,

konsentrasi GDF15 yang rendah gagal menekan hepsidin pada sel coba dan terlihat tidak

efektif pada pasien dengan anemia sel sabit, sindrom mielodisplastik, dan APK (anemia

penyakit kronik). Ekspresi TWSG1 meningkat pada tikus talasemik, dimana molekul ini

diproduksi selama pematangan awal eritroblas. Dalam model selular, TWSG1 terikat

pada protein BMP sehingga menghambat transkripsi sinyal BMP-dependent activation

of SMAD-mediated sehingga terjadi penurunan aktivasi hepsidin (Tanno et al., 2009).

Hubungan antara ekspresi TWSG1, parameter besi serum, dan kadar hepsidin belum

diteliti pada penderita anemia. Eritropoiesis membutuhkan jumlah besi yang besar dan

hambatan ekspresi hepsidin oleh sinyal eritropoietik merupakan peran fisiologis yang

penting.

Regulasi hepsidin oleh anemia dan hipoksia

Bukti-bukti telah menunjukkan bahwa hepsidin dapat bertindak sebagai erythroid

regulator yangmenyampaikansignalkebutuhanbesiuntukeritropoiesis, sehinggaabsorpsi

besi di duodenum akan meningkat jika kebutuhan besi untuk eritropoiesis meningkat.

57

Pada dua studi dengan model tikus yang mengalami anemia karena perdarahan akibat

plebotomi berulang dan anemia hemolitik akibat pemberian fenilhidrazin, ditemukan

penurunan kadar mRNAhepsidin di hepar yang diperiksa dengan metode analisis Northern

blot dan penurunan transkripsi gen hepc1 di hepar yang diperiksa dengan RT-PCR.

Selain itu, hasil studi ini juga menunjukkan bahwa pada kedua jenis anemia ini, kadar

besi di hati tidak berubah, sehingga muncul hipotesis bahwa pengaruh negatif anemia

pada ekspresi gen hepsidin lebih dominan dibandingkan pengaruh positif dari besi, dan

diduga terutama melalui hipoksia. Studi ini juga menunjukkan bahwa hipoksia mampu

menurunkan kadar transkripsi hepsidin pada sel hepatoma HepG2 dan Hep3B manusia

serta pada tikus yang ditempatkan di ruangan hipoksia dan hipobarik. Data dari studi

Park et al. 2006, menunjukkan bahwa kadar hepsidin mRNA berkorelasi positif dengan

kadar besi serum, namun tidak tergantung kadar hemoglobin. Hal ini menunjukkan bahwa

anemia mempengaruhi ekspresi hepsidin terutama secara tidak langsung.

Hipoksia merupakan inhibitor yang poten dari ekspresi hepsidin, meskipun tanpa

anemia (Babitt dan Lin, 2010). Penurunan sintesis hepsidin pada kondisi hipoksia

dapat menjelaskan adanya peningkatan pelepasan besi dari sistem retikuoendotelial

dan peningkatan absorpsi besi di usus selama kondisi hipoksia, sehingga menyediakan

cadangan besi yang cukup untuk proses eritropoiesis. Penurunan sintesis hepsidin ini

diduga terjadi melalui jalur Hypoxia-Inducible Factor (HIF) yang mempengaruhi

ekspresi hepsidin (Ganz dan Nemeth, 2009). HIF adalah suatu faktor transkripsi yang

terdiri dari subunit-α (HIF-1α, HIF-2α atau HIF-3α) dan subunit-β (HIF-1β atau ARNT).

Pada kondisi cukup oksigen, subunit HIF-α akan mengalami hidroksilasi. Sebaliknya,

pada kondisi hipoksia, aktivitas hidroksilasi terhambat, sehingga subunit HIF-α akan

mengalami akumulasi, translokasi ke nukleus, heterodimerisasi dengan ARNT dan terikat

pada HREs (hypoxia-responsive promoter elements) dari gen hepsidin, selanjutnya diikuti

hambatan transkripsi gen hepsidin (Babitt dan Lin, 2010).

Suatu studi menunjukkan bahwa HIF-1 akan terikat pada promoter hepsidin

pada manusia dan tikus, namun studi lain menunjukkan bahwa ekspresi berlebihan

atau kehilangan HIF-1 tidak mengubah ekspresi hepsidin, sehingga diduga hipoksia

mempengaruhihepsidinterutamasecaratidaklangsung. Kondisihipoksiaakanmerangsang

produksi eritropoietin, yang dapat menekan produksi hepsidin melalui peningkatan

produksi eritroblast akibat rangsangan eritropoietin, yang diikuti sekresi produk mediator

dari eritroblas (Ganz dan Nemeth, 2009). Hal ini terlihat pada studi dengan tikus yang

diberikan injeksi eritopoietin, ditemukan penurunan dramatis dari ekspresi gen hepsidin

pada tikus tersebut. Dengan demikian, diduga bahwa hipoksia mempengaruhi sintesis

hepsidin terutama secara tidak langsung yaitu melalui eritropoietin.

Studi di London tahun 2010, menunjukkan penurunan bermakna kadar hepsidin

plasma yang dimulai 24 jam setelah pemberian eritropoietin subkutan, mendekati

maksimal pada hari ketiga dan membaik secara bertahap setelah 2 minggu. Penurunan

ekspresi hepsidin oleh eritropoietin diduga terjadi akibat peningkatan aktivitas sumsum

tulang yang terjadi melalui 3 mekanisme, dimana pendapat ini berdasarkan pada data

bahwa penekanan sumsum tulang obat-obat sitostatika atau radiasi akan menghilangkan

respon ini. Mekanisme yang pertama yaitu melalui penggunaan besi sumsum tulang

sebagai respon terhadap eritropoietin, yang diikuti penurunan sintesis hepsidin melalui

penurunan saturasi transferrin yang akan dikenali sel hepatosit. Namun, hasil studi

menunjukkan bahwa penurunan kadar hepsidin ternyata mendahului penurunan saturasi

58

transferrin, sehingga mengesankan bahwa peningkatan penggunaan besi sumsum tulang

bukanlah mekanisme yang menyebabkan penurunan ekspresi hepsidin (Ashby et al.,

2010).

Mekanisme yang kedua diduga melalui soluble transferrin receptor (sTfR) suatu

indikator kebutuhan besi sumsum tulang yang beredar di sirkulasi. Soluble transferrin

receptor adalah suatu reseptor yang berasal dari reseptor permukaan yang dilepaskan

selama maturasi eritrosit. Studi menunjukkan bahwa soluble transferrin receptor akan

meningkat selama eritropoiesis dan berkorelasi negatif dengan ekskresi hepsidin di urine

(Park et al., 2006; Ashby et al., 2010).

Mekanisme ketiga diduga melibatkan peran dua protein yang dihasilkan prekusor

eritroid di sumsum tulang, yaitu GDF15 (Growth Differentiation Factor15) dan TWSG1

(Twisted Gastrulation Protein). GDF15 adalah anggota dari TGF-β superfamily.

Meskipun studi pada tikus menunjukkan bahwa adanya gangguan pada GDF15 tidak

disertai gangguan pada status besi tubuh, namun dosis GDF15 yang lebih besar

ternyata menghambat sintesis mRNA hepsidin pada studi in vitro. Selain itu, hasil studi

menunjukkan bahwa GDF15 dapat menekan ekspresi hepsidin pada kultur sel hepatosit

dan GDF15 ditemukan di sirkulasi dalam kadar yang sangat tinggi pada talassemia-β

sehingga menjelaskan penurunan ekspresi hepsidin pada kondisi kelebihan cadangan

besi tubuh, telah memperkuat pendapat tentang GDF15 sebagai mediator penghambat

hepsidin. (Ganz dan Nemeth, 2009; Ashby et al., 2010) TWSG1 adalah protein pengikat

BMP yang diproduksi selama maturasi eritroblast fase awal, dan dapat menghambat

sintesis hepsidin in vitro melalui jalur regulasi hepsidin yang melibatkan BMP (Tanno et

al., 2007; Ganz dan Nemeth, 2009).

Pada kondisi dimana aktivitas eritropoiesis terhambat akibat obat-obatan sitotoksik

atau radiasi, sintesis mRNA hepsdin tidak menurun meskipun terjadi anemia berat (Ganz

dan Nemeth, 2009). Studi pada tikus menunjukkan penurunan hebat ekspresi hepsidin

pada tikus yang mendapat radiasi untuk menghambat eritropoiesis (Park et al., 2006).

Transfusi darah akan mempengaruhi produksi hepsidin dengan 2 cara, yaitu 1) mengatasi

anemia dan menekan proses eritropoiesis sehingga produksi hepsidin menurun, atau 2)

meningkatkan beban besi tubuh sehingga produksi hepsidin meningkat. Studi tentang

ekskresi hepsidin urine sebelum transfusi dan 3 – 4 hari setelah transfusi, menunjukkan

bahwa sebagian besar pasien menunjukkan peningkatan kadar hepsidin (Ganz dan

Nemeth, 2006).

Halyangpentingdarihasilinistudibahwasintesishepsidindapatditekaneritropoietin

adalah munculnya pendapat tentang penggunaan eritropoietin sebagai modalitas terapi

pada anemia penyakit kronik, dimana hal ini berdasarkan adanya 2 mekanisme yang

berperan untuk terjadinya anemia penyakit kronik yaitu penurunan respon eritropoietin

dan gangguan transpor besi (Ashby et al., 2010).

Regulasi hepsidin akibat inflamasi

Selama infeksi dan inflamasi, produksi dan konsentrasi hepsidin sangat meningkat

(Ganz et al., 2008). Sirkuit regulasi ini diduga berhubungan dengan peran hepsidin

dalam mekanisme pertahanan tubuh dimana restriksi besi yang dimediasi hepsidin dapat

membatasi pertumbuhan mikrobial. Banyak sitokin yang dapat menstimulasi transkripsi

hepsidin selama inflamasi, yang utama adalah IL-6 dan anggota keluarga BMP(Maes et al.,

2010). Interleukin-6 mengaktivasi jalur JAK-STAT3, dimana STAT3 terikat pada lokasi

59

pengikatan kanonikal di promoter hepsidin, menyebabkan stimulasi transkripsi sintesis

hepsidin. Jalur BMP dan IL-6 bersinergis melalui mekanisme yang belum sepenuhnya

dimengerti (Maes et al., 2010). Terikatnya IL-6 pada reseptornya menyebabkan aktivasi

JAK (janus kinase) dan fosforilasi STAT3, suatu signaling molecule intraseluler, seperti

terlihat pada gambar 22. STAT3 yang terfosforilasi akan mengalami dimerisasi dan

translokasi ke nukleus, yang selanjutnya akan berinteraksi dengan elemen DNA di

proksimal promoter hepsidin. Induksi sintesis hepsidin melalui IL-6 ini membutuhkan jalur

BMP-Smad yang utuh, dimana mutasi pada elemen BMP proksimal akan mengganggu

proses induksi sintesis hepsidin IL-6 (Babitt dan Lin, 2010). Hasil studi eksperimental

dengan model tikus maupun manusia, menunjukkan kerja IL-6 pada sel hepatosit untuk

meningkatkan produksi hepsidin (Fleming et al., 2012).

Proses inflamasi diduga berperan pada peningkatan kadar hepsidin serum yang

terlihat pada banyak pasien dewasa dengan anemia sel sabit. Pada tikus yang diinjeksi

dengan lipopolisakarida (LPS) akan terjadi peningkatan transkripsi hepsidin walaupun

dalam konteks besi yang berlebih, LPS melawan penurunan ekspresi hepsidin dalam

menanggapi kekurangan besi, menunjukkan bahwa sinyal yang terintegrasi pada promotor

hepsidin, inflamasi dan pengaturan penyimpanan besi bekerja secara independen.

Ekspresi hepsidin juga ditingkatkan retikulum endoplasma (RE) yang stres. Respon stres

ini dapat dikendalikan faktor transkripsi cyclic AMP response element-binding protein

H (CREBH) (Vecchi et al., 2009) atau stress-inducible transcription factors CHOP and

C/EP alpha (Oliveira et al., 2009). Dikatakan bahwa peningkatan transkripsi hepsidin

dan kurangnya besi dapat mewakili mekanisme pertahanan terhadap proliferasi sel yang

berlebih dan kanker, dan mungkin dengan pengikatan protein penekan tumor p53 sebagai

respon elemen dalam promotor hepsidin.

Sintesis hepsidin akan cepat meningkat pada kondisi infeksi dan inflamasi, melalui

mekanisme yang tidak tergantung pada status besi tubuh dan aktivitas eritropoiesis (Ganz,

2006).

Gambar 22. Regulasi sintesis hepsidin 4 sinyal fungsional yang telah diketahui mengatur ekspresi

nya :inflamasi, anemia-hipoksia, status besi dan eritropoiesis. Inflamasi dan peningkatan kadar

besi akan diikuti dengan peningkatan ekspresi hepsidin, sedangkan eritropoiesis dan penurunan

tekanan oksigen akan diikuti dengan penurunan hepsidin(Fleming et al., 2012)

60

Studi pada manusia yang diberikan infus lipopolisakarida, akan menyebabkan

peningkatan ekskresi hepsidin di urine (Ganz dan Nemeth, 2006). Selain itu, studi pada

manusia yang diberikan infus dengan IL-6, ekskresi hepsidin di urine akan meningkat 7.5

kali lipat dalam waktu 2 jam setelah pemberian infus, yang diikuti penurunan kadar besi

serum dan saturasi transferrin sebesar 30% (Ganz, 2006). Studi lain menunjukkan bahwa

penambahan antibodi terhadap IL-6 pada kultur sel hepatosit akan menghilangkan secara

penuh respon peningkatan hepsidin akibat rangsangan lipopolisakarida. Dengan demikian,

diantara sitokin-sitokin yang dihasilkan makrofag akibat rangsangan lipopolisakarida,

IL-6 adalah sitokin yang paling berperan. Hasil studi pada tikus yang mengalami inflamasi

akibat injeksi turpentine subkutan, menunjukkan adanya hipoferemia pada tikus yang

normal, namun hipoferemia tidak ditemukan pada tikus dengan penurunan hepsidin,

seperti terlihat pada gambar 22. Hal ini menunjukkan bahwa aksis IL-6-hepsidin berperan

penting pada hipoferemia yang terjadi pada inflamasi (Ganz, 2006).

Pada kondisi inflamasi, juga ditemukan peningkatan sintesis hepsidin makrofag.

Hal ini diduga akibat rangsangan lipopolisakarida dan bakteri patogen tertentu melalui

Toll-like receptors dan diduga melibatkan jalur IL-6/STAT3. Peningkatan sintesis

hepsidin ini akan menurunkan ekspresi feroportin di permukaan sel secara autokrin.

Meskipun jumlahnya lebih sedikit dibandingkan di hati, peningkatan sintesis hepsidin di

makrofag pada kondisi infeksi akan berperan pada mekanisme pertahanan tubuh dengan

menghambat ketersediaan besi untuk mikroorganisme patogen (Babitt dan Lin, 2010).

Studi pada tikus menunjukkan bahwa tikus tanpa IL-6 yang mengalami inflamasi

kronik, ternyata tetap terjadi peningkatan mRNA hepsidin, sehingga diduga ada sitokin

lain yang dapat mempengaruhi produksi hepsidin, yaitu IL-1 yang telah ditemukan

mampu meningkatkan mRNA hepsidin melalui mekanisme yang tidak tergantung IL-6.

Mekanisme kerja IL-1 belum diketahui dengan pasti, namun diduga melalui efek IL-1

yang meningkatkan sintesis NO (nitric oxide). NO diduga berperan pada homeostasis

besi dengan meningkatkan pengikatan IRP 1 (iron regulatory protein 1) pada IRE (iron-

responsive element) dan memicu degradasi IRP 2 sehingga mencegah terikatnya IRP 2

pada IRE. Selain itu, penambahan aminoguanidine, suatu inhibitor NOS (nitric oxide

synthase) menyebabkan hilangnya efek rangsangan sintesis hepsidin sel hepatosit (Lee et

al., 2004). Selain IL-1, TGF-β (transforming growth factor-β) juga ditemukan mengatur

sintesis hepsidin pada tikus, namun perannya pada manusia belum berhasil dibuktikan

(Ganz, 2006). Studi lain pada manusia, menunjukkan bahwa kadar mRNA hepsidin dapat

dihambat TNF-α melalui mekanisme yang tidak melibatkan IL-6. IFN-β juga ditemukan

dapat menghambat transkripsi hepsidin pada sel hepatosit tikus (Lee et al., 2004).

Studi pada manusia Nemeth et al., (2003) menemukan bahwa sintesis mRNA

hepsidin dapat meningkat akibat rangsangan IL-6, tapi tidak dipengaruhi IL-1 atau TNF-α

(tumor necrosis factor-α), menunjukkan bahwa hepsidin adalah reaktan fase akut tipe II.

Terdapat 2 tipe respon protein fase akut yang dihasilkan hepatosit; dimana respon tipe

I diinduksi golongan sitokin IL-1 (IL-1α, IL-1β, TNF-α dan TNF-β) dan meningkatkan

produksi amyloid A serum, C-reactive protein, dan komplemen C3, sedangkan respon

tipe II diinduksi sitokin IL-6 dan meningkatkan sintesis fibrinogen, haptoglobin, dan α1-

antitrypsin. Sintesis hepsidin akan meningkat dalam 8 jam setelah induksi IL-6 dan

lipopolisakarida, namun tidak dipengaruhi IL-1α dan TNF-α, menunjukkan bahwa

hepsidin adalah respon protein fase akut tipe II. Dua puluh empat jam setelah pemberian

sitokin, sintesis mRNA hepsidin akan diinduksi IL-1α, namun hal ini diduga akibat efek

61

tidak langsung IL-1 yang menginduksi sintesis IL-6 sel hepatosit. Pendapat ini ditunjang

hasil studi bahwa penambahan antagonis reseptor IL-1 pada media yang mengandung

sel monosit dengan lipopolisakarida, ternyata ekspresi hepsidin tidak berkurang. Hal ini

menunjukkan bahwa IL-1 bukan merupakan mediator langsung dari sintesis hepsidin.

Regulasi hepsidin akibat defisiensi besi

Defisiensi besi dapat menghambat sintesis hepsidin melalui mekanisme yang

berbeda. Mekanisme yang pertama diduga melibatkan HIF, di mana proses hidroksilasi

subunit HIF-α selain melalui oksigen, juga terjadi melalui 2-oxoglutarate-dependent

dioxygenases yang tergantung besi (Babitt dan Lin, 2010). Mekanisme kedua diduga

melalui TMPRSS6, meskipun mekanismenya dalam menghambat ekspresi hepsidin

belum diketahui dengan pasti. TMPRSS6 terutama diekspresikan di hati. Studi in vitro

menunjukkan ekspresi berlebihan TMPRSS6 akan melepaskan HJV yang terikat pada

permukaan sel dan menghasilkan HJV yang larut (sHJV) dalam plasma. Molekul HJV

yang larut inilah yang akan menghambat secara kompetitif kompleks BMP.

Dengan demikian, secara ringkas, dinamika regulasi sintesis hepsidin dipengaruhi

besi, anemia, hipoksia, eritropoiesis dan inflamasi, sebagaimana terlihat pada tabel 3 di

bawah ini (McGrath dan Rigby, 2004).

Tabel 3. Dinamika regulasi sintesis hepsidin (McGrath dan Rigby, 2004)

Aferen : darah Hepar Eferen : duodenum

Inflamasi/infeksi IL-6 ↑ Produksi hepsidin ↑ ↓ absorpsi besi

Sekuestrasi besi di makrofag

Besi tubuh ↑

(hemokromatosis,

hemosiderosis)

Produksi hepsidin ↑ ↓ absorpsi besi

Sekuestrasi besi di makrofag

Besi tubuh ↓ (perdarahan) Produksi hepsidin ↓ ↑ absorpsi besi

Pelepasan besi dari makrofag

Anemia, hipoksia Produksi hepsidin ↓ ↑ absorpsi besi

Pelepasan besi dari makrofag

Eritropoiesis ↑ Produksi hepsidin ↓ ↑ absorpsi besi

Pelepasan besi dari makrofag

Protein yang ikut berperan pada regulasi besi sistemik

1. IRP (Iron Regulatory Protein)

Sejumlah gen yang terkait dengan pemeliharaan homeostasis besi diatur secara

ketat sebagai respon terhadap kadar besi intraseluler melalui mekanisme paska transkripsi

yang melibatkan interaksi antara iron regulatory protein sitosol (IRP) dan struktur stem-

loop yang dikenal sebagai iron responsive element (IRE). Motif IRE ada di lokasi baik 5‟

ataupun 3‟ untranslated region (UTR) dari beberapa target mRNA protein (lihat tabel 1).

Dua protein pengatur besi sitosol, IRP-1 dan IRP-2, ada di sebagian besar sel dan kedua

protein ini dapat mengikat struktur IRE ketika kadar besi seluler mengalami penurunan.

Namun, dalam kondisi besi yang penuh ikatan RNA dengan cepat diinaktivasi baik

modifikasi paska translasi dari IRP-1 atau degradasi dari IRP-2.

Mekanisme yang mendasari inaktivasiIRP-1 (yang tergantung besi) telah dipelajari

secaraekstensif. Struktur IRP-1 sangatmiripdenganakonitasemitokondriayangmengubah

sitrat menjadi isositrat dalam siklus asam trikarboksilat. Dalam kondisi kekurangan besi,

IRP-1 aktif terikat pada IRE, tetapi ketika besi penuh didalam sel, IRP-1 bertindak sebagai

62

akonitase sitoplasma. Fungsi ganda ini dikendalikan oleh ada atau tidak adanya cluster

besi-sulfur. Ketika besi seluler tinggi, cluster 4Fe-4S dimasukkan ke dalam IRE-binding

pocket dari IRP-1 dan ditahan pada tempat itu oleh tiga residu sistein (conserved cystein

residues) (residu ini juga hadir dalam akonitase mitokondria). Dalam kondisi tersebut,

IRP-1 melakukan perubahan konformasi tertutup sehingga tidak dapat mengikat IRE. Besi

pada posisi keempat di cluster sangat labil dan mudah dilepas ketika kadar besi seluler

turun, sehingga terjadi pembongkaran kluster Fe-S, dan ini memungkinkan protein IRP

untuk mengikat urutan IRE (Meyron-Holtz et al., 2004). IRP-2 ditemukan dalam jumlah

yang lebih sedikit dibanding IRP-1 dan akan disintesis de novo ketika kadar besi seluler

rendah tetapi menjadi target untuk degradasi proteosomal ketika kadar besi tinggi. IRP-2

memberikan kontribusi signifikan terhadap aktivitas total pengikatan RNA IRP dalam

beberapa jaringan terutama di otak dan usus. Kedua IRP-1 dan IRP-2 ini dapat berikatan

dengan sekuen dari molekul IRE, namun bukti menunjukkan bahwa IRP-2 mungkin dapat

lebih mengenali secara eksklusif bagian-bagian spesifik dari urutan IRE.

2. HFE

Hemokromatosis herediter adalah kelainan bawaan dari metabolisme besi yang

umum ditemukan (sekitar 1:200 orang, terutama dari Eropa Utara yang terkena) yang

ditandai dengan akumulasi besi yang berlebihan dan deposisi di dalam beberapa jaringan,

terutama hati. Bentuk yang paling umum dari hemokromatosis muncul dari mutasi resesif

autosomal yang mengarah ke substitusi tirosin ke sistein pada asam amino 282 (C282Y)

dari protein HFE. Mutasi lainnya, seperti H63D dan S65C berhubungan dengan kelainan

yang lebih ringan. Mutasi yang jarang lainnya termasuk mutasi missense di ekson 2

pada gen HFE (I105T dan G93R) dan mutasi splice- site (IVS3 + 1G/T) yang dapat

berkontribusi pada fenotipe hemokromatosis klasik (Sebastiani et al., 2007).

Protein HFE adalah anggota dari famili molekul kelas 1 MHC yang terlibat

dalam presentasi antigen ke sel T. Seperti protein kelas 1 lainnya, HFE berisi tiga loop

ekstraseluler (α1, α2, α3) yang penting untuk fungsinya. Wilayah α3 diperlukan bagi HFE

untuk berasosiasi dengan β2-mikroglobulin untuk proses intraseluler secara normal dan

ekspresi pada permukaan sel. Bukti terbaru juga menunjukkan bahwa loop α3 merupakan

bagian untuk interaksi HFE/TfR2 (Chen et al., 2007). Selain interaksinya dengan β2-

mikroglobulin, HFE juga mengikat TfR1, melalui loop α2- nya, untuk mengatur ambilan

besi-transferin masuk ke dalam sel. Karena interaksi ini, tidaklah mengherankan bahwa

protein HFE banyak diekspresikan dalam beberapa jaringan yang memiliki peran utama

dalam metabolisme besi di dalam tubuh, terutama hati (dalam sel Kupffer dan hepatosit)

tetapi juga pada duodenum (dimana ia ditemukan secara eksklusif dalam kriptus dari

Lieberkϋhn), dan jaringan makrofag serta monosit yang beredar. Keterlibatan HFE

dalam metabolisme besi dikonfirmasi lebih lanjut dengan menggunakan tikus knockout

HFE, dimana tikus ini akan menderita kelebihan besi pada hati dan menyerupai fenotip

hemokromatosis herediter pada manusia (Srai et.al.,2012).

3. Hepsidin

Hepsidinadalahpengaturutamahomeostasisbesidalamtubuh. Gen HAMP(hepsidin

antimicrobal peptida) diekspresikan terutama di hati dan mRNA-nya mengkode asam

amino 84 pre-pro-peptida yang akan mengalami pembelahan untuk melepaskan peptida

25 asam amino yang aktif ke dalam sirkulasi. Peptida matang mengandung delapan residu

63

sistein yang menghasilkan empat ikatan disulfida yang pada awalnya diperkirakan akan

memberikan struktur seperti jepit rambut (a distorted hairpin-like structure). Namun,

analisis lebih lanjut telah menghasilkan struktur yang diperbaharui untuk hepsidin, terdiri

dari β-sheet yang stabil bersama-sama dengan β hair-pin loop (Jorgan et al., 2009).

Hepsidin pertama kali diidentifikasi sebagai peptida antimikroba dalam ultrafiltrasi

plasma manusia dan urin. Namun, menjadi lebih jelas bahwa ekspresi hepsidin ini juga

terkait dengan pengaturan status besi tubuh baik dalam kondisi sehat maupun dalam

kondisi penyakit. Studi mengungkapkan bahwa ekspresi hepsidin meningkat dramatis

ketika besi di sel hati tinggi (setelah diberikan besi lewat diet), dan akan diturunkan

kadarnya apabila diberikan masukan diet yang kadar besinya rendah. Selain diatur besi,

ekspresi hepsidin juga berespon secara dramatis untuk menyesuaikan dengan kebutuhan

eritroid akan besi. Plebotomi, hemolisis dan peningkatan kadar eritropoietin, merupakan

rangsangan utama untuk retikulositosis, semuanya menghambat produksi hepsidin, dan

menghasilkan kenaikan pemakaian besi dari diet (Ganz, 2006).

Peran hepsidin dalam metabolisme besi pertama kali ditegakan dengan menggunakan

tikus knock out dimana faktor transkripsi USF2-nya dihapus. Hewan ini berkembang

mengalami kelebihan besi yang berat, sangat mirip dengan yang ditemukan pada

hemokromatosis manusia dan pada tikus Hfe - /.-. Pemeriksaan berikutnya pada tikus Usf2 - / - mengungkapkan bahwa gen hepsidin juga terganggu dan pada studi dengan strategi

an alternative gene-targeting strategy, didapatkan bahwa kelainan itu adalah akibat

gangguan pada gen hepsidinnya dan tidak pada kelainan USF2 nya yang mengakibatkan

kelebihan besi. Penelitian terbaru telah menunjukkan hubungan lebih lanjut antara

ekspresi hepsidin dan pengaturan metabolisme besi manusia. Mutasi gen HAMP (93delG

dan C166T-keduanya mutasi resesif homozigot) menimbulkan penyakit kelebihan besi

berat yang biasanya terjadi pada individu pada akhir umur belasan dan awal dua puluhan,

yang disebut hemokromatosis juvenile (juga dikenal sebagai tipe 2B HFE). Selanjutnya

mutasi pada gen hepidin juga dapat mengubah struktur dan fungsi dari peptida matang

(Wallace et al., 2007).

Hepsidin diperkirakan memberi efek pada metabolisme besi dengan menghambat

pengeluaran besi melalui pengangkut (transporter) feroportin. Sejumlah penelitian in

vitro menunjukkan bahwa hepsidin mengikat langsung feroportin, secara cepat (dalam

waktu 1 – 4 jam) menstimulasi proses internalisasi dan degradasi feroportin. Hal ini pada

gilirannya mengganggu pelepasan besi dari sel target (yaitu, makrofag retikuloendotelial

dan enterosit duodenum) ke dalam sirkulasi. Studi baik in vivo dan in vitro mendukung

modus kerja ini pada makrofag, data terakhir, menunjukkan bahwa transportasi besi

usus tidak terpengaruh hepsidin dengan intensitas yang sama. Diusulkan bahwa pada

pelepasannya ke dalam sirkulasi, hepsidin pada awalnya mentargetkan daur ulang besi

makrofag yang mengakibatkan down-regulation ekspresi protein feroportin dan sebagai

akibatnya terjadi hipoferemia. Efek penghambatan hepsidin pada transportasi besi

duodenum dan feroportin enterosit hanya terlihat pada paparan kronis dari hepsidin.

Karena makrofag retikuloendotelial mendaur ulang sekitar 20-25 mg Fe/hari dari senescent

sel darah merah, dibandingkan dengan hanya 1-2 mg Fe/hari besi dari diet enterosit

duodenum, disepakati bahwa makrofag yang berespon lebih akut terhadap kadar hepsidin

sepenuhnya konsisten dengan sangat pentingnya fungsi hepsidin dalam mempertahankan

homeostasis besi dalam tubuh.

64

4. TMPRSS6

Sejumlah penyelidikan mengidentifikasi individu dengan kekurangan besi

yang tidak berespon terhadap terapi suplementasi besi. Penelitian terbaru telah

mengidentifikasi beberapa mutasi pada gen TMPRSS6 yang menimbulkan kelainan ini.

TMPRSS6 mengkode anggota dari famili tipe II transmembran serine protease yang

dikenal sebagai matriptase-2. Peran pentingnya dalam pengendalian status besi di dalam

tubuh masih belum jelas, namun, dua model tikus baru-baru ini telah digunakan untuk

mengetahui isu tersebut yaitu tikus topeng (the mask mouse) (yang muncul dari mutasi

resesif kimiawi dalam Tmprss6), dan tikus knockout Tmprss6. Kedua model tikus

ditandai anemia mikrositik dan hilangnya bulu secara progresif dari tubuh tetapi tidak

pada wajah. TMPRSS6 tampaknya menjadi penekan ekspresi hepsidin, mungkin bekerja

melalui pemecahan protein pengatur hemojuvelin yaitu soluble hemojuvelin. Dalam tikus

topeng dan Tmprss6-/-, atau pada subyek manusia dengan mutasi TMPRSS6, kurangnya

matriptase-2 menghasilkan peningkatan kadar hepsidin yang tidak sesuai. Perubahan

ekspresi hepsidin pada gilirannya menyebabkan efek hilir (downstream effects) pada

penyerapan besi di usus dan daur ulang besi makrofag. Studi dari asosiasi genome juga

mengidentifikasi bahwa gen TMPRSS6 sebagai kandidat kuat untuk menentukan status

besi (Srai et al., 2012).

5. Hemojuvelin

Hemokromatosis Juvenile dapat dibagi menjadi dua subtipe yang berbeda, tipe 2B

dikaitkan dengan mutasi pada hepsidin, sedangkan tipe 2A terjadi sebagai akibat dari

mutasi pada hemojuvelin (HJV). Protein HJV melekat pada permukaan hepatosit, sel otot

skeletal dan otot jantung melalui jangkar (anchor) GPI dan mempunyai homolog yang

signifikan dengan famili the repulsive guidance molecule. Menariknya, ekspresi HJV

yang terbanyak pada otot rangka dan jantung, menunjukkan bahwa organ-organ ini juga

mungkin memainkan peran utama dalam mengatur metabolisme besi di dalam tubuh.

Sementara sejumlah mutasi pada HJV telah diidentifikasi, satu mutasi tertentu (G320V)

secara signifikan lebih sering dari pada yang lain. Kelebihan besi yang berhubungan

dengan mutasi HJV diikuti dengan kadar hepsidin yang sangat berkurang pada manusia

dan pada tikus (Papanikolaou, 2004).

Terdapat bukti bahwa HJV dapat lepas dari permukaan sel melalui kerja dari pro-

proteinconvertase. HJV yang soluble (sHJV) ini ketika ditambahkan ke sel-sel

hepatoma dapat menurunkan ekspresi hepsidin, menunjukkan bahwa sHJV dapat

mengatur efek protein HJV pada ekspresi hepsidin. HJV, seperti anggota lain dari famili

the repulsive guidance molecule, bertindak sebagai ko-reseptor untuk reseptor bone

morphogeneticprotein (BMP).Aktivasireseptor BMP/HJVdengan BMP2/4 menyebabkan

terjadinya fosforilasi protein SMAD (SMAD 1, 5, dan 8 yang terlibat dalam jalur HJV)

dan akan membentuk kompleks dengan heteromerik SMAD 4 yang bertindak sebagai

faktor transkripsi. Gangguan jalur ini melalui penghapusan spesifik SMAD 4 di hati

tikus, dapat merekapitulasi pasien remaja dengan kelainan juvenile hemochromatosis.

Selain itu, mutasi di HJV merusak sinyal BMP dan menurunkan ekspresi hepsidin pada

65

hepatosit. Beberapa BMP dapat berinteraksi dengan HJV untuk mengatur ekspresi

hepsidin dan ternyata BMP6 adalah regulator utama homeostasis besi. Ekspresi BMP6

dalam hepatosit diatur status besi. Dengan demikian penghapusan gen BMP6 pada tikus

akan menghasilkan kelebihan besi yang masif dengan pengurangan ekspresi hepsidin

yang nyata. Hal ini menunjukkan bahwa beberapa BMP endogen lainnya tidak dapat

mengkompensasi hilangnya BMP6 (Meynard et al., 2009).

Komunikasi/interseksi (cross-talk) antara protein regulator besi selular dan

sistemik

Seperti diketahui homeostasis besi di tingkat selular diatur oleh sistem kontrol

yang berbeda yaitu hepsidin/feroportin dan IRE/IRP. Sangat mungkin terdapat tingkatan

kordinasi yang lebih tinggi diantara kedua system ini dan kedepannya diperlukan

penelitian lebih lanjut terhadap harmoni dalam dua system tango ini. Tiga hubungan telah

diidentifikasi dan dapat dilihat pada gambar 23 (Hentze et al., 2010).

Pertama hubungan feroportin yaitu ekspresi dari feroportin 1, penting terhadap kadar

besi plasma dan status besi sistemik dikomunikasikan post translasi melalui hepsidin,

sedangkan ketersediaan besi intraselular mengatur sintesis feroportin melalui 5‟UTR IRE

dari mRNA feroportin. Pada tikus dengan defisiensi IRP1 dan IRP2 terjadi pembatasan

ekspresi feroportin pada sel-sel yang mengekspor besi seperti pada enterosit, sehingga

terjadi timbunan besi intraselular. Hal ini menunjukkan bahwa kedua mekanisme kontrol

diperlukan untuk mengatur ekspor besi. (Galy et al., 2008). Sistem IRE/IRP melindungi

ekspor besi sel terhadap kehilangan besi yang berlebih, sedangkan hepsidin melindungi

terhadap timbunan besi sistemik. Rekayasa terhadap mutan feroportin tikus dimana

regulasi hepsidin dan IRP dependen dipisahkan dapat membantu untuk memperjelas

kedua sistem pengatur ekspor besi seluler tersebut dalam kondisi fisiologis dan patologis

yang berbeda.

Kedua, hubungan HIF2α yaitu mRNA HIF2α adalah target IRP (Sanchez et al.,

2007), dan mengkode ekspresi faktor transkripsi DMT1 pada permukaan apikal enterosit

duodenum. Tikus yang kekurangan HIF2α di intestinal akan mengalami penurunan

ekspresi DMT1 dan feroportin, kemudian gagal meningkatkan penyerapan besi walaupun

dengan ekspresi hepsidin yang rendah. Bagaimana tepatnya aktivitas hepsidin, HIF2α

dan IRP tergantung satu sama lain dalam memenuhi kebutuhan besi sistemik, masih

diperlukan penelitian lebih lanjut. Perkawinan silang antara tikus dengan ablasi jaringan

spesifik pada IRPs, HIF2α dan/atau hepsidin mungkin memberikan bukti yang penting.

Hal ini juga telah diketahui bahwa transkripsi hepsidin dapat dikendallikan HIF2α sebagai

respon terhadap hipoksia atau defisiensi besi.

Ketiga, hubungan TfR yaitu ekspresi hepsidin diatur sinyal TfR2 dan “switch factor”

HFE yang juga terikat pada TfR1 dalam kaitannya dengan Tf-Fe2 plasma. Ekspresi TfR1

ditingkatkan oleh aktifitas IRP yang tinggi. Keseimbangan antara pengenalan (sensing)

TfR1 besi plasma dan sinyal TfR2 penting untuk aktifasi hepsidin dan aktifitas IRP.

Dengan demikian secara tidak langsung dapat mempengaruhi ekspresi hepsidin dengan

mengatur kadar TfR1 dalam hepatosit (Hentze et.al.,2010)

66

Gambar 23. Dugaan komunikasi antara regulasi seluler dengan regulasi besi

sistemik. Pada sel yang memproduksi hepsidin, IRP dapat mempengaruhi

ekspresi hepsidin melalui kadar TfR1 dan/atau HIF2alfa. ekspresi feroportin

diatur hepsidin dan IRP. Disamping itu IRP mempunyai efek langsung

terhadap DMT1 atau TfR1, atau secara tidak langsung mempunyai efek

negatif melalui HIF2alfa (Hentze et al., 2010)

Beberapa dilema dalam aspek biologik besi

Biologi besi adalah bidang yang sangat luas dan tentu ada banyak hal yang belum

bisa secara jelas diketahui. Hal tersebut termasuk metabolisme besi di mitokondria,

metabolisme heme, akumulasi besi di otak pada gangguan neurodegeneratif, klaster

pembentukan Fe/S, terapi kelasi, ferokinetik klasik, metabolisme besi mikroba, dan lain-

lain. Ada gelombang baru ketertarikan pada defisiensi besi untuk memahami interaksi

genom/lingkungan yang membuat sebagian orang rentan terhadap kekurangan zat besi.

Diantara interaksi ini, harus segera dipahami mengapa infeksi H. pylori menyebabkan

kekurangan zat besi yang berat yang tidak dapat dijelaskan dengan kehilangan darah atau

kegagalan absorbsi besi. Regulator eritroid akan mengkomunikasikan besi tubuh yang

diperlukan kepada hepatosit yang memproduksi hepsidin, yang memungkinkan untuk

mobilisasi semua besi yang tersedia saat terjadi percepatan eritropoiesis. Pemahaman

yang baru mengenai biologi besi dapat memiliki manfaat terapeutik pula. Mungkin hal

tersebut akan mengarah kepada metode baru dalam hal penggantian besi oral, yang

memungkinkan untuk dicapai dalam beberapa hari, bukan bulan. Jika hal ini menjadi

mungkin, akan memiliki implikasi yang sangat besar di seluruh dunia. Akhirnya, pica,

yang merupakan gejala misterius tapi hampir patognomonik untuk kekurangan zat besi

yang parah, dapat memberikan petunjuk untuk membantu kita memahami hubungan yang

rumit antara nutrisi dan perilaku (Andrews, 2008).

Mutasi pada 5 gen yang saat ini terkait dengan hemokromatosis mungkin tidak

sesuai untuk semua pasien dengan penyakit tersebut. Setidaknya ada satu gen tambahan

yang belum diidentifikasi. Bahkan ketika daftar terselesaikan, masih akan dibutuhkan

pemahaman yang lebih baik mengenai pengubah genetik untuk dapat sepenuhnya

memahami mengapa presentasi klinis bervariasi secara dramatis. Pengetahuan tentang

daftar genetik yang lengkap mengenai hemokromatosis dapat mengarahkan kepada

pendekatan baru untuk penggantian

67

Terapi flebotomi. Karena flebotomi murah, mudah, aman, dan efektif, sehingga

akan sulit untuk menggantikannya. Namun mengingat bagaimana responsifnya ekspresi

hepsidin terhadap berbagai rangsangan, sangat mungkin bahwa obat yang aman dan

efektif saat ini digunakan untuk tujuan yang berbeda kemungkinan akan ternyata memiliki

aktivitas perangsangan hepsidin yang tidak terduga sebelumnya, dan dapat memecahkan

masalah. Meskipun telah terjadi langkah besar dalam memahami hemokromatosis pada

individu keturunan Eropa, sebagian besar tetap tidak diketahui penyebab dan manifestasi

kelebihan besi pada individu keturunan Afrika, terlepas dari prevalensi yang nyata dari

kondisi pada populasi tersebut (Gordeuk et al., 2003).

Kelebihan besi transfusional relatif sudah dipahami dengan lebih baik dan di tahun-

tahun mendatang dengan menggunakan pemahaman aspek biologi homeostasis besi

akan memberikan peluang terapi baru untuk menghilangkan besi dari tubuh, meskipun

tidak ada jalur ekskresi alami melalui hati atau ginjal. Manipulasi yang disengaja untuk

menghilangkan zat besi melalui epitel usus atau melalui ginjal merupakan 2 pendekatan

yang mungkin. Pemahaman tentang anemia penyakit kronis telah berkembang sangat

pesat selama beberapa tahun terakhir. Karena kita memperbaiki pemahaman kita tentang

manifestasi yang berhubungan dengan hepsidin dan manifestasi lainnya, hal tersebut

seharusnya menjadi mungkin untuk menstratifikasi gangguan ini sesuai dengan sebab dan

akibat. Tidak diragukan lagi akan ada strategi pengobatan baru berdasarkan pengetahuan

kita tentang aspek biologi dari anemia penyakit kronis. Hal yang juga sangat mungkin

bahwa pemahaman ini juga akan mengarah kepada apresiasi yang lebih baik terhadap

patologi molekuler anemia pada proses penuaan. Pengetahuan yang lebih baik tentang

homeostasis besi juga dapat meningkatkan terapi untuk kelainan lainnya. Masih banyak

yang harus dipelajari tentang homeostasis besi pada tumor padat, dan tentang kemungkinan

peran lipocalin-2 dan reseptornya dalam transformasi ganas. Deposisi besi adalah

ciri dari berbagai kelainan neurodegenerative, dan memanipulasi distribusi besi dalam

sistem saraf pusat dapat menjadi pendekatan terapi yang penting. Demikian pula, strategi

pengurangan (kelasi) besi suatu hari nanti dapat digunakan untuk mengubah kekebalan

bawaan dan untuk meningkatkan pertahanan tubuh terhadap patogen yang menyerang.

Bahwa pemahaman yang lebih baik tentang aspek biologi besi akan menuai manfaat bagi

hampir setiap bidang kedokteran (Andrews, 2008).

Toksisitas besi

Telah diketahui bahwa interaksi antara besi dengan bentuk oksigen yang tereduksi

parsial, akan menyebabkan produksi radikal hidroksil yang sangat merusak, dan bahan

radikal ini mendasari berbagai manifestasi dari kerusakan jaringan, kegagalan organ dan

kematian. Meskipun peran spesies oksigen reaktif telah banyak didiskusikan, namun

peran besi bebas kurang mendapat perhatian (Kell, 2009).

Berikut reaksi yang dikatalisir superoksid dismutase : 2O ●- + 2H+ H O + O

2 2 2 2

Dan katalase :

H2O

2 H

2O + ½ O

2

Kedua reaksi ini, dengan aktivitasnya pada sel-sel yang relevan, cukup adekuat

untuk menghilangkan peroksida (superoksida) secara lengkap dari sel. Selain spesies

oksigen reaktif, juga terdapat ion lain seperti ion perferril (Fe-O) dan spesies nitrogen

reaktif. Spesies nitrogen reaktif ini dibentuk dari radikal alami NO, mediator inflamasi

68

yang penting, dengan produksi peroksinitrit (dari reaksi NO dan superoksida) membentuk

nitrotirosin, asam lemak nitro, atau nitrosilasi protein-sistein. Produk toksik lain dari reaksi

NO meliputi NO2, N

2O

3, dan S-nitrosothiols dan reaksi ikutannya juga akan melibatkan

besi.

Stres oksidatif juga menyebabkan kerusakan DNA, polimerisasi, denaturasi

protein dan proteolipid yang bersama-sama membentuk struktur tidak terlarut yang

dikenal sebagai lipofusin atau plak. Beberapa plak tersebut juga dapat mengandung

katalis-katalis pembentuknya yang terperangkap didalamnya. Beberapa molekul kecil

penanda metabolik untuk stres oksidatif yang diinduksi radikal hidroksil dan spesies

oksigen reaktif telah diketahui, meliputi antara lain 8-okso-guanin, 8-hidroksi-guanin, 8-

hidroksi-2‟-deoksiguanosin, 8-okso-GTP, 4-hidroksi-2-heksenal, 4-hidroksi-nonenal, 4-

hidroperoksi-2-nonenal, berbagai isoprostan, 7-keto-kolesterol, derivat kolesterol yang

lain, malondialdehid, neopterin, nitrotirosin, dan timidin glikol (Serkova, 2008). Secara

keseluruhan, reaksi inflamasi yang terkait stres oksidatif seperti ini, bersifat akumulatif,

beberapa irreversible, dan berhubungan dengan umur, dimana sebagian besar penyakit

dan penyebab kematian yang sering dijumpai, merupakan manifestasi dari proses penuaan

ini (Galli, 2008). Besi merupakan mineral dengan efisiensi dari Fe2+ sebagai donor

elektron dan Fe3+ sebagai penerima elektron, dengan potensi yang kuat dalam suatu

reaksi reduksi oksidasi (redox) sesuai dengan lingkungan seluler yang tepat. Hal ini

merupakan suatu gambaran yang fundamental bagi banyak reaksi biokimia dan membuat

besi menjadi mineral dan nutrien yang penting, namun bagaimanpun hal ini pulalah yang

menjadikan besi sebagai zat yang dapat membahayakan, karena dalam kondisi aerobik

tertentu, besi dapat mengkatalisasi golongan senyawa radikal dan menghasilkan senyawa

yang lebih berbahaya.

Toksisitas besi umumnya didasarkan pada reaksi kimia Fenton dan Haber-Weiss

(Gambar 24A), dimana besi bebas (yang tidak terikat ligan = labile iron pool) dapat

mengkatalisasi superoksid dan peroksid yang merupakan produk normal dari metabolisme

aerobik dalam tubuh, untuk menghasilkan radikal hidroksil (OH-) yang dapat merusak

sel. Radikal hidroksida (OH-), superoksida (02-) dan hidroksi peroksida (H2O2), secara

bersamaan dikenal sebagai “reactive oxygen intermediates” (ROIs). ROIs juga disebut

ROS (reactive oxygen species) merupakan produk dari respirasi aerob dan dihasilkan

reduksi yang tidak lengkap dari dioksigen di mitokondria. ROIs juga dapat dihasilkan

selama reaksi enzimatik di bagian sub seluler yang lain seperti pada peroksisomes,

retikuler endoplastik atau sitoplasma. ROIs juga diproduksi membran-bound NADPH

oxidase complex, suatu enzim multi subunit yang terutama dihasilkan neutrofil fagositik

dan makrofag. NADPH oxidase merupakan sarana penting untuk pertahanan anti mikroba

bagi organisme. Komplek enzim ini akan berkumpul bila terjadi infeksi dan menghasilkan

sejumlah besar superoksid dalam ledakan respirasi (respiratory burst) yang secara

enzimatik dan spontan bermutasi menjadi hydrogen perokside. Produk dari reaksi ini

akan menghasilkan bentuk oksidan yang lebih kuat seperti peroksinitrit (ONOO-) dan

hiperchlorit (OCL-) yang memperkuat kemampuan bakterisidal (dan sitotoksik) dari sel

fagosit (Ischiroponulus dan Beckman, 2003). Peroksinitrit dibentuk reaksi spontan dari

superoksida dengan NO, sedang hiperklorit disintesis dari hydrogen peroksida dan klorida

dalam suatu reaksi yang dikatalisasi mieloperoxidase

69

2

A. Fe (II) + H2O2Fe3+

+ OH - + OH

- (Fenton)

Fe (III) + O2Fe2+

+ O2

Reaksi akhir (net reaction ):

H2O2 +O2 FeOH

- + OH

- + O2 (Haber- Weiss)

B. Fe (II) + ROOH Fe3+

+ OH - + RO‟

Fe (III) + ROOH Fe2+

+ H++ROO‟

RSH + OH‟ RS‟ + H2O

RSH + ROO‟ RS‟ +ROOH

RS‟+ O2-ROO‟

C. Heme-Fe (II)-O2 ) + H2O2 Heme-Fe (IV)-OH‟ +O2+OH‟

Heme-Fe (IV)- OH‟ +ROOH Heme-Fe (III)+ ROO‟+ H2O2

D. Fe (II) +H2O2 Fe2+

-O +H2O

Fe (II) + O2 (Fe2+

- O2 Fe3+

- O2 )Fe3+

+ O2

Gambar 24 (A) Pembentukan radikal hidroksil melalui reaksi Fenton; Hasil akhir dari reaksi

Haber –Weiss ; (B) Pembentukan radikal organik yang dikatalisasi besi; (C) Pembentukan radikal

oksigen dikatalisasi hem melalui oxoferryl intermediates (D) Interaksi langsung besi dengan oksigen

(Papanikolaou et al., 2004).

Dalam lingkungan yang sesuai, potensi redox aktif dari besi mengkatalisasi tidak

hanya pembentukan radikal hidroksil, tetapi juga jenis reaktif organik seperti peroxyl

(ROO‟), alkoxyl (RO‟), thiyl (RS) atau radikal thiyl-peroxyl (RSOO‟) (Lihat gambar 24B).

Menariknya besi heme (baik dalam bentuk bebas maupun dalam hemo protein) dapat juga

mengkatalisasi pembentukan radikal-radikal, terutama melalui pembentukan oxoferryl

intermediates (Gambar 24C). Akhirnya, besi fero dapat berkontribusi sebagai reaktan,

bukan sebagai suatu katalis, untuk pembentukan radikal bebas melalui interaksi langsung

dengan oksigen, melalui feeryl (Fe2+ -O) atau perferryl (Fe2+ -O ) iron intermediates

(Gambar 24D). Diperkirakan bahwa ketika rasio (O2)/(H

2O

2) > 100, reaksi ini merupakan

sumber yang penting untuk pembentukan radikal bebas secara in vivo (Papanikolaou et

al., 2004; Huang, 2003).

Radikal bebas merupakan senyawa yang memiliki reaktivitas yang tinggi dan dapat

meningkatkan oksidasi protein, peroksidasi dari membran lemak, dan memodifikasi asam

nukleat. Demikian pula, jenis nitrogen reaktif seperti peroksinitrit dapat menyebabkan

kerusakan protein melalui nitritisasi. Peningkatan kadar dari jenis oksigen reaktif (dan

nitrogen reaktif) melebihi kapasitas antioksidan dari tubuh akan menimbulkan kondisi

yang, disebut dengan stres oksidatif (dan stres nitrosatif) (Papanikolaou et al., 2004).

Kondisi ini dijumpai dalam berbagai kondisi patologis seperti inflamasi kronis, iskemia-

reperfusion injury atau neurodegeneratif (Ischiropoulus dan Beckman, 2003). Kelebihan

dari potensi redox besi (seperti juga tembaga) memperburuk stres oksidasi (dan nitrosatif)

dan menyebabkan percepatan degenerasi jaringan sehingga menimbulkan penyakit

terutama penyakit degenerasi atau inflamasi. Hal ini terbukti pada penyakit kelainan

kelebihan besi baik herediter atau sekunder, demikian pula pada beberapa penyalit lain

seperi kardivaskuler (Kell et al., 2009).

70

Dalam kondisi fisiologis, besi ekstraseluler secara eksklusif terikat pada transferin

(Kd = 10 M pada kondisi pH netral), yaitu suatu glikoprotein monomerik yang berfungsi

-23 sebagai pembawa besi dalam plasma, menjaga besi supaya dapat larut dan tidak bersifat toksik sehingga tidak dapat berikatan dan berreaksi seperti dalam reaksi Fenton atau

Haber- Weiss yang dapat menghasilakn radikal bebas. Pada orang sehat, hanya 30% dari

transferin yang berikatan dengan besi. Pada kondisi patologis dengan kelebihan besi, besi

secara bertahap memenuhi kapasitas ikatan besi dengan transferin (iron binding capacity

of transferrin) dan membentuk redoxs-active, low-molecular weight chelates yang juga

disebut sebagai LIP. Besi yang tidak terikat pada transferin pada akhirnya bergabung ke

jaringan dengan mekanisme yang masih belum diketahui pasti, menghasilkan kerusakan

sel dan jaringan.

Daftar pustaka

1. Aisen P, Enns C, and Wessling-Resnick M. 2001. Chemistry and biology of

eukaryotic iron metabolism. Int J Biochem Cell Biol; 33:940-59.

2. Anderson GJ, Frazer DM, and McLaren GD. 2009. Iron absorption and metabolism.

Current Opinion in Gastroenterology;25:129-35.

3. Anderson GJ, and Vulpe CD. The Celullar Physiology of Iron. In: Yehuda S,

Mostofsky DI, editors. Iron Deficiency and Overload. Hamana Press, Sprienger

LLC 2010.p.3-32.

4. Andrews NC. 1999. Disorders of iron metabolism. N Engl J Med;34:1986-95.

5. Andrews NC. 2008. Farming a field : the golden age of iron biology. Blood;112:219-

30.

6. Arosio P, and Levi S. 2010. Cytosolic and mitochondrial ferritins in the regulation of

cellular iron homeostasis and oxidative damage. Biochim. Biophys. Acta. Pubished

online February 20, 2010. 10.1016/j.bbagen.2010.02.005.

7. Ashby DR, Gale DP, Busbridge M, Murphy KG, Duncan ND, Cairns TD, et al.

2010. Erythropoietin administration in humans casuses a marked and prolonged

reduction in circulating hepcidin. Haematologica 95: 505-8.

8. Babitt JL and Lin HY. 2010. Molecular Mechanism of Hepcidin Regulation:

Implications for the Anemia of CKD. Am J Kidney Dis;55(4):726-41.

9. Beguin Y, Stray SM, Cazzola M, Huebers HA, and Finch CA. 1998. Ferrokinetic

measurement of erythropoiesis. Acta Haematol;79:121-26.

10. Beutler E. 2007. Iron storage disease: Facts, fiction and progress. Blood Cell Mol

Dis; 39:140-7.

11. Brissot P, Ropert M, LeLan C, and Loreal O. 2011. Non-transferrin bound iron: A

key role in iron overload and iron toxicity. Biochimica et Biophysica Acta;1820:403-

10

12. Bruick RK. 2003. Oxygen sensing in the hypoxic response pathway: regulation of

the hypoxia-inducible transcription factor. Genes Dev;17:2614-23.

13. Brune M. 1986. Iron Lesses in sweat. American Journal of Clinical Nutrition;43:438-

43.

14. Casanovas G, Mleczko-Sanecka K, Altamura S, Hentze MW, and Muckenthaler

MU. 2009. Bone morphogenetic protein (BMP)-responsive elements located in the

proximal and distal hepcidin promoter are critical for its response to HJV/BMP/

SMAD. J Mol Med;87:471-80.

71

15. Chen J, Chloupkova M, Gao J, Chapman-Arvedson TL, and Enns CA. 2007. HFE

modulates transferring receptor 2 levels in hepatoma cells via interactions that differ

from transferring receptor 1-HFE interactions. J Biol Chem;283:36862-70.

16. Chen JJ. 2007. Regulation of protein synthesis by the hemeregulated eIF2α kinase:

Relevance to anemias. Blood;109:2693-99.

17. Contantine CC, Anderson GJ, Vulpe CD, McLaren CE, Bahlo M, Yeap HL, et al.

2009. A novel association between a SNP in CYBRD1 and serum ferritin levels in

a cohort study of HFE hereditary haemochromatosis. Br J Haematol;147:140-9.

18. Cooperman SS, Meyron-Holtz EG, Olievierre-Wilson H, Ghosh MC, McConnell

JP, and Rouault TA. 2005. Microcytic anemia, erythropoietic protoporphyria, and

neurodegeneration in mice with targeted deletion of iron – regulatory protein 2.

Blood;106:1084-91.

19. Dassler K, Zydek M, Wandzik K, Kaup M, and Fuchs H. 2006. Release of the soluble

transferring receptor is directly regulated by binding of its ligand ferritransferrin. J

Biol Chem;281:3297-304.

20. De Domenico I, Vaughn MB, Paradkar PN, Lo E, Ward DM, and Kaplan J. 2011.

Decoupling ferritin synthesis from free cytosolic iron results in ferritin secretion.

Cell Metab;13:57-67.

21. Domenico ID, Ward DM, and Kaplan J. 2008. Regulation of iron acquisition and

storage: consequences for iron-linked disorders. Nature rev;9:72-81.

22. Donovan A, Lima CA, Pinkus JL, Pinkus GS, Zon LI, Robine S, and Andrews NC.

2005. The iron exporter ferroportin/Sic40a1 is essential for iron homeostasis. Cell

Metab;1:191-200.

23. Donovan A, Lima CA, Pinkus JL, Pinkus GS, Zon LI, Robine S, et al. 2005. The

iron exporter ferroportin/slc40a1 is essential for iron homeostasis. Cell Metab;1

:191-200.

24. DonovanA, Roy CN, andAndrews NC. 2006. The Insand Outsof Iron. Physiology;21:

115-23.

25. Eisenstein RS. 2000. Iron regulator proteins and the molecular control of mammalin

iron metabolism. Ann Rev Nutr;62:20627-34.

26. Finberg KE, Whittlesey RL, Fleming MD, and Andrews NC. 2010. Downregulation

of Bmp/Smad signaling by Tmprss6 is required for maintenance of systemic iron

homeostasis. Blood;15:3817-26.

27. Fleming MD, Trenor CC 3rd, Su MA, et al. 1997. Microcytic anaemia mice have a

mutation in Nramp2, a candidate iron transporter gene. Nat Genet;16:383-86.

28. Fleming RE, and Premponka. 2012. Mechanisms of disease: Iron Overload in

Human Disease. N Engl J M;366:348-59.

29. Forbes JR, and Gros P. 2003. Iron, manganese, and cobalt transport by Nramp1

(Slclla1) and Nramp2 (Slclla2) expressed at the plasma membrane. Blood;102:1884-

92.

30. Frazer DM, Wilkins SJ, Beckee EM, Murphy TL, Vulpe CD, Mckie AT, et al. 2003.

A rapid decrease in the expression of DMT1 and Dcytb but not Ireg1or hephaestin

explains the mucosal block phenomenon of iron absorption. Gut;52:340-6.

31. Galy B, Ferring-Appel D, Sauer SW, Kaden S, Lyoumi S, Puy H, et al. 2010. Iron

regulatory proteins secure mitochondrial iron sufficiency and function. Cell Metab,

in press.

72

32. Ganz T and Nemeth E. 2006. Hepcidin and Regulation of Body Iron Metabolism in:

Iron Imports part IV. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol;290:G199-G203

33. Ganz T and Nemeth E. 2009. Iron sequestration and anemia of inflammation. Semin

Hematol;46(4):387-93

34. Ganz T and Nemeth E. 2012. Iron Metabolism Interactions with Normal and

Disordered Erythrpoiesis. Cold Spring Harb Perspect Med;2:a011668

35. Ganz T, Olbina G, Girelli D, Nemeth E, Westerman M. 2008. Immunoassay for

human serum hepcidin. Blood;112:4292-97.

36. Ganz T. 2003. Hepcidin, a key regulator of iron metabolism and mediator of anemia

of inflammation. Blood;102:783-788.

37. Ganz T. 2007. Molecular control of iron transport. J Am Soc Nephrol;18:394-400.

38. Gao J, Chen J, Kramer M, Tsukamoto H, Zhang AS, and Enns CA. 2009. Interaction

of the hereditary hemochromatosis protein HFE with transfferin receptor 2 is

required for transfferin-induced hepcidin expression. Cell Metab;9:217-27.

39. Ghosh S, Hevi S, and Chuck SL. 2004. Regulated secretion of glycosylated human

ferritin from hepatocytes. Blood;103:2369-76.

40. Gordeuk VR, Caleffi A, Corradini E, et al. 2003. Iron overload in Africans and

African-Americans and a common mutation in the SCL40A1 (ferroportin 1) gene.

Blood Cells Mol Dis;31:299-304.

41. Gunshin H, Fujiwara Y, Custodio AO, Direnzo C, Robine S, and Andrews NC. 2005.

Slc11a2 is required for intestinal iron absorption and erythropoiesis but dispensable

in placenta and liver. J Clin Invest;115:1258-66.

42. Hallburg L, and Rosander- Hulthen L. 1991. Iron requirements in menstruating

women. American Journal of Clinical Nutrition;54:1047-58.

43. Harris ZL. 2003.Aceruloplasminemia. J Neurol Sci;207:108-9.

44. Hentze MW, Muckenthaler MU, and Andrews NC. 2004. Balancing acts: molecular

control of mammalian iron metabolism. Cell;117:285-97.

45. Henzte MW, Muckenthaler MU, Galy B, and Camaschella C. 2010. Two to Tango:

regulation of Mammalian Iron Metabolism. Cell;142:24-38.

46. Huang X. 2003. Iron overload and its association with cancer risk in humans:

evidence for iron as a carcinogenic metal. Mutat Res;533:153-71.

47. Ischiropoulos H, and Beckman JS. 2003. Oxidative stress and nitration in

neurodegeneration: cause, effect, or association? J Clin Invest;111:163-69.

48. Jaakkola P, Mole DR, Tian YM, Wilson MI, Gielbert J, Gaskell SJ, et al. 2001.

Targeting of HIF-alpha to the von Hippel-Lindau ubiquitylation complex by O2-

regulated prolyl hydroxylation. Science;292:468-72.

49. Johansson HE, and Theil EC. 2002. Iron-response element (IRE) structure and

combinatorial RNA regulation. In: Templeton DM, editor. Molecular and cellular

iron transport. Marcel Dekker, New York, pp. 237-253.

50. Jordan JB, Poppe L, Haniu M, Arvedson T, Syed R, Li V, et al. 2009. Hepcidin

revisited, disulfide connectivity, dynamics, and structure. J Biol Chem;284:24155-

67.

51. Kakhlon O, and Cabamtchik ZI. 2002. The labile iron pool: characterization,

measurement, and participation in cellular processes (1), free. Radic Biol Med;33:

1037-46.

73

52. Keel SB, Doty RT, Yang Z, et al. 2008. A heme export protein is required for red

blood cell differentiation and iron homeostasis. Science;319:825-28.

53. Kell DB. 2009. Iron behaving badly: inappropriate iron chelation as a major

contributor to the aetiology of vascular and other progressive inflammatory and

degenerative diseases. BMC Medical Genomic;2:1-79.

54. Knuston MD, Vafa MR, Haile DJ, and Wessling-Resbick M. 2003. Iron overloading

and erythrophagocytosis increase ferroportin 1 (FPN1) expression in J774

macrophages. Blood;102:4191-7.

55. Krishnamurthy P, Ross DD, Nakanishi T, Bailey-Dell K, Zhou S, Mercer KE, et al.

2004. The stem cell marker Bcrp/ABCG2 enhances hypoxic cell survival through

interactions with heme. J Biol Chem;279:24218-25.

56. Kruszewsk M. 2004. The Role of labile iron pool in Cardiovascular disease. Acta

Bio Palonica;51:471-80.

57. Lee DH, Zhou LJ, Zhou Z, Xie JX, Jung JU, Liu Y, et al. 2010. Neogenin inhibits HJV

secretion and regulates BMP-induced hepcidin expression and iron homeostasis.

Blood;115:3136-45.

58. Lee PL, Barton JC, Brandhagen D, and Beutler E. 2004. Hemojuvelin (HJV)

mutations in persons of European, African American and Asian ancestry with adult

onset haemochromatosis. Br J Haematol;127:224-9.

59. Leipuviene R, and Theil EC. 2007. The family of iron responsive RNAstructures

regulated by changes in cellular iron and oxygen. Cell Mol Life Sci;64:2945-55.

60. Leong WI, and Lonnerdal B. 2004. Hepcidin, the Recently Identified Peptide that

Appears to Regulate Iron Absorption. The Journal of Nutrition;134:1-4.

61. Levi S, Corsi B, Bosisio M, Invernizzi R, Vols A, Sanford D, et al. 2001. A human

mitochondrial ferritin encoded by an intronless gene. J Biol Chem;276:24437-40.

62. Li JY, Paragas N, Ned RM, Qiu A, Viltard M, Leete T, et al. 2009. Scara5 is a ferritin

receptor mediating non-transferrin iron delivery. Dev Cell;16:35-46.

63. Ludwiczek S, Theurl I, Muckenthaler MU, Jakab M, Mair SM, Theurl M, et al. 2007.

Ca2+ channel blockers reverse iron overload by a new mechanism via divalent

metal transporter-1. Nat Med;13:448-54.

64. Maes K, Nemeth E, Roodman GD, Huston A, Esteve F, Freytes C, et al. 2010. In

anemia of multiple myeloma, hepcidin is induced by increased bone morphogenetic

protein 2. Blood;116:365-3644.

65. Mastrogiannaki M, Matak, Keith B, Simon MC, Vaulaurt S, and Peyssonnaux C.

2011. Hepatic HIF-2 down-regulate hepcidin expression in mice through epo-

mediated increase in erythropoiesis. Haematologica;561- 9.

66. McDermid JM, and Prentice AM. 2006. Iron and infection: effects of host iron

status and the iron-regulatory genes haptoglobin and NRAMP1 (SLC11A1) on

host-pathogen interactions in tuberculosis and HIV. Clin SciLond;110:503-24.

67. McGrath Jr. H, and Rigby PG. 2004. Hepcidin: inflammation‟s iron curtain.

Rheumatology;43:1323-25.

68. Meynard D, Kautz L, Darnaud V, Canonne-Hergaux F, Coppin H, and Roth MP.

2009. Lack of the bone morphogenetic protein BMP6 induces massive iron overload.

Nat Genet;41:478-81.

74

69. Meyron-Holtz EG, Ghosh MC, Iwai K, LaVaute T, Brazzolotto X, Berger UV, et

al. (2004a). Genetic ablations of iron regulatory proteins 1 and 2 reveal why iron

regulatory protein 2 dominates iron homeostasis. EMBOJ;23:386-95.

70. Mleczko-Sanecka K, Casanovas G, Ragab A, Breitkopf K, Muller A, Boutros M,

et al. 2010. SMaD7 controls iron metabolism as a potent inhibitor of hepcidin

expression. Blood;115:2657-65.

71. Mok H, Jelinek J, Pai S, Cattanach BM, Prehal JT, Yousoufian H, and Schumacher

A. 2004. Disruption of ferroportin 1 regulation causes dynamic alterations in iron

homeostasis and erythropoiesis in polycythaemia mice. Development 131:1859-

1868.

72. Nadadur SS, Srirama K, and Mudipalli A. 2008. Iron transport and homeostasis

mechanism: Their role in health and disease. Indian J Med Res;128:533-44.

73. Ned RM, Swat W, and Andrews NC. 2003. Transferrin receptor 1 is differentially

required in lymphocyte development. Blood;102:3711-18.

74. Nemeth E, Valore EV, Territo M, Schiller G, LichtensteinA, and Ganz T. 2003.

Hepcidin, a putative mediator of anemia of inflammation, is a type II acute-phase

protein. Blood;101:2461-2463.

75. Nevo Y, and Nelson N. 2006. The NRAMP family of metal-ion transporters.

Biochem Biophys Acta;1763:609-20.

76. Ohgami RS, Campagna DR, Campagna DR, McDonald A, and Fleming MD. 2006.

The Steap proteins are metalloreductases. Blood;108:1388-94.

77. Ohgami RS, Campagna DR, Greer EL, Antiochos B, McDonald A, Chen J, et al.

2005. Indentification of a ferrorectase required for efficient transferring-dependent

iron uptake in erythrois cells. Nat Genet;37:1264-9.

78. Oliveira SJ, Pinto JP, Picarote G, Costa VM, Carvalho F, Rangel M, et al. 2009. ER

stress-inducible factor CHOP affects the expression of hepcidin by modulating C/

EBPalpha activity. Plos ONE4, e6618.

79. Pak M, Lopez MA, Gabayan V, Ganz T, and Rivera S. 2006. Suppression of hepcidin

during anemia requires erythropoietic activity. Blood;108:3730-35.

80. Papanikolaou G, Samuels ME, Ludwing EH, MacDonald ML, Franchini PL, Dube

MP, et al. 2004. Mutations in HFE2 cause iron overload in chromosome 1q-linked

juvenile hemochromatosis. Nat Genet;36:77-82.

81. Papanikolaou G, Tzilianos M, Christakis JI, Bogdanos D, Tsimirika K, MacFarlane

J, et al. 2005. Hepcidin in iron overload disorders. Blood;105:4103-05.

82. Park M, Lopez MA, Gabayan V, Ganz T, and Rivera S. 2006. Suppression of

hepcidin during anemia requires erythropoietic activity. Blood;108:3730-35.

83. Peyssonaux C, Zinkernagel, AS, Schuepbach RA, Rankinn E, Vaulont S, Hasse VH,

et al. 2007. Regulation of iron homeostasis by the hypoxia-inducible transcription

factors (HIFs). J Clin Invest;117:1962-32.

84. Pietrangelo A. 2004. hereditary Hemochromatosis- A New Look at an Old Disease.

N Engl J Med;350:2383-97.

85. Price EA, and Schrier SL. 2010. Unexplained Aspects of Anemia of Inflammation.

Advances in Hematology:1-5.

86. Quidt GY, Triveri MG, Khaper N, Liu PP, and Blacxk PH. 2006. Role of L-type Ca2+

channels in iron transport and iron-overload cardiomyopathy. J Mol Med;84:349-

64.

75

87. Rajagopal A, Rao AU, Amigo J, Tian M, Upadhyay SK, Hall C, et al. 2008. Haem

homeostasis is regulated by the conserved and concerted functions of HRG-1

proteins. Nature;453:1127-31.

88. Richardson DR, Lane DJR, Becker EM, Huang MLH, Whithal M, Rahmanto YS,

et al. 2010. Mitochondrial iron trafficking and the integration of iron metabolism

between the mitochondrion and cytosol. PNAS;107:10775-82.

89. Roetto A, Papanikolaou G, Politou M, Alberti F, Girelli D, Christakis J, et al.

2003. Mutant antimicrobial peptide hepcidin is associated with severe juvenile

hemochromatosis. Nat Genet;33:21-22.

90. Rouault TA. Regulation of Iron Metabolism in Mammalian Cells. In: Anderson GJ,

McLaren GD, editors. Iron Physiology and Pathophysiology in Humans. Humana

Press, Springer Science LLC 2012; p.51-61.

91. Roy CN, and Enns CA. 2000. Iron Homeostasis: new tales from the crypt.

Blood;96:4020-27.

92. Sanchez M, Galy B, Muckenthaler MU, and Hentze MW. 2007. Ironregulatory

proteins limit hypoxia-inducible factor-2alpha expression in iron deficiency. Nat

Struct Mol Biol;14:420-26.

93. Sanchez M, Galy B, Schwanhaeusser B, Blake J, Bahr-Ivacevic T, Benes V, et al.

2011. Iron regulatory protein-1 and -2: Transcriptome-wide definition of binding

mRNAs and shaping of the cellular proteome by iron regulatory with C326S

ferroporting mutation. Blood;114:493-94.

94. Santambrogio P, Biasiotto G, Sanvito F, Olivieri S, Arosio P, and Levi S.

2007. Mitochondrial ferritin expression in adult mouse tissues. J Histochem

Cytochem;55:1129-37.

95. Schaible UE, and Kaufmann SHE. 2004. Iron and Microbial Infection. Nature

Reviews Microbiology;2:946-53.

96. Sebastiani G, and Walker AP. 2007. HFE gene in primary and secondary hepatic

iron overload. Wrold J Gastroenterol;13:4673-89.

97. Serkova NJ, Reisdorph NA, and van Patot MCT. 2008. Metabolic markers of

hypoxia: systems biology application in biomedicine. Toxicology mechanisms and

methods;18:81-95.

98. Shah SV, Rajapuska MM, and Houser M. The Role of Labile iron in Acute Kidney

Injury. US nephrology, Touch Briefing, 2008.

99. Shaw GC, Cope JJ, Li L, Corson K, Hersey C, Ackermann GE, Gwynn B, Lambert

AJ, Wingert RA, Traver D, et al. 2006. Mitoferrin is essential for erythroid iron

assimilation. Nature;440:96-100.

100. Sheftel AD, and Lill R. 2009. The power plant of the cell is also a smithy the

emerging role of mitochondria in cellular iron homeostasis. Ann Med;41:82-99.

101. Sheftel AD, Zhang AS, Brown C, Shirihai OS, and Ponka P. 2007. Direct

interorganellar transfer of iron from endosome to mitochondrion. Blood;110:125-

32.

102. Shi H, Bencze KZ, Stemmler TL, and Philpott CC. 2008. A cytosolic iron chaperone

that delivers iron to ferritin. Science;320:1207-10.

103. Silvestri L, Pagani A, De Domenico I, Kaplan J, and Camaschella C. 2008. The

serine protease matriptase-2 (TMPRSS6) inhibitis hepcidin activation by cleving

membrane hemojuvelin. Cell Metab;8:502511.

76

104. Simpson RJ, and McKie AT. 2009. Regulation of intestinal iron absorption: the

mucosa takes control? Cell Metab;10:84-7.

105. Soe-Lin S, Apte SS, Andriopoulos B Jr, Andrews MC, Schranzhofer M, Kahawit

T, et al. 2009. Nrampl promotes efficient macrophage recycling of iron following

erythrophagocytosis in vivo. Proc Natl Acad Sci;106:5960-65.

106. Soe-Lin S, Apte SS, Mikhael MR, Kayembe LK, Nie G, and Ponka P. 2010. Both

Nrampl and DMT1 are necessary for efficient macrophage iron recycling. Exp

Hematol;38:609-17.

107. Srai SK, and Sharp P. Proteins of Iron Hemostasis. In: Anderson GJ, McLaren GD,

editors. Iron Physiology and Pathophysiology in Humans. Humana Press, Springer

Science LLC,2012; p. 1-25.

108. Su D, and Asard H. 2006. Three mammalian cytochromes b561 are ascorbate-

dependent ferrireductases. FEBS J;273:3722-34.

109. Tanno T, Porayette P, Sripichai O, Noh SJ, Byrnes C, Bhupatiraju A, et al. 2009.

Identification of TWSGI as a second novel erythroid regulator of hepcidin expression

in murinw and human cells. Blood;114:181-86.

110. Theil CE. Concentrating, Storing, and Detoxifying Iron: The Ferritins and

Hemosiderins. In: Anderson GJ, McLaren GD, editors. Iron Physiology and

Pathophysiology in Humans. Humana Press Springer Science LLC, 2012;p.63-78.

111. Troadec MB, Warner D, Wallace J, Thomas K, Spangrude GJ, Philips J, et al. 2011.

Trageted deletions of the mouse Mitoferrinl gene: From anemia protoporhyria.

Blood;117:5494-5502.

112. Vecchi C, Montosi G, Zhang K, Lamberti I, Duncan SA, Kaufman RJ, and

Pietrangelo A. 2009. ER stress controls iron metabolism through inducation of

hepcidin. Science;325:877-80.

113. Wallace DF, and Subramaniam VN. 2007. Non-HFE haemochromatosis. World J

Gastroenterol;13:4690-8.

114. Wallace DF, Summerville L, Crampton EM, Frazer DM, Anderson GJ, and

Subramaniam VN. 2009. Combineddeletionof Hfeandtransferringreceptor 2 inmice

leads to marked dysregulation of hepcidin and iron overload. Hepatology;50:1992-

2000.

115. Wang J, Paradkar PN, Custodio AO, McVey WD, Fleming MD, Campagna D,

et al. 2007. Genetic variation in Monla affects protein trafficking and modifies

macrophage iron loading in mice. Nat Genet;39:1025-32.

116. Wang J, Pantopoulos K. 2011.Regulation of cellular iron metabolism. Biochem J;

434: 365-91.

117. Weiss G, and Goodnough LT. 2005. Anemia of chronic disease. N Engl J

Med;352:101110-23.

118. Wilson RB. 2006. Iron dysregulation in Friedreich ataxia. Semin Pediatr

Neurol;13:166-75.

119. Yoon T, and Cowan JA. 2004. Frataxin-mediated iron delivery to ferrochelatase in

the final step of heme biosynthesis. J Biol Chem;279:25943-6.

120. Zanninelli C, Breurer W, and Cabantchik ZI. 2009. Daily labile plasma iron as an

indicator of chelator activity in Thalassaemia major patients. Br J Haematol;147:744-

751.

77

121. Zhang DL, Hughes RM, Ollivierre-Wilson H, Ghosh MC, and Rouault TA. 2009.

A ferroportin transcript that lacks an iron-responsive element enables duodenal and

erythroid precursor cells to evade translational repression. Cell Metab;9:461-73.

122. Zhou XY, Tomatsu S, Fleming RE, Parkkila S, Waheed A, Jiang J, et al. 1998. HFE

gene knockout produces mouse model of hereditary hemochromatosis. Proc Natl

Acad Sci USA;95:2492-7.

78

BAB II

ASPEK KLINIK DARI BESI

Besi merupakan mikronutrien dengan sejarah yang paling lama dikenali diantara

mikronutrien lainnya. Dan hampir seluruh mikroorganisme menggunakan besi sebagai

elemen kunci metabolisme karena merupakan komponen esensial dari ratusan protein dan

enzim yang penting dalam proses metabolisme (Wood, 2006).

Fungsi besi

Secara keseluruhan, fungsi biokimia dari besi adalah terlibat dalam proses

proliferasi seluler, proses diferensiasi, transpor oksigen dan elektron, sintesis kolesterol,

modulasi fungsi neurotransmiter, metabolisme xenobiotika, biotransformasi, menjaga

keseimbangan energi melalui beberapa enzim yang mengatur proses glikolitik dan siklus

asam sitrat, berperan dalam proses respon imun baik spesifik maupun non spesifik dengan

melibatkan aktivasi sel T, mitosis sel imun, produksi NRAMP 1 dan NRAMP2 dan

aktivitas mieloperoksidase netrofil. Fungsi tersebut merupakan fungsi vital untuk setiap

sel dan organ sehingga kondisi defisiensi besi menjadi hal yang perlu untuk mendapatkan

perhatian yang semestinya (Gosh, 2006).

1. Fungsi transpor

Hemoglobin dan mioglobin merupakan senyawa protein yang mengandung heme

yang terlibat dalam transport dan penyimpanan oksigen dimana hemoglobin merupakan

protein primer yang ditemukan pada sel darah merah yang mentransport oksigen dari paru-

paru ke seluruh tubuh karena kemampuannya yang unik untuk mengikat oksigen secara

cepatsaatkontakdenganparu-parudanmelepaskanoksigensesuaiyangdibutuhkanselama

sirkulasinya ke berbagai jaringan. Hemoglobin mewakili dua per tiga dari besi dalam tubuh

sedangkan fungsi mioglobin penting dalam transport dan penyimpanan oksigen jangka

pendek di sel otot, membantu dalam tercapainya keseimbangan persediaan dan kebutuhan

oksigen di otot (Drake, 2009). Disamping itu besi merupakan elemen penting dari beberapa

protein dan enzim pernapasan, dan kekurangannya dapat menyebabkan kelainan transpor

elektron dan respirasi seluler. Disamping hemoglobin dan mioglobin beberapa protein

dalam mitokondria sel antara lain sitokrom, merupakan senyawa yang mengandung

heme yang memiliki peran penting dalam transport elektron dan produksi energi seluler

di mitokondria, sebagai karier elektron selama sintesis ATP (adenosine triphosphate).

Sitokrom P450 merupakan kelompok enzim yang berfungsi dalam metabolisme sejumlah

molekul biologis penting, juga dalam detoksifikasi dan metabolisme obat dan polutan.

Enzim-enzim yang tidak mengandung heme, seperti NADH dehidrogenase dan suksinat

dehidrogenase juga penting dalam metabolisme energi. Beberapa enzim siklus asam sitrat

seperti akonitase, suksinat deoxygenase, dehidrogenase isositrat membutuhkan zat besi

sebagai kofaktor penting untuk aktivitas enzim dalam proses respirasi seluler (Maguire,

1982; Gosh, 2006).

2. Fungsi metabolisme

Besi diperlukan dalam metabolisme porfirin dimana hal ini jelas terlihat bahwa

dengan tidak adanya besi, bahkan pada tingkat hemoglobin normal respirasi seluler di

79

masing-masing dan setiap sel akan dipengaruhi dan metabolisme sel akan terganggu.

Sehingga sel mengalami proses yang disebut apoptosis (kematian sel) atau sel mungkin

tidak dalam posisi untuk melaksanakan fungsi masing-masing seperti tidak dapat

bereproduksi atau membelah, karena hal ini membutuhan energi yang berasal dari

respirasi sel dan fosforilasi oksidatif (Gosh, 2006). Metabolisme fenilalanin juga erat

kaitannya dengan katekolamin dan pembentukan tiroksin dalam jaringan masing-masing.

Disamping itu besi erat kaitannya dengan metabolisme melanin. Karena kekurangan

zat besi dapat mempengaruhi pembentukan dua zat yang merupakan pigmen melanin

yaitu pembentukan asam homogentisat dan kuinonmelanin melalaui enzim hidroksilase

fenilalanin dan oksidase homogenisat yang membutuhkan zat besi. Ribonucleotide

reduktase adalah ensim yang bertanggung jawab untuk mengubah ribonukleotida ke

deoksiribonukleotida untuk pembentukkan DNA dan membutuhkan zat besi untuk fungsi

optimalnya. Karenanya besi dibutuhkan untuk sejumlah besar fungsi-fungsi vital, meliputi

pertumbuhan, reproduksi, proses penyembuhan dan fungsi imun. Dengan tidak adanya

besi, reaksi ini tidak dapat dilanjutkan secara optimal dan bangunan blok sintesis DNA

seperti deoksiribonukleotida tidak dapat diproduksi. Xantin oksidase, yang terlibat dalam

oksidasi purin dan monoamine oxidase yang membantu pembentukan neurotransmitors

katekolamin juga membutuhkan zat besi sebagai salah satu kofaktornya (Beard,

2001). Hidroksilase triptofan, enzim lain yang terlibat dalam produksi serotonin juga

menggunakan besi sebagai kofaktor penting. Reseptor dopamin disisi lain, ekspresinya

dihambat dan metabolism GABAyang mengalami perubahan dalam situasi kekurangan zat

besi. Walapun konsekuensi klinis yang terjadi belum diketahui dengan pasti (Gosh, 2006),

sejumlah besar enzim yang terlibat dalam metabolisme obat (fase I reaksi biotransformasi

obat dan xenobiotik lainnya) ditemukan dalam kelas protein yang mengandung besi heme

sebagai komponen pentingnya. Sehingga diperkirakan akan terjadi perubahan metabolism

obat dalam kondisi kekurangan besi.

Penelitianterbarumengindikasikanbahwaenzimprolilhidroksilaseyangbergantung

besi memiliki peran penting dalam regulasi HIF (hypoxia inducible factors) suatu faktor

transkripsi yang terikat pada elemen-elemen gen yang mengkode berbagai protein yang

terlibat dalam respon kompensasi hipoksia dan meningkatkan sintesisnya, dan sebagai

konsekuensinya diduga besi mempunyai peran dalam respon fisiologis terhadap hipoksia.

Oksigen yang tidak adekuat (hipoksia), seperti yang dialami orang yang tinggal di

tempat tinggi atau mereka dengan penyakit paru kronis, menginduksi respon kompensasi

fisiologis, meliputi peningkatan produksi sel darah merah, peningkatan pertumbuhan

pembuluh darah (angiogenesis), dan peningkatan produksi enzim-enzim yang digunakan

dalam metabolisme anaerob. Dalam kondisi hipoksia dimana tekanan oksigen sel turun

di bawah ambang batas kritikal, prolil hidroksilase tidak dapat lagi menarget HIF untuk

terjadinya degradasi, menyebabkan HIFa dapat berikatan dengan HIFb dan membentuk

faktor transkripsi aktif yang mampu memasuki nukleus dan berikatan dengan elemen

respon spesifik pada gen. Sebaliknya saat tekanan oksigen sel adekuat, HIF subunit a yang

baru disintesis dimodifikasi enzim prolil hidroksilase dalam proses yang menggunakan

besi dan mentarget HIFa untuk degradasi (Jaakkola et al., 2001).

3. Fungsi pertahanan tubuh

Katalase dan peroksidase merupakan enzim-enzim yang mengandung heme yang

melindungi sel terhadap akumulasi hidrogen peroksida, suatu spesies oksigen reaktif

80

(reactive oxygen species/ROS) dengan potensi merusak sel, yaitu dengan mengkatalisis

reaksi yang mengkonversi hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen. Sebagai bagian

dari respon imun, beberapa sel darah putih menelan bakteri dan memaparkan mereka

pada ROS untuk membunuh mereka. Untuk sintesis ROS, asam hipoklorid neutrofil

dikatalisis enzim mieloperoksidase yang mengandung heme. Kekurangan katalase dapat

menyebabkan sariawan berulang dan infeksi. Mieloperoxidase dalam neutrofil juga

membutuhkan zat besi untuk aktivitas bakterisida yang optimal (Gosh, 2006). Waktu yang

dibutuhkan untuk aktivasi neutrofil tidak dipengaruhi secara bermakna oleh defisiensi besi,

namun kecepatan maksimal respirasi yang diperoleh setelah aktivasi ternyata menurun

bermakna (60%) pada neutrofil pasien dengan defisiensi besi dibandingkan kontrol.

Aktivitas myeloperoksidase neutrofil dari tikus dengan defisiensi besi, juga menurun

bermakna (sekitar 75%) dibandingkan kontrol, namun konsentrasi sitokrom b di neutrofil

tidak dipengaruhi defisiensi besi.

Banyak bakteri dan patogen lain, seperti parasit malaria, membutuhkan besi

untuk pertumbuhan dan telah mengembangkan strategi untuk mengambil besi dimana

besi juga dibutuhkan tubuh untuk menyusun respon imun yang efektif. Menurut Beard

(2001) Imunitas humoral kurang terpengaruh dan abnormalitas fungsi imun pada

defisiensi besi, meliputi penurunan aktivitas bakterisidal makrofag, penurunan aktivitas

myeloperoksidase neutrofil, penurunan jumlah limfosit T, abnormalitas blastogenesis,

mitogenesis dan migrasi. Selain itu, limfosit yang teraktivasi akan memproduksi lebih

sedikit interleukin-2. Nitroblue tetrazolium test, suatu tes untuk mempelajari kemampuan

neutofil untuk menyusun respon oksidatif terganggu pada kondisi awal defisiensi besi

sedang dan berat, dibandingkan dengan kontrol, namun setelah terapi dengan besi,

respon oksidatif mencapai tingkat yang sama dengan kontrol. Kemampuan membunuh

bakteri terganggu pada anak-anak dengan defisiensi besi sedang dan berat. Ditemukan

sejumlah besar koloni bakteri setelah 20 menit, dibandingkan dengan kelompok kontrol.

Setelah terapi dengan besi intravena selama 4 – 7 hari, terdapat pengurangan bermakna

jumlah koloni Stafilokokus aureus pada defisiensi besi sedang dan berat setelah 20

menit. Hubungan antara besi dan infeksi bersifat kompleks seperti ditunjukkan pada

studi acak dengan besi oral dan asam folat, dengan atau tanpa zinc pada 24,076 anak-

anak pra sekolah di Zanzibar, suatu negara dengan tingkat penularan malaria yang tinggi

(Sazawal et al., 2006). Mereka yang diterapi dengan obat mempunyai kemungkinan 12%

untuk meninggal atau membutuhkan terapi di rumah sakit untuk efek samping dan 11%

kemungkinan untuk dirawat di rumah sakit dibandingkan kelompok plasebo. Infeksi atau

penyebab terkait malaria merupakan alasan yang paling sering untuk dirawat di rumah

sakit. Perlu dicatat, bahwa mereka dengan defisiensi besi dan anemia, mengalami setengah

dari angka kejadian ketika diobati dengan obat aktif dibandingkan plasebo. Bukti adanya

bahaya terutama terlihat pada anak-anak yang telah mendapat penggantian besi namun

masih diberikan besi.

4. Fungsi kognitif

Besi penting untuk fungsi mitokondria yang terdistribusi luas di jaringan otak yang

aktif secara metabolik dan sejumlah kepustakaan mendukung peran penting besi untuk

sintesis, ambilan dan degradasi neurotransmiter. Oligodendroglia yang ditemukan pada

sistem saraf pusat mengandung besi dalam jumlah yang cukup banyak. Oligodendroglia

secara biokemis mengandung protoheme oksigenase yang diperlukan pada proses sintesis

81

kolesterol dan diduga pula mempengaruhi proses mielinisasi melalui proses tersebut

(Gosh, 2006). Karena fungsi oligodendroglia yang esensial pada proses mielogenesis,

dapat diduga pada kondisi defisiensi besi proses mielogenesis akan terganggu. Pada studi

binatang didapatkan proses mielogenesis yang abnormal pada bayi yang berumur 4 – 20

bulan dari induk yang dibuat menderita defisiensi besi. Suatu studi acak mengevaluasi

pengaruh defisiensi besi pada kemampuan belajar bahasa pada perempuan dewasa muda di

empat sekolah tinggi di Baltimore. Peneliti mengacak 81 subyek ini untuk diberikan sulfas

ferosus atau plasebo, dan fungsi kognitif diukur dengan instrumen standar pada kondisi

awal dan 8 minggu setelahnya. Pada subyek yang mendapat terapi besi, hemoglobin akan

meningkat 0,4 g/dl dan pada kontrol meningkat agak sedikit. Subyek yang mendapat

terapi besi mampu mengingat lebih banyak kata-kata pada kondisi awal dan 8 minggu

setelahnya, dibandingkan dengan kontrol yang tidak diterapi. Hal ini menunjukkan

dugaan adanya peran defisiensi besi pada fungsi kognitif.

Tantangan terhadap sudut pandang tradisional yang mengatakan bahwa defisiensi

besi tidak akan menyebabkan gangguan fungsional kecuali jika sampai menyebabkan

anemia dilakukan pada studi acak terbaru yang melibatkan wanita dengan defisiensi besi

dengan atau tanpa anemia. Pada studi ini ditemukan peningkatan konsentrasi serum feritin

berhubungan dengan perbaikan perhatian, memori dan kemampuan belajar, namun waktu

yang dibutuhkan untuk menyelesaikan tugas tidak terpengaruh (Murray-Kolb dan Beard,

2007). Hubungan perubahan konsentrasi feritin dan fungsi kognitif merupakan hubungan

yang penting karena hal ini menunjukkan bahwa seseorang tidak harus menjadi anemia

untuk mengalami perubahan perhatian, memori dan kemampuan belajar. Sebaliknya,

anemia berhubungan signifikan dengan kecepatan memproses dalam suatu analisis potong

lintang dan perubahan hemoglobin berhubungan signifikan dengan perbaikan kecepatan

memproses tugas perhatian dan memori dalam suatu analisis longitudinal. Studi ini

menunjukkan hubungan antara status besi dengan kemampuan memproses informasi pada

wanita dewasa usia reproduktif. Namun demikian mengingat jumlah studi yang sedikit

baik pada hewan atau manusia, adanya kesimpulan yang jelas mengenai hubungan sebab

akibat yang pasti belum diketahui dengan jelas walaupun sebagian ditemukan adanya

bukti hubungan sebab akibat antara defisiensi besi di diet dengan atau tanpa anemia,

dengan perkembangan dan defisit selanjutnya dari fungsi kognitif atau perilaku (McCann

dan Ames, 2007).

5. Fungsi besi lainnya

Anemia defisiensi besi merupakan hal yang umum dijumpai pada penyakit kronik.

Gejala klinis seperti kelelahan, intoleransi dingin, kegagalan berkonsentrasi dan kesulitan

beraktivitas, umumnya disebabkan anemia atau penyakit kronik lainnya. Namun, gejala-

gejala ini ternyata juga dapat disebabkan defisiensi besi tanpa disertai anemia. Studi

klinis dan studi pada hewan menunjukkan adanya keuntungan pemberian suplemen besi,

selain hanya meningkatkan kadar hemoglobinnya (Agarwal, 2007).

Studi eksperimental defisiensi besi pada tikus dimana aktivitas fisik tikus

tersebut diukur dari kemampuan berlatih dengan treadmill, kemudian diukur waktu

yang dibutuhkan dari awal mulai sampai sebelum tikus tersebut akhirnya terjatuh dari

treadmill. Koreksi anemia pada kelompok tikus yang mendapat penggantian besi, akan

meningkatkan kemampuan aktivitas fisik dibandingkan kelompok tikus dengan defisiensi

besi yang tidak mengalami peningkatan kemampuan aktivitas fisik meskipun kadar

82

hemoglobin telah terkoreksi mencapai 12 g/dl. Hal ini menunjukkan peranan defisiensi

besi, meskipun tanpa kondisi anemia, dalam mempengaruhi kemampuan aktivitas fisik.

Hal ini disebabkan adanya dugaan bahwa mioglobin otot tidak mempengaruhi kemampuan

aktivitas fisik akan tetapi justru fosforilasi oksidatif pada otot skelet yang mempengaruhi

kemampuan beraktivitas fisik. Hal in didukung temuan bahwa enzim mitokondria otot

skelet (α-gliserofosfatase) yang berperan penting pada fosforilasi oksidatif ditemukan

berhubungan dengan kemampuan beraktivitas fisik dan kadarnya ditemukan menurun

pada hewan dengan defisiensi besi dan meningkat pada hewan yang mendapat penggantian

besi. Hal ini menunjukkan bahwa defisiensi besi akan mempengaruhi fosforilasi oksidatif,

sehingga akhirnya mempengaruhi aktivitas fisiknya. Kadar mioglobin otot ditemukan

rendah pada kelompok hewan dengan defisiensi besi dan kelompok hewan yang mendapat

terapi penggantian besi. Selain itu, pada hewan yang mendapat terapi penggantian besi

dengan kemampuan aktivitas fisik yang baik, ternyata tetap mempunyai kadar mioglobin

yang rendah. Hasil yang sama juga ditemukan pada protein yang mengandung besi, seperti

sitokrom a, b dan c (Agarwal,2007).

Studi pada manusia dilakukan Brownlie et al., (2004), menunjukkan bahwa

defisiensi besi tanpa anemia akan mempengaruhi kapasitas melakukan latihan aerobik

pada wanita yang tidak terlatih sebelumnya. Dengan desain studi yang lebih baik Hinton

dan Sinclair (2007), melakukan studi acak double blind pada wanita dan pria dengan

defisiensi besi tanpa anemia, yang diberikan suplementasi besi selama 6 minggu dimana

studi menunjukkan adanya penurunan kapasitas ventilasi yang lebih besar pada individu

dengan kadar feritin serum yang lebih rendah dan perubahan kadar feritin serum sebelum

dan sesudah terapi berhubungan positif dengan perubahan kapasitas ventilasi. Studi acak

buta ganda pada 40 atlet muda berusia 13 – 25 tahun, dengan serum feritin rendah dan

hemoglobin normal, yang mendapat terapi selama 12 minggu dengan preparat besi 2 x

100 mg atau plasebo. Kapasitas aerobik dan anaerobik selanjutnya diukur dengan tes

treadmill intensif dan ditemukan perbaikan kapasitas aerobik pada subyek yang mendapat

terapi besi. Sedangkan kapasitas anaerobik tetap tanpa perubahan pada kedua kelompok.

Disimpulkan bahwa pemberian suplemen besi pada atlet muda dengan kadar feritin

serum rendah dan hemoglobin normal, akan meningkatkan kapasitas latihan aerobik

tanpa meningkatkan volume eritrosit (Friedmann et al., 2001). Akan tetapi dua studi

menemukan hasil negatif. Hal ini diduga ukuran sampel yang kecil, perbedaan teknik

pengukuran, dan protokol studi. Sebagai contoh, latihan fisik dengan intesitas lebih rendah

sangat dipengaruhi defisiensi besi di jaringan, sedangkan latihan fisik yang singkat lebih

berhubungan dengan derajat keparahan anemia (Beard, 2001). Studi acak buta ganda yang

lain, pada 136 wanita tanpa anemia yang mengalami kelelahan yang tidak bisa dijelaskan

penyebabnya, dan mendapat terapi acak dengan sulfas ferosus 80 mg/hari atau plasebo.

Derajat kelelahan akan menurun 29% pada kelompok yang mendapat terapi besi selama 1

bulan, dibandingkan kelompok yang mendapat plasebo hanya menurun 13% (p = 0,004).

Analisis subgrup menunjukkan hanya wanita dengan kadar feritin serum ≤ 50 ng/ml yang

mengalami perbaikan dengan suplementasi besi.

Suatu studi pada hewan dan manusia dikerjakan untuk mempelajari hubungan sebab

akibat antara defisiensi besi dengan kapasitas beraktivitas fisik. Defisiensi besi dipelajari

dari berbagai spektrum mulai dari anemia defisiensi besi berat, anemia defisiensi besi

sedang sampai defisiensi besi tanpa anemia. Mereka menyimpulkan bahwa anemia

defisiensi besi mempunyai hubungan sebab akibat yang kuat pada kapasitas aerobik

83

manusia dan hewan. Mekanisme yang diduga berperanan adalah penurunan transpor

oksigen akibat anemia dan efisiensi penggunaan energi. Hal ini juga ditemukan pada

populasi dengan defisiensi besi tanpa anemia, meskipun efeknya pada kapasitas bekerja

lebih ringan.

Disamping itu proses pengaturan suhu tubuh juga dipengaruhi besi melalui

gangguan pada proses fosforilasi oksidatif di mitokondria yang antara lain akan

mempengaruhi proses termoregulasi. Hal ini didukung adanya studi pada 3 kelompok

subyek yang mandi air dingin selama beberapa jam yaitu kelompok kontrol, kelompok

anemia defisiensi besi dan kelompok defisiensi besi tanpa anemia. Suhu oral ditemukan

menurun pada ketiga kelompok, dimana penurunan lebih besar ditemukan pada kelompok

anemia defisiensi besi dan kelompok defisiensi besi tanpa anemia. Respon norepinefrin

plasma dan konsumsi oksigen akan meningkat lebih besar pada kedua kelompok

defisiensi besi dibandingkan kontrol. Hasil studi ini menunjukkan adanya penurunan

suhu tubuh, peningkatan konsumsi oksigen dan aktivitas simpatis yang lebih besar pada

individu dengan defisiensi besi, menunjukkan hubungan antara termoregulasi dengan

defisiensi besi, bukan anemia. Pasien restless leg syndrome sering dihubungkan dengan

defisiensi besi. Sloand et al., mengobati 11 pasien hemodialisis dengan sindrom ini saat

istirahat dengan besi parenteral. Skor gejala-gejala sindrom ini pada 14 kontrol yang

mendapat plasebo menunjukkan tidak ada perubahan dari kondisi awal sampai 4 minggu

setelahnya. Sebaliknya, kelompok yang mendapat terapi besi menunjukkan perbaikan.

Studi ini menunjukkan bahwa defisiensi besi mungkin berperan memperantarai sejumlah

gangguan gerakan yang terjadi pada pasien-pasien hemodialisis. Namun dalam suatu

studi lainnya tidak ditemukan adanya perbedaan antara besi serum, kadar feritin serum

dan saturasi transferrin antara orang-orang dengan sindrom ini saat istirahat dibandingkan

kontrol. Namun, bukti adanya defisiensi besi telah ditemukan di cairan serebrospinal.

Pasien-pasien dengan sindrom ini saat istirahat sebenarnya mengalami defisiensi besi di

substansia nigra jika dibandingkan dengan kontrol pada studi MRI Hal ini menunjukkan

adanya kondisi defisiensi besi yang bersifat regional. Sehingga jika pengukuran kadar besi

serum yang digunakan untuk menentukan kondisi defisiensi besi, maka tidak ditemukan

hubungan antara defisiensi besi dengan sindrom tungkai gelisah saat istirahat (Allen et

al., 2001; Sloand et al.,2004; Agarwal, 2007).

Besi dan makanan

1. Kebutuhan fisiologi besi

Menentukan jumlah besi yang diserap dari diet tertentu adalah hal yang sangat

sulit sehingga dibutuhkan pendekatan universal untuk menilai kebutuhan besi dengan

menggunakan metode faktorial yang didasari atas perkiraan kehilangan besi, kehilangan

pada saat menstruasi dan hilangnya besi dari jaringan yang memprosesnya. Semua hal ini

akan membatasi keyakinan dari mana angka kebutuhan tentang besi tersebut didapatkan.

Kebutuhan besi dalam diet diperkirakan dengan menggunakan angka untuk penyerapan

dan penggunaan sistemik besi yang berasal dari diet tertentu. Dan pada banyak kasus

penentuan besi dalam diet hanya didasarkan pada studi jangka pendek yang dilaksanakan

pada individu dengan kadar besi normal. Penyerapan besi pada individu ini akan lebih

rendah sehingga secara tidak akurat mencerminkan potensi bioavailabilitas dari diet yang

dipelajari. Ketidakpastian yang lain disebabkan karena kurangnya data pada beberapa

grup populasi tertentu, kesukaran didalam membandingkan antara studi jangka panjang

84

dan jangka pendek, masalah didalam pengukuran jumlah kehilangan besi pada saat

menstruasi termasuk variabilitasnya pada masing-masing individu. Disamping itu adanya

interaksi antara komponen diet dalam makanan utuh tersebut akan mempengaruhi proses

penyerapannya seperti adanya senyawa penghambat atau penguat dari proses penyerapan

besi dalam diet tertentu.

Besi diperlukan untuk menggantikan kehilangan basal, kehilangan karena

menstruasi, dan untuk pertumbuhan. Kehilangan dari kulit dan permukaan interior

tubuh diperkirakan 14 mg/kg BB/hari, wanita non-menstruasi dengan berat badan 55 kg

kehilangan sebanyak 0,8 mg besi dan seorang pria seberat 70 kg sekitar 1 mg besi/hari.

Kehilangan dari menstruasi berkisar antara 0,48 – 1,9 mg/hari. Deskuamasi sel epitel

saluran cerna (0,14 mg) dari hemoglobin (0,8 mg), empedu (0,24 mg) dan urine (0,1 mg),

(Department of Health, 1991), jumlah besi yang hilang melalui besi dan keringat sangat

sedikit dan bisa disingkirkan. Kebutuhan untuk memungkinkan pertumbuhan hingga usia

18 tahun berkisar antara 0,23 – 0,60 mg/hari tergantung dari umur dan jenis kelamin (lihat

tabel 1). Dengan menambahkan perkiraan ini, kita dapat menghitung kebutuhan besi total

absolut pada rentang persentil ke-50 berkisar antara 0,46 – 1,68 mg/hari dan kebutuhan

besi pada persentil ke-95 berkisar antara 0,63 – 3,27 mg/hari. Kebutuhan besi bervariasi

tergantung pada umur, status fisiologis, tingkat pertumbuhan, derajat kematangan fisik,

komposisi tubuh, dan tingkat aktivitas. Peningkatan kebutuhan juga terlihat pada pasien

malaria, hemoglobinopati kongenital, dan penyebab lain dari hemolisis. Kebutuhan besi

sehubungan dengan asupan energi paling tinggi terjadi pada trimester terakhir kehamilan,

selama masa penyapihan, dan pada masa remaja. Kebanyakan studi ini dilakukan pada

individu dewasa laki. Kehilangan besi basal pada individu sehat diasumsikan mempunyai

koefisien variasi sebesar 15%. Untuk bayi, anak, dan dewasa muda besi dibutuhkan

untuk memperbanyak masa sel darah merah dan pertumbuhan jaringan ditambahkan pada

kehilangan besi basal. Pada wanita usia subur kehilangan besi pada saat menstruasi (rata-

rata sekitar 20mg/28 hari per siklus ditambahkan pada kehilangan besi basal). Diasumsikan

hanya sekitar 15% dari besi yang ada di makanan akan diserap dan hal ini merupakan hal

yang tipikal pada populasi di negara maju untuk bayi sampai umur 3 bulan penyerapan

besi diperkirakan 10% yang berasal dari susu ibu atau susu formula (Flanagan, 1989).

Ada beberapa organisasi dunia lainnya tidak memberikan nilai referensi untuk kebutuhan

besi pada bayi umur 0 – 6 bulan karena kebutuhan besi untuk bayi 0-6 bulan yang sehat

tidak banyak yang berasal dari luar (Agget et al., 2002).

Tabel 1. Nilai referensi besi dalam diet (mg/hari) (Department of Health, 1991)

Umur Lower reference

nutrient intake (LRNI)

Estimeted average

requirement (EAR)

Reference nutrient

intake (RNI)

0 – 3 bulan 0,9 (15) 1,3 (20) 1,7 (30)

4 – 6 bulan 2,3 (40) 3,3 (60) 4,3 (80)

7 – 9 bulan 4,2 (75) 6,0 (110) 7,8 (140)

10 – 12 bulan 4,2 (75) 6,0 (110) 7,8 (140)

1 – 3 tahun 3,7 (65) 5,3 (95) 6,9 (120)

4 – 6 tahun 3,3 (60) 4,7 (80) 6,1 (110)

7 – 10 years 4,7 (80) 6,7 (120) 8,7 (160)

11 – 14 tahun (pria) 6,1 (110) 8,7 (160) 11,3 (200)

11 –14 tahun (wanita) 8,0 (140) 11,4 (200) 14,8 (260)

15 – 18 tahun (pria) 6,1 (110) 8,7 (160) 11,3 (200)

85

Umur Lower reference

nutrient intake (LRNI)

Estimeted average

requirement (EAR)

Reference nutrient

intake (RNI)

15 – 18 tahun (wanita) 8,0 (140) 11,4 (200) 14,8 (260)

19 – 50 tahun (pria) 4,7 (80) 6,7 (120) 8,7 (160)

19 – 50 tahun (wanita) 8,0 (140) 11,4 (200) 14,8 (260)

50+ tahun 4,7 (80) 6,7 (120) 8,7 (160)

Beberapa usaha di masyarakat yang dilakukan untuk melengkapi kebutuhan besi

yaitu dengan penambahan besi pada tepung gandum, menambahkan besi pada pengganti

susu ibu, dan usaha penyuluhan tentang pemberian diet secara spesifik ditujukan pada bayi,

anak-anak dan wanita hamil disamping juga pada populasi lainnya. Salah satu usaha yang

dilakukan untuk meningkatkan penyerapan besi adalah dengan mengkonsumsi makanan

atau minuman yang mengandung vitamin C yang tinggi karena hal ini dapat meningkatkan

penyerapan besi. Sebaliknya dihindari mengkonsumsi makanan yang mengandung besi

dilakukan bersama-sama dengan teh, kopi, atau makanan-minuman yang mengandung

kalsium karena hal ini terbukti dapat menghambat penyerapan besi.

Bayi dan anak

Pada umur kehamilan 20 – 40 minggu kandungan besi pada fetus adalah sekitar

58 dan 94 u/gr jaringan (Dalman et al., 1988). Selama trimester akhir kehamilan fetus

menyimpan sekitar 2 mg besi perhari dan pada bayi lahir normal mempunyai kadar besi

sekitar 150 – 250 mg. Fetus mempunyai bentuk hemoglobin yang lain yaitu hemoglobin

fetal (HbF) dimana Hb ini mempunyai afinitas lebih besar terhadap oksigen pada

konsentrasi yang rendah dibandingkan hemoglobin dewasa (HbA), disamping bayi

mempunyai konsentrasi hemoglobin yang lebih tinggi dalam darah sebagai kompensasi

adanya tekanan oksigen yang relatif rendah di uterus. Perubahan bentuk hemoglobin ini

dari HbF menjadi HbA terjadi secara gradual selama 2 tahun pertama dari kehidupannya,

walaupun penurunan konsentarsi hemoglobin terjadi lebih cepat. Kadar hemoglobin pada

bayi baru lahir adalah sekitar 16 – 18 ml/dL akan tetapi pada umur 2 bulan kadar ini akan

menurun dan stabil pada kisaran 9 – 11 ml/dL. Besi yang dilepaskan dari hemoglobin yang

dipecah akan disimpan dalam bentuk feritin di RES, pada umur 1 bulan kemudian diikuti

dengan penurunan dari kadar ini akibat kebutuhan besi yang dipakai untuk pembentukan

jaringan baru sehingga pada umur sekitar 6 bulan kadar feritin serum menjadi sekitar

30ug/L. Perubahan dari kadar hemoglobin dan simpanan besi ini terjadi tidak dipengaruhi

umur kandungan. Setelah lahir penundaan pemotongan tali pusat sampai denyutnya

berhenti biasanya disertai dengan peningkatan volume darah yang lebih tinggi sekitar

32% dan juga disertai dengan tambahan transfer besi sekitar 30 – 50 mg ke neonatus.

Suatu studi RCT di Meksiko pada bayi umur 6 bulan mendapatkan bahwa pada bayi

yang tali pusatnya dipotong 2 menit setelah persalinan mempunyai kadar hemoglobin

yang sama dengan bayi yang tali pusatnya dipotong lebih awal sekitar 10 detik setelah

persalinan akan tetapi simpanan besi sitemik didapatkan secara bermakna lebih tinggi

pada bayi yang tali pusatnya dipotong 2 menit setelah persalinan (p<0,0002). WHO (2007)

merekomendasikan bahwa pemotongan tali pusat jangan lebih awal dari yang ditentukan

(diperkirakan sekitar 3 menit). Telaah dari Cochrane juga mendukung hal ini namun

demikian perlu dicatat bahwa pada bayi yang dilakukan pemotongan tali pusat lebih awal

membutuhkan fototerapi akibat ikterus lebih sedikit dibandingkan bayi yang tali pusatnya

86

dipotong setelah 2 menit (RR 0,59; 95% CI, 0,38 – 0,92). karena itu bayi sehat yang lahir

normal kemungkinan mempunyai cadangan besi yang cukup untuk memenuhi kebutuhan

besi pada 6 bulan pertama dari kehidupannya dan tidak tergantung pada besi yang

terkandung dalam susu ibu atau sumber lainnya (Aggett et al., 2002) khususnya apabila

pemotongan tali pusat dilakukan pada saat denyutnya sudah berhenti. Namun setelah 6

bulan karena kebutuhan untuk keperluan pembentukan hemoglobin akan meningkat dan

ini diharapkan bisa dilakukan melalui penyerapan pada saluran cerna. Perlu diketahui

pada awal-awal kehidupannya kapasitas penyerapan ini akan ditekan karena tingginya

simpanan besi sistemik bayi tersebut. Penambahan besi pada fetus tertinggi terjadi pada

trimester terakhir dari kehamilan sehingga bayi-bayi yang lahir muda akan mempunyai

kandungan besi yang rendah sehingga membutuhkan banyak besi untuk mendukung laju

pertumbuhannya.

Kadar besi pada air susu ibu sekitar 0,2 – 0,4 mg/L (Domellof et al., 2002).

Kandungan besi pada air susu ibu hanya sedikit atau tidak dipengaruhi ibu yang

menderita kekurangan besi demikian pula pemberian tablet besi selama masa menyusui

tidak meningkatkan kandungan besi dari air susu ibu. Kebutuhan besi pada anak sangatlah

tinggi untuk mendukung laju pertumbuhan yang cepat. Setelah 6 bulan kebutuhan besi

dari diet akan meningkat karena simpanan besi yang sudah berkurang dan besi yang

didapat dari air susu ibu tidak mencukupi bahkan setelah mekanisme penyerapan besi

di usus ditingkatkan masih belum bisa memenuhi kebutuhan yang meningkat untuk

partumbuhan dan penambahan volume darah. Domellof et al., (2002), mendapatkan tidak

ada perbedaan penyerapan besi yang berasal dari air susu ibu antara mereka yang mendapat

suplementasi besi dan tidak mendapat suplementasi besi pada umur 6 bulan, tapi setelah

umur 9 bulan penyerapan besi dari susu ibu secara bermakna lebih tinggi pada bayi yang

tidak mendapatkan suplementasi besi dibandingkan yang mendapatkan suplementasi

besi. Tidak ditemukan korelasi antara penyerapan besi dan kadar feritin serum baik pada

umur 6 bulan maupun 9 bulan. Anak umur di atas 3 tahun akan membutuhkan besi untuk

pertumbuhan penambahan volume sel darah merah dan kehilangan besi basal.

Remaja

Pada remaja putri kebutuhan besi ini juga meningkat untuk menutupi tambahan

besi karena menstruasi. Kehilangan darah menstruasi pada remaja dianggap sama dengan

dewasa (Hallberg, 1991). Disamping itu pada kelompok umur remaja peningkatan

kebutuhan besi juga ditentukan tingkat pertumbuhan pubertasnya dan peningkatan

volume darah hemoglobin dan pembentukan jaringan non lemak. Pada laki jaringan

non lemak lebih tinggi dibandingkan dengan wanita. Kebutuhan besi di perifer akibat

peningkatan laju pertumbuhan akan menyebabkan kadar feritin serum menurun bahkan

sampai dibawah dari kadar acuan normal. Fenomena ini sesungguhnya bukan merupakan

gambaran defisiensi besi akan tetapi lebih mencerminkan penggunaan simpanan besi

endogen dan kemungkinan distribusi dari besi yang diserap lebih diarahkan untuk besi

fungsional tidak untuk besi simpanan. Akan tetapi penurunan ini mengindikasikan

peningkatan resiko untuk terjadinya defisiesi pada pertambahan umur.

Dewasa

Menstruasi, kehamilan, dan menyusui serta pertumbuhan selama remaja akan

mempengaruhi metabolisme besi dan tentunya kebutuhan besi dari diet. Kehilangan besi

87

menstruasi merupakan faktor yang penting yang menentukan status cadangan besi pada

wanita usia subur. Beberapa studi telah melakukan observasi adanya hubungan antara

kadar feritin serum dan lamanya periode menstruasi. Harvey et al., (2005), melaporkan

adanya korelasi negatif yang kuat antara kehilangan besi menstruasi dan kadar feritin

serum dimana kehilangan besi menstruasi yang tinggi akan menyebabkan rendahnya

kadar feritin serum (p<0,001). Rerata peningkatan kehilangan besi menstruasi 1 mg/

hari akan menurunkan kadar feritin serum sebesar 7 ug/L. Ditemukan adanya variasi

pada masing-masing individu walaupun kecil pada setiap siklus menstruasi dan variasi

yang lebih besar ditemukan diantara individu satu dengan individu lain dan hal ini akan

memberikan gambaran yang condong ke kanan pada grafik distribusi populasi (Hallberg,

1991). Kehilangan besi pada saat menstruasi juga dipengaruhi metode kontrasepsi yang

dipakai dimana kehilangan besi akan meningkat tinggi apabila menggunakan alat IUD

(intrauterine device) dan menurun apabila menggunakan kontrasepsi oral. Kehilangan besi

akibat menstruasi dan kehilangan lainnya sanggat sukar untuk diukur secara akurat baik

karena laporan dari penderita yang tidak akurat maupun kesimpulan dari studi kualitatif

atau semi kuantitatif tidaklah bisa dipercaya 100%. Suatu studi yang dilakukan di Swedia

melaporkan bahwa kehilangan darah pada saat menstruasi pada wanita mempunyai

distribusi yang tidak normal (mencong ke kanan). Dimana 95% wanita kehilangan 118

cc darah atau kurang per siklusnya. Kehilangan darah pada saat menstruasi rata-rata

sekitar 44 cc dengan median 30 cc dan hal ini disetarakan dengan kehilangan besi sekitar

0,7 mg/hari dengan median 0,49 mg besi/hari. Dari hasil studi di Inggris Harvey et al.

(2005) ditemukan bahwa kehilangan besi pada saat menstruasi sekitar 26 ml per siklus,

setara dengan sekitar 0,43 mg besi sehari dan sekitar 70% wanita kehilangan besi < 0,5

mg sehari. Pada studi ini juga didapatkan pada wanita yang menggunakan kontrasepsi

oral kehilangan darah lebih sedikit dibandingkan dengan mereka yang menggunakan

kontrasepsi jenis lainnya (p < 0,001). Akibat jangka panjang dari kehilangan besi karena

menstruasi setelah 20 – 30 tahun akan menyebabkan timbulnya anemia defisiensi besi

sehingga kehilangan besi akibat menstruasi ini seharusnya dianggap sebagai kehilangan

yang patologis dan perlu mendapatkan penanganan yang semestinya.

WHO (2001) merekomendasikan batas cut-off kadar Hb adalah 11 mg/dl untuk

wanita hamil dan the National Institute for Clinical Excellence (NICE) merekomendasikan

suplementasi besi pada wanita hamil trimester pertama dengan kadar Hb dibawah 11 mg/

dl dan Hb 10,5 pada kehamilan minggu ke-28 (NICE, 2008) karena proses adaptasi tubuh

pada masa kehamilan akan terganggu apabila kondisi ADB menjadi berat. Suplemen besi

selama hamil masih menjadi kontroversi. Di Amerika CDC (centers of disease control

and prevention) merekomendasikan suplementasi besi rutin (30 mg/hari) untuk semua

wanita selama kehamilannya akan tetapi the US Preventive Service Task Force (USPSTF)

tidak menganjurkan pemberian suplemen besi secara rutin (USPSTF, 2006). Pada studi

di Inggris menunjukkan bahwa pemberian suplemen besi pada wanita hamil dilakukan

secara selektif. Kebutuhan asupan besi selama kehamilan sama dengan wanita yang tidak

hamil. WHO, (2001) juga merekomendasikan asupan besi tidak berbeda antara mereka

yang hamil dan tidak. Akan tetapi di Amerika dan Kanada asupan besi pada wanita hamil

diberikan 1 ½ x lebih besar dibandingkan wanita yang tidak hamil.

Dengan asumsi bahwa kandungan besi pada susu ibu adalah sekitar 0,4 mg/L dan

produksi sekitar 800 cc/hari maka rata-rata kehilangan besi pada menyusui diperkirakan

sekitar 0,32 mg/hari dimana kehilangan ini hanya sebagian dari kehilangan besi pada

88

saat menstruasi (DH, 1991). Hal ini menunjukkan bahwa pada wanita yang menyusui

dan pada saat yang sama juga mengalami amenore karena menyusui akan mempunyai

keseimbangan besi yang lebih positif dibandingakan pada saat kehamilan dan menstruasi.

Periode menyusui yang panjang yang disertai dengan amenore akan mempunyai dampak

positif dalam hal simpanan besi pada wanita usia subur terutama apabila wanita ini

dengan kehamilan yang berulang. Walaupun hal ini masih perlu diteliti lebih lanjut.

Asupan besi untuk wanita yang menyusui sedikit berbeda pada berbagai negara. Di

Inggris direkomendasikan asupan besi sama dengan wanita tidak hamil, namun menurut

FAO/WHO, (2001) asupan besi untuk wanita menyusui hanya separuh dari wanita yang

tidak hamil.

Orang tua

Kebutuhan fisiologis akan besi pada orang tua tidak meningkat dan simpanan

besinya biasanya meningkat sesuai dengan peningkatan umur. Peningkatan ini lebih besar

pada wanita dibandingkan laki-laki. Karena pada wanita paska menopause tidak lagi

kehilangan besi endogen. Kebutuhan besi pada orang tua sama dengan kebutuhan besi

pada orang dewasa umur 15 – 50 tahun dan kebutuhan pada wanita setelah menopausue

sama dengan kebutuhan laki-laki (Department of Health, 1991). Penyebab paling sering

dari defisiensi besi pada orang tua adalah karena kehilangan darah dari saluran cerna

yang bisa disebabkan beberapa faktor antara lain penyakit kronis seperti kanker kolon,

obat-obat anti inflamasi seperti aspirin, penyakit pada saluran kencing atau pengambilan

darah yang berulang. Faktor risiko yang lain untuk defisiensi besi pada orang tua adalah

asupan energi yang berkurang sehingga menyebabkan asupan dari nutrisi termasuk besi

juga berkurang.

2. Penguat dan penghambat penyerapan besi

Besi yang terdapat pada makanan ada dalam 2 bentuk sebagai senyawa besi hem

atau non-hem. Besi hem ditemukan hampir seluruhnya pada makanan yang berasal dari

hewani sebagai hemoglobin dan mioglobin. Besi non-hem ditemukan pada jaringan hewan

dan tumbuhan sebagai Fe2+ yang terikat pada protein yang tidak larut, fitat, oksalat, fosfat,

dan karbonat, dan sebagai feritin. Sumber besi non-hem yang paling kaya meliputi sereal,

sayuran, kacang-kacangan, telur, ikan dan daging. Absorbsi besi hem dari makanan lebih

efisien dibandingkan absorbsi besi non-hem. Efisiensi absorbsi intestinal dari besi pada

makanan secara prinsip dipengaruhi kebutuhan besi sistemik. Lebih banyak besi yang

diabsorbsi dari makanan pada keadaan defisiensi besi dan lebih sedikit diabsorbsi pada

saat simpanan besi cukup. Bioavailabilitas besi pada makanan, yang merupakan jumlah

yang tersedia untuk penggunaan sistemik, dipengaruhi bentuk kimia dari besi. Besi

juga ditambahkan pada beberapa jenis makanan selama diproduksi (besi fortifikan) dan

tersedia dalam bentuk suplemen (kapsul, tablet, atau sediaan obat bebas yang mengandung

besi baik secara terpisah maupun kombinasi dengan mikronutrien lainnya). Di beberapa

negara berkembang, kontaminasi besi dari reaksi mekanis atau kimia selama produksi dan

penyiapan makanan mungkin merupakan sumber besi makanan yang penting. Kandungan

besi pada makanan meningkat akibat proses pemasakan dengan alat masak berbahan besi,

khususnya saat makanan yang bersifat asam dimasak dalam waktu yang agak lama.

Tidak ada metode langsung untuk mengukur kandungan besi hem dari daging dan

makanan. Nilainya diperkirakan dengan mengukur kandungan besi inorganik dan besi

89

total dalam suatu bahan makanan dan mengasumsikan perbedaan keduanya mewakili

jumlah besi hem. Kandungan besi hem dalam daging biasanya diperkirakan sebesar 40%

dari besi total; jumlah rata-rata kandungan besi hem pada daging sapi berkisar antara

64% hingga 78% dari besi total dan dari 52% hingga 83% dari besi total pada daging

merah lainnya (Valenzuela et al., 2009). Dengan melakukan penggilingan, penyikatan,

pemasakan, penambahan bakteri, fermentasi dan pemanasan dapat meningkatkan jumlah

besi yang tersedia untuk absorbsi karena proses tersebut dapat mendegradasi inhibitor

untuk penyerapan besi (seperti fitat dan fosfat). Pengambilan dan transfer besi tergantung

pada kebutuhan tubuh akan besi. Availabilitas besi dalam makanan dipengaruhi tidak

saja bentuk kimia dari besi (besi hem atau besi non-hem inorganik) tapi juga dari sifat

dari kompleks besi inorganik dengan komponen makanan lainnya. Pada kadar feritin

yang rendah dilaporkan absorbsi besi non-hem dari makanan hampir 10 kali lebih besar

dibandingkan dengan peningkatan 2 – 3 kali absorbsi besi hem. Akan tetapi pada kadar

serum feritin yang sangat rendah <10 µg/L absorbsi fraksional besi hem dan non-hem

sama (sekitar 40%). Pada konsentrasi serum feritin yang lebih tinggi, absorbsi besi

hem dan non-hem menurun namun penurunan lebih besar terjadi pada besi non-hem.

Pada konsentrasi feritin serum 15, 20, dan 30 µg/L, absorbsi besi hem 40%, 80%, dan

140% lebih tinggi dibandingkan besi non-hem (Hallberg et al.,1997). Besi non-hem

dan hem membentuk kelompok yang sama setelah diserap masuk ke enterosit, sehingga

perbedaan absorbsinya kemungkinan disebabkan karena perbedaan proses yang terlibat

pada penyerapan kedua bentuk besi tersebut enterosit. Secara umum, komponen besi

yang terlarut dalam air memiliki bioavailabilitas paling tinggi, diikuti komponen yang

terlarut dalam asam (ekuivalen dengan kondisi gaster). Komponen yang tidak larut dalam

air atau tidak larut dalam asam memiliki bioavailabilitas yang lebih rendah karena besi

mengendap dan tidak bisa diserap enterosit.

Penguat penyerapan besi

Daging dan vitamin C dapat menambahkan kemampuan absorpsi besi dari makanan.

Daging memperkuat absorbsi besi non-hem hanya saat dimakan terutama dengan

makanan yang dapat menghambat absorbsinya, seperti yang dilaporkan dalam studi

bahwa penambahan daging sapi (92 g) pada bubur jagung secara bermakna meningkatkan

absorbsi besi non-hem tiga kali lipat namun tidak berefek pada makanan roti yang terbuat

dari tepung gandum. Jagung memiliki efek inhibitor yang lebih besar terhadap absorbsi

besi non-hem dibandingkan gandum dan diperkirakan persentase besi non-hem yang

diabsorbsi dari makanan yang terbuat dari gandum adalah enam kali lipat dibandingkan

makanan yang terbuat dari jagung. Mekanisme yang mendasari hal ini diduga melalui L-α-

gliserofosfokolin (GPC), sebuah produk hidrolitik dari fosfolipid yang ditemukan pada

jaringan otot (Troesch et al., 2009). Pengaruh asam askorbat terhadap peningkatan absorbsi

besi non-hem dilaporkan paling efektif dengan makanan yang mengandung jumlah fitat dan

polifenol yang tinggi, yang merupakan inhibitor absorbsi besi Siegenberg et al., (1991),

dimana mekanisme utama dari efek peningkatan absorbsi besi asam askorbat diperkirakan

melalui pembentukan kompleks yang lebih larut dibandingkan apabila besi sendiri dan

melalui kemampuannya untuk mereduksi Fe3+ menjadi Fe2+, suatu bentuk dimana besi

diserap ke dalam sel mukosa. Akan tetapi efek asam askorbat dan daging kalau diberikan

secara bersamaan dalam memfasilitasi absobsi besi non-hem tidak bersifat aditif sehingga

justru daya penyerapannya akan menjadi lebih kecil. Asam eritorbat, sebuah stereoisomer

90

asam askorbat yang digunakan sebagai antioksidan pada makanan olahan, merupakan

penguat absorbsi besi non-hem yang lebih kuat dibandingkan asam askorbat (Fidler et al.,

2004). Asam organik lainnya yang terdapat secara alami pada buah-buahan dan sayuran

(termasuk asam malat, sitrat dan tartarat) juga terbukti dapat meningkatkan absorbsi besi

non-hem. Asam laktat, yang dihasilkan selama proses pembuatan bir, merupakan salah

satu faktor yang bertanggung jawab terhadap tingginya absorbsi besi dari bir jagung dan

sorgum di Afrika bagian selatan.

Tetens et al., (2007) melaporkan efek makanan yang mengandung daging terhadap

konsentrasi feritin serum dan hemoglobin. Ternyata pada akhir studi terdapat peningkatan

yang bermakna (p < 0,01) pada konsentrasi hemoglobin pada kelompok daging sapi

akan tetapi konsentrasi feritin serum dan hemoglobin tidak berubah pada kelompok diet

berbahan dasar daging. Pada penelitian uji klinis intervensi dengan kontrol plasebo di

Meksiko Garcia et al., (2003), untuk mengetahui peran asam askorbat, setelah 8 bulan,

tidak menemukan perbedaan antara kedua kelompok dalam konsentrasi hemoglobin atau

feritin serum.

Penghambat penyerapan besi

Asam fitat, produk protein kedelai, kalsium dan polifenol merupakan senyawa yang

dapat menghambat penyerapan besi. Asam fitat ditemukan pada sereal gandum utuh,

polong-polongan, kacang-kacangan dan biji-bijian, telah terbukti sebagai penghambat

absorbsi besi non-hem yang tergantung pada dosis dari asam fitatnya (Hallberg et al.,

1991). Efek penghambatan fitat pada absorbsi besi dapat diperbaiki asam askorbat dan

diperkirakan efek penghambatan ini juga dipengaruhi dosis (Siegenberg et al., 1991).

Produk protein kedelai mengandung fitat dalam jumlah besar, yang penting dalam

penghambatan penyerapan besi. Diteliti efek isolat protein kedelai terhadap absorbsi

besi non-hem dari makanan cair dimana putih telur (kontrol) atau isolat protein kedelai

ditambahkan. Dilaporkan bahwa protein kedelai itu sendiri merupakan penghambat.

Dapat ditunjukkan bahwa bagian isolat protein kedelai yaitu fraksi conglycinin pada

protein kedelai yang menghambat absorbsi besi. Sedang polifenol yang ditemukan

khususnya pada teh dan kopi, memiliki efek terhadap absorbsi besi yang tergantung dosis,

dimana kopi memiliki setengah kemampuan penghambatan dibanding teh. Minuman kita

khususnya anggur merah, coklat, dan teh herbal juga terbukti menghambat absorbsi besi

non-hem. Polifenol teh hitam merupakan penghambat yang lebih kuat jika dibanding teh

herbal, coklat atau anggur, kemungkinan karena kandungan galloyl ester yang lebih tinggi

(Hurrel et al., 1999). Asam askorbat terbukti melawan efek penghambatan polifenol tanin

terhadap absorbsi besi non-hem: 50 mg asam askorbat diperlukan untuk mengatasi efek

dari > 100 mg asam tanat. Mekanisme efek penghambatan kalsium terhadap absorbsi

besi tidak diketahui. Diperkirakan bahwa kalsium dan besi berkompetisi untuk berikatan

dengan satu atau lebih senyawa yang penting dalam jalur absorbsi. Hallberg et al., (1991)

melaporkan bahwa penambahan kalsium (40 – 600 mg) ke dalam roti gulung gandum secara

bermakna menurunkan absorbsi besi dimana besarnya penghambatan jelas berhubungan

dengan dosis. Efek hambatan kalsium tampaknya lebih nyata pada makanan sederhana

(seperti roti gulung) dibandingkan dengan makanan yang lebih kompleks seperti yang

ditemukan.

Sebuah kajian yang membahas efek suplementasi kalsium terhadap status besi pada

wanita menyimpulkan bahwa konsumsi kalsium jangka panjang tidak memiliki pengaruh

91

terhadap berbagai indikator status besi, termasuk pula konsentrasi serum feritin. Lind

et al., (2003), meneliti efek pengurangan kandungan fitat pada sereal bayi terhadap

konsentrasi feritin serum dan hemoglobin bayi (n = 267; usia 6 bulan). Setelah 6 bulan,

konsentrasi feritin serum lebih rendah secara bermakna (p < 0,05) pada semua kelompok

dibandingkan awal namun tidak terdapat perbedaan pada konsentrasi serum feritin antara

ketiga kelompok. Roti kaya serat yang dikosumsi jangka panjang (4 bulan) menurunkan

konsentrasi serum secara bermakna (p < 0,001) pada kedua kelompok namun tidak

terdapat perbedaan antar kelompok. Konsentrasi hemoglobin tidak berubah pada kedua

kelompok (Bach et al., 2005).

3. Interaksi komponen makanan terhadap status besi

Bukti mengenai hubungan antara modulator makanan (penguat dan penghambat)

terhadap absorbsi besi dan status besi terutama didasarkan pada data observasional

yang memiliki berbagai keterbatasan seperti misalnya beberapa penelitian menemukan

bahwa penelitian satu jenis makanan (tunggal) menaksir terlalu tinggi atau terlalu rendah

besarnya efek modulasi makanan untuk absorbsi besi non-hem. Hal tersebut terjadi antara

lain karena efisiensi penyerapan dimaksimalkan setelah puasa semalaman, efek dari

modulator kunci dapat terlarut secara substansial saat mereka dikonsumsi dengan makanan

lainnya sebagai bagian makanan utuh, dan karena setting intestinal untuk penyerapan dan

transfer besi memerlukan waktu untuk beradaptasi terhadap perubahan makanan selama

periode yang lebih panjang. Meskipun penelitian epidemiologis memperhitungkan

respon adaptif dan kompleksitas makanan utuh, korelasi antara unsur makan dan status

besi dapat menyesatkan. Efek terukur dari penguat dan penghambat pada makanan hanya

dapat diobservasi pada individu dengan kebutuhan besi sistemik yang meningkat (Garry

et al., 2000). Hubungan antara konsumsi besi dan dan status besi juga menjadi lebih rumit

dengan berbagai faktor perancu yang dapat mempengaruhi absorbsi besi seperti umur,

respon metabolik homeostasis, kehilangan selama menstruasi dan pengaruh genetik

(seperti HFE dan polimorfisme lainnya).

Sebuah penelitian longitudinal selama 10 tahun di Amerika Serikat (n = 125; 60 – 93

tahun) meneliti pengaruh asupan besi hem dan non-hem terhadap simpanan besi di dalam

tubuh (Garry et al., 2000). Tidak ditemukan hubungan yang bermakna antara asupan besi

dari makanan (hem maupun non-hem) dengan perkiraan simpanan besi. Namun, asupan

besi dari suplemen berhubungan bermakna (p = 0,04) dengan peningkatan simpanan

besi dibanding mereka yang tidak mengkonsumsi suplemen besi. Demikian pula pada

beberapa studi kohort yang dilakukan di Meksiko, di Amerika Serikat dan Ohund et al.

(2008) di Swedia mendapatkan hasil yang tidak konsisten mengenai kaitan antara jenis

makanan sehari-hari dengan parameter status besi. Ohund et al., (2008) mendapatkan

hubungan yang bermakna antara konsentrasi feritin serum dan asupan daging hanya pada

anak laki-laki (p=0,015). Studi lain tidak menemukan hubungan antara rendahnya kadar

hemoglobin dengan asupan besi baik besi hem maupun non hem dan hubungan yang

bermakna antara asupan besi non hem dengan tingginya kadar feritin.

Penelitian intervensi jangka panjang mengenai penguat dan penghambat absorbsi

besi, secara umum, tidak menunjukkan perubahan parameter status besi yang sesuai.

Efek terukur dari modulator pada makanan mungkin hanya dapat terlihat pada individu

dengan kebutuhan besi sistemik yang meningkat, dan sebagai konsekuensinya, kapasitas

absorbsi yang lebih tinggi. Penentu utama jumlah besi pada makanan yang diabsorbsi

92

tubuh adalah kebutuhan tubuh terhadap besi. Absorbsi juga dipengaruhi jumlah absolut

besi pada diet dan komposisi secara umum dari makanan yang dapat memperkuat atau

menghambat penyerapan besi dibandingkan hanya dari satu jenis makanan (tunggal) saja.

Sebagian besar penelitian intervensi dilaksanakan pada keadaan besi yang cukup yaitu

pada populasi orang Barat sehingga tampaknya lebih sedikit memiliki respon fisiologis

terhadap penambahan besi pada makanan. Pengaruh kurangnya efek terhadap konsentrasi

serum feritin tersebut dapat juga disebabkan karena konsentrasi serum feritin yang relatif

tidak sensitif terhadap perubahan pada depot besi perlu juga dipertimbangkan. Kurangnya

efek yang berkesinambungan dari penguat dan penghambat terhadap penanda metabolisme

dan penggunaan besi meningkatkan ketidakpastian terhadap relevansi bioavailabilitas

besi untuk memenuhi kebutuhan besi dan saran diet yang spesifik yang berhubungan

dengan penguat dan penghambat absorbsi besi. Sehubungan dengan kalsium, yang telah

dibuktikan menghambat absorbsi besi pada penelitian satu jenis makanan, saran diet untuk

mengurangi konsumsi seharusnya diseimbangkan dengan kepentingan diet kalsium untuk

perkembangan dan pemeliharaan jaringan otot dan tulang.

Hubungantimbalbalikantarafaktoryangberbeda-bedayangmempengaruhiabsorbsi

besi seperti kebutuhan besi individual, variabilitas inter-individual dalam absorbsi, asupan

makanan dan jenis komposisi makanan (seperti, hem atau non-hem) akan mempengaruhi

status besi. Secara umum, meskipun terdapat penelitian yang ekstensif mengenai faktor

yang mempengaruhi bioavailabilitas besi, sangat tidak mungkin untuk memperkirakan

bioavailabilitas besi secara kuantitatif dari diet atau makanan tertentu. Namun demikian

dari data yang tersedia masih memungkinkan kita membuat urutan secara kualitatif efek

dari berbagai makanan dalam hal efisiensi absorbsi besi dari makanan dan diet sehingga

dapat merekomendasikan suatu strategi diet tertentu. Penelitian berikut memberikan

gambaran bagaimana pengaruh interaksi antara satu jenis makanan terhadap penyerapan

besi pada keseluruhan makanan utuh memberikan hasil yang agak berbeda. Penelitian

mengevaluasi efek asam askorbat terhadap bioavailabilitas besi non-hem dari makanan

yang utuh selama periode 3 hari, Reddy et al., (2006) mengkaji efek konsumsi daging

terhadap bioavailabilitas besi non-hem selama 3 periode diet 5 harian dan Grinder-

Pedersen, (2004) meneliti efek konsumsi tiga sumber kalsium yang berbeda dengan tiga

makanan utama selama 4 hari, terhadap absorbsi besi pada wanita (n = 14; 21 – 34 tahun)

dengan simpanan besi yang relatif rendah (serum ferritin ≤ 40 µg/L). Semua penelitian

tersebut mendapatkan hasil bahwa tidak terdapat perbedaan yang bermakna ditemukan

terhadap bioavailabilitas besi pada masing-masing kelompok penelitian.

4. Sumber besi lainnya

Penambahan besi ke makanan (fortifikasi) telah menjadi pendekatan utama yang

digunakan untuk meningkatkan suplai besi dalam makanan. Besi juga telah ditambahkan

ke dalam makanan untuk mengganti hilangnya besi selama pengolahan (restorasi) dan

menjamin keseimbangan nutrisional dari produk yang menggantikan makanan yang

umum di dalam diet (misalnya, pengganti daging). Bahan makanan yang paling umum

digunakan untuk fortifikasi besi adalah bahan makanan pokok seperti tepung gandum

karena dikonsumsi secara luas. Di negara berkembang, bumbu seperti garam, gula, kecap

ikan, kecap asin dan bubuk kari juga telah dipergunakan. Untuk bayi dan anak-anak,

pengganti air susu ibu (formula bayi) dan makanan tambahan berbahan dasar sereal dapat

diperkaya dengan besi. Yang perlu diperhatikan adalah fortifikasi besi tidak berbeda

93

dalam hal bioavailabilitas relatifnya dan potensinya untuk tidak menyebabkan perubahan

rasa yang tidak diinginkan seperti perubahan warna makanan pembawa dan rasa tengik.

Senyawa besi yang dipergunakan untuk fortifikasi dapat dibagi menjadi empat kelompok

tergantung pada kelarutan mereka dalam air dan asam, larut air secara bebas (ferous

sulfat); kelarutan yang buruk dalam air namun larut dalam asam seperti asam lambung

(ferous fumarat); tidak larut air dan kelarutan yang buruk dalam larutan asam (feri

pirofosfat, bubuk besi elemental); dan senyawa besi terlindung (NaFeEDTA43). Senyawa

yang terlarut dalam air merupakan yang paling bioavailable. Senyawa yang tidak larut

air namun larut dalam asam juga dapat diserap dengan baik karena mereka terurai dalam

asam lambung. Bubuk besi elemental dan senyawa besi fosfat, yang tidak larut air dan

diabsorbsi dengan buruk pada larutan asam, memiliki bioavailabilitas yang paling rendah

dan beragam (Hurrell, 2002). Penggunaan ferous sulfat dapat menyebabkan perubahan

warna yang tidak disukai dan aroma tengik pada makanan pembawa bila disimpan dalam

waktu yang lama. Ferous sulfat biasanya digunakan untuk memperkaya makanan yang

disimpan dalam periode pendek, seperti pengganti ASI.

WHO merekomendasikan urutan prioritas senyawa besi yang digunakan

untuk fortifikasi seharusnya ferous sulfat, ferous fumarat, ferous sulfat/fumarat yang

dienkapsulasi, besi elektrolitik dengan dua kali lipat dosis ferous sulfat/fumarat, feric

pirofosfat dengan dua kali lipat dosis ferous sulfat/fumarat, dan NaFeEDTA untuk tepung

sereal dengan fitat yang tinggi. Hal ini didukung hasil penelitian yang menyarankan

bahwa senyawa besi yang larut air seperti ferous sulfat yang ditambahkan pada garam

atau tepung gandum (Zimmerman et al., 2005), dan kelator besi seperti NaFeEDTA yang

ditambahkan pada kecap asin (Chen et al., 2005) atau tepung gandum (Andang‟o et

al., 2007). Namun demikian hasil dari penelitian-penelitian tersebut masih inkonsisten.

Lima dari delapan penelitian menemukan tidak terdapat efek yang bermakna terhadap

konsentrasi hemoglobin (Andang‟o et al., 2007; Biebinger et al., 2009) dan lima dari

enam penelitian menemukan tidak terdapat efek yang bermakna terhadap konsentrasi

feritin serum (Andang‟o et al., 2007; Biebinger et al., 2009). Dua penelitian melaporkan

peningkatan yang bermakna pada konsentrasi hemoglobin dengan besi elektrolitik dan

satu penelitian melaporkan peningkatan yang bermakna pada konsentrasi serum feritin

baik dengan besi elektrolitik maupun besi tereduksi (Zimmermann et al., 2005). Hal in

diduga disebabkan karena beberapa faktor antara lain penggunaan yang luas dari bubuk

besi elemental yang diabsorbsi dengan buruk, ketidak cukupan asupan makanan yang

telah difortifikasi, atau tingkat fortifikasi yang tidak adekuat. Pengaruh fortifikasi besi

juga tergantung dari proporsi anemia di populasi yang disebabkan defisiensi besi.

Disamping fortifikasi, sumber besi lainya adalah tablet besi suplemen. Suplemen

besi biasanya digunakan sebagai tindakan jangka pendek untuk menyediakan besi ekstra

saat kadar besi darah rendah. Banyak suplemen besi non-hem tersedia bebas mulai dari

apotek, supermarket dan toko makanan kesehatan. Bentuk yang paling umum adalah

ferous sulfat, ferosus fumarat, ferosus glukonat, ferosus glisin sulfat dan polisakarida besi.

Bioavailabilitasnya berbeda, namun secara umum diabsorbsi lebih baik dibandingkan

kapsul lepas lambat atau suplemen multivitamin/multimineral. Di Inggris dosis

profilaksis yang tersedia secara komersial yang digunakan untuk mencegah defisiensi

besi pada kehamilan berkisar antara 7 – 50 mg/hari. Selama kehamilan, suplemen

besi direkomendasikan untuk wanita dengan konsentrasi hemoglobin < normal untuk

kehamilan (misalnya, 110 g/L selama trimester pertama dan 105g/L pada saat 28 minggu)

(NICE, 2008).

94

2

2

2

5. Diet vegetarian

Diet vegetarian mengandung, hampir seluruhnya, besi non-hem dan biasanya

mengandung penghambat absorbsi besi dalam jumlah yang besar, seperti fitat. Penelitian

yang membandingkan asupan dan status besi antara vegetarian dengan non-vegetarian

secara umum tidak menunjukkan perbedaan yang bermakna pada asupan besi dari makanan

atau konsentrasi hemoglobin. Meskipun konsentrasi serum feritin lebih rendah secara

bermakna dan konsisten pada vegetarian, namun mereka umumnya berada pada rentang

nilai rujukan. Beberapa, sebagian besar penelitian potong lintang yang kecil, melaporkan

bahwa asupan besi pada makanan dari para vegetarian rata-rata sama, atau kadang-

kadang lebih besar, dibandingkan mereka yang non-vegetarian. Pada penelitian kohort

dari European Prospective Investigation of Cancer and Nutritional (EPIC), diperkirakan

asupan besi di antara wanita (n = 43.582) adalah 12,6; 12,8; 12,6; dan 14,1 mg/hari untuk

pemakan daging, pemakan ikan, lakto-ovovegetarian dan vegan (Davey et al., 2003).

Perbandingan konsentrasi hemoglobin vegetarian dan non vegetarian menunjukkan

bahwa mereka sama pada kedua kelompok, namun pada beberapa penelitian, nilai rata-

rata sedikit lebih rendah pada vegetarian. Walaupun konsentrasi feritin serum secara

konsisten lebih rendah secara bermakna pada vegetarian dibandingkan non-vegetarian,

mereka umumnya berada pada rentang nilai rujukan. Sebuah penelitian intervensi

membandingkan pengaruh konsumsi diet lakto-ovovegetarian dan nonvegetarian selama

8 minggu terhadap konsentrasi serum feritin pada wanita (n = 21; usia, 20 – 42 tahun) pada

desain acak silang melaporkan tipe diet tidak memberikan pengaruh terhadap konsentrasi

feritin serum (Hunt dan Roughead, 1999).

Besi, radikal bebas dan kaitannya dengan beberapa penyakit

Pada proses metabolisme aerobik normal sekalipun akan terjadi proses reduksi

oksigen parsial dimana akan dihasilkan senyawa superoksida dan peroksida dan enzim

superoksid dismutase akan berperan dalam menyeimbangkan superoksida dan perokida melalui reaksi: 2O ●- + 2H+ H O + O . Hal in akan mengurangi dampak yang dapat

2 2 2 2

ditimbulkan senyawa peroksida tadi, karena pada kondisi kelebihan besi (misalnya pada

hemokromatosis herediter) yang sering disertai dengan peningkatan besi bebas (LIP)

senyawa ini dapat membentuk senyawa hidrosil radikal. Reaksi terpenting dari hidrogen

peroksida dengan besi (Fe (II) yang tidak terikat (LIP) adalah reaksi Fenton membentuk

radikal hidroksil yang sangat reaktif dan merusak (OH●) Fe2+ + H O Fe3+ + OH- + OH●.

Superoksida juga dapat bereaksi dengan besi (ferric) dalam reaksi Haber-Weiss untuk membentuk Fe2+ lagi sehingga mengefektifkan lagi siklus redoks: O ●- + Fe3+ O + Fe2+

2 2

(Kehrer, 2000).

Dalam lingkungan yang sesuai, potensi redox aktif dari besi mengkatalisasi tidak

hanya pembentukan radikal hidroksil, tetapi juga jenis reaktif organik seperti peroxyl

(ROO‟), alkoxyl (RO‟), thiyl (RS) atau radikal thiyl-peroxyl (RSOO‟). Menariknya besi

heme (baik dalam bentuk bebas maupun dalam hemo protein) dapat juga mengkatalisasi

pembentukan radikal-radikal, terutama melalui pembentukan oxoferryl intermediates.

Akhirnya, besi ferosus dapat berkontribusi sebagai reaktan, bukan sebagai suatu katalis,

untuk pembentukan radikal bebas melalui interaksi langsung dengan oksigen, melalui

feeryl (Fe2+ -O) atau perferryl (Fe2+ -O ) iron intermediates. Diperkirakan bahwa ketika

rasio (O2)/(H

2O

2)>100, reaksi ini merupakan sumber yang penting untuk pembentukan

radikal bebas secara in vivo (Huang, 2003)

95

Stres oksidatif juga menyebabkan kerusakan DNA, polimerisasi, denaturasi protein

dan proteolipid yang bersama-sama membentuk struktur tidak terlarut yang dikenal

sebagai lipofusin atau plak. Beberapa plak tersebut juga dapat mengandung katalis-katalis

pembentuknya yang terperangkap di dalamnya. Penting untuk ditekankan mengenai peran

besi terutama besi yang tidak terikat pada ligannya (LIP) yang akan menjadi sangat toksik

apabila bereaksi dengan senyawa seperti superoksida atau peroksida karena reaksi ini

akan menghasilkan radikal hidrosil yang lebih berbahaya. Reaksi inflamasi yang terkait

stres oksidatif seperti ini, bersifat akumulatif, beberapa irreversible, dan beberapa terkait

dengan proses penuaan, dimana sebagian besar penyakit dan penyebab kematian yang

sering dijumpai pada negara yang maju, merupakan manifestasi dari proses penuaan ini

(Galli et al., 2008).

Beberapa molekul kecil penanda metabolik untuk stres oksidatif yang diinduksi

radikal hidroksil dan spesies oksigen reaktif telah diketahui, meliputi antara lain 8-okso-

guanin, 8-hidroksi-guanin, 8-hidroksi-2‟-deoksiguanosin, dan lainnya (lihat besi dan

toksisitas). Selain spesies oksigen reaktif, juga terdapat ion lain seperti ion perferril (Fe-O)

dan spesies nitrogen reaktif. Spesies nitrogen reaktif ini dibentuk dari radikal alami NO,

suatu mediator inflamasi yang penting, dengan produksi peroksinitrit (dari reaksi NO dan

superoksida) membentuk nitrotirosin, asam lemak nitro, atau nitrosilasi protein-sistein.

Produk toksik lain dari reaksi NO meliputi NO2, N

2O

3, dan S-nitrosothiols dan reaksi

ikutannya yang juga akan melibatkan besi.

1. Diabetes melitus

Sifat kimiawi yang dimiliki besi yaitu potensi untuk reaksi reduksi-oksidasi membuat

besi mempunyai fungsi yang sangat vital untuk metabolisme tubuh, tapi disisi lain hal yang

sama membuat besi menjadi senyawa yang sangat berbahaya bagi tubuh manusia. Bukti

klinis bahwa besi berhubungan dengan terjadinya diabetes melitus (DM) ditemukan pada

kasus hereditary hemochromatosis (HH). Dugaan kenapa besi dianggap berperan dalam

menimbulkan DM diperkirakan melalui 2 temuan yaitu pertama, adanya peningkatan

insiden DM pada berbagai kasus kelebihan besi dan kedua, membaiknya kontrol gula

darah apabila kadar besi bisa dikoreksi baik dengan plebotomi maupun dengan oral kelasi

besi. Bahkan data terkini juga mendapatkan hubungan antara konsumsi daging merah

dan peningkatan simpanan besi dengan timbulnya DM. Dan perbaikan respon insulin dan

sensitivitas insulin dihubungkan dengan penurunan simpanan besi (Real, 2005).

Mekanisme bagaimana besi dapat menginduksi DM belum diketahui dengan jelas

sekali akan tetapi diperkirakan ada 3 mekanisme yang terlibat yaitu defisiensi insulin,

resistensi insulin dan disfungsi hepar. Bukti ini banyak didapat dari studi binatang dengan

hemokromatosis, dimana satu studi mendapatkan kelebihan besi dan stres oksidatif

akan menyebabkan terjadinya apoptosis pada sel beta pankreas sehingga produksi dan

sekresi insulin akan terganggu. Seperti diketahui sel beta pankreas sangat sensitif dengan

stres oksidatif karena dalam metabolismenya sangat tegantung pada fungsi mitokondria

dalam proses glikolisis untuk menghasilkan insulin, dan ketiadaan sistem antioksidan

yang dimiliki jaringan tersebut. Disamping itu ekspresi yang berlebih dari DMT1 akan

menyebabkan pemasukan besi akan lebih tinggi dibandingkan dengan jaringan lainnya

sehingga meningkatkan risiko akan stres oksidatif akibat kelebihan besi (Swaminathan,

2007). Studi pada manusia ditemukan prevalensi yang tinggi dari gangguan metabolisme

glukosa pada individu dengan hemokromatosis. Dengan menggunakan tes toleransi

96

glukosa, dapat diketahui tidak saja insulin sekresi yang terganggu tapi juga didapatkan

insulin resisten. Mekanisme terjadinya insulin resisten terjadi secara langsung ataupun

melalui disfungsi hepar.

Pada kasus-kasus dimana terjadi kelebihan besi akibat transfusi darah yang berulang

juga bisa ditemukan peningkatan insiden DM. Pada studi dengan melibatkan 80 penderita

talasemia yang kelebihan besi akibat transfusi, DM dilaporkan sebesar 19,5% dan 8,5%

dengan gangguan toleransi glukosa. Terapi dengan kelasi besi memperbaiki kondisi

tersebut sehingga diduga peranan besi dalam studi tersebut dapat dibuktikan. Dari studi

ini juga diduga peran dari stres oksidatif akibat kelebiahn besi ini ikut berperan dalam

proses kerusakan jaringan end-organ sehingga dapat mempercepat timbulnya komplikasi

diabetes seperti nefropati diabetika (Swaminathan, 2007). Pada kondisi kelebihan besi

lainnya seperti hepatitis C, porpiria kutanea tarda, Friedreich‟s ataxia juga dapat dijumpai

peningkatan gangguan metabolisme glukosa dan DM.

Bahkan pada kondisi tanpa kelebihan besi pun angka kejadian DM dapat dijumpai

lebih sering. Hal ini dilaporkan pertama kali dalam studi Loma Linda University‟s

Adventist Health dan kemudian banyak didukung studi lainnya yang mendapatkan

bahwa peningkatan konsumsi besi heme dan daging merah akan diikuti dengan kejadian

DM tipe 2. Demikian pula kelebihan simpanan besi dihubungkan dengan resistensi

insulin, sindroma metabolik dan DM gestational. Penelitian dari Jiang et al., pada Nurses

Health Study melakukan studi kasus kontrol (nested) melaporkan adanya perbedaan yang

signifikan antara kadar feritin dan rasio reseptor transferin antara kontrol dan kasus.

Perbedaan ini tetap bermakna walaupun telah dilakukan penyesuaian dengan variabel

petanda dari obesitas dan inflamasi. walaupun hal ini disanggah Jehn et al. dengan

mengatakan bahwa peningkatan kadar feritin pada kasus dengan DM hanyalah akibat atau

suatu marker saja bukan suatu sebab dari resistensi insulin dan peningkatan feritin belum

tentu juga menunjukkan adanya peningkatan LIP intraseluler yang dapat memicu stres

oksidatif. Akan tetapi temuan insiden yang tinggi 59 – 92% dari NTBI yang kadarnya

tinggi disertai dengan studi sebelumnya bahwa reduksi dari besi simpanan pada DM tipe

2 akan diikuti dengan membaiknya kontrol glukosa membuktikan akan peran patogenik

besi pada DM tipe 2 (Jehn et al., 2007; Swaminathan, 2007). Peran besi pada nefropati

diabetik didukung bukti-bukti antara lain ditemukannya jumlah besi yang meningkat pada

ginjal manusia dan hewan yang menderita sakit ginjal, adanya peningkatan besi dalam

kencing penderita nefropati diabetika, adanya temuan terhadap hambatan dari progresi

kelainan ginjal apabila dilakukan pengetatan diet besi atau pemberian kelasi besi. Studi

pada binatang memberi cukup bukti peran besi dan oksidasi pada nefropati diabetika. Pada

temuan terkini dilaporkan bahwa dari 191 pasien DM terbukti diet yang mengandung

sedikit besi atau diet yang mengandung penghambat besi seperti polipenol akan memberi

efek protektif terhadap ginjal pasien (Facchini, 2003).

2. Iron overload cardiomyopathy

Kardiomiopati adalah kelainan otot jantung yang diakibatkan penyebab primer

ataupun sekunder. Iron overload Cardiomyopathy (IOC) merupakan salah satu

kardiomiopati sekunder yang diakibatkan infiltrasi zat besi ke interstitium jantung

sehingga menyebabkan kardiomiopati restriktif terutama disebabkan secara primer

kelainan genetik metabolisme zat besi dan secara sekunder akibat transfusi sel darah

merah multipel (Kremastinos dan Farmakis, 2011). Konsentrasi zat besi yang berlebihan

97

pada jantung dalam waktu lama akan menggangu fungsi diastolik, meningkatkan

kecenderungan aritmia dan akhirnya menyebabkan kardiomiopati dilatasi pada stadium

akhir. IOC merupakan salah satu penyebab utama morbiditas dan mortalitas pada pasien

dengan kelainan penyimpanan zat besi (hemokromatosis) primer (Oudit dan Moe, 2007).

Angka kejadian IOC telah meningkat secara signifikan di seluruh dunia. Pada keadaan

ini didapatkan frekuensi tinggi kelainan genetik hemokromatosis primer pada populasi

umum. Komplikasi berupa gagal jantung kronik dan takiaritmia fatal dapat menyebabkan

kematian jantung mendadak pada pasien dengan IOC (Chattipakorn et al., 2011).

Kadar zat besi yang rendah pada kardiomiosit dikatakan hanya memberikan sedikit

ancaman terhadap fungsi jantung, mengingat zat besi akan terikat erat dengan molekul

ferritin dan relatif tidak aktif. Namun, dipercaya bahwa walaupun kadar zat besi dalam

jumlah yang rendah di sel, zat besi dapat secara aktif terlibat dengan kontraktilitas

apparatus dan mengakibatkan disfungsi diastolik (Oudit dan Moe, 2007). Pada keadaan

kelebihan besi menyebabkan munculnya NTBI yang sangat reaktif pada sirkulasi.

Keberadaan NTBI dalam sel akan merangsang pembentukan Reactive Oxygen Species

(ROS) yang dapat menggangu lapisan ganda lemak sel, lisosom, dan organel membran

lainnya. Terjadinya peroksidasi lemak dalam keadaan kelebihan besi mengakibatkan

pembentukan unsaturated aldehide (malondialdehyde) dan saturated (hexanal) pada

jantung dan plasma. Aldehyde menyebabkan terjadinya disfungsi seluler, sitoksisitas, dan

kematian sel (Kremastinos dan Farmakis, 2011). Besi dalam bentuk ferrous iron (Fe2+)

masuk ke miosit melalui kanal kalsium dengan tegangan tinggi (LTCC) yang memiliki

peranan penting dalam kontraksi jantung dan otot polos. LTCCs diekspresikan pada

lokasi badan sel dan dendrit sel saraf yang membantu pelepasan neurotransmitter,

transkripsi gen, dan sinyal sel. Penyerapan zat besi pada otot jantung jauh lebih lambat

dibandingkan penyerapan di hati, sehingga kelebihan besi pada jantung biasanya

berkembang pada stadium akhir. Deposisi zat besi biasanya terjadi pada otot ventrikel,

kemudian otot atrium dan mempengaruhi sistem konduksi jantung. Konsentrasi zat

besi pada epikardium biasanya jauh lebih tinggi dibandingkan subendokardium, namun

penelitian terakhir menunjukkan tidak adanya variasi deposisi zat besi pada segmen

ventrikel kiri yang berbeda pada pasien dengan IOC berat. Zat besi tersimpan di miosit

dalam bentuk feritin, hemosiderin, dan LIP labile iron pool (zat besi bebas). Kadar Fe2+

yang rendah akan memperlambat inaktivasi LTCCs sehingga memperpanjang waktu bagi

Fe2+ memasuki kardiomiosit pada setiap detakan jantung. Jumlah akumulasi zat besi pada

otot jantung melalui LTCCs dalam 20 tahun diperkirakan sekitar 10 mg zat besi per gram

jaringan miokardium, yang sesuai dengan kadar zat besi 3 – 10 mg/gram yang terukur

pada pasien dengan IOC (Kremastinos dan Farmakis, 2011).

Dalam keadaan fisiologis normal, pembentukan radikal bebas ditekan mekanisme

antioksidan yang enzimatik maupun non-enzimatik. Dengan banyaknya pembentukan

radikal bebas pada keadaan kelebihan besi, hasil kerusakan oksidatif akan memfasilitasi

penekanan antioksidan seperti glutathione (GSH) sehingga terjadi kerusakan sel melalui

peningkatan oksidasi lipid, protein, dan DNA. Jumlah zat besi yang signifikan dapat

dieliminasi pada perempuan melalui proses menstruasi dan secara general melalui

kehilangan darah yang tidak diinginkan, donor darah atau plebotomi. Beberapa mekanisme

yang terjadi akibat toksisitas zat besi adalah gangguan fungsi elektrikal jantung, katalisasi

generasi radikal bebas, disfungsi selektif channel Na, dan lebih jauh dapat menyebabkan

terjadinya apoptosis dan fibrosis jaringan. Pada studi pasien talasemia mayor dengan gagal

98

jantung, sekitar 83% kasus mengalami gagal jantung kiri dengan dilatasi ventrikel kiri

dan penurunan kontraktilitas, dan sisanya sekitar 17% mengalami gagal jantung kanan

dengan dilatasi dan disfungsi ventrikel kanan, regurgutasi trikuspidalis yang bermakna

dan peningkatan tekanan arteri pulmonari. Presentasi klinis awal pasien biasanya adalah

sesak nafas akibat dari adanya disfungsi diastolik ventrikel kiri sekunder dari proses

restriktif. Dilatasi ventrikel kiri dengan disfungsi sistolik merupakan predisposisi untuk

lebih seringnya terjadi aritmia ventrikel (Oudit dan Moe, 2007).

Selain gagal jantung, salah satu penyebab kematian utama pada kelompok pasien

dengan kondisi ini adalah takiartimia jantung, yang biasanya muncul bersamaan dengan

gagal jantung dan mengakibatkan kematian jantung mendadak. Kremastino et al., (2011),

melaporkan insiden kematian jantung mendadak sekitar 11,6% pada pasien talassemia

dengan gagal jantung ventrikel kiri, yang bertanggung jawab terhadap sekitar 18,5%

dari total kematian akibat jantung. Kadar zat besi pada otot jantung tampaknya berkaitan

dengan berat ringannya aritmia dan gangguan konduksi yang terjadi.

IOC merupakan suatu keadaan yang berpotensial menyebabkan kematian, namun

merupakan keadaan yang dapat diatasi apabila didiagnosa dan diterapi sesegera

mungkin. Pasien dengan hematokromatosis primer mengalami deposisi zat besi terutama

dihati dan cenderung berkembang menjadi hepatoma, sedangkan pada pasien dengan

hematokromatosis sekunder lebih sering mengalami komplikasi jantung, termasuk

diantaranya gagal jantung, dan aritmia. Secara umum jika onset gagal jantung telah muncul,

waktu bertahan hidup pasien biasanya kurang dari 3 bulan jika tidak diterapi. Pemberian

chelation theraphy secara rutin dapat memberpaiki kondisi pasien dengan keadaan ini.

Namun, jika sudah terjadi gangguan fungsi sistolik jantung, angka survival pasien akan

terancam dan menjadi sangat terbatas. Modalitas diagnostik untuk mendeteksi kandungan

besi langsung pada jantung masih sangat terbatas maka teknik untuk memprediksi

prognosis pasien pun menjadi sangat terbatas (Gujja et al., 2010).

3. Preeklampsia

Preeklampsia adalah abnormalitas kehamilan yang ditandai dengan adanya

hipertensi, proteinuria, bersama dengan peningkatan kreatinin dan bersifat reversibel,

dimana gangguan ginjal akan membaik setelah bayi dilahirkan, dan merupakan penyebab

morbiditas dan mortalitas yang signifikan pada wanita hamil. Dari studi pada binatang

disepakati secara luas bahwa patologis yang terjadi pada eklampsia diakibatkan

adanya hubungan yang buruk dari plasenta ke uterus akan menyebabkan iskemia dan

stres oksidatif, dengan keterlibatan apoptosis selama remodeling plasenta. Diduga ada

suatu senyawa dari darah yang berasal dari plasenta yang iskemia sebagai penyebab

kerusakan sel endotel yang luas dan adanya respon inflamasi akan meyebabkan gejala-

gejala hipertensi, proteinuria dan edem mendadak yang menjadi karakteristik preeklamsi.

Berbagai studi menunjukkan adanya stres oksidatif akibat reaksi inflamasi pada

eklampsi sebagai kontributor penting pada kondisi ini, sedangkan studi yang lain lebih

menekankan pentingnya status besi, karena ditemukannya transporter besi di plasenta

yang sama dengan sel lain. Diduga kuat akibat kombinasi dari Fe2+ dan Fe3+ yang tidak

terikat (besi bebas) dan superoksida/peroksida yang terbentuk akibat reaksi inflamasi

akan menyebabkan pembentukan OH●, yang merupakan penyebab mekanis utama dari

manifestasi preeklampsi dan hal in didukung dengan temuan bahwa dengan pengikatan

besi yang sesuai (kelasi besi) akan memberikan keuntungan terapeutik. Status besi juga

99

berperan pada kehamilan. Juga ditemukan bukti adanya keterlibatan NO. Disamping itu

pemberian besi yang sering selama kehamilan khususnya pada tahap lanjut akan berperan

pada peningkatan besi bebas sehingga meningkatkan kemungkinan stres oksidatif.

Produksi superoksid dapat diinduksi kondisi hipoksia seperti pada tempat yang tinggi

sehingga kondisi preeklampsi lebih sering dijumpai di tempat yang tinggi. Eritropoietin

mungkin menjadi penanda stres oksidatif pada preeklamsi (Zamudio et al., 2007).

Preeklampsi lebih sering dijumpai pada mereka yang mengalami gangguan

metabolisme besi terutama kelebihan besi, seperti talasemia dan hemokromatosis. Pada

talasemia ditemukan penurunan hepsidin dan peningkatan NGAL dengan disregulasi

besi. Salah satu yang menarik perhatian adalah anggapan bahwa hepsidin lebih bersifat

sebagai peptida antimikroba dibandingkan regulator besi. Hal ini didukung temuan yang

dilaporkan Knox et al., bahwa terjadi peningkatan ekspresi gen hepsidin pada plasenta

tikus yang dibuat menderita preeklampsi. Hal ini konsisten dengan pendapat bahwa

perubahan pada pengikatan dan metabolisme besi akan mendukung preeklampsi (Knox

et al., 2007). Diketahui bahwa NGAL terlibat secara signifikan pada kehamilan karena

ekspresinya yang tinggi pada uterus sehingga hal ini pula yang mendasari pemberian

nama uterokalin untuk NGAL pada tikus untuk merefleksikan ekspresi NGAL yang tinggi

di uterus. Studi terbaru menunjukkan NGAL dianggap sebagai penanda biomedis yang

berguna untuk preeklampsi pada kehamilan trimester kedua.

4. Penyakit kardiovaskuler

Beberapa hal yang mendukung adanya peran besi disini adalah telah diketahui

bahwa peningkatan simpanan besi merupakan predisposisi untuk penyakit arteri koroner

dan infark miokard. Kemudian faktor protektif dari kondisi menstruasi yang dihubungkan

dengan berkurangnya besi menurunkan risiko penyakit jantung pada wanita muda (efek

ini menghilang pada saat paska menopause) dikemukakan Jerome Sulivan tahun 1981. Hal

yang menarik lainnya yaitu efek samping vaskuler dari homosistein yaitu penghambatan

vasodilatasi vaskuler, ternyata ditemukan tergantung pada besi, dan penurunan kadar

homosistein (contohnya dengan hanya suplementasi folat tanpa disertai dengan kelasi

besi tidak memberikan hasil yang diinginkan) sehingga hal ini membenarkan bahwa

dibutuhkan besi untuk menimbulkan efek tersebut. Sebaliknya, cadangan besi yang

meningkat merupakan faktor risiko untuk penyakit kardiovaskuler (Clarke et al., 2005).

Berbagai faktor seperti kadar lipid, stres, merokok, merupakan faktor risiko untuk

penyakit kardiovaskuler, penyakit arteri koroner dan penyakit lain yang berhubungan

(termasuk stroke); termasuk juga penyakit ginjal merupakan faktor risiko penyakit

kardiovaskuler. Kesemuanya konsisten dengan adanya keterlibatan penyebab yang

sama yaitu proses inflamasi. Ada bukti keterlibatan besi bebas (LIP) pada penyakit

kardiovaskuler. Besi akan memperantarai rantai sebab-akibat iskemia yang akan

membentuk (su)peroksida, dimana dengan adanya besi bebas akan memicu pembentukan

radikal OH● selama perkembangan penyakit jantung, khususnya selama cidera reperfusi,

dan hal ini akan dihambat pengikat besi yang sesuai. Eritropoietin, hormon dengan efek

multipel yang mungkin melibatkan metabolisme besi, diduga bersifat protektif (Parsa et

al., 2003).

Hipertensi telah diketahui merupakan faktor risiko dari penyakit kardiovaskuler dan

penyakit-penyakit lain dan terdapat bukti pula keterlibatan inflamasi sebagai penyebab

dasarnya, yang berhubungan dengan sindrom metabolik dan obesitas, dan terutama

100

diperantarai spesies oksigen reaktif. Juga ditemukan bukti bahwa beberapa gejala sisanya

mungkin diperantarai besi (Peterson et al., 2006).

Gejala sisa gagal jantung bersifat kompleks dan melibatkan proses perburukan yang

kronik dan berkelanjutan dari berbagai kondisi fisiologis. Spesies oksigen reaktif terlibat

di sini, hal ini didukung adanya temuan bahwa alopurinol (inhibitor poten dari xantin

oksidase) memperbaiki prognosis dan asam urat diketahui sebagai penanda biologis dari

gagal jantung. Biopirin, suatu produk degradasi dari bilirubin dan penanda stres oksidatif,

diketahui juga meningkat pada penderita dengan gagal jantung. Anemia merupakan hal

yang umum dijumpai (dan faktor risiko) pada gagal jantung dan hal ini menandakan

adanya peran disregulasi metabolisme besi dan diperlukan pengetahuan yang memadai

untuk mengerti spesifikasi dan peran pasti dari besi pada anemia kronik yang terjadi pada

penyakit jantung yang berhubungan dengan penyakit inflamasi (Weiss, 2005).

5. Aterosklerosis

Aterosklerosis merupakan penyakit inflamasi progresif yang ditandai akumulasi

lipid yang teroksidasi dan elemen-elemen fibrosa di arteri, yang dikenal sebagai plak.

Besi dan lipid yang teroksidasi keduanya dapat ditemukan di lesi aterosklerotik dan

pemberian kelasi besi akan menghambat hal ini. Terdapat hubungan antara status besi dan

aterosklerosis, disebabkan karena kemampuan besi bebas (LIP) untuk mempengaruhi

lipid, peroksidasi protein dan efeknya pada neutrofil dan transferin. Plebotomi tidak

memberikan keuntungan klinis disini. Kadar besi di plak berhubungan dengan jumlah

protein yang teroksidasi, dan dalam suatu studi besi yang terdeteksi (khususnya Fe3+)

pada jaringan aterosklerotik adalah 17x lebih besar daripada di jaringan sehat.

Ternyata senyawa statin sangat penting dalam penanganan pasien dengan aterosklerosis

karena disamping kemampuannya dalam menghambat enzim HMG-CoA reduktase dan

menurunkan kolesterol serum, statin juga berefek anti inflamasi, bekerja pada faktor

transkripsi NF-κB. Selain itu, beberapa statin mempunyai kemampuan mengikat besi

(Dombrecht et al., 2006). Target kerja lain dari statin, selain HMGCoA reduktase adalah

β2-integrin leucocyte function antigen-1 (LFA-1). Walaupun masih banyak yang belum

diketahui mengenai hubungan besi dengan lesi aterosklerosis baik aspek pemeriksaan

status status stres oksidatif besi maupun senyawa sebagai penanda status besi yang

mencerminkan status besi di jantung, namun demikian satu hal sudah pasti adalah gangguan

metabolisme besi terlibat dalam pembentukan lesi aterosklerotik, dan pengikatan besi yang

memadai dengan kelator besi dapat membantu mencegah dan mengatasinya. Status besi

juga terlibat dalam penyakit vaskuler kronik dan perilaku luka (Bergan et al., 2006).

6. Stroke

Beberapa hal yang mendukung bahwa stroke terkait dengan reaksi inflamasi dan

radikal bebas adalah otak kaya akan besi. Faktor lain bahwa kelebihan besi juga memicu

akibat dari stroke dan pengikatan besi atau radikal bebas yang memadai akan mengurangi

efek ini. Hal yang menarik bahwa dijumpai peningkatan NGAL plasma pada stroke,

meskipun stroke merupakan penyakit yag terlokalisir. Berbagai studi lain menunjukkan

adanya manfaat dari managemen stroke dengan pemberian obat anti inflamasi dan

antioksidan untuk menurunkan jumlah spesies oksigen reaktif (Margail et al., 2005).

101

7. Penuaan

Penuaan adalah penurunan status penampilan dan status kesehatan seiring dengan

bertambahnya usia. Cadangan besi cenderung meningkat seiring dengan usia, sebagian

diduga karena faktor diet (Fleming et al., 2002). Secara normal, kadar besi dalam sel juga

meningkat seiring meningkatnya umur sel. Teori-teori utama tentang proses penuaan

mengindikasikan adanya hubungan antara inflamasi progresif, kerusakan seluler dan

proses reparasi seluler dan tentunya ROS berperan penting pada proses penuaan. Walau

pembentukan ROS selalu terjadi tapi ROS diproduksi dengan kadar yang berbeda beda

pada jaringan yang berbeda dan fokus perlu diberikan khususnya pada senyawa radikal

hidroksil dan peroksinitrit yang terbentuk akibat adanya katalisis besi yang bebas,

yang mempunyai efek terbesar yang perlu dihambat pembentukan dan reaktivitasnya.

Dengan ditemukannya berbagai penyakit seiring meningkatnya usia, yang diduga melalui

mekanisme adanya stres oksidatif, maka mengobati penuaan dapat mengobati penyakitnya,

dan penting untuk dikenali bahwa sebagian besar penyakit merupakan akibat dari proses

penuaan (Finkel et al., 2005).

8. Kerapuhan

Isutentangpenuaantidakhanyatentangbagaimanaterjadinyanamunjugamembahas

bahwa penuaan dapat bermanifestasi dalam serangkaian perubahan fisiologis, yang

termasuk kerapuhan, dimana spesies oksigen reaktif sangat berperan. Terdapat berbagai

aspek fisiologis dan metabolisme yang kehilangan fungsinya selama proses penuaan

(seperti sistem kardiovaskuler dan fungsi kognitif) dan metabolisme besi diketahui akan

berubah seiring dengan bertambahnya usia manusia, dengan anemia merupakan ikutan

yang umum dijumpai pada penuaan. Yang masih menjadi pertanyaan adalah seberapa

banyak gangguan metabolisme besi menjadi penyebab percepatan proses penuaan dan

hal ini tidak mudah untuk diatasi. Dari studi pada Drosophilia dan ragi ditemukan adanya

peningkatan masa hidup dengan penurunkan kadar besi. Dari semua studi dan riset

pada penuaan, kerapuhan menunjukkan hubungan antara metabolisme besi yang tidak

terkontrol secara adekuat sebagai bagian dari cidera akibat spesies oksigen reaktif dalam

memicu proses penuaan dan kerapuhan (Kell, 2009).

9. Umur panjang

Meskipun penuaan dan panjang umur bukan merupakan hal yang sama dan panjang

umur bukan suatu penyakit, studi tentang penuaan sering dikerjakan dengan perhatian

untuk perbaikan pengertian tentang kehidupan panjang dan kehidupan panjang tentunya

terkaitdenganpenyakitakibatusia. Hiduppanjangdariberbagaiorganismedapatbervariasi

akibat manipulasi pada sejumlah proses atau penyakit. Disini dikatakan, restriksi kalori

atau diet merupakan kontributor untuk kehidupan panjang dan bertindak sebagai akar dari

proses-proses yang terlibat. Restriksi kalori tampaknya berhubungan dengan penurunan

kecepatan produksi spesies oksigen reaktif dan kerusakan akibat spesies oksigen reaktif,

dimana dalam hal ini diharapkan restriksi substrat akan membuat keseimbangan redoks di

mitokondria ke arah lebih oksidatif dan meminimalkan jumlah reduksi elektron oksigen

dengan 1 – 2 elektron untuk membentuk peroksida dan superoksida. Hal yang menarik

bahwa restriksi kalori akan memperbaiki status besi dan perbaikan status besi ini akan

meningkatkan masa kehidupan panjang (Tracivouluo et al., 2006). Restriksi kalori juga

102

ditunjukkan berefek pada respon stres yang berbeda antara sel normal dan sel tumor,

meskipun studi ini relatif tidak memperhatikan status besi (Kell, 2009).

Antioksidan dapat juga mempengaruhi ketahanan hidup. Seperi melatonin yang

diketahui akan memperpanjang masa hidup Drosophila sedangkan Caenorhadbitis

elegans juga dapat diperpanjang dengan meniru senyawa SOD dan katalase, dan juga

dengan berbagai antioksidan dan obat-obatan lain. Sebagai contoh, pada C.elegans

yang bermutan dengan penurunan aktivitas insulin-like growth factor (contohnya mutan

daf2 dengan jumlah DAF16 FOXO-like transcription factor lebih besar) dapat hidup

hampir 2 kali masa hidup tipe aslinya dan memproduksi lebih banyak katalase, superoksid

dismutase (sod-3) dan glutation-S-transferase (Litgow et al., 2005).

Secara keseluruhan, terdapat kombinasi poten dari stres oksidatif yang menyebabkan

pembentukan peroksida dan radikal yang merusak dengan proses katalisasi dari besi

dan reaksi lebih lanjut akibat besi yang tidak terikat dengan baik, yang menyebabkan

kerusakan yang fatal. Besi, tembaga da119n H2O2 dianggap sebagai trias toksik (toxic

triad). Mengingat hanya sedikit yang dapat kita lakukan untuk mengontrol produksi

superoksida dan peroksida, maka yang masih memungkinkan adalah kita dapat mencoba

dan memperbaiki metabolisme dalam arti mengikat semua komponen besi atau spesifikasi

besi dengan mengatur diet atau secara farmakologis (Kell, 2009).

10. Artritis reumatoid

Salah satu penyakit dengan etiologi yang diketahui berhubungan dengan spesies

oksigen reaktif adalah artritis reumatoid. Secara umum, status besi yang rendah (mungkin

anemia) merupakankarakteristikdarisuatuartritisreumatoid, namunsebaliknyaditemukan

besi yang tinggi di cairan sinovial sendi yang terkena. Hal ini menimbulkan dugaan

adanya gangguan metabolisme besi pada artritis reumatoid, dan mekanisme dimana

peningkatan superoksid akan membebaskan besi dari ferritin di cairan sinovial, selanjutnya

mengkatalisir kerusakan yang timbul akibat radikal hidroksil. Proses autokatalitik ini

bersifat destruktif. Eritrosit yang mengalami oksidasi juga dapat membebaskan besi. Juga

ditemukan kadar antioksidan seperti vitamin E yang rendah. Bukti lain menunjukkan

bahwa pengikatan besi (kelasi) yang memadai dapat memperbaiki gejala-gejala artritis

reumatoid, meskipun hal ini tidak ditemukan pada desferroksamin (Dombrecht et al.,

2004).

Satu hal yang menarik pada artritis reumatoid adalah dijumpai keluhan kejang pada

kaki (restless leg syndrome) yang terkait dengan kehamilan dan defisiensi besi. Reseptor

transferrin serum pada kasus ini tampaknya mencerminkan pengukuran defisiensi besi

yang lebih sensitif. Selain itu, juga ditemukan hubungan dengan sindrom lain seperti

penyakit kardiovaskuler. Namun yang menarik bahwa disregulasi metabolisme besi

terbukti memainkan peranan yang bermakna pada kasus kasus dengan artritis rematoid

(Mascitelli et al., 2005).

11. Lupus (SLE)

Lupus atau SLE, menggambarkan suatu sindrom yang berhubungan dengan artritis

dan rematik yang berawal dari proses auto-imunologi atau inflamatorik dan manifestasi

yang beragam, namun ditandai kelelahan yang sering sebagai akibat dari anemia. Hal ini

menunjukkan peran tertentu dari disregulasi besi (karena berbagai sebab) dan terdapat

beberapa bukti untuk hal ini. Walau anemia merupakan gambaran suatu penyakit SLE,

103

serum feritin ditemukan meningkat pada SLE, dan beberapa penanda serum lipid dari

stres oksidatif (yang disebabkan produksi radikal hidroksil yang dikatalisir besi yang

tidak terikat) juga dijumpai (Abou-Raya et al., 2004).

Juga terdapat hubungan yang sangat menarik antara SLE dan metabolisme vitamin

D (Cutolo et al., 2008), yang juga berhubungan dengan statin dan aterosklerosis. Terdapat

bukti dari manfaat statin dalam terapi dan bahkan perbaikan dari lupus. Dari berbagai

pandangan secara keseluruhan terdapat bukti pendahuluan bahwa pengikatan besi mungkin

dapat digunakan sebagai mediator yang berharga dalam penanganan kondisi penyakit ini

mengingat adanya kaitan antara proses inflamasi serta stres oksidatif.

12. Asma, PPOK (penyakit paru obstruktif kronik) dan penyakit paru lainnya

PPOK adalah penyakit kronik dan progresif yang ditandai penurunan fungsi

respirasi, kapasitas latihan dan status kesehatan. Penyakit ini juga bersifat periodik,

sehingga dikenal istilah eksaserbasi. Eksaserbasi akut dari PPOK ditandai perburukan

gejala-gejala pasien yang awalnya stabil, dengan variasi dari hari ke hari, onsetnya akut,

dan membutuhkan perubahan pengobatan pada pasien dengan dasar PPOK. Merokok

adalah penyebab utama radikal bebas (termasuk besi) dan merupakan penyebab utama

PPOK. Dengan demikian, ditemukan bukti keterlibatan inflamasi dan spesies oksigen

reaktif pada PPOK baik pada kondisi stabil maupun eksaserbasi. Juga ditemukan bukti

yang bermakna adanya keterlibatan besi (dan logam berat) dalam perkembangan PPOK

dan penyakit paru lain (Mutii et al., 2006). Hem oksigenase juga terlibat secara signifikan,

dan besi di paru-paru ditemukan meningkat dengan kadar serum transferin lebih rendah.

Penyakit paru lain dimana spesies oksigen reaktif dan besi terlibat adalah Adult Respiratory

Distress Syndrome dan fibrosis kistik. Asma juga adalah penyakit inflamasi yang telah

diketahui dan dihubungkan dengan spesies oksigen reaktif (ROS) yang dikatalisir besi

(Kocigit et al., 2004).

13. Inflammatory bowel disease (IBD)

Secara definisi, IBD seperti penyakit Crohn dan kolitis ulseratif, adalah penyakit

inflamasi, meskipun peran inflamasi dan produksi spesies oksigen reaktif telah diketahui,

namun proses asalnya belum diketahui dengan pasti. Umumnya penyakit ini sering disertai

dengan anemia, yang menunjukkan gangguan pada absorbsi dan/atau metabolisme besi

dan sangat mungkin pada absorbsi. Anemia dapat diketahui dengan memeriksa feritin

dan kadar serum transferin dan perbaikannya dimungkinkan dengan pemberian suplemen

besi ditambah dengan eritopoietin. Diduga bahwa beberapa isu ini berhubungan dengan

spesifikasi besi yang biasanya tidak dapat diketahui dengan cara yang pasti (Kruiedinier

et al., 2003).

14. Degenerasi makula (Age-related macular degeneration)

Degenerasi makula pada usia tua merupakan penyebab utama kebutaan dan

ketidakmampuan pada orang tua di negara maju. Berbagai komponen plak aterosklerotik

ditemukan pada penyakit ini, sehingga menjelaskan suatu mekanisme antara patogenesis

penyakit ini dan ateroslerosis. Kadar besi retina meningkat sejalan dengan usia, besi

terlibat secara signifikan pada kondisi ini dan pengikatan besi (kelasi) mungkin dapat

mengatasi penyakit ini. Diet antioksidan juga bersifat protektif. Sumber besi tampaknya

berasal dari kelebihan angiogenesis dan kebocoran dari pembuluh darah, yang dikatalisir

104

VEGF. PEGylated aptamer terhadap VEGF (pegaptanib) atau antibodi monoklonal

(ranibizumab), telah memberikan sesuatu yang menjanjikan dalam terapi degenerasi

makula. Sehingga menjadi masuk akal jika terapi kombinasi dengan salah satu agen

tersebut ditambah pengikat besi yang sesuai akan lebih efektif (Takeda et al., 2007).

15. Psoriasis

Psoriasis adalah penyakit inflamasi dimana terdapat keterlibatan produksi radikal

bebas dan spesies oksigen reaktif. Disini terdapat bukti yang jelas adanya gangguan pada

metabolisme besi. Pendekatan awal terapi dengan serangkaian pengikat besi tampaknya

sampai saat ini belum dilakukan evaluasi yang lebih baik (Wojas et al., 2007).

16. Gout

Gout adalah penyakit inflamasi penting lain, ditanda akumulasi asam urat. Terdapat

bukti bahwa penyakit ini juga merupakan penyakit kelebihan besi dan akumulasi asam

urat, baik sebagai antioksidan dan pengikat besi, adalah sebagai respon akibat kelebihan

besi. Dan hal ini didukung bukti bahwa terjadi remisi dari gejala-gejala gout dapat dicapai

dengan pengurangan besi, baik dengan plebotomi atau kelasi (Fachini, 2003).

17. Penyakit hati alkoholik dan bentuk lain

Telah diketahui bahwa kelebihan kronik dari besi atau alkohol, dapat merusak liver

dan organ lain, dan kombinasi keduanya dapat saling memperberat efek yang lain. Secara

spesifik, pada penyakit hati alkoholik, baik besi dan alkohol memberikan kontribusi untuk

terjadinya fibrosis hati. Kelebihan besi diketahui bersifat hepatotoksik, menyebabkan

kanker liver, dan penurunan kadar besi atau pengikatan atau kelasi besi akan bersifat

protektif. Hepsidin juga diduga mungkin terlibat pada proses timbulnya kondisi ini

(Bridle et al., 2006).

18. Merokok

Tembakau rokok mengandung banyak bahan yang tidak menyenangkan dan

karsinogenik, dan tembakau rokok merupakan penyebab utama karsinoma paru dan organ

lain, seperti telah dilaporkan dalam studi epidemiologis (Doll et al., 2004). Berbagai

partikel yang berhubungan dengan rokok dan juga yang dikonsumsi dari bahan lainnya

adalah sangat banyak mengandung/dimuati mikropartikel besi sebagai katalis utama

dari produksi radikal hidroksil, yang tidak diragukan lagi merupakan kontributor yang

signifikan.

19. Malaria

Seperti sel-sel tumor, parasit malaria Plasmodium falciparum membutuhkan besi

untuk pertumbuhannya, dan terdapat bukti bahwa aktivitas penurunkan ketersediaan

besi akan menjadikan jenis senyawa sebagai obat yang menjanjikan untuk terapi lain

anti malaria (Doherty et al., 2007). Perlu dicatat dalam konteks ini, bahwa pembentukan

radikal yang dikatalisir besi juga terlibat signifikan dalam kerja anti malaria artemisin

(yaitu efek sitotoksik) dan kerja ini dapat dihambat pengikat besi, sehingga kombinasi

artemisin dan terapi pengikat besi merupakan kontraindikasi.

105

20. Antimikroba

Seperti diketahui mikroba membutuhkan besi untuk pertumbuhannya, maka

kondisi besi yang berlebihan dapat meningkatkan infektifitas atau virulensi kuman, dan

pengikatan besi akan memperkuat efek bakteriostatik dari antibiotik. Muncul terapi terbaru

lain dengan mekanisme kerja melalui penurunan ketersediaan besi dengan menggunakan

hepsidin atau NGAL (Saiga et al., 2008). Pengikat besi juga menghambat trypanosoma

dan perubahan metabolisme besi juga berhubungan dengan infeksi virus (Breidbach et

al., 2002).

21. Sepsis yang menyebabkan kegagalan organ dan kematian: severe inflammatory

response syndrome (SIRS)

Diketahui bahwa salah satu akibat dari infeksi bakteri (sepsis) adalah syok sepsis,

dan hal ini diperantarai komponen lipopolisakarida (LPS) dari membran luar bakteri gram

negatif, dimana kasus-kasus yang terburuk akan menyebakan gagal organ multipel sampai

kematian. Kerja LPS tidak tergantung jumlah bakteri, sama dengan fenomena gagal

organ multipel tanpa infeksi. Pengenalan gejala-gejala dalam respon inflamasi awal telah

menyebabkan berkembangnya ide tentang Systemic Inflammatory Response Syndrome

(SIRS) yang menyebabkan gagal organ multipel, baik melalui apoptosis dan nekrosis.

Diduga fenomena ini berhubungan dengan hiperproduksi dari spesies oksigen reaktif.

Kadar besi bebas di sirkulasi meningkat pada sepsis dan kondisi lain yang berhubungan.

Pengukuran langsung dari kematian sel akibat oksidan menunjukkan bahwa sebagian

besar besi bebas terkonsentrasi di lisosom, dan pengikatannya dapat mencegah kematian

sel (Cuzzocrea et al., 2003; Messaris et al., 2004).

Berbagai faktor inflamasi di sirkulasi telah ditemukan berhubungan dengan

terjadinya syok sepsis, seperti tissue necrosis factor (TNF) dan respon seluler melalui

toll-like receptor, terlibat dalam proses ini. Akan tetapi pemberian antibodi terhadap TNF

tidak menghambat gagal organ multipel akibat syok sepsis, sehingga diduga ada agen

perusak lainnya yang berperan dan tampaknya melibatkan produksi radikal hidroksil yang

diperantarai besi. Dalam kaitan ini ada hal yang menarik dimana antioksidan melatonin

ditemukan efektif terhadap syok sepsis, terutama dalam kombinasi dengan pengikat/

kelasi besi. Efek protektif eritropoietin masih perlu untuk diteliti lebih lanjut (Cuzzocrea

et al., 2003).

Besi, respon imun dan infeksi

1. Sistem imunitas manusia

Sistemimunadalahsemuamekanismeyangdigunakanbadanuntukmempertahankan

keutuhan tubuh sebagai perlindungan terhadap bahaya yang timbul baik dari luar maupun

dari dalam tubuh sendiri. Mekanisme ini diperlukan untuk tiga hal utama yaitu: pertahanan,

homeostasis dan pengawasan. Fungsi pertahanan ditujukan terhadap invasi kuman

mikroorganisme, homeostasis untuk mengeliminasi komponen tubuh yang sudah tua dan

tidak berguna bagi tubuh sedang fungsi pengawasan diperlukan untuk menghancurkan

sel-sel yang bermutasi ganas (Abbas, 2005).

Ada dua mekanisme utama tubuh dalam rangka mempertahan diri dari serangan

kuman yaitu respon imun yang alami (innate) dan respon yang didapat (adaptive). Respon

alami timbul dengan intensitas yang hampir sama pada setiap paparan, karena sistem

imun alami tidak mempunyai mekanisme memori. Respon ini timbul lebih dulu dari

106

respon adaptif. Komponen seluler dari sistem ini adalah makrofag, granulosit dan sel NK

(Natural Killer) yang dengan sistem reseptor (toll-like) dapat membedakan antara benda

asing dengan sel sendiri. Respon imun adaptif adalah antigen-specific dimana respon

yang didapat akan meningkat sesuai dengan jumlah paparan yang terjadi sehingga respon

adaptif akan makin efisien dan makin cepat pada paparan ulang. Ada berbagai antigen

yang dapat memicu respon adaptif dan imunitas ini dapat berlangsung lama tapi tidak

permanen (Deckera, 2004). Sistem ini dapat membedakan antara self dan non-self dengan

menghancurkan yang non-self dan membiarkan yang self. Respon imun adaptif meliputi

proses proliferasi dari sel B dan T yang antigen-spesific, yang akan terjadi apabila ada

ikatan antara reseptor permukaan sel ini dengan antigen. Sel tertentu yang dikenal sebagai

APC (antigen presenting cell) akan membawakan antigen kepada sel limfosit dan akan

terjadi kolaborasi diantara mereka sebagai respon terhadap antigen tersebut. Sel limfosit

B akan memproduksi imunoglobulin yang dapat mengikat antigen sehingga dapat

mengeliminasi mikroorganisme ekstraseluler. Sel T akan membantu sel B untuk membuat

antibodi dan juga dapat membunuh patogen intra seluler dengan mengaktifkan makrofag

serta membunuh sel yang terinfeksi virus. Respon imun baik alami maupun yang adaptif

diperlukan untuk bekerjasama dalam rangka mengeliminasi patogen (Decker a, 2004).

Perkembangan sel limfosit T dan B

Untuk dapat berfungsi sebagai respon imun adaptif maka semua komponen

seluler yang berasal dari sel induk pluri potent akan menjalani proses pematangan pada

kelenjar limfe, lien dan jaringan limfe di mukosa (MALT = mucosal associated lymphoid

tissue). Diferensiasi awal sel limfosit baik sel B yang mengalami aktivasi pada germinal

center sumsum tulang maupun sel T yang diaktivasi lebih banyak didapatkan di daerah

parafolikuler kelenjar timus, merupakan peristiwa yang disebut antigenless yaitu tidak

diperlukan adanya stimulasi antigen akan tetapi begitu sel B dan T ini selesae menjalani

seleksi positif dan negatif dan mulai mengekspresikan reseptor pada permukaannya

maka akan diperlukan stimulasi antigen yang sesuai sehingga sel yang bersangkutan

berkembang lebih jauh dan survive. Semua proses pematangan tersebut terjadi pada

sistem yang disebut sebagai jaringan limfoid sekunder, dimana proses aktivasi sel B

dan sel T dilakukan pada kompartemen yang berbeda. Dan semua proses diferensiasi

seluler akan membutuhkan interaksi antara lingkungan mikro (niche) dan sitokin serta

growth factors yang memadai sehingga dapat berjalan secara seimbang dan terkoordinasi

(Abbas, 2005).

Sel B yang berkembang pada fase awal dari kehidupan dikenal sebagai sel B1.

Hampir semua sel B1 mempunyai CD5, suatu molekul adesi dan molekul sinyal. Mereka

ini merupakan sumber dari antibodi natural yaitu suatu antibodi IgM yang polireaktif

(molekul ini dapat mengenal beberapa antigen yang berbeda bahkan juga patogen

yang komensal serta autoantigen). Secara umum antibodi ini mempunyai afinitas

yang rendah. Sebaliknya sel B yang tidak mempunyai molekul CD5 yang biasanya

berkembang belakangan dikenal sebagai sel B2. Sebelum bertemu dengan antigen sel

ini mengekspresikan bersama-sama molekul IgM dan IgD pada permukaannya dan

pada saat sel akan menjadi sel memori, sel ini akan melakukan class-switching dan

mengekspresikan IgA, IgG atau IgE sebagai reseptor permukaannya. Komplek antibodi-

antigen dan komplemen yang terbentuk pada jaringan limfoid sekunder berdekatan

dengan lokasi sel dendritik sehingga hal ini akan menginisiasi pembentukan area yang

107

disebut sebagai germinal center yaitu suatu area dimana sel B akan teraktivasi sehingga

menimbulkan respon imun. Di sini sel B2 yang bertemu dengan antigen akan melakukan

immunoglobulin class switching dan akan memproduksi IgA, IgG atau IgE. Sel plasma

dan sel memori juga terbentuk di germinal center. Akan tetapi fase akhir dari diferensiasi

sel B2 menjadi sel plasma terjadi pada jaringan limfoid sekunder di luar germinal center.

Meskipun umumnya berumur pendek, kadang-kadang sel plasma dapat survive sampai

berminggu-minggu pada sumsum tulang.

Seperti dengan perjalanan alami dari sel B, sel T juga berdiferensiasi menjadi sel T

yang fungsional artinya menjadi sel T yang mampu untuk melaksanakan fungsi utamanya

yaitu sebagai sel efektor yang efektif dari respon imun adaftif kita terutama respon imun

seluler. Semua proses pematangan sel T ini terjadi di kelenjar timus dimana sesuai dengan

lingkungan mikronya akan memungkinkan sel T mengalami seleksi baik seleksi positif

maupun seleksi negatif yang semuanya dikenal sebagai thymic education. Selama proses

ini sel T akan mendapatkan penanda spesifiknya seperti TCR (T Cell Receptor), CD3,

CD4 atau CD8 dan CD2 (Abbas, 2005).

Sel induk secara terus menerus akan bermigrasi dari sumsum tulang ke timus, dimana

sel ini akan berkembang menjadi sel T. Bukti terakhir menunjukkan bahwa walaupun

terjadi degenerasi parsial pada timus orang dewasa namun sel T tetap berkembang

pada timus sepanjang hidupnya. Sel T dengan α/β TCR akan tetap di sini sambil terus

mengalami prosedur seleksi. Tidak seperti molekul antibodi yang juga merupakan BCR

(B Cell Receptor), dapat mengenal antigen dalam bentuk utuh (native/natural), TCR

hanya dapat mengenal fragmen peptida dari intraseluler antigen yang sebelumnya telah

diproses sel makrofag dan dipresentasi molekul MHC yang sesuai. Susunan asam amino

baik yang berasal dari MHC maupun dari peptida antigen dapat dikenal TCR. Jadi TCR

dapat mengenal molekul MHC yang berasal dari tubuh sendiri (self) bersama dengan

peptida yang berasal dari antigen asing. Karena itu untuk dapat mengenal antigen asing

yang dipresentasikan molekul MHC maka sel T harus mengenal self MHC. Molekul MHC

adalah molekul yang sangat polimorfik. Dan untuk mengenalnya tanpa menimbulkan

autoreactive diperlukan suatu mekanisme kontrol yang disebut dengan thymic education,

yaitu suatu proses seleksi termasuk yang dikenal dengan positive selection dan negative

selection (Poulin et al., 2003).

Sel yang lolos positive selection adalah sel T yang mengekspresikan TCR yang

mampu berinteraksi dengan MHC-selfpeptide complexes yang terbentuk pada sel epitel

korteks timus. Positive selection akan mematikan tombol apoptosis yang sebelumnya

terjadi pada perkembangan alami dari sel T. Lebih dari 95% dari sel T tidak akan terseleksi

pada fase ini sehingga akan mati di dalam timus. Sebaliknya pada negative selection

adalah mekanisme yang dapat menginduksi apoptosis pada sel T yang mengekspresikan

TCR yang bereaksi dengan afinitas tinggi dengan kompleks self MHC-self peptide pada

permukaan sel dendritik dan makrofag yang berasal dari sumsum tulang pada daerah

medula dari timus (Decker, 2004).

Untuk dapat menimbulkan infeksi, bahan patogen harus berhasil melalui 3

tingkatan pertahanan tubuh yaitu adanya barier permukaan seperti ensim dan mukus

baik yang langsung bersifat antimikrobial maupun dengan menghambat perlengketan

dari mikroba tersebut. Setelah mampu melewati barier ini maka patogen tersebut akan

berhadapan dengan 2 jenis pertahanan yaitu respon imun yang alami (innate immune

responses) dan respon imun yang adaptif (acquired immune responses). Tubuh secara

108

potensial dapat bereaksi hampir pada semua hal yang dapat berikatan dengan reseptor

sistem imun. Molekul antigen ini bisa merupakan molekul kecil yang simpel sampai pada

molekul sangat kompleks. Baik reseptor sel T maupun reseptor sel B dapat mengikat

bagian dari antigen yang dikenal dengan epitop sehingga membentuk kompleks ikatan

antigen reseptor yang selanjutnya akan mestimulasi respon tubuh yang sesuai. Antigen

yang dapat memicu respon imun disebut sebagai imunogenik, dan tidak semua antigen

secara alami imunogenik. Antigen dengan molekul kecil yang non-imunogenik disebut

sebagai hapten dan harus berikatan dengan molekul yang lebih besar yang imunogenik

yang disebut dengan carriers, untuk dapat menimbulkan respon imun. Sedang karbohidrat

harus berikatan dengan protein agar dapat merangsang respon imun seperti pada kasus

antigen polisakarida pada vaksin Haemophilus influenzae. Banyak mikroorganisme

secara alami mempunyai apa yang disebut adjuvant immunostimulatory molecules seperti

lipopolysaccharide dan muramyl dipeptide sehingga dapat menambah respon imunitas

(Delves et al., 2000).

Tanda penting sel imun baik imunitas alami maupun adaptif, adalah kemampuannya

untuk bermigrasi dan beredar dari darah ke jaringan limfoid dan non-limfoid (imun

alami) dari non-limfoid ke jaringan limfoid (sel dendritik) dan dari darah ke pembuluh

limfe melalui organ limfoid perifer (limfosit). Sedang fungsi lain dari sistem imun

adalah mempertahan diri dari serangan kuman infeksi. Salah satu pengetahuan yang

sangat penting dalam hal interaksi antara respon imun dengan kadar besi intraseluler dan

perubahan metabolisme besi di tingkat lingkungan mikro adalah klarifikasi dari beberapa

gen yang terlibat dalam homeostasis besi dimana gen dan protein ini diekspresikan pada

beberapa sel efektor dari sistem imunitas tubuh. Beberapa gen dan protein yang terlibat

pada proses homeostasis besi dan kaitannya dengan fungsi imunitas tubuh dapat dilihat

pada tabel di bawah. Dengan mempertimbangkan bahwa hampir pasti semua sel efektor

yang terlibat dalam reaksi imunitas dapat mengekspresikan gen yang ikut terlibat dalam

proses metabolisme besi maka peran dari sel imun dalam homeostasis besi sistemik tidak

dapat dipungkiri lagi (Porto et al., 2007).

2. Besi dan imunitas

Besi dan imunitas alami

Sebagai elemen yang penting dalam aktivitas seluler, besi memainkan peran sentral

dalam pertarungan untuk mempertahankan hidup antara tubuh manusia dan patogen yang

ada dimana masing-masing pihak mengembangkan berbagai macam mekanisme untuk

dapat menguasai pemasukan dan penggunaan besi. Mikroorganisme mengembangkan

bermacam strategi untuk mengambil besi dari lingkungannya dan membawa molekul yang

penting bagi patogen yang bersangkutan (Radtke et al., 2006). Di pihak lain, tubuh kita

juga mengembangkan kemampuan untuk memodulasi metabolisme besi ditingkat seluler,

tidak hanya untuk penggunaannya sebagai katalisator untuk membentuk radikal bebas

yang mampu membunuh kuman, tapi juga disisi lain untuk mengurangi ketersediaan besi

bagi kuman patogen tersebut. Banyak gen dan protein yang awalnya terlibat pada proses

metabolisme besi, seperti protein pengikat besi, protein tranport dan protein penyimpan

besi, akhir-akhir ini diketahui terlibat juga pada respon imunitas. Dan menjadi makin jelas

bahwa sel imunitas alami sebagai bagian pertahan non-spesifik terhadap infeksi, ternyata

dilengkapi dengan protein dan gen yang dapat mempengaruhi keseimbangan besi baik

di tingkat seluler maupun sistemik ( Nemeth et al., 2004). Salah satu molekul penting

109

di sini adalah hepsidin, yang awalnya diduga sebagai molekul antimikrobial yang berasl

dari hati dan ternyata sekarang terbukti memainkan peran penting dalam metabolisme

besi. Bahkan temuan terkini melaporkan hepsidin di ekspresikan pada sel imun alami

seperti makrofag dan netrofil. Kedua sel tersebut diketahui dapat bermigrasi dari darah

ke tempat infeksi dan dengan mengekspresikan molekul hepsidin kedua sel tersebut

membantu respon imun alami dalam mempertahankan tubuh dari invasi kuman patogen

dengan mengurangi ketersediaan besi (Peyssonnaux et al., 2006). Ekspresi hepsidin sel

mieloid nampaknya tergantung pada aktivasi TLR4 yang merupakan reseptor penting

untuk LPS. Akan tetapi ekspresi hepsidin sel mieloid ini tidak dapat distimulasi besi.

Hal ini menunjukkan adanya jalur sinyal yang berbeda untuk aktivasi hepsidin sebagai

respon terhadap infeksi atau kelebihan besi (Peyssonnaux et al., 2006). Mekanisme yang

mendasari sinyal infeksi yang berbeda ini belum diketahui dengan jelas.

Selain peran hepsidin, molekul protein lainnya yang berperan pada proses transpor

besi dari fagosom ke sitosol juga berperan penting dalam respon imun alami melalui

TLR4. Molekul tersebut adalah NRAMP1(natural resistence-associated macrophage

protein 1). Molekul NRAMP 1 ini diekspresikan sel fagosit dimana molekul ini direkrut

dari kompartemen lisosom dibawa ke membran fagosom dimana di sini molekul ini

berfungsi sebagai antimikrobial yang efisien dengan mekanisme pengurangan ketersediaan

besi. Tikus yang Nramp 1 mengalami mutasi menunjukkan kerentanan terhadap infeksi

kuman intraseluler termasuk salmonella, mikobakterium dan leismania. Demikan pula

mutasi pada manusia juga menunjukkan adanya kerentanan terhadap infeksi tuberkulosis.

NRAMP2 yang juga dikenal dengan DMT1 merupakan protein transpor besi yang

penting pada mamalia, dan seperti halnya NRAMP1, molekul ini juga diinduksi infeksi

kuman intraseluler seperti mikobakterium. Molekul ini juga diduga berperan penting

dalam proses daur ulang sel darah merah dari fagosom ke sitoplasma. Ketersediaan besi

yang rendah juga bisa disebabkan masuknya laktoferin suatu protein yang berasal dari

sel netrofil, kedalam makrofag. Laktoferin adalah molekul kelator besi yang poten yang

akhir-akhir ini juga diketahui mempunyai peran menjembatani fungsi imun alami dan

imun adaptif. Studi in vivo dan in vitro dapat menunjukkan bahwa laktoferin mampu

memacu proses proliferasi dan diferensiasi dari sel limfosit T menjadi sel Th1 atau Th2

sehingga dianggap mempunyai peran mengatur respon imun melalui keseimbangan

aktivitas Th1/Th2 (Fischer et al., 2006). Molekul protein lain, lipokalin2 telah diketahui

merupakan komponen penting dari sistem imun alami dan respon fase akut. Pada saat ada

infeksi TLR pada sel imun alami akan menstimulasi transkripsi, translasi dan sekresi dari

lipokalin2, yang selanjutnya akan menghambat pertumbuhan bakteri karena molekul ini

dapat mengikat siderofor bakteri tersebut (Flo et al., 2004).

Besi dan imunitas adaptif

Sel efektor penting pada reaksi imun adaptif adalah sel limfosit baik yang berasal

dari kelenjar timus (limfosit T) maupun yang berasal dari sumsum tulang (limfosit B)

dengan beberapa jenis subtipe yang ditandai dengan fungsi dan produksi sitokinnya yang

berbeda (O‟Garra et al., 2004). Dibalik imunitas adaptif ada sekumpulan sel dan molekul

yang kompleks yang terlibat dalam reaksi tanpa melibatkan antigen dan secara kolektif

disebut sebagai imunitas alami. Ada dua model untuk menjelaskan tentang imunitas alami

ini yaitu model yang mengenali patogen melalui pattern recognizing receptors yang secara

umum dikenal sebagai toll-like receptors (TLRs), sedang model kedua dikenal dengan

110

model bahaya, dimana model ini didasarkan pada asumsi bahwa produk dari sel yang

rusak atau stres akan memberikan sinyal bahaya ke tubuh sehingga hal ini akan memicu

respon imun alami. Sel efektor untuk imunitas alami adalah sel mieloid dan limfosit yang

bereaksi dengan sel target tanpa melalui pengenalan MHC (major histocompatibility

complex). Sedangkan sel ketiga adalah sel dendritik dimana sel ini dianggap sebagai

pusat dari interaksi sinyal antara imun alami dengan imun adaptif dimana sel dendritik

ini akan menterjemahkan sinyal dari imun alami yang akan menuntun fungsi sel dalam

imun adaptif. Dalam perkembangan terakhir ini telah banyak pemahaman yang didapat

tentang berbagai fungsi dari sistem imun kita diluar dua hal yang klasik tentang imun

adaptif yaitu spesifisitas antigen dan sel memori (Germain, 2004).

Besi mempunyai peranan penting dalam sistem imunitas, terutama dalam hal

proliferasi dan aktivasi sel imun inang seperti sel T, B, sel natural killer dan interaksi

antara cell-mediated immunity dengan interlekin. Tikus dengan kelebihan besi akan terjadi

peningkatan relatif dari CD8+. Th2 diduga memiliki cadangan besi yang lebih besar dari

Th1, karena itu Th1 lebih sensitif terhadap penurunan kadar besi inang. Sehingga pada

defisiensi besi akan terjadi penurunan produksi interferon-γ (IFN- γ), interlekin-2 (IL-2),

tumour necrosis factor-α (TNF α) dan TNF β (Weiss, 2002). Interaksi antara inang dengan

agent infeksius merupakan fenomena yang komplek. Yang paling penting dari interaksi itu

adalah proses respon imunitas inang serta virulensi kuman. Penelitian-penelitian tentang

hubungan antara defisiensi besi dengan infeksi mendapatkan hasil yang bervariasi dan

saling bertentangan. Defisiensi besi dapat menurunkan kemungkinan terjadinya infeksi

karena keterbatasan besi tubuh yang diperlukan untuk pertumbuhan kuman. Penelitian-

penelitian lain justru mendapatkan sebaliknya, karena defisiensi besi dapat menurunkan

innate maupun adaptive immunity. Disamping hal itu infeksi atau inflamasi bisa juga

menyebabkan terjadinya anemia dan mengganggu metabolisme besi melalui peran

interlekin.

Besi dan produksi sitokin

Sitokin adalah mediator komunikasi seluler yang memberikan sinyal kritis untuk

imunitas humoral dan respon CMI yang efektif. Sel T memiliki kemampuan untuk

berproliferasi, fungsi pengaturan yang sangat penting untuk memelihara hemostasis

imunologi yang sangat tergantung dari aktivasi antigen yang spesifik. Sel T dibagi

menjadi subset sel Th 1 dan Th 2 berdasarkan produksi sitokinnya dan respon terhadap

sitokin spesifik, bukan berdasarkan perbedaan fenotip standar. Mekanisme gangguan

fungsi imunitas pada defisiensi besi belum diketahui. Mekanismenya diduga bersifat

multifaktorial antara lain gangguan sintesis DNA akibat gangguan aktivitas enzim

ribonucleotide reductase, penurunan produksi interlekin seperti IL-2. IL-2 merupakan

interlekin yang penting untuk komunikasi antara subset limfosit dan sel natural killer

(Beard, 2001). Th1 lebih sensitif terhadap pemberian antibodi antitransferin reseptor

dibandingkan dengan Th2. Sehingga diduga bahwa fungsi Th1-mediated lebih sensitif

terhadap hemostasis besi di tubuh (Weiss, 2002).

Proliferasi limfosit T menurun pada tikus dengan defisiensi besi. Produksi IL-2 dari

proliferasi sel limfosit T juga menurun. Stimulasi proliferasi tersebut dilakukan secara

in vitro dengan menggunakan concovalin A. Penelitian kasus kontrol pada anak-anak

tentang IL-2 dan IL-6 pada ADB memukan bahwa sekresi IL-2 lebih rendah pada anak-

anak dengan defisiensi besi dibandingkan dengan kontrol dan kadar IL-2 menjadi normal

111

setelah diberikan suplementasi besi (p < 0,001). Kadar IL-6 tidak mengalami perubahan

sebelum dan setelah suplementasi (p > 0,05).

Penelitian lain pada 81 anak-anak yang mengalami defisiensi besi, menemukan.

produksi IL-2 akibat rangsangan PHA lebih rendah pada defisiensi besi dibandingkan

tanpa defisiensi besi, tetapi kadar IL-2 tidak berbeda apabila tidak dirangsang dengan

PHA. Penurunan produksi IL-2 menyebabkan gangguan sistem imun melalui gangguan

pada CMI. Studi pada tikus percobaan dengan ADB untuk menentukan kadar IFN γ, IL-

10 dan IL-12 mendapatkan bahwa pada ADB diikuti dengan penurunan kadar IL-12 dan

IFN γ masing-masing sebesar 64 % dan 66 %. Kadar sitokin ini berkorelasi positif

dengan indikator status besi (r=0,68; p<0,05). Dari data ini diduga kekurangan besi akan

menyebabkan perubahan keseimbangan antara sitokin pro inflamasi dan anti inflamasi

sehingga mempengaruhi respon imun baik respon alami maupun CMI (Kuvibidilla et

al., 2004). IL-10 mempunyai peranan yang penting dalam regulasi sistem imun dengan

menghambat sekresi beberapa interlekin proinflamsi seperti IL-2, IFN-γ dan IL-12

serta menghambat proliferasi limfosit. Sekresi IL-10 ditemukan menurun pada ADB

dan meningkat setelah defisiensi besinya dikoreksi. Hal ini juga terjadi pada proliferasi

limfosit, ditemukan lebih rendah pada defisiensi besi dan meningkat setelah dilakukan

koreksi dengan besi. Hal ini menunjukan bahwa penurunan IL-10 pada ADB tidak

mampu mengatasi penurunan proliferasi limfosit (Kuvibidila et al., 2003; Kuvibidila et

al., 2004).

Pada penelitian yang dilakukan penulis ditemukan kadar IL 2 dan IFN-γ lebih

rendah pada penderita ADB dengan infeksi bila dibandingkan dengan kadar IL 2 dan

IFN-γ pada penderita ADB tanpa infeksi dan perbedaan ini secara statistik bermakna

(p < 0,05), dan kadar IL 2 dan IFN-γ terbukti meningkat secara bermakna setelah

penderita diberi tablet besi selama 8 minggu (Suega, 2009). Penelitian di China dimana

63 penderita ADB anak dengan infeksi saluran nafas atas berulang diperiksa kadar IL-2

dan sIL-2R serta subset limfosit T. Didapatkan aktivitas IL-2, persentase CD3 dan CD4

secara signifikan lebih rendah pada anak yang menderita ADB dengan infeksi saluran

nafas berulang dibandingkan dengan kontrol orang sehat. Banyak penelitian lainnya yang

dilakukan baik pada binatang coba maupun pada manusia yang mendapatkan rendahnya

kadar sitokin tertentu pada keadaan defiseinsi besi. Studi Bergman et al., (2004) pada

penderita ADB dewasa mendapatkan kadar IL-2 yang lebih rendah kalau dibandingkan

dengan orang normal sedang kadar sitokin lainnya seperti IL-6, IL-10, TNF alfa tidak

berbeda bermakna dengan sitokin orang normal (Bergman et al., 2004). Penelitian di

Malawi Afrika mendapatkan bahwa ADB berkaitan dengan produksi IFNγ yang lebih

rendah. Juga ditemukan kadar IL-8 yang lebih rendah pada penderita ADB dibandingkan

dengan penderita yang kadar besinya normal. Pada studi ini juga didapatkan adanya

hubungan yang kuat antara ADB dan sel limfosit yang memproduksi IL-6 (Jason et al.,

2001). Penelitian di Paris yang dikerjakan pada 53 penderita ADB dan 28 penderita

dengan kadar besi normal sebagai kontrol, menemukan adanya perbedaan kadar IL-2

yang bermakna antara penderita ADB dan non-ADB. Kuvibidila pada penelitian dengan

tikus mendapatkan kadar IL-12p40 dan IFN-γ yang lebih rendah pada tikus yang dibuat

kekurangan besi dibandingkan dengan yang mendapat diet cukup besi dengan penurunan

masing-masing 64% dan 66% serta p = < 0,05. Didapatkan juga korelasi yang positif

antara kadar sitokin dengan indikator dari status besi (r 0,688, p = <0,05), (Kuvibidila et

112

al., 2004). Penelitian kasus kontrol pada anak-anak juga menemukan sekresi IL-2 lebih

rendah pada anak-anak dengan defisiensi besi dibandingkan dengan kontrol.

Penelitian mengenai efek dari anemia defisiensi besi pada fungsi imun dilakukan

pada 32 orang penderita ADB dan 29 orang sehat sebagai kontrol. Dipelajari beda antara

subset sel limfosit, aktivitas bakteriosidal dari netrofil, kadar IL-6 plasma, kadar dari

imunoglobulin. Studi menyimpulkan bahwa baik respon humoral yang diwakili dengan

pemeriksaan kadar IgG4, respon imun seluler dan juga respon imun non-spesifik serta

aktivitas sitokin mengalami gangguan pada penderita ADB (Ekiz et al., 2005). Peneliti

lain mendapatkan pada pasien dengan ADB terjadi penurunan kapasitas pagositosisnya

sehingga diduga hal ini menyebabkan penderita ADB rentan terhadap timbulnya infeksi

(Bergman et al., 2004). Pada anak dan dewasa, defisiensi besi akan menurunkan proporsi

sel T dalam darah, meskipun jumlah total sel T bisa tetap ataupun berubah. Namun

demikian, berdasarkan laporan Santos dan Falcao, angka absolut dan proporsi CD4+ dan

CD8+ dapat menurun atau tetap tidak berubah pada defisiensi besi (Kuvibidila et al.,

2002). Penelitian lainnya pada tikus, defisiensi besi menurunkan sel T total, sel T helper

dan sitotoksik/supresor pada limpa.Tapi tidak merubah rasio sel T helper dan sitotoksik,

seperti yang terlihat pada manusia.

Gangguan imun pada defisiensi besi

Mekanisme bagaimana defisiensi besi menggangu respon imun seluler dan non-

spesifik adalah belum seluruhnya diketahui, akan tetapi diduga bersifat multifaktorial.

Termasuk antara lain: berkurangnya aktivitas enzim yang mengandung besi seperti enzim

ribonukleotide reduktase, mieloperoksidase, berkurangnya produksi sitokin, berkurangnya

jumlah sel T yang kompeten, dan kemungkinan adanya gangguan transduksi sinyal.

Tahapan dari transduksi sinyal yang dipengaruhi besi masih perlu diteliti, akan tetapi

aktivitas protein kinase C dan translokasinya pada membran plasma sel limfosit dan sel

T lien diketahui terganggu. Hal ini ditemukan pada studi binatang maupun pada manusia.

Demikian pula, pengikatan besi akan menurunkan produksi mRNA untuk protein kinase

C. Pada awal proses aktivasi sel T, akan terjadi gangguan hidrolisis phosphatidylinositol

4,5-bisphosphate (PIP2) pospolipase C (suatu enzim yang mengandung seng), dimana

hasil akhir dari enzim ini adalah inositol 1,3,5-triphophate (IP3) dan diacylglycerol

(DAG) yang akan meregulasi aktivitas protein kinase C. Baik aktivasi PKC dan hidrolisis

membran fosfolipid sangat penting sebagai proses awal dari suatu sinyal transduksi yang

akan menyebabkan terjadinya proses proliferasi sel T dan beberapa fungsi penting lainnya.

Adanya gangguan aktivasi PKC dan hidrolisis membran fosfolipid akan menyebabkan

gangguan respon imun pada mereka yang dengan defisiensi besi. Namun demikian defek

pada protein kinase lainnya yang ikut terlibat pada proses pengaturan siklus mitosis sel

belum sepenuhnya bisa diabaikan (Kuvibidila et al., 2002).

Meskipun peranan besi dalam proliferasi sel telah diketahui sejak lama, efek

besi dalam respon imun pertama kali dijelaskan 25 tahun yang lalu. Walaupun tidak

semuanya, banyak respon imun membutuhkan aktivasi dan proliferasi sel limfosit.

Kejadian awal jalur aktivasi sel T yang dipengaruhi besi dimulai dari hidrolisis membran

sel PIP2 (phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate) fosfolipase C segera setelah interaksi

sel T dengan APC melalui reseptor spesifik. Reaksi enzimatis ini menghasilkan 2 produk

akhir yaitu DAG (diacylglycerol) dan IP3 (inositol 1,3,5-triphophate) keduanya disebut

113

„second messenger‟ yang berperanan dalam proses proliferasi sel T dan respon imun.

Mekanisme yang pasti penurunan hidrolisis PIP2 defisiensi besi belum dapat dijelaskan,

karena phospholipase C lebih merupakan zinc-dependent enzim. Diduga efek besi pada

hidrolisis PIP2 secara tidak langsung, dimana defisiensi besi mengubah komposisi

pospolipid membran sel dan atau menurunkan konsentrasi protein phospholipase C.

Reduksi hidrolisis PIP2 secara pasti mempengaruhi kejadian yang dimodulasi DAG dan

IP3 (Kuvibidila et al., 2003).

PKC (protein kinase C) suatu enzim yang juga terdapat pada limfosit, yang berperan

secara esensial pada pertumbuhan dan diferensiasi sel. Pada sel nonproliferasi, kurang

lebih 2/3 dari PKC berada bebas dalam sitosol dan inaktif, sedang sisanya 1/3 terikat pada

membran dan dalam bentuk aktif. Aktivasi PKC diregulasi DAG, salah satu produk akhir

dari hidrolisis PIP2 dan kalsium (bebas) sitosol. Konsentrasi kalsium sitosol diregulasi

IP3, produk akhir kedua hidrolisis PIP2. Perubahan hidrolisis PIP2 akibat defisiensi besi

akan mempengaruhi translokasi PKC dari sitosol ke membran sel mengikuti aktivasi sel

T. Menurunnya aktivitas PKC dan atau translokasinya merupakan salah satu mekanisme

akibat defisiensi besi pada proses fungsi dan aktivasi sel T. Penurunan aktivasi PKC juga

mengurangi laju phosphorilasi berbagai macam growth factor, termasuk reseptor IL-2.

Karena besi diperlukan untuk biosintesis deoxyribonucleotides ribonukleotide reduktase,

maka in vivo defisiensi besi, in vitro kelasi besi dan removal transferin dari medium

kultur akan menghasilkan penurunan sintesis DNA. Kuvibidila et al., pada studi binatang

mendapatkan bahwa pada sel yang tetap berada pada fase G0/G1 prosentase anti-CD3 ±

anti-CD28 antibody-treated spleen cell dari tikus defisiensi besi lebih tinggi dibandingkan

dengan tikus normal tetap. Sebaliknya, prosentase lebih rendah ditemukan pada sel yang

mengalami progresi masuk ke fase S (DNA synthesis) dan M (Mitosis) dibandingkan

dengan kontrol. Hal ini juga menunjukkan bahwa besi diperlukan untuk biosintesis dan

aktivasi dari certain cyclin-dependent kinase (cyclin A dan E) suatu faktor yang diperlukan

untuk perkembangan sel melalui siklus sel. Kadar kinase seluler meningkat selama fase

lanjut dari G1 dan sebelum mulai fase S. Ini menunjukkan bahwa besi mengatur sintesis

DNA pada sel T teraktivasi, tidak hanya pada level fase S tetapi juga pada fase awal dari

siklus sel (Kuvibidila et al., 2002).

Karenanya diduga besi diperlukan pada beberapa tingkatan proses jalur aktivasi

sel T sebelum sintesis DNA yaitu mulai hidrolisis PIP2, aktivasi PKC, transduksi sinyal

melalui jalur costimulatory (reseptor CD28) dan aktivasi dari cyclin-dependent kinases.

Semua ini diperlukan untuk proliferasi dan fungsi sel limfosit T. Akan tetapi implikasi

perubahan ini pada respon terhadap infeksi masih perlu dipelajari lebih jauh (Kuvibidila

et al., 2003).

Besi adalah elemen yang penting dan banyak ditemukan dalam sistem biologi, maka

tidak mengherankan bahwa hal itu erat terkait dalam banyak aspek kekebalan tubuh

(respon imun). Pertanyaan kuncinya adalah: bagian yang mana dari proses imunitas ini

yang terganggu dalam berbagai penyimpangan dalam homoeostasis besi seperti terlihat

pada defisiensi zat besi atau kelebihan zat besi? Ada banyak literatur, dan bahkan sering

bertentangan, pada topik tentang hubungan besi dengan imunitas ini dengan lebih banyak

bukti yang diambil dari studi in vitro dan studi hewan percobaan dibandingkan dari

pemeriksaan langsung pada manusia. Tabel 2 di bawah merangkum bukti ini dalam

pengertian luas.

114

Tabel 2. Pengaruh zat besi pada berbagai fungsi kekebalan (McDermid et al., 2006)

Fungsi Besi insufisiensi Kelebihan zat

besi

Jumlah limfosit Normal Normal

T-sel: aktivasi dan proliferasi Penurunan Normal?

B-sel (Normal) Normal

CD4: CD8 rasio Normal Penurunan

CD2 epitop ekspresi - (Peningkatan) *

Uji kulit respon Penurunan Penurunan

Mitogen respon Penurunan Penurunan

Pematangan B-sel untuk memproduksi sel

yang mensekresi Ig

Normal/Penurunan ?

†

Limfosit sitotoksisitas , Normal? (Normal)

Makrofag / monosit fagositosis Penurunan , Penurunan?

Makrofag / monosit sitotoksisitas (Penurunan) Penurunan

Pembunuh alami sel aktivitas - Penurunan

Neutrofil fagositosis Normal Penurunan ‡

Neutrofil intraseluler pembunuhan Penurunan Penurunan ‡

Myeloperoxidase Penurunan -

Superoksida (Normal) -

Penghambatan pertumbuhan mikroba (Peningkatan) (Penurunan)

penyerapan besi (Transferin, laktoferin dan

manusia serum) atau khelasi (DFX, aktif

Hydroxypyridine dan CQ)

Perlindungan hambatan fisik, termasuk sel-sel

jaringan dari oksidatif stres-terkait sitotoksisitas

- (Penurunan)

?, Temuan bertentangan; -, tidak ada data; Simbol dalam kurung menunjukkan kesimpulan sementara,

memerlukan konfirmasi, dan / atau beberapa laporan yang saling bertentangan ada; * Hanya di

hemokromatosis primer; † menurun pada hewan percobaan, tapi normal dalam studi klinis; ‡ hanya pada

pasien thalassemia ditransfusikan.

3. Besi dan infeksi

Peran utama dari sistem imun kita adalah untuk melindungi kita dari ancaman

kuman infeksi. Dari perspektif ini hampir semua sitokin yang diproduksi sebagai bagian

dari respon imun alami atau adaptif akan terlibat baik secara langsung ataupun tak

langsung. Ada sebagian dari sitokin dengan mudah dapat diketahui dengan percobaan

binatang sedangkan lainnya masih perlu dipelajari lebih mendalam. Respon imun yang

alami dimediasi juga sel yang sama yang berperan pada respon imun adaptif seperti

sel makrofag, granulosit dan lainnya. Salah satu sel yang unik pada respon imun alami

adalah sel NK yang dalam melakukan fungsinya hampir menyerupai sel T yaitu dengan

perantaraan sitokin atau sitotoksik langsung, walupun dengan cara yang relatif beda dalam

hal pengenalan antigen dan proses aktivasinya. Respon imun alami merupakan pertahanan

lini pertama terhadap mikroorganisme akan tetapi respon ini hanya sementara dan agak

terbatas reaksinya. Berbeda dengan respon adaptif yang biasanya muncul setelah 3 – 4

hari setelah infeksi dan dilakukan sel efektor seperti sel T dan imunoglobulin. Respon

115

spesifik ini biasanya lebih persisten dan lebih cepat bereaksi pada paparan ulang (Kresno,

2001).

Respon terhadap beberapa tipe bakteri ekstraseluler memerlukan antibodi yang

spesifik yang diproduksi sel limfosit B baik dengan bantuan sel T (helper T cell) maupun

tanpa bantuan sel T. Akan tetapi untuk kebanyakan kuman intraseluler seperti virus,

bakteri, protozoa dan jamur maka peran sel T sangat diperlukan. Diferensiasi dari respon

sel T menjadi sel CD4 dan CD8 didasarkan pada aspek pengenalan terhadap antigen yang

dipresentasikan molekul MHC yang berbeda. Molekul MHC klas I akan dikenal sel CD8

dan molekul MHC klas II akan dikenal sel CD4. Sel CD4 dan CD8 mempunyai fungsi

sebagai mekanisme efektor yang sangat berbeda.

Sel CD4 dikenal sebagai sel T helper yang mempunyai kemampuan untuk

merangsang pertumbuhan banyak sel hemopoeitik dengan memproduksi sitokin antara

lain IL-2 sebagai growth factors sel T yang sangat diperlukan perannya pada kasus dengan

infeksi kuman intraseluler. Sedang sel CD8 melaksanakan fungsinya sebagai sitotoksik

sel yang tidak memerlukan sitokin tapi kontak sel satu dengan lainnya. Perlu diketahui

perbedaan kedua hal ini tidaklah sesederhana itu. Masih banyak studi in vitro mendapatkan

sel CD4 juga mempunyai kemampuan untuk melakukan fungsi sitotoksik demikian pula

sel CD8 juga memproduksi sitokin seperti IFN γ dan TNF α dan β. Namun demikian

masih cukup bermanfaat secara ilmiah untuk mengatakan bahwa fungsi CD4 sebagai

cytokine-mediated sedang CD8 sebagai cell-mediated (Kresno, 2001; Abbas, 2005).

Sel CD4 mempunyai peran sentral pada hampir semua mikororganisme patogen.

Dan CD4 dibedakan menjadi dua sub-divisi yaitu Th1 dan Th2 berdasarkan atas produksi

sitokinnya dimana Th1 memproduksi IL-2, IFN γ sedang Th2 memproduksi IL-4, IL-5,

IL-13 dan IL-10. Sitokin ini sangat penting perannya pada proses infeksi dari kuman yang

melibatkan fungsi sel CD4. Akan tetapi kedua jenis sitokin ini (Th1 dan Th2) mempunyai

fungsi yang berbeda dan mempunyai implikasi patologik yang berbeda pula dalam hal

respon terhadap bahan patogen. Th2 menstimuli 3 jenis reaksi alergi seperti reaksi sel

mast, sel eosinofil dan reaksi berdasarkan IgE pada kedua sel tersebut. Sitokin Th2 yang

bertanggung jawab pada respon tersebut adalah IL-4 untuk produksi IgE, IL-5 untuk

eosinofilia, dan kombinasi IL-3, IL-4 dan IL -10 untuk produksi sel mast. Sitokin yang

diproduksi sel Th1 memicu respon imun yang berbeda. IL-2 merupakan sitokin Th1

yang dikenal sebagai growth factor untuk sel T disamping IFN γ. Yang penting pada

respon ini adalah aktivasi makrofag IFN γ sehingga makrofag menjadi lebih aktif dalam

hal presentasi antigen, proses fagositosis, ekspresi reseptor Fc dan produksi NO serta

superoksida. Kesemua hal ini tentunya akan meningkatkan kemampuan makrofag untuk

membunuh kuman intraseluler. Th1 juga menyebabkan reaksi inflamasi seluler yang

kompleks seperti DTH. karena itu masing-masing subset dari sel Th akan memulai dan

mengatur suatu rangkaian mekanisme yang coherent pada target dengan antigen atau

patogen yang spesifik. Ada banyak bukti yang menyatakan ada subset ketiga dari Th yaitu

Th 0 yaitu subset yang dapat memproduksi sitokin baik sitokin Th1 maupun Th2 dan

subset ini mendominasi reaksi awal dari suatu reaksi imun. Pada manusia dan binatang

populasi sel T CD8 umumnya mempunyai profil sitokin seperti sel Th1, namun juga dapat

menunjukan profil sitokin Th2 (Coffman, 1999; Van der Meer, 2002).

Disamping kemampuan untuk merangsang subset spesifik dari respon sel efektor,

sel Th1 dan sel Th2 juga menunjukkan fungsi yang saling menghambat antara masing-

116

masing subset yang berlawanan dan mekanisme ini dikenal sebagai cross-regulation.

Mekanisme ini dapat terjadi pada 2 tingkatan yang berbeda yaitu pada tingkat sel Th

nya dan pada subset fungsi efektor spesifiknya. IFN γ yang merupakan produk utama

dari Th1 merupakan inhibitor yang poten untuk sel Th2 (tapi bukan growth factor

untuk Th1 seperti IL-2, karena hilangnya β chain dari reseptor IFN γ). Sebaliknya, sel

Th2 memproduksi IL-4 dan IL-10 yang keduanya merupakan inhibitor poten terhadap

produksi sitokin sel Th1. Karenanya IFN γ adalah inhibitor yang poten terhadap

produksi IgE (IL-4-mediated IgE), eosinofil (IL-5-mediated eosinophil production)

dan pembentukan granuloma, dimana IL-4 dan IL-10 merupakan inhibitor reaksi DTH

dan reaksi aktivasi makrofag IFN γ. Mekanisme cross-regulation ini memegang peran

sentral untuk memahami akibat yang terjadi akibat respon yang tidak adekuat dari sel T

terhadap suatu patogen. Hal ini dapat dilihat pada ilustrasi akibat infeksi dengan kuman

leishmania, dimana kuman ini umumnya hidup dan bereplikasi intra seluler terutama

pada sel makrofag dan monosit. Ada dua jenis panyakit ini pada manusia yaitu cutaneous

leishmaniasis, berupa lesi kulit dengan sedikit parasit hanya pada lokasi infeksi dan yang

kedua adalah visceral leishmaniasis, berupa infeksi dengan jumlah parasit yang banyak

pada organ visceral seperti liver dan lien dan penyakit ini fatal apabila tak mendapat

pengobatan yang baik. Respon yang dominan pada cutaneous leishmaniasis adalah sel Th1

dengan sitokinnya sedangkan pada visceral leishmaniasis respon yang dominan adalah

gambaran akibat produksi sitokin sel Th2. Gambaran dikotomi dari satu patogen dengan

dua jenis patologik ini juga dapat dilihat pada studi binatang tikus, dimana tikus tersebut

dibuat dengan teknik rekayasa sehingga masing jenis tikus tersebut berespon berbeda

terhadap leishmania mayor. Pada salah satu jenis tikus timbul reaksi dengan gambaran

khas suatu reaksi DTH dengan produksi antibodi yang rendah dan tanpa IgE. Sedang

pada jenis lainnya terjadi reaksi lokal yang tidak efektif dan terjadi penyebaran ke organ

visceral dan bahkan kematian dari binatang coba. Pada binatang ini terdeteksi antibodi

yang tinggi termasuk IgE dan tidak menunjukan reaksi DTH. Hal ini menggambarkan

perbedaan respon sel T akan menyebabkan perbedaan dari fungsi mekanisme efektor

yang ditimbulkan baik sel Th1 maupun sel Th2, sehingga sebagai konsekuensinya akan

timbul penyakit dengan patologik yang berbeda. Keseimbangan efek protektif dari sel

Th1 khususnya IFN γ yang akan mengaktivasi makrofag sehingga menjadi lebih sakti

dan efek kontra protektif dari sitokin sel Th2 seperti IL-4, IL-10 dan IL 13 merupakan

gambaran umum dari respon tubuh terhadap banyak infeksi intra seluler termasuk bakteri,

protozoa dan jamur (Coffman, 1999; Kresno, 2001).

Sitokin terpenting pada lingkungan mikrolokal dari reaksi inflamasi yang akan

memulai pembentukan sel Th1 dari precursor Th 0 adalah IL-12 dan IL-12 adalah aktivator

awal reaksi DTH. Sitokin makrofag-monosit ini juga stimulator yang baik untuk proliferasi

sel natural killer yang selanjutnya memproduksi IFN γ. Sitokin ini akan menguatkan

reaksi imun dan keradangan dengan aktifnya NK dan makrofag, yang kemudian akan

memproduksi IL 12 lebih banyak lagi. Hasil akhirnya adalah sel Th 0 yang bertanggung

jawab menjadi subset Th1. IFN γ, adalah promotor kuat dari pembentukan sel Th1, juga

merupakan inhibitor utama dari sel Th 0 menjadi sel Th 2 (Clancy, 2000).

Interferon γ memiliki peranan sentral dan sangat penting dari seluruh fase respon

imun dan inflamasi. Diproduksi hanya limfosit sub set Th1 dan sel NK. Sel Th 1 yang

sudah committed dapat diidentifikasi dari produksi IL-2 nya, IFN γ, dan TNF β (juga

dikenal dengan limfotoxin/LT α). Sebaliknya, jika sitokin disekitarnya yang dijumpai

117

precursor Th 0 adalah IL-4 dan IL-13, maka sel Th 0 berkomitmen menjadi sel Th2.

IL-4 adalah agonis utama (major/growth factors) subset limfosit Th2 dan promoter utama

terhadap respon antibodi humoral dan antagonis utama dari pembentukan subset Th1. IL-4

memiliki efek yang poten terhadap karakteristik pertumbuhan dan diferensiasi limfosit B

dan isotype switch promoter yang menginduksi diferensiasi selanjutnya dari sel B yang

menproduksi Ig M untuk selanjutnya mensintesis IgG. IL- 4 juga dibutuhkan respon

IgE terhadap parasit dan IgE antigen spesifik (alergi) atau immediate hyersensitivity

(IH). IL-4 dan IL-13 memiliki asal keturunan dan homologi struktur yang sama yang

terlihat dari redundansi dan aktifitas biologisnya yang saling tumpang tindih. Disamping

itu IL-10 adalah juga sitokin counterregulation yang sangat penting, merupakan famili

sitokin 4- α -helix dan 18-kD polipeptida yang diproduksi pada saat respon imun sedang

berlangsung sel Th2 dan makrofag monosit yang aktif. Seperti IL-4, IL-10 merupakan

antagonis penting lainnya dari respon DTH yang dibangun Th1, NK dan makrofag

monosit. Sel Th2 selanjutnya dapat dikenali dari reaksinya dan produksinya terhadap

beberapa produk sitokin seperti IL-4,-5,-10 dan -13. Fungsi dari kedua subset Th dan

pasangan sitokinnya terpolarisasi dan dapat dilihat sebagai hubungan fungsi kontra

regulasi. Respon Th1, memiliki efektivitas yang tinggi dalam sekejap melawan berbagai

bentuk infeksi intraseluler, yang dapat menyebabkan kerusakan jaringan yang sangat

luas jika dibiarkan berlangsung merajalela. Respon Th2 memiliki strategi melemahkan

reaksi DTH yang sedang berlangsung dan secara simultan membuat respon antibodi

spesifik untuk mencegah penyebaran infeksi. Kerjasama counterregulatory ini sangat

penting, karena infeksi-infeksi tertentu memerlukan sitokin Th 1 untuk penyembuhan

(tuberkulosis, lepra), tetapi infeksi yang lain (infeksi parasit) membutuhkan sitokin

Th2 untuk terjadinya resolusi dan adanya sitokin Th 1 dengan level yang ekstrem akan

merugikan. Defek dalam keseimbangan antara Th1 dan Th2 atau produksi sitokinnya

dan tampilan reseptornya memiliki implikasi yang sangat penting terhadap manifestasi

berbagai penyakit (Clancy, 2000; Kresno, 2001).

Penumpukan besi pada beberapa sel dan jaringan tubuh yang spesifik dapat

meningkatkan terjadinya infeksi, neoplasia serta kejadian penyakit kardiovaskular,

endokrin, neurodegeneratif dan ortopedi (Weinberg, 2008). Penemuan agen anti infeksi

pada komponen putih telur yang dikenal dengan ovotransferin, dapat mensupresi

mikroorganisme dengan spektrum yang luas dengan mengikat kompenen besi esensial

mikrobial yang berfungsi sebagai faktor pertumbuhan (microbial growth essential

iron), menyebabkan banyak dilakukannya penelitian tentang ketersediaan besi (iron

avaibility) dan infeksi. Dalam beberapa dekade terakhir, ratusan penelitian klinis dan

laboratories telah memberikan bukti tentang eksistensi besi dalam sistem pertahanan

tubuh (Weinberg, 2005). Banyak studi binatang dan manusia yang menunjukkan adanya

gangguan imunitas seluler dan imunitas non-spesifik lainnya pada defisiensi besi. Akan

tetapi hubungan antara defisiensi besi dan infeksi masih belum jelas diketahui. Ada

studi yang mendapatkan peningkatan infeksi pada penderita defisiensi bahkan ada yang

sebaliknya dimana pemberian besi dapat meningkatkan angka infeksi. Sebuah telaah

dari sebelas penelitian tentang pengaruh pemberian besi terhadap infeksi menemukan

bahwa insiden malaria, pneumonia dan beberapa penyakit infeksi non-malaria cenderung

meningkat pada defisiensi besi. Peningkatan ini juga terjadi pada wanita yang hamil.

Namun kesimpulan-kesimpulan penelitian tersebut masih diragukan, karena banyak

kelemahan dan tidak konsisten (Oppenheimer, 2001). Sebuah systematic review tentang

118

2

pengaruh suplementasi besi terhadap insiden infeksi pada anak-anak menemukan bahwa

pemberian besi tidak meyebabkan peningkatan insiden infeksi pada anak-anak. Penelitian

eksperimental ensefalitis autoimun pada tikus menemukan kecenderungan terjadinya

ensefalitis autoimun pada tikus yang mengalami defisiensi besi lebih rendah dibandingkan

dari tikus tanpa defisiensi besi (0% berbanding 72%). Gejala klinik ensefalitis autoimun

juga lebih berat pada tikus dengan kadar besi yang normal dibandingkan tikus dengan

kadar besi yang rendah. Hal ini diduga karena terjadi gangguan perkembangan sel

CD4+ pada defisiensi besi. Semua sel yang berhubungan dengan CD4+ akan berkurang

akibat defisiensi besi tersebut. Keadaan tersebut akan membaik apabila kadar besinya

dinaikkan (Grant et al., 2003). Penelitian tentang pengaruh suplementasi besi pada anak-

anak yang terinfeksi dan tidak terinfeksi di Sri Langka menemukan bahwa terjadi

penurunan morbiditas infeksi saluran nafas pada anak-anak yang diberikan suplemen

besi. Peneliti menduga bahwa imunitas pada anak-anak yang mengalami defisiensi besi

menurun sehingga morbiditasnya lebih tinggi (De Silva et al., 2003). Telaah terhadap

penelitian-penelitian pada manusia maupun binatang tentang pengaruh defisiensi besi

terhadap fungsi imunitas in vivo belum menghasilkan konsesus atau kesamaan pendapat.

Masalahnya adalah hampir semua penelitian tidak dapat mengontrol secara baik defisiensi

makronutrien dan mikronutrien yang ada bersama-sama dengan defisiensi besi dan

nutrien-nutrien tersebut belum jelas pengaruhnya terhadap gangguan imunitas tubuh.

Suseptibilitas terhadap infeksi adalah sangat kompleks dan tergantung tidak saja

pada kadar besi, tapi juga pada faktor tubuh, parasit dan lingkungan. Termasuk antara

lain paparan mikroorganisme, adanya faktor defisiensi nutrisi lainnya, tipe populasi (bayi,

anak-anak, wanita, laki dan orang tua), beratnya dan lamanya defisiensi, tipe dan dosis

dari serta lamanya terapi besi dan adanya prakondisi lainnya. Tidak diragukan lagi bahwa

faktor-faktor ini akan mempengaruhi suseptibilitas dan beratnya infeksi tanpa melihat

kadar besinya. Defisiensi besi akan mempengaruhi kerentanan terhadap beberapa jenis

infeksi, dan beratnya serta lamanya infeksi akan tergantung pada tubuh dan parasitnya

(baik mikroorganisme intra maupun ekstraseluler) (Kuvibidila et al., 2002).

4. Besi dan aktivitas fagositosis

Besi sangat penting untuk proliferasi kuman tetapi sebaliknya besi juga mempunyai

peranan yang penting dalam membunuh mikroorganisme ini. Hal ini berkaitan dengan

fungsi fagositosis. Proses fagositosis melibatkan beberapa sistem antimikrobial dan

satu diantaranya adalah oxygen-dependent dan menghasilkan oksigen radikal yang

toksik. Segera setelah aktivasi, fagositosis dimulai dengan oksidasi glukosa melalui

hexose monophosphate shunt. Akibat oksidasi ini akan menyebabkan terjadinya aktivasi

transmembrane electron transport system yaitu NADPH oxidase enzyme. Sistem ini sangat

kompleks. Aktivasi dari NADPH oxidase enzyme akan menyebabkan terjadinya transport

elektron melewati membran plasma dan menghasilkan sejumlah superoxide (O -) dan

H2O

2 (Marx, 2002). Superoxide dan hidrogen peroxide, memiliki aktivitas antimikrobial

yang sedang. Adanya komponen logam khususnya besi diperlukan dalam katalisasi untuk

membentuk radikal hydroxyl (OH*). Hasil akhir dari pembentukan hampir sebagian besar

toxic oxygen metabolite disebut dengan Fenton reaction (Kehrer, 2000; Marx, 2002): Fe2+

+ H2O

2 Fe + OH + OH

3+ - *

Besi yang dibutuhkan pada reaksi ini, mungkin berasal dari plasma atau sel yang

rusak bahkan berasal dari mikroorganisme. Pembentukan radikal oksigen pada akhirnya

119

dapat membunuh mikroorgamisme maupun sel fagositositnya. Pembentukan radikal bebas

tersebut dapat juga menyebabkan peroksidasi lipid pada membran monosit dan granulosit

serta sel-sel disekitarnya. Jumlah besi yang berlebihan akan mengganggu fungsi granulosit

(Marx, 2002; Beutler et al., 2003). Monosit atau makrofag menggunakan beberapa

macam cara untuk mendapatkan besi. Cara tersebut antara lain transferrin mediated

iron uptake, transmembrane uptake ferrous atau ferric iron, melalui reseptor laktoferrin,

reseptor feritin atau melalui proses eritrofagositosis. Pada defisiensi besi, proliferasi dan

deferensiasi dari monosit atau makrofag tidak banyak terpengaruh (Marx, 2002).

Fungsi polymorphonuclear granulocyte (PMN) terganggu akibat defisiensi besi

terutama untuk membunuh kuman. Penurunan fungsi ini dapat diketahui dari penurunan

aktivitas enzim mieloperoksidase dan penurunan konsumsi oksigen. Penurunan ini akan

kembali normal setelah diberikan pengobatan besi. Kelebihan besi dapat menyebabkan

gangguan fagositosis dan respon imunitas. Aktivitas netrofil berkurang, gangguan

kemotaksis, gangguan fagositosis terhadap bakteri. Opsonisasi terhadap bakteri dan

aktifitas komplemen juga berkurang (Beutler et al., 2003).

Kelebihan besi pada makrofag akan menyebabkan terjadinya hambatan terhadap

proses yang melibatkan IFN-γ, seperti gangguan terhadap pembentukan interlekin

proinflamasi TNFα, gangguan ekspresi dari MHC class II. Akibatnya akan terjadi

penurunan kemampuan makrofag dalam proses fagositosis kuman intraseluler yang

diperantarai IFN-γ (Beutler et al., 2003). Besi akan mengganggu pembetukan inducible-

NO syntethase, sehingga jumlah NO menurun pada keadaan besi yang berlebihan. NO

merupakan molekul yang penting bagi makrofag untuk melawan infeksi maupun tumor,

sehingga proses fagositosisnya juga akan menurun pada keadaan kelebihan besi. Bila

ada infeksi atau tumor maka akan terjadi peningkatan produksi IFN-γ akibat respon

tubuh, selanjutnya akan terjadinya aktivasi makrofag untuk melawan kuman atau tumor

tersebut. Tetapi jika kadar besi tinggi maka efek dari IFN-γ menurun akibat penurunan

sintesis dari H2O

2 dan NO. Akan tetapi karena efek sitokin proinflamasi yang disekresi

akan meyebabkan molekul besi akan masuk kedalam sel dan terjadi proses penyimpanan

serta pembentukan feritin. Karenanya kadar besi ekstra seluler akan menurun dan pada

akhirnya akan meyebabkan aktivitas IFN-γ akan membaik kembali, sehingga tubuh bisa

mengatasi infeksi yang ada. Berikut ini adalah gambar hubungan antara besi dengan

makrofag (Weiss, 2002).

5. Metabolisme besi pada mikroba

Besi merupakan faktor pertumbuhan yang penting bagi bakteri patogen. Besi

diperlukan hampir sebagian besar mikroorganisme untuk beberapa proses metabolisme

yang penting seperti replikasi kuman, transport elektron, glikolisis, sintesis DNA dan

pertahanan terhadap reactive oxygen intermediates (ROI). Sistem pengambilan besi pada

kuman, memungkinkan kuman tersebut untuk berkompetisi mendapat elemen penting

seperti besi dari lingkungan (Schaible et al., 2004). Pada tubuh manusia banyak sel dan

organ yang memiliki mekanisme spesifik untuk transport besi melalui membran sel.

Sumber besi yang utama untuk produksi haem dan proliferasi sel adalah transferin. Protein

transferin ini dapat membawa dua atom besi. Besi ini akan dihantarkan kepada sel yang

membutuhkan besi secara fisiologis melalui reseptor transferin. Pada umumnya reseptor

ini ditemukan pada permukaan eritroblas, yang bertanggung jawab atas terbentuknya

hemoglobin. Sekarang telah diketahui variasi-variasi molekul besi di dalam tubuh (Marx,

2002).

120

Gambar 1. Akses mikroorganisme terhadap cadangan besi tubuh (Marx, 2002).

Sumber-sumber besi tubuh yang dapat diperoleh mikroorganisme adalah di

dalam plasma, sel, saluran cerna dan permukaan tubuh. Transferin: transferrin;

NTBI, non-transferrin-bound iron; BM, bone marrow; Hb, hemoglobin; RBC, red

blood cells; MPS, momonuclear phagocyte system.

Mikroorganisme mempunyai beberapa cara untuk mengambil besi dari sekitarnya

baik dari cairan tubuh fisiologis, saluran intestinal, saluran nafas, urogenital, kulit dan

permukaan tubuh. Molekul yang berperan terhadap pengambilan besi tersebut dapat

berupa reseptor, kanal yang lokasinya di bagian luar atau dalam membran sel mikroba

dan siderophores yang memiliki afinitas yang tinggi terhadap molekul pengikat besi.

Mekanismekumanuntukmemperolehbesisangatkomplek. Beberapakumanmenunjukkan

adanya mekanisme pengambilan besi lebih dari satu dan pada saat yang sama. Gambar

1 menunjukkan kompleksitas dari sumber-sumber besi, sistem transport pada bakteri

gram negatif. Membran luar dari bakteri ini tersusun lipid bilayer, tempat dari insersi

protein. Molekul hidrofilik yang lebih kecil dari 700 Da dapat melewati pori-pori air pada

priotein terinsersi. Kompleks besi pada umumnya berukuran lebih dari 700 Da sehingga

memerlukan reseptor spesifik untuk dapat melewati membran tersebut (Marx, 2002).

Berdasarkan kemampuannya mengikat besi mikroba patogen dapat dibedakan

menjadi 2 kelompok yaitu kelompok yang mengikat besi dari inang melalui reseptor yang

dapat berikatan dengan transferin, lactoferin (Lf) atau hemoglobin; dan melalui molekul

siderofor yang berukuran < 1kDa yang dapat memperoleh besi dari protein inang atau

komponen besi lainnya. Patogen yang mendapatkan besi melalui mekanisme pertama

adalah host spesific. Contoh, reseptor laktoferin mampu berikatan dengan Helicobacter

pylori untuk mendapatkan besi secara langsung dari laktoferin gaster manusia (saturasi

besi 10%) namun tidak pada laktoferin gaster pada sapi. Neisseria meningitidis

mendapatkan besi dari transferin manusia (saturasi besi 30%) dan beberapa mamalia

seperti simpanse tapi tidak dari transferin kera maupun non primata lain. Patogen tersebut

dapat tumbuh dengan injeksi transferin manusia pada inokulum bakteri atau pada tikus

transgenik yang mengekspresikan transferin manusia (Zarantonelli et al., 2007). Strain

dari Hemophillus somnus membentuk reseptor untuk transferin sapi namun tidak pada

transferin manusia. Patogen ini bersifat virulen pada sapi namun tidak pada manusia.

Actinnobacillus pleuropneumonia mensintesis reseptor transferin yang spesifik untuk

babi yang menyebabkan pneumonia yang serius pada babi.

121

Sebaliknya patogen yang menggunakan siderofor untuk mendapatkan besi dapat

bermultiplikasi pada spesies yang berbeda. Listeria monocytogenes didapatkan manusia

melalui makanan yang kurang matang seperti ikan, mamalia maupun sayuran. Patogen

ini tidak memproduksi siderofor-nya sendiri namun mendapatkan besi via ikatan reseptor

dengan siderofor yang diproduksi mikroorganisme lain atau cathecol yang terdapat

dalam lingkungan. Jadi dopamine atau norefinefrin yang dikeluarkan pada saat stres dapat

berfungsi sebagai siderofor. Dari 500 komponen yang diketahui, iron binding ligands yang

utama adalah yang mengandung cathecol, hydroxamates atau α-hydroxy carboxylates

(Raymonds, 2004). Kompleks besi-siderofor dapat ditransportasikan ke sel mikrobial dan

logam besi dari komplek protein-besi diekstraksikan pada permukaan sel yang kemudian

akan digunakan mikroba tadi. Pada beberapa sistem, akuisisi besi membutuhkan reduksi

besi dari bentuk feri pada permukaan sel selanjutnya diasimilasi dalam bentuk fero.

Pada tubuh inang mikroba dapat memperoleh besi dari sumber yang mengandung

lingkungan biokimia yang berbeda sebagai sumber untuk ketersediaan besi. Sebagai

contoh, Neisseria meningitidis hidup di dalam nasofaring dimana besi diperoleh melalui

laktoferin. Di dalam darah dan cairan serebrospinal, transferin merupakan sumber dari

besi. Patogen enterik seperti Shigella flexnerri menggunakan sidherophore aerobactein

pada ruang ekstraseluler namun tidak pada intraseluler (Payne dan Mey, 2004).

Candida albicans dalam bentuk ragi/yeast biasanya bersifat non patogen pada saluran

gastrointestinal dan vagina. Akan tetapi bentuk hifa akan menginvasi jaringan sistemik.

Tidak seperti bentuk yeast yang menggunakan siderofor, sel hifa melisis eritrosit dan

memproduksi reseptor hemoglobin. Neisseria gonorrhoeae dapat mensintesis reseptor

untuk transferin, laktoferin, dan hemoglobin. Pada saluran reproduksi pria, besi diperoleh

melalui transferin dan laktoferin, namun hemoglobin secara normal tidak tersedia, jadi

isolat dari saluran genetalia pria adalah hemoglobin negatif. Pada saluran genetalia

perempuan, ketersediaan hemoglobin berhubungan dengan fase awal dari siklus

menstruasi. Dari 65 isolat perempuan menstruasi, 14 diantaranya dapat berikatan dengan

hemoglobin. Median waktu isolasi pada wanita yang positif sejak onset dari akhir siklus

menstruasi adalah 12 hari. Sebanyak 51 isolat tidak menggunakan hemoglobin, median

waktunya adalah 19 hari (p = 0,031).

Sumber besi lain yang potensial adalah feritin, protein berukuran 480 kDa. Setiap

molekul feritin mengandung lebih dari 4500 atom besi. Pada kultur sel epitel yang di

inokulasikan dengan Neisseria meningitidis, waktu paruh ferrtin menurun dari 20,1 jam

menjadi 5,3 jam (Larson, 2004). Pengeluaran besi mendukung pertumbuhan bakteri.

Pada pasien dengan cystic fibrosis, Burkholdeia cencepacia dapat memanfaatkan feritin

inang sebagai sumber besi. Sekresi saluran nafas pada pasien cystic fibrosis mungkin

mengandung lebih dari satu macam spesies bakteri. Pada koinfeksi Staphilococcus aureus

dan Pseudomonas aeruginosa, sel yang lisis spesies sebelumnya merupakan sumber dari

besi (Mashburn et al., 2005).

Patogen yang tumbuh dalam sel inang pada beberapa kasus dapat menyebabkan

peningkatan besi sel inang. Ehrlichia chaffeensis yang dikultur pada sel premielositik

lekemia manusia, dalam 24 jam inokulasi, bakteri dapak menginduksi tujuh kali transferin

reseptor (TfR) sel inang. Hal yang sama terjadi pada macrophage cell line, inokulasi

Coxiella burnetii menyebabkan upregulasi dari TfR inang. Sebanyak 2,5 kali peningkatan

besi pada sel inang meningkatan tujuh kali akumulasi besi pada sel bakteri. Kemampuan

beberapa patogen tertentu untuk memperoleh besi dari inang sangat terbatas, namun

122

demikian patogen ini dapat menimbulkan penyakit pada inang dengan ketersediaan besi

yang berlebihan. Patogen yang kurang dapat mengikat besi (iron impaired pathogens)

membutuhkan peningkatan besi intra makrofag seperti Legionella pneumophilla dan

Tropheryma whipelli. Bakteri lain seperti Capnocytophaga canimorsus, Vibrio vulnificuc

dan Yersinia enterocolinica membutuhkan peningkatan kadar besi plasma untuk tumbuh.

Sebagai contoh studi pada inokulasi V. vulnificus pada tikus dimana dalam keadaan normal

50% lethal dose adalah 10 juta sel bakteri, namun pada tikus yang diinjeksi dengan garam

besi non toksik, 50% lethal dose hanya satu sel bakteri.

Saat pertumbuhan mikrobial lambat, sel mulai berdeferensiasi menjadi bentuk

kista, spora dan beberapa bentuk morfologi lain untuk meningkatkan survival. Bentuk ini

berbahaya bagi tubuh karena dapat membentuk biofilm (Weinberg, 2004). Pertumbuhan

mikroba melambat dan menjadi resisten terhadap antibodi, fagositosis, dan antibiotik.

Pembentukan biofilm ini membutuhkan sejumlah besi yang lebih banyak dari yang

dibutuhkan untuk pertumbuhan vegetatif ini (Ojha et al., 2007).

Berbeda dengan jamur, protozoa dan bakteri, pertumbuhan virus sendiri tidak

membutuhkan besi. Namun demikian, sel inang membutuhkan besi untuk mengkatalisasi

sintesis dari partikel virus. Beberapa studi pada hewan dan manusia melaporkan

peningkatan besi meningkatkan risiko dari infeksi virus. Lebih lanjut, pada penyakit

imunodefisiensi, besi terakumulasi dalam makrofag, mikroglia, sel endotel, dan monosit.

Pada sel yang terinfeksi Human immunodeficiency virus, peningkatan besi meningkatkan

aktifitas reverse transcriptase sebesar 82%. Sebagai tambahan NEF protein dari HIV

menyebabkan penurunan 92% ekspresi macrophage HFE protein yang menyebabkan

peningkatan besi intra makrofag dan peningkatan sintesis virus (Drekesmith et al., 2005).

Penelitian pada 158 pasien, peningkatan feritin berhubungan dengan peningkatan 1,67

kali angka mortalitas. Pada studi terhadap 1362 pasien HIV, odds ratio mortalitas dengan

peningkatan saturasi besi transferin adalah 1,77 (p < 0,001), peningkatan feritin 1,40 (p =

0,014) dan kombinasi peningkatan status besi 2,20 (p = 0,016) (McDermid et al., 2007).

Infeksi HIV dapat menyebabkan perubahan paradoks dalam metabolisme besi dengan

koeksistensi adanya anemia bersama feritin yang tinggi dan timbunan zat besi dimana

hal ini memberi kesan tentang kelebihan zat besi. Banyak studi melaporkan status besi

yang abnormal pada orang dengan infeksi HIV stadium lanjut, akan tetapi sulit untuk

menentukan apakah perubahan yang terjadi mungkin disebabkan karena infeksi HIV itu

sendiri, akibat infeksi oportunistik dan komplikasinya atau akibat perawatan misalnya

transfusidarahataukarenaAZTyangdapatmerusaksumsumtulang(azidothymidine), yang

mempengaruhi metabolisme besi pada infeksi HIV. Ada kemungkinan bahwa kelainannya

mungkin telah dimulai pada awal infeksi serta mendahului perkembangan gejala klinis.

Spada et al., (1998) menemukan bahwa, meskipun tingkat penurunan haematopoiesis

(ditandai dengan zat besi serum dan hemoglobin menurun) adalah lebih besar dengan

berlanjutnya penyakit, kelainan ini juga diamati pada awal proses penyakit.

Gangguan dalam metabolisme besi yang terjadi pada infeksi HIV dapat muncul

sebagai hipoferemia, hipotransferinemia, saturasi transferin yang rendah atau tinggi dan

hiperferitinaemia dikombinasikan dengan timbunan yang meningkat dari besi feritin serta

atau haemosiderin di makrofag, mikroglia sel Kupffer, sel endotel dan miosit dari sumsum

tulang, otak, otot, tulang dan kadang-kadang hati (Savarino et al., 1999). Penyebab yang

pasti dari perubahan adalah sulit dan belum sepenuhnya dijelaskan, tetapi melihat besi

penyimpanandisumsumtulangseringmeningkat, halitumenunjukkanbahwametabolisme

123

besi di HIV dapat disebabkan adanya hambatan pelepasan besi fungsional dari RES

(reticulo-endotheleal system). Dilaporkan bahwa hambatan pada RES dan kelebihan besi

pada makrofag ditemukan pada 65% dari subyek AIDS, sementara simpanan besi yang

kosong hanya didapatkan pada 16% dari subyek. Dalam sebuah studi diawal epidemi

(1984 – 1987), 155 subjek direkrut untuk memeriksa darah perifer serta sumsum tulang.

Mayoritas subyek mengalami kelebihan zat besi (93% pada mereka yang mendapat AZT

dibandingkan dengan 65% pada sisanya), sedangkan hanya 2% mengalami defisiensi zat

besi. Dengan demikian penurunan kadar besi serum mencerminkan gangguan metabolisme

besi karena proses imunologis yang berubah ketimbang defisiensi zat besi sebenarnya.

Hal ini didukung pengamatan bahwa defisiensi zat besi yang terjadi tidak dapat dikoreksi

walaupun diberikan suplementasi besi oral (Kreuzer et al., 1997).

Transferin dan laktoferin sebagai sumber besi

Mikroorganisme yang menggunakan sistem transport transferin maupun laktoferin

dapat mengambil besi secara langsung dari plasma, seperti pada Haemophillus influenzae,

Neisseriameningitidis dan Neisseriagonorrhoeae. Mekanismeinternalisasidari transferin-

besi pada mikroba berbeda dengan proses pada mamalia (Marx, 2002). Diduga ada dua

macam transferrin-binding protein pada mikroba, yaitu Tbp1 dan Tbp2. Transferrin-

binding protein ini dapat mengikat molekul transferin-Fe3+. Tbp1 merupakan bagian dari

protein lapisan membran luar dan Tbp2 merupakan lipoprotein pada lapisan membran

dalam. Berbeda halnya dengan transferin reseptor pada mamalia, reseptor tansferrin pada

mikroba tidak mengalami proses internalisasi. Setelah terjadinya ikatan antara transferin

dengan Tbp1 maupun Tbp2, besi akan dilepaskan dan masuk kedalam periplasmic

space melalui lubang (gate pore). Selanjutnya besi akan diikat ferric-binding protein

dan dibawa masuk kedalam sitoplasma (Marx, 2002). Sistem transport untuk transferin

maupun laktoferrin sangat spesifik dan sangat tergantung dari inang. Lapisan membran

luar N. meningitidis dapat berikatan dengan transferin manusia tetapi tidak dapat berikatan

dengan transferin kerbau atau sapi. Mikroba tetap dapat hidup di dalam inang apabila

memiliki reseptor spesifik terhadap transferin. Transferin atau lactoferrin binding system

akan menentukan lokasi dari infeksi. Kuman yang menggunakan transferin binding system

untuk mengambil besi biasanya dijumpai di dalam plasma atau cairan serebrospinal.

Sedangkan kuman yang menggunakan lactoferrin binding system biasanya terdapat pada

permukaan mukosa seperti mukosa saluran nafas, gastrointestinal dan urogenital (Marx,

2002).

Heme dan hemoglobin sebagai sumber besi

Dalam tubuh manusia, hemoglobin yang berada di dalam eritrosit mengandung

besi paling banyak dibandingkan sumber besi lainnya di dalam tubuh dan berbagai

kuman patogen mempunyai berbagai macam cara untuk mendapat besi dari eritrosit

ini. Beberapa kuman dapat mengambil besi dari haem. Haem ini akan ditransportasikan

menuju ke periplasma melalui haem-specific outer membrane receptor selanjutnya ke

dalam sitoplasma. Beberapa bakteri dapat mengambil besi dari hemoglobin atau dari

haem dan hemoglobin. Afinitas terhadap hemoglobin manusia lebih tinggi dibandingkan

mamalia lainnya. Haptoglobulin dan haemopexin dapat bersifat bakteriostatik apabila

tidak mempunyai besi (Marx, 2002). Strategi yang paling efektif dari kuman untuk

mendapatkan besi adalah dengan merusak eritrosit dan mengambil besi dari hemoglobin.

Cara ini terjadi pada Plasmodium sp. dan beberapa bakteri seperti Bartonella spp.

124

Siderofor

Bakteri dan jamur dapat memproduksi molekul yang disebut siderofor. Molekul ini

merupakan molekul dengan berat molekul rendah dan dapat mengadakan ikatan dengan

besi. Disekresi kuman di lingkungannya dan dapat mengambil besi dari ligan, kemudian

kompleks besi-siderophore kembali ke kuman. Siderophore merupakan substrat yang

spesifik bagi outer dan inner membrane receptor. Beberapa contoh siderophore adalah

ferrichrome, enterobactin atau enterochelin, staphyloferrin A, ferrioxamine. Pada bakteri

gram negatif ferrichrome dapat berikatan dengan membran transporter yang disebut

FhuA. Selanjutnya ferrichrome akan dihantarkan menuju ke sitoplasma. Pada keadaan

besi inang yang sangat rendah, sintesis FhuA meningkat ratusan sampai ribuan kali.

Sebaliknya pada jumlah besi yang berlebihan akan terjadi penurunan jumlah FhuA. Hal

ini merupakan mekanisme pertahanan kuman untuk mencegah terjadinya kelebihan besi

yang dapat merusak sel dan DNA. Secara skematis transpor besi melalui siderophore

dapat digambarkan pada gambar 2 (Marx, 2002).

Gambar 2. Gambar skematik mekanisme pengambilan Fe2+dan

Fe3+ pada bakteri gram negatif (Marx, 2002)

6. Pengaruh besi pada interaksi patogen dan tubuh manusia

Diantara semua nutrisi, besi memiliki peran yang sangat penting dalam memediasi

interaksi antara tubuh dan patogen. Pada hewan, bukti ini berasal dari keragaman metode

mereka dalam penyerapan zat besi dan dari kemampuan mereka untuk mengurangi

ketersedian besi bagi kuman patogen dengan menurunkan besi plasma selama APR

(respon fase akut). Pada patogen, bukti terkuat berasal dari investasi genomik dalam

sistem metabolismenya untuk akuisisi besi dan berbagai macam sistem tersebut sangat

rendah konstanta pengikat besinya (mempunyai afinitas yang kuat untuk besi), yang

memungkinkan mereka menjadi efektif walaupun dalam lingkungan dengan zat besi

yang sangat rendah. Sekilas pada awalnya sangat mengherankan mengetahui bahwa besi

terletak di pusat dari proses pertempuran dan persaingan antara tubuh dan patogen karena

125

kita ketahui besi adalah unsur yang paling melimpah kedua di permukaan bumi. Ternyata

penjelasannya terletak pada kombinasi dari kemampuan ekstrim dari potensi redoks

(Fe2+) besi / besi (Fe3+) (yang membuatnya banyak digunakan dalam sistem ensimatik

dan sinyal), dengan fakta bahwa zat besi lebih banyak berada dalam kondisi teroksidasi

dan tidak dapat larut (McDermid et al., 2006).

Pada situasi klinik dimana terjadi gangguan keseimbangan besi akibat adanya

infeksi, mengetahui mekanisme bagaimana kuman tersebut mendapatkan besi akan

memudahkan kita mengerti perubahan yang bagaimana dari keseimbangan besi yang

tidak menguntungkan bagi tubuh. Pemenuhan akan besi merupakan langkah yang penting

pada perkembangan suatu patogen dan kerumitan antara mekanisme yang terlibat dalam

proses pengambilan besi, pengeluaran dan ketersediaan baik untuk tubuh (inang) maupun

patogen mencerminkan perjuangan yang sudah berlangsung lama untuk memperebutkan

besi. Sistim enzim yang mengandung besi sangat esensial untuk keperluan respirasi sel,

sintesis DNA dan mekanisme pemanfaatan radikal bebas bakteri akan tetapi dengan

keberadaan proses inflamasi maka respon tubuh akan menarik besi sehingga mengurangi

ketersediaanya. Protein yang mengikat besi yang ada dalam darah dapat menurunkan

jumlah besi sampai 10-24. Bakteri bagaimanpun akan mengembangkan mekanismenya

untuk mendapatkan besi dari transferin, feritin, dan hem melalui dua metode, yaitu: dengan

membuat senyawa pengikat besi yang kuat (siderofor), yang akan mengambil besi dari

besi yang terikat protein. Sedangkan metode lainnya dengan menangkap langsung besi

dari protein dan hem pada mebran sel bakteri. Bakteri dari golongan enteric memproduksi

enterocelin yang mempunyai daya ikat terhadap besi melebihi siderofor jenis apapun.

Hem dan hemoprotein dapat juga dipakai secara langsung sebagai sumber besi oleh

shigella, escherichia, yersinia, neisseria, dan hemophilus. Potensi reaksi redoks dan pH

dari lingkungan lokal akan mengatur ikatan besi dengan transferin. Begitu pH menurun

daya ikat transferin akan menurun juga, sehingga kapasitas keseluruhan dari transferin

untuk mengikat besi akan meningkat. Hipoksia jaringan sering berakhir dengan timbulnya

infeksi dan keberadaan bakteri akan dapat menginduksi perubahan pH dan potensi redoks

dari jaringan yang bersangkutan akibat dari proses normal metabolisme bakteri, sehingga

akan meningkatkan ketersediaan besi (Bullen et al., 2005).

Banyak bakteri enterik akan menunjukan virulensi yang meningkat pada lingkungan

dimana didapatkan banyak besi. Dari studi in vivo bukti ini dapat dilihat pada kondisi

kelebihanbesi, hemolisis, danpemberiansuplementasibesi. Pemberianbesidekstransecara

intramuskuler pada bayi-bayi Polinesia akan meningkatkan kejadian sepsis neonatorum

karena kuman gram negatif dan kondisi ini akan menurun apabila suplementasi besi

dihentikan. Pada situasi kelebihan besi contohnya pada hemokromatosis dapat ditemukan

komplikasi bakterinia dengan yersinia dan vibrio. Transfusi darah simpan lebih dari 3

minggu akan mudah mengalami hemolisis sehingga meningkatkan kadar besi dan hal ini

dapat menimbulkan komplikasi infeksi bakteri yersinia. Pada kondisi kelebihan besi atau

hemolisis mekanisme yang mengatur metabolisme alur besi akan kewalahan sehingga

akan menimbulkan keadaan bakterinia (Doherty, 2007).

Patogen intraseluler seperti Mycobacterium tuberculosis, Salmonella dan spesies

Listeria berevolusi berusaha untuk menghindari sistim imun dari mamalia dengan

bersembunyi di dalam makrofag pada fagosom. Kompetisi antara patogen dan tubuh

untuk mengontrol lingkungan di dalam fagosom menjadi sangat penting dan salah satu

komponen dari imun tubuh adalah dengan menarik besi. Mikrobakterium mendapatkan

126

besi dari transferin, feritin, dan laktoferin pada parenkim paru dengan memproduksi asam

salisilat dan sitrat dan juga siderofor yang disebut mycobactin (Ratledge et al., 2004). pH

dan konsentrasi besi di dalam fagosom sangat penting untuk patogenitas mikrobaterial

dan baik tubuh dan mikrobakterium mengembangkan mekanismenya masing-masing

untuk melakukan adaptasi terhadap kondisi tersebut. NRAMP 1 adalah transforter logam

yang tergantung pada pH, termasuk besi, dan secara eksklusif diekspresikan pada lisosom

dan endosom dari monosit dan makrofag. Protein ini akan direkrut ke dalam membran

fagosom dimana akan mengontrol lingkungan di dalam fagosom, berkompetisi secara

langsung dengan senyawa yang mirip yang dipunyai mikrobakterium yang disebut

MNTH. Pengurangan kehadiran besi merupakan mekanisme tubuh yang penting untuk

membunuh kuman intraseluler dan variant dari NRAMP 1 pada manusia diketahui

berasosiasi dengan ketahanan atau resistensi terhadap kuman intraseluler (Blackwell,

2001). IFN-γ merupakan sitokin yang penting untuk mengontrol infeksi intraseluler. Ia

dapat mengaktivasi makrofag menjadi lebih matang dan aktif dan membuat fagosom

menjadi lebih asam, ekspresi reseptor transferin pada membran fagosom menurun dan

menghambat akses dari bakteri untuk mendapatkan besi dari transferin. Besi mempunyai

efek penghambatan langsung terhadap aktifitas IFN-γ dan kelebihan besi pada makrofag

akanmenghambatfungsimakrofagyangdiperantarai IFN-γdanmenstimulasipertumbuhan

mikrobakterium intrafagosom (Gomes et al., 2001). Pada kondisi kelebihan besi seperti

pada talasemia dapat dijumpai peningkatan infeksi salmonella dan bakteri intraseluler

lainnya. Inflamasi kronis dan infeksi dapat mempunyai efek yang besar pada metabolisme

besi tubuh dan menentukan apakah hal ini merupakan penyebab atau akibat dari penyakit

adalah sangat sulit. Pada pasien dengan HIV sumsum tulang yang mengandung banyak

besi dihubungkan dengan kemungkinan peningkatan infeksi tuberkulosis. Informasi

tentang status besi tubuh sebelum infeksi adalah sangat sulit untuk didapatkan dan baik

kekurangan besi maupun kelebihan besi keduanya diketahui sebagai faktor resiko untuk

timbulnya infeksi tuberkulosis pada manusia. Kelebihan besi kerena faktor diet merupakan

temuan yang umum pada beberapa populasi Afrika dan pada penduduk Zimbabwe dan

hal ini berasosiasi dengan peningkatan 3 – 5 kali resiko untuk timbulnya tuberkulosis.

Polymorphism dari haptoglobin 2 – 2 dihubungkan dengan peningkatan besi pada

makrofag dan juga berhubungan dengan peningkatan resiko kematian pada orang dewasa

yang menderita tuberkulosis (Kavosve et al., 2000). Studi in vitro menunjukkan betapa

pentingnya besi pada interaksi antara tubuh dan mikrobakterium tuberkulosis, namun

masih terlalu sedikit data dari studi in vivo yang dapat menjelaskan bagaimana status besi

pada tubuh akan mempengaruhi supsebilitas dan beratnya penyakit. Dari data yang ada

menyatakan bahwa kelebihan besi akan meningkatkan progresi dari penyakit.

Inflamasi, hemolisis dan pemecahan hemoglobin pada makrofag dari sel RES

selama serangan akut malaria akan meningkatkan stres oksidatif dan ketersediaan besi

di dalam sel tersebut. Masih belum jelas seberapa lama kejadian ini akan berlangsung

namun penimbunan besi pada sumsum tulang anak-anak yang menderita malaria kronis

ternyata dijumpai bersamaan dengan kondisi eritropoisis yang kekurangan besi. Anemia

yang dikaitkan dengan malaria yang asimtomatis mungkin diakibatkan karena terjadi

redistribusi besi ke dalam bentuk simpanan karena pengaruh inflamasi dan hal ini disertai

dengan berkurangnya produksi eritropoitin dan atau tidak responsifnya sumsum tulang.

Banyak sel monosit dan makrofag penderita malaria mengandung hemozoin. Sel monosit

dan makrofag yang banyak mengandung hemozoin merupakan faktor penting terjadinya

127

imunosupresi pada infeksi malaria. Beratnya penyakit berhubungan dengan banyaknya

kandungan hemozoin pada makrofag dan fagositosis, oksigen radikal, dan pembentukan

NO akan terganggu (Verhoef et al., 2002). Dua puluh satu persen pasien anak-anak

meninggal karena malaria di Kenya berhubungan dengan bakterimia dan 40% dari

bakterimia ini terdiri dari kuman enterik. Gangguan metabolisme besi pada tubuh yang

disebabkan malaria adanya peningkatan stres oksidatif yang akan merusak epitel usus

sehingga terjadi translokasi bakteri disertai dengan adanya imunsupresi karena timbunan

besi dalam makrofag semua ini berkontribusi terhadap terjadinya bakterimia.

Nampaknya besi merupakan regulator yang penting dalam proses interaksi antara

tubuh dan patogen. Keseimbangan tubuh akan beradaptasi selama terjadinya defisiensi

besi, kelebihan besi dan infeksi untuk menyeimbangkan antara kebutuhan dengan

toksisitas dan ketersediaan besi untuk kuman. Pengetahuan tentang ini sangat diperlukan

untuk dapat memprediksi respon tubuh terhadap gangguan homeostatsis besi tubuh.

Keputusan untuk memberikan suplemen besi baik pada individu ataupun pada populasi

yang lebih besar harus disertai dengan pertimbangan kemungkinan timbulnya morbiditas.

Morbiditas ini mungkin tergantung dari beratnya defisiensi besi, dosis suplemen yang

diberikan, adanya defisiensi nutrisi lainnya dan interaksi dengan nutrisi lainnya, kadar

penekanan fungsi imun (imunsupresi), lingkungan dan jenis patogen, intensitas transmisi

malaria, variabilitas genetik dari protein besi dan mekanisme kontrol dari stres oksidatif

tubuh. Morbiditas yang timbul karena infeksi pada pemberian suplemen besi dapat sangat

bervariasi baik diantara populasi maupun pada populasi yang bersangkutan (Doherty,

2007). Pada bayi dan anak yang menderita defisiensi besi mendapatkan manfaat dari

suplementasi besi berupa perbaikan kemampuan konitif, dan juga pertumbuhannnya.

Pada daerah dengan angka transmisi malaria yang tinggi dan defisiensi besi yang

endemik, suplementasi pada seluruh populasi merupakan tindakan yang mengandung

bahaya. Tantangannya adalah menciptakan strategi untuk memberikan suplemen hanya

pada yang membutuhkan saja. Hal ini tentu menjadi sulit karena pemeriksaan yang rutin

untuk mengetahui adanya defisiensi besi tidak tersedia pada setiap wilayah. Suplementasi

besi yang bertujuan untuk mengobati mereka yang menderita ADB yang hidup di daerah

endemik malaria harus tetap dilakukan, karena mereka mendapatkan manfaat yang lebih

banyak dibandingakan dengan risiko terhadap kemungkinan menderita malaria. Pada

anak dengan defisiensi besi tanpa anemia, pemberian suplemen besi pada saat terjadinya

infeksi harus menjadi pertimbangan yang lebih hati-hati. Kecuali kalau respon imun tubuh

sudah terganggu karena defisiensi besi yang berat, pemberian suplementasi besi jarang

merupakan hal yang penting, disamping juga pengaruh besi ini tidak akan terlalu besar

karena adanya hambatan terhadap penyerapan besi pada saluran cerna yang dimediasi

inflamasi. Pada infeksi kuman intraseluler seperti tubekulosis atau inflamasi kronik atau

HIV, keputusan untuk memberikan suplemen besi harus dipertimbangan secara individual

karena keuntungan akan lebih banyak pada kuman dibandingkan pada tubuh inang.

Namun demikian sampai saat ini belum ada studi yang menilai respon morbiditas pada

kelompok populasi tersebut (Doherty, 2007).

Masih menjadi perdebatan bahwa mungkin terdapat nilai kisaran yang relatif sempit

dari besi yang diperlukan untuk pertahanan inang secara optimal terhadap patogen (

McDermid et al., 2006). Argumen ini yang menunjukkan bagaimana efek merugikan pada

tubuh akibat kekurangan atau kelebihan besi akan saling berkaitan dengan manfaat dan

kerugian yang sama untuk patogen tertentu, serta bahwa keseimbangan ini akan berbeda

128

pada setiap individu dan masing-masing patogen sesuai dengan karakteristik genetik

tertentu mereka. Beberapa hal lain yang dapat dipelajari dari hubungan tersebut adalah:

Pertama, bahwa tingkat yang optimal dari status besi untuk pertahanan inang kemungkinan

akan berbeda dengan tingkat yang optimal untuk fungsi fisiologis besi lainnya, seperti

eritropoiesis, kinerja atau fungsi kognitif. Hal ini mengarah pada kecendrungan bahwa

suatu tingkat defisiensi zat besi (seperti yang terlihat di sebagian besar masyarakat

miskin di negara berkembang) mungkin memiliki nilai adaptif dalam melindungi mereka

dari penyakit menular, suatu pandangan yang dianggap menyesatkan para pendukung

pemberian suplementasi besi massal. Ada banyak bukti yang mendukung pandangan

yang masih kontroversial ini, dan beberapa pertimbangan peringatan dapat diperoleh dari

sejumlah studi tentang program suplementasi zat besi. Kedua, bahwa kadar optimal status

besi inang dapat berbeda tergantung pada patogen dan di berbagai lingkungan di mana

patogenyangbersangkutandapatberkembang.Misalnya,patogenusus Yersiniaenterolytica

tidak dapat bertahan hidup di lingkungan yang rendah zat besinya dalam plasma, namun

Y. pestis telah berhasil memantapkan diri sebagai infeksi sistemik, dengan beradaptasi

melalui evolusi dari sejumlah gen transportasi besinya sehingga mampu menangkap

besi secara horisontal dari bakteri lainnya (Parkhill et al., 2001). Demikian pula, hanya

varian tertentu dari Escherichia coli, yang bisa mengkolonisasi lingkungan besi sangat

rendah disaluran kemih. Ketiga, karena patogen yang berbeda akan dapat berkembang

biak pada konsentrasi besi yang berbeda, inang harus mampu mengkompromikan sistem

metabolisme besinya didalam menyeleksi keseimbangan optimal yang dapat melindungi

fungsi fisiologis sendiri sekaligus bertahan melawan berbagai kemungkinan infeksi.

Keempat, bahwa variasi dari genom inang yang mempengaruhi metabolisme besi dapat

mencapai kesetimbangan dalam populasi tersebut akibat penciptaan perlindungan yang

seimbang terhadap organisme yang berbeda dan dapat menjadi merugikan tanpa kehadiran

dari patogen infeksi tersebut. Selain itu, variasi ini mungkin memiliki konsekuensi yang

berbeda tergantung pada kandungan besi yang ada dari diet dan faktor-faktor lain yang

mempengaruhi status besi (misalnya infeksi cacing) (McDermid et al., 2006).

7. Pengurangan penyediaan besi sebagai mekanisme pertahanan tubuh (Iron

Witholding Defense System)

Adanya invasi kuman akan menyebabkan inang mengurangi ketersediaan besi

yang dibutuhkan kuman. Beberapa mekanisme pengurangan tersebut adalah peningkatan

ekskresi besi endogen di urine, keringat, feses dan empedu; penurunan absorpsi besi

eksogen di saluran cerna; penurunan besi plasma akibat perpindahan besi dari plasma

ke dalam cadangan besi; adanya protein pengikat besi di tempat masuknya kuman;

peningkatan sintesis host iron-binding protein; penekanan sintesis siderofor mikroba

(Weinberg, 2007).

Semua cairan tubuh kecuali urin, adalah bebas dari besi yang tidak terikat.

Diantaranya adalah transferin yaitu molekul yang bertanggung jawab terhadap pengikatan

besi dalam plasma, limfa, dan cairan serebrospinal dimana laktoferin berfungsi dalam

sekresi kelenjar eksokrin. Transferin memiliki fungsi lain yaitu dapat melepaskan besi

yang diikatnya pada suasana yang asam sehingga dapat digunakan sel tubuh. Jadi transferin

tidak mampu mengikat besi pada area dengan pH yang asam yang dapat disebabkan

katabolisme mikroba yang menginvasi dan juga sel pertahanan tubuh. Namun demikian

laktoferin dapat mengikat besi pada pH dibawah 3,5 (Weinberg, 2007). Pada infeksi berat,

129

kadar saturasi transferin normal 25 – 30% ditekan sampai 5% dan hal ini bersama dengan

respon imun lainnya melalui aktivasi sel Th1 maupun Th2 akan mempertahankan kadar

besi seminimal mungkin sehingga mencegah pertumbuhan bakteri karena kekurangan besi.

Th1 melalui interaksi sitokin IL-6 seperti pada invasi mikroba patogen ekstraselular dapat

mengaktivasi terbentuknya hepsidin. Hepsidin akan menginaktivasi feroportin, sehingga

menyebabkan terjadinya akumulasi besi dalam makrofag dan enterosit duodenal yang

akhirnya menurunkan ketersediaan besi plasma (Ganz, 2006). Sebaliknya, saat terjadi

invasi bakteri intraselular, interferon gama menekan ekspresi dari TfR-1 pada makrofag

dan meningkatkan fungsi feroportin sehingga besi di dalam makrofag akan berkurang,

meningktkan ekspresi DMT-1, heme oxygenase 1 dan lipokalin2 makrofag (Nairz, et

al.,2008). Produksi sitokin Th2 (IL-4, 5, 10, dan 11) yang merangsang produksi antibodi

yang mampu mengikat reseptor sel mikroba yang berfungsi untuk mengikat siderofilins,

siderofores, atau hemoglobin. Demikian pula sekresi lipokalin, suatu senyawa pertahanan

mukosa yang dapat mengikat siderofor mikroba (antara lain Cathecol siderophores

dapat diikat lipokalin2 (siderokalin) (Flo et al., 2004). Akan tetapi beberapa siderofores

resisten terhadap lipokalin seperti pyoverdin yang dibentuk Pseudomonas aeruginosa

dan petrobactin yang disintesa Bacillus anthracis (Abergel et al., 2007).

Mekanisme pertahanan ini (iron withholding defense system) dapat tertekan

pada kondisi dimana ketersediaan besi tubuh berlebihan akibat antara lain rusaknya sel

inang yang mengandung besi (hemolisis), pemakaian siderofores yang dapat mensuplai

mikroorganisme dengan besi. Analisis terhadap morbiditas dan mortalitas penyakit akibat

kerja menunjukkan bahwa pekerja yang terekspos dengan debu terkontaminasi besi dan

asap memiliki angka yang tinggi terhadap pneumonia, influenza dan bronchitis (Palmer et

al.,1997). Padakasuspneumoniayangdisebabkan Acenitobactercalcoacetikus, ditemukan

peningkatan jumlah besi pada udara pabrik dan pada paru pekerja pabrik. Demikian pula

pada perokok. Inhalasi besi pada pada asap tembakau merupakan predisposisi terhadap

infeksi saluran pernafasan. Tembakau mengandung 84µg besi/gram. Sekitar 0,1%

terdapat dalam asap rokok. Jadi pada satu bungkus rokok dapat di inhalasi 1,12µg/hari

(Weinberg, 1999). Bila dibandingkan dengan yang bukan perokok, makrofag alveolar

perokok mengandung 4-5 kali kandungan besi. Studi melaporkan angka kesakitan yang

lebih tinggi pada perokok.

Peningkatan mendadak konsumsi besi dapat mempercepat perubahan dari infeksi

laten menjadi infeksi akut. Pada 181 orang di daerah miskin Nigeria yang memulai

konsumsi diet yang kaya besi, sebanyak 74 menderita malaria dalam 5 hari. Hal yang

sama terjadi pada pasien kwashiorkor, kurangnya konsumsi protein menyebabkan

penurunan kuantitas transferin sebanyak 90%. Saat penderita tersebut diberikan konsumsi

besi sebelum restorasi protein, mereka sangat rentan terhadap infeksi stafilokokus.

Pada penderita dewasa dengan tuberkulosis pulmonal di Zimbabwe, peningkatan diet

besi berhubungan dengan peningkatan sebanyak 3,3 kali terjadinya infeksi aktif. Sama

dengan angka morbiditas, risiko mortalitas pada tuberkulosis juga berhubungan dengan

peningkatan diet besi (Gangaidzo et al., 2001). Anak sehat yang secara insidental

mengkonsumsi besi berlebih memiliki risiko tinggi terjadinya infeksi. Patogen tersebut

tampaknya bersifat laten dalam saluran gastrointestinal. Pada wabah Salmonella yang

mengenai 200 bayi umur < 6 bulan di Amerika, sebanyak 75 kasus mendapatkan susu

formula yang mengandung kandungan besi 22 kali lebih besar dari air susu ibu (Haddock

et al.,1999).

130

Injeksi besi secara signifikan menurunkan daya tahan terhadap infeksi. Studi di New

Zealand mendapatkan peningkatan sebanyak 7 kali episode septikemia dan meningitis

yang disebabkan non pathogenic strans dari E. coli dan bakteri lain yang terjadi satu

minggu setelah injeksi. Sedangkan neonatus yang tidak diinjeksi tetap sehat. Kejadian ini

secara sederhana dapat diatasi dengan menghentikan injeksi besi. Penelitian di New Guinea

pada 200 bayi berusia dua bulan diinjeksi dengan 2g mg/kg besi dextran. Dalam 10 bulan,

angka kejadian malaria, infeksi telinga bagian tengah dan pneumonia meningkat masing-

masing 2,0; 2,3; dan 5,5 kali lipat dibandingkan pada bayi yang tidak mendapatkan injeksi.

Pada 5813 penderita hemodialisis di Amerika, angka morbiditas dan mortalitas meningkat

pada penderita yang mendapatkan lebih dari 100 mg besi dextran injeksi dalam periode

6 bulan (Feldman et al., 2002). Kematian sejumlah sel dalam jumlah yang banyak pada

individu dengan kadar besi normal dapat menyebabkan penambahan kadar besi dalam

cairan tubuh dengan konsekuensi peningkatan kejadian infeksi. Contohnya pada kondisi

hemolitik, hepatitis dan mioablatif akibat kemoterapi. Hiperferemia yang terjadi pada

fase demam dari bartonellosis dan juga pada fase akut terjadinya hepatitis menyebabkan

peningkatan risiko infeksi salmonellosis sekunder. Resipien dari transplantasi sel atau

jaringan mengalami kondisi mioablatif dengan pemberian kemoterapi seminggu sebelum

dilakukan transplantasi. Angka saturasi besi transferin meningkat sampai 100% yang

berakibat peningkatan risiko munculnya infeksi laten (Weiberg, 2008).

Penyakit fisiologis yang diakibatkan kondisi ketoasidosis meningkatkan kejadian

infeksi jamur. Ketidakmampuan dari transferin untuk mengikat besi pada pH plasma

yang menurun dibawah 7,4 menyebabkan patogen laten seperti Mucor mendapatkan

besi dari plasma dan bermultiplikasi dalam suasana asam. Pasien dengan kelainan

besi dengan dasar genetik memiliki peningkatan risiko terjadinya infeksi. Infeksi

bakteri gram negatif mengalami peningkatan pada hemokromatosis (Khan et al.,2007).

Tuberkulosis adalah prominen pada siderosis di Afrika. Pada talasemia dan anemia sel

sabit, akan membutuhkan transfusi darah yang berulang sehingga menyebabkan beban

besi yang berlebihan dan secara signifikan meningkatkan risiko terjadinya infeksi. Infeksi

Klebsiela prominen pada thalasemia sedangkan pada sel sabit salmonela, osteomielitis

dan pneumonia pneumokokal sering terjadi (Yu et al., 2007). Pada hemokromatosis

terjadi mutasi homosigot pada gen C282Y dengan sintesis hepsidin yang rendah dengan

konsekuensi kandungan besi makrofag yang rendah. Pada tuberkulosis, dan demam

tipoid, mikroba tumbuh pada makrofag dengan kandungan besi tinggi. Jadi pada mutasi

gen C282Y menyebabkan keuntungan berupa peningkatan survival pada penderita yang

terpapar infeksi tersebut (Weinberg, 2008).

Karena banyaknya kondisi yang dapat menekan mekanisme pertahanan tersebut

maka diperlukan usaha untuk melawannya. Untuk menurunkan risiko infeksi, pada

semua penderita, tidak hanya pada penderita dengan penambahan beban besi, hendaknya

mengadopsi praktek perilaku untuk meminimalisir penambahan besi tubuh. Hal ini

termasuk menghindari asap tembakau, menurunkan konsumsi makanan yang mengandung

besi serta suplemen besi dan daging (hem) serta meningkatkan konsumsi teh (iron

chelatingphenolic) dan gandum (iron trapping phytates). Individu memahami perlunya

mendonorkan darahnya secara rutin untuk menormalkan kadar besi dalam tubuh. Prosedur

ini tidak hanya menurunkan risiko infeksi tetapi juga kanker, penyakit kardiovaskular

dan endokrin, artritis, osteoporosis, dan penyakit neurodegeneratif (Flemming et al.,

2002; Weinberg, 2007). Pada dekade terakhir, reduksi besi dan pemberian antivirus telah

131

dilakukan pada penderita dengan hepatitis C kronik (Drakesmith dan Prentice, 2008). Pada

penatalaksanaan penyakit infeksi, agen yang dapat menghambat akses mikroba untuk

mendapatkan besi sedang diteliti. Deferoxamine (DFO) telah diuji sebagai obat tambahan

pada pengobatan malaria namun keberhasilan masih sangat terbatas. Kemungkinan

karena DFO sendiri merupakan siderofor dan dapat memicu patogen baik bakteri maupun

jamur yang laten untuk menimbulkan infeksi yang serius. Beberapa pengikat besi non

sidherophoric adalah deferiprone, deferasirox, apotransferrin, dan apolactoferrin telah

diteliti sebagai agen anti infeksi (Weinberg, 2006).

Walaupun bukan sebagai pengikat besi, kloroquin memiliki efek anti infeksi dengan

menghambat akses mikrobial terhadap besi. Obat ini meningkatkan pH endositik dari

lisosom sehingga menghambat pelepasan besi dari komplek besi-transferin ke patogen

intraseluler. Metabolism besi mikrobial dapat diganggu oleh galium yang memiliki

sifat ionik yang identik dengan besi (Kaneko et al., 2007). Galium dapat diinternalisasi

bakteria dan dapat menurunkan ambilan besi dan dapat menginaktifasi ensim. Antagonis

metabolisme besi bakteri yang lain adalah bismuth yang digunakan untuk terapi infeksi

Helycobacter pylori (Bland et al., 2004). Penelitian berlanjut untuk mengembangkan

vaksin yang difokuskan pada protein yang digunakan bakteri untuk mengakuisisi besi

inang. Kandidat yang potensial adalah TfR A suatu protein dari Neisseria meningitidis

(Perkin-Balding et al., 2004). Hal ini didasari adanya peningkatan titer protein pada

penderita yang mengalami penyembuhan dari infeksi dan tidak pada individu yang tidak

terinfeksi.

Kemampuan mikroba untuk memperoleh besi dari inang untuk pertumbuhan adalah

sangat penting sebagai komponen dari virulensi sedangkan kemampuan mempertahankan

besi (iron withholding capability) dari inang adalah sangat penting untuk meningkatkan

survival. Intervensi perilaku dan medis dapat dilakukan untuk memperkuat pertahanan

besi inang (host iron withholding). Hal ini dapat digunakan sebagai tambahan atau bahkan

sebagai pengganti jika terjadi penurunan efektivitas dari antibiotik (Weinberg, 2008).

8. Peranan beberapa protein yang mengikat besi terhadap infeksi

Salah satu temuan yang sangat penting dalam hal interaksi antara respon imun dengan

metabolisme besi adalah klarifikasi dari beberapa gen yang terlibat dalam homeostasis

besi dapat diekspresikan pada beberapa sel efektor dari sistem imunitas tubuh seperti sel

makrofag dan netrofil. Dengan demikian bahwa peran dari sel imun dalam homeostasis

besi sistemik tidak dapat dipungkiri lagi (Porto et al., 2007). Beberapa protein tersebut

antara lain NRAMP 1, NRAMP 2, lipocalin, hepsidin dan haptoglobin.

NGAL (disebut juga Lipokalin-2 atau siderokalin)

Lipokalin adalah suatu kelompok yang terdiri dari protein-protein pengikat ligan

dengan struktur yang berbentuk kaliks atau seperti cangkir, yang menutupi sisi pengikat

ligan. NGAL-neutrophil gelatinase associated lipocalin, adalah suatu glikoprotein

21kDal yang pertama kali diisolasi Kjeldsen dkk. tahun 1993. Berbagai sinonim NGAL

yaitu lipokalin 2, siderokalin, Lcn2, protein terkait α2-microglobulin atau lipokalin

yang berhubungan dengan netrofil (pada tikus) dan 24p3 atau uterokalin (pada tikus).

Meskipun lipokalin telah diketahui terlibat pada sekuestrasi dan transpor berbagai ligan,

ligan alami dari NGAL sebelumnya tidak diketahui. Hal ini diubah Goetz dkk. yang

memurnikan NGAL rekombinan dari strain tertentu E. coli dan menemukan strukturnya

132

yang mengandung ferric siderofor bermuatan negatif dengan suatu konstanta disosiasi

subnanomolar yang diekstraksi dari bakteri inangnya. Bentuk apo dari molekul ini

dapat juga bertindak sebagai agen bakteriostatik poten dengan memerangkap besi.

Struktur NGAL tidak diketahui dan salah satu pasangan interaksinya adalah matriks

metaloproteinase, yang diduga merupakan aseptor besi dan dalam kompleks ini akan

menurunkan degradasinya (Yan, 2001).

Penemuan bahwa NGAL merupakan salah satu protein yang sangat tinggi

ekspresinya setelah cidera iskemia-reperfusi pada ginjal, dan prognostik kerusakan ginjal

yang timbul mendahului sebelum peningkatan signifikan kreatinin (penanda tradisional

kerusakan ginjal), menyebabkan peningkatan ketertarikan pada protein ini sebagai

penanda kerusakan ginjal dan kemungkinan mempunyai potensi terapeutik. Devireddy

dkk. menemukan reseptor yang menginternalisasi 24p3 dan internalisasi besi yang

terikat pada 24p3 akan mencegah apoptosis. Sebaliknya, internalisasi bentuk apo dari

24p3 yang tidak mengandung besi akan menyebabkan efluks besi ke ekstraseluler dan

apoptosis melalui protein pro-apoptosis (Bim). Pada manusia, reseptor megalin dapat

mengikat siderokalin dan memperantarai ambilan intraselulernya. Stres oksidatif juga

dapat memacu ekspresinya dan bersifat protektif terhadapnya (Devidery, 2005).

NGAL yang diberikan secara eksogen juga secara bermakna meningkatkan (up-

regulasi) heme oksigenase-1, suatu agen protektif multifungsi yang telah terbukti dalam

percobaan cidera ginjal akut. Bahan ini diduga bekerja dengan menghambat ambilan

besi, merangsang pelepasan besi intraseluler, meningkatkan produksi antioksidan seperti

biliverdin dan karbonmonoksida dan menginduksi protein pengatur siklus sel (p21).

Karena aksi protektif multifungsinya, NGAL telah dipertimbangkan sebagai target terapi

primer pada AKI karena iskemia. (Devajaran, 2006).

Studi struktural menunjukkan bahwa siderokalin cenderung terikat pada ligan tipe

katekolat, dibandingkan siderofor yang berbasis karboksilat atau hidroksamat. Peran

NGAL, sebagai agen pengikat siderofor, konsisten dengan yang diketahui selama ini

bahwa produksi radikal spesies yang dipacu besi terlibat dalam berbagai penyakit ginjal

dan penyakit lain. Adanya sifat siderokalin untuk mengurangi virulensi bakteri dengan

terikat pada siderofor bakteri namun bakteri dapat menghindarinya dengan mensintesis

siderofor yang tidak bisa diikat siderokalin. Hal ini membuat peran antibakteri dari

siderokalin masih dipertanyakan. Selanjutnya, diduga peran utama siderokalin adalah

memerangkap besi melalui pengikatan siderofor sehingga mencegah besi yang bebas

yang dapat memproduksi radikal oksigen yang merusak. Konsisten dengan perannya

sebagai pengikat besi, adalah ditemukannya fakta bahwa jaringan yang paling banyak

mengekspresikan NGAL pada kondisi normal adalah sumsum tulang, tempat eritropoiesis.

Goetz dkk. melaporkan pada saat inflamasi, konsentrasi NGAL meningkat mencapai

20 – 30 nM di serum, diduga adekuat untuk mengikat semua besi yang tersedia dengan

membentuk kompleks ferric siderofor. Perubahan signifikan ekspresi NGAL juga

telah ditemukan selama pengiriman sinyal yang diperantarai kinase pada penyakit

kardiovaskuler dan kanker. Penemuannya pada kelainan ginjal dan bersama pengetahuan

penting lainnya bahwa ligan utamnya adalah siderofor manusia yang belum diketahui,

mengarahkan kita untuk mempertimbangkan peran sistem ini dalam serangkaian penyakit

yang mempunyai karakteristik stres oksidatif dan inflamasi yang sama (Weinberg, 2008;

Kell, 2009).

133

Hepsidin

Di hepar dan tempat lain, berbagai aspek metabolisme besi diatur hepsidin, suatu

polipeptida yang baru ditemukan, tersusun dari 25 asam amino, yang berperan sebagai

regulator negatif dari ekspor besi melalui internalisasi ferroportin. Hepsidin diproduksi

dibawah regulasi suatu reseptor yang disebut hemojuvelin, dari suatu prekursor dengan

84 asam amino (pre-prohepsidin), dan pro-hepsidin dengan 60 asam amino, menghasilkan

bentuk aktif yang hanya mengandung 25 asam amino dimana prekursor yang inaktif

bukan merupakan suatu penanda yang berguna.

Anemia dan hipoksia, keduanya akan menekan produksi hepsidin, sesuai dengan

produksi superoksida yang dipacu anoksia dimana lebih banyak besi diabsorbsi dari usus

halus masuk ke sirkulasi. Secara umum, mekanisme umpan balik positif sebagai berikut:

kondisi iskemia/anoksia akan mengubah distribusi besi, menyebabkan reaktivitas berbeda

dengan produk-produk anoksia, yang akhirnya diikuti produksi radikal bebas. Hepsidin

akan diproduksi berlebihan pad kondisi inflamasi, sehingga dianggap sebagai marker

inflamasi fase awal. Ekspresi hepsidin dikontrol secara positif SMAD4, dan kehilangan

SMAD4 di hepar berhubungan dengan penurunan dramatis ekspresi hepsidin di hepar

dan peningkatan ekspresi berbagai gen di duodenum yang terlibat dalam absorbsi besi

di usus halus, termasuk Dcytb, DMT1 dan ferroportin, menyebabkan kelebihan besi.

STAT3 adalah efektor positif lain dari ekspresi hepsidin dan efeknya akan dihambat

spesies oksigen reaktif, menggambarkan hubungan antara spesies oksigen reaktif dengan

metabolisme besi. Regulasi dan metabolisme hepsidin dapat juga dilihat pada bagian lain

dari buku ini.

Secara umum, terdapat suatu interaksi kompleks antara regulasi positif dan negatif

serta distribusi besi yang disebabkan perubahan konsentrasi hepsidin, dimana pada

beberapa kasus kondisi hipoksia dengan penurunan hepsidin, tampak lebih dominan

dibandingkan inflamasi dengan peningkatan hepsidin, meskipun terdapat cadangan

besi yang tinggi. Secara spesifik, penurunan hepsidin akan menyebabkan hipoferemia.

Hepsidin juga diaktifkan p53 dan mungkin berperan dalam degradasi plak aterosklerotik.

Beberapa efek hepsidin dihambat hipoksia, dipacu kondisi cadangan besi yang tinggi dan/

atau inflamasi, peningkatan hepsidin menyebabkan internalisasi FPN, penurunan efluks

Fe2+ dari sel perifer, menyebabkan hipoferremia yang diperantarai IL-6 (namun lebih

banyak Fe(n) berada intraseluler) dan penurunan hepsidin menyebabkan hipoferemia (

Kell, 2009).

Hepsidin, yang awalnya diduga sebagai molekul antimikrobial yang berasal dari

hati dan ternyata sekarang terbukti memainkan peran penting dalam metabolisme besi.

Bahkan temuan terkini melaporkan hepsidin diekspresikan pada sel imun alami seperti

makrofag dan netrofil. Kedua sel tersebut diketahui dapat bermigrasi dari darah ke tempat

infeksi dan dengan mengekspresikan molekul hepsidin kedua sel tersebut membantu

respon imun alami dalam mempertahankan tubuh dari invasi kuman patogen dengan

mengurangi ketersediaan besi (Peyssonnaux et al., 2006). Ekspresi hepsidin sel mieloid

nampaknya tergantung pada aktivasi TLR4 yang merupakan reseptor penting untuk

LPS. Akan tetapi ekspresi hepsidin sel mieloid ini tidak dapat distimulasi besi. Hal ini

menunjukkan adanya jalur sinyal yang berbeda untuk aktivasi hepsidin sebagai respon

terhadap infeksi atau kelebihan besi (Peyssonnaux et al., 2006). Penjelasan lain tentang

hepsidin dapat dilihat pada bab lainnya.

134

Haptoglobin (Hp)

Haptoglobin adalah protein fase akut yang positif disintesis terutama hepatosit (dan

juga dengan jumlah yang sedikit di epitel alveolar dan adiposit) sebagai respon terhadap

induksi IL-6, IL-1 dan TNFa. Fungsi fisiologis haptoglobin selain untuk mengikat

hemoglobin bebas dan memfasilitasi daur ulang melalui RES, terutama selama kondisi

patologis dimana jumlah hemoglobin bebas diproduksi dalam jumlah banyak, termasuk

malaria, penyakit sel sabit, toksin atau reaksi alergi, adalah juga sebagai antioksidan yang

dilakukan dengan membuat kompleks Hp-hemoglobin yang kuat yang dapat mengurangi

kerusakan jaringan akibat stres oksidatif yang ditimbulkan oksihemoglobin ekstraseluler

yang spontan mengalami reaksi oksidasi-reduksi intramolekuler untuk menghasilkan

methaemoglobin dan superoksida radikal yang dapat menyebabkan peroksidasi lipid dan

akhirnya menyebabkan reaksi berantai radikal bebas. Lim et al., (1998) menunjukkan

bahwa tikus yang gen Hp nya dihilangkan memperlihatkan derajat kerusakan yang lebih

besar akibat dari stres oksidatif dan kerusakan oksidatif lebih besar pada DNA ginjal.

Hemoglobin bebas terikat dengan cepat dan irreversible dengan Hp melalui ikatan yang

kuat (kira-kira 1 × 10-15 Kd. mol/L). Akan tetapi nampaknya sesuai dengan studi terbaru

yang menunjukkan bahwa, kecuali dalam kondisi patologis hemolisis, perannya dalam

respon imun mungkin lebih penting daripada menghambat kerusakan hemoglobin akibat

prosesoksidatif. Hpmemainkanperanberagamdalamresponimundanperanimunologinya

menurut McDermid et al., (2006) meliputi: ”(i) mencegah ketersediaan besi haem bagi

patogen; (ii) efek potensial pada inflamasi melalui perubahan sintesis prostaglandin; (iii)

bertindak sebagai faktor angiogenik serum, yang mempengaruhi perbaikan jaringan;

(iv) aglutinasi antigen T4 Hp2-2 dan Hp2-1 tetapi tidak HP1-1; (v) mempengaruhi

penyerapan besi makrofag melalui interaksi kompleks Hp-hemoglobin dengan reseptor

CD163 dengan kekuatan 10 kali lipat lebih besar untuk [Hp2-2]-hemoglobin kompleks

dibandingkan dengan varian lainnya Hp, dan (vi) penghambatan ikatan CD22 dengan

sel endotel melalui aktivasi TNF alfa, suatu peran yang menunjukkan proses pergerakan

peredaran sel limfosit B” .

Variasi genetik haptoglobin pada manusia Hp menentukan perbedaan fungsional

fenotif Hp. Konsentrasi Hp bervariasi secara signifikan sesuai dengan fenotif, dengan

HP1-1 ng memiliki konsentrasi tertinggi (0,57-2,27 g/l), Hp2-1 (0,44-1,83 g/l), diikuti

Hp2-2 (0,38-1,50 g/l) dengan kadar terendah. Perbedaan fungsional, bersama-sama

dengan konsentrasi plasma yang lebih tinggi, dan konstanta pengikat yang kuat membuat

HP1-1 memilik kapasitas mengikat hemoglobin yang lebih tinggi. HP1-1 memberi respon

imunitas yang lebih rendah, sedangkan Hp2-2 memberikan rekasi yang hyperimmune.

Kompleks (Hp2-2)-hemoglobin menunjukkan afinitas 10 kali lipat lebih tinggi untuk

reseptor CD163 pada makrofag dibandingkan kompleks (HP1-1)-hemoglobin. Adanya

tempat ikatan reseptor yang multivalent pada kompleks (Hp2-2)-hemoglobin yang

mungkin menyebabkan perbedaan dalam afinitas tersebut (Kristiansen et al., 2001).

Secara keseluruhan, hal ini dapat menyebabkan pengambilan besi yang lebih besar

makrofag pada individu dengan fenotip Hp2-2, dengan konsekuensi imunologi, individu

ini mempunyai kemungkinan kerentanan yang tinggi terhadap organisme intraseluler.

Perbedaan fungsional antara fenotif Hp dapat mempengaruhi status besi. Pria kaukasia

yang sehat dengan fenotip Hp2-2 telah terbukti memiliki derajat akumulasi besi yang

lebih tinggi dalam hepatosit dan sistem fagositiknya. Mengingat bukti yang bertentangan

mengenai hubungan antara fenotif Hp dan status besi, kesimpulan yang kuat pada subyek

135

sehat masih belum memungkinkan. Hal ini tentu tidak mengesampingkan kemungkinan

perbedaan klinis yang signifikan dalam kondisi patologis (McDermid et al., 2006).

Berbagai kondisi klinis dikaitkan dengan fenotif dari Hp. Bukti yang ada

menunjukkan bahwa berbagai fenotif dapat memberi manfaat pada kondisi klinis tertentu.

Risiko infeksi awal HIV tampaknya tidak terpengaruh jenis fenotif Hp, karena tidak

ada bukti bahwa frekuensi alel Hp berbeda antara kasus HIV pada populasi Afrika atau

Kaukasia baik pada kasus maupun pada orang sehat. Ada bukti bahwa progresi infeksi

HIV mungkin dipengaruhi. Terbatasnya bukti yang ada tidak memungkinkan untuk

menarik kesimpulan yang tegas tentang peran fenotif Hp dan imunosupresi infeksi HIV

(Quaye et al., 2000). Namun demikian beberapa sarjana berspekulasi bahwa kadar besi

berlebihan, dikombinasikan dengan konsentrasi Hp yang lebih rendah dan berkurangnya

antioksidan asam askorbat, yang akan meningkatkan kemungkinan stres oksidatif sehingga

menyebabkan replikasi virus meningkat. Hal ini bisa menjelaskan dampak negatif pada

Hp2-2 pada infeksi HIV. Sebuah studi kasus-kontrol di Italia juga melaporkan bahwa

Hp2-2 fenotif dikaitkan dengan stadium penyakit yang lebih berat, serum feritin yang

lebih tinggi dan konsentrasi sitrat yang lebih rendah dibandingkan dengan salah satu baik

Hp2-1 maupun HP1-1. (Pugliese et al.,2002).

Banyaknya perbedaan fungsional, imunologi dan biokimia antara berbagai fenotif

Hp memberikan indikasi kuat bahwa fenotif Hp dapat mempengaruhi kerentanan

terhadap perkembangan TB, perjalanan klinis selama infeksi aktif dan kemungkinan TB

yang berulang. Kerentanan yang lebih besar dan prognosis yang lebih buruk mungkin

berhubungan dengan kemungkinan akumulasi besi yang banyak yang terkait dengan

keberadaan fenotif Hp2-2. Peningkatan besi pada makrofag pada subyek Hp2-2 bisa

mengurangi respon imun tubuh dan mendukung pertumbuhan bakteri. Peningkatan besi

tempat lain bisa menyebabkan stres oksidatif dan timbulnya konsekuensi klinis yang

terkait dengan proses ini. Keseimbangan antara produksi sitokin Th1 dan Th2 merupakan

faktor penentu penting dari resistensi tubuh untuk TB. Gangguan pada keseimbangan ini

yang lebih menguntungkan fungsi Th2 dapat mempengaruhi kemampuan tubuh untuk

mengekspresikan respon imun protektif terhadap M. tuberculose. Mengingat bahwa

Hp2-2 mempunyai konsentrasi serum terendah dan fenotif Hp mendukung fungsi Th1

(cell-mediated immunity), maka apabila penetrasi Hp2 yang dominan maka hal ini dapat

dikaitkan dengan hasil yang negatif (McDermid et al., 2006).

Sampai saat ini, hanya terdapat sedikit sekali penelitian pada manusia yang dapat

mendukung atau menolak adanya mekanisme dan hubungan antara kondisi klinis TB dan

fenotif Hp2 ini. Sejumlah studi yang dilakukan di Rusia selama bertahun-tahun untuk

meneliti peran Hp pada TB. Secara keseluruhan, tampak bahwa Hp2-2 dikaitkan dengan

timbulnya infeksi TB, outcome yang lebih buruk, efek samping yang lebih besar dan

pemulihan lebih lama, terjadi lebih sering endobronkitis, dan bronkial obstruksi dan

penyebaran infeksi ke seluruh tubuh, dan lebih besar kemungkinan kekambuhan penyakit.

(Ubaidullaev et al., 1998). Berbeda dengan studi Rusia, di Indonesia, tidak menemukan

perbedaan dalam distribusi fenotif Hp antara subjek dengan penyakit TB dan kontrol sehat,

juga tidak ditemukan hubungan antara fenotif dengan jumlah limfosit, reaktivitas kulit

untuk tuberkulin atau tingkat penekanan. Hasil ini menunjukkan bahwa, pada populasi ini,

fenotif Hp tidak dikaitkan dengan awal infeksi TB, tetapi dapat mempengaruhi mortalitas

setelah diberikan obat anti tuberkulosis.

136

NRAMP1

NRAMP1 adalah transporter kation pada membran phagosome makrofag yang

mempengaruhi ketahanan terhadap patogen intraseluler. Studi menunjukkan bahwa

immunocytochemical NRAMP1 secara eksklusif diekspresikan pada membran lisosomal

dan endosomal makrofag, dan setelah proses fagositosis, NRAMP1 akan ditranslokasikan

ke membran fagosom. Pada manusia, ekspresi gen NRAMP1 terdeteksi di limpa dan hati

dan lebih banyak lagi pada paru-paru, namun ekspresi paling melimpah ditemukan pada

sel polimorfonuklear (Yip et al., 2003).

Fungsi protein NRAMP1 pada manusia belum sepenuhnya bisa dijelaskan, tapi

bukti-bukti untuk perannya telah didapatkan dari studi pada hewan. Jabado et al., (2003)

mendapatkan bahwa NRAMP2, dan paralogue nya NRAMP1, berperan dalam transportasi

besi. Telah terbukti secara in vitro bahwa NRAMP1 dapat bertindak sebagai transporter

kation proton divalen. Bukti pertama bahwa NRAMP1 dapat berfungsi sebagai transporter

kation divalen muncul dari studi menggunakan homologinya pada ragi yaitu SMF1,

yang menunjukkan bahwa SMF1 bisa mengangkut Mn2+. Ada dua teori berkembang

tentang karakteristik biokemis dari NRAMP1. Teori pertama berfokus pada hipotesis

bahwa NRAMP1 berfungsi untuk meningkatkan Fe2+ intrafagosomal dalam rangka

mengkatalisasi reaksi Haber-Weiss/Fenton, sehingga menghasilkan radikal hidroksil

yang sangat toksik sebagai bentuk aktivitas bakterisidal dari tubuh. Teori alternatifnya

adalah bahwa NRAMP1 berfungsi untuk mengurangi besi intra-phagosomal dan kation

divalen lainnya. Logam divalen seperti Zn2+, Mn2+ dan Fe2+ adalah substrat untuk protein

NRAMP, namun disisi lain mereka juga mikronutrien yang penting untuk patogen.

Logam ini bertindak sebagai kofaktor dalam reaksi enzimatik, termasuk utnuk pertahanan

antioksidan dari bakteri, sehingga pengurangan jumlah besi intrafagosome NRAMP1

bisa memiliki efek bakteriostatik baik yang sederhana maupun yang berspektrum luas.

Pengurangan ini mungkin juga meningkatkan aktivitas bakterisidal makrofag dengan

membuat patogen lebih sensitif terhadap senyawa radikal oksigen (Biggs et al., 2001).

Disimpulkan bahwa NRAMP1, seperti juga NRAMP2, mengangkut logam divalen malaui

proton gradien dan bertindak seperti pompa fagosomal. Pendapat ini didukung bukti in

vitro menggunakan macrophage cell-line yang menunjukkan penurunan akumulasi besi

intraseluler dan peningkatan pengeluaran besi dalam sel yang di transfected dengan alel

resisten dibandingkan dengan alel yang sensitif (Mullero et al., 2002).

Pada manusia, varian polimorfik atau haplotype NRAMP1 dikaitkan dengan

kerentanan atau ketahanan terhadap beberapa jenis infeksi dan kondisi seperti infeksi

virus, infeksi bakteri, infeksi protozoa, penyakit atopik, penyakit autoimun, tipe I diabetes

dan radang usus (McDermid et al., 2006).

Meskipun diketahui bahwa NRAMP1 mungkin memainkan peran dalam mengatur

lingkungan mikro makrofag dan dengan demikian dampak potensial yang akan terjadi

pada fungsi makrofag sebagai respon imun tubuh, akan tetapi hubungan antara sensitivitas

terhadap infeksi HIV-1 dan polimorfisme NRAMP1 belum terlalu banyak dipelajari.

Dalam studi kasus-kontrol berbasis populasi di Columbia, dilaporkan 4 genotif (SLC1-4)

NRAMP1 yang masing-masing terkait dengan perubahan risiko yang signifikan terhadap

infeksi HIV, sedangkan dua genotif lainnya (SLC6a dan SLC6b) tidak menunjukkan

hubungan yang signifikan. Analisis regresi berganda dari efek gabungan dari empat

polimorfisme tidak menunjukkan efek gabungan tambahan (McDermid et al., 2006).

137

Sejumlah penelitian telah memberikan bukti bahwa faktor genetik merupakan faktor

penentu penting dari kerentanan terhadap infeksi TB dan salah satu yang terbaik yang

diketahui sejauh ini adalah NRAMP1. Penelitian pertama yang dilaporkan adalah studi

kasus-kontrol berbasis rumah sakit di Gambia. Setelah dilakukan penyesuaian untuk

etnis dan faktor terkait lainnya, asosiasi yang signifikan diamati dengan empat varian

alelik, tiga di antaranya berada di linkage disequilibrium yang kuat. Dengan demikian,

terlepas dari teori dasar yang kuat untuk memprediksi bahwa variasi NRAMP dapat

mencerminkan faktor kerentanan terhadap infeksi TB, akan tetapi bukti-bukti yang ada

sejauh ini masih lemah dukungan terhadap hal tersebut.

Daftar pustaka

1. Abbas AK, and Lichtman AH. General properties of immune responses. In: Cellular

and molecular immunology. 5th ed ( updated ). Philadelphia, Elsevier Saunders

2005: 3- 15.

2. Abergel RJ, Wilson MK, Arceneaux JEL, Hoette TM, Strong RK, Byers BR, and

Raymond RN. 2007. Anthrax pathogen evades the mammalian immune system

through stealth siderophore production. Proc Natl Acad Sci USA;103:18479-503.

3. Abou-Raya A, el-Hallous D, and Fayed H. 2004. 8_Isoprostaglandin F2 alpha: a

potential index of lipid peroxidation in systemic lupus erythematosus. Clin invest

med;27:306-11.

4. Agarwal R. 2007. Non hematological Benefits of iron. Am J Nefrol;27:505-71.

5. Agget PJ, Agostoni C, Axelsson, Bresson JL, Goulet O, Hernell O, et al. 2002.

Iron metabolism and requirements in early childhood: do we know enough? A

commentary by the ESPGHAN Committee on Nutrition. J Pediatr Gastroenterol

Nutr;34:337-45.

6. Allen RP, Barker PB, Wehrl F, Song HK, and Earley CJ. 2001. MRI measurement

of brain iron in patients with restless legs syndrome. Neurology;56(2):263-65.

7. Andang‟o PE, Osendarp SJ, Ayah R, West CE, Mwaniki DL, De Wolf CA, et al.

2007. Efficacy of iron-fortified whole maize flour on iron status of schoolchildren

in Kenya: a randomized controlled trial. Lancet;369(9575):1799-1806.

8. Bach Kristensen M, Tesens I, Alstrup Jorgensen AB, Dal Thomsen A, Milman

N, Hels O. 2005. A decrease iron status in young healthy women after long-term

daily consumption of the recommended intake of fibre-rich wheat bread. Eur J

Nutr;44(6):334-40.

9. Beard JL. 2001. Iron biology in immune function, muscle metabolism and neuronal

functioning. J Nutr;131:568S-80S.

10. Bergan JJ, Schmid-Schonbein GW, Smith PDC, Nicolaides AN, Boisseau MR,

and Eklof B. 2006. Mechanism of disease: chronic venous disease. Nem England

journal of medicine;355:488-98.

11. Berger K, von Eckardstein A, Trenkwalder C, Rothdach A, Junker R, and Weiland

SK. 2002. Iron metabolism and the risk of restless legs syndrome in an elderly

general population: the MEMO-Study. J Neurol;249:1195-99.

12. Bergman M, Bessler H, Salman H, Siomin D, Straussberg R, and Djaldetti M.

2004. Invitro cytokine production in patients with iron deficiency anemia. Clin

Immunology;113:340 44.

138

13. Beutler E, HoffbrandV, Cook JD. 2003. Irondeficiencyandoverload. Hematology:40-

61.

14. Biebinger R, Zimmermann MB, Al-Hooti SN, Al-Hamed N, Al-Salem E, Zafar T, et

al. 2009. Efficacy of wheat-based biscuits fortified with microcapsules containing

ferrous sulfate and potassium iodate or a new hydrogen-reduced elemental iron: a

randomized, double-blind, controlled trial in Kuwaitiwomen. Br JNutr;102(9):1362-

69.

15. Biggs TE, Baker ST, Botham MS, Dhital A, Barton CH, and Perry VH. 2001.

Nramp1 modulates iron homoeostasis in vivo and in vitro: evidence for a role in

cellular iron release involving de-acidification of intracellular vesicles.

16. Blackwell JM. 2001. Genetics and genomics in infectious disease susceptibility.

Trends Mol Med;7:521-6.

17. Bland MV, Ismail S, Heineman JA, and Keenan JI. 2004. The action of bismuth

against Helicobacter pylori mimics but is not caused by intracellular iron deprivation,

Antimicrob. Agents Chemother;48:1983-88.

18. Breidbach T, Scory S, Krauth-Siegel RL, and Steverding D. 2002. Growth inhibition

of bloodstream forms of Trypanosoma brucei by the iron chelator deferoxamine. Int

J Parasitol;32:473-79.

19. Bridle K, Cheung TK, Murphy T, Walters M, Anderson G, and Fletcher LM. 2006.

Hepcidin is down-regulated in alcoholic liver injury: implicatins for the pathogenesis

of alcoholic liver disease. Alcohol clin exp res;30:106-12.

20. Brownlie T, Utermohlen V, Hinton PS, and Haas JD. 2004. Tissue iron deficiency

without anemia impairs adaptation in endurance capacity after aerobic training in

previously untrained women. Am J Clin Nutr;79:437-43.

21. Bullen JJ, Rogers HJ, Spalding PB, and Ward CG. 2005. Iron and infection: the

heart of the matter. FEMS Immunol Med Microbiol;43:325-30.

22. Chattipakorn N, Kumfu S, Fucharoen S, and Chattipakorn S. 2011. Calcium

Channels and Iron Uptake Into The Heart. World J Cardiol;3(7):215-18.

23. Clancy J. Delayed type hypersensitivity (DTH). In: Gilbert HF, editor. Basic

concepts in immunology. Intl ed. Singapore: McGraw-Hill. 2000;125-37.

24. Clarke R. 2005. Homocysteine-lowering trials for prevention of heart disease and

stroke. Semin vasc med;5:215-22.

25. Coffman RL. Cytokine in infectious diseases. In: Theze J, editor. The citokine

network and immune functions. New York: Oxford University Press. 1999;285-

92.

26. Cutolo M, and Otsa K. 2008. Review: vitamin D, immunity and lupus. Lupus;17:6-

10.

27. Cuzzocrea S, Rossi A, Pisano B, Di Paola R, Genovese T, Patel NS, et al. 2003.

Pyrrolidine dithiocarbamate attenuates the development of organ failure induced by

zymosan in mice. Intensive care med;29:2016-25.

28. Dallman PR, Widdowson EM, and Dickerson JWT. Chemical composition of body.

In: Comar CL, Bronner F, editors. Mineral metabolism: and advanced treastise

volume 2 part A. Orlando: Academic Press, 1988:1-247.

29. Davey GK, Spencer EA, Appleby PN, Allen NE, Knox KH, and Key TJ. 2003.

EPIC-Oxford: lifestyle characteristics and nutrient intakes in a cohort of 33 883

meat-eaters and 31546 non meat-eaters in the UK. Public Health Nutr;6(3):259-

69.

139

30. De SilvaA,Atukorola S, Weerasinghe I, andAhluwalia N. 2003. Ironsupplementation

improve iron status and reduces morbidity in children with or without upper

respitratory tract infection: a randomized controlled study in Colombo, Sri Langka.

Am J Clin Nutr;77:234-41.

31. Decker JM. 2004. Immunity rules. Overview of The Immune System.Immunology

Tutorials. Available from: //F:\T20%CELL\Immunity%20Rules.htm. Last modified

Jan.19,2004.

32. Departement of Health. Dietary Reference Values for food, Energy and Nutrients

in the united Kingdom. Report on Health and Social Subjects, No. 41. London:

HSMO, 1991.

33. Devarajan P. 2006. Update on mechanism of ischemic acute kidney injury. Journal

of the American society of nephrology;17:1503-20.

34. Devireddy LR, Gazin C, Zhu X, and Green MR. 2005. A cell-surface receptor for

lipocalin 24p3 selectively mediates apoptosis and iron uptake. Cell;123:1293-305.

35. Doherty CP. 2007. Host-pathogen interactions: the role of iron. J nutr;137:1341-

44.

36. Doll R, and Hill AB. 2004. The mortality of doctors in relation to their smoking

habits: a preliminary report 1954. BMJ;328:1529-33.

37. Dombrecht EJ, Cos P, Berghe Vanden D, Van Offel JF, Schuerwegh AJ, Birdts CH,

et al. 2004. Selective in vitro antioxidant properties of biophosphonates. Biochem

biophys res common;314:675-80.

38. Dombrecht EJ, De Tollenaere CB, Aerts K, Cos P, Schuerwegh AJ, Bridts CH, et al.

2006. Antioxidant effect of biophosphonates and simvastatin on chondrocyte lipid

peroxidation. Biochem biophys res common;348:459-64.

39. Domellof M, Lonnerdal B, Abrams SA, and Hernell O. 2002. Iron absorption in

breast-fed infants: effects of age, iron status, iron supplements, and complementary

foods. Am J Clin Nutra;76:198-204.

40. Drake VJ. Iron. Linus Pauling Institute Micronutrient Research for Optimum

Health. Oregon State University.Update August 2009.

41. Drakesmith H, and Prentice A. 2008. Viral infection and iron metabolism, Nature

Rev. Microbiol;6:541-52.

42. Ekiz C, Agaoglu L, Karakas Z, Gurel N, and Yalcin I. 2005. The effect of iron

deficiency anemia on the function of the immune system. The Hematology

Journal;5:579-83.

43. Facchini FS, and Saylor KL. 2003. A Low-iron available, polyphenol-enriched,

carbohydrate-restriched, diet to slow progression of diabetic nephropathy.

Diabetes;52;1204-9.

44. Feldman R, Santenna J, Guo W, Furst H, Franklin E, Joffe, S. Marcus M, and Faisch

G. 2002. Iron administration and clinical outcome in hemodialysis patients, J. Am.

Soc. Nephrol;13:542-49.

45. Fidler MC, Davidsson L, Zeder C, and Hurrell RF. 2004. Erythorbic acid is a potent

enhancer of nonheme-iron absorption. Am J Clin Nutr:79:99-120.

46. Finkel T. 2005. Radical medicine: treating ageing to cure disease. Nat rev mol cell

boil;6:971-76.

47. Fischer R, Debbabi H, Dubarry M, Boyaka P, and Tome D. 2006. Regulation of

physiological and pathological Th1 and Th2 responses by lactoferrin. Biochem Cell

Biol; 84: 303-11.

140

48. Flanagan PR. 1989. Mechanisms and regulation of intestinal uptake and transfer of

iron. Acta Paediatr Scand Suppl;361:221-30.

49. Fleming DJ, Tucker KJ, Jacques PF, Dallal GE, Wilson PW, and Wood RJ. 2002.

Dietary factors associated with the risk of high iron stores in the elderly Framingham

Heart Study cohort. Am j clin nutr;76:1375-84.

50. Flo TH, Smith KD, Sato S, Rodriguez DS, Holmes MA, Strong RK, Akira S, and

Anderson A. 2004. Lipocalin 2 mediates an innate immune response to bacterial

infection by sequestering iron. Nature;432:917-21.

51. Friedmann B, Weller E, Mairbaurl H, Bartsch P. 2001. Effects of iron repletion

on blood volume and performance capacity in young athletes. Med Sci Sports

Exerc;33:741-46.

52. Galli SJ, Tsai M, and Piliponsky AM. 2008. The development of allergic

inflammation. Nature;454:445-54.

53. Gangaidzo IT, Moyo VM, Mvundura E, Aggrey G, Murphee NL, Kunelo H, et al.

2001. Association of pulmonary tuberculosis with increased dietary iron, J Infec

Dis;184:936-39.

54. Garry PJ, Hunt WC, Baumgartner RN. 2000. Effects of iron intake on iron stores

in elderly men and women: Longitudinal and cross-sectional results. J Am Coll

Nutr;19:262-9.

55. Germain RN. 2004. An innately interesting decade of research in immunology. Nat

Med; 10:1307-20.

56. Ghosh K. 2006. Non hematological effect o f iron deficiency a perspective.

Practtitionals secter;60:30-7.

57. Gomes MS, Boelaert JR, and Appelberg R. 2001. Role of iron in experimental

Mycobacterium avium infection. J Clin Virol;20:117-22.

58. Gracia OP, Diaz M, Rosado JL, and Allen LH. 2003. Ascorbic acid from lime juice

does not improve the iron status of iron-deficient women in rural Mexico. Am J Blin

Nutr;78(2):267-73.

59. Grant SM, Wiesinger JA, Beard JL, and Cantorna MT. 2003. Iron-deficienct mice

fail to develop autoimmune encephalomyelitis. J Nutr;133:2635-8.

60. Gray-Owen SD, and Schryvers AB. 1996. Bacterial transferin and lactoferrin

receptors. Trends Microbiol;4:185-91.

61. Grinder-Pederson L, Bukhave K, Jensen M, Hojgaard L, and Hansen M. 2004.

Calcium from milk or calcium-fortified foods does not inhibit nonheme-iron

absorption from a whole diet consumed over a 4-day period. Am J Clin Nutr;80:404-

09.

62. Gujja P, Rosing DR, Tripodi DJ, and Shizukuda Y. 2010. Iron Overload

Cardiomyopathy, Better Understanding of an Increasing Disorder. J Am Coll

Cardiol;56(13):1001-12.

63. Haddock RL, Cousins SN, and Guzman CC. 1999. Infant diet and salmonellosis.

Am J Publ Health;81:997-1000.

64. Hallberg L, and Rossander-Hulten L.1991. Iron requirements in menstruating

women. Am J Clin Nutr;54:1047-58.

65. Hallberg L, Hulten L, and Gramatkovski E. 1997. Iron absorption from the whole diet

in men: How effective is the regulation of iron absorption? Am J Clin Nutr;66:347-

56.

141

66. Harvey LJ,Armah Cn, Dainty JR, Foxall RJ, John LD, Langford NJ, and Fairweather-

Tait SJ. 2005. Impact of menstrual blood loss and diet on iron deficiency among

women in the UK. Br J Nutr;94(4):557-564.

67. Hinton PS, Sinclair LM. 2007. Iron supplementation maintains ventilator threshold

and improves energetic efficiency in iron-deficient non anemic athletes. Eur J Clin

Nurt;61:30-39.

68. Huang X. 2003. Iron overload and its association with cancer risk in humans:

evidence for iron as a carcinogenic metal. Mutat. Res;53:153-71.

69. Hunt JR, and Roughead ZK. 1999. Nonheme-iron absorption, fecal ferritin excretion,

and blood indexes of iron status in women consuming controlled lactoovovegetarian

diets for 8 wk. Am J Clin Nutr; 69:944-52.

70. Hurrell RF, Reddy M, and Cook JD. 1999. Inhibition of non-haem iron absorption

in man by polyphenolic-containing beverages. Br j Nutr;81:289-95.

71. Hurrell RF. 2002. Fortification: overcoming technical and practical barriers. J

Nutr;132(4 Suppl):806S-812S.

72. Jaakkola P, Mole DR, Tian YM, et al. 2001. Targeting of HIF-alpha to the von Hippel-Lindau ubiquitylation complex by O

2-regulated prolyl hydroxylation.

Science;292(5516):468-72.

73. Jabado N, Cuellar-Mata P, Grinstein S, and Gros P. 2003. Iron chelators modulate

the fusogenic properties of Salmonella-containing phagosomes. Proc Natl Acad Sci

USA;100:6127-32.

74. Jason J, Archibald LK, Nwanyanwu OC, Bell M, Jensen J, and Gunter E. 2001.

The effect of iron defeciency on lymphocyte cytokine production and activation:

preservation of hepatic iron but not all cost. Clin Exp Immunol;126:466-73.

75. Jehn ML, Guallar E, Clark JM, Couper D, Duncan BB, Ballantyne CM, et al. 2007.

A prospective study of plasma ferritin level and incident diabetes: the Atheroslerosis

Risk in Communities (ARIC) Study. Am J Epidemiol;165:1047-54.

76. Kaneko Y, Thoendal M, Olakanmi O, Britigan BE, and Singh PK. 2007. The

transmition metal gallium disrupts Pseudomonas aeruginosa iron metabolism and

has antimicrobial and antibiofilm activity. J Clin Invest;106.

77. Kasvosve I, Gomo ZA, Mvundura E, Moyo VM, Saungweme T, Khumalo H, et al.

2000. Haptoglobin polymorphism and mortality in patients with tuberculosis. Int J

Tuberc Lung Dis; 4:771-5.

78. Kehrer JP. 2000.The harber-weiss reaction and mechanisms of toxicity.

Toxicity;149:43-50.

79. Kell DB. 2009. Iron beleaving badly: inappropriate iron chelation as a major

contributor to the aetrology of vascular and other progressive inflammatory and

degenerative disease. DMC Medical Genomics;2:1-73.

80. Khan FA, Fisher MA, and Khakoo RA. 2007. Association of hemochromatosis with

infectious disease: expanding spectrum, Internat. J Infec Dis;11;482-87.

81. Knox KS, and Baker JC. 2007. Genome-wide expression profiling of placentas in

the p57Kip2 model pre-eclampsia. Mol hum reprod;13:251-63.

82. Kocyigit A, Armutcu F, Gurel A, and Ermis B. 2004. Aterations in plasma essential

trace elements selenium, manganese, zinc, copper, and iron concentrations and the

possible role of these elements on oxidative status patients with childhood asthma.

Biological trace elements research;97:31-41.

142

83. Kremastinos DT, and Farmakis D. 2011. Iron Overload Cardiomyopathy in Clinical

Practice. Circulation;124:2253-63.

84. Kresno SB. Respon imun pada infeksi. In: Imunologi, Diagnosis dan Prosedur

Laboratorium. 4th ed. Balai Penerbit FKUI Jakarta 2001;161- 86.

85. Kreuzer KA, and Rockstroh JK. 1997. Pathogenesis and pathophysiology of

anaemia in HIV infection. Ann Haematol;75:179-87.

86. Kristiansen M, Graversen JH, Jacobsen C, et al. 2001. Identification of the

haemoglobi scavenger receptor. Nature London;409:198-201.

87. Kruidenier L, Kuiper I, Lamers CB, and Verspaget HW. 2003. Intestinal oxidative

damage in inflammatory bowel disease: semiquantification, location, and association

with musical antioxidants. J pathol;201:28-36.

88. Kuvibidila S, and Baliga BS. 2002. Role of Iron in Immunity and Infection. CAB

International: Nutrition and Immune Function:209-29.

89. Kuvibidila S, and Porretta C. 2003. Iron deficiency and in vitro iron chelation reduce

the expression of cluster of differentiation molecule (CD) 28 but not CD3 receptors

on murine thymocytes and spleen cells. British Journal of Nutrition;90:179-89.

90. Kuvibidila S, and Warrier RP. 2004. Differential effect of iron deficiency and

underfeeding on serum levels of interleukin-10, interleukin-12p40, and interferon-

γ in mice. Cytokine; 26(2):73-81.

91. Kuvibidila S, Warrier RP, and Baliga BS. 2003. An Overview of the Role of Iron in

T cell Activation. The Journal of Trace Elements in Experimental Medicine;16:219-

25.

92. Kuvibidila SR, Velez M, Yu L, Warrier RP, and Baliga BS. 2002. Differences in

iron requirements by concanavalin A-treated and anti-CD3-treated murine splenic

lymphocytes. Br J Nutr;88:67-72.

93. Larson JA, Houie HI, So M. 2004. Nesseria meningitides accelerates ferritin

degradationinhost epithelial cells to yieldanessentialiron source, Mol Microbiol;53;

807-20.

94. Lim SK, Kim H, Lim SK, et al. 1998. Increased susceptibility in Hp knockout mice

during acute hemolysis. Blood;92:1870-77.

95. Lind T, Lonnerdal B, Persson LA, Stenlund H, Tennefors C, Hernell O. 2003. Effects

of weaning cereals with different phytate contents on hemoglobin, iron stores, and

serum zinc: a randomized intervention in infants from 6 to 12 mo of age. Am J Clin

Nutr;78:168-75.

96. Lithgow GJ, Gill MS, OlsenA, and Sampayo JN. 2005. Pharmacological intervention

in intervertebrate aging. Ageing res rev;27:213-23.

97. Maguire JJ, Davies JK, Dallman PR, and Packer L. 1982. Effects of Iron deficiency

on iron sulphur proteins and bioenergetic functions of skeletal muscle mitochondria.

Biochem Biophys Acta;679:210-20.

98. Margaill I, Plotkine M, and Lerouet D. 2005. Antioxidant strategies in the treatment

of stroke. Free radical biology and medicine;39:429-43.

99. Marx JJM. 2002. Iron and infection: competition between host and microbes for a

precious element. Best Practice & Research Clinical Haematology;15(2):411-26.

100. Mascitelli L, and Pezzetta F. 2005. High iron stores and cardiovascular disease in

systemic lupus erythematosus. J intern med;258:584.

143

101. Mashburn LM, Jett AK, Akins DE, and Whitely M. 2005. Staphylococcus aureus

serves as an iron source for Pseudomonas aeruginosa during in vivo culture. J

Bacteriol;187:556-66.

102. McCann JC, and Ames BN. 2007. An overview of evidence for a causal relation

between iron deficiency during development and deficits in cognitive or behavioral

function. Am J Clin Nutr;85(4):931-45.

103. McDermid JM, and Prentice AM. 2006. Iron and infection: effects of host iron

status and the iron-regulatory genes haptoglobin and NRAMP1 (SLC11A1) on

host-pathogen interactions in tuberculosis and HIV. Clin Sci (Lond);110:503-24.

104. McDermid JM, Jaye A, Van der Loeff MFS, Todd J, Bates C, et al. 2007. Elevated

iron status strongly predicts mortality in West African adults with HIV infection. J

Acquir Immune Defic Synd;46;498-507.

105. Messaris E,Antonakis PT, Memos N, Chatzigianni E, Leandros E, and Konstadoulakis

MM. 2004. Deferoxamine administration in septic animals: improved survival and

altered apoptotic gene expression. Int immunopharmacol;4:455-59.

106. Mulero V, Searle S, Blackwell JM and Brock JH. 2002. Solute carrier 11a1 (Slc11a1;

formerly Nramp1) regulates metabolism and release of iron acquired by phagocytic,

but not transferring-receptor-mediated, iron uptake. Biochem J;363:89-94

107. Murray-Kolb LE and beard JL.2007. iron treatment normalizes cognitive functioning

in young women. Am J Clin Nutr; 85; 778-87

108. Mutti A, Corradi M, Goldoni M, Vettori MV, Bernard A, and Apostoli P. 2006.

Exhaled metallic elements and serum pneumoproteins in asymptomatic smokers

and patients with COPD or asthma. Chest;129:1288-97.

109. Nairz M, Fritsche G, Brunner P, Hantke K, and Weiss G. Interferon-ỳ limits the

availability of iron for intramacrophage Samonella typhimurium. Eur J Immunol

2008.

110. National Institute for Clinical Excellence. Antenatal care, routine care for the healthy

pregnant woman. London: Royal College of Obstetricians and Gynaecologists

Press, 2008.

111. Nemeth E, Rivera S, Gabayan V, Keller C, Taudorf S, Pedersen BK, and Ganz T.

2004. IL-6 mediates hypoferremia of inflammation by inducing the synthesis of the

iron regulatory hormone hepcidin. J Clin Invest;113:1271-76

112. O‟Garra A, and Vieira P. 2004. Regulatory T cells and mechanisms of immune

system control. Nat Med;10:801-5.

113. Ohlund I, Lind T, Hornell A, and Hernell O. 2008. Predictors of iron status in well-

nourished 4-y-old children. Am J Clin Nutr;87(4):839-45.

114. Ojha A, and Hatfill CF. 2007. The role of iron in Mycobacterium smegmatis biofilm

formation; the exochelin siderophore is essential in limiting iron conditions for

biofilm formation but not for planktonic growth. Mol Microbiol;66;468-83.

115. Oppenheimer SJ. 2001. Iron and its relation to immunity and infectious disease. J

Nutr; 131:616S-35S.

116. Oudit GY, and Moe G. 2007. Iron Overload Cardiomyopathy Associated With

Iron Overload Conditions: Incidence, Pathophysiology, and Treatment. Cardiology

Rounds;7 (3):1-6.

117. Palmer K, and Coggon D. 1997. Does occupational exposure to iron promote

infection? Occupat Environ Med;54:529-34.

144

118. Parkhill J, Wren BW, Thomson NR, et al. 2001. Genome sequence of Yersinia

pestis, the causative agent of plague. Nature. London; 413:523-27.

119. Parsa CJ, Matsumoto A, Kim J, Riel RU, Pascal LS, Walton GB, et al. 2003. A

novel protective effect of erythropoietin in the infracted heart. J clin invest;112:999-

1007.

120. Payne SM, and Mey AR. In: Crosa JH, Mey AR, Payne SM, editors. Pathogenic

Escherichia coli, Shigella, and salmonella. Iron Transport in Bacteria ASM Press

Washington DC, 2004;199-218.

121. Perkins-Balding D, Ratliff-Griffen M, and Stojiljkovic I. 2004. Iron transport

systems in nesseria meningitides. Microbiol Mol Biol Res;68:154-71.

122. Peterson JR, Sharma RV, and Davisson RL. 2006. Reactive oxygen species in the

neuropathogenesis of hypertension. Curr hypertens rep;8:232-41.

123. Peyssonnaux C, Zinkernagel AS, Datta V, Lauth X, Johnson RS, and Nizet V. 2006.

TLR4-dependent hepcidin expression by myeloid cells in response to bacterial

pathogens. Blood; 107:3727-32.

124. Porto G, DeSouja M. 2007. Ironoverloadandimmunityworld Gastroenterol;21:4707-

15.

125. Poulin JF, Sylvestre M, Champagne P, and Dion ML. 2003. Evidence for

adequate thymic function but impaired naïve T-cell survival following HSCT.

Blood;102:4600-7.

126. Pugliese A, Gennero L, Pescarmona GP, et al. 2002. Serum citrate levels, haptoglobin

haplotypes and transferring receptor (CD71) in patients with HIV-1 infection.

Infection; 30:86-89.

127. Quaye IK, Ekuban FA, Brandful JA, Gyan BA, Akanmori BD and Ankrah NA.

2000. Haptoglobin phenotypes in HIV-1-seropositive patients in Ghana: decreased

risk for Hp0 individuals. Hum Hered;50:382-83.

128. Radtke AL, and O‟Riordan MX. 2006. Intracellular innate resistance to bacterial

pathogens. Cell Microbiol;8:1720-29.

129. Ratledge C. 2004. Iron, mycobacteriaand tuberculosis. Tuberculosis (Edinb);84:110-

30.

130. Raymond KN, and Deitz EA. Bioochemical and biophysical properties of

siderophores. In: Crosa JH, Mey AR, Payne SM, editors. Iron Transport in Bacteria,

ASM Press Washington DC, 2004.pp. 3–17.

131. Real-Fernandez JM, Lopez-Bermejo A, and Ricart W. 2005. Iron stores, blood

donation, and insulin sensitivity and secretion. Clin Chem;51:1201-5.

132. Reddy MB, Hurrell RF, and Cook JD. 2006. Meat consumption in a varied

diet marginally influences nonheme iron absorption in normal individuals. J

Nutr;136(3):576-81.

133. Saiga H, Nishimura J, Kuwata H, Okuyama M, Matsumoto S, Sato S, et al. 2008.

Lipocalin 2-dependent inhibition of mycobacterial growth in alveolar epithelium. J

Immunol;181:8521-7.

134. Savarino A, Pescarmona GP, Boelaert JR. 1999. Iron metabolism and HIV infection:

reciprocal interactions with potentially harmful consequences. Cell Bioche Funct;17:

279-87.

145

135. Sazawal S, Black RE, Ramsan M, Chwaya HM, Stoltzfus RJ, Dutta A, et al. 2006.

Effects of routine prophylactic supplementation with iron and folic acid on admission

to hospital and mortality in preschool children in a high malaria transmission setting:

community- based, randomised, placebo-controlled trial. Lancet;367:133-43.

136. Schaible UE, and Kaufmann SH. 2004. Iron and Microbial Infection. Nature;2:946-

53.

137. Sloand JA, Shelly MA, Feigin A, Bernstein P, and Monk RD. A double-blind,

placebo-controlled trial of intravenous iron dextran.

138. Spada C, Treitinger A, and Hoshikawa-Fujimura AY. 1998. HIV influence on

hematopoiesis at the initial stage of infection. Eur J Haematol;61:255-60.

139. Suega K. 2009. Pengaruh peningkatan cadangan besi terhadap IL-2 dan IFN

gamma plasma dan supernatan kultur limfosit pada penderita anemia defisiensi

besi. Disertasi.

140. Swaminathan S, Fonseca VA, Alam MG, and Shah SV. 2007. The role of iron in

diabetes and its complications. Diabetes Care;30(7):1926-33.

141. Takeda AL, Colquitt J, Clegg AJ, Jones J. 2007. Pegaptanib and ranibizumab for neo

vascular age-related macular degeneration: a systematic review. Br J Ophthalmol;

91:1177-82.

142. Tetens I, Bendtsen KM, Henriksen M, Ersboll AK, and Milman N. 2007. The impact

of a meat-versus a vegetable-based diet on iron status in women of childbearing age

with small iron stores. Eur J Nutr;46(8):439-45.

143. Troesch B, Egli I, Zeder C, Hurrell RF, de PS, and Zimmermann MB. 2009.

Optimization of a phytasecontaining micronutrient powder with low amounts of

highly bioavailable iron for in-home fortification of complementary foods. Am J

Clin Nutr;89(2):539-44.

144. Ubaidullaev AM, Tashpulatova FK, and Kazakov KS. 1998. Incidence and pattern

of recurrent side effects in persons with different haptoglobin phenotypes during

chemotherapy of pulmonary tuberculosis. Probl Tuberk; 23-24.

145. US Preventive Services Task Force. Screening for iron deficiency anemia-including

iron supplementation for children and pregnant women. Available at http://www.

ahrq.gov/clinic/uspstf/uspsiron.htm 2006.

146. Valenzuela C, Lopez de Romana D, Olivares M, Morales MS, and Pizarro F. 2009.

Total iron and heme iron content and their distribution in beef meat and viscera.

Biol Trace Elem Res.

147. Van der Meer JWM, and JanKulberg B. Defects in Host Defense Mechanism. In:

Rubin RH, Young LS, editors. Clinical Approach to Infection in the Compromised

Host. 4th ed. Kluwer Academic/Plenum Publishers New York 2002:5-47.

148. Verhoef H, West CE, Kraaijenhagen R, Nzyuko SM, King R, Mbandi MM, van

Laatum S, Hogervorst R, Schep C, et al. 2002. Malarial anemia leads to adequately

increased erythropoiesis in asymptomatic Kenyan children. Blood;100:3489-94.

149. Weinberg ED. 1999. The development of awareness of the carcinogenic hazard of

inhaled iron. Oncol Res;11:109-13.

150. Weinberg ED. 2006. Therapeutic potential of iron chelation in diseases associated

with iron mismanagemt. J Pharm Pharmacol;58:575-84.

151. Weinberg ED. 2007. Iron loading in humans: a risk factor for enhanced morbidity

and mortality. J Nutr Environ Med;16:43-51.

146

152. Weinberg ED. 2008. Survival advantage of the Hemochromatosis C282Y mutation.

Persp Biol Med;51;98-102.

153. Weinberg ED. Iron withholding as a defense strategy. In: Hershko R, Gordeuk V

and Weiss G, editors. Anemia of Chronic Disease. Taylor and Francis Group, Boca

Raton 2005:255-80.

154. Weinberg, E.D. Iron loading and disease surveillance. Available from: www.

gordonresearch.com. 2004.

155. Weiss G. 2005. Modification of iron regulation by the inflammatory response. Best

Practice & Research Clinical Haematology;18:182-210.

156. Weiss, G. 2002. Iron and immunity: a double-edged sword. Eur J Clin

Invest;32(1):70-8.

157. Wojas,-Pelc A, and Marcinkiewicz J. 2007. What is a role of hsemeoxygenase-I in

prosias? Current concepts of pathogenesis. Int j exp pathol;88:95-102.

158. World Health Organization. Departement of Making Pregnancy Safer. WHO

recommendations for the prevention of postpartum haemorrhage. Geneva: WHO,

2007.

159. World Health Organization. Iron Deficiency Anemia. Assesment, Prevention and

Control. A guide for programme mangers. Geneva: WHO, 2001.

160. Yan L, Borregaard N, Kjeldsen L, and Moses MA. 2001. The high molecular

weight urinary matrix metalloproteinase (MMP) activity is a complex of gelatinase

B/MMP-9 and neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL). Modulation of

MMP-9 activity by NGAL. J biol chem; 276:37258-65.

161. Yip SP, Leung KH, and Lin CK. 2003. Extent and distribution of linkage

disequilibrium around the SLC11A1 locus. Genes Immun;4:212-221.

162. Yu VL, Hansen DS, Ko WC, Sagnineni A, Klugman KP, Von Gottberg A, et al.

2007. Virulence characteristics of Klebsiella and clinical manifestations of K.

Pneumoniae bloodstream infections, Emerging Infec Dis;13;986-93.

163. Zamudio, S. 2007. High-altitude hypoxia and preeclampsia. Frontiers in

bioscience;12:2967-77.

164. Zarantonelli ML, Szatanik M, Georgini D, Hong E, Huerra M, Guillou F, et al.

2007. Transgenic mice expressing human transferrin as a model for the study of

meningococcal infection. Infec. Immun;75;5609-14.

165. Zimmermann MB, Winichagoon P, Gowachirapant S, Hess SY, Harrington M,

Chavasit V, Lynch SR, and Hurrell RF. 2005. Comparison of the efficacy of wheat-

based snacks fortified with ferrous sulfate, electrolytic iron, or hydrogen-reduced

elemental iron: randomized, doubleblind, controlled trial in Thai women. Am J

Clin Nutr;82(6):1276-82.

147

BAB III

GANGGUAN METABOLISME BESI

DEFISIENSI BESI

Sejarah defisiensi besi

Telaah sejarah dari anemia defisiensi besi telah banyak dipublikasikan, namun

hubungan jelas dari tanda dan gejala gangguan karena defisiensi besi baru muncul saat

para dokter mengungkapkan patofisiologi yang mungkin dari “chlorosis”. Diambil dari

bahasa Yunani “hijau”, chlorosis (Lee, 1998) dideskripsikan dokter-dokter dari abad 16

dan 17 sebagai penyakit yang terbanyak menyerang pada gadis remaja yang memiliki diet

besi yang tidak seimbang dan kebutuhan besi yang tinggi karena peningkatan kehilangan

besi dari menstruasi. (Costa et al., 2010). Karakteristik dari penyakit chlorosis ini terdiri

dari kepucatan yang berwarna hijau, palpitasi, kesulitan bernapas, edema pergelangan

kaki, dan kecenderungan untuk mengalami trombosis. Hipotesis menyebutkan penyebab

yang mungkin adalah karena penggunaan korset ketat pada wanita muda yang berakibat

menurunnya makanan yang masuk dan atau diperparah reflux esophagitis dengan

kehilangan darah (Lee,1998). Keberadaan chlorosis ini bisa dilihat dari catatan sejarah

yang ada sampai sat ini, seperti disebutkan William Shakespeare dalam kisah drama

terkenalnya yaitu Romeo and Juliet. Demikan halnya pelukis terkenal dari Belanda Gerrad

Dou, Jan Steen, Gabriel Matsu dan Frans van Mieries menggambarkan seorang wanita

pucat bergaun bangsawan warna hijau sedang diperiksa seorang dokter pada abad ke 17

dimana judul dari lukisan tersebut adalah Doctor‟s visit ( Costa et al., 2010).

Pada sekitar tahun 1800 barulah anemia, hipokromia, dan menurunnya kadar besi

dalam darah ditemukan pada pasien dengan chlorosis. Kondisi dengan gambaran yang

sesuai dengan chlorosis bisa disembuhkan dengan menambah konsentrasi penggunaan

pil yang mengandung potassium karbonat dan ferris sulfat. Sekitar tahun 1920 – 1930

istilah anemia hipokromik baru digunakan untuk mendiskripsikan seorang wanita umur

pertengahan dengan kehamilan yang multipel, diet yang kurang dan gangguan menstruasi.

anemia hipokromik dibedakan dari chlorosis dengan kemunculannya pada wanita yang

lebih tua, dan diasosiasikan dengan perubahan epitel yang signifikan, yang sekarang

diketahui sebagai akibat sekunder dari defisiensi besi, termasuk perubahan pada kuku,

lidah, dan lambung dan selanjutnya dikonfirmasi bahwa penyebab anemia hipokromik

disebabkan karena defisiensi besi pada tahun 1932 Heath, Straus dan Castle (Costa et

al., 2010).

Patofisiologis dari defisiensi besi

1. Respon metabolik terhadap defisiensi besi

Defisiensi besi menyebabkan gangguan fungsi karena berkurangnya sintesis

hemoglobindanmioglobindengangangguandistribusioksigendiperiferdanberkurangnya

beberapa aktivitas ensim yang mengandung besi. Banyak proses biokimia dan metabolisme

terutama metabolisme oksidatif akan terpengaruh sehingga akan menyebabkan fungsi

fisiologis yang tidak optimal dan mengganggu kesehatan. Yang terpenting diantaranya

adalah kapasitas kerja dan efisiensi reproduksi, perkembangan psikomotor dan kognitif,

fungsi imun dan infeksi.

148

2. Perkembangan timbulnya defisiensi besi

Perkembangan timbulnya defisiensi besi melalui tiga tahap sesuai dengan timbulnya

efek sistemik pada simpanan besi, masalah suplai besi ke jaringan, dan akibat yang timbul

karena gangguan fungsi. Dengan makin beratnya gangguan defisiensi besi simpanan

besi akan makin menipis dan akan disertai dengan peningkatan risiko akibat gangguan

fungsional tersebut. Penurunan simpanan besi akan diikuti dengan mobilisasi simpanan

besi dari makrofag dan sel hepar, peningkatan penyerapan besi di saluran cerna, penurunan

kadar feritin serum dan menghilangnya simpanan besi di sumsum tulang. Gangguan

suplai besi ke jaringan akan menyebabkan penurunan kadar besi serum, penurunan yang

progresif dari saturasi transferin dan peningkatan kadar transferin serum, peningkatan

reseptor transferin di permukaan sel dan di dalam darah. Penurunan saturasi transferin

dibawah 16% menunjukkan adanya eritropoiesis yang terganggu. Makin beratnya

defisensi besi akan menyebabkan kadar hemoglobin akan rendah dan timbullah keadaan

anemia (Hercberg et al., 1989).

Besi dan kapasitas kerja fisik

Karena besi dibutuhkan untuk produksi energi oksidatif, maka anemia defisiensi

besi apapun sebabnya, akan mempengaruhi kapasitas fisik melalui dua mekanisme yang

terpisah. Anemia akan mengurangi kapasitas transpor oksigen ke jaringan sehingga

akan menganggu aktivitas aerobik sedangkan defisiensi besi sendiri akan menyebabkan

penurunan kapasitas oksidari jaringan yang akan mempengaruhi daya tahan dan

kemampuan fisik dari otot. Kedua hal ini akan menyebabkan penurunan kapasitas kerja

dan dengan sendirinya membawa implikasi sosial dan ekonomi. Beberapa studi baik pada

manusia maupun pada hewan meneliti hubungan antara defieinsi besi dengan kapasitas

kerja. Haas dan Brownlie (2001) menelaah hubungan ini secara sistematik baik studi pada

hewan (sembilan studi) maupun pada manusia (lima studi potong lintang dan 15 studi

intervensi). Ada lima aspek dari kapasitas kerja yang diukur yaitu kapasitas aerobik, daya

tahan, efisiensi energi, aktivitas voluntary dan produktivitas kerja.

Dari telaah ini dilaporkan bahwa hubungan antara kapasitas aerobik dengan kadar

hemoglobin sangat proporsional dimana penurunan kadar hemoglobin akan diikuti dengan

gangguan kapasitas aerobik. Pada kadar di bawah 7 mg/dl penurunan kapasitas aerobik

akan makin tajam, menunjukkan bahwa kadar di bawah 7 mg/dl, kapasitas aerobik sudah

tidak mampu dipertahankan. Pemberian suplemen besi pada tikus dengan defisiensi besi

ternyata disertai dengan kembalinya kapasitas aerobik dan kadar hemoglobin setelah hari

ketiga tapi kapasitas daya tahan dan ensim oksidatif otot kembali normal setelah hari

kelima. Hal ini juga didukung pada studi plebotomi pada manusia dimana penurunan

kadar Hb akan disertai dengan gangguan kapasitas aerobik yang proporsional. Demikian

pula dengan studi lainnya mendapatkan penurunan kapasitas aerobik akibat adanya

penurunan kadar Hb. Akan tetapi defisiensi besi tanpa anemia tidak disertai dengan

gangguan kapasitas aerobik. Disamping itu kemampuan daya tahan juga dipengaruhi

besi. Kapasitas daya tahan adalah lamanya seseorang mampu bertahan terhadap suatu

beban kerja dan hal ini tergantung pada kemampuan hantaran oksigen dan kemampuan

otot untuk menggunakan oksigen tersebut. Hal ini bisa diketahui dengan peningkatan

intensitas latihan selama interval waktu tertentu dan dengan mengukur waktu terjadinya

kelelahan atau bisa dilakukan dengan waktu yang lebih pendek tapi dengan beban kerja

yang lebih besar (Hinton et al., 2000). Pada semua studi binatang didapatkan hubungan

149

yang bermakna antara kadar Hb (< 12 mg/dl) dan kapasitas daya tahan. Kapasitas daya

tahan berhubungan dengan konsentrasi sitokrom c dan korelasi ini menjadi lebih kuat

apabila kadar sitokrom c berkurang. Hal ini mendukung pendapat bahwa gangguan

kapasitas metabolisme oksidatif akan mempengaruhi daya tahan. Namun kapasitas daya

tahan pada manusia sangat sulit diukur secara akurat karena kemampuan daya tahan

juga sangat dipengaruhi motivasi seseorang. Hinton et al., (2000) melaporkan bahwa

pemberian besi sebesar 20 mg sehari selama 6 minggu pada wanita dengan defisiensi

besi tanpa anemia, diikuti dengan adanya peningkatan kapasitas daya tahan yang diukur

dengan waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan jarak 15 km dalam tes ergometer

bila dibandingkan dengan grup plasebo. Suplementasi besi meningkatkan kadar feritin

serum secara bermakna pada grup terapi dibandingkan dengan grup plasebo (p < 0,05),

namun pada kedua grup yang setelah diberikan latihan aerobik ternyata kapasitas daya

tahan kedua grup baik plasebo maupun grup perlakuan menunjukkan perbaikan yang

bermakna kalau dibandingkan dengan kapasitas daya tahan mereka pada saat basal.

Produktivitas kerja juga sudah diketahui dipengaruhi kadar besi dan anemia akan

tetapi hal yang perlu diperhatikan adalah produktivitas kerja ini dipengaruhi banyak faktor

seperti motivasi yang sangat besar yang dipengaruhi besarnya insentif yang ditawarkan,

sehingga hal ini dapat mempengaruhi hasil studi. Pekerja yang lebih lemah tentu bisa

berproduksi yang sama dengan pekerja yang lebih kuat walaupun dengan usaha yang

lebih berat dan energi yang lebih banyak dikeluarkan. Jenis dari pekerjaan juga dapat

mempengaruhi bagaimana mekanisme besi mempengaruhi produktivitas. Pekerjaan

yang membutuhkan tenaga fisik akan dapat dipengaruhi anemia, sedangkan pekerjaan

yang kurang keras (tidak membutuhkan banyak energi) akan membutuhkan lebih banyak

ketahanan (endurance) dan mungkin akan dipengaruhi defisiensi besi. Pekerjaan yang

membuthkan tenaga fisik yang besar dan dilakukan dalam waktu yang pendek lebih mudah

diukur dibandingkan dengan pekerjaan dengan kebutuhan tenaga yang tidak terlalu besar

tapi dilakukan dalam waktu lebih lama yang bisa dipengaruhi motivasi.

Studi potong lintang pada pekerja pabrik rokok melaporkan tingkat produktivitas

yang tinggi ditemukan pada wanita dengan kadar Hb di atas 12 mg/dl dibandingkan dengan

mereka yang kadar Hb nya di bawah 12 mg/dl dan pada pekerja pabrik dengan kadar Hb

> 11 mg/dl dibandingkan dengan pekerja yang kadar Hb nya < 11 mg/dl. Pada studi

acak buta ganda (Brutsaer et al., 2003), pemberian suplemen besi 20 mg sehari selama

6 minggu pada wanita yang menderita kekurangan besi (Hb >11 mg/dl; feritin serum <

12 ug/L) akan disertai dengan perbaikan yang bermakna dari ketahanan otot terhadap

kelelahan dibandingkan dengan kelompok plasebo, akan tetapi tidak dijumpai adanya

perbaikan dari status besinya. Pada studi acak lainnya, melaporkan bahwa pemberian

suplemen besi memberikan efek bermakna pada mereka yang mempunyai kadar reseptor

transferin basal > 8 mg/L. Hinton dan Sinclair (2007) memeriksa pengaruh suplemen besi

30 mg sehari selama 6 minggu dibandingkan dengan plasebo pada laki dengan defisiensi

besi (Hb >13 mg/dl; serum feritin < 16 ug/L) dan wanita (Hb > 12 mg/dl; serum feritin <

16 ug/L) yang sebelumnya dilatih dengan latihan aerobik. Suplemen besi secara bermakna

meningkatkan serum feritin (p < 0,01) dan kapasitas daya tahan (p < 0,01) dibandingkan

dengan plasebo. Gera et al., (2007) secara sistematik menelaah beberapa studi acak buta

ganda tentang pengaruh suplemen besi pada ketahanan fisik yang diukur melalui denyut

jantung, ketahanan dalam melakukan treadmill, kadar laktat dalam darah atau konsumsi

oksigen pada anak dan remaja. Pada analisis kelompok (pool) terlihat adanya pengaruh

150

menguntungkan dari suplemen besi pada kadar laktat dalam darah dan ketahanan dalam

treadmill. Namun temuan ini belum dianggap konklusif karena terbatasnya data dan

adanya faktor lain yang seperti adanya penyakit dan sampel pada satu studi adalah para

atlet yang telah mendapatkan porsi latihan sebulan sebelumnya sehingga hal ini mungkin

akan memperbaiki performan fisiknya.

Bukti dari model hewan coba dan manusia menunjukkan bahwa kadar Hb yang

rendah akan diikuti dengan berbagai gangguan dari kapasitas fisik namun batas yang

jelas tidak dapat ditentukan dengan pasti karena adanya perbedaan dari spesies sampel,

ketidak pastian analisis kadar Hb dan feritin, partisipan yang bervariasi, kesukaran dalam

mengukur hasil studi dan dalam mengumpulkan data dari semua studi karena beragamnya

sajian data dari masing-masing studi. Daerah abu-abunya adalah antara kadar Hb 11 – 12

mg/dl dan kadar serum feritin pada atau di bawah 16 – 20 ug/L. Karena tidak adanya data

tentang respon terhadap dosis tertentu menyebabkan kesulitan dalam menarik batas yang

jelas tentang ambang konsentrasi tersebut. Studi pada manusia manyatakan bahwa kadar

Hb di bawah 11 mg/dl akan disertai dengan penurunan kapasitas aerobik walaupun tidak

ditemukan nilai ambang yang pasti untuk timbulnya efek ini. Ada beberapa ketidakpastian

dan kesulitan didalam menginterpretasikan data yang menghubungkan antara status besi

dengan kapasitas kerja. Disamping faktor fisiologis, kapasitas kerja juga dipengaruhi

faktor sosial, ekonomi dan motivasi kerja. Sebagian besar studi lapangan dilakukan pada

populasi penduduk negara berkembang dimana sebagian besar populasi tersebut disertai

dengan berbagai kekurangan dalam hal ekonomi, sosial dan nutrisi yang tentunya dapat

mempengaruhi kapasitas kerja seseorang. Studi tersebut juga memakai berbagai kriteria

diagnosis defisensi besi/anemia defisiensi besi yang berbeda, lama terapi dan dosis yang

bervariasi, protokol tes yang berlainan dan besar sampel yang kecil pada sebagaian besar

studi (Agarwal, 2007).

Patogenesis kelainan klinik akibat defisiensi besi

1. Protein dan enzim pada ADB

Pada defisiensi besi, perubahan jumlah cadangan besi, besi hemoglobin, besi

transpor, dan besi enzim dapat menjelaskan sebagian dari penemuan klinis yang diobservasi

pada pasien. Saat saturasi transferin jatuh di bawah 16%, suplai besi ke sumsum tulang

tidak mencukupi untuk produksi hemoglobin, yang memicu naiknya protoporphyrin

hemoglobin bebas dan menurunnya kadar hemoglobin. Saat terjadi gangguan sintesis

hemoglobin, maka setiap sel darah merah yang telah diproduksi membawa hemoglobin

yang lebih sedikit. Dari studi yang dilakukan pada manusia sekitar tahun 60 – 70-an,

dilaporkan bahwa jumlah besi yang didistribusikan ke sumsum tulang masih dalam

kisaran yang normal walupun terjadi defisiensi besi dan elemen seluler dari sumsum

tulang dapat menggunakan besi dengan sangat efisien selama terjadinya defisiensi besi.

Ternyata daya hidup eritrosit (survival) berkurang mulai ringan sampai parah terlihat

pada anemia defisiensi besi sebagai akibat destruksi limpa, hal ini menimbulkan dugaan

bahwa besi eritroid digunakan kembali melalui jalur alternatif (Lee, 1998). Pada anemia

defisiensi besi, besi plasma berkurang dengan cepat dan berkorelasi dengan kadar besi

serum. Semua faktor ini berujung pada penurunan eritropoiesis parsial pada defisiensi

besi dan kemudian timbulnya anemia (Beutler et al., 2006)

Penurunan kadar atau fungsi dari protein non-hemoglobin bertanggung jawab untuk

banyak manifestasi klinis non-hematologis dari defisiensi besi kadarnya sesuai dengan

151

beratnya anemia. Sebagai contohnya, besi adalah komponen utama dari mioglobin,

sitokrom, katalase, dan peroksidase. Penurunan kadar protein dan aktivitas enzim ini

diketemukan pada defisiensi besi yaitu untuk sitokrom c ditemukan pada otot dan usus

halus, sitokrom oksidase pada mukosa mulut dan usus, myoglobin dan gliserfosfat-alfa

oksidase pada otot, dan succinic dehidrogenase dan aconitase pada jaringan lain. Dipercaya

bahwa semua ini dan banyak protein yang bergantung pada besi lainnya berkurang pada

kondisi defisiensi besi (Lee, 1998; Costa 2010). Enzim yang tidak memerlukan atau

mengandung besi juga mengalami penurunan aktivitas, seperti beberapa enzim glikolisis

oksidatif (Beutler et al., 2006). Pengubahan tiroksin ke triiodotironine bergantung

pada besi dan mengalami gangguan. pada defisiensi besi. Gangguan pada metabolisme

katekolamine yang sepertinya disebabkan menurunnya kadar monoamide oksidase pada

jaringan, berakibat pada kompartemen sel dan bermanifestasi sebagai tanda dan gejala

yang sitemui pada praktek klinis sebagai konsekuensi dari defisiensi besi.

2. Sel epitel dan jaringan otot

Pada defisiensi besi, sel-sel epitel yang aktif berproliferasi pada mukosa saluran

pencernaan rawan untuk terjadinya abnormalitas histologis. Walaupun mekanisme yang

mendasari hal ini belum jelas diketahui, namun banyak dilaporkan termasuk atrofi mukosa

usus kecil, lambung, esophagus, lidah, dan mulut yang terjadi pada kasus dengan anemia

defisiensi besi. Perubahan pada tulang tengkorak juga dijumpai pada anak-anak dengan

defisiensi besi, namun signifikasi kliniknya masih belum jelas (Beutler et al., 2006, Costa

et al., 2010).

Manifestasi klinis defisiensi besi

Manifestasi klinis dari anemia muncul sebagai akibat dari derajat hipoksia jaringan

dan mekanisme kompensasi yang diaktifkan saat munculnya penurunan kapasitas

pembawa oksigen. Pada anemia kronis, volume intravaskuler keseluruhan tidak berubah;

namun, terdapat redistribusi perfusi jaringan dari organ non-vital ke organ vital. Jaringan

kutaneus sering mengalami vasokonstriksi, dengan karakteristik pucat dari anemia adalah

konsekuensi dari efek ini. Pemeriksaan membran mukosa, konjungtiva, dasar kuku, dan

lipatan telapak (jaringan dengan pigmentasi rendah) akan terlihat pucat.

Mekanisme kompensasi lainnya adalah peningkatan keluaran (cardiac output)

jantung. Peningkatankeluaranjantungtidakakanterjadisampaikadarhemoglobinmenurun

sampai di bawah 7 g/dL (Prchal, 2006). Tandanya meliputi takikardia, meningkatnya

denyut arteri, dan terjadinya “flow mumurs”. Pada pasien dengan penyakit arteri koroner

yang mendasari, gejala angina dapat terbentuk. Pada kasus dengan kardiomiopati

yang mendahului diagnosis dari anemia, adanya peningkatan hiperaktivitas jantung

dapat berujung pada gangguan pernapasan dan edema. Selain mekanisme-mekanisme

kompensasi tersebut, hipoksia jaringan yang parah pada organ masih dapat terjadi dan

berujung pada gejala lainnya, seperti intermittent claudication (hipoksia otot), kelelahan,

dan kram perut. Namun, mekanisme patofisiologi yang mendasari perubahan-perubahan

tersebut masih belum diketahui (Prchal, 2006).

1. Pengaruh pada sistem hemopoietik

Abnormalitas pada sel darah yang paling awal terdeteksi pada anemia defisiensi

besi adalah anisositosis. Perbedaan ukuran pada sel-sel darah merah yang diukur dengan

152

RDW dapat membedakan antara anemia defisiensi besi (RDW meningkat) dan talasemia

minor (RDW normal). Terkadang anisositosis disertai dengan ovalositosis ringan (Beutler

et al., 2006). Saat defisiensi total besi tubuh mencapai puncaknya, gambaran karakteristik

dari hipokromia dan mikrositosis terbukti meningkat pada eritrosit. Penurunan jumlah

hemoglobin pada setiap sel darah merah menimbulkan pucat di sentral, yang terlihat

sebagai hipokromia. Pada kasus yang parah, poikilosit dengan ekor dan bentuk elips yang

memanjang dapat terlihat, kondisi ini disebut bentuk pensil. Perubahan morfologis pada

sumsum tulang bervariasi pada anemia defisiensi besi dan tidak berhubungan dengan

tingkat keparahan anemia. Hiperplasia eritrosit dengan eritroblast dan normoblast kecil

yang memiliki batas nukleus yang ireguler dapat terlihat. Penurunan atau tidak adanya besi

hemosiderin pada sumsum tulang adalah karakteristik dari anemia defisiensi besi, yang

diukur dengan pengecatan Prusia biru untuk mendeteksi besi pada makrofag sumsum

tulang. Platelet count biasanya meningkat pada anemia defisiensi besi.Trombositosis

mungkin adalah refleksi dari pendarahan yang sedang berlangsung (Beutler, 2006).

Trombositopenia juga dapat dilihat pada anemia defisiensi besi. Umumnya kadar lekosit

tidak terpengaruh namun neutropenia kadang ditemukan pada kasus anemia defisiensi besi

(Lee, 1998). Pada kasus anemia defisiensi besi karena infeksi cacing tambang, umumnya

dijumpai eosinofilia (Bakta et al., 1994).

2. Pengaruh pada saluran pencernaan

Stomatitis angularis, glossitis, koilonikia, disfagia dengan web postcricoid esofagus

dalam kaitannya dengan kekurangan zat besi dapat dijelaskan karena terjadi kekuranagn

besi untuk proses proliferasi dan diferensiasi sel mukosa saluran makan bagian atas

(Koshla et al., 1984). Pertanyaan yang lebih sulit untuk dijawab adalah apakah kekurangan

zat besi dapat menyebabkan gastritis atrofik dan sindrom malabsorpsi. Beberapa bukti

tampaknya justru menunjukkan bahwa kekurangan zat besi dapat disebabkan kondisi

patologis tersebut bukan sebaliknya, kecuali dalam keadaan yang sangat jarang. Beberapa

penelitian di India telah menunjukkan bahwa IRIDA (iron resisten in iron deficiency

anemia) (Varma et al., 2001; Soood et al., 2003) adalah karena gejala penyakit celiac yang

dianggap jarang di India. Salah satu presentasi klinis anemia defisiensi zat besi adalah

perilaku makan abnormal atau pica yang dapat berupa makan tanah liat (geophagia), es

(pagophagia), dan hal-hal serupa lainnya. Sebuah penelitian menunjukkan malabsorpsi

D-xylose pada 7 dari 25 pasien kekurangan zat besi yang membaik dengan terapi besi

parenteral dan kenaikan signifikan dari hemoglobinnya, dan hal ini membuktikan bahwa

kekurangan zat besi per se dapat menyebabkan malabsorpsi. Pada pasien dengan anemia

defisiensi besi, atrofi papil lingual disebutkan muncul pada 5 – 10 -% pasien (Uchida et

al., 1998). Diduga bahwa perubahan pada lidah adalah juga karena defisiensi piridoksine.

Pada defisiensi besi yang terkait dengan glossitis, papil filiform pada sepertiga anterior

lidah mengalami atrofi terlebih dulu, diikuti dengan perubahan pada seluruh lidah.

Glossitis dapat disembuhkan dengan terapi penggantian besi yang tepat, dan papil lidah

akan muncul kembali secara klinis setelah beberapa minggu terapi. Angular stomatitis

atau seilitis juga dapat dihubungkan dengan defisiensi besi. Ulkus atau fisura mulut

adalah gejala karakteristik dari defisiensi besi. Namun ada pendapat bahwa seilitis juga

disebabkan defisiensi nutrisi lainnya seperti piridoksin.

Pada tahun 1919 Peterson dan Kelly melaporkan adanya asosiasi antara disfagia

dengan angular keilitis dan abnormalitas dari lidah pada pasien dengan anemia defisiensi

153

besi. Keadaan yang sama juga dilaporkan Vinson tahun 1922, yang merujuk temuan

sebelumnya Plummer, sehingga kondisi tersebut dikenal sebagai sindrom Peterson-Kelly

atau Plummer-Vinson atau disebut juga disfagia sideropenik (Lee, 1998). Pasien rata-rata

adalah wanita kaukasian pada usia antara 40 – 70 tahun, namun juga ada ditemukan pada

usia yang lebih muda, serta umum pada negara berkembang seperti India. Disfagia yang

terjadi umumnya progresif dan terbatas pada solid (Novacek, 2006). Gejala karakteristik

meliputi disfagia post-cricoid, dan motilitas esophagus yang terganggu. Secara patologis

didapatkan lesi berupa jaring seperti mukosa yang normal yang menutupi persambungan

antara hipofaring dan esophagus. Pada biopsi dapat ditemukan epitel skuamus normal

dengan jaringan ikat longgar dan tanda inflamasi. Dilaporkan juga adanya hubungan

bentukan jaring ini dengan pertumbuhan dari kanker esophagus. Mekanisme yang pasti

dari bentukan ini belum jelas diketahui. Walau didapatkan bersama-sama dengan defisiensi

besi namun ternyata defisiensi besi tidak mutlak diperlukan dan bukan penyebab utama

dari pembentukan jaring, Diduga jaring ini disebabkan hilangnya enzim yang bergantung

pada besi di saluran pencernaan karena turnover sel yang tinggi, yang kemudian berujung

pada degenerasi mukosa dan pembentukan jaring. Sarjana lainnya lebih cenderung

menganggap bahwa jaring ini disebabkan faktor etiologi seperti predisposisi yang

diwariskan, malnutrisi, dan proses autoimun (Jesner et al., 2003). Penanganan bentukan

jaring ini memerlukan tindakan aktif seperti dilatasi mekanik (Novacek, 2006).

Gastritis telah ditemukan pada pasien dengan anemia defisiensi besi. Gastritis

atropik dijumpai pada anemia defisiensi besi, namun polanya tidak spesifik dan juga dapat

ditemui pada defisiensi nutrisi lainnya dan proses penuaan. Berkurangnya sekresi asam

dapat ditemui pada anemia hipokromik dan kadang-kadang pada anemia pernicious. Pada

kasus seperti ini, terapi replesi besi terkadang sub-optimal untuk mengobati anemia, dan

kekurangan asam hidroklorik menyebabkan gangguan penyerapan besi. Hubungan antara

anemia defisiensi besi dan anemia pernisiosa diketahui dengan observasi pasien dengan

anemia defisiensi besi dan lesi gastrointestinal tanpa pendarahan kronis yang mengalami

infeksi kronis Helicobacter pylori sebagai mekanisme penyebab yang menghubungkan

adanya hubungan antara defisiensi besi dan gastritis autoimun (Herschko et al., 2007).

Hal ini diperkuat dengan temuan bahwa terapi HP dengan antibiotika yang sesuai akan

juga memperbaiki parameter besi pada pasien dengan anemia defisiensi besi (Chen dan

Luo, 2007). Hal ini dimungkinkan karena antigen yang mirip antara H+K+-ATPase dan

H. pylori akan menyebabkan imunitas terhadap auto-antigen yang berujung pada anemia

pernisiosa.

3. Pengaruh pada kulit dan struktur penyangga

Hilangnya rambut prematur, alopecia areata, rambut beruban, folikulitis, jerawat,

dan kurangnya pertumbuhan kuku telah dilaporkan sebagai akibat defisiensi besi dengan

atau tanpa anemia. Koilonikia adalah salah satu gejala klinis terbaik yang dikenal sebagai

akibat anemia kekurangan zat besi. Kuku adalah jaringan epitel dengan proliferasi cepat

yang juga dapat menerima dampak dari defisiensi besi. Lesi karakteristik yang terlihat

adalah koilonikia, munculnya cekungan pada permukaan kuku. Penipisan dan pendataran

kuku dan rapuhnya kuku adalah pendahuluan dari proses terjadinya koilonikia. Tidak

diketahui bagaiman defisiensi besi dapat menyebabkan kelainan tersebut, namun adanya

koilonikia meningkatkan kecurigaan adanya defisiensi besi. Koilonikia tidak spesifik

untuk anemia defisiensi besi dan dapat ditemui pada banyak penyakit sistemik atau

154

genetik dan sebagai akibat dari luka lokal. Kelainan ini juga memiliki asosiasi dengan

hemokromatosis dan autosomal dominan nail-patella sindrom (Fawcett et al., 2004).

Kelainan ini juga ditemukan pada individu yang tinggal di daerah ketinggian walaupun

tanpa defisiensi besi dan alkoholik serta penderita dengan gagal ginjal kronik kadang

ditemukan dengan kelainan seperti ini (Udayakumaar et al., 2006).

Defisiensi besi juga dihubungkan dengan rambut rontok pada wanita. Namun datanya

terbatas, dan studi cross-sectional pada wanita dengan defisiensi besi dan rambut rontok

berujung pada hasil yang tidak konsisten. Efluvi telogen atau perubahan yang cepat dari

anagen (fase pertumbuhan) ke telogen (fase istirahat), diduga sebagai dasar mekanisme

terjadinya kerontokan rambut dan botak pada anemia defisensi besi. (Shapiro, 2007). Besi

diperlukan sebagai kofaktor untuk aktivitas reduktasi ribonukleotid, suatu enzim yang

mengontrol sintesis DNA dan diperlukan matriks sel rambut yang aktif membelah. Hal

yang mungkin jika pada defisiensi besi enzim ini menjadi kurang aktif dan menjelaskan

rontoknya rambut yang terihat. Walaupun hasil studi masih tidak konsisten tapi tetap

dianjurkan pada wanita dengan kerontokan rambut dan kadar feritin yang rendah untuk

diberikan besi, walaupun studi dengan desain yang bagus belum menunnjukkan hasil

yang menjanjikan pada kasus dengan rambut rontok disertai anemia defisiensi besi (Olsen

et al., 2005).

4. Pengaruh pada fungsi kardiovaskuler

Beberapa studi non invasif seperti interval waktu sistolik telah menunjukkan adanya

gangguan disfungsi miokard lama kekurangan zat besi walaupun tidak disertai anemia

yang dibuktikan dengan berkurangnya rasio PEP/LVET. Rasio ini normal kembali dalam

beberapa hari setelah diberi terapi besi sebelum peningkatan kadar hemoglobin terdeteksi

secara signifikan. Juga dilaporkan adanya depresi segmen ST yang abnormal pada tes

treadmill penderita dengan anemia defisiensi besi dan tes ini kembali normal setelah

terapi besi parenteral.

5. Pengaruh pada fungsi serebral

Fungsi kortikal yang buruk, rentang perhatian yang berkurang, kinerja skolastik

rendah di sekolah telah dilaporkan pada anemia defisiensi besi dan kelainan ini sebagian

membaik setelah diberikan terapi penggantian besi. Depresi, gangguan ritme tidur dan

kewaspadaan mental yang berkurang juga terjadi dalam kondisi ini. Diyakini bahwa pada

bayi dengan defisiensi zat besi tidak semua parameter perkembangan kognitif dapat benar-

benar terkoreksi, demikian pula berbagai domain pemulihan fungsi otak yang lebih tinggi

menunjukkan hal yang sama. Maka tingkat proses pemulihan sering tergantung pada

waktu tindakan dilakukan. Dilaporkan bahwa zat besi terkonsentrasi di berbagai bagian

dari sistem saraf pusat orang dewasa seperti globus pallidus, substantia nigra, nukleus,

accumbens akan tetapi terjadi perubahan pola distribusi besi di otak pada kelompok usia

yang berbeda. Namun, sebagian besar daerah ini berhubungan dengan jalur dopaminergik

dan jalur GABA minergik. Beberapa reseptor dopamin D1 dan D2 mengalami penurunan

pada anemia defisiensi zat besi. Kecepatan konduksi saraf perifer juga meningkatkan

setelah diberikan terapi besi. (Beard, 2001).

155

6. Pengaruh pada fungsi ginjal dan metabolism obat

Peran penting dari kelompok enzim oksidase sitokrom P450 dalam metabolisme

obat sudah sangat dikenal. Sehingga beberapa metabolisme obat dapat berubah pada

defisiensi zat besi. Pada individu dengan anemia defisiensi besi mungkin ada beberapa

alasan kenapa terjadi gangguan penanganan obat tubuh selain efeknya pada metabolisme

besi. Penyerapan obat dari saluran pencernaan mungkin tertunda atau tidak lengkap.

Peningkatan curah jantung dan redistribusi aliran darah ke berbagai organ terutama ke

hati dapat mengubah konsentrasi obat yang mencapai lokasi untuk proses biotransformasi

dan dapat mengubah volume distribusi obat yang dibuktikan dengan waktu paruh yang

lebih panjang dan terkoreksi dengan terapi besi. Akhirnya kreatinin klirens yang abnormal

karena kekurangan zat besi juga dapat mengubah ekskresi obat. Karena itu ada alasan-

alasan teoritis bahwa setiap fase penanganan obat seperti metabolisme, penyerapan,

distribusi dan ekskresi kemungkinan akan mengalami perubahan karena kekurangan besi

tetapi dalam prakteknya tidak ada reaksi yang merugikan atau interaksi obat khusus yang

disebabkan kekurangan zat besi pernah dilaporkan (Mehta et al., 1989).

7. Pengaruh pada fungsi muskuloskeletal

Kelelahan dan penurunan kinerja akibat defisiensi zat besi dan perbaikannya

menyusul terapi besi telah dilaporkan dalam berbagai studi kasus kontrol. Temuan ini

memilikikonsekuensiyangsangatbesardalamperekonomiannasional. Studimenunjukkan

bahwa anemia akibat kekurangan zat besi cenderung mempengaruhi fungsi otot sedangkan

defisiensi besi seluler cenderung mempengaruhi aktivitas yang memerlukan ketahanan.

8. Pengaruh pada fungsi kekebalan tubuh

Banyak penelitian telah dilakukan tentang efek kekurangan zat besi terhadap

fungsi kekebalan tubuh. Kejadian klinis peningkatan furunkulosis, infeksi kandidiasis,

infeksi saluran pernafasan bagian atas, tercatat ada hubungannya dengan kekurangan besi.

Studi pada imunitas adaptif, proses fagositosis, aktivitas bakterisidal, imunitas humoral

menunjukkan beberapa perubahan pada defisiensi besi. Namun, diketahui pula bahwa

besi dibutuhkan untuk pertumbuhan berbagai mikroorganisme, karenanya pada anemia

defisiensi besi yang terjadi pada sebuah komunitas dimana angka infeksi tertentu sangat

tinggi, dapat juga menawarkan beberapa perlindungan terhadap infeksi yang ada seperti

yang dibuktikan pada studi di Afrika dimana ditemukan peningkatan kejadian malaria

apabila diberikan suplemen besi.

9. Pengaruh lainnya

Kekurangan zat besi juga dikaitkan dengan kelainan dalam implantasi dan

pertumbuhanembrioyangdilihatpadahewancobakhususnyamengacupadaperkembangan

paru-paru, jantung dan otak (Asworth et al., 2001), namun bagaimana implikasinya dalam

pertumbuhan janin manusia dan perkembangan bayi perlu dikaji lebih dalam. Beberapa

kondisi klinis lain menahan nafas pada bayi (breath holding spells) ( Mocan et al., 1999)

dan kejang demam pada anak-anak banyak dikaitkan dengan kekurangan besi. Besi juga

ditemukan mengganggu fungsi pembekuan darah terutama trombosit dan gangguan

energi yang mengarah ke hiperglikemia serta sensitivitas insulin (Beard, 2001). Produksi

hormon tiroid juga dapat terpengaruh akibat kekurangan zat besi.

156

Pica adalah gangguan pola makan, dimana objek yang tidak mengandung nutrisi

terus dimakan. Pica berasal dari kata Latin yang berarti magpie yaitu sejenis burung yang

mengumpulkan segala jenis bahan yang bisa dipakai untuk membuat sarangnya. Keinginan

untuk makan bahan yang tidak mengandung nutrisi seperti misalnya es, kotoran, lempung,

garam, dan karton diantara bahan-bahan lainnya, dipertimbangkan sebagai manifestasi

klasik dari defisiensi besi. Sangat mungkin bahwa pica adalah efek langsung dari defisiensi

besi. Tulisan tentang pica ini sudah dikenal dulu sejak jaman Hippocrates dulu (Lee,

1998). Penyebab pica pada defisiensi besi tidak diketahui dengan pasti hanya bukti secara

tidak langsung dari binatang dengan pica ditemukan bersamaan dengan defisiensi besi.

Perubahan pada mukosa lidah dan mulut dapat menyebabkan rasa sakit, dan mungkin

ini merupakan bagian dari penjelasan untuk pacophagia (mengkonsumsi es) adalah

untuk efek analgesik dari es untuk mukosa mulut (Kettaneh et al., 2005). Geophagia

(mengkonsumsi tanah atau lempung) dianggap sebagai sumber nutrien untuk defisiensi

nutrisi, termasuk defisiensi besi terutama bisa ditemukan pada awal peradaban. Perbaikan

kondisi pica dapat dilihat pada kasus dengan diberikannya suplementasi besi yang tepat

(Kettaneh et al., 2005). Pengukuran obyektif terhadap perkerjaan dan konsumsi oksigen

yang dilakukan pada beberapa kesempatan menunjukkan pada defisiensi besi terdapat

penurunan kapasitas kerja. Laporan lain menunjukkan peningkatan parameter performa

kerja dan konsumsi oksigen setelah diberikan suplemen besi pada pasien dengan defisiensi

besi, baik dengan maupun tanpa adanya anemia. Defisiensi besi dapat menghambat

fungsi imun dengan meningkatkan kemungkinan terkena infeksi (Beard, 2001; Ahluwalia

et al., 2004).

Restless leg syndrome (RLS) adalah gangguan neurologis yang ditandai dengan

keinginan yang sangat kuat untuk menggerakkan kaki dan merupakan penyebab utama

dari kekurangan tidur. Kelainan ini pertama kali dilaporkan pada sekitar tahun 40 – 50-

an, baru diketahui berhubungan dengan defisiensi besi hanya sekitar tahun 80-an dan

Pemeriksaan MRI pada konsentrasi besi otak juga mengindikasikan bahwa insufisiensi

besi di beberapa regio otak dapat terjadi pada pasien dengan RLS . Variasi umum intron

dari BTBD9 pada kromosom 6p21.2 baru-baru ini ditemukan pada pasien yang menderita

kelainan ini. Korelasi dari kadar feritin yang rendah dan sindrom ini sekarang telah dapat

dijelaskan dengan baik (Steffanson et al., 2007).

Kekurangan zat besi dalam beberapa cara mengganggu banyak fungsi penting

tubuh kita. Namun, zat besi yang berlebihan sama berbahayanya karena terbukti dalam

kasus transfusional siderosisdan hemokromatosis angka morbiditas dan mortalitas akan

meningkat. Dalam proses evolusi tubuh menusia seiring perubahan dan perkembangan

teknologi telah ditemukan mekanisme regulasi yang sangat ketat mengingat tubuh sampai

saat ini tidak diketahui mempunyai sistem ekskresi besi yang sempurna. Sebagai akibat

adanya regulasi yang ketat dalam hal penyerapan besi di usus, keseimbangan besi lebih

sering diarahkan kearah kekurangan besi dibandingkan kearah kelebihan besi. Studi

Mehta et al., mendapatkan hampir 40% dari populasi sampel ditemukan dengan kondisi

defisiensi besi. Hal yang hampir sama juga didapatkan pada studi lainnya. Fungsi penting

dari besi dalam transferoksigen didalam metabolisme intermediate, dalam transpor

elektron, dalam fosforilasioksidatif dan neurotransmisi membuat elemen gizi menjadi

nutrien yang sangat penting dalam metabolisme manusia. Kekurangan zat besi tidak hanya

menyebabkan anoksia anemia, tetapi juga menyebabkan disfungsi miokard dan gagal

jantung. Hal ini menghasilkan suatu kondisi yang disebut anoksia histotoksik dengan

157

menekan transpor elektron di mitokondria dan mempengaruhi efek kerja beberapa enzim

penting seperti siklus asam trikarboksiklik. Pengaruh akibat anoksia karena defisiensi besi

biasanya terjadi secara perlahan dan membutuhkan waktu berbulan-bulan bahkan tahun

dan hal ini memungkinkan tubuh untuk melakukan adaptasi dan proses adaptasi yang

tidak sempurna akan menyebabkan adanya gangguan pertumbuhan pada bayi, penurunan

kemampuan mental, aktivitas kerja dan penurunan fungsi imunitas (Gosh, 2006).

Kondisi klinik yang dicegah atau disembuhkan dengan penanganan defisinesi

besi.

1. Gangguan perkembangan intelektual pada anak

Sebagian besar studi observasional menemukan hubungan antara anemia defisiensi

besi pada anak-anak dan perkembangan kognitif yang lambat, pencapaian yang buruk di

sekolah, dan gangguan perilaku. Walaupun demikian, sulit untuk memisahkan efek anemia

defisiensi besi dari deprivasi tipe lain, dan faktor-faktor rambang yang berkontribusi

pada hubungan antara defisiensi besi dan defisit kognitif (Thomas et al., 2009). Pada

anak-anak dengan anemia di bawah usia 2 tahun, hanya satu uji randomized double blind

menemukan keuntungan yang signifikan dari suplementasi besi pada perkembangan

kognitif. Walaupun demikian, 4 uji randomized double blind lain menemukan keuntungan

signifikan suplementasi besi pada kognitif dan pencapaian di sekolah pada anak-anak di

atas usia 2 tahun, sementara 2 studi lain tidak menunjukkan efek. Karena itu, studi sampai

saat ini mengindikasikan perkembangan fungsi kognitif pada anak di atas usia 2 tahun,

namun anak di bawah 2 tahun nampaknya lebih resisten terhadap perkembangan tersebut

(MacCaan et al., 2007). Kajian sistematik terbaru dari 17 uji randomisasi menyimpulkan

bahwa suplementasi besi secara sedang meningkatkan skor perkembangan mental pada

anak di bawah usia 27 bulan. Beberapa mekanisme yang mungkin menghubungkan

anemia defisiensi besi pada gangguan kognitif: anak dengan anemia cenderung kurang

aktif di lingkungan dan kurang mengeksplorasi lingkungannya dibandingkan anak tanpa

anemia, yang menyebabkan hambatan perkembangan. Konduksi impuls saraf auditorik

dan optik ke otak telah ditemukan lebih lambat pada anak dengan anemia defisiensi

besi. Efek ini dapat dihubungkan dengan perubahan mielinisasi saraf, yang diamati pada

hewan dengan defisiensi besi. Sintesis neurotransmiter juga lebih sensitif pada defisiensi

besi (Beard, 2001).

2. Toksisitas timah

Defisiensi besi dapat meningkakan risiko keracunan timah pada anak-anak. Sejumlah

studi epidemiologis menemukan bahwa defisiensi besi berhubungan dengan peningkatan

kadar timah dalam darah ada anak-anak. Defisiensi besi dan keracunan timah memiliki

beberapa faktor risiko yang sama, namun defisiensi besi telah ditemukan meningkatkan

absorpsi timah di intestinal pada manusia dan hewan. Walaupun demikian, penggunaan

suplementasi besi pada keracunan timah harus disimpan untuk individu-individu dengan

defisiensi besi murni atau individu dengan paparan timah berkelanjutan, seperti penghuni

rumah yang mengandung timah (Wright, 1999).

3. Komplikasi kehamilan

Studi-studi epidemiologis memberikan bukti kuat adanya hubungan antara anemia

berat pada wanita hamil dan luaran kehamilan buruk, seperti berat badan lahir rendah,

158

kelahiran prematur, dan mortalitas maternal. Defisiensi besi dapat menjadi faktor

kontributormayorpadaanemiaberat, namunbuktibahwaanemiadefisiensibesimerupakan

faktor penyebab pada luaran kehamilan yang buruk masih kurang. Walaupun demikian,

beberapa ahli menganggap bahwa mengendalikan anemia maternal merupakan bagian

penting dari pemeliharaan kesehatan prenatal. Peningkatan hemoglobin, khususnya pada

akhir kehamilan, juga dihubungkan dengan luaran kehamilan yang buruk, namun tidak

ada bukti hubungan ini berhubungan dengan asupan besi tinggi atau suplementasi besi.

Namun, peningkatan hemoglobin pada kehamilan lebih mungkin dijelaskan kondisi-

kondisi yang mendasari seperti hipertensi yang diinduksi kehamilan atau preeklamsia,

yang diketahui berkontribusi pada luaran kehamian yang buruk (Yip, 2000).

4. Gangguan fungsi imun

Besi dibutuhkan sebagian besar agen infeksius, dan juga pejamu yang terinfeksi

untuk menghasilkan respon imun yang efektif. Besi yang cukup penting untuk beberapa

fungsi imun, meliputi diferensiasi dan proliferasi limfosit T dan pembentukan ROS

enzim-enzim bergantung besi, yang digunakan untuk membunuh patogen. Selama respon

inflamasi akut, kadar besi serum menurun sedangkan kadar feritin (protein penyimpan

besi) meningkat, menunjukkan bahwa pengambilan besi dari patogen merupakan respon

pejamu yang penting terhadap infeksi. Walaupun besi memiliki fungsi penting pada

respon imun, hubungan antara defisiensi besi dan kerentana terhadap infeksi, khususnya

pada malaria, tetap kontroversi. Suplementasi besi dosis tinggi pada anak-anak di daerah

tropik telah dihubungkan dengan peningkatan risiko malaria klinis dan infeksi lain seperti

pneumonia. Studi-studi pada kultur sel dan hewan menunjukkan bahwa kelangsungan

hidup agen infeksius yang menghabiskan siklus hidupnya dalam sel pejamu, seperti

plasmodium (malaria) dan mikobakterium (tuberkulosis), dapat ditingkatkan dengan terapi

besi. Uji klinis terkontrol dibutuhkan untuk menentukan penggunaan tepat suplementasi

besi pada daerah-daerah dimana malaria sering dijumpai, seperti juga pada penyakit-

penyakit infeksi seperti HIV, tuberkulosis dan tifoid (McDermid et al.,2006).

5. Restless legs syndrome

Restless legs syndrome (RLS) merupkan gangguan gerakan neurologis yang sering

kali dihubungkan dengan gangguan tidur. Individu dengan RLS mengalami sensasi yang

tidak menyenangkan disebabkan keinginan yang tidak tertahankan untuk menggerakkan

kaki mereka. Sensasi ini lebih sering terjadi saat istirahat dan seringkali mengganggu

tidur. RLS terjadi pada beberapa individu dengan defisiensi besi, dan beberapa pasien RLS

menunjukkan manfaat dengan suplementasi besi. Satu studi menemukan bahwa kadar

feritin lebih rendah dan kadar transferin lebih tinggi pada cairan serebrospinal individu

dengan RLS dibandingkan dengan subjek kontrol, mengindikasikan bahwa konsentrasi

besi yang rendah pada otak memiliki peran penting pada RLS. Pemeriksaan MRI pada

konsentrasi besi otak juga mengindikasikan bahwa insufisiensi besi di beberapa regio otak

dapat terjadi pada pasien dengan RLS. Mekanisme bagaimana konsentrasi besi rendah

pada otak berkontribusi terhadap RLS tidak diketahui, namun mungkin berhubungan

dengan fakta bahwa aktivitas enzim bergantung besi (tirosin hidroksilase) merupakan

faktor yang membatasi sintesis neurotransmiter dopamin (Staffanson et al., 2007).

159

Anemia akibat eritropoiesis yang kekurangan besi

1. Anemia pada penyakit kronik (APK)

Prevalensi

Anemia pada penyakit kronik merupakan anemia yang terbanyak kedua ditemukan

setelahanemiadefisiensibesi. Cashdan Sears(dikutipdari Means, 2009) dalamevaluasinya

pada pasien-pasien anemia yang dirawat di rumah sakit selama 2 bulan, melaporkan 52%

pasien anemia memenuhi kriteria untuk anemia penyakit kronik setelah menyingkirkan

penyebab anemia lainnya seperti perdarahan aktif, hemolisis dan keganasan hematologi.

Sindrom ini juga ditemukan pada 27% pasien artritis rematoid dan sekitar 58% pada

semua pasien yang dirawat pada Departemen Rematologi. Jenis anemia ini dapat

dicetuskan pada berbagai penyakit inflamasi, baik akut maupun kronik, seperti infeksi

(infeksi bakteri, virus, jamur, atau parasit), penyakit autoimun, dan keganasan; sehingga

sering juga disebut dengan istilah anemia pada inflamasi. (Weiss and Goodnough 2005).

Namun anemia ini dapat juga terjadi pada kondisi non inflamasi seperti pada usia lanjut

dan penyakit-penyakit yang berkaitan dengan proses penuaan seperti penyakit jantung

kongestif. Pada proses penuaan terjadi reaksi inflamasi, yang ditandai peningkatan ringan

dari penanda inflamasi seperti IL-6 dan CRP yang ditemukan pada kadar yang lebih tinggi

pada pasien usia lanjut dengan anemia dibandingkan pasien usia lanjut tanpa anemia. Pada

kondisi inflamasi akut, umumnya kondisi penyakit kritis di ruang perawatan intensif,

anemia ini juga terjadi secara akut (dalam beberapa hari) sebagai akibat dari kondisi

inflamasi dasarnya yang diperberat kehilangan darah atau destruksi sel darah merah

akibat penyakit dasarnya atau proses iatrogenik (Ganz dan Nemeth, 2009). Demikian pula

perlu untuk diingat bahwa sekitar 40% pasien dengan sindrom anemia ini tidak dijumpai

dengan penyakit-penyakit yang selama ini diketahui terkait kuat dengan anemia pada

penyakit kronik. Dan sepertiga diantara kasus tadi ternyata dijumpai dengan gangguan

fungsi ginjal yang mana mekanisme patofisiologisnya juga menyerupai sindrom anemia

penyakit kronik (Means,2009).

Ciri khas anemia pada penyakit kronik adalah gangguan homeostasis besi yaitu

terjadi hipoferemia disertai peningkatan uptake dan retensi besi dalam sel sistem

retikuloendotelial yang menimbulkan diversi besi dari sirkulasi ke dalam simpanan

sistem retikuloendotelial dan menyebabkan keterbatasan penyediaan besi untuk sel-sel

progenitor eritroid dan eritropoeisis yang mengalami restriksi besi (Weiss dan Goodnough,

2005). APK didefinisikan sebagai anemia yang disertai dengan kombinasi dari kedua hal

tersebut yaitu hipoferemia dan peningkatan besi di dalam sel RES, dan tidak termasuk

anemia yang disebabkan infiltrasi ke sumsum tulang, blood loss, hemolisis, insufisiensi

ginjal, penyakit hati dan endokrinologi walaupun kondisi ini adalah kronik. Dari namanya

APK merupakan penamaan yang kurang sempurna, sehingga banyak dikemukana

nama alternatif seperti anemia karena inflamasi, cytokine-mediated anemia yang lebih

mencerminkan patofisiologinya, anemia of defective iron reuse, hypoferremic anemia with

reticuloendotheleal siderosis. Namun semua istilah tersebut jarang digunakan (Means,

2009).

Anemia pada penyakit kronik adalah anemia yang dijumpai pada penyakit kronik

tertentu yang khas ditandai gangguan metabolisme besi, yaitu hipoferemia sehingga

penyediaan besi yang dibutuhkan untuk sintesis hemoglobin berkurang tetapi cadangan

besi sumsum tulang masih cukup. Anemia ini umumnya berderajat ringan-sedang dengan

morfologi normokromik-normositer, namun dapat juga menjadi hipokromik-mikrositer

160

dan menjadi berat seiring dengan memberatnya progresivitas penyakit, pada anemia

yang berlangsung lebih lama atau anemia pada anak-anak yang membutuhkan besi lebih

banyak untuk masa pertumbuhan. (Ganz dan Nemeth, 2009; Roy, 2010). Secara biokimia,

anemia ini ditandai serum iron yang rendah, total iron binding capacity menurun, saturasi

transferin menurun, namun cadangan besi masih baik. (Price dan Schrier, 2010).

Kondisi klinik yang terkait dengan APK

Jenis anemia ini dapat dicetuskan pada berbagai penyakit inflamasi, baik akut

maupun kronik, seperti infeksi (infeksi bakteri, virus, jamur, atau parasit), penyakit

autoimun, dan keganasan; sehingga sering juga disebut dengan istilah anemia pada

inflamasi (Weiss dan Goodnough, 2005; Roy, 2010). Namun anemia ini dapat juga terjadi

pada kondisi non inflamasi seperti pada usia lanjut dan penyakit-penyakit yang berkaitan

dengan proses penuaan seperti penyakit jantung kongestif. Pada proses penuaan terjadi

reaksi inflamasi, yang ditandai peningkatan ringan dari penanda inflamasi seperti IL-6

dan CRP yang ditemukan pada kadar yang lebih tinggi pada pasien usia lanjut dengan

anemia dibandingkan pasien usia lanjut tanpa anemia (Price dan Schrier, 2010). Pada

kondisi inflamasi akut, umumnya kondisi penyakit kritis di ruang perawatan intensif,

anemia ini juga terjadi secara akut (dalam beberapa hari) sebagai akibat dari kondisi

inflamasi dasarnya yang diperberat kehilangan darah atau destruksi sel darah merah akibat

penyakit dasarnya atau proses iatrogenik (Ganz dan Nemeth, 2009). Penyebab anemia

pada penyakit kronik belum diketahui dengan pasti. Penyakit yang terkait (underlying

disease) timbulnya anemia pada penyakit kronik adalah (Means, 2009):

Infeksi kronik:

a. Infeksi paru : tuberkulosis paru, abses, empiema, pnemonia

b. infeksi jamur kronik

c. meningitis

d. penyakit radang panggul kronik

e. osteomielitis kronik

f. infeksi saluran kemih kronik

g. kolitis kronik

h. HIV

i. endokarditis bakteri subakut

Inflamasi kronik

a. artritis rematoid

b. lupus eritematosus sistemik

c. inflammatory bowel disease

d. sarkoidosis

e. vaskulitis

f. thermal injury

Neoplasma ganas

a. karsinoma: ginjal, hati, kolon, pankreas, uterus dan lain-lain

b. limfoma maligna: Hodgkin dan non Hodgkin

c. leukemia

d. mieloma multipel

161

Miscellanous

a. penyakit hati alkoholik

b. gagal jantung kongestif

c. tromboplebitis

d. penyakit jantung iskemik

e. idiopatik

Patofisiologis APK

Besi dan penyakit kronik

Dalam homeostasis besi tubuh, diperlukan suatu sistem pengaturan dan

keseimbangan yang baik untuk mencegah terjadinya kekurangan maupun kelebihan besi.

Besi termasuk nutrien yang esensial tetapi mempunyai potensi toksik terhadap sel jika

berada dalam bentuk bebas. Ketersediaan besi yang cukup sangat penting untuk berbagai

proses metabolisme seperti transpor elektron, regulasi gen, pengikatan dan pengangkutan

oksigen, regulasi dan diferensiasi dari pertumbuhan sel (Beard, 2001 ). Pertumbuhan

tiap sel memerlukan besi kira kira 0,4-4,0 mikromol. Kebutuhan besi hampir sama untuk

setiap sel hewan, tumbuh-tumbuhan maupun mikrorganisme. Besi sangat diperlukan bagi

proliferasi bakteri, parasit dan sel neoplastik. Banyak penelitian menduga berkurangnya

ketersediaan besi akan mengurangi kecenderungan terjadinya infeksi, menahan

progresifitas pertumbuhan sel-sel ganas (Weinberg, 2004; Maccio et al., 2005). Laju

eritropoisis biasanya dibatasi penyediaan besi ketika saturasi transferin serum jatuh di

bawah 16%. Hal ini sering terjadi pada anemia pada penyakit kronik. Eritrosit menjadi

mikrositosis dan hipokromik dan berkurangnya sideroblas sumsum tulang yang terjadi

pada keterbatasan besi sumsum tulang. Hipoferemia sebagai hasil gangguan aliran besi

dari sel ke dalam plasma. Semua sel yang normalnya berpartisipasi dalam penyediaan

besi plasma terganggu. Penyerapan besi berkurang karena sel-sel mukosa intestinal gagal

melepaskan besi ke plasma walaupun penerimaan besi intestinal normal. Hepatosit juga

menyimpan besi dengan kemampuan berlipat. Dari semua sel yang terganggu, makrofag

mengalami gangguan paling berat sedangkan makrofag adalah sumber besi utama plasma

(Means, 2009).

Anemia pada penyakit kronik adalah bagian dari sistem pertahanan tubuh terhadap

berbagaikeadaankarenagangguanhemostasisbesiakanmenimbulkanhipoferemia, sebuah

keadaan yang berguna bagi pertahanan tubuh dalam keadaan infeksi maupun keganasan.

Semua mikroorganisme membutuhkan besi untuk tumbuh dan berproliferasi dan banyak

mikroorganisme mempuntyai sideropore yaitu sistem pengekstaksi besi dari plasma.

Berbagai sel-sel ganas mempunyai kemampuan yang mirip dengan mikroorganisme

dalam mendapatkan besi untuk memastikan kecukupannya dalam pertumbuhannya.

Rendahnya besi serum pada anemia pada penyakit kronik mengurangi nutrien esensial

bagi sel-sel ganas yang sedang tumbuh atau berinvasi. Hipoferemia pada anemia pada

penyakit kronik adalah bentuk nutritional immunity dimana keuntungan badan dalam

membatasi pertumbuhan bakteri atau sel tumor berhubungan dengan diversi besi dari

sel eritroid. Anemia ini adalah imbalan bagi pertahanan tubuh melawan sel tumor ganas

dan infeksi. Hipoferemia adalah bagian respon tubuh terhadap infeksi, keganasan dan

inflamasi bersamaan dengan manifestasi penyakit sistemik seperti anoreksia, penurunan

berat badan dan inflamasi. Gangguan hemostasis besi yang menjadi ciri khas anemia

pada penyakit kronik adalah terjadinya peningkatan uptake dan retensi besi dalam sel-sel

162

sistem retikuloendotelial. Hal ini akan menimbulkan diversi besi dari sirkulasi kedalam

bentuk simpanan besi dalam sel retikuloendotelial, penyediaan besi untuk sel progenitor

eritroid akan berkurang, sehingga eritropoisis akan mengalami restriksi besi (Weiss dan

Goodnough 2005). Anemia pada penyakit kronik biasanya normokromik normositer

tetapi 30 – 40% adalah hipokromik mikrositer. Anemia biasanya ringan sampai sedang,

jarang dibawah 8 Gr%. Kadar retikulosit rendah menunjukkan produksi sel darah merah

menurun (Weiss dan Goodnough, 2005).

Evaluasi anemia pada penyakit kronik harus disertai penentuan status besi tubuh

dalam rangka menyingkirkan anemia defisiensi besi (tabel 1). Anamnesis penyakit dasar

yang menyebabkan anemia defisiensi besi terutama yang menimbulkan perdarahan

kronik dan pola makan penting dilakukan. Perbedaan antara keduanya dapat ditentukan

adanya defisiensi besi yang absolut pada anemia defisiensi besi tetapi anemia pada

penyakit kronik menunjukkan patofisiologi yang multifaktorial. Kadar besi serum yang

rendah pada anemia pada penyakit kronik akibat peningkatan simpanan besi dalam sistem

retikuloendotelial. Penurunan saturasi transferin disebabkan menurunnya kadar besi

serum tetapi pada anemia defisiensi besi disebabkan peningkatan jumlah transporter ion

besi, transferin, sebagai kompensasi tubuh. Penentuan kadar soluble transferrin receptors

berguna membedakan anemia pada penyakit kronik tersendiri atau anemia pada penyakit

kronik disertai defisiensi besi. Rasio konsentrasi soluble transferin receptors dengan

log kadar feritin juga sangat berguna. Menentukan persentase jumlah sel darah merah

hipokromik atau kandungan hemoglobin retikulosit juga berguna mendeteksi eritropoisis

restriksi besi pada anemia pada penyakit kronik (Weiss dan Goodnough, 2005). Feritin

digunakan sebagai marker simpanan besi tubuh, pada kadar 15 ng% maka simpanan besi

tubuh adalah kosong. Pada pasien akibat penyakit kronik, kadar feritin adalah normal atau

meningkat yang menunjukkan peningkatan simpanan besi dan retensi besi dalam sistem

retikuloendotelial sepanjang peningkatan kadar feritin berhubungan dengan aktivasi

sistem imun (Fairbanks et al., 2001).

Tabel 1. Perbedaan anemia pada penyakit kronik dengan anemia defisiensi besi serta

kombinasi keduanya (Fairbanks et al., 2001).

Variabel Anemiapada

penyakit kronik

Anemia

defisiensi besi Campuran

Serum besi Menurun Menurun Menurun

Transferin Menurun sampai

normal

Meningkat Menurun

Saturasi transferin Menurun Menurun Menurun

Feritin Normal sampai

meningkat

Menurun Menurun sampai

normal

Soluble transferin

reseptor

Normal Meningkat Normal sampai

meningkat

Ratio soluble

transferin receptor

Meningkat Normal Meningkat

to log ferritin

Percobaan pada tikus yang diinjeksi sitokin proinflamasi terjadi anemia dan

hipoferemia. Terjadinya kombinasi hipoferemia dan anemia ini dihubungkan dengan

163

sintesis feritin yang diinduksi sitokin. Feritin adalah protein utama yang berhubungan

dengan simpanan besi makrofag dan sel hepatosit. Pada keadaan inflamasi kronik,

penerimaan besi makrofag paling banyak melalui eritropagositosis dan import besi ferrous

transmembran protein DMT1 (Weiss dan Goodnough 2005).

Sistem imunitas padaAPK

Patogenesis anemia pada penyakit kronik adalah immune driven, dimana sitokin dan

sel-sel sistem retikuloendotelial menginduksi perubahan-perubahan dalam homeostasis

besi, proliferasi sel progenitor eritroid, produksi erotropoietin, masa hidup eritrosit, yang

semuanya berkontribusi pada patogenesis anemia. Sel-sel tumor memproduksi sitokin

proinflamasi dan radikal bebas yang merusak sel progenitor eritroid. Episode perdarahan

dalam perjalanan penyakit dasar dan pemberian kemoterapi untuk penyakit dasarnya

mempengaruhi kejadian anemia pada penyakit kronik (Weiss dan Goodnough 2005).

Invasi suatu mikroorganisme, sel kanker yang sedang tumbuh, disregulasi autoimun akan

mengaktivasi sel limfosit T (CD 3+) dan monosit. Sel-sel ini akan menginduksi mekanisme

efektor imun yang memproduksi sitokin seperti interferon γ (dari sel T) dan TNF α, IL-1,

IL-6 dan IL-10 dari monosit atau makrofag. IL-6 dan lipopolisakarida menstimulasi

ekspresi hepatik hepsidin yang menghambat absorbsi besi duodenal. Interferon γ,

lipopolisakarida, atau keduanya meningkatkan ekspresi DMT1 pada makrofag dan

menstimulasi uptake ion ferous (Fe2+). Sitokin anti inflamasi yaitu IL-10 meningkatkan

ekspresi reseptor transferin dan meningkatkan besi terikat transferin receptor mediated

ke dalam sel monosit. Makrofag yang teraktivasi akan memfagositosis dan mendegradasi

sel eritrosit yang tua untuk daur ulang besi, sebuah proses yang lebih jauh di TNF alpha

melalui rusaknya membran eritrosit dan stimulasi pagositosis. Interferon gamma dan

lipopolisakarida menurunkan ekspresi transporter besi, ferroportin makrofag sehingga

menghambat ekspor besi dari makrofag, sebuah proses yang juga dipengaruhi hepsidin.

Pada saat bersamaan, TNF α, IL-1, IL-6 dan IL-10 menginduksi ekspresi feritin dan

menstimulasi penyimpanan dan retensi besi dalam makrofag.

Secara umum, mekanisme ini berujung pada penurunan konsentrasi besi dalam

sirkulasi sehingga ketersediaan besi bagi sel eritroid terbatas. TNF α dan interferon

γ menghambat produksi eritropoietin, pada ginjal. TNF α, interferon γ dan IL-1

menghambat secara langsung diferensiasi dan proliferasi sel progenitor eritroid. Jadi

menurunnya ketersediaan besi dan menurunnya aktivitas biologis eritropoietin akan

menghambat eritropoiesis dan menjadi anemia (Weiss dan Goodnough, 2005). Terdapat

kesamaan patogenesis dan profil anemia pada penyakit kronik pada keadaan infeksi

kronik, inflamasi kronik maupun keganasan. Suatu studi tentang hubungan hemoglobin

dengan kadar sitokin proinflamasi dan mediator inflamasi seperti CRP pada pasien

keganasan, didapatkan hasil bahwa hemoglobin terendah berhubungan bermakna dengan

kadar tertinggi mediator inflamasi seperti sitokin proinflamasi IL-6, IL-1, TNF α, CRP

dan fibrinogen. Analisa statistik menunjukkan hemoglobin berhubungan terbalik dengan

kadar sitokin proinflamasi. Dan lebih jauh ternyata dari berbagai sitokin proinflamasi yang

diteliti, hanya IL-6 yang disimpulkan sebagai faktor independen yang menentukan kadar

hemoglobin (Maccio et al., 2005). Pada lupus eritematosus sistemik tidak didapatkan

hubungan bermakna antara aktivitas penyakit pada berbagai organ dengan kadar IL-6

serum kecuali terjadinya anemia. Anemia memberat jika kadar IL-6 meningkat (Ripley,

2005).

164

Hepsidin pada APK

Locke et al., tahun 1932, menemukan bahwa kondisi infeksi berhubungan dengan

hipoferemia (kadar besi serum yang rendah), dimana penemuan ini memberikan penjelasan

tentag fenomena yang umum dijumpai pada anemia yang terjadi pada kasus-kasus infeksi

kronik. Cartwright dan Wintrobe, tahun 1952, menemukanbahwa hipoferemiapada anemia

penyakit kronik disebabkan gangguan pelepasan besi dari sistem retikuloendotelial dan

gangguan absorpsi besi di duodenum. Hipoferemia pada infeksi kronik merupakan salah

satu mekanisme pertahanan tubuh terhadap mikroorganisme patogen dan sel-sel tumor.

Studi-studi yang lain menghubungkan peran sitokin dengan kejadian anemia pada penyakit

kronik, namun belum berhasil membuktikan peran sitokin pada gangguan homeostasis

besi. Dengan ditemukannya hepsidin, barulah fenomena gangguan homeostasis besi pada

anemia penyakit kronik ini berhasil dijelaskan (Andrews, 2004).

Gambar 1. Mekanisme kerja hepsidin pada anemia penyakit kronik

(Weiss dan Goodnough, 2005)

Pada anemia penyakit kronik dijumpai produksi berlebihan dari hepsidin, dimana

peningkatan produksi hepsidin yang terjadi, cukup untuk menimbulkan hipoferemia

dan anemia. Kondisi hipoferemia sangat berhubungan dengan kejadian anemia, karena

sebagian besar besi akan digunakan untuk eritropoiesis di sumsum tulang, sehingga

penurunan kadar besi plasma akan mempengaruhi sintesis hemoglobin dan produksi

eritrosit (Ganz dan Nemeth, 2009). Dari studi pada tikus ditemukan bahwa peningkatan

kuat produksi hepsidin akan menimbulkan anemia hipokromik mikrositer berat, sedangkan

peningkatan ringan produksi hepsidin hanya menimbulkan anemia ringan sampai sedang.

Selain itu, studi pada tikus juga menunjukkan bahwa peningkatan hepsidin tidak hanya

menyebabkan gangguan pelepasan besi ke plasma, namun juga menyebabkan penurunan

repson eritropoietin, sesuai dengan patogenesis anemia penyakit kronik. Namun, hepsidin

belum dilaporkan mampu menurunkan masa hidup eritrosit. (Ganz and Nemeth, 2009).

165

Defisiensi besi fungsional pada anemia penyakit kronik dapat disertai defisiensi besi

yang sebenarnya akibat kehilangan darah yang berlangsung kronik (Theurl et al., 2009).

Perbedaan antara anemia penyakit kronik maupun bentuk kombinasi anemia penyakit

kronik dan anemia defisiensi besi, sangat penting secara klinis, karena pemberian suplemen

besi akan bermanfaat pada kombinasi anemia penyakit kronik dan anemia defisiensi besi,

namun merugikan pada anemia penyakit kronik, khususnya individu dengan penyakit

dasar infeksi atau keganasan.

Namun, membedakan antara anemia penyakit kronik maupun kombinasi anemia

penyakit kronik dan anemia defisiensi besi sulit dilakukan, karena pada keduanya

didapatkan penurunan kadar besi serum dan saturasi transferrin. Ferritin dapat digunakan

sebagai penanda cadangan besi, dimana kadar ferritin serum yang rendah menandakan

defisiensi besi, namun peningkatan ferritin selama inflamasi akibat pengaruh sitokin,

telah menurunkan sensitivitas ferritin dalam membedakan anemia penyakit kronik dengan

kombinasi anemia penyakit kronik dan anemia defisiensi besi. Selain itu, metode yang

menjadi gold standard yaitu dengan pemeriksaan kadar besi di makrofag sumsum tulang,

juga memiliki keterbatasan karena teknik yang invasif dan membutuhkan pengalaman

serta keterampilan yang memadai untuk mendapatkan hasil yang akurat. ( Cheng et al.,

2011).

Dengan ditemukannya hepsidin yang berperan dalam homeostasis besi dan

sintesisnya dipengaruhi proses inflamasi dan cadangan besi tubuh, hepsidin dapat menjadi

sarana diagnostik yang berguna untuk membedakan anemia penyakit kronik maupun

kombinasi anemia penyakit kronik dan anemia defisiensi besi. Kadar hepsidin akan

meningkat pada anemia penyakit kronik dan menurun pada kombinasi anemia penyakit

kronik dan anemia defisiensi besi. Selain itu, hasil studi menunjukkan bahwa kadar IL-6

tidak berbeda bermakna antara anemia penyakit kronik dan kombinasi anemia defisiensi

besi dan anemia penyakit kronik. Hal ini menunjukkan bahwa kebutuhan besi untuk

eritropoiesis merupakan regulator yang lebih kuat untuk sintesis hepsidin dibandingkan

inflamasi (Theurl et al., 2009).

Patogenesis Anemia Penyakit Kronik

Patogenesis anemia penyakit kronik melibatkan beberapa mekanisme, yaitu

pemendekan masa hidup eritrosit, gangguan produksi eritropoetin, penurunan respon

sumsum tulang terhadap eritropoetin dan gangguan homeostasis besi seperti terlihat pada

gambar 1.

1. Pemendekan masa hidup eritrosit

Bukti-bukti tentang peningkatan degradasi eritrosit telah ditemukan pada hewan

dengan inflamasi kronik dan penyakit kronik, namun bukti ini hanya sedikit dipelajari

pada kelompok pasien tertentu karena kesulitan dalam masalah teknis (Roy, 2010).

Pemendekan masa hidup eritrosit selama proses inflamasi diduga akibat peningkatan

eritrofagositosis serta kerusakan eritrosit yang diperantarai sitokin-sitokin dan radikal

bebas (Weiss dan Goodnough, 2005).

2. Gangguan produksi eritropoetin

Pada anemia penyakit kronik, dijumpai penurunan produksi eritropoetin yang diduga

diinduksi sitokin, dimana TNF-α dan IFN-ɤ akan menghambat produksi eritropoetin di

166

ginjal. (Weiss and Goodnough, 2005). Pada suatu studi dari 70 pasien dewasa dengan

keganasan, termasuk keganasan hematologi, ditemukan hubungan terbalik antara derajat

anemia dengan kadar Eritropoetin endogen yang diperiksa dengan metode immunoassay.

(Adamson, 2008). Selain itu, juga ditemukan adanya pengaruh regulasi negatif dari

hepsidin terhadap perkembangan prekursor eritroid in vitro (Roy, 2010).

3. Penurunan respon terhadap eritropoetin

Eritropoetin berperan mengatur proliferasi sel eritroid, dimana pada anemia

penyakit kronik, respon eritropoetin tidak adekuat untuk sebagian besar derajat anemia,

namun tidak pada seluruh kondisi. Setelah terikat pada reseptornya, eritropoetin akan

merangsang jalur transduksi signal dan selanjutnya mengaktifkan fosforilasi mitogen

dan tirosin kinase, proses inilah yang dipengaruhi sitokin. Sitokin-sitokin TNF-α dan IL-

1 secara langsung menghambat ekspresi eritropoetin in vitro, suatu kondisi yang

kemungkinan disebabkan pembentukan spesies oksigen reaktif yang diperantarai

sitokin, yang selanjutnya mempengaruhi afinitas dari faktor transkripisi yang diinduksi

eritropoetin (Weiss dan Goodnough, 2005).

Penurunan respon terhadap eritropoetin juga berkaitan dengan efek sitokin

proinflamasi yang menyebabkan down-regulation dari reseptor eritropoetin dan

menghambat proliferasi dari sel induk eritroid, yaitu BFU-E (Burst-Forming Units-

Erythroid) dan CFU-E (Colony-Forming Units-Erythroid). IFN-α, IFN-β, IFN-ɤ, TNF-α

dan IL-1 akan menghambat pertumbuhan dari BFU-E dan CFU-E. IFN-ɤ merupakan

inhibitor yang paling poten, yang dibuktikan dengan adanya korelasi negatif dengan kadar

hemoglobin dan jumlah retikulosit. (Weiss dan Goodnough, 2005). Hambatan terhadap

proliferasi sel induk eritroid bukan merupakan efek toksik langsung dari sitokin tetapi

melalui efek pro-apoptotik dari sitokin. Hal ini ditunjukkan dengan kembali normalnya

pertumbuhan sel induk eritroid setelah pemberian eritropoetin dosis tinggi pada percobaan

menggunakan kultur sel sumsum tulang tikus dan manusia. Sel induk eritroid yang lebih

sensitif terhadap kondisi ini adalah CFU-E dibandingkan dengan BFU-E. (Adamson,

2008).

4. Gangguan keseimbangan besi

Pada APK terjadi gangguan keseimbangan besi dimana akan terjadi hipoferemia

disertai dengan timbunan besi pada sel makrofag akibat produksi hepsidin yang meningkat

yang diinduksi sitokin proinflamasi antara lain IL-6, seperti dijelaskan sebelumnya (Weiss

dan Goodnough, 2005).

Diagnosis APK

1. Karakteristik dan diagnosis APK

Karena APK muncul pada berbagai jenis penyakit seperti tertera di atas tidak

mengeherankan manifestasi klinisnya akan sangat bervariasi, dan tidak jarang keluhan dan

tanda penyakit primernya yang akan menutupi keluhan dari APK-nya. Namun demikian

kadang justru keluhan anemianya yang muncul lebih awal dibandingkan penyakit

dasarnya. Karakteristik dari APK antara lain anemia hipoproliferatif yang ringan sampai

sedang yang muncul pada bulan 1 – 2 dari penyakitnya, hemoglobin jarang di bawah 8

gr/% bersifat normositer atau mikrositer ringan (MCV 75 – 80 fl) akan tetapi pada kasus

yang berat anemianya dapat menjadi berat dengan morfologi hipokromik mikrositer pada

167

sekitar 30% dari kasus (Gardner dan Benz, 2005). Didapatkan korelasi antara derajat

anemia dengan beratnya penyakit dimana makin berat penyakit dasarnya makin berat

anemia dan kadar serum besinya (Means, 2009). Besi serum menurun tetapi TIBC juga

menurun dengan saturasi transferin sedikit menurun disertai dengan protoporfirin eritrosit

meningkat tapi tidak setinggi seperti pada anemia defisiensi besi. Pemeriksaan protein

fase akut seperti c-reactive protein, fibrinogen, seruloplasmin akan meningkat akan tetapi

albumin, transferin ditemukan menurun. Serum feritin normal atau meningkat dan pada

pengecatan dengan biru prusia, besi sumsum tulang normal atau meningkat. Masa hidup

eritrosit akan sedikit menurun pada APK akan tetapi bukti bahwa respon kompensasi

dari sumsum tulang tidak banyak didapatkan. Jumlah retikulosit biasanya normal bahkan

kadang ditemukan menurun dan tidak dijumpai adanya hiperplasia eritroid pada sumsum

tulang. Dari data ini mendukung dugaan bahwa anemia pada APK muncul akibat sumsum

tulang gagal berespon terhadap penurunan masa hidup eritrosit.

Anemia penyakit kronik (APK) dapat timbul pada saat terjadi infeksi patogen baik

bakteri, virus atau jamur. Bahkan dapat timbul timbul dalam kaitannya dengan penyakit

autoimun seperti penyakit lupus eritematosus atau artritis rematoid. Juga dapat ditemukan

sebagai akibat penyakit kronik dengan aktivitas inflamasi yang ringan sekalipun seperti

pada kanker, penyakit ginjal kronik, atau penyakit jantung kongestif. APK umumnya

digambarkan dengan anemia normokromik normositer namun dapat menjadi anemia

hipokromik mikrositer apabila penyakit yang mendasarinya menjadi makin progresif.

Tanda yang lain seperti gangguan distribusi besi yaitu serum besi dan saturasi yang rendah

disertai dengan retensi besi pada sel makrofag yang diduga merupakan usaha tubuh untuk

melindungi dari proliferasi kuman patogen yang membutuhkan besi. Presentasi klinik

dari pasien dengan APK sangat bervariasi antara satu pasien dengan pasien lainnya dan

hal ini diduga berhubungan dengan lamanya dan beratnya proses inflamasi yang terjadi

pada penyakit yang mendasari APK atau terkait dengan bervariasinya respon proinflamasi

yang ditentukan variasi ekspresi dari masing-masing sitokin yang menentukan respon

inflamasi yang timbul. Disepakati bahwa variasi dari profil sitokin pada setiap penyakit

tersebut akan menentukan variasi dari mekanisme yang mendasari proses eritropoiesis

yang terjadi dan hal ini akan mempengaruhi presentasi klinik dari masing-masing APK

(Roy, 2010).

Diagnosis APK utamanya adalah diagnosi per exclusionum yaitu dengan

menyingkirkan faktor yang diduga menyebabkab hal tersebut dan ini sering kali sangat

menyulitkan. Beberapa tes laboratorium secara teoritis membantu akan tetapi secara

klinik tidak praktis dan tidak bermanfaat pada pemeriksaan secara masal. APK dapat

timbul pada berbagai macam penyakit baik akut maupun kronik. Cara terbaik untuk

mendiagnosis APK adalah dengan menemukan adanya anemia hipoproliferatif dengan

indeks retikulosit yang rendah, dengan serum besi dan transferin yang rendah disertai

dengan kadar feritin yang tinggi pada kondisi penyakit sistemik dan inflamasi. Penyebab

anemia yang lain seperti hemolitik, anemia nutrisional atau sekuestrasi harus dapat

disingkirkan. Keberadaan anemia defisiensi besi bersamaan dengan APK sangat perlu

dipertimbangkan apabila pada penyakit sistemik dengan inflamasi ditemukan kadar serum

feritin yang agak rendah atau normal (Gardner dan Benz, 2005).

Dalam praktek klinis diagnosis anemia pada inflamasi ditegakkan berdasarkan

penyakit inflamasi sebagai penyakit dasar, manifestasi klinis dan laboratoris anemia

pada inflamasi, serta dengan menyingkirkan penyakit ginjal kronis, penyakit hati kronis

168

dan hipotiroidi. Dengan demikian diagnosis anemia pada inflamasi pada dasarnya

merupakan diagnosis by-exclusion (Andrews, 2004). Akhir akhir ini diperiksa kadar

hepsidin yang dapat memberikan informasi tambahan untuk mendiagnosis adanya APK

dimana kadar hepsidin akan ditemukan meningkat pada APK. Sampai saat ini belum ada

standar pemeriksaan yang baku untuk kadar hepsidin yang normal. Kadar hepsidin harus

diinterpretasikan sesuia dengan kondisi fisiologis seseorang. Kadar hepsidin pada kisaran

normal pada individu yang menderita anemia diinterpretasikan menjadi kadar yang tinggi

karena kadar hepsidin pada anemia seharusnya rendah karena adanya hipoksia. Namun

karena metode yang benar-benar akurat saat ini belum tersedia, sehingga masih dibutuhkan

banyak studi untuk dapat menentukan kadar hepsidin pada berbagai penyakit sebelum

guideline yang tepat bisa disepakati (Roy, 2010). Beberapa perkembangan terbaru untuk

mendeteksi adanya proses maturasi eritroid masih perlu diteliti, seperti ditemukannya

molekul GDF15 sebagai penanda biokemis adanya inefektif eritropoiesis, maka diduga

penanda eritropoieis yang normal pun sepertinya ada, dan hal ini masih perlu dilakukan

studi lebih lanjut.

2. Diagnosis adanya defisiensi besi pada APK

Merupakan hal yang cukup rumit dan sulit untuk menentukan adanya defisiensi

besi pada seorang penderita APK. Karena masa hidup sel eritrosit yang cukup lama,

kondisi kekeurangan besi harus terjadi dalam waktu yang cukup lama untuk bisa

dideteksi dengan melihat perubahan dari indeks sel darah merah seperti adanya sel yang

hipokromik dan mikrositer. Penggunaan marker biokimia seperti kadar besi serum, TIBC

dan feritin banyak dipengaruhi respon fase akut sehingga interpretasinya menjadi tidak

terlalu akurat. Pemeriksaan reseptor transferin merupakan pemeriksaan yang cukup

baik untuk menentukan adanya defisiensi besi fungsional, apabila dikombinasikan

dengan pemeriksaan serum feritin dengan menghitung rasio antara reseptor transferin

terhadap log dari feritin (sTfR/log feritin ratio) akan meningkatkan sensitivitasnya.

Disamping itu pemeriksaan kadar hemoglobin dalam retikulosit (CHr) juga bermanfaat

dalam menentukan adanya defisiensi besi fungsional. Banyak pasien dengan APK juga

mempunyai biomarker seperti adanya serum besi yang rendah, saturasi transferin yang

rendah yang menyerupai anemia defisiensi besi, walaupun kadar feritin dapat dipakai

sebagai pembeda dengan APK. Disamping itu adanya temuan CRP yang meningkat

sebagai tanda adanya inflamasi akan membantu menegakkan adanya APK. Akan tetapi

masalah akan menjadi sulit apabila kondisi defisiensi besi terjadi bersama-sama dengan

APK. Semua marker yang dipakai untuk membedakan antara ADB dan APK tidak dengan

jelas sekali bisa membedakan antara kondisi inflamasi dan non-inflamasi. Hal ini penting

karena pada kondisi dimana ADB terjadi bersamaan dengan APK akan terjadi proses

eritropoiesis yang relatif hipoproliferatif. Pada kondisi ini kadar serum reseptor transferin

hanya meningkat sedikit bahkan tidak jarang masih dalam batas normal. Karenanya

direkomendasikan pemakaian kadar pemisah yang berbeda dari indeks feritin (sTfR/log

feritin) pada pasien yang kadar CRP-nya berbeda. Pada penderita dengan CRP tinggi

dan feritin > 200 ug/L, feritin indeks lebih tepat jika dibandingkan dengan log dari sTfR/

ferritin (Thomas, 2005).

Untuk mendiagnosis adanya defisiensi besi pada pasien pasien APK dapat digunakan

pendekatan dengan menggabungkan antara indeks hematologis dengan marker biokemis

dari metabolisme besi. Indeks hematologi yang dipakai adalah kandungan hemoglobin

169

dalam sel retikulosit (CHr) dan hemoglobinisasi dari eritrosit (%HYPO). Harga normal

(central 95% range) pada orang tanpa tanda dan laboratorium adanya anemia adalah 28 –

35 pg untuk CHr dan 1 – 5% untuk % HYPO (Thomas, 2002). Sedangkan indeks feritin

merupakan marker yang terbaik dalam menentukan adanya defisiensi besi fungsional

dimana kadar ≥3,2 menunjukkan defisiensi besi sedangakan kadar < 3,2 menunjukkan

kecukupan besi. Namun demikian perlu diperhatikan apabila kadar CRP yang tinggi yang

mencerminkan adanya proses inflamasi dimana kadar feritin akan meningkat walaupun

cadangan besi tidak meningkat, maka indeks feritin akan menjadi lebih kecil dan

ditetapkan indeks tersebut menjadi 2 (Thomas, 2002). Jenis pemeriksaan serum reseptor

transferin perlu untuk dilakukan koreksi tergantung alat pemeriksanya. Rasio 0,8 dan 1,5

dengan Dede Behring asssay setara dengan 2,0 dan 3,2 dengan Roche Diagnostic Assay

(Thomas, 2005).

Gambar 2. Diagnostic plots untuk membantu mengetahui apakah ada

komorbiditas antara ADB dan APK (Thomas, 2005).

Berdasarkan hal tersebut dibuatkan suatu diagnostic plot, yaitu suatu diagram

diagnosis untuk memisahkan pasien-pasien apakah dengan APK murni saja, APK

dengan defisiensi besi, ADB saja ataukah pasien dengan defisiensi besi laten. Plot ini

mengkombinasikan antara marker suplai besi untuk proses eritropoiesis (sTfR/log

ferritin) dengan marker kebutuhan besi untuk eritropoiesis (CHr atau % HYPO) seperti

terlihat pada gambar 2. Pasien dengan CHr > 28 pg adalah pasien yang tidak dengan

defisiensi besi. Pada pasien tanpa inflamasi nilai indeks feritin > 3,2. Berdasarkan atas

kedua nilai ini maka akan didapatkan 4 kuadran dalan diagnostic plot tersebut. Pada

kuadran pertama merupakan pasien APK dengan suplai besi yang memadai. Disini

termasuk pasien-pasien anemia dengan kanker, akut dan kronik inflamasi dan pasien PGK

tanpa defisiensi besi. Pada kuadran kedua, suplai besi mungkin sudah mulai berkurang

tetapi belum mengganggu proses eritropoiesis, proses hemoglobinisasi eritrosit masih

normal. Pada kuadran ini terdapat penderita dengan defisiensi besi laten, pasien yang

baru mengkonsumsi tablet besi, pasien dengan eritropoiesis hiperproliferatif akibat

perdarahan akut, hemolisis atau pasien hamil pada trimester ketiga dengan peningkatan

170

sTfR. Pada kuadran ketiga, merupakan tipikal untuk ADB, sedangkan pada kuadran

keempat merupakan pasien pasien dengan kombinasi antara APK dengan defisiensi besi

fungsional. Pada kuadran keempat juga dapat ditemukan pasien dengan talasemia beta

trait. Diagnostic plot ini menunjukkan selektivitas yang baik untuk menilai status besi

pada kondisi anemia seperti ADB yang klasik, anemia pada PGK, anemia pada kanker

dan anemia pada infeksi dan inflamasi (Thomas, 2002; 2005).

Kegunaan dari diagram tersebut adalah untuk memilah pasien yang seharusnya

mendapatkansuplemen oral, terapi epoietinataukahkombinasi antarabesi dan eritropoietin

(gambar 3).

Gambar 3. Diagnostic plots untuk memilah pasien yang mendapatkan

suplemen besi oral, EPO ataukah kombinasi keduanya (Thomas, 2005).

Pasien yang berada pada kuadran kedua dan ketiga sebaiknya mendapatkan

suplemen besi oral. Pasien ini apabila mendapat terapi besi yang adekuat maka dalam

waktu 10 hari pasien kuadran ketiga akan pindah ke kuadran kedua dan dalam 4 minggu

pindah ke kuadran satu (gambar 4). Demikian pula pasien pada kuadran satu dan empat

disarankan untuk mendapatkan terapi eritropoietin, walaupun tetap perlu diperhatikan

penanganan penyakit yang mendasarinya. Kebanyakan anemia pada penderita ini akan

menghilang begitu penyakit primernya bisa diatasi sehingga terapi eritropoietin tidak

diperlukan lagi. Respon eritropoiesis terhadap eritropoietin yang diberikan ditunjukkan

dengan bergesernya data ke kuadran ke kanan. Peningkatan nilai CHr pada masing kuadran

menandakan tidak adanya defisiensi besi dan sebaliknya penurunan nilai menunjukkan

bahwa pasien tersebut tidak berespon. Pergerakan data dari kuadran satu atau empat ke

kuadran tiga atau dua memberikan informasi bahwa pasien berespon terhadap eritropoietin

tapi dengan akibat terjadinya defisiensi besi fungsional (Thomas, 2005). Hal ini sangat

berguna untuk diagnostik dan evaluasi terhadap penggunaan r-HuEPO (recombinant

erithropoietin).

171

Gambar 4. Diagnostic plots untuk penentuan terapi pada

penderita APK (Thomas, 2005).

Pada studi dengan menggunakan tikus sebagai model didapatkan bahwa pada pasien

dengan APK yang disertai dengan defisiensi besi mempunyai kadar hepsidin yang secara

signifikant lebih rendah bila dibandingkan dengan kadar hepsidin pada pasien dengan

APK saja. Pada pasien APK dengan defisiensi besi, penyerapan besi di duodenum masih

terjadi, tidak demikian hal nya pada pasien dengan APK saja. Hepsidin yang beredar akan

mempengaruhi transport besi dan pengaruh ini ternyata lebih nyata pada pasien APK

yang disertai dengan defisiensi besi. Karenanya kadar hepsidin dapat digunakan untuk

membantu membedakan antara APK dengan APK yang disertai dengan defisiensi besi

(Theurl, 2009).

Seseorang diduga menderita APK disertai dengan defisiensi besi apabila ditemukan:

1) inflamasi kronik (kadar CRP tinggi); 2) kadar hemoglobin < 13 gr/dl untuk laki dewasa,

< 12 gr/dl untuk wanita; 3) saturasi transferin rendah <20%, feritin serum antara 30 –

100 ng/ml dan rasio serum TfR/ log feritin >2 (Munoz, 2009). Anemia jenis ini sering

dijumpai pada penderita dengan inflamasi kronik yang mengalami perdarahan kronik

(Inflammatory bowel disease). Disamping itu pemeriksaan yang penting seperti kandungan

hemoglobin dalam sel retikulosit (CHr) dan prosentase sel hipokromik (HYPO) juga

sangat berguna untuk mendiagnosis penderita APK yang disertai dengan defiseinsi besi.

Kedua jenis pemeriksaan ini merupakan indikator yang mengambarkan secara langsung

kondisi defisiensi besi fungsional, berbeda dengan petanda biokemis lainnya yang hanya

menggambarkan defisiensi besi fungsional secara tidak langsung. Nilai normal CHr dan

HYPO masing-masing 28 pg dan 5%, namun jenis pemeriksaan ini hanya tersedia pada

tempat tertentu saja.

Penatalaksanaan APK

Rasionalisasi pengobatan APK didasarkan pada dua hal yaitu anemia sendiri

merupakanhalberbahayayangmembutuhkanusahakompensasidarisistemkardiovaskuler

untuk mempertahankan kebutuhan oksigen ke jaringan perifir, disamping itu anemia

172

merupakan faktor yang memperburuk prognosis pada berbagai kondisi. Karenanya

walaupun anemianya ringan sekalipun tetap mengharuskan tindakan perbaikan anemianya

terutama pada penderita yang berumur tua, mereka-mereka yang juga disertai dengan

faktor risiko tambahan seperti penyakit jantung koroner, penyakit paru, atau penyakit

ginjal kronik (PGK), atau bahkan kombinasi dari semua penyakit tersebut. Pada penderita

PGK dengan hemodialisis dan penderita kanker, peningkatan kadar hemoglobin 12 gr/

dl biasanya akan diikuti dengan perbaikan kualitas hidup. Pada studi retrospektif dengan

100.000 pasien hemodialisis ditemukan kadar hemoglobin < 8 gr/dl akan mempunyai

angka kematian yang dobel bila dibandingakn dengan kadar hemoglobin 10 atau 11 gr/dl.

Hal ini sesuai dengan guideline tentang managemen anemia pada pasien kanker dan PGK

yang merekomendasikan kadar hemoglobin sebesar 11 atau 12 gr/dl ( Rizzo, 2002).

Anemia ini sering tidak mendapat penangan yang memadai. Hal ini terlihat pada studi

terhadap 200.000 pasien, dimana di sini hanya 30% dari pasien dengan PGK yang anemia

mendapatkan terapi. Penting untuk diketahui bahwa APK apabila kadar hemoglobinnya

rendah mencerminkan makin beratnya penyakit dasarnya. Namun demikian pernyataan

yang mengatakan dengan perbaikan terhadap kadar hemoglobinnya akan memperbaiki

penyakit dasarnya perlu untuk lebih dicermati dan sampai saat ini belum ada bukti yang

mendukung (Weiss dan Goodnough, 2005). Apabila memungkinkan terapi terbaik pada

APK adalah mengobati penyakit dasarnya akan tetapi tidak semua hal tersebut mudah

untuk dilaksanakan seperti pada kasus dengan kanker sebagai penyakit dasarnya. Pada

kondisi ini beberapa tindakan alternatif diperlukan seperti transfusi, pemberian hormon

eritropoitin dan lainnya ( Roy, 2010).

1. Transfusi

Pemberian transfusi sudah sangat umum dikerjakan khususnya apabila kadar

hemoglobinnya < 8 gr/dl atau pada kondisi yang mengancam jiwa, terlebih disertai

dengan kondisi komplikasi yang memperberat seperti adanya perdarahan. Transfusi

sudah terbukti dapat meningkatakn survival penderita dengan infark miokard akut namun

tindakan transfusi juga diserati dengan hal-hal yang memperberat seperti adanya gagal

multi organ dan meningkatkan angka kematian terutama pada pasien yang dirawat dalam

kondisi kritis. Karenanya dalam rekomendasi managemen transfusi pada pasien dengan

PGK dan kanker tindakan transfusi tidak diberikan dalam waktu yang lama karena adanya

risiko yang berhubungan dengan pemberian transfusi jangka lama yaitu adanya kondisi

kelebihan besi (iron overload) dan adanya sensitisai imunologis terhadap antigen HLA.

2. Pemberian preparat besi

Preparat besi oral sukar diserap karena adanya perubahan metabolisme akibat

pengaruh sitokin proinflamasi seperti Il-6, TNFa dan IL-1. Akibat pengaruh sitokin ini

akan terjadi perubahan metabolisme besi dimana terjadi besi lebih banyak disimpan

dalam sel RES. Disamping itu pemberian besi pada anemia penyakit kronik masih

sangat kontroversial. Seperti diketahui besi juga diperlukan kuman untuk proses

pertumbuhannya sehingga keberadaan besi akan memperberat kondisi infeksi yang

sebelumnya sudah ada. Disamping itu ketersedian besi akan meningkatkan kemungkinan

adanya reaksi oksidasi radikal yang dapat menyebabkan terjadinya kerusakan jaringan

sehingga memperberat kondisi. Namun disisi lain pemberian besi juga bermanfaat seperti

terlihat pada studi terhadap pemberian besi pada penderita dengan artritis rematoid

173

dimana dapat dilihat adanya penghambatan pembentukan sitokin TNFa. Pada penderita

dengsn IBD (inflammatory bowel disease) pemberian besi secara parenteral disertai

dengan peningkatan kadar hemoglobin. Hal ini mungkin disebabkan adanya kekurangan

besi absolut atau kekurangan besi fungsional yang tidak jarang ditemukan bersama-

sama dengan APK. Disamping juga kondisi yang sama bisa disebabkan karena adanya

peningkatan eritropoiesis yang dipicu akibat pemberian terapi eritropoietin, dimana

hal ini akan diikuti dengan penurunan kadar saturasi tranferin dan feritin. Karenanya,

pada pasien APK yang disertai dengan kekurangan besi baik fungsional maupun absolut

pemberian besi merupakan tindakan yang direkomendasikan (Rizzo, 2002). Namun

demikian pemberian besi pada APK tidak disarankan apabila pasien mempunyai kadar

feritin yang tinggi, karena akan menimbulkan efek yang merugikan.

3. Pemberian hormon eritropoietin

Penggunaan eritroietin pada pasien APK direkomendasikan pada penderita dengan

kanker yang sedang menjalani pengobatan kemoterapi, pada pasien dengan PGK dan

pasien dengan HIV yang sedang mendapat obat antiretroviral. Efek terapi dari obat ini

diduga dengan menghambat efek antiproliferatif dari sitokin proinflamasi, disamping efek

peningkatan pembentukan protein heme pada sel progenitor eritrosit di sumsum tulang.

Karenanya pada kondisi dimana kadar sitokin yang tinggi dan ketersediaan besi yang

berkurang maka dapat diharapkan efek dari hormon ini akan berkurang. Disamping efek

peningkatan kadar hemoglobin dan berkurangnya kebutuhan akan transfusi, beberapa data

dari studi yang ada memperlihatkan adanya efek hormon ini terhadap penyakit dasarnya,

khususnya pada pemakaian epoitin yang mempunyai efek tambahan seperti hambatan

terhadap kaskade jalur signal pembentukan sitokin seperti TNFa, IL-10, IL-12, interferon

gamma. Hal ini terlihat pada kasus rematoid artritis, dimana pemberian epoietin bersama

dengan besi, disamping dapat meningkatkan kadar hemoglobin juga dapat meredakan

aktivitas penyakitnya sendiri. Pada kasus-kasus anemia yang didasari adanya kanker

ditemukan beberapa hasil yang kontroversi. Pada kasus dengan kanker mammae yang

sudah metastase, ternyata obat ini ditemukan dengan tren adanya peningkatan mortalitas,

demikian hal dengan pasien dengan kanker kepala leher. Dari data terkini menunjukkan

bahwa pasien-pasien yang mendapat terapi epoietin sebaiknya kadar hemoglobin jangan

melebihi 11 atau 12 gr/dl. Kadar yang terlalu tinggi ternyata diikuti dengan hasil yang

kurang memadai. Sebelum terapi epoietin direncanakan maka keadaan kekurangan besi

fungsional harus disingkirkan, karena kadar besi yang kurang akan menganggu respon

obat ini. Untuk monitoring, kadar hemoglobin diperiksa setelah 4 minggu terapi dan

selanjutnya setiap 2 – 4 minggu. Apabila peningkatan hemoglobin < 1 gr/dl, maka kadar

besi perlu dievaluasi ulang dan pemberian besi perlu dipertimbangkan. Apabila respon

kurang memadai dosis epoietin dapat dipertimbangkan dinaikkan 50%. Apabila tidak

dijumpai respon yang memadai setelah 8 minggu pemberian epoietin maka pasien dianggap

tidak berespon terhadap terapi (Weiss dan Goodnough, 2005). Data dari the Dialysis

Patient‟s Response to IV iron with elevated Feritin (DRIVE) trial, menunjukkan bahwa

resistensi terhadap epoietin pada penderita dialisis disebabkan karena adanya kekurangan

besi fungsional akibat adanya proses inflamasi. Dari studi ini juga didapatkan adanya

molekul kecil penghambat hepsidin dan feroportin akan meningkatkan keberadaan besi

yang dibutuhkan agar respon terhadap epoietin bisa berlangsung dengan baik. Pendekatan

ini tentu akan memberi hasil yang lebih baik dalam penanganan pasien dengan APK

174

dibandingkan dengan pemberian besi yang dapat memicu pula reaksi oksidatif (Roy,

2010; Adamson, 2008).

2. Anemia pada keganasan

Anemia adalah salah satu aspek kelainan hematologis utama pada penderita

kanker. Anemia pada kanker mencakup seluruh kasus anemia yang ditemukan pada

kasus keganasan, baik yang terjadi secara langsung akibat sifat biologis keganasan

tersebut maupun akibat terapi terhadap keganasan tersebut. Yang dimaksud dengan

keganasan (malignancy) ialah penyakit dengan kumpulan sel abnormal yang tidak dapat

dikendalikan pertumbuhan dan proliferasinya akibat berbagai perubahan genetik dan

pengaruh faktor lingkungan tertentu, serta memiliki kemampuan metastasis jauh. Secara

umum keganasan dapat dibagi menjadi 2 golongan besar yaitu keganasan hematologis,

yang terdiri dari keganasan mieloid dan limfoid, serta keganasan non hematologis yaitu

penyakit-penyakit keganasan diluar dari keganasan hematologis. Terminologi solid tumor

yaitu masa jaringan abnormal yang umumnya tidak mengandung cairan, sering digunakan

untuk keganasan non hematologis meskipun sebenarnya tidak tepat, karena tidak semua

solid tumor bersifat ganas seperti misalnya pada lipoma. Mengingat sifat-sifat biologis

jaringan ganas, dapat dipahami bahwa penyakit keganasan dapat menyebabkan anemia

melalui perdarahan akibat invasi tumor, hemolisis akibat pelepasan berbagai mediator

inflamasi, serta penurunan produksi eritrosit. Dengan kata lain satu atau seluruh mekanisme

etiopatogenesis anemia dapat terjadi pada penyakit keganasan (Dicato et al.,2010).

Prevalensi anemia pada keganasan

Secara nasional insidens dan prevalens anemia pada keganasan di Indonesia belum

dipublikasikan. Studi ECAS tahun 2002 yang dilakukan pada 748 pusat studi di 24 negara

di Eropa, meliputi 14.912 penderita, dimana 43,6% dari penderita adalah pria dan 56,4%

wanita. Prevalensi total anemia pada awal studi ialah sebesar 39,3%, yang meliputi 35%

kasus keganasan non hematologis dan 52,75% kasus keganasan hematologis. Pada studi

ini kejadian anemia terbanyak ditemukan pada kasus leukemia yaitu pada 53 % dari

kasus, diikuti limfoma/mieloma (52,6%), keganasan ginekologi (49,1%), keganasan

gastrointestinal/kolorektal (38,9%) dan keganasan paru (37,6%) (Ludwig et al., 2004).

Studi ACAS, yang juga merupakan survei prospektif, dilakukan tahun 2001 pada 694

penderita penyakit keganasan rawat jalan di divisi onkologi medik pada 24 rumah sakit

di Australia. Prosentase penderita wanita pada penelitian ini sebesar 61,2%, sedangkan

pria sebesar 38,9%. Prevalensi total anemia pada awal studi sebesar 35 %, yang terdiri

dari kasus keganasan non hematologis sebesar 39,85 % dan 39 % pada keganasan

hematologis. Terdapat 78 % kasus yang tergolong sebagai anemia ringan (Hb 10 – 11,9

g/dL) dan 22% kasus dengan anemia sedang – berat (Hb < 10 g/dL). Pada studi ACAS

kejadian anemia terbanyak ditemukan pada keganasan ginekologi yaitu pada 65% dari

kasus, diikuti berturut-turut keganasan urogenital (50%), keganasan paru (39%) serta

keganasan gastrointestinal/kolorektal dan limfoma/mieloma, masing-masing pada 31 %

kasus. Anemia terbanyak terjadi pada yang mendapatkan radioterapi yaitu pada 50 %

kasus, diikuti berturut-turut kombinasi kemoradioterapi (44%), kemoterapi (36%), dan

kemoradioterapi konkomitan (31%).

Prevalensi anemia pada keganasan non hematologis dalam penelitian yang

dilakukan Mangatas et al., (2007) di RSUP Sanglah Denpasar adalah sebesar 33,33%

175

yang sepintas tidak jauh berbeda dengan hasil penelitian ECAS (35%) dan ACAS

(39,3%). Secara teoritis prevalensi anemia pada keganasan terutama ditentukan jenis

dan derajat keganasan. Sebuah penelitian di Amerika Serikat menyebutkan bahwa 40%

dari keganasan kolorektal derajat rendah mengalami anemia dan 80% dari seluruh jenis

keganasan derajat IV mengalami anemia. Perbedaan hasil studi ini dalam hal prevalensi,

proporsi pasien yang diterapi untuk anemia, juga modalitas terapi menggambarkan

perkembangan akan pentingnya penanganan anemia pada pasien kanker (Aapro et al.,

2008).

Patofisiologi anemia pada keganasan.

Patofisiologi anemia pada keganasan ialah seperti patofisiologi anemia pada

umumnya. Penurunan jumlah eritrosit dan Hb menyebabkan penurunan kapasitas angkut

oksigenyangmenyebabkanhipoksiaorgantargetdanberbagaimekanismekompensasinya.

Contoh dari mekanisme kompensasi anemia ialah meningkatnya denyut nadi, curah

jantung dan aliran darah, vasodilatasi perifer serta menurunnya tekanan oksigen vena.

Peningkatan produksi 2,3 bisfosfogliserat dalam eritrosit penderita anemia menyebabkan

bergesernya kurva disosiasi Hb-oksigen yang mengakibatkan peningkatan pelepasan

oksigen di jaringan. Peningkatan frekuensi pernafasan meningkatkan oksigenasi jaringan,

terutama pada jaringan vital yang sensitif oksigen seperti jantung, otak dan ginjal. Terjadi

reduksi pH pada kapiler organ-organ vital tersebut yang akan meningkatkan pelepasan

oksigen dari Hb. Peningkatan produksi eritropoietin merupakan mekanisme kompensasi

untuk meningkatkan produksi eritrosit. Karena produksi eritropoietin terutama ditentukan

nilai ambang hipoksia, bukan jumlah absolut eritrosit, diperlukan penurunan kadar Hb

yang bermakna untuk meningkatkan produksi eritropoietin di atas nilai normal. Lebarnya

batas-batas kadar eritropoietin darah dapat menyebabkan peningkatan hormon ini tanpa

terdeteksi (Birgegard et al.,2005).

Dari studi yang dilakukan Hohaus et al., (2010) disarankan agar dilakukan telaah

kembali kontroversi yang terjadi yang terkait dengan hubungan antara tidak adekuatnya

produksi eritropoietin dan penurunan penggunaan daur ulang besi akibat rendahnya

produksi hepsidin dalam proses patogenesis anemia pada kanker. Diketahui bahwa kadar

eritropoietin relatif lebih rendah dibandingkan dengan kadar anemia pada inflamasi dan

penyakit infeksi akan tetapi kadar yang lebih bervariasi ditemukan pada anemia dengan

kanker. Pada pasien dengan kanker padat dan limfoma, respon sumsum tulang terhadap

eritropoietin menurun dan dianggap sebagai faktor yang berperan pada patogenesis

terjadinya anemia pada keganasan. Erythroid burst-forming units and erythroid colony-

forming units sumsum tulang terbukti menurun dan ini dikaitkan dengan efek sitokin

proinflamasi seperti interferon gamma, IL-1, TNF alpha yang dijumpai pada pasien dengan

anemia penyakit kronik (Weiss dan Goodnough, 2005). Dengan tehnik pemeriksaan

yang lebih canggih ditemukan bahwa kadar eritropoietin serum penderita kanker lebih

rendah bila dibandingkan dengan kadar eritropoietin pada pasien defisiensi besi dengan

kadar hemoglobin yang sama (Theurl et al., 2009). Konsisten dengan temuan ini bahwa

sitokin proinflamsi IL-1 dan TNF alpha dianggap bertanggung jawab terhadap rendahnya

produksi eritropoietin ginjal pada pasien dengan anemia penyakit kronik, dimana IL-6

diketahui dapat merangsang produksi eritropoietin melalui mekanisme hipoksia.

Menariknya penderita kanker dengan anemia mampu merangsang peningkatan

produksi eritropoietin sebagai respon terhadap hilangnya darah sehingga akan timbul

176

kondisi defisiensi besi. Pada individu dengan anemia pada kanker akan didapatkan

kombinasi antara APK dan defisiensi besi secara bersamaan dan disini akan ditemukan

kadarhepsidinyanglebihrendahdankadareritropoietinyanglebihtinggibiladibandingkan

dengan penderita APK saja, dan pada pasien kanker dengan anemia masih dapat dilihat

adanya peningkatan penyerapan besi di usus dan mobilisasi besi daur ulang dari sel

makrofag. Fenomena ini dapat diterangkan dengan laporan dari studi yang mendapatkan

bahwa eritropoetin yang diproduksi untuk merangsang eritropoiesis dapat menurunkan

atau menghambat produksi hepsidin in dose-dependent manner melalui penekanan sinyal

STAT3 dan SMAD. Karenanya kebutuhan eritroid akan besi merupakan regulator yang

lebih poten untuk produksi hepsidin dibandingkan rangsangan proses inflamasi (Theurl

et al., 2009). Berdasarkan studi yang ada dan adanya temuan tersebut diperkirakan

missing link pada pasien kanker dengan anemia adalah kapasitas peningkatan produksi

eritropoietin yang akan menutupi efek hambatan dari hepsidin terhadap eritropoiesis

sehingga disimpulkan eritropoetin mengalahkan hepsidin (Zucker, 2011).

Patogenesis anemia pada keganasan

Patogenesis terjadinya anemia pada kanker adalah bisa secara langsung oleh

kankernya atau secara tidak langsung bahkan akibat terapi terhadap tumornya sendiri

dapat menimbulkan anemia (Saba et al., 2002).

1. Anemia yang disebabkan langsung tumornya atau produknya

Anemia akibat efek langsung jaringan tumor pada tubuh, contohnya ialah anemia

pada keganasan hematologis. Beberapa kanker padat seperti kanker payudara dan prostat

memproduksi jaringan desmoid atau reaksi fibrosis yang akan merusak ruang sumsum

tulang dan matriks sinusoid. Hal ini akan mempengaruhi keluarnya sel matang dari

sumsum tulang dan akan menunjukkan gambaran lekoeritroblastik di darah tepi. Dan

beberapa anemia lainnya dapat dilihat seperti tabel 2 di bawah ini.

Tabel 2. Anemia akibat langsung dari kankernya (Saba et al., 2002)

Mekanisme Contoh keganasan

Perdarahan (akut atau kronis) Keganasan gastrointestinal

Kanker pada kepala dan leher

Kanker urogenital, Kanker serviks

uteri

Perdarahan intra tumor Sarkoma

Melanoma (bulky)

Hepatoma

Kanker ovarium, Kanker korteks

adrenal

Peningkatan hemolisis/eritrofagositosis Keganasan-keganasan histiositik Limfoma histiositik

Penggantian sel induk eritroid sumsum

tulang sel ganas

Leukemia

Limfoma

Mieloma

Karsinoma payudara dan prostat

Anemia akibat pengaruh langsung juga termasuk kanker yang memproduksi

substansi yang dilepaskan tumor ganas yang dapat memicu timbulnya anemia seperti

177

adanya timbunan amiloid pada mieloma multipel sehingga dapat menggantikan jaringan

sumsum tulang yang asli. Produksi antibodi pada lekemia limfositik kronik, limfoma

dan kadang-kadang tumor padat lainnya dapat memincu timbulnya anemia hemolitik

autoimun. Demikian halnya timbulnya anemia hemolitik mikroangipatik yang dapat

ditemukan pada beberapa jenis tumor padat, akibat produksi faktor prokoagulan, seperti

terlihat pada tabel 3 dibawah (Saba et al., 2002).

Tabel 3. Anemia akibat produk dari kankernya (Saba et al., 2002).

Substansi Mekanisme Neoplasma

Amiloid Penggantian sel induk Diskrasia sel plasma

Antibodi Anemia hemolitik imun Leukemia limfositik kronis,

limfoma, adenokarsinoma Protein prokoagulan Anemia hemolitik

mikroangiopatik

Keganasan gastrointestinal

(musin), kanker prostat

2. Anemia yang terjadi karena adanya proses inflamasi pada kanker

Lebih dari 50% kasus anemia pada keganasan disebabkan terjadinya inflamasi

akibat interaksi antara sel-sel tumor ganas dan sistem kekebalan tubuh (Saba, 2002),

sedangkan sekitar 41% anemia pada inflamasi disebabkan keganasan non hematologis

(Weiss & Goodnough, 2005). Diduga mekanisme yang mendasari terjadinya anemia

pada inflamasi ialah aktivasi sel imun yang menyebabkan peningkatan ekspresi

berbagai sitokin proinflamasi. Peningkatan berbagai sitokin tersebut selanjutnya akan

menyebabkan: induksi keadaan hipoproliferatif pada sel progenitor eritrosit. Adanya

peningkatan produksi protein hepsidin yang berakibat gangguan metabolisme dan retensi

besi pada sistem retikuloendotelial, penurunan produksi eritropoietin, respons yang tidak

adekuat terhadap eritropoietin dan pemendekan masa hidup (life span) atau masa beredar

eritrosit dalam sirkulasi. Mekanisme kompensasi homeostasis selanjutnya diatur pada

keseimbangan tertentu, dengan ambang nilai Hb yang lebih rendah sebagai isyarat untuk

peningkataan produksi eritropoietin. Berikutnya kadar Hb akan ditentukan keseimbangan

antara kekuatan faktor penghambat eritropoiesis dan kapasitas produksi eritropoietin,

dimana yang disebut terakhir akan terus menurun pada penyakit keganasan ((Birgegard

et al.,2005; Bohlius et al., 2006).

Anemia pada keganasan juga dapat terjadi pada saat persediaan besi tubuh masih

mencukupi. Hal ini disebabkan retensi besi pada sistem retikuloendotelial akibat pengaruh

berbagai sitokin proinflamasi. Keadaan ini disebut functional iron deficiency (FID) yang

mencakup sampai separuh populasi anemia pada keganasan. Berdasarkan data tersebut,

kadar feritin serum yang mencerminkan cadangan besi tubuh, serta nilai saturasi transferin

yang mencerminkan kemampuan angkut zat besi, sebaiknya diperiksa secara rutin dalam

kasus-kasus anemia pada keganasan. Telah diketahui bahwa pada pasien dengan penyakit

inflamasi kronis, termasuk kanker, berkurangnya endogenous erythropoietin (EPO)

sering menyebabkan terjadinya anemia. Akhir-akhir ini, diketahui bahwa inflamasi sering

berkaitan dengan meningkatnya produksi dari peptide pengatur besi (hepsidin) hati.

Hepsidin mengikat dan meyebabkan transporter besi (feroportin) menjadi tidak aktif,

mengganggu baik penyerapan makanan yang mengandung besi dan akses ke penyimpanan

besi. Penemuan ini secara kuat memberikan kemungkinan bahwa eritropoeisis dengan

besi yang terbatas (iron restricted erythropoiesis) dapat terjadi meskipun terdapat cukup

persediaan simpanan besi dan hal ini menjadi lebih umum dijumpai pada pasien dengan

kanker dibandingkan dengan yang diduga sebelumnya.

178

Anemia yang diinduksi kanker dan anemia akibat penyakit kronik merupakan

akibat dari penyebab multipel dan interaksi yang terjadi antara faktor pro dan anti

apoptosis akan menentukan selektifitas gangguan difierensiasi dan maturasi dari sel induk

hematopoietik. Gangguan yang kecilpun akan mampu menggangu keseimbangan ini dan

muncul dengan berbagai kelainan yang bervariasi tergantung letak kelainannya apakah

muncul sebagai anemia, lekopenia atau trombositosis. GATA-1 dan 2, TNF alpha dan

faktor lainnya adalah beberapa faktor yang dapat menggangu keseimbangan tersebut.

TNF alpha akan menghambat produksi hemoglobin melalui hambatan terhadap GATA-1

dan hambatan ekspresi FOG-1, suatu melekul ko-aktivator dari GATA-1. GATA-1 adalah

faktor transkripsi penting untuk eritroid dan TNF alpha adalah salah satu faktor penting

pada anemia penyakit kronik. Disamping itu beberapa sitokin lainnya seperti IL-6, IL-

1 dan IFn gamma juga dapat menghambat sel induk eritroid in vitro walau dengan

hambatan yang lebih ringan (Dicato et al., 2010). Pada kondisi dengan keradangan

apapun penyebabnya, IL-6 akan menginduksi produksi hepsidin hepar. Hepsidin ini akan

menghambat penyerapan besi dan pengeluaran besi dari makrofag sehingga eritropoiesis

akan kekurangan besi sehingga timbul anemia.

3. Anemia akibat terapi keganasan

Seperti diketahui modalitas terapi untuk penderita kanker adalah pembedahan,

radioterapi dan kemoterapi, dan ketiga hal tersebut dapat menimbulkan anemia pada

penderita dengan kanker terutama pada kanker stadium yang lanjut.

Beberapa jenis kemoterapi sitotoksik akan meyebabkan anemia dengan menggangu

fungsi sumsum tulang. Kemoterapi jenis platinum yang berefek nefrotoksik dapat

menyebabkan anemia melalui hambatan produksi eritropoietin sel peritubuler ginjal.

Pada kanker paru dan kanker ginekologi frekuensi anemia ditemukan tinggi karena

kemoterapi yang umum dipakai adalah berbasis platinum. Obat kemoterapi golongan

tidak tergantung siklus seperti alkylating agents, misalnya siklofosfamid dan klorambusil

dapat menyebabkan deplesi sel induk hematopoietik terutama pada pemberian dosis

tinggi dalam waktu lama. Efek samping golongan topoisomerase II inhibitor, misalnya

doksorubisin dan etoposid, serta berbagai alkylating agents ialah terjadinya mielodisplasia

dan leukemia mielositik akut dengan akibat anemia. Golongan antrasiklin menyebabkan

efek sitotoksik sekunder melalui kerusakan oksidatif pada sel induk hemopoietik, bahkan

pada sel-sel darah yang telah matang (Saba, 2002; Zuckerman, 2002). Efek toksik obat ini

biasanya bersifat akumulatif dan ini dihubungkan dengan peningkatan kejadian dengan

bertambahnya siklus pemberian kemoterapi. ECAS melaporkan adanya peningkatan

angka kejadian anemia dari 19,5% pada awal siklus menjadi 46,75 pada siklus kelima

(Ludwig et al., 2004).

Pada radioterapi sering digunakan akselerator linear untuk memproduksi secara tak

langsung ion sinar x. Radiasi yang dihasilkan sinar x tersebut akan menyebabkan terjadinya

radiolisis H2O yang kemudian membangkitkan beberapa seri reaksi fisikokimiawi.

Selanjutnya akan terjadi pelepasan radikal bebas yang dengan adanya oksigen akan

merusak DNA sel tumor dan DNA sel normal tubuh. Jika jaringan sumsum tulang terkena

radiasi secara luas, maka terjadi kerusakan sel induk hematopoietik dengan akibat anemia

(Saba, 2002).

Anemia akibat pembedahan kasus keganasan digolongkan menjadi anemia pra

pembedahan, anemia selama pembedahan, dan anemia pasca pembedahan. Anemia pra

179

pembedahan dapat disebabkan perdarahan akut atau kronis, kekurangan zat besi akibat

malnutrisi dan penyakit kronis penyerta, misalnya artritis rematoid. Anemia selama

operasi dapat terjadi pada keadaan perdarahan yang hebat, tetapi hal ini jarang terjadi dan

biasanya dapat segera ditangani sebelum terjadinya anemia yang bermakna. Penyebabnya

dapat berupa gangguan koagulasi pada kejadian koagulasi intravaskular diseminata

yang diinduksi trauma pembedahan. Pasca pembedahan, anemia dapat terjadi karena

perdarahan gastrointestinal (stress ulcer), flebotomi yang sering, dan episode perdarahan

yang tidak diterapi (Saba, 2002).

Pada kanker, sebagaimana penyakit ginjal, terdapat banyak penyebab lain disamping

adanya kekurangan eritopoeitin dan seringkali multifaktorial dengan faktor yang sering

berkontribusi meliputi pendarahan, malnutrisi, defisiensi besi, folat atau vitamin B 12,

hemolisis, kemoterapi yang bersifat mielosupresif, radiasi terhadap sumsum tulang dan

anemia pada penyakit kronis. Sebagai tambahan terhadap faktor-faktor tersebut, untuk

keganasan sel B dan tumor solid yang secara luas mengenai sumsum tulang, gangguan

terhadap interaksi normal antara hematopoietic progenitor cells, endotel dan connective

tissue stromal cells pada microenvironment sumsum tulang merupakan hal yang penting.

Pada pasien dengan secretory multiple myeloma, insufisiensi renal sangat sering dan

biasanya merupakan faktor yang diabaikan dalam terjadinya anemia. Akhirnya, untuk

pasien dengan mielodisplasia dan keganasan mieloid, sel induk (stem cell) hematopieik

sendiri berkurang jumlahnya dan/atau disfungsional.

Diagnosis anemia pada keganasan

Gejala klinik

Manifestasi klinis anemia terdiri dari gejala dan tanda umum anemia, yang

merupakan gambaran dari hipoksia dan mekanisme kompensasi tubuh, serta gejala dan

tanda khas pada masing-masing anemia. Karena terjadinya anemia pada keganasan dapat

meliputi seluruh mekanisme etiopatogenesis anemia, maka sebetulnya tidak ada gejala

dan tanda yang betul-betul khas untuk anemia pada keganasan, termasuk pada keganasan

non hematologis. Semua tanda khas anemia dibawah ini mungkin saja dijumpai. Seperti

misalnya: disfagia, atrofi papil lidah, stomatitis angularis, telapak tangan warna jerami

pada anemia defisiensi besi, gejala adanya defisiensi asam folat, adanya tanda anemia

hemolitik seperti ikterus, hemoglobinuria, splenomegali dan juga tanda adanya perdarahan

dan tanda-tanda infeksi pada anemia mieloptisik dan aplastik (Birgegard et al.,2005)..

Anemia sedang (hemoglobin < 10 g/dl) dapat mencetuskan gejala awal dari ischemic

heart disease atau penyakit pernafasan serta berkontribusi terhadap lelah dan excertional

intolerance. Gejala lain dapat berupa mual, depresi, gangguan fungsi kognitif dan dizziness.

Laboratorium menunjukan anemia ringan sampai sedang (Hgb 7 sampai 12 g/dl) tanpa

adanya retikulosit. Dengan gambaran normositik, normokrom. Iron studies menunjukan

serum besi dan Total Iron Binding Capacity (TIBC) yang rendah. Saturasi transferin dapat

normal atau rendah. Serum feritin biasanya meningkat walaupun mungkin tidak melebihi

nilai referensi. Pemeriksaan sumsum tulang menunjukan hipoproliferasi dari sel darah

merah, sesuai dengan kurangnya retikulosit pada darah tepi. Pewarnaan Prussian blue

pada sumsum tulang memastikan adanya persediaan besi yang berlimpah pada makrofag.

Untuk penegakan diagnosis anemia maka selain pendekatan etiopatogenesis secara klinis

praktis dapat dilakukan kombinasi pendekatan morfologis dan biologis untuk menegakkan

diagnosis anemia tersebut.

180

Pengaruh anemia terhadap keganasan dapat menimbulkan penurunan oksigenasi

dan fungsi organ, perburukan kualitas hidup, gangguan kognitif, meningkatkan mortalitas

pasca bedah, meningkatkan perdarahan trombositopenik dan kebutuhan transfusi pasca

kemoterapi. Telaah klinik pada 27 studi menyimpulkan bahwa anemia adalah faktor

prognostik buruk dan prediktor mortalitas pada keganasan serta jelas menurunkan survival

rates.

Derajat anemia pada penyakit keganasan ditentukan ( Birgegard et al., 2005):

1. jenis tumor

2. lamanya menderita keganasan

3. derajat/stage penyakit

4. jenis dan intensitas terapi keganasan serta terapi anemia

5. kadar hemoglobin sebelum terapi keganasan dimulai

6. keadaan penyerta, misalnya infeksi sekunder atau operasi terhadap penderita.

Studi klinik menunjukkan bahwa kadar Hb yang rendah mempunyai pengaruh yang

bermakna pada hasil terapi terhadap kankernya termasuk survival. Namun bagaimana

anemia dapat mempengaruhi efektifitas terapi dan survival belum sepenuhnya diketahui

akan tetapi diduga melibatkan ketahanan seluler (cellular compromise) akibat gangguan

oksigenasi tumor atau secara umum ketahanan dari pasiennya yaitu adanya penurunan

kualitas hidup dan dosis kemoterapi yang bisa ditolerir. Hipoksia pada sel tumor terjadi

apabila pertumbuhan tumor yang sangat cepat melebihi kemampuan lingkungannya

(microvasculature) untuk mensuplai oksigen. Beberapa penelitian mendapatkan sel tumor

lebih hipoksia kalau dibandingkan dengan sel sekitarnya (Khan et al., 2008). Oksigenasi

sel tumor dipengaruhi aliran darah, mikrosirkulasi dan kadar Hb, sehingga meningkatkan

kadar Hb akan memperbaiki oksigenasi tumor. Ada cukup bukti bahwa pasien dengan

tmor yang hipoksia mempunyai kontrol lokal yang lebih jelek dan lebih sukar untuk

disembuhkan dibandingkan dengan penderita tumor yang oksigenasi lebih baik (Hocker et

al., 1996). Ada 3 penjelasan kenapa pasien dengan hipoksia pada sel tumornya mempunyai

angka kematian yang lebih tinggi yaitu: 1) hipoksia akan menginduksi ekspresi VEGF

(vascular endotheleal growth factor) yang akan menstimulasi proses angiogenesis

sehingga sel tumor tumbuh lebih cepat dan mampu bermetastase, 2) proses ionisasi

akan membentuk radikal bebas di dalam sel. Dengan adanya oksigen radikal bebas akan

berinteraksi dengan DNA dan membran sel sehingga terjadi kematian sel tapi apabila

sel mengalami hipoksia maka kerusakan sel tidak akan terjadi, 3) kondisi hipoksia akan

menguntungkan pertumbuhan beberapa tumor yang resisten terhadap apoptosis dengan

menurunnya potensi untuk penyembuhan atau pengendalian lokal (Khan et al., 2008).

Diagnosis anemia pada keganasan

Anemia merupakan salah satu kelainan hematologis utama pada penyakit keganasan.

Istilah anemia pada keganasan mencakup seluruh kasus anemia yang ditemukan pada

kasus keganasan, baik yang terjadi akibat sifat biologis keganasan tersebut maupun

akibat terapi terhadap keganasan tersebut. Etiopatogenesis anemia secara umum meliputi

penurunan produksi eritrosit, kehilangan massa eritrosit, serta akibat hemolisis. Anemia

pada keganasan dapat diakibatkan satu maupun interaksi berbagai proses patologis

tersebut dan anemia pada pasien kanker umumnya bersifat multifaktorial. Seperti misalnya

anemia pada penekanan terhadap sel induk hematopoiesis akibat infiltrasi sel ganas,

181

anemia akibat perdarahan karena invasi tumor, serta anemia akibat proses hemolisis saat

terjadi interaksi antara tumor dengan sistem imun tubuh. Defisiensi nutrisi, gangguan

fungsi ginjal, infeksi, dan proses inflamasi kronis yang terjadi pada keganasan juga

berperan disini. Efek mielosupresif kemoterapi dan atau radioterapi sering menimbulkan

dan memperberat anemia pada keganasan. Pada kebanyakan kasus terjadi kombinasi dari

berbagai proses patologis tersebut. Dari sifat-sifat biologis jaringan ganas yang telah

diuraikan, dapat dipahami bahwa penyakit keganasan dapat menyebabkan anemia melalui

perdarahan akibat invasi tumor, hemolisis akibat pelepasan berbagai mediator inflamasi,

serta penurunan produksi eritrosit. Dengan kata lain satu atau seluruh mekanisme

etiopatogenesis anemia dapat terjadi pada penyakit keganasan (Dicato et al., 2010).

Gambaran anemia pada kanker hampir mirip dengan karakteristik anemia penyakit kronik

dan mekanisme yang sama juga terjadi pada pasien kanker. Lebih dari 50% kasus anemia

pada keganasan disebabkan terjadinya inflamasi akibat interaksi antara sel-sel tumor

ganas dan sistem kekebalan tubuh (Saba, 2002), sedangkan sekitar 41% anemia pada

inflamasi disebabkan keganasan non hematologis (Weiss & Goodnough, 2005). Karena

terjadinya anemia pada keganasan dapat meliputi seluruh mekanisme etiopatogenesis

anemia, maka sebetulnya tidak ada gejala dan tanda yang betul-betul khas untuk anemia

pada keganasan, termasuk pada keganasan non hematologis. Semua tanda khas anemia di

bawah ini mungkin saja dijumpai, seperti disfagia, stomatitis angularis, hipertrofi lidah,

ikterus, hemoglobinuria, splenomegali pada anemia hemolitik dan perdarahan dan tanda-

tanda infeksi pada anemia mieloptisik dan aplastik.

Penatalaksanaan anemia pada kanker

Seperti diketahui penatalaksanaan anemia ditujukan pada penyakit yang

mendasarinya disamping pengobatan yang spesifik tergantung pada jenis anemianya.

Akan tetapi pada kondisi dimana penyebab yang berpotensi mengancam, seperti

pendarahan dan jika terapi penyebab dasar tidak efektif dan pasien mengalami gejala atau

komplikasi medis yang berkaitan dengan anemia, satu atau lebih modalitas terapi spesifik

anemia yang tersedia harus dipertimbangkan seperti misalnya pemberian transfusi sel

darah merah (tabel 4). Perlu juga dipertimbangkan, sesuai dengan gejala klinik yang ada,

dilakukan koreksi terhadap defisiensi faktor yang terkait seperti defisiensi besi, asam folat

dan B12. Komponen hemolitik yang terjadi juga perlu ditangani secara spesifik. Beberapa

modalitas terapi untuk penanganan anemia pada kanker seperti terlihat pada tabel di

bawah (Dicato et al., 2010; Ganz, 2010), sedang tujuan terapi adalah untuk mengurangi

gejala anemia seperti sesak nafas dan kelelahan (fatigue).

Tabel 4. Terapi anemia pada kanker (Dicato et al., 2010).

Modalitas Indikasi Kondisi tipikal Risiko&

Efek samping

Keuntungan

spesifik

Tranfusi

darah

Cardiac ischemia

Kurangnya respon

dengan terapi lain

Hgb < 10 g/dl

Nyeri dada &

Perubahan EKG

Infeksi

Volume overload

Reaksi tranfusi

Koreksi

anemia

secara cepat

Erythropoetin Lelah, exertional

intolerance

Hgb < 10 g/dl

Gejala anemia,

Balance against

side effect in Hgb

10-12 g/d

Respon dalam beberapa

minggu

Rare red cell aplasia with

someform of erythro-poeisis,

memperburuk hasil pada

beberapa kanker,

Biasanya

ditoleransi

dengan

baik

182

Modalitas Indikasi Kondisi tipikal Risiko&

Efek samping

Keuntungan

spesifik

meningkatnya kejadian

tromboembolisme,

mahal

Besi

(Oral/

parenteral)

Bersamaan dengan

defisiensi besi

Resisten terhadap

eritropeitin

Dicurigai/terbukti

defisiensi besi

Efek gastrointestinal (oral)

Reaksi sistemik dan lokal

(parenteral)

Dapat menurunkan

Resistensi terhadap infeksi ?

Tidak mahal

Relatif aman

Hgb: Hemoglobin

1. Pemberian eritropoietin (Erythropoeisis–stimulating agents/ESA)

Saat ini tersedia 3 jenis ESA yaitu epoietin alpha, epoietin beta dan darbepoietin.

Bentuk pegylated dari epoetin sudah disetujui pada beberapa negara di Eropa. Pengobatan

dengan epoetin dapat menurunkan kebutuhan akan transfusi pada penderita kanker

karena epoetin dapat meningkatkan nilai hemoglobin pada kebanyakan pasien dengan

kanker (Dicato et al., 2010). Suatu telaah sistematik dengan total 57 uji klinik acak yang

melibatkan 9353 pasien kanker menunjukan bahwa pengobatan dengan ESA efektif

dalam meningkatkan respon hematologi (didefinisikan sebagai perbaikan sebesar 2 g/

dl) ketika dibandingkan dengan yang tidak mendapatkan terapi ESA dan mengurangi

perlunya tranfusi darah sekitar 36%. Analisis dari 10 studi dengan ESA yang melibatkan

2226 pasien kanker yang menerima kemoterapi dan kadar hemoglobin kurang dari 12 g/

dl telah menunjukkan pengurangan yang signifikan dari gejala kelelahan yang berkaitan

dengan kanker dan satu meta analisis tahun 2009 yang melibatkan tujuh studi dengan

1326 orang pasien anemia pada kanker melaporkan adanya perubahan kualitas hidup yang

signifikan pada kelompok ESA (Tonelli et al., 2009). Ketiga jenis ESA, yaitu epoeitin-α,

epoeitin-β dan darbepoeitin –α menunjukan efikasi dan keterbatasan yang sama. Data

yang ada menunjukan bahwa ESA aman bila dipakai mengikuti petunjuk yang ada.

Tujuan dari terapi ESA pada pasien anemia simptomatik dengan keganasan

yang menjalani kemoterapi sistemik adalah untuk memaksimalkan kualitas hidup dan

mengurangi kebutuhan tranfusi darah dengan pemakaian ESA dosis terendah untuk

mencapai target kadar hemoglobin. Guidelines internasional yang ada sedikit bervariasi

dalam rekomendasi mereka tentang target kadar hemoglobin (Mikhael et al., 2007). Revisi

ASH tahun 2010 dan NCCN tahun 2011 merekomendasikan hemoglobin dapat dinaikkan

ke tingkat terendah yang masih ditoleransi tubuh (kadar yang cukup) yang diperlukan

untuk menghindari tranfusi darah, yang dapat bervariasi tergantung dari pasien dan

kondisi. The European Organization for Research and Treatment of Cancer (EORTC)

guidlines update September 2007 merekomendasikan target 12 g/dl dari sebelumnya 12-

13 g/dl (Aapro et al., 2008). Product monograph untuk epoitein-α dan darbepoeitin-α

mengindikasikan target hemoglobin seharusnya tidak melebihi 12 g/dl dengan kenaikan

tidak melebihi 1 g/dl setiap periode 2 minggu. Hemoglobin lebih dari 13 g/dl tidak

direkomendasikan karena randomized clinical trial telah menunjukkan suatu efek negatif

dalam overall survival pada kadar tersebut (Seindenfeld et al., 2006). Dosis optimal dan

titrasi untuk pasien kanker yang mendapat kemoterapi telah terbukti dengan baik melalui

penelitian dimana dosis awal epoetin alpha adalah 150 IU/kg subkutan 3 kali seminggu

183

atau 40.000 IU sekali seminggu dan darbepoetin 2,25 ug/kg subkutan sekali per minggu

atau 500 ug subkutan setiap 3 minggu sekali (Mikhael et al., 2007)

Kadar hemoglobin saat memulai terapi ESA sedikit berbeda, NCCN 2011

merekomendasikan terapi ESA pada kadar Hgb di bawah 11 g/dl atau >2 g/dl di bawah

kadar basal sedang EORTC merekomendasikan kadar hemoglobin 9 – 11 g/dl pada

pasien kanker yang menerima kemoterapi atau radiokemoterapi berdasarkan gejala

klinis yang berkaitan dengan anemia. Dapat juga dimulai pada pasien asimptomatik

pada kadar hemoglobin 11 – 11,9 g/dl jika ingin mencegah penurunan hemoglobin

lebih lanjut, dimana keputusan ini harus mempertimbangkan kadar hemoglobin masing

masing individu sebelum kemoterapi atau pengobatan lain yang direncanakan. ESA tidak

direkomendasikan untuk profilaksis anemia pada pasien dengan nilai hemoglobin normal

sebelum menjalani kemoterapi dan/atau radioterapi. Untuk anemia pada pasein kanker

yang tidak menjalani kemoterapi atau kemoradioterapi, EORTC (2007) menyatakan

bahwa ESA dapat diberikan pada pasien tertentu dengan kadar hemoglobin 9-11 g/dl jika

disertai dengan gejala klinis yang berkaitan dengan anemia dan penilaian yang cermat

diperlukan dalam hal ini, namun pada negara-negara tertentu hal ini tidak disetujui sebagai

indikasi pemberian ESA. ASH 2010 merekomendasikan ESA pada pasien anemia yang

mendapatkan kemoterapi dengan kadar hemoglobin kurang dari 10 g/dl untuk mengurangi

kebutuhan tranfusi darah dan rekomendasi memulai ESA pada kadar hemoglobin antara

10 – 12 g/d masih belum dapat dipastikan berdasar atas bukti-bukti yang ada. Pada pasien

anemia yang tidak menerima kemoterapi mielosupresif direkomendasikan untuk tidak

menggunakan ESAuntukterapianemiasedangkanpadakeganasanhematologi nonmyeloid

seperti pada myeloma, limfoma non Hodgkins atau lekemia limfositik kronik disarankan

untuk memulai terapi dengan kemoterapi dan/atau kortikosteroid dan mengamati hasil

yang dicapai melalui penurunan beban tumor sebelum mempertimbangkan terapi epoetin

(Rizzo et al., 2010).

Pemberian ulangan ESAdirekomendasikan jika kemoterapi sistemik untuk penyakit

keganasan diberikan kembali dan dijumpai juga adanya anemia yang memenuhi kriteria

yang sama untuk memulai ESA seperti siklus kemoterapi sebelumnya. Pasien harus tidak

memiliki riwayat efek samping dengan ESA sebelumnya dan disarankan kriteria untuk

memulai, penyesuaian dosis dan penghentian ESA diterapkan seperti pada pertimbangan

keputusan untuk memulai terapi ESA (Mikhael et al., 2007). Pemberian ESA telah

terbukti dapat menurunkan kebutuhan akan transfusi pada pasien dengan kanker. Studi

pada kanker payudara tahun 2001 melaporkan bahwa pasien yang mendapat epoetin

alpha mendapatkan transfusi darah yang lebih rendah dari kelompok plasebo (24,7%

versus 39,5%, p = 0,057) (Littlewood et al., 2001). Pasien dengan EPO mencapai kadar

hemoglobin yang lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol. Hasil yang hampir sama

ditemukan dengan darbepoetin yang diberikan pada penderita kanker paru pada studi

acak buta ganda dimana pasien yang menerima darbepoetin memerlukan transfusi yang

lebih sedikit dibandingkan dengan kelompok plasebo ( 27% versus 52%, 95% CI 14%-

36%, p < 0,001). Telaah Cochrane tahun 2006 mengkonfirmasi hal tersebut dengan RR

0.64, 95%CI 0,36-0,68). Telaah yang sama melaporkan adanya kecendrungan perbaikan

dari kualitas hidup pada pasien yang mendapat terapi ESA (Bohlius et al., 2006).

184

2. Efek samping ESA

Beberapa tahun terakhir ini temuan efek samping dari penggunaan ESA mulai

mendapatkan perhatian. Muncul kekhawatiran bahwa pemakaian ESAakan diikuti dengan

timbulnya antara lain kasus tromboemboli, peningkatan mortalitas dan progresi dari

kankernya. FDA tahun 2007 mengeluarkan black box warning untuk recombinant EPOs

terkait dengan adanya mortalitas yang lebih besar, kejadian kardiovaskuler yang serius,

tromboemboli dan progresi tumor pada penggunaan untuk mencapai kadar hemoglobin

>12 g/dl.

Resiko tromboemboli

Peningkatan resiko tromboemboli sekarang jelas merupakan efek samping yang

signifikandaripenggunaan ESA. Meta-analysis Cochranepadatahun 2006 yangmelibatkan

9.353 pasien kanker dari 57 studi acak terkontrol dan meta-analysis lain melibatkan 8.172

pasien dari 38 studi menunjukkan bahwa terapi ESA meningkatkan resiko untuk kejadian

tromboemboli (RR: 1,67; 95% CI: 1,35 - 2,06) dan (RR: 1,57; 95% CI: 1,31 - 1,87)

(Bohlius et al., 2006; Tonelli et al., 2009). Penyebab mengapa kejadian tromboemboli

meningkat pada pasien keganasan yang menerima ESA sangatlah kompleks, merupakan

kombinasi dari banyak faktor risiko meliputi efek terapi kemoterapi, adanya metastase

penyakit, imobilisasi dan insersi dari akses vena sentral (Mikhael et al., 2007).

Mortalitas

Buktisecarakeseluruhantentangpengaruh EPOpada survival penderitakankermasih

belum jelas. Telaah sistemik pada 60 artikel yang melaporkan survival penderita kanker

dalam kaitannya dengan anemia dan kadar hemoglobin, Caro et al., (2001) melaporkan

peningkatan sekitar 65% dari angka RR untuk penderita kanker dengan anemia. Hal yang

sama ditemukan pada pasien dengan lekemia limfositik kronik. Anemia yang ditemukan

pada saat diagnosis merupakan faktor prognosis yang penting pada penderita limfoma

maligna. Akan tetapi, dua studi acak terkontrol yang ingin melihat manfaat pemberian

EPO dengan meningkatkan kadar hemoglobin, ternyata peningkatan kadar hemoglobin

akibat terapi EPO disertai dengan penurunan survival. Penelitian yang pertama dilakukan

pada 351 penderita dengan kanker kepala leher yang menjalani radioterapi menerima EPO

atau plasebo untuk meningkatkan kadar hemoglobin >14 gr/dl pada wanita dan >15 gr/dl

pada pria. Overall survival lebih rendah pada mereka yang mendapat EPO dibandingkan

dengan yang mendapatkan plasebo (RR untuk kematian 1,39; 95%CI 1,05-1,84, p=0,02).

Lebih banyak ditemukan hipotensi, kejadian tromboembolik pada yang mendapat terapi

(11% vs 5%), lebih banyak pasien mati akibat kardiovaskuler pada yang mendapat terapi

(5,5% vs 3%). Pada studi yang kedua melibatkan 939 pasien dengan kanker payudara

metastase yang diacak untuk mendapatkan EPO atau plasebo. Penelitian ini dihentikan

sebelum selesae karena angka kematian yang tinggi pada pasien yang mendapat EPO (41

pasien mati pada yang mendapat EPO dibandingkan dengan 16 kematian pada plasebo).

Secara bermakna survival pada yang mendapat terapi lebih rendah dibandingkan dengan

plasebo yang dihitung pada periode tahun pertama dari studi (p = 0,01) walaupun garis

survival menyatu pada waktu bulan ke-19. Lagi-lagi, perbedaan ini disebabkan adanya

kejadian tromboembolik dan progresi dari kankernya pada pasien yang mendapatkan terapi

EPO. Temuan kedua studi ini diperkirakan terjadi karena faktor biologis yang berkaitan

dengan kejadian tromboembolik dan stimulasi pertumbuhan tumor akibat efek dari EPO.

185

Diduga dengan terkoreksinya hipoksia pada sel tumor akan mempercepat pertumbuhan

tumor. Namun kejadian ini tidak ditemukan pada semua penelirian lainnya (Bohlius et

al., 2006). Demikian pula halnya dengan empat dari studi klinik yang menjadi dasar bagi

FDA untuk mengeluarkan peringatan tentang keamanan pemakaian EPO. Mortalitas yang

lebih tinggi telah diamati pada pasien yang menerima EPO daripada pasien kontrol pada

tumor kepala dan leher (ENHANCE study), tumor payudara (BREAST study) pasien

menerima radiasi atau kemoterapi dan pada pasien kanker dengan anemia yang tidak

menerima kemoterapi (EPO-CAN -20). Suatu meta analisis Cochrane dari semua studi

tersebut menemukan bahwa pasien yang tidak menerima ESA memiliki survival time

yang lebih panjang dibanding dengan yang menerima (Spivak et al., 2009).

Resiko kardiovaskuler dan stroke

Di Amerika Serikat, para manufaktur obat telah memberikan peringatan bahwa

ESA dapat menyebabkan kematian dan efek samping serius yaitu masalah jantung

termasuk serangan jantung, stroke, gagal jantung dan kematian yang lebih awal yang

terjadi jika pasien menerima ESA pada kadar hemoglobin > 12 g/dl. Trial to Reduce

Cardiovascular Events with Aranesp® Therapy (TREAT) study dengan 2012 pasien

pada grup darbopoetin dan 2026 pasien pada grup kontrol mendapatkan kejadian stroke

sebanyak 5% pada grup darbopoetin dan 2.6% pada grup kontrol (Pfeffer et al., 2009).

Untuk resiko kardiovaskuler sendiri, hal ini masih menjadi kontroversial. Analisis data

dari CHOI Rand Normal Hematocrit Study dilakukan Center for Biologics Evaluation and

Research (CBER) dengan dua pendekatan untuk mengetahui kaitan resiko kardiovaskular

dengan konsentrasi hemoglobin. Cara pertama dengan “static manner” dimana resiko

adalah konstant untuk setiap pasien dengan kadar hemoglobin yang lebih rendah pada

kedua studi tersebut berkaitan dengan resiko kardiovaskular yang lebih tinggi dan

sebaliknya. Cara kedua dikenal dengan “dynamic analysis” dimana setiap interval antara

pengukuran hemoglobin dilihat sebagai suatu resiko untuk efek samping dan setiap

periode berkaitan dengan nilai hemoglobin tertentu dan suatu perubahan nilai dari

hemoglobin sebelumnya yang ditentukan dengan regresi linier. Suatu landaian (slope)

negatif dan positif hemoglobin diterapkan secara terpisah untuk Normal Hematocrit and

CHOIR study. Hasilnya didapatkan adanya hubungan baik pada landaian (slope) negatif

maupun positif dengan kejadian efek samping kardiovaskular, namun hubungan terkuat

didapatkan antara landaian konsentrasi hemoglobin yang menurun dengan efek samping

kardiovaskuler dibandingkan dengan pada landaian yang meningkat (Sing et al., 2006)

Meta analisis Tonelli et al., (2009) yang melibatkan 3.281 pasien kanker dengan

anemia dari 14 studi mendapatkan hasil tidak ada perbedaan yang bermakna secara

signifikan antara grup ESA dan kontrol untuk kejadian kardiovaskular dan hipertensi

(RR 1,12, 95% CI 0,83-1,50, I2 = 0%; RR hipertensi 1,41, 95% CI 0,94-2,12, I2 =

0%) (19). Reduction of Events With Darbepoetin Alfa in Heart Failure (RED-HF) trial

yang ditargetkan selesai pada tahun 2012 diharapkan dapat membantu memberikan

jawabannya.

Progresifitas tumor

Revisi FDA tahun 2007 mengidentifikasi progresi kanker/tingkat mortalitas tinggi

diantara pasien keganasan limfoid dan kanker paru yang mendapatkan terapi ESA dengan

target hemoglobin > 12 g/dl. Para klinisi juga diperingatkan efek pemberian ESA kepada

186

pasien yang berpotensi mendapatkan terapi mielosupresif kuratif dan untuk pasien yang

menerima kemoterapi paliatif, dimana dihimbau untuk tidak memberi ESA jika kadar

hemoglobin yang diperlukan untuk menghindari pemberian tranfusi darah telah tercapai.

Namunhasilmetaanalisis mendapatkanhasiltidakadanyahubunganyangsignifikanantara

pemakaian ESA dengan progresifitas tumor (OR 1,01; 95% CI: 0,90-1,14). Erythropoietin

(EPO) bukan suatu onkogen dan produksi konstitutif EPO tidak berkaitan dengan insiden

kanker yang lebih tinggi, dan gen yang mengkode reseptor EPO bukanlah suatu onkogen.

Rekombinan EPO tidak menstimulasi pertumbuhan tumor pada xenografted mouse

tumor dan memiliki potensi efek positif pada terapi radiasi. Suatu studi retrospektif juga

menunjukan EPO memperpanjang survival pada myelodysplastic syndrome (MDS) dan

tidakmempercepattransformasileukemik(Spivak etal., 2009). Hubunganantarakehadiran

reseptor eritropoietin dan proliferasi tumor karena eritropoietin eksogen seperti ESA

belum terbukti secara jelas, demikian pula fungsi reseptor eritropoietin belum diketahui

dengan baik. Dari pandangan fisiologis, terdapat lebih banyak reseptor EPO pada sel

eritroid dibandingkan dengan sel non eritroid atau sel tumor dan kekuatan ligan terhadap

reseptor EPO pada sel selain eritroid lebih baik sehingga kompetisi untuk EPO hampir

tidak ada pada konsentrasi plasma EPO selama kemoterapi. Fakta ini disamping argumen

di atas menggugurkan postulat bahwa recombinat EPO mendukung pertumbuhan kanker

(Mikhael et al., 2007).

3. Tranfusi darah

Transfusi dengan sel darah merah akan memberikan peningkatan hemoglobin dan

hematokrit yang lebih cepat sehingga merupakan terapi yang ideal bagi yang memerlukan

koreksi anemia yang cepat. Transfusi 1 kantong darah akan meningkatkan sekitar 1 gr/

dl hemoglobin. Hasil dari beberapa studi tentang pengaruh transfusi terhadap mortalitas

pada pasien yang kritis masih kontroversi. Studi pada 56 penderita kanker esofagus yang

mendapatkan kemoradiasi menunjukkan bahwa pemberian transfusi darah akan diikuti

dengan peningkatan overall survival (HR 0,26, 95% CI 0,09-0,75, p = 0,01) (Kader et al.,

2007). Walaupun transfusi jelas dapat memberi manfaat, terdapat potensi berbahaya lain

berkaitan dengan tranfusi darah. Kontaminasi darah meliputi berbagai virus dan parasit

serta reaksi tranfusi lainnya meliputi reaksi tranfusi febril non hemolitik infeksi bakterial,

reaksi hemolitik akut, anafilaksis, tranfusion-associated acute lung injury, volume

overload, iron overload, delayed hemolytic reaction. Saat ini tranfusi darah belum terbukti

aman sebagai alternatif untuk terapi ESA, karena studi perbandingan belum dilaksanakan

dan berbeda dengan ESA, hanya sedikit yang diketahui tentang potensi efek samping

untuk jangka panjang (Spivak et al., 2009; Calabrich et al., 2011). Belum banyak literatur

yang membahas efektivitas penggunaan tranfusi darah sebagai modalitas terapi untuk

mengkoreksi anemia pada pasien kanker sehingga hanya ada sedikit bukti yang kuat

untuk mendukung efikasi dan keamanannya. Tujuan utama tranfusi adalah mengkoreksi

dengan segera tanda dan gejala klinis yang ditimbulkan anemia. Konsensus secara umum

bahwa tranfusi darah harus diberikan pada pasien dengan kondisi terminal ketika ada

kehilangan darah akut atau perburukan kondisi kronis, ketika kadar hemoglobin dibawah

7 g/dl , pada pasien anemia dengan gejala pernafasan atau jantung atau pada pasien anemia

karena kemoterapi namun pada kadar hemoglobin berapa dan nilai targetnya belum dapat

ditentukan (Calabrich et al., 2011). Disisi lain, EORTC menyarankan pasien dengan

187

kadar hemoglobin < 9 g/dl harus dievaluasi untuk mendapatkan tranfusi darah, sebagai

tambahan dari ESA (Aapro et al., 2008).

Guidelines ASH/ASCO menyarankan tranfusi darah sebagai suatu pilihan untuk

mengkoreksi anemia yang berkaitan dengan kemoterapi bila kadar hemoglobin < 10

g/dl atau pada pasien usia lanjut dengan kondisi kardiopulmoner yang terbatas, pasien

dengan penyakit koroner atau angina simptomatik, pengurangan kapasitas kerja atau

yang mengalami kesulitan melakukan aktivitas sehari-hari (Rizzo et al., 2010). Hasil dari

sejumlah studi yang mengevaluasi dampak tranfusi terkait mortalitas pada pasien terminal

masih menjadi perdebatan. Namun bagaimanapun terdapat bukti pada literatur bahwa

tranfusi darah dapat memberikan dampak negatif pada perkembangan penyakit. Diketahui

dari suatu studi retrospektif 70.542 pasien yang dirawat dengan kanker bahwa penggunaan

tranfusi darah berkaitan dengan angka kejadian yang lebih tinggi dari tromboemboli

arterial dan vena, sebagai tambahan dari meningkatnya resiko kematian namun hubungan

sebab akibat tidak dapat disimpulkan karena studi ini bersifat retrospektif. Disamping itu

transfusi yang berulang dapat menimbulkan kelebihan besi seperti pada kasus dengan

transfusi multipel pada penderita sindrom mielodisplastik, akan tetapi hal ini lebih jarang

ditemukan pada pasien dengan kanker padat karena transfusinya biasanya tidak melebihi

waktu setahun (Dicato et al., 2010).

4. Pemberian preparat besi

Defisiensi besi dapat terjadi dengan cepat pada penderita kanker karena blood loss

atau asupan atau penyerapan besi saluran pencernaan yang tidak cukup, juga adanya

kegagalan fungsional karena retensi besi di makrofag dan menurunnya ketersediaan

besi untuk eritropoeisis meskipun terdapat persediaan besi yang cukup pada sistem

retikuloendotelial (Theurl et al., 2006). Protein fase akut hepsidin akhir-akhir ini

dianggap sebagai penyebab utama dari kelainan metabolisme besi karena meyebabkan

baik penurunan absorpsi besi di intestinal maupun pelepasan besi makrofag. Berbagai

studi membuktikan bahwa kemoterapi meningkatkan produksi sitokin inflamasi, termasuk

IL-6 yang dapat meningkatkan produksi hepsidin dan mengakibatkan penurunan jumlah

besi yang bersirkulasi. Defisiensi besi pada pasien kanker biasanya memiliki ciri saturasi

transferin (TfSat) yang rendah (< 20%) dan recitulocyte hemoglobin content (CHr) yang

rendah (< 26 pg/cell). Serum feritin dapat meningkat secara palsu pada kanker karena

suatu protein fase akut, namun bagaimanapun nilai serum feritin kurang dari 15 ng/ml

sangat spesifik untuk mendiagnosis defisiensi besi namun memiliki sensitifitas yang

rendah (Theurl et al., 2006). NCCN merekomendasikan suplemen besi pada semua

pasien kanker yang memiliki defisiensi besi yang absolut yang ditentukan serum feritin

< 30 ng/ml dan TfSat < 15% sebagaimana defisiensi besi relatif yang memiliki ciri khas

serum feritin < 80 ng/ml dan TfSat < 20%. Rekomendasi ASCO dan ASH kurang spesifik

mengenai pemakaian suplemen besi. Karena metabolisme besi yang tidak normal dan

kepatuhan yang rendah terhadap suplemen besi oral, maka penggunaan suplemen besi

intravena dalam bidang onkologi mendapatkan perhatian yang meningkat. Enam studi

telah dipublikasikan mengenai manfaat penggunaan besi bersama dengan ESA pada

pasien kanker dengan anemia yang membuktikan efektifitas kombinasi besi dan ESA,

dimana pada semua studi ESA dan besi intravena ditoleransi dengan baik dengan tidak ada

masalah keamanan (safety concern), termasuk juga risiko tromboembolisme dan infeksi

188

(Auerbach et al., 2010). Masalah yang sering dituduhkan pada pemakaian besi parenteral

adalah reaksi hipersensitifitas namun tiga analisis yang mengevaluasi laporan efek

samping antara tahun 1997-2009 telah menunjukkan bahwa reaksi alergi dan anafilaksis

bahkan jarang, dimana terutama berhubungan dengan sediaan iron dextran (Aapro et al.,

2012), bahkan dengan low molecular weight iron dextrans (dari Eropa saja), angka reaksi

anafilaksis secara bermakna lebih tinggi dibandingkan dengan iron sucrose atau sodium

ferric gluconate (15,6 : 0,9: 0,4 per juta dengan dosis 100 mg besi secara ekuivalen).

Perlu diperhatikan bahwa reaksi anafilaksis lebih banyak ditemukan di Amerika Utara

dibanding dengan Eropa (12,6 versus 2,5 per juta) dimana hal ini mungkin berkaitan

dengan dosis besi maksimum yang diperkenankan (125 versus 62,5 mg dikebanyakan

negara Eropa (Aapro et al., 2012).

Keterbatasan penggunaan besi intravena dalam praktek secara klinis disebabkan

interaksi besi dengan obat kemoterapi tertentu, khususnya anthracyclines dan palatinum

besed therapy. Sedangkan kardiotoksisitas dari kemoterapi lainnya nampaknya

berhubungan dengan faktor lain seperti off target inhibition of kinase atau berkurangnya

produksi nitrit okside dibandingkan dengan interakasi besi. Studi klinis besi intravena

pada pasien kanker yang ada saat ini melaporkan tidak ada tanda toksisitas obat berkaitan

dengan besi dan hanya data non klinik yang tersedia. Sampai tersedia data pada manusia,

harus dipertimbangkan pemberian yang terpisah untuk terapi kanker yang kardiotoksis

dan besi intravena pada kunjungan pertama setelah pemberian obat kardiotoksik.

Kemungkinan efek tumor progresif masih belum jelas hingga saat ini dan belum ada studi

yang dipublikasi tentang hal tersebut (Aapro et al., 2012).

3. Anemia defisiensi besi (ADB)

Defisiensi besi adalah masalah nutrisi yang paling sering ditemukan di dunia. Di

Amerika Serikat, defisiensi besi paling sering terjadi pada anak kecil (7%) dan wanita

dewasa (9 – 16%). Anemia defisiensi besi (ADB) adalah anemia yang timbul akibat

menurunnya jumlah besi total dalam tubuh (total iron content) sehingga cadangan besi

(iron store) menjadi kosong dan penyediaan besi untuk eritropoesis berkurang. ADB

diidentifikasi dengan nilai laboratorium besi yang abnormal, disertai dengan kadar

hemoglobin yang rendah. Pasien dengan ADB mungkin asimptomatik, atau mempunyai

tanda dan gejala seperti sakit kepala, fatique, takikardia, takipneu exertional dan pica

(kondisi ngidam terhadap bahan yang secara umum tidak mengandung nutrisi seperti

es, kapur atau tanah). Salah satu penyebab yang paling sering kejadian ADB pada orang

Amerika dewasa adalah kehilangan darah, seperti yang teerjadi pada perdarahan saluran

cerna, trauma, operasi atau perdarahan post partus. ADB dikaitkan dengan peningkatan

resiko infeksi, menurunnya produktivitas kerja, gangguan perkembangan motorik dan

kognitif pada anak-anak. Demikian pula ada kaitan antara kadar hemoglobin yang rendah

dengan kelahiran prematur dan berat badan lahir yang rendah.

Prevalensi anemia defisiensi besi

Anemia defisiensi besi merupakan anemia yang paling sering dijumpai baik dalam

praktek klinik maupun dalam studi lapangan. Di seluruh dunia didapatkan sekitar 2 juta

penderita ADB. Prevalensi ADB bervariasi tergantung geografis, status sosial ekonomi

dan umur. Prevalensi di negara maju jauh lebih rendah dibandingkan dengan negara

berkembang, seperti terlihat pada tabel 5 di bawah ini (Baker, 2000).

189

Tabel 5. Prevalensi anemia defisiensi besi (Baker, 2000)

National Helth and Nutrition Examination Survey (NHANES) III (Amerika Serikat)

DEFISIENSI BESI Wanita berusia 20-49 tahun

11 %

Wanita berusia 50-69 tahun 5 %

Wanita berusia lebih dari 70 tahun 7 %

Pria berusia 20-49 tahun < 1 %

Pria berusia 50-69 tahun 2 %

Pria berusia lebih dari 70 tahun 4 %

ANEMIA DEFISIENSI BESI Wanita tidak hamil berusia 20-49 tahun

5 %

Wanita berusia 50 tahun atau lebih 2 %

Pria berusia 20-49 tahun < 1 %

Pria berusia 50 tahun atau lebih ≤ 2 %

Wanita hamil Trimester pertama

9 %

Trimester kedua 14 %

Trimester ketiga 37 %

United Nations Study of Developing Countries

(estimasi) ANEMIA DEFISIENSI BESI Wanita dewasa

18 %

Pria dewasa 10 %

Wanita hamil 18 % -38 %

Laporan dari Indonesia menunjukkan angka yang cukup tinggi. Muhilal et al.,

dalam survei yang berkaitan dengan Survei Kesehatan Rumah Tangga 1992 mendapatkan

prevalensi anemia pada wanita hamil sebesar 55%. Penelitian anemia ibu hamil di Bali

pada tahun 1997 dengan total sampel sebesar 1.684 orang di seluruh Bali medapatkan

prevalensi anemia sebesar 46,2%.

1. Individu dengan peningkatan risiko ADB

Bayi, remaja dan wanita hamil

Bayi cukup bulan memiliki cadangan besi yang umumnya cukup untuk bertahan

selama 6 bulan. Kebutuhan besi yang tinggi disebabkan stabilnya kecepatan laju

pertumbuhan pada periode ini. Remaja awal merupakan periode waktu lain dari

pertumbuhan yang cepat. Pada wanita, kehilangan darah yang terjadi pada menstruasi

menambah peningkatan kebutuhan besi pada masa remaja. Kebutuhan besi secara

signifikan meningkat selama kehamilan karena peningkatan penggunaan besi fetus

yang berkembang dan plasenta, juga karena ekspansi volume darah. (dikutip dari Drake,

2009).

Individu dengan kehilangan darah kronik

Perdarahan kronik atau kehilangan darah akut dapat menyebabkan defisiensi besi.

Satu mililiter darah dengan konsentrasi hemoglobin 50 gram/liter mengandung 0,5mg

besi. Kehilangan darah kronik dalam jumlah kecil dapat menyebabkan defisiensi besi.

Penyebab tersering dari kehilangan darah kronis dan defisiensi besi di negara berkembang

dalah infeksi parasit intestinal. Individu yang sering mendonasikan darahnya, umumnya

190

wanita yang menstruasi membutuhkan peningkatan konsumsi besi untuk mencegah

defisiensi karena setiap 500 ml darah yang disumbangkan mengandung 200 sampai 250

mg besi.

Individu dengan penyakit celiac dan infeksi Helicobacter pylori

Penyakit celiac (celiac sprue) merupakan kelainan autoimun yang diperkirakan

terjadi pada 1% populasi. Saat individu dengan penyakit celiac mengkonsumsi makanan

atau produk yang mengandung gluten, respon sistem imun merusak vilus intestinal, yang

dapat menyebabkan mlabsorpsi nutrient dan anemia defisiensi besi (Dewar et al., 2005).

Infeksi H. pylori berhubungan dengan anemia defisiensi besi, khususnya pad anak-anak,

walaupun tanpa adanya perdarahan gastrointestinal (Sherman et al., 2001).

Individu yang telah mengalami operasi pintas lambung

Beberapa tipe operasi pintas lambung (gastricbypass) meningkatkan risiko defisiensi

besi dengan menyebabkan malabsorpsi besi, diantara nutrien lainnya (Bloomberg et al.,

2005).

Individu yang vegetarian

Karena besi dari tanaman kurang efisien diabsorpsi dibandingkan besi dari sumber

hewan, US Food and Nutrition Board (FNB) mengestimasi bahwa bioavailabilitas

besi dari diet vegetarian hanya sebesar 10%, dan 18% dari diet campuran. Karena itu,

recommended dietary allowance (RDA) untuk besi dari diet murni vegetarian harus

disesuaikan ebagai berikut: 14 mg/hari untuk pria dewasa dan wanita postmenopause, 33

mg/hari untuk wanita premenopause, dan 26 mg/hari untuk remaja perempuan.

Individu dengan olahraga intensif reguler

Kehilangan besi harian lebih banyak ditemukan pada atlit yang terlibat dalam

latihan ketahanan intensif. Hal ini disebabkan peningkatan perdarahan mikroskopik dari

traktus gastrointestinal atau peningkatan fragilitas dan hemolisis sel darah merah. Food

and Nutrition Board (FNB) mengestimasi bahwa kebutuhan rata-rata harian besi dapat

30% lebih tinggi dibandingkan mereka dengan olahraga intensif reguler.

Disamping itu beberapa kondisi yang dapat berisiko untuk timbulnya ADB seperti

terlihat pada tabel 6 berikut.

Tabel 6. Faktor risiko ADB di Amerika Serikat (Killip et al., 2007)

Faktor risiko Statistik

Kulit hitam Prevalensi pada wanita kulit putih: 7,1 persen; prevalensi pada wanita kulit hitam: 25,1 persen

Donor darah lebih dari dua unit per tahun

pada wanita dan tiga unit per tahun pada pria Status sosial ekonomi yang rendah dan

status post partum

Etnis Meksiko yang tinggal di Amerika Serikat

Tidak tersedia data statistik

Nol hingga enam bulan postpartum: OR 4,1;

tujuh hingga12 bulan postpartum: OR 3,1

OR 1,8

191

Faktor risiko Statistik

Obesitas pada anak dan dewasa

BMI ≥ 85% dan < 95% persentil BMI ≥ 95% persentil

OR 2,0 (95% CI, 1,2 - 3,5) OR 2,3 (95% CI, 1,4 - 3,9)

Diet vegetarian 40 % vegan usia 19 - 50 tahun mengalami defisiensi besi

OR = odds ratio; BMI = body mass index (luas permukaan tubuh); CI = confidence

interval

Patofisiologi anemia defisiensi besi

Terdapat dua pendekatan umum yang bisa digunakan untuk mengidentifikasi

penyebab anemia: pendekatan kinetik dan pendekatan morfologi. Pendekatan kinetik

mengatakan anemia bisa terjadi karena 3 mekanisme: kehilangan darah, penurunan

produksi sel darah merah dan peningkatan penghancuran sel darah merah. Pendekatan

morfologi mengklasifikasi anemia berdasarkan ukuran sel darah merah, yang sering

terkait dengan penyebabnya (Castro et.al.,2010)

1. Pendekatan kinetik

Di negara yang makmur seperti Amerika Serikat dan negara-negara Eropa barat,

kehilangan darah adalah penyebab tersering anemia. Sebagai contoh kehilangan darah

yang hebat adalah perdarahan akibat trauma berat, hematemesis, melena, hemoptisis,

menorrhagia berat dan gross hematuria. Penyebab ini biasanya mudah untuk didiagnosa.

Kehilangan darah samar atau kehilangan darah yang tidak terlalu hebat biasanya terjadi

padaperdarahansalurancernapadapriasedangkanpadawanitaperdarahansaatmelahirkan

atau mengandung. Penyebab lainnya antara lain, menjadi donor darah berulang atau

kehilangan darah setelah operasi yang tidak digantikan dengan transfusi.

Penurunan produksi sel darah merah bisa terjadi dari defisiensi besi sekunder

dari diet rendah besi seperti gangguan absorbsi besi, namun penyebab ini agak jarang

dan seharusnya dievaluasi setelah menyingkirkan kehilangan darah untuk mencegah

terlewatkannya keganasan gastro intestinal. Gangguan absorbsi besi yang menyebabkan

defisiensi besi telah dikaitkan dengan sejumlah penyakit seperti achlorhydria. Penelitian

menunjukkan walaupun obat-obatan seperti penghambat pompa proton dapat menurunkan

asam lambung, tidak ditemukannya kaitannya dengan kondisi klinis defisiensi besi.

Penyebab gastro intestinal seperti penyakit celiac, gastritis atrophik, gastritis Helicobacter

pylori bisa menyebabkan malabsorbsi dari besi dan harus dipertimbangkan setelah

kehilangan darah disingkirkan, khususnya jika defisiensi tidak memberi respon dengan

besi oral.

Celiac disease adalah penyakit autoimun dimana bagian permukaan epitel usus

halus dirusak protein gluten yang disebut gliadin yang dapat ditemukan pada produk dari

gandum meliputi barley, rye dan mungkin oat. Hal ini bisa terjadi pada bayi, khususnya

mereka yang memiliki predisposisi secara genetik. Gejala celiac disease bisa bervariasi

antara satu individu dengan individu lainnya. Gejala gastrointestinal meliputi nyeri

perut dan distensi, konstipasi dan atau diare, intoleransi laktosa, mual dan muntah serta

turunnya berat badan yang tidak dapat dijelaskan. Sistem imun tubuh bereaksi terhadap

protein tepung di produk makanan menyebabkan inflamasi, hasilnya adalah atrofi dari vili

usus halus yang fungsi utamanya adalah tempat absorbsi nutrien seperti besi, folat dan

vitamin B 12.

192

Belum diketahui dengan pasti apakah komponen kehilangan darah juga

mempengaruhi timbunya ADB pada penyakit celiac ini, namun komponen dari anemia

penyakit kronik (inflamasi) ditemukan pada sejumlah individu dengan penyakit celiac.

Pada sebuah penelitan terhadap pasien ADB, kegagalan terapi besi oral ditemukan pada

semua pasien celiac disease dan 70% pasien dengan gastritis atropic autoimun atau

infeksi helicobacter pylori.

Pasien gagal ginjal kronis dengan terapi eritropoietin stimulating agent sering

mengalami defisiensi besi. Respon pasien terhadap terapi eritropoietin mungkin tidak

secara langsung menyebabkan penurunan produksi besi, tapi sering terjadi penurunan

kadar besi secara tidak langsung, dimana kebutuhan besi untuk memproduksi sel darah

merah pada mereka yang mendapat terapi eritropoietin, tidak bisa dipenuhi dengan hanya

memobilisasi cadangan besi pasien saja. Sebagai tambahan mereka yang menjalani cuci

darah kehilangan 2 gram besinya setiap tahun dari pemeriksaan darah yang berulang dan

kehilangan darah karena mesin hemodialisa.

Akhirnya, penghancuran sel darah merah haruslah dipertimbangkan, penyebab

hancurnyaseldarahmerahmeliputihemolisisintravaskular,dengandisertaihemoglobinuria

yang bermakna dan nokturnal paroksismal hemoglobinuria (hemosiderinuria). Pasien

jantung dengan katup buatan mungkin mengalami penghancuran sel darah merah

sekunder terhadap malfungsi katupnya. Perdarahan intravaskular dan hemosiderosis paru

juga sebagai penyebab yang mungkin (Castro et al., 2010).

2. Pendekatan morfologi

Pendekatan morfologi, juga dikenal sebagai pendekatan hapusan darah tepi, hitung

jenis manual, atau morfologi sel darah merah. Seperti disebutkan diawal, pendekatan

morfologi melihat hapusan sel darah merah untuk menentukan penyebab dari anemia.

Contoh darah diperiksa di bawah mikroskop untuk menilai ukuran, bentuk dan warna dari

sel darah merah tersebut. Pemeriksaan ini tidak untuk diagnosa, tapi dapat menentukan

pemeriksaan lanjutan apa yang perlu dikerjakan.

Tiga parameter biasanya diukur alat ukur otomatis, meancorpuscularvolume(MCV),

mean corpuscular hemoglobin (MCH) dan mean corpuscular hemoglobin concentration

(MCHC). MCV mengukur volume dari sel darah merah, normalnya berada diantara 80

– 100 femtoliters (FL). Anemia makrositik biasanya diindikasikan jika nilai MCV lebih

besar dari 100 – 115 FL. Anemia makrositik biasanya terlihat pada defisiensi vitamin B

12 atau folat pada pasien dengan penyalahgunaan alkohol, gagal hati dan hipotiroidisme.

Defisiensi folat dan B 12 bisa memberikan kontribusi pada menurunnya nilai hemoglobin,

dan harus diterapi juga bahkan pada anemia defisiensi besi demi mencapai eritropoiesis

yang efisien. MCH adalah ukuran dari kandungan hemoglobin pada tiap sel darah

merah, normalnya sel darah merah mengandung 27,5 – 33,2 pg hemoglobin per selnya.

Mikrositik anemia ditandai dengan nilai MCH yang kurang dari 27,5 pg per sel dan ini

sering ditemukan pada ADB. Makrositik anemia ditandai dengan nilai MCH yang lebih

dari 33,2 pg. MCHC adalah ukuran hemoglobin per dL sel darah merah, normalnya sekitar

34 gram Hb per cc sel darah merah. Nilai MCH dan MCHC biasanya saling terkait satu

sama lain, misalnya terdapat kadar hemoglobin yang tinggi pada sel darah merah yang

besar dibandingkan sel darah merah kecil (Castro et al., 2010).

Jika hapusan darah tepi menunjukkan nilai MCV, MCH dan MCHC dalam batas

normal, anemia ini disebut anemia normositik. Ini artinya sel darah merah tersebut tidak

193

besar tapi juga tidak kecil, dan pasien itu tidak mengalami defisiensi B 12, folat atau besi

yang dapat mengganggu eritropoiesis. Alat ukur darah otomatis juga dapat mengukur

red blood cell distribution width (RDW) Pengukuran ini jadi bermakna jika keduanya,

mikrositik dan makrositik anemia ditemukan pada seorang pasien, tapi kelainan ini tidak

tampak pada hapusan darah tepi karena rata-rata lebar sel darah merahnya menunjukkan

nilai yang normal. Bagaimanapun, RDW akan menunjukkan angka yang besar, artinya

distribusi sel darah merahnya menunjukkan rentang yang lebar. Ini berarti terdapat baik

sel darah merah yang besar maupun yang kecil, menunjukkan adanya defisiensi folat

dan vitamin B 12 serta defisiensi besi juga. Tanpa RDW, gambaran yang yang tampak

mungkin dikira normositik dan adanya defisiensi mungkin terlewatkan.

3. Kinetika besi dan timbulnya anemia

Kebanyakan orang dewasa memiliki setidaknya 3.000 mg (45 mg/Kg) besi elemental

dalam tubuh mereka. Wanita umumnya memiliki tingkat yang lebih rendah dibandingkan

laki-laki karena para wanita kehilangan zat besi selama menstruasi, kehamilan dan

menyusui. Dari total kandungan besi tubuh, sekitar dua pertiga terkandung dalam protein

heme (sebagian besar tergabung dalam hemoglobin eritrosit) dan sepertiga lainnya dalam

bentuk penyimpanan besi feritin atau hemosiderin. Untuk menjaga kecukupan pasokan

zat besi untuk sintesis heme, 20mg zat besi didaur ulang setiap hari, dari sel darah merah

yang sudah tua yang difagosit sistem RES dn besi dipergunakan untuk membentuk sel-

sel baru dalam sumsum tulang (eritrosit). Besi dari sel-sel tua yang difagosit makrofag

akan ditransfer ke protein transferin untuk dikirim ke sumsum tulang. Sekitar 1 – 2

mg/hari zat besi tambahan diperlukan untuk menyeimbangkan kehilangan besi melalui

urin, keringat dan tinja. Hormon hepsidin mengatur homeostasis besi dengan mengikat

feroportin sehingga pelepasan besi dari enterosit dan makrofag dapat dihambat. Jika

asupan makanan tidak memadai untuk menggantikan 1 – 2 mg/hari kehilangan besi dan/

atau mengganti kerugian tambahan akibat adanya perdarahan maka kekurangan zat besi

akan berkembang (Kemma, 2008).

Penting untuk diketahui bahwa simpanan besi akan berkurang sebelum eritropoiesis

yang kekurangan zat besi terjadi. Karena itu, parameter laboratorium yang terkait dengan

menipisnyasimpananzatbesibiasanyamunculmendahuluitimbulnyaanemia. Dibutuhkan

sekitar tiga tahun dengan diet kekurangan berat besi (kurang dari 1 – 2 mg/hari diet besi

X 1000 hari) atau perdarahan lebih banyak dari dua liter (0,4mg besi elemental per

ml darah utuh), maka kedua hal tersebut akan menyebabkan habisnya besi simpanan

(biasanya sekitar 1 gram zat besi dalam bentuk ferritin dan hemosiderin) (Alleyne,

2008). Berkurangnya simpanan besi tercermin dalam darah penurunan kadar feritin dan

penurunan transferin. Dengan habisnya simpanan besi, ketersediaan besi untuk dibawa

transferin untuk sel prekursor eritroid akan menyebabkan produksi heme berkurang dan

demikian pula produksi hemoglobin. Hal ini tercermin dari penurunan jumlah sel darah

merah dan MCV (mean corpuscular volume). Jumlah sel darah merah biasanya sudah

menjadi abnormal sebelum MCV, yang biasanya tetap dalam kisaran normal sampai

kadar hemoglobin menurun mencapai sekitar 10 g/dl. Selain itu, variasi distribusi ukuran

sel darah merah meningkat karena kecil sel-sel kecil akibat kekurangan besi bercampur

dengan sel normositik. Tanpa terapi, produksi eritrosit tetap tidak memadai dan anemia

berkembang. Tidak jarang banyak pasien dengan anemia kekurangan zat besi memiliki

indeks sel darah merah yang normal karena jumlah sel darah merah menjadi abnormal

194

sebelum adanya banyak perubahan dalam morfologi. Dalam kondisi seperti ini, tes yang

lebih khusus untuk mengetahui status zat besi mungkin diperlukan untuk mengkonfirmasi

diagnosis anemia defisiensi besi (Cook, 2005).

Patogenesis anemia defisiensi besi

Anemia defisiensi besi disebabkan karena meningkatnya kebutuhan besi, kehilangan

besi yang berlebihan, penurunan asupan atau akibat gangguan absorpsi seperti pada tabel

7 di bawah.

Tabel 7. Penyebab defisiensi besi dan anemia defisiensi besi (Aspuru et al., 2011).

Kebutuhan yang meningkat

- Masa pertumbuhan pada anak-anak atau remaja

- Hamil

- Laktasi

- Multiparitas

- Paska melahirkan

- Pengobatan dengan eritropoietin

Kehilangan besi karena kelainan saluran cerna

- Polip/ kanker pada saluran cerna perdarahan kronis

- Ulkus peptikum, menstruasi

- Penggunaan NSAID

- Inflammatory bowel disease

- Kolitis ulseratif

- Parasit di intestinal

- Lesi vaskuler: angiodisplasia

- Water melon stomach

- Meckel‟s diverticulum

- Donor darah

Gangguan saluran cerna yang mengakibatkan gangguan penyerapan

- Celiac disease

- Bacterial overgrowth

- Whipple‟s disease

- Limfa ektasi

- Gastrektomi parsial dan total

- Atropi gaster

- Reseksi gaster atau bypass

Gangguan saluran kemih dan kandungan

- Menoragia

- Hematuria

- Gagal ginjal kronik

Hemolisis intravaskuler

- Katup buatan dan miksoma jantung

- Paroxysmal nocturnal hemoglobinuria

- Pelari maraton

- Donor multipel

195

Masukan yang tidak adekuat

- Diet tidak adekuat

- Kelompok ekonomi lemah

- Diet vegetarian

- Alkoholisme

- Orang tua

- Penduduk dengan risiko tinggi

Obat-obatan yang menurunkan asam lambung atau afinitas besi

- Faktor makanan

- Tanin

- Fitat dalam serat

- Kalsium dalam susu

- Teh

- Kopi

Telah umum diketahui bahwa penyebab tersering anemia defisiensi besi pada laki-

laki dewasa dan wanita paska menopause adalah perdarahan saluran cerna. Menurut

Adamson (2001) adanya anemia defisiensi besi pada laki-laki dewasa menunjukkan

adanya perdarahan saluran cerna, sampai terbukti lain. Studi terhadap 100 penderita

anemia defisiensi besi menemukan 62% penderita dengan lesi gastrointestinal, sebanyak

58% diantaranya ditemukan sumber perdarahannya di saluran cerna bagian atas. Dan

penelitian kohort terhadap 69 penderita anemia defisiensi besi yang berumur > 50 tahun

selama 39 bulan dimana dilakukan evaluasi saluran cerna dengan endoskopi, kolonoskopi

dan biopsi usus halus, ternyata hanya dapat mengidentifikasi penyebab anemia defisiensi

besi sebanyak 60-90% saja. Banyak yang menyatakan bahwa penyebab anemia defisiensi

besi pada wanita premenopause adalah karena kelainan menstruasi, tetapi ternyata hanya

12% dari 186 wanita premenopause yang diteliti ditemukan adanya kelainan di saluran

cerna. Sehingga disarankan untuk tidak hanya memikirkan kelainan menstruasi saja

sebagai penyebab anemia defisiensi besi pada wanita-wanita premenopause (Bini et al.,

1998).

Kebutuhan besi laki-laki dewasa sangat rendah yaitu kira-kira 1 mg/hari dari diet

untuk menjaga kesiembangan besi normal, sehingga defisiensi besi pada laki-laki dewasa

sangat jarang disebabkan diet saja. Sekitar 5 – 10% penderita ADB dengan penyebab

yang diduga berasal dari saluran cerna tidak ditemukan kelainannya setelah endoskopi

dan kolonoskopi dikerjakan. Penjelasan yang mungkin adalah karena terlewatkannya

kelainan. Hal ini terbukti pada pemeriksaan ulangan sekitar 25% ditemukan adanya

lesi pada saluran cerna bagian atas. Beberapa kelainan yang jarang sangat sukar untuk

diidentifikasi seperti lesi Cameron pada hernia hiatus, watermelon stomach. Demikian

pula lesi penting kadang terlewatkan pada pemeriksaan kolonoskopi. Lesi pada usus halus

terdeteksi sekitar 75% pada kasus dengan endoskopi dan kolonoskopi negatif, sehingga

direkomendasikan untuk pemeriksaan usus halus pada kasus ADB yang persisten atau

rekuren tetapi hasil endoskopi dan kolonoskopinya negatif ( Rockey, 2005). Penyebab

ADB yang sangat jarang dan sukar diidentifikasi bervariasi tergantung umur penderita.

Pada penderita muda dengan umur < 40 tahun penyebabnya antara lain termasuk tumor

usus halus (limfoma, karsinoid, poliposis), divertikulum Meckel dan penyakit Crohn.

Pada pasien dengan > 40 tahun sangat mungkin disebabkan kelainan vaskuler dan

196

kelainan usus halus yang disebabkan obat NSAID. Penyebab yang jarang lainnya seperti

hemobilia, pankreatitis nekrotising, fistula enteroaortik (Raju et al., 2007). Akan tetapi

walaupun sudah dilakukan pemeriksaan saluran carna yang berulang dan dengan seksama

tetap pada beberapa kasus tidak ditemukan kelainan sebagai penyebab ADB (Rockey,

2005).

Pendekatan diagnosis anemia defisiensi besi

1. Riwayat penyakit

Pasien harus dianamnesa berdasarkan semua riwayat penyakit yang terkait anemia

seperti perdarahan saluran cerna, artritis rhematoid atau kondisi ginjal. Mereka juga

harus ditanyakan untuk mengetahui jika anemianya akut, sub akut atau jangka panjang.

Riwayat transfusi di masa lalu, penyakit hati, anggota keluarga yang mendapat suplemen

besi, suplemen herbal, dan paparan bahan kimia toksik bisa menjadi petunjuk status besi

pasien.

Onset anemia yang baru hampir selalu merupakan anemia yang didapat, sekunder

dari kehilangan darah, riwayat masuk rumah sakit dan sebagainya. Riwayat medis bisa

mengungkapkan hal-hal seperti perdarahan saluran cerna bagian atas akibat penggunaan

NSAID atau alkohol. Dilain pihak, anemia yang diderita dalam jangka panjang seringkali

terkait dengan adanya riwayat anemia dalam keluarga seperti hemoglobinopati atau

serositosis herediter atau kondisi kronik lainnya seperti insufisiensi ginjal. Riwayat

sosisal pasien seperti etnik dan negara asal pasien mungkin mengindikasikan talasemia

atau hemoglobinopati lain yang biasa ditemukan pada pasien dari Mediteranian, Timur

Tengah, Sub-Sahara Afrika dan Asia Tenggara.

2. Pemeriksaan fisik

Saat memeriksa pasien, lihat tanda-tanda dari organ atau multi sistem yang terlibat.

Anemia berat yang mengakibatkan hipoxia, mungkin menyebabakan gejala seperti

takikardia, dispnea, demam atau postural hipotensi. Juga lihat ada atau tidak adanya

limfadenopati, hepatosplenomegali dan nyeri tulang khususnya di sternum. Nyeri tulang

mungkin karena ekspansi yang signifikan dari sumsum tulang karena penyakit infiltratif

seperti pada lekemia mieloid kronik atau lesi litik seperti pada mieloma multiple atau

metastase kanker yang mungkin menekan sumsum tulang sehingga akan menekan

eritropoiesis. Feses harus diperiksa untuk menemukan adanya darah samar. Diagnosis

anemia defisiensi besi yang akurat memerlukan beberapa pemeriksaan laboratorium

antara lain besi serum, TIBC, kadar feritin serum dan pengamatan langsung cadangan

besi di sumsum tulang (Hillman dan Ault, 2002). Ada 3 komponen yang harus dibuktikan

untuk menegakkan anemia defisiensi besi, yaitu: (1) adanya anemia, (2) adanya defisiensi

besi dan, (3) adanya faktor penyebab defisiensi besi.

3. Pemeriksaan laboratorium

Anemia ditentukan baik secara klinis maupun laboratorium. Gejala umum anemia

yang sering ditemukan antara lain lemah, lesu, berdebar, mata berkunang, telinga

mendenging dan penurunan kapasitas kerja. Sedangkan secara laboratorium umumnya

diukur kadar hemoglobin dan hematokrit. Kriteria anemia yang dipakai secara luas

termasuk di Indonesia adalah yang ditetapkan WHO tahun 1968. Menurut kriteria WHO

tersebut seseorang dianggap menderita anemia jika anak berumur 6 bulan – 5 tahun kadar

197

Hb < 11 g/dl, anak 6 – 14 tahun kadar Hb < 12 g/dl dan laki-laki dewasa Hb < 13 g/dl.

Tetapi untuk alasan praktis maka kriteria anemia di klinik (di rumah sakit atau praktek

klinik) pada umumnya yang disepakati adalah: (1) Hb < 10 g/dl, (2) hematokrit < 30%,

dan (3) jumlah eritrosit < 2,8 juta/mm3.

Beberapa parameter yang bisa dipakai untuk menilai adanya defisiensi besi yaitu:

Indeks eritrosit dan hapusan darah tepi.

Anisositosis, perubahan morfologi eritrosit yang pertama terjadi pada anemia

defisiensi besi. Dengan makin memberatnya defisiensi besi, indeks eritrosit seperti

mean corpuscular volume (MCV), mean corpuscular hemoglobin (MCH) dan mean

corpuscular hemoglobin concentration (MCHC) akan menurun. Besaran angka MCV

dengan prediksi kemungkinan adanya ADB dapat dilihat pada tabel 8 di bawah. Sehingga

pada hapusan darah tepi akan dijumpai gambaran eritrosit yang hipokromik mikrositer

dan berbagai bentuk dan ukuran sel (anisocytosis dan poikilocytosis), yang menunjukkan

adanya peningkatan eritropoesis yang tidak efektif sebagai respon terhadap rangsangan

eritropoietin yang meningkat. Bila ditemukan adanya cigar cells atau pencil cells dapat

dipastikan suatu anemia defisiensi besi (Hillman dan Ault, 2002). Distribusi sel darah

merah (RDW = red cell distribution width) juga merupakan indikator yang sensitif

untuk ADB, dimana peningkatan RDW menunjukkan heterogenitas ukuran volume sel

darah merah dan pada pemeriksaan darah tepi akan sesuai dengan temuan anisositosis.

Angka RDW yang meningkat bermakna dapat dipakai untuk mendiagnosis ADB dengan

sensitivitas 81% dan spesifisitas 53,4%. RDW didapatkan berbanding terbalik dengan

kadar hemoglobin pada ADB. Peningkatan angka RDW yang besar setelah pemberian

tablet besi akan membantu mengkonfirmasi diagnosis ADB.

Tabel 8. Beberapa parameter laboratorium ADB dengan rasio kemungkinan

(Killip et al., 2007)

Dewasa dengan anemia* Dewasa lebih tua dari 65 tahun

Tes Rasio kemungkinan

Tes Rasio kemungkinan

Mean corpuscular volume Mean corpuscular volume

Kurang dari 70 μm3 (70 12,5 Kurang dari 75 μm

3 8,82

fL) 70 sampai 74 μm

3 (74 fL) 3,3 75 sampai 85 μm

3 1,35

75sampai 79 μm3 (75 1,0 86 sampai 91 μm

3 (86 0,64

sampai 79 fL) 80sampai 84 μm

3 (80

0,91 sampai 91 fL) 92 sampai 95 μm

3 (92

0,34

sampai 84 fL) 85sampai 89 μm

3 (85

0,76 sampai 95 fL) Lebih dari 95 fL

0,11

sampai 89 fL) 90 μm

3 (90 fL) atau lebih

0,29

Feritin

Feritin

Kurang dari 15 ng per mL 51,8 Kurang dari 19 ng per mL 41,0

(15 mcg per L) (19 mcg per L)

15 sampai 24 ng per mL 8,8 19 sampai 45 ng per mL 3,1

(15 sampai 24 mcg per L ) (19 sampai 45 mcg per L)

25 sampai 34 ng per mL 2,5 46 sampai 100 ng per mL 0,46

198

Dewasa dengan anemia* Dewasa lebih tua dari 65 tahun

Tes Rasio kemungkinan

Tes Rasio kemungkinan

Mean corpuscular volume Mean corpuscular volume

(25 sampai 34 mcg per L )

35 sampai 44 ng per mL

1,8

(46 sampai 100 mcg per L)

Lebih dari 100 ng per mL

0,13

(35 sampai 44 mcg per L ) 45 sampai 100 ng per mL

0,54

(45 sampai 100 mcg per L

)

Lebih dari 100 ng per mL

0,08

Saturasi transferin Kurang dari 5 persen

10,5

Saturasi transferin Kurang dari 5 persen

16,51

5 sampai 9 persen 2,5 5 sampai 8 persen 1,43

10 sampai 19 persen 0,81 Lebih dari 8 sampai 21 0,57

20 sampai 29 persen

0,52 persen Lebih dari 21 persen

0,28

30 sampai 49 persen 0,43

50 persen atau lebih 0,15

*Hemoglobin kurang dari 13 g per dL [130 g per L] untuk laki-laki dan kurang dari 12 g per dL [120 g per L] untuk wanita

Besi serum, TIBC dan saturasi transferin (ST)

Besi serum menunjukkan jumlah besi yang diikat transferin. Kadarnya pada orang

normal 50 – 150 ug/dl. Bila kadar besi serum di bawah 50 ug/dl, sistim eritroid sumsum

tulang tidak bisa meningkatkan produksinya di atas nilai basal. Kadar besi serum 10 – 15

gr/dl khas untuk defisiensi besi. Keterbatasan besi serum ini adalah karena nilainya yang

bervariasi akibat pengaruh fisiologis dan patologis, maupun karena tehnik pemeriksaan.

Besi serum juga mengalami variasi diurnal yaitu menurun pada sore dan malam hari dan

meningkat pada pagi hari, juga menurun pada saat menstruasi, inflamasi akut maupun

kronis, atau pada keganasan (Hillman dan Ault, 2002).

Saturasi transferin < 16% terutama jika disertai TIBC yang meningkat khas untuk

defisiensi besi. Transferin adalah protein transpor utama yang mengikat dengan kuat 1

atau 2 molekul ferri (Fe3+) dan membawanya ke seluruh tubuh dalam plasma. Sebagian

besar transferin diproduksi di hati. Total iron binding capacity (TIBC) dari transferin

mengukur jumlah total dari besi yang bisa diikat di darah dan dibawa ke sumsum tulang,

yang akan tergabung dengan membentuk hemoglobin, atau disimpan sebagian besar

sebagai feritin. Ini bisa diukur secara langsung menggunakan metoda pengikatan besi.

Teknik ini mengukur kapasitas pengikatan besi per desiliter plasma. TIBC juga bisa

dikalkulasi dengan mengalikan hasil dari metode imunologi atau kimia dengan faktor

konversi. TIBC (micro g Fe/dL) = Tf (mg protein/dL) x faktor konversi. Faktor konversi

ini berkisar antara 1,40 – 1,49 (Castro et al., 2010).

Protoporfirin eritrosit

Pengukuran protoporfirin bebas dalam eritrosit bisa juga digunakan untuk

mendeteksi defisiensi besi. Senyawa protoporfirin yang terdiri dari 4 senyawa pirol akan

berikatan dengan besi membentuk heme dengan bantuan enzim heme synthetase. Sehingga

pada keadaan-keadaan dengan kelainan sintesis heme termasuk defisiensi besi, kadar

199

protoporfirin bebas akan meningkat karena terjadi ketidakseimbangan antara asupan besi

dengan produksi protoporfirin mitokondria. Kadar protoporfirin normal rata-rata 30 ug/dl

dan kadarnya meningkat dengan cepat > 100 ug/dl pada anemia defisiensi besi (Hillman

dan Ault, 2002). Pemeriksaan protoporfirin bebas untuk mendeteksi defisiensi besi

sensitifitasnya rendah, yaitu hanya 61% dengan spesifisitas 95%. Pemeriksaan protoforfirin

seng (zinc protoporphyrin) juga merupakan salah satu pemeriksaan untuk diagnosis

ADB. Seng akan diserap dalam jumlah yang banyak karena terjadi peningkatan ekspresi

DMT1, dan seng ini akan digabungkan dengan protoporfirin yang akan membentuk cincin

protoporfirn, sehingga terjadi peningkatan protoprofirn seng pada ADB. Pemeriksaan ini

cukup sensitif tapi tidak spesifik karena pemeriksaan seng protoporfirn meningkat juga

pada inflamasi, keracunan timbal, APK dan hemoglobinopati (Zimmermann, 2008).

Reseptor transferin

Pemeriksaan reseptor transferin serum mulai dikenalkan sebagai alat diagnosis

defisiensi besi non-invasive yang sensitifitasnya tinggi. Semua sel memiliki reseptor

transferin pada permukaannya yang akan menangkap kompleks transferin besi (Andrews,

1999). Reseptor transferin serum cerminan dari reseptor sel yang sintesisnya akan sangat

meningkat pada defisiensi besi. Kadar reseptor transferin serum selain meningkat pada

anemia defisiensi besi juga meningkat pada anemia dengan peningkatan eritropoesis

seperti anemia megaloblastik, thalassemia, anemia sel sickle dan anemia hemolitik

otoimun, tetapi kadar reseptor transferin serum ini tidak dipengaruhi inflamasi akut

ataupun kronik. Bila hemolisis dan megaloblastosis bisa disingkirkan, pemeriksaan

reseptor transferin bermanfaat untuk mendiagnosis defisiensi besi dengan senstifitas 92%

dan spesifisitas 84% (Mast, 2001), tetapi bila dikombinasi dengan pemeriksaan feritin,

nilai sensitifitas dan spesifisitasnya menjadi lebih tinggi. Dengan pemeriksaan ELISA

kadar normal reseptor transferin 5-9 ug/L (Hillman dan Ault, 2002). Pemeriksaan reseptor

transferin belum dilakukan standarisasi sehinggga menhambat penggunanannya di klinik

(Wish, 2006).

Serum feritin

Kelebihan besi yang tidak dimanfaatkan lagi sel akan diikat apoferitin menjadi

kompleks besi simpanan yang disebut dengan feritin (Adamson, 2001). Feritin terutama

ditemukan di intraseluler yang disintesis ribosom bebas, dan sebagian kecil ditemukan

pula di dalam plasma yang disintesis retikulum endoplasma. Feritin serum tersebut berada

dalam keseimbangan dengan besi simpanan tubuh dan telah terbukti mempunyai korelasi

diantara keduanya. Sehingga pemeriksaan feritin serum digunakan untuk mengevaluasi

cadangan besi tubuh total karena memberikan estimasi yang paling sesuai (Goddard,

2000). Pada kadar feritin antara 15-500 ug/L, tiap 1 ug/L sebanding dengan kira-kira 8 –

10 mg cadangan besi. Disamping lebih kuantitatif, feritin serum juga lebih dapat diterima

penderita karena tidak invasive.

Nilai normal feritin bervariasi sesuai umur dan jenis kelamin. Laki-laki umumnya

lebih tinggi nilainya dibandingkan wanita, tetapi setelah menopause nilainya meningkat

mendekati nilai laki-laki dewasa (Adamson, 2001). Penyimpanan besi tergantung

dari umur, jenis kelamin, tingkat pertumbuhan dan keseimbangan antara absorpsi dan

kehilangan besi. Terdapat hubungan kuantitas langsung antara konsentrasi serum feritin

dan jumlah cadangan/penyimpanan besi. Serum feritin diukur secara klinis di plasma

200

menggunakan apoferitin, suatu molekul yang tidak mengandung besi. Serum feritin

kemudian diasumsikan sebesar 1 ng per mL apoferitin di plasma. Setiap ng feritin

mengandung 10 mg besi. Karenanya, pria dewasa dengan plasma feritin 50 ng/ml memiliki

simpanan besi sekitar 500 mg. Rentang normal serum feritin berkisar antara 20 – 300 ng/

mL. Serum feritin juga bertindak sebagai reaktan fase akut. Pada keadaan infeksi atau

inflamasi, serum feritin biasanya mengalami peningkatan palsu. Pada kondisi tidak ada

infeksi atau inflamasi, maka kadar feritin yang tinggi mencerminkan adanya kelebihan

besi.

Titik pemilah feritin untuk menyatakan defisiensi besi berbeda-beda diantara para

penulis. Seorang penderita defisiensi besi tanpa komplikasi nilai feritin serumnya rata-rata

3 – 6 ug/L sangat jarang > 12 ug/L, bahkan Forley dan Foland (1990) menyatakan pada

kadar feritin serum < 12 ng/L menunjukkan cadangan besi tubuh sudah habis, sedangkan

Adamson (2001) menggunakan kadar feritin serum < 15 ug/L untuk menyatakan cadangan

besi tubuh sudah habis. Tetapi menurut Hillman dan Ault (2002) bila simpanan besi

sudah habis feritin serum akan menurun mencapai kadar < 15 – 20 ug/L dan Mast (2001)

mendapatkan sensitfitas 25% dan spesifisitas 98%, tetapi sensitifitas dan spesifisitasnya

menjadi 92% dan 98% bila nilai pemilahnya ≤ 30 ug/L. Rasio kemungkinan (RK) adalah

kemungkinan untuk menderita penyakit dengan menggabungkan nilai sensitivitas dan

spesifisitas. Tabel 9 di bawah menggambarkan beberapa angka RK berdasarkan kadar

feritin serum yang berbeda.

Tabel 9. Rasio kemungkinan untuk diagnosis ADB berdasarkan kadar feritin (Guyatt et al., 1992)

Feritin serum RK 95% CI

>100 ug/l 0,08 0,07- 0,09

45< 100 ug/l 0,54 0,48- 0,60

35< 45 ug/l 1,83 1,47- 2,19

25< 35 ug/l 2,54 2,11- 2,97

15< 25 ug/l 8,83 7,22-10,44

< 15 ug/l 51,85 41,53-62,27

RK, Rasio kemungkinan; CI, confidence interval

Kelemahan pemeriksaan feritin ini adalah karena feritin merupakan salah satu

protein fase akut yang kadarnya akan segera meningkat sebagai respon tubuh yang tidak

spesifik terhadap pengaruh sistemik dari infeksi, inflamasi, penyakit hati dan kaganasan.

Pada penyakit hati feritin serum meningkat karena terjadi gangguan klirens dan akibat

pelepasan feritin dari sel-sel hati yang mengalami kerusakan. Peningkatan feritin serum

yang tidak tepat pada keganasan terutama keganasan hematologi, terjadi karena sintesis

langsung sel-sel ganas tersebut, pengaruh reaksi inflamasi, pelepasan dari sel-sel yang

rusak terutama setelah menjalani kemoterapi, atau akibat terjadinya gangguan fungsi

hati sehingga klirens feritin terganggu. Untuk daerah-daerah tropis seperti di Indonesia

defisiensi besi sering disertai dengan faktor-faktor pengganggu yang dapat menaikkan

kadar feritin serum tersebut, sehingga pada keadaan-keadaan demikian walaupun terdapat

defisiensi besi nilai feritin bisa normal, atau nilainya dibawah 50 – 60 ug/L atau bahkan

100 ug/L. Sehingga Guyatt et al. (1992) menganjurkan untuk daerah-daerah tropik

menggunakan titik pemilah feritin serum < 15 ug/L.

201

Cadangan besi sumsum tulang

Pengecatan besi dari aspirasi sumsum tulang dengan pengecatan Prussian blue atau

Pearls‟stain merupakan langkah diagnostik untuk memastikan cadangan besi tubuh. Tidak

ditemukannya besi yang tercat (hemosiderin) di sitoplasma sel-sel retikuloendotelial

memastikan diagnosis defisiensi besi tanpa memerlukan tes laboratorium yang lain.

Pengecatan besi sumsum tulang dievaluasi dengan menggunakan skala gradasi 0 – +4

yang telah terbukti mempunyai korelasi (tabel dibawah) dengan jumlah besi yang tersedia

untuk eritropoesis. Pengecatan besi sumsum tulang dengan Prussian blue dapat juga

memberikan informasi tentang asupan besi untuk prekursor eritroid. Normalnya 40-60%

prekursor sel darah merah yang sedang berkembang memiliki granula besi yang terlihat di

sitoplasmanya (sideroblas) yang menunjukkan kelebihan besi yang tidak dipakai. Jumlah

sideroblas sumsum tulang menurun dengan cepat bila asupan besi ke sumsum tulang

menurun (Adamson, 2001).

Pada sumsum tulang normal gradasinya dari +1 sampai +3. Beberapa penulis ada

yang menggunakan gradasi 0 sampai +6 seperti pada tabel 10 di bawah (Gale et al.,

1963).

Tabel 10. Kriteria gradasi pengecatan besi dari aspirasi sumsum tulang (Gale et al., 1963)

Gradasi (ug/g) Kriteria

0 (42 + 23) Tidak ditemukan granula besi

+1 (130+50) Granula partikel besi kecil pada sel-sel retikulum, menggunakan

+2

(223+75)

oli imersi

Granula besi kecil-kecil beberapa terlihat dengan lensa kekuatan

+3

(406+131)

rendah Banyak granula besi kecil-kecil pada semua partikel sumsum

tulang

+4 (762+247)

+5 (1618+464)

Granula lebih banyak/besar dengan kecendrungan menumpuk di

dalam rumpun/kelompok Padat, kelompok besar

+6 (3681+1400) Kelompok besar dan besi ekstraseluler, sehingga mengaburkan

detail sumsum tulang

Pengukuran status besi tubuh secara tidak langsung di satu sisi memiliki keuntungan

karena lebih mudah dan lebih nyaman serta lebih bisa diterima penderita, tetapi di sisi

lain masing-masing memiliki kekurangan dalam hal sensitifitas dan spesifisitas, sehingga

dianjurkan untuk menggunakan lebih dari satu kombinasi parameter yang ada seperti

terlihat pada tabel 11 di bawah untuk meningkatkan akurasinya.

Tabel 11. Pemeriksaan laboratorium pada ADB (Hilman dan Ault., 2002)

Hemoglobin

Deplesi Cadangan

Besi

Eritropoesis kurang

besi Anemia defisiensi besi

Penurunan bermakna Normal Penurunan ringan (mikrositik/hipokromik)

Cadangan besi <100 mg (0-1 +) 0 0

S I (µg/dL) Normal <60 <40

TIBC (µg/dL) 360 –390 >390 >410

Saturasi (%) 20-30 <15 <10

Feritin (µg/L) <20 <12 <12

Sideroblas (%) 40-60 <10 <10

202

Hemoglobin

Deplesi Cadangan

Besi

Eritropoesis kurang

besi Anemia defisiensi besi

Penurunan bermakna

Normal Penurunan ringan (mikrositik/hipokromik)

Protoporfirin

(µg/dL RBC)

30 >100 >200

4. Gejala klinik anemia defisiensi besi

Gejala klinik anemia defisiensi sangat bervariasi tergantung berat ringannya dan

lama tidaknya penyakit tersebut diderita. Tidak jarang pasien dengan ADB yang ringan

biasanya asimtomatik. Secara umum presentasi klinik ADB dapat dibagi menjadi gejala

umum anemia (sindrom anemia) seperti lemah, mata berkunang, telinga mendenging,

dan lain-lain, yang timbul secara perlahan-lahan, gejala khas akibat defisiensi besi antara

lain disfagia, stomatitis angularis, dan kuku sendok (koilonychia) dan gejala penyakit

dasar yang menyebabkan anemia defisiensi besi seperti gejala penyakit cacing tambang,

gejala kanker kolon dan lain-lain. Apabila anemia bertambah berat, keluhan yang timbul

biasanya tidak spesifik antara lain fatigue, pucat, dan sesak pada saat aktivitas. Pada

pemeriksaan fisik akan ditemukan takikardia, konjungtiva pucat, koilonikia, glositis,

stomatitis dan temuan yang menyerupai gagal jantung. Perubahan tingkah laku seperti

pica yaitu perubahan sikap dimana pasien yang bersangkutan suka mengkonsumsi barang

yang tidak bernilai gizi seperti tanah liat, es dan lainnya dan keluhan restless leg syndrome

yang mungkin juga dapat ditemukan (Ekbom et al., 2009). Keluhan Plummer-Vinson atau

Peterson-Kelly syndrome yaitu adanya trias anemia hipokromik mikrositer, stomatitis dan

nyeri pada saat menelan juga dapat ditemukan pada pasien ADB.

Diagnosis anemia defisiensi besi

Seperti diketahui tidak ada satupun jenis pemeriksaan secara tidak langsung untuk

menentukan diagnosis ADB dapat memprediksi 100% kebenaran diagnosisnya, karena

itu sangat diharapkan dalam meningkatkan akurasi diagnosis dipilih beberapa jenis

pemeriksaan yang dapat saling melengkapi. Salah satu kriteria yang dapat dipakai untuk

menegakkan diagnosis anemia defisiensi besi adalah kriteria Kerlin et al., yaitu anemia

hipokromik mikrositer dari hapusan darah tepi atau MCV < 80 fl dan MCHC < 31%,

dengan :

a. 2 dari 3 parameter di bawah ini :

1. Besi serum < 50 ug/dl

2. TIBC > 350 ug/dl

3. Saturasi transferin < 15%

atau

b. Serum feritin < 20 ug/dl atau

c. Pengecatan sumsum tulang dengan Prussian blue (Perls‟stain) menunjukkan cadangan

besi (butir-butir hemosiderin) negatif atau

d. Dengan pemberian sulfas ferosus 3 x 200 mg/hari (atau preparat besi lain yang setara)

selama 4 minggu disertai kenaikan kadar hemoglobin > 2 gr/dl.

203

Penatalaksanaan anemia defisiensi besi

Setelah diagnosis ADB ditegakkan dan penyebab yang mendasarinya ditangani,

langkah berikutnya adalah pemulihan simpanan besi. Dengan asumsi penyerapan rata-

rata 10% dari besi dalam bentuk obat, kebutuhan zat besi elemental harian adalah 10 mg

pada anak-anak, laki-laki dewasa dan wanita paska menopause (dapat menyediakan 1

mg besi untuk tubuh), 20 mg pada wanita yang tidak hamil dan 30 mg pada wanita hamil.

Tentu saja, pasien yang menderita malabsorbsi seperti mereka yang telah menjalani

operasi lambung, memerlukan lebih banyak besi. Jika riwayat diet menunjukkan adanya

kekurangan, pasien harus didorong untuk meningkatkan diet mereka dengan makanan

yang kaya zat besi heme seperti daging merah (hemoglobin dan mioglobin) atau hati.

Besi non-heme yang lazim ada dalam sereal, kuning telur, dan sayuran berdaun hijau,

tidak efisien untuk diserap. Vitamin C dikenal dapat meningkatkan penyerapan zat besi

dan dapat ditambahkan dalam diet dengan penambahan buah jeruk. Sebaliknya, teh

dan kopi menghambat penyerapan zat besi sehingga pasien kekurangan zat besi harus

menunggu 1 – 2 jam setelah makan sebelum minum teh atau alternatifnya menghilangkan

teh dari diet mereka. Manajemen optimal mungkin memerlukan rujukan ke seorang ahli

diet atau ahli gizi untuk penilaian gizi yang lebih intensif dan disertai dengan konseling.

Sementara peninjauan makanan dan konseling adalah penting, diet saja biasanya tidak

memadai sebagai sumber zat besi pengganti pada kebanyakan pasien yang mengalami

anemia defisiensi zat besi (Alleyne et al., 2008).

Prinsip dasar penatalaksanaan ADB terdiri dari pemberian besi untuk mengisi

kekurangan besi, pengobatan terhadap penyakit dasar, tindakan untuk mengatasi keadaan

darurat. Pemilihan terapi ADB mempertimbangkan beberapa faktor. Penatalaksanaan

ADB yang simtomatik atau dengan gangguan hemodinamik memerlukan transfusi sel

darah merah. Sedangkan pada penderita yang lebih muda, memiliki daya adaptasi yang

cukup baik terhadap keadaan anemia tersebut, terapi yang diberikan dapat bersifat lebih

konservatif. Adapun indikasi dilakukan transfusi adalah apabila gejala anemia yang sangat

simtomatik, seperti anemia dengan kelainan hemodinamik, penderita dengan perencanaan

operasi segera, juga penderita hamil dengan kadar Hb < 7 g/dL pada dua minggu terakhir

masa kehamilannya (Adamson, 2001).

Pada sebagian besar penderita ADB, diberikan terapi besi oral, dan hampir

seluruhnya menunjukkan perbaikan klinik dan laboratorik yang baik. Pada umumnya

semua sediaan besi dapat diabsorpsi dengan baik di saluran cerna Preparat besi yang

beredar sangat bervariasi mulai dari garam besi yang sederhana sampai sediaan besi yang

komplek. Sasaran terapi penggantian besi pada pasien dengan kehilangan darah adalah

untuk mengganti defisit besi. Defisit besi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan

pada tabel 12 di bawah. Pertama, hitung defisit hemoglobin dengan mengurangi jumlah

hemoglobin saat ini dari sasaran 14g/dL. Kedua, hitung defisit hemoglobin total tubuh

dalam gram dengan mengalikan volume darah normal 65 mg/kg. Sebagai contoh, pria

dewasa 70 kg akan memiliki 4.550 ml atau 45 dLvolume darah. Jika saat ini hemoglobinnya

10g/dL maka defisit hemoglobinnya adalah 4 g/dL dan total defisit hemoglobinnya adalah

180 g. Terdapat 3,3 mg besi untuk setiap gram hemoglobin di darah. Terakhir, kalikan

total defisit hemoglobin dengan 3,3 mg untuk menghitung defisit besi sehingga total

defisit besi adalah 594 mg (Castro et al., 2010)

204

Tabel 12. Persamaan untuk menghitung defisit besi (Castro et al., 2010)

Defisit hemoglobin (g/dL) = target hemoglobin of 14 g/dL – kadar hemoglobin

Volume darah normal (mL) = 65 mL/kg

1.000 mL = 10 dL

Defisit besi (mg) = defisit hemoglobin x 3,3 mg iron

1. Terapi besi oral

Tablet besi umumnya mengandung salah satu dari tiga garam besi yaitu besi sulfat,

besi glukonat, dan besi fumarate. Penting untuk disadari, bagaimanapun, bahwa tablet

garam sulfat mengandung dua kali jumlah besi dalam tablet dari dua garam lainnya,

meskipun perbedaan berat molekul dari senyawa yang bersangkutan mengaburkan fakta

ini. Karena itu, satu tablet sulfas ferosus akan memberikan jumlah elemental yang sama

dengan dua tablet besi glukonat atau dua tablet besi fumarat. Pemilihan formula jenis

suplemen besi juga merupakan hal yang membingungkan. Besi oral dapat diberikan

sebagai tablet ataupun larutan. Diantara bentuk-bentuk tablet oral, ada tablet salut non-

enterik, tablet salut enterik dan tablet lepas lambat. Tablet besi salut non-enterik yang

paling sering digunakan sebagai pengobatan awal karena biaya yang lebih rendah.

Tablet lepas lambat dan salut enterik dianjurkan karena mereka lebih dapat ditolerir

dibandingkan dengan tablet salut non-enterik. Namun kedua bentuk tadi kurang efektif

karena mengandung jumlah zat besi yang lebih sedikit dan kandungan besinya tidak dapat

dilepaskan dalam duodenum, yaitu di tempat di mana besi paling banyak diserap. Bahkan,

pasien yang tidak berhasil diobati dengan tablet besi salut enterik dan tablet lepas lambat

masih dapat diperbaiki dengan pemberian tablet besi salut non-enterik (Aleyne et al.,

2008).

Ada banyak variabel yang dapat meningkatkan atau menghambat penyerapan tablet

besi. Perbedaan dalam kapasitas penyerapan besi kemungkinan besar ditentukan tingkat

keasaman dalam duodenum dan jejunum yang dibutuhkan untuk kelarutan besi. Untuk

besi yang dilepaskan di luar tempat tadi, lingkungan basa akan mengurangi penyerapan.

Idealnya, pasien jangan minum tablet besi dalam waktu 1 – 2 jam setelah minum antasida.

Penghambatan penyerapan zat besi obat lain yang mengurangi asam lambung seperti H2

blocker mungkin bahkan akan berlangsung lebih lama. Penyerapan juga terhambat bila

diminum bersama-sama dengan tetrasiklin, susu, dan bahan yang mengandung fosfat,

minuman berkarbonasi seperti minuman ringan. Bahkan garam kalsium, fosfor dan

magnesium yang terkandung dalam tablet multivitamin akan mengganggu penyerapan

besi elemental. Karenanya tablet multivitamin tidak direkomendasikan sebagai terapi

tunggal untuk anemia kekurangan zat besi. Pemberian tablet besi direkomendasikan

diantara waktu makan atau sebelum tidur, untuk menghindari efek basa dari makanan

dan untuk mengambil keuntungan dari produksi asam lambung yang mencapai puncaknya

saat larut malam (Stang et al., 2005).

Preparat besi yang dipilih haruslah berdasarkan biaya, efektivitas dan profil efek

samping. Dosis harian suplemen besi yang direkomendasikan untuk pengobatan ADB

pada pria dewasa adalah 150 – 200 mg per hari. Formula besi yang tersedia saat ini

diuraikan pada tabel 13 di bawah. Preparat yang paling banyak tersedia adalah ferous

sulfat dengan sediaan 200mg mengandung 66 mg besi elemental. Pemberian ferous

sulfat dengan tujuan terapi pengganti pada ADB diberikan dengan dosis 300 mg perhari

205

dibagi dalam 3 atau 4 dosis dan akan menyebabkan terjadinya absorpsi besi sebanyak

50 mg perhari. Keadaan ini akan menyebabkan terjadinya peningkatan produksi eritrosit

2 – 3 kali lipat bila sumsum tulang dan rangsangan eritropoitin dalam keadaan normal.

Target terapi ADB adalah tidak hanya memperbaiki anemianya, tetapi juga meningkatkan

cadangan besi tubuh paling sedikit mencapai ½ - 1 g. Untuk mencapai hal ini penderita

ADB perlu diberikan besi 6 – 12 bulan (Adamson, 2001). Preparat lainnya seperti ferous

glukonat, ferous fumarat atau bentuk komplek besi polimaltosa (KBP). Pada umumnya

sediaan ini lebih mahal, namun memiliki kelebihan tertentu. Ferous fumarat merupakan

bentuk garam dari besi. Setiap 325 mg sediaannya mengandung 106 mg besi elemental.

Sedangkan ferous glukonat tersedia dalam sediaan 325 mg yang mengandung besi

elemental 30mg. Bentuk preparat besi komplek besi (III)-hidroksida polimaltosa (KBP),

adalah formula besi dimana masing-masing partikelnya terikat pada suatu polimer

karbohidrat (polimaltosa). Sehingga hal ini mengakibatkan bentuknya tidak dirusak

dalam saluran cerna, juga mencegah interaksi antara besi dengan makanan dan menjamin

bioavailabilitas zat besi. Kemiripan strukturnya dengan feritin mengakibatkan sediaan

ini lebih mudah diabsorbsi secara alami dan tidak mengalami proses oksidatif di saluran

cerna. Sediaannya 100 mg mengandung 100 mg KBP. Terdapat pertimbangan diet seperti

juga pertimbangan formula yang harus diingat saat merekomendasikan suplemen besi

oral dan memberikan konseling yang baik pada pasien.

Saat memberikan besi oral, paling baik adalah saat perut kosong, hal ini karena

garam besi terikat dengan makanan di perut dan mengganggu penyerapannya sebagai

tambahan, besi diserap terbaik dalam kondisi lingkungan asam. Besi harus dipisahkan 2 –

4 jam dari makan, khususnya makanan yang kaya serat seperti sereal, semua antasida, kopi,

teh atau susu serta antibiotika quinolone (Alleyne et al., 2008). Data menyebutkan bahwa

diperkirakan sebanyak 10 – 20% pemberian besi oral akan disertai dengan gangguan

nyeri perut, mual, muntah, diare atau konstipasi. Gejala ini biasanya timbul 30 – 60 menit

setelah terapi, kadang-kadang bisa timbul dalam 2 – 3 hari setelah terapi. Efek samping

ini berhubungan dengan dosis, makin tinggi dosis kemungkinan terjadinya keluhan di

atas makin besar (Adamson, 2001).

Besi diserap di duodenum dan jejunum proximal, karena itu formula besi enteric

coated (salut lapis), tidak akan terserap sampai jauh ke dalam saluran cerna. Jika

pasien mengeluh rasa tidak nyaman di perut karena suplemen besi, lebih baik suplemen

besi diberikan bersama makan atau makanan ringan dalam jumlah kecil. Hal ini akan

mengurangi absorbsi, tetapi paling tidak, tidak akan melewati lokasi absorbsi seperti pada

formula besi enteric coated (Aleyne et al., 2008).

Tabel 13. Formula besi oral yang tersedia (Aleyne et al., 2008).

Formulasi Merek Besi elemental

(%)

Bentuk sediaan

Besi karbonil Feosol with

Carbonyl Iron,

Ferracap,

Ferralet 90,

Icar, Iron

Chews

100 Tablet, Tablet

kunyah, Larutan

Ferric ammonium Iron Citrate 18 Kapsul

citrate

206

Formulasi Merek Besi elemental Bentuk sediaan

(%)

Bisglisinat ferosus Bluebonnet

Chelated Iron

Albion, Amino

acid, Celate

Ferrocel

Fumarate ferosus Ferro Sequels

time release

tablets, Nephro

Fer, Ferretts,

Replparenterala

Gluconat ferosus Fergon,

Floradix

Sulfate ferosus Feosol with

ferrous Sulfate

20 Kapsul, tablet

33 Tablet, Tablet

kunyah

12 Tablet

20 Larutan oral, tablet,

enteric coated dan

film coated tablets

Sulfate ferosus

(kering)

Hemeiron

polypeptide

Komplek besi

polisakarida

Feratab, Slow

FE

Proferrin ES,

Proferrin, Forte

Niferex,

Niferex 150,

ferrex 150

30 Kapsul, tablet,

extended release

tablets

100 Kapsul

100 Kapsul, larutan,

film coated tablets

Pendekatan umum untuk kekurangan zat besi pada orang dewasa terdiri dari dosis

harian 150 – 200 mg besi elemental. Hal ini memerlukan resep satu tablet besi sulfat 3 kali

sehari karena masing-masing tablet besi sulfat mengandung sekitar 60 mg besi elemental.

Dengan asumsi bahwa 10% dari besi diserap, konsentrasi hemoglobin sepenuhnya dapat

diperbaiki setelah 4 minggu pada pasien dengan anemia yang moderat dan defisiensi

zat besi tanpa komplikasi (sekitar 500 – 800 mg zat besi, cukup untuk 500 hingga 800

mL packed red cells, atau cukup untuk meningkatkan hemoglobin darah keseluruhan

2 – 3 g/dL). Untuk memenuhi simpanan zat besi, beberapa ahli merekomendasikan

pemberian tablet besi ini selama beberapa bulan. Sayangnya, pendekatan ini sering gagal.

Sekitar 20 persen pasien mengalami ketidaknyamanan pada saluran pencernaan ketika

diberikan 180 mg besi elemental per hari, dan 30 persen pasien dapat menghentikan

sendiri pengobatannya. Hambatan utama terhadap sukses terapi besi oral berhubungan

dengan dosis, efek samping pada saluran pencernaan bagian atas seperti mual dan nyeri

epigastrium yang terjadi sekitar satu jam setelah konsumsi obat. Efek samping yang lain

seperti sembelit dan diare tidak berhubungan dengan dosis dan mudah diatasi dengan obat

simtomatik saja (misalnya magnesium sitrat untuk sembelit). Jika seorang pasien dengan

cepat menjadi sembelit atau mual akibat dosis yang biasa 150 – 200 mg besi elemental

per hari, maka dilakukan pengurangan dosis atau perubahan dari jenis garam besi yang

diberikan (dan karenanya kandungan besi elemental per tablet). Tindakan ini sebagian

besar melibatkan pengurangan dosis dengan memperpanjang interval dosis. Manuver ini

akan memungkinkan penderita yang mengalami keluhan untuk masih mencoba untuk

melanjutkan terapi oral dan menghindari terapi parenteral (Beutler,2003).

207

Di beberapa pusat, tes untuk mengetahui kapasitas penyerapan zat besi oral dilakukan

untuk mengetahui adanya kecurigaan malabsorpsi pada pasien anemia defisiensi besi.

Kadar serum besi puasa dibandingkan dengan kadar besi yang diukur 1 – 2 jam setelah

konsumsi oral 324 mg besi sulfat (66 mg besi elemental). Jika besi serum meningkat

lebih dari 100 ug/dl dari kadar besi basal maka proses penyerapan besi dianggap memadai

(Cook, 2005).

Pasien diberitahu bahwa respon terapi yang baik yaitu diharapkan akan merasa

lebih baik dalam beberapa hari setelah pengobatan. Setelah pemberian suplemen besi

oral, retikulosit akan mencapai puncak dalam 7 – 10 hari pada pasien dengan anemia

sedang sampai berat. Pada anemia ringan, hanya sedikit atau tidak ada puncak peningkatan

retikulosit yang terlihat. Setelah sekitar 1 – 2 minggu, kadar hemoglobin akan mulai

meningkat. Hemoglobin diharapkan meningkat 2 g/dL setelah 3 minggu pengobatan

dimulai. Sasaran terapi adalah mengurangi defisit besi sebesar 50% dalam 1 bulan dan

dalam 6 – 8 minggu kadar hemoglobin akan mencapai normal.

Efek samping sangat sering terjadi pada pemberian suplemen besi oral. Mual,

konstipasi, rasa tidak nyaman di epigastrium dan muntah telah dilaporkan pada 10 – 20%

pasien yang mendapatkan besi oral. Bahwa besi diserap lebih baik saat perut kosong,

namun minum obat ini disertai dengan makanan, akan mengurangi rasa tidak enak di

perut yang diakibatkannya walaupun akan ada gangguan penyerapan besi pada tingkat

tertentu. Sebagai tambahan, pasien harus meningkatkan secara perlahan-lahan dosisnya

dari 1 tablet sampai menjadi 3 tablet perhari sesuai yang direkomendasikan. Tentu pasien

dapat berkonsultasi dengan dokternya soal mengganti tablet besi dengan dosis yang lebih

kecil kandungan besinya atau mereka bisa meminta mengganti bentuk tablet dengan cairan

untuk mempermudah mengatur dosisnya (Castro et al., 2010). Respon terhadap terapi

besi oral yang diberikan sangat tergantung dari absorpsi besi dan rangsangan eritropoitin.

Retikulosit umumnya mulai meningkat pada hari keempat sampai ketujuh setelah terapi

besi. Tidak adanya respon menunjukkan adanya beberapa kemungkinan seperti diagnosis

salah, dosis besi yang kurang, kepatuhan penderita kurang, masih ada perdarahan yang

cukup banyak atau adanya peyakit lain bersama-sama ADB (Beutler,2003).

2. Strategi pemberian dosis bersiklus

Ketika melakukan penyesuaian jenis regimen suplemen zat besi, harus diingat

bahwa menurunkan dosis harian membutuhkan durasi pengobatan yang lebih lama.

Misalnya, beralih dari besi sulfat ke besi glukonat akan menggandakan lamanya

pengobatan. Jika hubungan penting antara dosis dan durasi penggantian jenis tablet

besi tidak sepenuhnya dipertimbangkan, evaluasi setelah empat minggu mungkin tidak

terlalu tepat atau bahkan menyesatkan. Alih-alih memfokuskan penangan pada durasi

terapi, total dosis estimasi besi elemental dapat digunakan untuk memandu terapi, dan

penggantian dapat diberikan dalam suatu siklus. Menurut pendekatan ini, pasien harus

menentukan sendiri jenis penatalaksanaanya dalam hal jenis suplemen dan lama waktu

pengobatan yang bisa mereka toleransi. Jumlah besi elemental yang diserap di dalam usus

biasanya tidak konstan. Penyerapan dapat sangat bervariasi tergantung pada beberapa

faktor seperti kadar hemoglobin dan simpanan besi tubuh. Jumlah besi yang diserap

akan menurun apabila kekurangan zat besi sudah terkoreksi. Karena itu, tidak mungkin

untuk memprediksi persentase yang terlalu tepat dari besi yang akan diserap untuk setiap

individu, tetapi sekitar 10% – 20% dari dosis tablet besi oral akan diserap pada saat

208

memulai terapi. Dengan demikian dalam kajian ini, rata-rata diperkirakan 10% dari dosis

besi oral akan digunakan untuk memperkirakan dosis total yang dibutuhkan untuk terapi

pengganti besi.

Berdasarkan perkiraan bahwa penyerapan besi sekitar 10%, maka setidaknya 5000

mg besi elemental oral (diberikan di sini sebagai 1 siklus terapi) harus diresepkan untuk

mendapatkan penyerapan sekitar 500 mg. Perkiraan jumlah tablet yang diperlukan untuk

mencapai dosis ini berbeda tergantung dari jenis tablet besi yang diberikan. Untuk besi

sulfat, satu siklus terdiri dari 75 pil atau tiga pil setiap hari selama 25 hari untuk total sekitar

5000 mg besi per siklus. Diantara pasien dengan anemia sedang, siklus tunggal 5000 mg

cukup memadai untuk koreksi anemia dan pengganti simpanan besi secara parsial, yang

dibuktikan dengan peningkatan kadar serum ferritin. Jika anemia tidak terlalu parah dan

tidak ada komplikasi seperti kehilangan darah yang sedang berlangsung atau enteropati,

pemberian suplemen besi tambahan mungkin tidak diperlukan untuk koreksi anemianya.

Penilaian ulang tentang kondisi anemia setelah selesainya siklus pertama 5000 mg harus

dilakukan untuk menentukan apakah suplementasi besi tambahan diperlukan. Diantara

pasien dengan anemia yang lebih berat, perkiraan dosis alternatif dapat dibuat berdasarkan

kadar hemoglobin (tabel 14 di bawah). Jika seorang pasien diketahui memiliki defisit

besi yang saat ini sedang berlangsung (misalnya menoragia), dosis pemeliharaan dapat

disesuaikan dengan kebutuhan. Hal penting dari strategi dosis bersiklus ini adalah bahwa

dilakukan integrasi diantara beberapa faktor termasuk penyebab anemia defisiensi besi,

defisit besi total, bentuk sediaan tablet besi, dan lama waktu pengobatan untuk pelaksanaan

rencana terapi individual (Cook et al., 2003).

Tabel 14. Perkiraan dosis penggantian besi bersiklus (Aleyne et al., 2008).

A. Perkiraan dosis total besi elemental oral untuk koreksi anemia. Tambahan siklus

dosis mungkin diperlukan untuk mengisi simpanan besi.

(mg)*

5.000

10.000

15.000

Hemoglobin (gr/dl) Dosis total besi elemental

> 11

9-11

< 9

B. Penghitungan berdasarkan volume darah total dan hematokrit

Total defisit besi = defisit simpanan besi + defisit besi dalam hemoglobin

Defisit simpanan besi = 500 – 1.000 mg

Defisit besi hemoglobin = berat badan (lb) x (Hb target – Hb aktual)

Hb target 14 gr/dl

Perkiraan penggantian dosis besi elemental (mg) = 10 x defisit besi total

*Penyerapan besi diperkirakan 10%, BB 60 kg

3. Besi parenteral

Indikasi utama pemberian besi parenteral adalah perdarahan yang tidak terkontrol,

intoleransi, malabsorpsi dan kepatuhan terhadap besi oral yang rendah. Apabila satu

atau dua jam setelah pemberian sulfas ferosus 60 mg, terjadi peningkatan besi serum

kurang dari 100 μg% dari besi sebelumnya pada saat puasa maka secara sederhana dapat

209

disimpulkan terjadi malabsorpsi besi. Pemberian besi secara parenteral dapat dilakukan

dengan dua cara yaitu pemberian besi sekaligus dengan menghitung kebutuhan besi dan

cadangan besi dan yang lainnya adalah pemberian besi dalam dosis kecil dan berulang-

ulang. Jumlah besi yang dibutuhkan adalah BB (kg) X 2,3 X [15 – Hb penderita (g/dL)]

+ 500 atau 1.000 mg untuk cadangan besi (Beutler, 2003).

Terapi dengan besi parenteral harus dipertimbangkan jika pasien gagal dengan

besi oral. Beberapa penyabab dari kegagalan terapi oral antara lain diagnosa yang salah,

supresi sumsum tulang, disertai defisiensi folat dan B 12, tidak patuh minum obat,

malabsorpsi dari suplemen besi oral karena masalah saluran cerna seperti celiac disease

atau karena formula seperti tablet enteric coated, atau defisit besi yang melebihi dari besi

yang diserap. Yang menarik, respon hematologi pada besi parenteral tidak lebih cepat dari

respon besi oral (Castro et al., 2010).

Kasus lain dimana besi parenteral adalah pilihan yaitu pada pasien yang

mendapatkan eritropoietin stimulating agent, seperti pasien PGK dan kanker, karena

eritropoietin stimulating agent membutuhkan besi dalam jumlah yang signifikan untuk

proses eritropoiesis. Sebagai tambahan pasien dengan hemodialisis rutin membutuhkan

jumlah besi yang lebih tinggi karena seringnya kehilangan darah pada mesin hemodialisis

dan ketidakmampuan sebagian besar pasien ini untuk memanfaatkan besi oral. Terapi besi

parenteral juga dibutuhkan pada pasien dengan inflamatory bowel disease dan defisiensi

besi yang tidak dapat mentolerir besi oral.

Data yang dikeluarkan FDA pada 2006, melaporkan adverse drug effect (ADE)

yang terkait dengan besi dextran, besi sukrosa dan sodium ferric gluconate complex antara

2001 – 2003. Dari 30.063.800 dosis yang diberikan terdapat 11 kematian dan 1.141 ADE,

atau sekitar 38 kasus per sejuta. Iron dextran, Iron sucrose dan sodium ferric gluconate

complex dikaitkan dengan setidaknya 1 kematian. Disimpulkan resiko ADE, baik yang

mengancam nyawa maupun tidak, masih lebih rendah apabila menggunakan formula

sediaan parenteral yang tidak mengandung dextran karena dextran mempunyai berat

molekul yang lebih berat yang dikaitkan dengan lebih banyak ADE yang mengancam

nyawa.

Insiden ADE mengancam nyawa pada dextran dengan berat molekul tinggi adalah

11,3 per sejuta dosis (Chertow et al., 2006). Karena itu dextran dengan berat molekul

tinggi tidak akan direkomendasikan. Angka absolut ADE mengancam nyawa dapat dilihat

dalam tabel 15 dibawah. Ferumoxytol disetujui pada Juni 2009 karena itu tidak masuk

dalam penelitian FDA.

Tabel 15. Angka absolut ADE yang mengancam nyawa untuk formula besi parenteral

Besi parenteral Angka reaksi hipersensitivitas yang

berat

Dextran berat molekul rendah 0,7%

Besi sukrose < 0,1%

Sodium ferric Gluconate Complex 0,1%

Ferumoxytol 0,2%

ADE, adverse drug effect

Pada suatu uji klinik dari 1.726 pasien yang mendapat ferumoxytol, terdapat 3 laporan

reaksi hipersensitif serius, atau 0,2%. Namun, penelitian terkini yang membandingkan

bagian strukur fisikokimia dari ferumoxytol dengan besi dextran dengan berat molekul

210

rendah, besi sukrose dan sodium ferric gluconate menunjukkan ferumoxytol mungkin

mengandung lebih sedikit besi bebas dibandingkan preparat besi parenteral lainnya

(Balakrishnan et al., 2009).

Iron Dextran

Besi dextran adalah salah satu preparat besi injeksi yang paling tua yang ada di

pasaran. Diijinkan untuk pemberian secara intramuskular atau intarvena pada pasien yang

gagal atau tidak dapat mentolerir besi oral. Setiap milimeternya mengandung 50 mg besi

elemental sebagai kompleks besi dextran (ferri hidroksida and dextran). Biasanya dosis

ditentukan diagnosa penyakit dan indikasi. Besi yang dibutuhkan bisa dihitung dan dapat

diberikan sampai 2 mL (memberikan 50 mg besi elemental per mL) per harinya sampai

jumlah yang dibutuhkan tercapai. Pasien dengan ADB yang kondisinya kronis seperti

pada pasien CKD mungkin membutuhkan penyimpanan besi untuk diisi ulang dengan

besi dalam dosis lebih kecil namun pemberian lebih sering. Iron dextran diberikan secara

parenteral perlahan dengan kecepatan tidak melebihi 1 mL per menit. Dosis harian

maksimal harusnya tidak melebihi 2 mL per hari untuk iron dextran yang tidak diencerkan

(Infed, 2009).

Setelah injeksi, sel dari retikuloendothelial sistem akan memisahkan kompleks

tersebut menjadi besi dan dextran. Dextran kemudian dimetabolisme atau diekskresikan

dan besi segera terikat dengan protein yang tersedia untuk menjadi bentuk fisiologisnya

sebagai hemosiderin atau feritin dan atau yang lebih sedikit transferrin. Besi ini akan

mengisi hemoglobin dan cadangan besi. Walaupun besi elemental terikat membentuk

feritin di tubuh sebagai besi fisiologis, serum feritin tidak akan mencapai puncak sampai

sekitar 7 – 9 hari dan perlahan-lahan kembali ke kadar basal setelah 3 minggu. Namun

demikian, respon terapi dapat dilihat dalam beberapa hari.

ADE dari pemberian iron dextran sering kali timbul lambat antara 1 – 2 hari dan

mereda dalam 3 – 4 hari. Reaksi yang sering dilaporkan meliputi, artralgia, sakit punggung,

menggigil, pusing, demam sedang sampai tinggi, sakit kepala, malaise, mialgia, mual dan

muntah (Infed, 2009). Pemberian parenteral dalam dosis yang besar dikaitkan dengan

peningkatan insiden reaksi ini. Seperti diketahui, iron dextran dapat menyebabkan reaksi

hipersensitif yang mengancam nyawa. Karenanya disarankan untuk melakukan tes dosis

terlebih dahulu sebelum pemberian dosis terapi yang pertama.

Injeksi Iron Sucrose

Injeksi iron sucrose digunakan untuk mengganti cadangan besi pada pasien gagal

ginjal baik yang tergantung maupun tidak dengan hemodialisa. Iron sucrose harus

diberikan secara parenteral dan tidak bisa diberikan secara intramuskular. Karena itu pada

pasien yang akses venanya sulit didapat, besiron dextran mungkin lebih menyenangkan.

Dosis rendah sampai dengan 200 mg iron sucrose mungkin diberikan secara bolus

2-5 menit, sementara dosis lebih dari 200 mg harus diencerkan dalam 250 mL Nacl 0.9%

dan diberikan perlahan lewat infus. Pasien dengan tekanan darah rendah atau pasien dengan

pengalaman reaksi pada tetesan cepat mungkin lebih baik dengan dosis 100 – 200 mg

yang diencerkan dalam NaCl 0,9% diberikan selama lebih dari 15 menit untuk mencegah

hipotensi dan menghindari gejala yang timbul. Prosedur berikut mungkin digunakan,

misalnya untuk mengganti 1000 mg besi dengan menggunakan iron sucrose: 100 mg

diberikan setiap sesi dialisis sebanyak 10 dosis, 200 mg diberikan pada 5 kesempatan

211

berbeda dalam 14 hari, 500 mg perlahan diberikan pada hari 1 dan 14 dan 300 mg, 300

mg kemudian 400 mg infus besi setiap 14 hari. Data farmakokinetik menunjukkan pada

pemberian 100 mg iron sucrose, besi segera diambil oleh sumsum tulang, hati dan lien.

Kemudian akan diikuti dimana, besi yang diinjeksikan ditemukan dalam sel darah merah

yang bersirkulasi, dengan kadar maksimal di sel darah merah didapatkan dalam 2 – 4

minggu.

ADE dengan iron sucrose adalah sama dengan produk besi injeksi lainnya, meliputi

nyeri di tempat suntikan, sakit kepala, gangguan pengecapan, distres saluran cerna dan

arthralgia. Iron sucrose memiliki profil keamanan yang lebih baik, karenanya tes dosis

tidak dibutuhkan pada produk ini. Jika reaksi hipersensitif terjadi, permberian ulang tidak

disarankan (Venofer, 2008).

Sodium Ferric Gluconate

Kompleks sodium ferric gluconate adalah komplek mikromolekul yang stabil.

Setiap ampul mengandung 62,5 mg elemental besi per 5 mL larutan sebagai garam

sodium dari ion ferric carbohidrat complex. Dengan dosis 125 atau 62,5 mg, dari

penelitian menunjukkan sekitar 80% besi yang terikat diantarkan ke transferin sebagai

ion mononuclear dalam 24 jam setelah pemberian. Rata-rata puncak transferrin tidak

melebihi 100% dan kembali mendekati kadar basal dalam 40 jam setelah pemberian.

Sodium ferric gluconate complex disetujui untuk digunakan pada orang dewasa dan anak-

anak lebih dari 6 tahun dengan ADB yang menjalani hemodialisa dan mendapatkan terapi

eritropoietin stimulating agent.

Untuk orang dewasa yang menjalani hemodialisa dan mendapat terapi ertropoietin

stimulating agent, pemberian total 1 gram sodium ferric gluconate mungkin dibutuhan

untuk memperoleh respon yang baik. Ini harus diberikan dalam dosis 125 mg sebanyak 8

kali pemberian berturut-turut. Dapat diberikan bolus injeksi perlahan dengan kecepatan

tidak lebih dari 12 mg permenit atau diincerkan dan diberikan lewat infus dalam 1 jam

atau lebih. Tes dosis sebanyak 2 mL sebaiknya dilakukan walau saat ini sudah jarang

dilakukan.

Reaksi hipersensitifitas serius berpotensi terjadi dengan sodium ferric gluconate,

seperti yang terjadi pada komplek besi karbohidrat lain. Seperti telah disebutkan

sebelumnya, penelitian menunjukkan ADE yang mengancam nyawa terjadi sekitar 0,1%

pada pasien yang mendapat sodium ferric gluconate complex. Flushing dan hipotensi

adalah efek merugikan yang mungkin terjadi selama hemodialisa dan ini memperberat

kejadian hipotensi yang terjadi selama proses hemodialisa. Untuk mengurangi efek

yang merugikan, hindari pemberian yang terlalu cepat. Dosis lebih dari 125 mg dapat

menyebabkan kejadian yang merugikan (Ferrlecit, 2006).

Ferumoxytol

Ferumoxytol adalah besi injeksi paling akhir yang disetujui FDA. Ini juga

diindikasikan untuk pengobatan ADB pada pasien dewasa dengan PGK. Ferumoxytol

adalah besi oksida super para-magnetic yang diselaputi cangkang karbohidrat. Cangkang

karbohidrat ini membantu mengisolasi besi bioaktif sampai kompleks ini memasuki

sistem retikuloendotelial, makrofag, lien dan sumsum tulang dimana besi akan dilepaskan.

Besi kemudian ditransfer ke plasma transferin untuk bergabung membentuk hemoglobin

atau dirubah menjadi feritin untuk penyimpanan. Ferumoxytol diberikan dengan dosis

212

510 mg injeksi parenteral dilanjutkan dengan injeksi 510 mg kedua pada 3 – 8 hari

kemudian. Tiap injeksi 510 mg diberikan bolus dengan kecepatan 1 ml perdetik (30 mg

per detik) (Feraheme, 2009). Sama seperti preparat besi injeksi lainnya, ferumoxytol

dapat menyebabkan reaksi anafilaksis serius dan reaksi hipersensitivitas lainnya, karena

itu, monitor pasien untuk tanda dan gejala hipersensitivitas setidaknya selama 30 menit,

harus dilakukan. Tes dosis tidak diperlukan, namun direkomendasikan ferumoxytol hanya

diberikan jika petugas dan peralatan untuk mengatasi reaksi tersebut tersedia. Hipotensi

dilaporkan pada 1,9% pasien dalam suatu penelitan klinis terhadap ferumoxytol, 3 pasien

diantaranya dengan reaksi hipotensi serius. Untuk meminimalkan kejadian hipotensi, pada

pasien dengan hemodialisa, pemberiannya sebaiknya dilakukan 1 jam setelah hemodialisa

selesai dan tekanaan darah stabil. ADE lainnya meliputi reaksi di tempat injeksi, diare,

mual, pusing dan konstipasi.

Karena formulanya yang unik, ferumoxytol dapat mempengaruhi kemampuan

diagnostik dari Magnetic Resonance Immaging (MRI) selama 3 bulan. Pabrik obat

merekomendasikan penggunaan T - 1 atau proton density weighted MR pulse sequence

jika MRI dibutuhkan, dilakukan dalam waktu 3 bulan setelah pemberian ferumoxytol.

Ferumoxytol bagaimanapun tidak mempengaruhi x ray, computed tomography, positron

emission tomography, single photon emission computed tomography, ultrasound atau

nuclear medicine imaging. Saat memilih produk besi parenteral, rute pemberian, total besi

yang dibutuhkan, kenyamanan pasien dan akses ke pelayanan kesehatan haruslah menjadi

pertimbangan. Produk iron dextran bersifat unik dalam hal dapat diberikan intramuskuler

dan dosis total infusnya, namun produk ini membawa resiko ADE mengancam nyawa

yang paling tinggi. Produk besi yang lebih baru seperti iron sucrose dan sodium ferric

gluconate memiliki profil keamanan yang lebih baik dan karena itu lebih dipilih untuk

pasien yang menjalani hemodialisa. Namun kelemahannya harus diberikan dalam dosis

yang lebih kecil, yang mana mungkin kurang memadai pada pasien PGK non-hemodialisa

dan pasien dialisa peritoneal yang membutuhkan dosis besi pengganti yang lebih besar.

Ferumoxytol mungkin lebih dipilih dalam kondisi ini, karena dapat diberikan dalam dosis

yang lebih besar dengan cara injeksi parenteral cepat dan hanya membutuhkan 2 kali

kunjungan klinik.

Mengevaluasi laboratorium secara rutin untuk menilai respon hematologi atau tetap

adanya defisiensi besi dan untuk mencegah overload besi adalah hal yang penting pada

pasien yang mendapat terapi besi. Data hemoglobin/hematokrit, saturasi transferin dan

feritin diperiksa untuk evaluasi 1 bulan setelah injeksi dilakukan. Hindari memeriksa kadar

besi dalam 24 jam setelah pemberian ferumoxytol karena mungkin akan mendapatkan

nilai besi serum dan transferin yang salah karena turut terukur juga besi dalam kompleks

ferumoxytol (Feraheme, 2009; Castro et al., 2010).

4. Transfusi darah

Transfusi darah mungkin diperlukan pada pasien denganADB jika pasien mengalami

perdarahan aktif dan jika tidak stabil secara hemodinamik atau jika pasien menunjukkan

tanda dan gejala kekurangan oksigen yang berat. Banyak institusi dan rumah sakit

memberikan penuntun, kapan transfusi dibutuhkan. Setiap kantung PRC mengandung

200 – 250 mg besi dan diharapkan dapat menaikkan kadar Hb sekitar 1 g/dL.

Reaksi merugikan akibat transfusi adalah jarang, namun hal ini dapat mengancam

nyawa. Kelebihan cairan mungkin terjadi, khususnya pada pasien yang mengalami

213

gangguan ginjal atau gagal jantung kongestif atau pasien yang mendapat transfusi multipel.

Pengobatan biasanya melibatkan diuretik parenteral, seperti 20 – 40 mg furosemide yang

bisa diberikan sebagai profilaksis pada kasus yang berisiko untuk kelebihan cairan atau

diberikan diantara dua kantung PRC yang ditransfusikan. Reaksi transfusi hemolitik

akut adalah kejadian yang mengancam nyawa, terjadi terutama karena incompatibilitas

ABO. Hemolisis intravaskular terjadi dan mungkin diawali dengan nyeri punggung,

demam, sesak nafas, menggigil dan hipotensi. Reaksi transfusi hemolitik akut haruslah

dibedakan dengan yang lebih sering terjadi berupa reaksi transfusi demam non-hemolitik

dan reaksi rigor-chill, yang mana walaupun tidak menyenangkan namun tidaklah

serius. Reaksi transfusi demam non-hemolitik dapat diobati dengan acetaminophen dan

diphenhidramin.

Komplikasi penyakit infeksi, seperti infeksi bakteri dan virus, jarang terjadi dalam

praktek saat ini karena metode skrining dan teknik aseptik yang tepat. Bagaimanapun

virus seperti HIV dan hepatitis dapat ditransmisikan dari donor ke penerima darah. Infeksi

bakteri mungkin terjadi karena metoda serupa atau karena kontaminasi saat mengambil

atau menyimpan darah yang didonorkan. Reaksi merugikan lain yang juga mungkin

terjadi adalah acute lung injury akibat transfusi, graft versus host disease, reaksi alergi

dan anafilaksis (Castro et al., 2010).

4. Anemia defisiensi besi pada populasi spesifik

Anemia defisiensi besi pada orang tua

Anemia adalah kelainan hematologi yang paling menonjol pada orang tua, dan

bukan merupakan respon fisiologis karena bertambahnya umur. Prevalensi secara

keseluruhan pada populasi orang tua di Inggris adalah 20,1% pada laki dan 13,7% pada

wanita. Penyebab anemia adalah beragam dan diduga APK merupakan penyebab tersering,

namun ADB juga cukup sering ditemukan dan membutuhkan pemeriksaan lebih lanjut.

Pada satu studi dijumpai lebih dari ¼ pasien yang masuk ke ruangan perawatan akut

untuk orang tua adalah APK (35%) dan ADB (15%). Kriteria anemia menurut WHO

adalah kadar hemoglobin < 13 gr/dl pada laki dan < 12 gr/dl pada wanita. Ada banyak

variasi dari batas bawah untuk penentuan anemia pada bernagai studi (< 10 – 11,5 gr/dl

untuk wanita dan < 12,5 – 13,8 gr/dl untuk laki) dan mungkin batas paling bawah dari

angka rujukan yang dipakai untuk mendefinisikan anemia. Dengan bertambahnya umur

akan terjadi penurunan yang progresif dari kapasitas fisiologis dari hemopoiesis sumsum

tulang. Namun demikian, pada pasien tua dengan hemoglobin < 12 gr/dl atau hematokrit

< 36% dapat diperkirakan terjadi gangguan yang menyebabkan adanya anemia. Pada

satu studi dilaporkan bahwa anemia, yang dibuat berdasarkan kriteria WHO akan diikuti

dengan peningkatan angka kematian terutama pada umur 85 tahun atau lebih. Di Amerika

ADB ditemukan sekitar 4% pada orang tua, sekitar 3,5 – 5,3% di Inggris. (Mukopradhyay

et al., 2002).

1. Pemeriksaan laboratorium

Feritin serum merupakan tes non-invasif yang bisa dipakai untuk mendiagnosis ADB

pada semua populasi. Akan tetapi pada pasien tua hal ini harus diinterpretasikan dengan

lebih hati-hati karena feritin serum cendrung akan meningkat dengan bertambahnya umur.

Pada salah satu studi yang melibatkan individu-individu sehat berumur 85 tahun, feritin

serum pada laki ditemukan sebesar 130 ug/l dan wanita 98 ug/l dan tidak didapatkan

214

perbedaan yang bermakna diantara mereka. Pada kadar feritin serum yang rendah hampir

pasti disebabkan ADB akan tetapi kadar yang normal atau sedikit meningkat dapat

dijumpai pada pasien defisiensi besi bersamaan dengan adanya inflamasi, keganasan

atau penyakit hati. Pada individu dewasa, kadar feritin serum < 12 ug/l adalah diagnosis

untuk ADB. Akan tetapi pada pasien anemia yang berumur 65 tahun, diagnosis ADB

lebih mungkin apabila kadar feritin serum sekitar 45 ug/l. Hal ini didukung studi yang

dilakukan pada kelompok orang tua (umur rerata antara 79 – 82 tahun), dimana 84%

peserta dengan kadar serum feritin 12 – 45 ug/l ditemukan dengan pengecatan besi di

sumsum tulang yang negatif. Diduga bahwa pada orang tua eritropoiesis yang kekurangan

besi sudah terjadi pada serum feritin sekitar 75 ug/l (Guyatt et al.,1992). Kemungkinan

ADB akan sangat kecil apabila feritin serum > 100 ug/l.

Pada kondisi yang lebih kompleks, diperlukan tes lainnya seperti kadar besi serum

yang rendah < 10 umol/l dan peningkatan TIBC > 70 umol/l serta saturasi transferin yang

rendah < 15%. Namun perlu diperhatikan kadar besi serum dan transferin akan menurun

pada orang tua, disamping adanya variasi diurnal dari kadar besi serum. Pemeriksaan

transferin reseptor serum dapat dipakai untuk membedakan antara ADB dengan APK

dimana sTfR biasanya meningkat pada ADB dan tetap normal pada APK. Sayang sekali

tes ini cukup mahal dan belum terbukti bermanfaat pada orang tua. Hanya pada satu

studi yang mendapatkan adanya peningkatan kadar sTfR pada pasien ADB yang berusia

lanjut. Pengecatan besi pada preparat sumsum tulang merupakan standar diagnosis

ADB tapi karena terlalu invasif terutama pada pasien tua tindakan ini digantikan dengan

pemeriksaan yang lebih mudah seperti serum feritin dan lainnya (Castro et.al.,2010).

2. Penyebab anemia defisiensi besi pada orang tua

Apabila riwayat perdarahan tidak dijumpai, ADB pada orang tua kadang dikaitkan

dengan diet tapi tersering sebagai akibat perdarahan yang tersembunyi pada saluran

makan. Penyebab tersering termasuk diantaranya penggunaan NSAID, polip atau kanker

kolon, kanker gaster, angiodisplasia dan penyakit inflamasi pada usus (inflammatory

bowel disease). Penyebab jarang lainnya yaitu coeliac disease, akibat gastrektomi,

telengiektasis pada usus, limfoma, leiomioma dan tumor lainnya. Pada studi 100 pasien

dengan ADB yang dikerjakan pemeriksaan gastroenterologi, ditemukan 37% dengan

lesi saluran cerna bagian atas dan 26% dengan perdarahan dari kolon. Setengah dari lesi

saluran cerna bagian atas adalah penderita peptik ulser dan 41% dari lesi di kolon adalah

kanker kolon.

Pemeriksaan saluran cerna

Evaluasi saluran cerna seyogianya dilengkapi kecuali pada kasus dimana ditemukan

adanya riwayat perdarahan yang berasal dari tempat lainnya. Pada pasien usia lanjut

dibandingkan dengan endoskopi, kolonoskopi merupakan pemeriksaan yang lebih penting

dilakukan untuk menemukan penyebab ADB. Biopsi pada usus halus dikerjakan pada saat

endoskopi untuk menyingkirkan adanya coeliac disease walaupun pada subyek orang tua.

Pada serial 656 pasien yang menjalani kolonoskopi untuk berbagai indikasi, kolonoskopi

merupakan tindakan yang cukup aman pada orang tua (umur rerata 77 tahun). Subyek

yang lebih tua menderita adenoma lebih banyak (6% vs 2%) dan lebih banyak ditemukan

divertikulitis (31% vs 18%) dibandingkan dengan pasien dengan umur lebih muda. Polip

adenoma yang jinak ditemukan dengan jumlah yang hampir sama antara kelompok tua

215

dan kelompok dengan umur lebih muda. Apabila fasilitas kolonoskopi tidak tersedia maka

pemeriksaan enema barium dengan kontras dobel dapat dipergunakan. Pada kasus dengan

kecurigaan pada rektum maka tindakan sigmoidoskopi dapat dilakukan. Ditemukan dua

kelainan patologis baik pada saluran cerna bagian atas maupun bawah pada salah satu

studi pasien ADB umur tua dengan insiden yang cukup tinggi yaitu 16%. Masalah penting

yang perlu diperhatikan adalah pada batas kadar hemoglobin berapa tindakan ini aman

dilakukan. Lesi saluran cerna dapat ditemukan pada lebih dari 80% pasien tua dengan

ADB dan hemoglobin < 10 gr/dl dan dua pertiga dari kasus tersebut mempunyai penyebab

yang dapat diobati. Studi terbaru menyatakan bahwa pada orang tua dengan defisiensi

besi (feritin serum < 50 ug/l) harus melakukan pemeriksaan gastrointestinal tidak peduli

berapapun kadar hemoglobinnya. Disini ditemukan lesi saluran cerna bagian atas sebesar

49% dari 96 pasien yang kadar feritin serumnya < 50 ug/l dan hemoglobin 13 gr/dl pada

laki atau < 12 gr/dl pada wanita. Lesi di kolon ditemukan 32% pada grup pasien tersebut.

Sebagai perbandingan 56% dari 55 pasien yang tidak menderita anemia tapi mengalami

defisiensi besi mempunyai lesi pada saluran cerna bagian atas dan 16% dengan kelainan

pada kolonnya. Akan tetapi tidak didapatkan perbedaan yang bermakna antara kedua

kelompok tersebut untuk kejadian kanker kolon. Dari studi ini disimpulkan ada cukup

bukti untuk melakukan pemeriksaan saluran cerna pada pasien tua dengan ADB yang

kadar hemoglobinnya < 13 gr/dl pada laki dan < 12 gr/dl pada wanita (Mukopradhyay et

al., 2002).

3. Penatalaksanaan anemia defisiensi besi pada orang tua

Pengobatan penyakit dasarnya akan mencegah berlanjutnya kehilangan darah.

Namun semua penderita ADB harus mendapat tablet besi untuk koreksi anemianya dan

mengisi cadangan besinya. Hal ini dapat dilakukan dengan pemberian tablet besi. Sulfas

ferosus 200 mg 3 x sehari merupakan pilihan yang paling murah walaupun glukonas

dan fumarat ferus adalah pilihan alternatif lainnya yang cukup efektif. Ketidak patuhan

terhadap obat merupakan hal yang umum dan mudah dideteksi dengan menanyakan

apakah kotorannya berwarna hitam. Pengobatan jangka panjang dengan regimen sehari

sekali dapat menghindari kegagalan pengobatan karena ketidakpatuhan akibat efek

samping obat pada saluran cerna. Ada kecenderungan untuk menggunakan tablet lepas

lambat sebagai terapi utama pada penderita ADB. Hal ini kurang diterima karena tablet

lepas lambat akan gagal memberikan efek terapi karena gangguan penyerapannya pada

duodenum dan jejunum bagian atas. Jumlah retikulosit meningkat hari 3 – 4 setelah

pemberian tablet besi dan mencapai puncaknya pada hari ke-10. Pemulihan dari kondisi

ADB akan terlihat dengan meningkatnya populasi sel normositik menggantikan sel yang

mikrositik sebagai akibatnya distribusi ukuran volume sel darah merah yang biasanya

meningkat (> 15%) pada ADB akan lebih meningkat yang mencerminkan adanya proses

eritropoiesis yang aktif. Kadar hemoglobin harus meningkat minimal 2 gr/dl setelah 3-

4 minggu. Kurangnya respon ini mencerminkan adanya ketidak patuhan, kehilangan

darah yang masih berlangsung, diagnosis yang salah dan adanya malabsorbsi. Untuk

mengisi cadangan besi tubuh tablet besi diberikan sampai minimal 3 bulan setelah kadar

hemoglobin normal (Mukopradhyay et al., 2002).

Pemberian besi parenteral hanya dipertimbangkan apabila terjadi intoleransi

terhadap minimal dua jenis formula besi oral atau terjadi ketidakpatuhan serta keluhan

adanya gangguan penyerapan. Ada banyak sedian besi parenteral antara lain besi sukrose

216

(iron dextran) yang diberikan dengan injeksi intavena yang lambat atau lewat infus.

Preparat lainnya adalah besi sorbitol yang diberikan melalui injeksi intramuskuler dan

tidak bisa diberikan secara intravena. Reaksi syok anafilaksis merupakan salah satu reaksi

yang sering ditemukan pada pemberian besi parenteral. Jenis terapi ini cukup berbahaya

dan cukup mahal akan tetapi peningkatan kadar hemoglobin juga tidak terjadi dalam

waktu yang lebih cepat kalau dibandingkan dengan pemberian besi oral. Pemberian total

dosis dari iron dextran dapat diberikan dengan sekaligus akan tetapi sering menimbulkan

keluhan artralgia. Pemberian metilprednisolon sebelum dan setelah total dosis iron dextran

dapat mengurangi dan meminimalisasi efek samping (Auerbach et al.,1998).

Penanganan defisiensi besi yang laten pada orang tua (kadar feritin serum rendah

dengan kadar hemoglobin normal) bisa membahayakan dan sampai saat ini belum ada

bukti yang jelas bahwa pemberian tablet besi bermanfaat. Seperti diketahui besi merupakan

senyawa yang berbahaya dimana kelebihan besi akan disertai dengan peningkatan

produksi radikal bebas dan resiko yang timbul akibat peningkatan ini. Kerusakan akibat

radikal bebas biasanya disebabkan radikal hidroksil yang diproduksi in vivo dari reduksi

hidrogen feroksida keberadaan besi (Fenton Reaction). Peningkatan besi tubuh akan

diikuti dengan peningkatan risiko timbulnya kanker. Akumulasi besi yang bebas pada

plak dan neurofibrillary dapat ditemukan pada penderita Alzheimer‟s, yang diduga

sebagai penyebab kerusakan saraf pada penderita tersebut. Besi juga merupakan senyawa

oksidan yang poten untuk LDL kolesterol dan proses oksidatif ini akan meningkatkan efek

aterogenik dari LDL ini. Satu studi pada laki umur pertengahan menyimpulkan bahwa

kadar cadangan besi yang tinggi merupakan faktor risiko terjadinya infark miokardium

terutama pada mereka yang kadar kolesterol LDLnya lebih besar dari 5 mmol/l. Studi

yang lain mendapatkan adanya hubungan antara peningkatan besi serum dan infark

miokard akut yang fatal akan tetapi tidak bisa menunjukkan adanya hubungan antara risiko

tersebut dengan besi dalam makanan ataupun pemberian tablet besi. Hemokromatisis

herediter merupakan hal yang tidak jarang ditemukan pada golongan kaukasian dan untuk

mencegah kerusakan organ, mereka-mereka ini memproteksi diri dengan menghindari

asupan besi yang berlebihan.

Transfusi darah

Peran dari transfusi darah merah pada pasien ADB pada umur tua merupakan

hal yang masih banyak diperdebatkan. Tindakan ini merupakan usaha yang mahal

dan berbahaya. Namun demikian usaha ini dapat dibenarkan pada pasien tua apabila

anemianya sangat berat dan terapi penyakit dasarnya masih belum bisa dilakukan. ADB

umumnya merupakan kondisi yang kronik sehingga tidak memerlukan tindakan yang

emergensi untuk koreksinya dengan melakukan transfusi. Banyak pasien ADB dengan

kronik anemia adalah asimtomatik walaupun kadar hemoglobinnya sudah sekitar 8 gr/

dl. Bahkan guideline yang dikeluarkan the British Society of Gastroenterology tidak

merekomendasikan transfusi sebagai salah satu terapi pada ADB. Akan tetapi tindakan

transfusi banyak dilakukan pada pasien dengan ADB. Hal ini terlihat pada studi pada 263

penderita ADB yang dirawat di rumah sakit mendapatkan transfusi darah merah sebanyak

19%, dimana hampir seperempat diantaranya tidak semestinya diberikan transfusi. Studi

lain melaporkan masih cukup banyak penderita ADB dengan kadar hemoglobin > 10 gr/

dl mendapatkan transfusi. Pada anemia yang kronik, transfusi hanya dibenarkan apabila

yang bersangkutan tidak memberikan respon pada terapi oral dan gejala anemia yang

217

sangat menonjol. Pada kasus tersebut antara lain keluhan kardiovaskuler yang berat

(angina pektoris, infark miokard akut, gagal jantung kongestif), kadar hemoglobin <

9 gr/dl dengan disertai keluhan dan riwayat kelainan jantung, hematokrit yang < 26%

atau hemoglobin < 9 gr/dl pada saat persiapan operasi, hemoglobin < 9 gr/dl sebelum

kemoterapi dan hemoglobin < 8 gr/dl pada pasien dengan gagal ginal kronik. Yang lebih

penting adalah menemukan penyakit dasarnya dan mengobatinya. The British Society of

Haematology (2001) merekomendasikan penggunaan transfusi darah merah pada pasien

dengan anemia kronik termasuk diantaranya ADB adalah apabila anemianya mengancam

nyawa. Pada pasien ADB yang patuh pada terapi besi oral dan tidak disertai dengan

komorbiditas seperti diatas akan tetapi membutuhkan transfusi yang berulang maka

perlu dilakukan pemeriksaan lanjutan seperti radiologi pada saluran cerna, enteroskopi,

angiografi mesenterika, bahkan kalau perlu dilakukan laparatomi dengan transiluminasi

usus (Mukhopadhayay et al., 2002).

Anemia defisiensi besi pada wanita hamil

Data anemia dari The World Health Organization mengestimasi prevalensi 14%

berdasarkan analisis regresi. Data terbaru menunjukkan prevalensi ADB pada wanita

hamil di negara industri sebanyak 17,4%, sedangkan insiden ADB di negara berkembang

meningkat secara signifikan sampai 56%. Walaupun suplementasi besi oral secara luas

digunakan untuk terapi ADB, tidak semua pasien memiki respon adekuat terhadap terapi

besi oral. Hal ini disebabkan beberapa faktor meliputi efek samping dari besi oral yang

mengarah pada kepatuhan yang buruk dan kurangnya efikasi. Efek samping, predominan

gangguan gastrointestinal, terjadi pada sejumlah besar pasien yang menerima preparat

besi oral.

1. Pemeriksaan laboratorium

Defisiensi besi dapat diklasifikasikan sebagai DB berat bila feritin serum dibawah

20 – 30 µgr/l, DB ringan sedang apabila kadar feritin 70 – 100 ug/l. kadar feritin dianggap

sebagai penanda pengganti untuk DB. Walaupun demikian, feritin serum merupakan

reaktan fase akut dan dapat meningkat pada kasus-kasus infeksi atau inflamasi, karena

itu tes penanda inflamasi secara bersamaan disarankan pada kasus-kasus anemia dengan

peningkatan feritin untuk menyingkirkan penyebab reaktif. DB umumnya tidak terjadi

apabila kadar feritin diatas 100 µg/l (Goddard et al., 2000). Walaupun studi cadangan

besi di sumsum tulang umumnya dianggap sebagai penanda definitif defisiensi besi, hal

tersebut tetap merupakan prosedur yang invasif dan tidak praktis untuk diaplikasikan

pada sebagian besar pasien. Pengukuran reseptor transferin terlarut (sTfR) dan feritin

serum merupakan alat untuk diagnosis ADB yang adekuat. Walaupun demikian, reseptor

transferin bukan merupakan tes yang terstandarisasi dengan baik, yang dapat dilakukan

secara andal dengan presisi tinggi di sebagian besar laboratorium di seluruh dunia.

Sementara itu, kadar feritin merupakan tes yang otomatis dan mudah dilakukan

di sebagian besar laboratorium di seluruh dunia; walaupun demikian penggunaannya

dibatasi pada kasus-kasus inflamasi atau infeksi karena dianggap dipengaruhi respon fase

akut dan karenanya secara negatif mempengaruhi nilainya pada interpretasi klinis hasil

tes. Tes laboratorium yang umumnya tersedia untuk menentukan status besi, contohnya,

besi serum, transferin, total iron-binding capacity (TIBC), saturasi transferin dan feritin

digunakan secara luas di seluruh dunia secara praktis klinis.

218

Studi terbaru mendemonstrasikan bahwa kadar hepsidin berkurang pada defisiensi

besi. Pengukuran kadar hepsidin darah atau urin dapat dicapai dengan spektrometri massa

dan immunoassay di serum, plasma dan urin. Walaupun demikian, kegunaan diagnostik

hepsidin serum pada defisiensi besi belum ditentukan dalam aplikasi klinis. Walaupun

demikian, estimasi hepsidin nampaknya merupakan tes yang berpotensi akurat yang

mencerminkan status besi yang sesungguhnya dengan limitasi yang lebih sedikit (Nemetz

et al., 2009).

Secarakeseluruhan, teknologibarusepertitesretikulosithipokromikdanhemoglobin

retikulosit, sTfR, dan hepsidin menurut laporan telah dikembangkan dengan sensitifitas,

spesifisitas, reprodusibilits dan efektifitas biaya yang lebih tinggi. Hal ini dapat dijadikan

alat skrining yang dapat diandalkan untuk defisiensi besi di masa yang akan datang. Tentu

tidak akan ada artinya bila tidak ada data spesifik mengenai perbedaan penanda-penanda

tersebut pada populasi hamil versus non hamil. Walaupun demikian, pada prinsipnya tidak

ada perbedaan esensial yang terjadi dalam metabolisme besi pada populasi hamil versus

non-hamil kecuali untuk peningkatan kebutuhan besi pada wanita hamil (Khalafallah et

al., 2012).

Metabolisme besi pada kehamilan.

Selama kehamilan, hepsidin fetus mengendalikan transfer besi plasenta dari plasma

maternal ke sirkulasi fetal. Saat konsentrasi hepsidin rendah, besi memasuki plasma

dengan kecepatan tinggi. Saat konsentrasi hepsidin tinggi, ferroportin diinternalisasi,

dan besi terperangkap dalam enterosit, makrofag, dan hepatosit. Kebutuhan harian besi

eksternal relatif kecil yaitu antara 1 sampai 8 mg per hari. Walaupun demikian, lebih

banyak besi eksternal dibutuhkan untuk menyeimbangkan peningkatan kebutuhan besi

khususnya kebutuhan fisiologis selama pertumbuhan, kehamilan dan laktasi. Peningkatan

kebutuhan besi yang signifikan ini dibutuhkan untuk perkembangan fetus dan plasenta,

disamping kebutuhan tambahan untuk mendukung volume darah ibu. Demikian pula,

wanita hamil merupakan individu yang kehilangan besi selama dan setelah persalinan.

Total kehilangan besi yang berhubungan dengan kehamilan dan laktasi mendekati 1000

mg. Karena itu, kebutuhan diet harian yang direkomendasikan untuk besi pada kehamilan

adalah 27 mg dibandingkan 8 mg pada populasi dewasa yang tidak hamil. Laktasi

membutuhkan kebutuhan diet harian sebanyak 10 mg (National Academy of Science,

2001).

Strategi terkini untuk menilai defisiensi besi selama kehamilan.

Hitung darah lengkap dan nilai MCV yang memungkinkan diagnosis anemia

mikrositik dianggap sebagai alat skrining yang baik untuk ADB. Walaupun demikian, di

wilayah dimana hemoglobinopati cukup sering dijumpai dan hal ini dihubungkan dengan

adanya mikrositosis, studi besi khususnya kadar feritin tetap menjadi penanda untuk

ADB. Berdasarkan kadar ferritin, defisiensi besi(DB) dapat diklasifikasikan sebagai DB

berat bila kadar feritin < 30 µgr/dl atau DB ringan-sedang bila feritin < 1.000 µgr/dl dan >

30 µgr/dl (terdapat rentang normal yang lebar antara 20 dan 464 tergantung laboratorium

dan metode yang digunakan). Pada kasus-kasus dimana feritin meningkat > 100 µgr/l

bersamaan dengan anemia, kausa lain dari anemia harus dicari. Tes komplementer lain

pada studi besi seperti besi serum, kapasitas pengikatan besi dan saturasi transferin

berguna dalam mengkonfirmasi diagnosis ADB (Khalafallah et al., 2012).

219

Defisiensi besi (DB) pada wanita

Defisiensi besi nutrisional merupakan gangguan defisiensi yang paling sering

dijumpai di dunia, mempengaruhi lebih dari dua juta manusia di seluruh dunia, dengan

risiko khusus pada wanita hamil. Data dari World Health Organization menunjukkan

bahwa ADB pada kehamilan merupakan masalah signifikan di seluruh dunia dengan

prevalensi sekitar 14% pada wanita hamil di negara industri sampai sekitar 56% di negara

berkembang (WHO, 1992). Lebih jauh lagi, ADB tidak hanya mempengaruhi sejumlah

besar wanita dan anak-anak di negara berkembang, namun juga dipertimbangkan sebagai

satu-satunya defisiensi nutrien yang juga secara signifikan prevalensi di dunia yang

sudah maju. Jumlah pasien dengan DB dan ADB sangat banyak yaitu lebih dari 2 miliar

manusia, hampir 30% populasi dunia, dengan prevalensi yang bervariasi, dan variasi dari

distribusi dan faktor-faktor yang berkontribusi di berbagai bagian dunia yang berbeda.

Defisiensi besi mempengaruhi lebih banyak wanita dibandingkan kondisi-kondisi lain,

sehingga dianggap suatu epidemi krisis kesehatan publik. Umumnya bermanifestasi tidak

terlalu nyata dan harus dipertimbangkan sebagai penyakit kronik dengan progresifitas

lambat yang seringkali diremehkan dan tidak diterapi walaupun beberapa peringatan dan

kewaspadaan telah dikampanyekan WHO (1992).

Prevalensi ADB yang tinggi pada wanita memiliki konsekuensi kesehatan yang

substansial dengan bahaya sosioekonomi, meliputi hasil kehamilan yang buruk, gangguan

penampilan kognitif, dan penurunan kapasitas kerja dan serta produktivitas (Zimmermann

et al., 2007). Karena pentingnya dan konsekuensi anemia defisiensi besi, khususnya

pada wanita di usia produktif, beberapa konferensi internasional tentang nutrisi telah

mengangkat masalah ini dengan tujuan mengurangi prevalensi defisiensi besi pada wanita

usia produktif namun tanpa keberhasilan yang berarti. Dan tetap terdapat kekurangan

data mengenai efeknya pada kesejahteraan pasien baik pada ibu maupun pada janinnya

(Goddard et al., 2000).

Definisi anemia pada wanita hamil dan tidak hamil.

Anemia pada kehamilan umumnya didefinisikan sebagai Hb < 11 gr/dl atau < 11

gr/dl pada beberapa pedoman praktis klinis dengan sedikit variasi berdasarkan trimester

kehamilan. Walaupun demikian, kadar hemoglobin < 10 gr/dl mengindikasikan anemia

pada berbagai stadium kehamilan dimana investigasi dan terapi harus segera dimulai

karena potensi konsekuensi serius untuk ibu dan bayinya, dengan peningkatan risiko

retardasi pertumbuhan intrauterin dan kelahiran prematur. Sementara itu, anemia pada

wanita usia reproduktif didefinisikan sebagai Hb < 12 gr/dl atau di beberapa studi < 11 gr/

dl. Hal ini disebabkan karena perbedaan spesifik dari populasi atau alat pemeriksaan yang

dipakai (Khalafallah et al., 2012).

2. Penyebab anemia defisiensi besi pada ibu hamil

Kehamilan adalah kondisi fisiologis dan biasanya tidak mempunyai efek pada

kesehatan secara keseluruhan pada wanita hamil tersebut. Namun demikian pada

kehamilan terjadi perubahan hemodinamik, hormonal dan status hematologis. Perubahan

ini dianggap respon alami dari tubuh dalam beradaptasi, dimana peningkatan volume

darah total dan kondisi hemostasis akan membantu tubuh mengatasi proses perdarahan

pada saat persalinan. Peningkatan ini akan didapatkan lebih rendah pada wanita hamil

yang menderita anemia defisiensi besi dan ketidakmampuan peningkatan volume darah ini

220

akan menutupi penurunan kadar hemoglobin yang sebenarnya sudah terjadi pada penderita

ini. Demikian pula kehamilan akan memicu peningkatan MCV sekitar 2 – 3 fl dan hal ini

juga dapat menutupi temuan mikrositik yang merupakan penanda penting untuk anemia

defisiensi besi. Penyebab anemia mikrositik lain seperti sindroma talasemia, anemia

karena penyakit kronik cukup jarang dijumpai pada kehamilan. Anemia defisiensi besi

pada kehamilan antara lain disebabkan masukan diet yang kurang, kehilangan besi akibat

perdarahan mentruasi, adanya kehamilan sebelumnya dimana jumlah kehamilan sangat

menentukan kejadian anemia, adanya gangguan penyerapan besi di usus, kehilangan besi

akibat infeksi cacing tambang atau malaria dan adanya peningkatan kebutuhan besi selama

kehamilan. Penyerapan besi selama kehamilan akan ditentukan banyaknya kandungan besi

pada makanan yang dikonsumsi, komposisi makanan (bioavailabilitasnya) dan perubahan

penyerapan besi yang terjadi selama kehamilan. Kebutuhan besi akan meningkat selama

kehamilan kalau dibandingkan dengan wanita tidak hamil, terutama pada trimester ketiga

dimana jumlah total kebutuhan besinya sekitar 840 mg merupakan kebutuhan tertinggi

selama siklus hidup kita. Walaupun relatif menurun pada trimester pertama karena tidak

adanya menstruasi, akan tetapi memasuki trimester selanjutnya akan terjadi peningkatan

kebutuhan besi sekitar > 10 mg/hari. Jumlah ini tentu sangat melampaui kemampuan

penyerapan maksimal besi untuk memenuhi kebutuhan besi pada kehamilan trimester

tiga. karena itu wanita yang akan hamil sebaiknya mempunyai cadangan besi > 300 mg

kalau kebutuhan akan besi selama kehamilan tidak bisa dipenuhi masukan besi dari luar,

dan hal ini nampaknya tidak bisa dipenuhi sebagian besar wanita usia subur di negara

yang sedang berkembang (Khalafallah et al., 2012).

3. Penatalaksanaan anemia defisiensi besi pada ibu hamil

Suplemen besi semasa kehamilan

Disamping rekomendasi WHO untuk memberikan vitamin dan besi pada masa

prenatal, berbagai studi yang dilakukan menunjukkan hasil yang tidak mendukung

adanya kaitan antara intervensi dengan suplemen besi dan pengaruhnya pada bayi.

Analisis Cochrane dan beberapa studi lainnya juga menemukan belum cukup bukti bahwa

intervensi tablet besi pada masa prenatal memberikan manfaat seperti yang diharapkan.

Studi terhadap manusia dan hewan menunjukkan ketiadaan hasil yang signifikan. Pada

studi ini, skor untuk neonatal neurobehavioral, banyaknya angka kematian janin, kelahiran

bayi berat badan rendah, ditemukan tidak berbeda bermakna antara monyet yang diberikan

besi dibandingkan dengan monyet yang dibuat kekurangan besi (Golub et al., 2006).

Ketidaksesuaian hasil studi ini dalam hal manfaat terapi suplemen besi sangat mungkin

disebabkan karena ketidaktahuan akan peran dari anemia karena inflamasi terutama pada

negara sedang berkembang. Hal ini dipertegas hasil studi di Malawi yang menunjukkan

peran penting anemia inflamasi dalam patogenesis anemia selama kehamilan. Peneliti

ini menemukan kadar CRP meningkat pada 54% wanita hamil tanpa defisiensi nutrisi

dan 73,5% pada wanita dengan anemia tanpa kelainan metabolisme besi. Ini terjadi

dengan pembatasan absorpsi suplemen besi, pertukaran besi kepada bentuk penyetoran,

membatasi penggunaan besi dan membatasi penggunaan besi ibu janin.

Namun demikian, pemberian suplemen besi pada wanita hamil dengan anemia

terbukti memberikan hasil positif yaitu adanya peningkatan kadar hemoglobin ibu hamil.

Hal ini juga memberi manfaat pada bayi yang lahir dari ibu yang diberikan suplemen

besi akan mempunyai kadar serum ferritin yang tinggi, peningkatan skor Apgar dan

221

ukuran tubuh yang lebih baik dibanding dengan kontrol. Studi lain mendapatkan kadar

hemoglobin, kadar besi, dan feritin pada bayi-bayi yang lahir dari ibu yang anemia, lebih

rendah dan ditemukan korelasi yang linier dengan kadar hemoglobin dan feritin ibunya

(Kumar et al., 2008).

Terapi anemia defisiensi besi pada kehamilan

Preparat besi oral

Terapi besi oral merupakan terapi yang paling banyak diresepkan untuk anemia

defisiensi besi, namun, banyak hal yang dapat mencegah keberhasilan suplementasi

besi oral dalam menangani ADB. Sebagai contoh, banyak pasien tidak berespon secara

adekuat pada terapi besi oral karena kesulitan yang berhubungan dengan mencerna tablet

dan efek sampingnya. Efek samping memainkan peranan penting pada tingkat kepatuhan

minum obat. Dan lagi, adanya penyakit saluran cerna dapat mempengaruhi absorbsi besi

dan karenanya meminimalkan keuntungan terapi besi oral (Kumar et al., 2005). Efek

samping terapi besi oral meliputi gangguan gastrointestinal yang meliputi nyeri kolik,

mual, muntah, diare dan/atau konstipasi, dan terjadi pada kurang lebih 50% pasien yang

menerima preparat besi.

Lebih jauh lagi, besi oral yang paling banyak diresepkan terutama terdiri dari garam

fero. Garam fero ditandai dengan laju absorbsi yang rendah dan bervariasi. Absorbsinya

dapat dihambat dengan mencerna makanan tertentu sebagaimana akibat kerusakan

mukosa luminal. Karena itu, komponen feri diperkenalkan untuk menghindari rintangan-

rintangan tersebut. Akan tetapi komponen tersebut umumya kurang larut dan memiliki

bioavailabilitas buruk. Dosis besi sulfat oral yang biasanya direkomendasikan untuk terapi

defisiensi besi adalah minimal 80mg besi elemental per hari, yang ekuivalen dengan 250

mg tablet besi sulfat. Absorbsi besi membutuhkan medium asam, karena itu absorbsinya

dapat menurun karena asupan antasid atau inhibitor pompa proton dan antagonis reseptor

histamin. Gangguan absorbsi besi dapat terjadi dengan asupan beberapa obat, yang karena

itu meminimalkan keuntungan yang diterima dari terapi besi oral. Tantangan terbesar

dalam manajemen ADB berhubungan dengan tolerabilitas dan efek samping terapi besi

dalam bentuknya yang berbeda-beda. Karena itu, sangat penting untuk menentukan

bentuk yang paling tepat dan dosis besi sebagaimna juga dosis terapi dengan tujuan untuk

mencapai keberhasilan replesi cadangan besi. Walaupun besi oral digunakan secara luas

di seluruh dunia, efektivitas besi oral sangat dipengaruhi kurangnya absorbsi, kepatuhan

minum obat yang buruk, efek samping yang meningkat (sampai 56%) dan diskontinuitas

terapi (sampai 20%). Pada kehamilan yang normalnya disertai dengan keluhan mual-

mual, maka besi parenteral dilihat sebagai pilihan yang menarik untuk terapi ADB dan

lebih popular karena adanya preparat besi intravena baru dengan efek samping yang lebih

baik bila dibandingkan dengan sediaan yang lama, yang memungkinkan besi dosis tinggi

untuk diberikan secara cepat dalam satu kali terapi (Auerbach et al., 2007; Khlafallah et

al., 2012).

Di masa lalu, besi intravena banyak dihubungkan dengan efek samping yang

tidak diinginkan dan terkadang serius dan karenanya penggunaannya agak terbatas.

Walaupun demikian, di tahun-tahun terakhir, kompleks besi tipe II dan III yang baru telah

dikembangkan, dimana dapat ditoleransi lebih baik dan dapat digunakan untuk mengisi

dengan cepat cadangan besi. Walaupun banyak ditemukan bukti-bukti preparat baru yang

aman, untuk kehamilan maupun di populasi umum, besi intravena tetap belum banyak

222

digunakan karena pertimbangan mengenai tolerabilitas preparat besi intravena terdahulu.

Ulasan mengenai infus besi dekstran pada 481 pasien laki dan wanita menunjukkan bahwa

sekitar 25% pasien mengalami efek samping ringan, yang hilang dengan sendirinya.

Namun, sekitar 2% mengalami reaksi alergi berat dan sekitar 0,6% dengan reaksi

anafilaktik. Sebagian besar reaksi ini terjadi segera pada saat tes awal dilakukan.

Besi glukonas diketahui memiliki reaksi lebih lambat dan karenanya dosis coba

tidak direkomendasikan dengan hanya 3,3 kejadian alergi per satu juta dosis per tahun

dilaporkan dengan penggunaan besi glukonas. Tidak ada reaksi mengancam nyawa yang

dilaporkan sebagai hasil infus besi glukonas. Di sisi lain, terjadi 31 fatalitas di antara 196

reaksi alergi/anafilaksis, yang dilaporkan untuk besi dekstran (Faich et al., 1999).

Tingginya insiden reaksi efek samping terhadap besi dekstran, termasuk reaksi

yang serius telah membatasi penggunaannya pada kehamilan. Walaupun pemberian besi

glukonas dianggap aman, secara teori tetap dianggap tidak praktis karena membutuhkan

infus multipel dengan hambatan teknis terutama pada daerah dengan sumber dan daya

sistem kesehatan yang terbatas sebagaimana juga menyangkut kepatuhan pasien. Bentuk

terbaru dari besi intravena telah dikembangkan dan tersedia sehingga memungkinkan

dokter untuk secara aman memberikan dosis besi yang lebih tinggi dengan terapi dosis

tunggal (Khalafallah et al., 2012).

Preparat besi parenteral

Besi parenteral, termasuk besi sukrosa, dilibatkan dalam uji acak terkontrol dengan

tujuan untuk melihat perbaikan efektivitas besi intravena tunggal atau kombinasi dengan

besi oral, dibandingkan hanya besi oral, berdasarkan atas kadar Hb. Dosis besi sukrosa

parenteral tunggal dilaporkan berhubungan dengan peningkatan insiden trombosis.

Sebaliknya, 6 dosis kecil besi sukrosa intravena diberikan dalam periode 3 minggu

dilaporkan tanpa kejadian trombosis, dan juga pemberian besi sukrosa intravena diberikan

dalam dosis 5 kali sehari pada 45 wanita hamil, juga ditoleransi dengan baik. Pada studi

pertama yang menggunakan besi sukrosa intravena, tidak ada perbedaan kadar Hb yang

signifikan pada semua pengukuran pada hari ke 8, 15, 21 dan 30 dan saat persalinan antara

besi sukrosa intravena atau besi sulfat oral. Sebaliknya, pada uji lain, dengan 6 dosis

kecil besi sukrosa, terdapat perbedaan kadar Hb yang signifikan yang lebih baik pada

kelompok besi sukrosa intravena yang diukur pada minggu 2 dan 4 dan saat persalinan.

Akan tetapi, dalam kedua uji tersebut membutuhkan usaha yang sangat besar dari pasien

untuk datang ke rumah sakit untuk menerima 6 kali infus dalam periode waktu yang

singkat dan sebagaimana juga butuh usaha ekstra dari rumah sakit ( Al et al., 2005).

Preparat besi yang lebih lama seperti pemberian besi polimaltosa intravena

menunjukkan profil keamanan yang tinggi dalam terapi ADB di populasi umum dan

wanita hamil tanpa memerlukan dosis maksimal. Dosis total besi polimaltosa parenteral

dihitung berdasarkan berat badan pasien dan kadar Hb awal dengan referensi sesuai

pedoman produk sebagai berikut:

dosis besi dalam mg (50 mg per 1 mL) = berat badan dalam kg (maksimal 90) x

target Hb (120 gr/dl) – Hb aktual dalam gr/dl x faktor konstanta (0,24) + depot

besi.

223

Infus besi polimaltosa menunjukkan efikasi dan profil keamanan yang baik selama

kehamilan dalam uji terbesar yang pernah dilaporkan. Pada studi ini, dua ratus wanita

hamil caucasian, usia 18 tahun ke atas didiagnosis dengan ADB sedang berdasarkan kadar

Hb ≤ 11 gr/dl dan cadangan besi rendah dengan kadar feritin serum < 30 µgr/l. Kelompok

perlakuan membutuhkan infus intravena besi polimaltosa tunggal dalam 1 minggu setelah

perjanjian klinik antenatal, biasanya setelah gestasi 12 minggu, dilanjutkan dengan terapi

pemeliharaan besi oral. Besi parenteral diberikan selama trimester ke-2 dan ke-3 saja.

Kelompok terapi oral terdiri dari besi sulfat tablet 250 mg (besi elemental 80 mg) diminum

setiap hari dalam dua hari setelah perjanjian klinik sampai persalinan. Pada awal studi,

tidak ada perbedaan yang signifikan antara asupan besi dari diet dengan asupan suplemen

antara kedua kelompok berdasarkan kuesioner yang dirancang khusus. Partisipan diikuti

selama kehamilan dan setelah melahirkan dengan median periode 32 bulan (rentang 26

– 42). Status besi dan hemoglobin ditentukan pada saat awal studi sebagai data dasar,

kemudian sebelum persalinan dan setelahnya 4 minggu setelah persalinan. Seperti yang

dilaporkan, saat persalinan proporsi wanita dengan feritin yang lebih rendah dari normal

adalah 79% untuk wanita yang diterapi dengan besi oral dibandingkan dengan 4,5% wanita

yang menerima besi parenteral (p < 0,001). Prosentase wanita saat persalinan dengan

kadar Hb < 11 gr/dl adalah 29% pada kelompok besi oral versus 16% pada kelompok besi

parenteral (p = 0,04) (Khalafallah et al., 2012).

Dalam data yang tidak diterbitkan yang dikumpulkan sebagai studi lanjutan dari

uji sebelumnya, terdapat perbaikan signifikan pada kesehatan secara umum pada wanita-

wanita yang menerima besi polimaltosa parenteral versus besi oral (p < 0,001). Durasi

menyusui lebih lama (p = 0,04) pada wanita yang menerima besi polimaltosa versus

besi oral. Wanita-wanita dengan status besi yang lebih baik lebih sedikit yang merasa

sedih ( p = 0,005) dan lebih sedikit menderita depresi klinis setelah melahirkan (p =

0,003). Hal ini mengindikasikan bahwa status besi dan Hb layak dipertimbangkan sebagai

penanda untuk penilaian kesejahteraan wanita, tidak hanya selama kehamilan namun juga

selama periode setelah melahirkan. Namun demikian, studi lebih lanjut dibutuhkan untuk

mengkonfirmasi dan memperkuat penemuan ini (Khalafallah et al., 2012).

Laporan terbaru mendemonstrasikan kemudahan pemberian infus cepat besi

polimaltosa selama 2 jam. Akan tetapi tetap diperlukan tes dosis besi polimaltosa (100mg

terlebih dulu selama 30 menit, dan premedikasi dengan antihistamin dan/atau steroid

dosis rendah direkomendasikan sebelum terapi besi untuk mendapatkan toleransi pasien

yang lebih baik. Meta-analisis terbaru yang komprehensif dan ulasan Reveiz et al.

(2011) berdasarkan atas literatur antara 1970 sampai saat ini mengenai berbagai terapi

yang berbeda pada pasien ADB dengan kehamilan menunjukkan kekurangan kualitas

studi yang baik untuk menilai efek terapi terhadap maternal dan juga terhadap neonatus,

khususnya manfaat dari terapi terhadap pasien dan juga terhadap bayi-bayinya. Para

peneliti menyimpulkan tidak ditemukan bukti ilmiah yang kuat untuk merekomendasikan

pemberian terapi pada wanita hamil dengan ADB yang ringan mengingat adanya beberapa

efek samping yang tidak diinginkan. Dilaporkan juga bahwa tidak ditemukan perbaikan

klinik terhadap ibu dan bayinya walaupun ditemukan perbaikan parameter laboratorium

yang nyata pada pasien ADB dengan kehamilan yang diterapi.

224

Terapi pada periode paska persalinan

Dalam uji randomisasi untuk menilai keamanan dan efikasi karboksimaltosa feri

untuk terapi ADB paska persalinan, 227 wanita diberikan karboksimaltosa feri parenteral

dengan dosis maksimal 1000 mg (sampai dosis 3 minggu sekali) versus 117 wanita yang

menerima fero sulfat oral 100 mg dua kali sehari. Karboksimaltosa feri intravena sama

efektifnya dengan fero sulfat oral tanpa perbedaan yang signifikan secara statistik antar

kelompok walaupun dengan periode terapi yang lebih pendek dan total dosis besi yang

lebih rendah (rerata 1,3 g besi parenteral versus 16,8 g besi oral). Pada kelompok besi

karboksimaltosa peningkatan kadar feritin secara signifikan lebih besar dibandingkan

fero sulfat (p < 0,001) yang mengindikasikan keberhasilan replesi cadangan besi dan

eritropoesis (Breymann et al., 2008).

Pada studi multisenter acak terkontrol, 291 wanita segera setelah melahirkan dengan

hemoglobin ≤ 10 gr/dl diacak untuk menerima 1000 mg besi karboksimaltosa (143 wanita),

diulang setiap minggu sampai dosis pengganti yang dikalkulasi (dosis maksimum 2,5

mg), atau fero sulfat (148 wanita) 325 mg oral 3 kali sehari untuk 6 minggu (dosis total

40,9 g). Wanita yang diterapi dengan feri karboksimaltosa mencapai hemoglobin > 12

gr/dl dalam periode waktu yang lebih singkat dengan hemoglobin bertahan > 12 gr/dl

pada hari 42. Lebih jauh lagi, peningkatan hemoglobin ≥ 3 gr/dl secara signifikan lebih

cepat pada kelompok besi parenteral dibandingkan kelompok oral dalam mencapai kadar

feritin serum yang lebih tinggi. Efek samping yang berhubungan dengan obat terjadi lebih

jarang pada feri karboksimaltosa (Seid et al., 2008).

Uji terandomisai fase III meneliti 174 wanita yang menerima feri karboksimaltosa

dengan rerata dosis total 1,4 g versus 178 wanita yang menerima 325 mg fero sulfat 3 kali

sehari selama 6 minggu (dosis total 40,9 g). Pasien yang menerima feri karboksimaltosa

mencapai peningkatan hemoglobin > 2 gr/dl lebih cepat dibandingkan kelompok besi

oral (7 hari dibandingkan 14 hari di kelompok besi oral, p < 0,001). Kelompok besi

parenteral secara signifikan mencapai peningkatan hemoglobin > 3gr/dl pada semua

waktu (86,3% dibandingkan dengan 60,4% pada kelompok besi oral, p > 0,001), dan

lebih mungkin mencapai hemoglobin > 12 gr/dl (90,5% dibandingkan dengan 68,6%, p <

0,001). Sementara itu, tidak didapatkan reaksi efek samping obat yang serius pada kedua

kelompok (Van Wyck et al., 2007).

Pada studi multisenter lain Goodnough et al., (2009) juga mendapatkan bahwa

pemberian karboksimaltosa pada wanita hamil akan diikuti dengan perbaikan dari hasil

terapi. Secara keseluruhan, preparat besi intravena baru menggambarkan revolusi medis

dalam manajemen anemia defisiensi besi untuk replesi besi yang efektif, cepat dan aman.

Hal ini menggambarkan secara positif terapi ADB pada populasi yang berbeda dimana

pemberian terapi besi intravena tunggal dosis tinggi dapat mengisi cadangan besi dengan

efektif dan karenanya memperbaiki hasil penanganan ADB secara subjektif dan objektif.

Transfusi darah

Pada kasus-kasus ADB berat, transfusi darah merupakan pendekatan yang efisien

untuk memperbaiki anemia, terutama jika pasien tidak merespon pada terapi besi oral atau

apabila koreksi cepat anemia secara klinis dibutuhkan. Walaupun terdapat kekurangan data

mengenai pemakaian transfusi darah selama kehamilan, uji terbaru yang meneliti terapi

ADB dengan besi oral versus besi parenteral pada kehamilan mendemonstrasikan bahwa

tidak satupun dari kedua kelompok subyek penelitian yang diterapi menerima transfusi

225

darah untuk koreksi anemia selama kehamilan. Namun demikian ada dua pasien (0,9%)

pada kelompok besi oral menerima transfusi darah pada periode postpartum (Khalafallah

et al., 2012).

Akhir-akhir ini, ada perkembangan formula baru besi intravena yang menawarkan

dosis lebih tinggi dengan injeksi tunggal sehingga memberikan kesempatan bagi para

dokter untuk menangani ADB dengan lebih efektif, cepat dan aman, dan sekaligus

menghidari penggunaan transfusi darah dengan segala bahayanya. Terdapat peningkatan

jumlah penelitian dengan bukti yang mendukung keamanan dan efikasi besi parenteral

pada penderita ADB. Terdapat juga peningkatan bukti inadekuasi besi oral dalam hal efek

samping, kurangnya kepatuhan pasien dan juga kurangnya absorbsi dan efek yang lambat

dan seringkali menimbulkan efek yang tidak kosisten pada pasien dengan ADB (Al et al.,

2005)

Kebutuhan yang esensial pada berbagai situasi klinis adalah kebutuhan untuk

dosis yang aman, efektif, dan frekuensi yang lebih jarang untuk mencapai hasil klinis

yang optimal. Tujuan utama dari strategi tersebut meliputi pengurangan biaya secara

keseluruhan, bebas dari sistem kesehatan yang di luar tanggungan, memperbaiki

kenyamanan pasien, memperbaiki kepatuhan minum obat, menjaga akses vena, dan

mengurangi transfusi darah (Isbister et al., 2011). Hal ini pada akhirnya akan mengurangi

kebutuhan untuk transfusi darah, khususnya pada kasus dimana persediaan terbatas.

Demikian halnya, beberapa preparat besi yang baru seperti koarboksimaltosa feri dan

besi isomaltosida tidak memerlukan dosis coba dan karenanya, mempermudah aplikasi

besi intravena dalam pola yang efektif dari sisi waktu dan biaya. Hal ini tentunya akan

meningkatkan penggunaan besi intravena dalam praktis klinis (Khalafallah et al., 2012).

WHO menyadari masalah ADB pada populasi umum sebagai defisiensi nutrisi yang paling

merugikan di seluruh dunia pada abad ke-21 ini, terutama para wanita yang memiliki

risiko tinggi tersendiri. Masalah tersebut, bila diabaikan dan tidak ditangani secara tepat,

dapat memberikan efek yang buruk pada seluruh populasi dengan konsekuensi yang

serius. Karena itu, penggunaan besi intravena harus dipertimbangkan sebagai pilihan

terapi yang efektif, cepat dan aman pada beberapa situasi klinis. Besi intravena semakin

meningkat penggunaannya untuk menghindari atau menurunkan kebutuhan transfusi

darah atau untuk replesi cadangan besi yang cepat dan efektif. Pilihan terapi ADB harus

mempertimbangkan formulasi besi intravena yang akhir-akhir ini dikembangkan, yang

dianggap sebagai tonggak terapi ADB.

Anemia defisiensi besi pada bayi dan anak

Pertumbuhan janin membutuhkan persediaan besi yang cukup tinggi yang diambil

melalui saluran darah ibu melewati transferrin-receptor mediated endositosis. Kebutuhan

yang tinggi akan besi menyebabkan penurunan atau kehilangan besi pada ibu yang hamil

dan akan menyebabkan anemia dan dapat menimbulkan risiko terhadap janin. Kandungan

besi yang rendah dalam ASI dan penyapihan mengakibatkan bayi yang lahir sukar

mendapatkan kembali kebutuhan besinya. Risiko defisiensi besi meningkat bagi anak

usia pertumbuhan terutama di negara kurang berkembang karena kebutuhan anak usia

berkembang yang 10x lebih tinggi dibanding kebutuhan dewasa disamping masukan besi

pada bayi-bayi di negara berkembang mengandung lebih sedikit besi (Shaw et al., 2011).

Masa kanak-kanak merupakan periode pertumbuhan otak yang memerlukan kandungan

besi yang maksimal. Kandungan besi dibutuhkan untuk beberapa fungsi penting otak.

226

Defisiensi besi pada fase pertumbuhan otak usia kanak-kanak menjadi penyebab ganguan

kognitif pada perkembangan selanjutnya (Hay et al., 2004). Defisiensi besi juga dapat

menurunkan kapasitas kerja individu. Studi yang dilakukan di China mendapatkan, anak-

anak sekolah yang menderita defisiensi besi yang berat mempunyai kapasitas aerobik dan

aktivitas fisik yang rendah. Dalam studi yang lain, menunjukkan meningkatan kapasitas

kerja individu setelah pengobatan penyakit infeksi seperti schistosomiasis dan cacing

tambang (Wang et al., 2009).

1. Pemeriksaan laboratorium

Prevalensi defisiensi besi dan anemia defisiensi besi pada anak

Sampai saat ini, belum ada data statistik nasional untuk prevalensi defisiensi

besi dan anemia defisiensi besi pada bayi berusia di bawah 12 bulan. Hay et al. (2004)

melakukan suatu studi kohort pada 284 bayi Norwegia cukup bulan dan menemukan

prevalensi defisiensi besi pada bayi berusia 6 bulan sebesar 4% dan meningkat sebesar

12% pada usia 12 bulan, prevalensi defisiensi besi dan anemia defisiensi besi diantara

anak-anak berusia 1 – 3 tahun di Amerika Serikat, tercantum pada tabel 16. Prevalensi

total anemia, dan kemungkinan defisiensi besi dan anemia defisiensi besi pada bayi dan

anak-anak, telah menurun sejak tahun 1970-an. Meskipun belum terbukti langsung,

penurunan ini diduga akibat penggunaan susu formula dan makanan bayi yang diperkaya

dengan besi; yang disediakan Special Supplemental Program for Women, Infants and

Children (WIC) sejak awal tahun 1970-an dan penurunan penggunaan susu sapi pada

bayi (Cusick et al., 2008). Meskipun demikian, defisiensi besi masih merupakan hal yang

umum dijumpai dan ditemukan sebesar 6,6 – 15,2% pada anak-anak, tergantung etnisitas

dan status sosioekonomi. Prevalensi anemia defisiensi besi sebesar 0,9 – 4,4%, tergantung

ras/etnisitas dan status sosioekonomi, namun hanya mencakup sekitar 40% dari kasus

anemia yang ditemukan pada anak-anak ( tabel 16) (Centers for Disease Control and

Prevention, 2008).

Tabel 16. Defisiensi besi, anemia defisiensi besi dan anemia pada anak-anak (CDC, 2008)

Populasi yang

diambil sampel

Proporsi pada

populasi anak-

Defisiensi

besi, %(SE)

Anemia

defisiensi besi,

Semua anemia,

% (SE)

(jumlah) anak US, % (SE)

%(SE)

Populasi US 9,2 (1,3) 2,1 (0,6) 5,1 (0,8)

secara umum

(672)

Di atas garis 66,4 (2,9) 8,9 (1,7) 2,2 (0,8) 4,6 (1,1)

kemiskinan (355)

Di bawah garis 33,6 (2,9) 8,6 (1,6) 2,3 (1,2) 6,2 (1,3)

kemiskinan (268)

Termasuk WIC 44,4 (3,2) 10,7 (2,1) 3,1 (1,2) 6,6 (1,4)

(360)

Kulit putih non- 58,0 (3,8) 7,3 (1,9) 2,0 (0,8) 4,6 (1,2)

hispanik

Kulit hitam non- 14,1 (2,1) 6,6 (1,8) 1,6 (0,9) 8,3 (1,9)

hispanik

Meksikan 15,0 (2,2) 13,9 (3,1) 0,9 (0,7) 3,2 (1,2)

Amerikan

Etnis lain 13,0 (2,7) 15,2 (4,7) 4,4 (2,7) 5,5 (2,7)

227

Defisiensi besi dan perkembangan saraf

Hubungan antara kondisi DB/ADB dan perkembangan selanjutnya dari sistem saraf

anak-anak telah menjadi subyek pada berbagai studi (Lozoff et al., 2006; McCann et

al., 2007; Carlson et al., 2009). Hasil studi yang lebih besar telah menunjukkan adanya

hubungan antara anemia defisiensi besi pada bayi dan defisit kognitif di kemudian hari.

Lozoff et al., (2006) telah melaporkan ditemukannya defisit kognitif 1 – 2 dekade setelah

defisiensi besi yang terjadi pada masa bayi. Namun, sulit untuk menentukan hubungan

sebab akibat disebabkan banyaknya variabel pengganggu dan kesulitan untuk mendesain

studi acak yang luas untuk menemukan perbedaan-perbedaan kecil yang potensil terjadi.

Data dari sistem Cochrane Database, yang mempelajari apakah terapi anemia defisiensi

besi akan memperbaiki perkembangan psikomotor, menyebutkan bahwa hal ini belum

dapat disimpulkan namun bukti yang masuk akal (hanya 2 studi acak) menunjukkan

perbaikan jika lama terapi diperpanjang selama > 30 hari.

McCann dan Ames (2007) menemukan bukti adanya hubungan sebab akibat antara

defisiensi besi/anemia defisiensi besi dan defisit pada fungsi kognitif dan perilaku, dimana

bukti-bukti ini lebih kuat pada kondisi defisiensi besi dibandingkan anemia defisiensi

besi. Diketahui bahwa besi penting untuk perkembangan sistem saraf yang normal

pada sejumlah studi pada hewan. Defisiensi besi mempengaruhi metabolisme energi

saraf, metabolisme neurotransmitter, myelinasi dan fungsi memori. Penemuan ini dapat

menjelaskan penemuan-penemuan pada bayi terkait kondisi defisiensi besi (Carlson et

al., 2009). Dengan demikian, dengan melihat besi sebagai nutrien yang paling sering

mengalami defisiensi di seluruh dunia, penting untuk mengurangi terjadinya defisiensi

besi dan anemia defisiensi besi pada bayi dan anak-anak, meskipun hubungan antara

kondisi defisiensi besi/anemia defisiensi besi dengan perkembangan sistem saraf, belum

sepenuhnya diketahui dengan pasti.

Diagnosis anemia defisiensi besi pada anak

Status besi bersifat kontinu. Pada satu sisi sebagai anemia defisiensi besi,

dan pada sisi lain sebagai kelebihan besi. Defisiensi besi dan anemia defisiensi besi

menunjukkan adanya ketidakseimbangan antara kebutuhan besi dan besi yang tersedia,

yang menyebabkan defisiensi dari cadangan besi yang digunakan dan diikuti perubahan

parameter laboratorium seperti konsentrasi Hb, MCHC, MCV, kadar Hb di retikulosit/

reticulocyte Hb concentration (CHr), total iron-binding capacity, saturasi transferin,

kadar feritin serum dan kadar transferrin receptor 1 (TfR1) di serum, seperti terlihat pada

tabel 17.

Tabel 17. Spektrum status besi

Parameter Defisiensi tanpa anemia

besi Anemia besi

defisiensi Kelebihan besi

Feritin serum ↓ ↓↓ ↑

Saturasi transferrin ↓ ↓ ↑↑

TfR1 ↑↑ ↑↑↑ ↓

CHr ↓ ↓ Normal Hb Normal ↓ Normal MCV Normal ↓ Normal

Pada anak dengan defisiensi besi, begitu kadar Hb turun sebesar 2 SD di bawah

nilai rata-rata untuk usia dan jenis kelamin yang sesuai diagnosis ADB dapat ditegakkan,

228

sedangkan untuk bayi berusia 12 bulan, ADB ditegakkan apabila kadar Hb 11 mg/dL

(Centers for Disease Control and Prevention, 2008; Cusick et al., 2008). Tidak ada

pengukuran tunggal yang tersedia untuk menentukan status besi pada anak. Setelah

diagnosis anemia defisiensi besi ditegakkan, pengukuran konsentrasi Hb berguna

untuk menilai respon pengobatan. Dalam menentukan status besi individu, diharapkan

menggunakan pemeriksaan sesedikit mungkin yang mencerminkan status besi yang

akurat. Serum feritin merupakan parameter yang sensitif untuk menilai cadangan besi

pada individu yang sehat. Pengukuran feritin telah tersedia luas dalam praktek klinik dan

pada anak-anak digunakan nilai cut off 10 ug/L. Karena feritin merupakan reaktan fase

akut, konsentrasinya akan meningkat pada kondisi inflamasi kronik, infeksi, keganasan

atau penyakit liver, dan pengukuran simultan dari C-reactive protein (CRP) diperlukan

untuk mengetahui adanya inflamasi. Meskipun Brugnara dkk. menemukan konsentrasi

serum feritin kurang akurat dibandingkan CHr atau konsentrasi TfR1 dalam menentukan

status besi pada anak-anak, kombinasi konsentrasi serum feritin dengan CRP saat ini

telah tersedia untuk menentukan status besi dan merupakan uji skrining yang baik jika

kadar CRP tidak meningkat.

CHr dan konsentrasi TfR1 tidak dipengaruhi inflamasi (infeksi), keganasan, atau

anemia penyakit kronik, sehingga lebih disukai sebagai penanda status besi. Saat ini, hanya

pemeriksaan CHr yang tersedia untuk anak-anak dan telah divalidasi penggunaannya

pada anak-anak namun nilai standarnya belum dapat ditentukan (Ullrich et al., 2005).

Pemeriksaan CHr mencerminkan pengukuran besi yang tersedia untuk kebutuhan sel

yang baru dilepaskan dari sumsum tulang. Kadar CHr yang rendah merupakan prediktor

terkuat adanya defisiensi besi pada anak-anak (Ullrich et al., 2005) dan merupakan alat

diagnosis defisiensi besi yang lebih menjanjikan apabila telah tersedia secara luas di

kemudian hari.

TfR1 adalah pengukuran status besi untuk mendeteksi defisiensi besi pada tingkat

seluler. TfR1 ditemukan pada membran sel dan memperantarai transfer besi ke dalam

sel. Jika suplai besi tidak adekuat, terjadi peningkatan TfR1 yang memungkinkan sel

untuk berkompetisi lebih efektif mengikat besi, akibatnya ditemukan lebih banyak TfR1

di sirkulasi. Peningkatan konsentrasi TfR1 serum ditemukan pada defisiensi besi/anemia

defisiensi besi, meskipun pada dewasa TfR1 tidak akan meningkat di serum sampai

cadangan besi benar-benar habis. Pemeriksaan TfR1 telah tersedia secara luas, dan nilai

standarnya untuk bayi dan anak-anak, belum dapat ditentukan. Dengan demikian, untuk

mendiagnosis anemia defisiensi besi, serangkaian tes berikut ini dapat digunakan pada

waktu bersamaan (ketika digabung dengan konsentrasi Hb < 11 g/dL) : 1) pemeriksaan

feritin serum dan CRP; atau 2) pemeriksaan CHr; sedangkan untuk diagnosis defisiensi

besi tanpa anemia, dilakukan dengan mengukur 1) feritin serum dan CRP, atau 2) CHr.

Pendekatan lain untuk diagnosis anemia defisiensi besi pada anak-anak dengan anemia

ringan(Hb 10 – 11 g/dL) adalahdenganmemantauresponterhadappemberiansuplementasi

besi, khususnya jika riwayat diet menunjukkan kondisi defisiensi besi. Peningkatan Hb1

g/dL setelah 1 bulan terapi suplementasi menunjukkan diagnosis anemia defisiensi besi.

Pendekatan ini hanya digunakan jika suplementasi besi adekuat, besi diabsorbsi dengan

adekuat, dan kepatuhan pasien terjamin. Meskipun hanya 40% dari kasus-kasus anemia

yang ditemukan pada usia 12 bulan, merupakan suatu anemia defisiensi besi, perhatian

khusus harus dilakukan untuk menegakkan diagnosis anemia defisiensi besi dengan

menggunakan uji skrining yang telah disebutkan sebelumnya (Baker et al., 2010).

229

2. Penyebab anemia defisiensi besi pada bayi dan anak

Umumnya anemia disebabkan karena kehilangan darah atau diet yang kandungan

besinya rendah yang terjadi dalam waktu yang lama, khususnya pada periode tertentu

dalam hidup dimana kebutuhan akan besi sangat tinggi seperti pada masa anak-anak dan

kehamilan. Faktor nutrisi merupakan salah satu faktor penting sebagai penyebab anemia

defisiensi besi pada bayi dan anak. Penyebab utama dari kekurangan besi pada anak-anak

adalah cadangan besi pada saat lahir yang rendah (bayi lahir prematur, adanya perdarahan

perinatal, bayi kembar, pemotongan tali pusat yang terlalu dini), adanya suplai besi dari

makanan yang kurang (diet yang kandungan atau bioavailabilitas besinya rendah), adanya

peningkatankebutuhankarenaadanyapertumbuhandankehilanganbesimelaluiperdarahan

saluran cerna atau diare. Kebutuhan besi untuk anak normalnya tidak akan terpenuhi dari

makanannya saja yang terutama terdiri dari susu apalagi susu yang berasal dari hewan,

dimana besi yang terkandung dalam susu hewan lebih sulit diserap dibandingkan dengan

besi yang ada dalam air susu ibu. Bayi-bayi yang diberi susu hewan sejak awal kehidupan

dan mereka yang diberi susu tanpa fortifikasi besi akan mempunyai risiko tinggi untuk

menderita defisiensi besi. Dan hal ini menjadi lebih berat apabila cadangan besi bayi

pada saat lahir sangat rendah akibat ibu si bayi menderita anemia saat hamil atau adanya

pemotongan tali pusat yang terlalu dini. Sehingga ada dugaan bahwa penyebab anemia

defisiensi besi pada bayi dan anak dimulai pada awal kehidupan intra uterin. Cadangan

besi fisiologis (0,5 gr/ kg pada bayi yang lahir normal) akan terbentuk selama tiga bulan

terakhir dari kehamilan dan bersama-sama dengan kandungan besi dalam air susu ibu

akan dapat memenuhi kebutuhan normal bayi dalam 6 bulan pertama kehidupannya.

Karenanya prematuritas akan menyebabkan cadangan besi menjadi berkurang karena

hilangnya waktu untuk penyimpanan besi. Penyapihan yang terlau dini tanpa diikuti

dengan pemberian tambahan besi pada bayi juga akan menyebabkan timbulnya anemia

defisiensi besi pada bayi dan anak. Disamping itu adanya pola pemberian makanan yang

salah terutama pada saat penyapihan dimana air susu ibu yang kandungan besinya mudah

diserap digantikan dengan makanan yang tidak cukup mengandung besi serta dengan

bioavailabilitas yang jelek juga menyumbangkan terjadinya anemia. Salah satu contoh

adalah pemberian susu yang berasal dari sapi (cow‟s milk) walaupun kandungan besinya

jumlahnya sama akan tetapi lebih sukar untuk diserap di usus. Namun demikian beberapa

faktor lain seperti kemampuan ekonomi yang rendah, sanitasi yang jelek. pelayanan

kesehatan yang tidak tersedia dengan memadai dan beberapa hambatan kultural serta

hubungan ibu dan anak yang tidak baik, merupakan hal-hal yang patut untuk mendapat

perhatian. Adanya perdarahan saluran cerna akan menurunkan cadangan besi dan

dapat menimbulkan penyakit esophageal reflux, intorelansi terhadap susu dan investasi

parasit atau cacing pada saluran cerna. Cacing tambang dapat menyebabkan kehilangan

darah yang cukup banyak. Cacing perut dan Giardia lamblia juga dapat menyebabkan

perdarahan (Baker et al., 2010).

3. Penatalaksanaan anemia defisiensi besi pada anak

Preparat besi Oral

Terapi besi oral termasuk terapi yang efektif aman nyaman dan murah serta diterima

dengan baik. Dosis diberikan sekitar 6 mg/kg berat badan besi elemental yang dapat dibagi

2 – 3 kali sehari. Pada salah satu studi dosis awal diberikan 3 mg/kg berat badan dan dapat

dinaikkan menjadi 6 mg/kg berat badan apabila dosis awal bisa ditoleransi dengan baik

230

anak. Sebaiknya diberikan pada saat perut kosong atau diantara waktu makan sehingga

dapat meningkatkan penyerapan. Dosis yang lebih tinggi dari ini tidak direkomendasikan

karena tidak memberi manfaat yang lebih namun dengan menambah efek samping.

Kepatuhan minum obat pada bulan pertama merupakan hal yang penting karena mayoritas

penyerapan terjadi pada periode ini. Pemberian ini dapat dilanjutkan minimal 2 – 3 bulan

setelah kadar Hb normal yang tujuannya untuk mengisi cadangan besi tubuh (Shah et

al., 2000). Beberapa formula besi dengan berbagai kandungan besi elemental (tabel 18)

dapat dijumpai antara lain berupa tablet, kapsul, drop, sirup, tablet lapis gula, tablet salut

lepas lambat dan tablet kunyah. Formula dalam bentuk tablet dan tablet lapis gula adalah

yang paling murah dan mengalami disintegrasi yang baik di lambung akan tetapi dengan

berjalannya waktu formula ini mudah mengalami oksidasi pada cuaca dengan kelembaban

yang tinggi sehingga formula ini akan kehilangan efikasinya. Sedangkan bentuk tablet

salut harganya lebih mahal bahkan bentuk ini hanya mengalami disintegrasi yang tidak

sempurna apabila tercampur dengan cairan lambung. Alasan dari pembuatan tablet

lepas lambat ini adalah penyerapan besi tergantung pada banyaknya besi di duodenum

dan jejunum dimana efek samping pada saluran cerna berhubungan langsung dengan

tingginya dosis. Karena itu dengan formula lepas lambat diharapkan akan ada pelepasan

besi dalam jumlah lebih kecil pada saat tertentu dibandingkan dengan formula tablet biasa

sehingga hal ini dapat mengurangi efek samping. Bentuk sirup biasanya lebih mahal dan

mengalami kerusakan pada saat penyimpanan. Bentuk ini berguna pada pasien bayi dan

anak akan tetapi sering memberi perubahan warna pada gigi dan lidah pasien (Gupte et

al., 2001).

Tabel 18. Prosentase dari besi elemental pada beberapa formula garam besi (Gupte et al., 2001).

Garam besi Prosentase besi elemental

Ferrous sulphate, anhydrous 37 Ferrous sulphate 20

Ferrous fumarate 33 Ferrous gluconate 12

Ferrous fructose 25 Ferrous succinate 23

Ferrous lactate 19

Ferrous carbonate 16 Ferrous glycine citrate 23

Iron choline 12 Ferric sulphate 27

Ferric ammonium citrate 18

Colloidal iron 50

Respon terapi

Aktivitas eritropoisis setelah pemberian besi berhubungan dengan beratnya anemia.

Respon yang positif apabila ada peningkatan kadar Hb 0,1 g/dl setiap hari yang dimulai

pada hari keempat setelah pemberian tablet besi (tabel 19)

231

Tabel 19. Respon tubuh setelah pemberian tablet besi (Schwartz, dikutip : Gupte et al., 2001)

Waktu setelah pemberian besi Respon

12 – 24 jam

36 – 48 jam

48 – 72 jam

4 – 30 hari

1 – 3 bulan

Penggantian dari enzim besi intraseluler,

perbaikan subyektif, berkurangnya

iritabilitas, peningkatan nafsu makan.

Respon awal dari sumsum tulang,

hiperplasia eritroid

Puncak retikulositosis pada hari 5 – 7

Peningkatan hemoglobin

Pengisian cadangan besi

Pica dan pagophagia dan gejala yang tidak spesifik lainnya akan menghilang dalam

waktu satu minggu. Lesi yang melibatkan epitel terutama lidah dan kuku adalah sangat

responsif terhadap terapi. Setelah 1 – 2 minggu terapi papila lidah mulai kelihatan. Dalam

waktu 3 bulan lidah biasanya sudah normal sedangkan koilonikia menghilang dalam

waktu 3 – 6 bulan (Schwartz, dikutip: Gupte et al., 2001).

Preparat besi parenteral

Terapi ini biasanya lebih mahal dan lebih berbahaya walaupun dengan kecepatan

respon yang sama. Penghitungan dosis besi total adalah sebagai berikut :

Dosis total besi elemental (mg) = berat badan anak (kg) x defisit Hb (g/dl) x 4.

Pada pemberian intramuskuler kompleks besi dekstran dan besi sorbitol diinjeksikan

pada wilayah otot pantat pada kuadran atas dengan dosis sekitar 1,5 mg (0,03 ml)/kg/

dosis. Pada pemberian intravena pada preparat tertentu dibutuhkan tes sensitifitas dengan

dosis kecil sebelum pemberian dosis terapi. Efek samping dapat berupa nyeri lokal

pada suntikan, kemerahan, panas, mual muntah, artralgia dan anafilaksis. Tanda-tanda

limpadenitis dan mialgia dapat merupakan efek samping yang timbul kemudian.

Transfusi darah

Transfusi darah hanya diberikan apabila kondisi anemia sangat berat atau ada

superinfeksi sehingga dapat menggangu terapi oral. Tidak diperlukan trasfusi apabila

hanya menginginkan respon yang cepat. Tindakan transfusi juga diikuti dengan kondisi

yang berisiko seperti kelebihan cairan dan transmisi kuman. Secara umum pada anak

dengan anemia berat dengan hemoglobin < 4 g/dl transfusi sel darah merah hanya

diberikan dengan dosis 2 – 3 ml/ kg berat badan (Gupte et al., 2001).

Pencegahan defisiensi besi dan anemia defisiensi besi pada bayi dan anak

Bayi prematur (usia kehamilan < 37 minggu) yang mendapat ASI, sebaiknya

menerima suplemen besi 2 mg/kg/hari sejak usia 1 bulan sampai usia 12 bulan (American

Academy of Pediatrics, 2008). Hal ini dicapai dengan pemberian preparat besi atau

makanan yang dilengkapi dengan besi. Perkecualian terhadap pemberian suplemen besi

ini adalah bayi prematur yang menerima transfusi berulang selama perawatan di RS yang

mungkin tidak membutuhkan suplementasi besi. Bayi yang lahir cukup bulan biasanya

mempunyai cadangan besi yang cukup sampai usia 4 – 6 bulan. Bayi yang lahir cukup

232

bulan mempunyai konsentrasi Hb dan volume darah yang tinggi sesuai berat badannya,

serta akan mengalami penurunan fisiologis dari volume darah dan konsentrasi Hb selama

bulan-bulan pertama kehidupan. Fakta ini menimbulkan pendapat bahwa bayi yang

mendapat ASI membutuhkan besi yang sangat sedikit, dan diduga bahwa jumlah sedikit

besi dalam ASI sudah cukup untuk bayi yang mendapat ASI eksklusif. WHO menganjurkan

ASI eksklusif sampai usia 6 bulan, sedangkan American Academy of Pediatrics (AAP)

menganjurkkan ASI eksklusif selama minimal 4 bulan namun dianjurkan sampai 6 bulan.

ASI eksklusif selama lebih dari 6 bulan berhubungan dengan peningkatan risiko ADB

pada usia 9 bulan (Meinzen-Derr et al., 2006). Rekomendasi pemberian ASI eksklusif

selama 6 bulan, tidak berlaku untuk bayi yang lahir dengan cadangan besi lebih rendah

(bayi dengan berat badan lahir rendah, bayi dari ibu diabetes). Pada studi buta ganda, Friel

et al., (2003) menemukan bahwa bayi dengan ASI eksklusif yang mendapat suplementasi

besi antara usia 1 – 6 bulan, mempunyai konsentrasi Hb dan MCV yang lebih tinggi

pada usia 6 bulan dibandingkan kelompok yang tidak mendapat suplementasi besi.

Suplementasi besi juga memperbaiki ketajaman visus dan perkembangan psikomotor pada

usia 13 bulan. Dengan demikian, direkomendasikan bahwa bayi dengan ASI eksklusif

sebaiknya mendapat suplementasi besi 1 mg/kg/hari, yang dimulai pada usia 4 bulan dan

dilanjutkan sampai dapat diberikan makanan tambahan yang mengandung besi. Untuk

bayi yang mendapat sebagian ASI, dianjurkan mulai usia 4 bulan mendapat suplementasi

besi 1 mg/kg/hari.

Untuk bayi cukup bulan dengan susu formula, kadar besi yang ditambahkan pada

susu formula untuk mencegah defisiensi besi, masih merupakan hal yang kontroversial.

Selama lebih dari 25 tahun, jumlah besi 12 mg/Ltelah menjadi jumlah standar penambahan

besi pada susu formula bayi cukup bulan di Amerika Serikat, hal ini konsisten dengan

pedoman tentang besi yang ditambahkan pada susu formula (minimal 10 mg/L). Jumlah

besi 12 mg/L ditentukan dengan menghitung total kebutuhan besi untuk anak berusia 0

– 12 bulan, berdasarkan perkiraan rata-rata berat badan lahir dan perkiraan penambahan

berat badan pada tahun pertama. Perhitungan ini juga memperkirakan bahwa susu

formula merupakan satu-satunya sumber besi selama periode ini. Belum terdapat studi

yang menemukan penurunan kurva pertumbuhan pada bayi yang mendapat susu formula

dengan kadar besi lebih tinggi (Iannotti et al., 2006). Terkait risiko infeksi, terdapat laporan

yang bervariasi tentang penurunan insiden, peningkatan insiden dan insiden infeksi yang

menetap. Namun studi oleh Gera dapat menyimpulkan bahwa pemberian suplementasi

besi tidak mempunyai efek berbahaya pada insiden penyakit infeksi pada anak-anak,

meskipun dapat berefek ringan untuk meningkatkan risiko diare. Singhal et al., (2000)

yang mempelajari pemberian besi 12 mg/L pada susu formula bayi, tidak menemukan

adanya efek samping berbahaya untuk kesehatan (infeksi, gejala gastrointestinal, atau

morbiditas umum) pada bayi yang lebih tua dan anak-anak yang mengkonsumsi susu

formula dengan kadar besi tinggi.

Kebutuhan besi untuk anak-anak sebesar 7 mg/hari dan defisiensi besi/anemia

defisiensi besi dapat dicegah dengan pemberian makanan kaya zat besi dibandingkan

pemberian suplementasi besi. Makanan yang dimaksud meliputi sumber besi dari heme

(seperti daging merah), sumber besi dari nonheme (seperti legumes, sereal mengandung

besi), serta makanan mengandung vitamin C, yang berperan dalam absorpsi besi.

Makanan mengandung pitat (ditemukan di kedelai) akan mengurangi absorpsi besi. Di

negara berkembang, kebutuhan besi untuk bayi yang lebih tua dan anak-anak dipenuhi

233

dengan fortifikasi besi pada berbagai makanan, seperti tepung jagung, saus kedelai, saus

ikan dan nasi. Namun, dijumpai berbagai kendala teknis dan praktis untuk keberhasilan

program fortifikasi pada anak-anak, khususnya dalam menentukan jenis makanan yang

akan mendapat fortifikasi besi. Fortifikasi besi secara umum pada semua usia masih

problematik, disebabkan efek samping yang mungkin terjadi pada anak-anak yang lebih

tua dan dewasa. Di Amerika Serikat, fortifikasi susu formula dan sereal bayi telah diikuti

penurunan insiden ADB. Sebagai alternatif untuk anak-anak yang tidak makan makanan

mengandung besi dengan jumlah cukup, telah tersedia suplemen besi dalam bentuk

preparat besi sulfat tetes dan tablet besi kunyah atau sebagai komponen multivitamin.

Kendala untuk pemberian suplementasi besi yang adekuat meliputi: 1) kurangnya edukasi

untuk pasien dan pendamping, 2) kepatuhan yang kurang akibat efek samping seperti

mual, muntah, konstipasi, rasa tidak nyaman di lambung dan pewarnaan gigi, 3) biaya,

4) program suplementasi nutrisi saat ini tidak menyediakan suplemen besi, dan 5) risiko

kelebihan besi (Chen et al., 2005; Baker et al., 2010).

Skrining untuk defisiensi besi dan anemia defisiensi besi pada anak

AAP (American Academy of Pedriatic) menyarankan bahwa skrining umum dari

anemia sebaiknya dilakukan dengan penentuan kadar Hb saat berusia 1 tahun. Skrining

umum ini sebaiknya juga mencakup penentuan faktor risiko terkait DB/ADB seperti:

riwayat prematuritas atau berat badan lahir rendah, paparan dengan timah, ASI eksklusif

melebihi usia 4 bulan tanpa suplementasi besi, dan mendapat susu murni atau makanan

tambahan yang tidak diperkaya dengan besi. Faktor risiko tambahan meliputi: gangguan

pola makan, pertumbuhan yang buruk, nutrisi inadekuat yang umumnya ditemukan pada

bayi dengan kebutuhan khusus untuk mendapat pelayanan kesehatan seperti pada bayi

dengan status sosioekonomi rendah (Cusick et al., 2008; CDC, 2002). Jika ditemukan

faktor risiko untuk defisiensi besi dan anemia defisiensi besi, termasuk asupan besi

yang tidak adekuat berdasarkan riwayat diet, maka dapat dilakukan skrining pada setiap

golongan usia. Diketahui bahwa skrining anemia dengan penentuan Hb tidak menentukan

apakah seorang anak mengalami defisiensi besi ataupun anemia defisiensi besi. Di Amerika

Serikat, 60% kasus anemia tidak disebabkan defisiensi besi dan sebagian besar anak-anak

dengan defisiensi besi tidak mengalami anemia. Dengan demikian, untuk bayi dengan

kadar Hb < 11 gr/dL atau ditemukan dengan faktor risiko untuk mengalami defisiensi besi

atau anemia defisiensi besi seperti yang telah disebutkan sebelumnya, sebaiknya dilakukan

pemeriksaan serum feritin dan CRP atau kadar CHr sebagai tambahan disamping kadar Hb

untuk meningkatkan sensitivitas dan spesifitas diagnosis. AAP, WHO, dan the European

Society for Pediatric Gastroenterology, Hepatology and Nutrition juga mendukung

penggunaan pemeriksaan TfR1 untuk uji skrining jika metode ini telah divalidasi dan

nilai normalnya untuk bayi dan anak-anak telah ditentukan (Baker et al., 2010).

Meskipun dibutuhkan studi lebih lanjut untuk mendapatkan dukungan bukti yang

lebih baik, namun bukti yang ada mendukung rekomendasi berikut ini (Baker et al.,

2010)

1. Bayi yang sehat dan cukup bulan mempunyai besi yang cukup selama minimal 4 bulan

pertama kehidupan. ASI mengandung sangat sedikit besi. Bayi dengan ASI eksklusif

akan mengalami peningkatan risiko defisiensi besi setelah berusia di atas 4 bulan.

Sehingga, mulai usia 4 bulan, bayi dengan ASI sebaiknya mendapat suplementasi

dengan besi oral 1 mg/kg/hari sampai dapat diberikan makanan tambahan yang

234

mengandung besi. Bayi yang mendapat ASI sebagian dan tidak mendapat makanan

tambahan yang mengandung besi, dianjurkan mulai usia 4 bulan, diberikan suplemen

besi 1 mg/kg/hari Untuk bayi dengan susu formula, kebutuhan besi selama 12 bulan

pertama kehidupan dapat dicapai dengan susu formula standar untuk bayi (kandungan

besi 10 – 12 mg/L) dan pemberian makanan tambahan mengandung besi setelah usia

4 – 6 bulan termasuk sereal yang difortifikasi dengan besi. Susu murni sebaiknya tidak

digunakan sebelum berusia 12 bulan. Asupan besi antara usia 6 – 12 bulan, sebaiknya

11 mg/hari. Ketika bayi diberikan makanan tambahan, daging merah dan sayuran

dengan kandungan besi tinggi sebaiknya diberikan lebih awal. Untuk meningkatkan

asupan besi, suplemen besi cair dapat diberikan jika kebutuhan besi tidak dapat

dipenuhi dari susu formula dan makanan tambahan. Semua bayi prematur sebaiknya

mendapat asupan besi 2 mg/kg/hari sampai usia 12 bulan, dimana kebutuhan besi

dapat dipenuhi dari susu formula yang diperkaya dengan besi. Bayi prematur yang

mendapat ASI sebaiknya mendapat suplemen besi 2 mg/kg/hari mulai usia 1 bulan

dan dilanjutkan sampai bayi mampu diberikan susu formula yang diperkaya dengan

besi atau mulai dapat mengkonsumsi makanan tambahan yang memberikan suplai

besi 2 mg/kg/hari. Perkecualian untuk kondisi ini adalah bayi dengan peningkatan

beban besi akibat transfusi darah berulang.

2. Anak berusia 1 – 3 tahun sebaiknya mendapat asupan besi 7 mg/hari yang paling

baik dicapai dengan daging merah, sereal yang difortifikasi dengan besi, sayuran

mengandung besi dan buah dengan vitamin C, yang dapat memperkuat absorpsi besi.

Untuk anak-anak yang tidak mendapat asupan besi seperti ini, suplemen cair dapat

ditambahkan untuk anak-anak berusia 12 – 36 bulan dan multivitamin kunyah dapat

diberikan untuk anak-anak berusia 3 tahun atau lebih.

3. Skrining umum anemia sebaiknya dilakukan sekitar usia 12 bulan dengan menentukan

konsentrasi Hb dan faktor risiko terkait defisiensi besi/anemia defisiensi besi. Faktor

risiko yang dimaksud meliputi status sosioekonomi rendah, riwayat prematuritas atau

berat badan lahir rendah, paparan dengan timah, ASI eksklusif di atas usia 4 bulan

tanpa suplementasi besi dan pemberian susu murni atau makanan tambahan yang

tidak mengandung sereal yang difortifikasi dengan besi atau makanan yang kaya besi.

Faktor risiko lain meliputi problem saat makan, pertumbuhan yang buruk, dan nutrisi

yang tidak adekuat yang umumnya dijumpai pada bayi dengan kebutuhan perawatan

kesehatan khusus. Untuk bayi dan anak berusia 1 – 3 tahun, skrining tambahan dapat

dikerjakan kapan saja jika terdapat risiko untuk mengalami defisiensi besi/anemia

defisiensi besi termasuk asupan besi dari diet yang tidak adekuat.

Anemia defisiensi besi dan penyakit menular

1. Cacing tambang.

Infeksi cacing tambang pada manusia disebabkan infeksi parasit cacing nematode

Necator americanus dan Ancylostoma duodenale dan hal ini ditularkan melalui kontak

pada tanah yang terkontaminasi. Infeksi ini merupakan salah satu infeksi kronik dengan

perkiraan jumlah kasus sebanyak 740 juta di daerah pedesaan di negara tropik dan

subtropik. Karena infeksi cacing tambang terjadi terutama pada daerah-daerah yang

miskin sehingga hanya ditemukan pada daerah tertentu saja. Infeksi cacing tambang juga

berkontribusi terhadap lambatnya perkembangan ekonomi di Amerika bagian selatan

terutama pada awal abad ke-20, namun saat ini infeksi cacing tambang lebih banyak

235

terjadi pada populasi penduduk di negara tropik, dan akibat yang ditimbulkannya kalau

ditinjau dari aspek disabilitas hidup melebihi infeksi yang disebabkan tripanosomiasis,

dengue, penyakit chagas, sistosomiasis dan penyakit lepra. Jumlah penderita terbanyak

dijumpai di Asia, diikuti sub-sahara Afrika. Di Cina berdasarkan pemeriksaan feses

antara 1988 dan 1992 didapatkan sekitar 190 juta penduduk terinfeksi, dan N.americanus

lebih banyak ditemukan dibandingkan dengan A.duodenale yang lebih terbatas pada

wilayah tertentu. Disamping kedua jenis cacing ini didapatkan juga jenis yang lain tapi

jarang menyerang manusia antara lain A.ceylanicum yang menginfeksi anjing dan kucing,

A.caninum yang umumnya menyerang anjing dapat menyebabkan enteritis eosinofilik

pada manusia di wilayah Australia timur dan A.braziliense yang dapat menyebabkan

cutaneus larva migrans (Hotez et al., 2004).

Penyakit akibat cacing tambang apabila parasit dewasa menyerang usus dan

menyebabkan kehilangan darah lewat saluran cerna. Istilah penyakit cacing tambang

awalnya ditujukan pada anemia defisiensi besi yang disebabkan infeksi cacing yang

berat. Kehilangan darah terjadi apabila cacing ini menempelkan diri mereka pada mukosa

dan submukosa usus dan akan mengisap jaringan usus dan darah. Rusaknya kapiler

dan arteriol tidak saja secara mekanis akan tetapi juga secara kemikal melalui enzim

hidrolitik. Untuk menjamin aliran darah parasit yang dewasa juga mengeluarkan agen

anti koagulasi. Akibat utama yang ditimbulkan adalah akibat dari hilangnya darah secara

kronik dan juga hipoalbuminemia. Anemia defisiensi besi akhirnya akan timbul apabila

jumlah hilangnya darah dan protein melebihi asupan nutrisi individu yang bersangkutan.

Tergantung pada staus cadangan besi individu yang bersangkutan, jumlah infeksi cacing

ini sekitar 40 – 160 cacing akan menyebabkan kadar hemoglobin < 11gr/dl. Namun studi

lain mendapatkan hubungan antara anemia dengan jumlah cacing yang lebih sedikit (Olsen

et al., 1998). Derajat anemia juga ditentukan jenis cacingnya dimana infeksi A. duodenale

akan mengakibatkan kehilangan darah lebih banyak kalau dibandingakn dengan infeksi

N. americanus. Studi di Zanzibar melaporkan infeksi N. americanus akan diikuti dengan

hipoferemia sebesar 33,1% tapi kalau disertai dengan A. duodenale maka ditemukan

hipoferemia sebesar 58,9% (Stolzfus et al., 1997). Sebagain besar tanda klinik dari infeksi

kronik cacing ini mencerminkan gejala dan tanda anemia defisiensi besi disertai dengan

edema pada muka dan ekstremitas bawah. Kulit penderita menjadi berlemak dan berwarna

agak pucat kenuningan. Selain anemia hipokromik mikrositer tanda yang dominan pada

infeksi cacing ini adalah eosinofilia dan mencapai puncaknya pada minggu 5 – 9 setelah

onset infeksinya. Pasien dengan infeksi ringan biasanya asimtomatik, tapi pasien dengan

infeksi berat juga mengeluh gangguan nyeri perut yang berulang, nausea, sesak nafas,

berdebar, pada saat aktivitas, nyeri kaki, sakit kepala, fatigue dan impoten (Anyaeze et

al., 2003).

Anemia defisiensi besi karena kehilangan darah yang kronis disebabkan infeksi

cacing tambang mempunyai morbiditas jangka panjang. Wanita dewasa dan anak-anak usia

muda paling berisiko mendapat infeksi ini yang menjurus kepada anemia defisiensi besi.

Infeksi cacing tambang menyebabkan kehilangan besi extra-corporeal melalui defekasi

dan pengobatan infeksi ini menunjukkan peningkatan signifikan dari kadar haemoglobin.

Studi di China (propinsi Hainan) mendapatkan bahwa ternyata bahwa umur tidak terlalu

banyak menentukan variasi insiden anemia defisiensi besi diantara infeksi cacing. Hal

ini disebabkan karena tidak adanya pengaruh respon imunitas terhadap infeksi parasit

sehingga temuan ini mendukung konsep bahwa infeksi parasit lebih mempengaruhi

236

kapasitas kerja pada kelompok individu yang masih sangat produktif (Betthany et al.,

2002). Sekresi koagulases parasit akan menyebabkan kehilangan darah melewati feses.

Sebagai contoh A. duodenale bisa menyebabkan kehilangan darah sekitar 0,25 ml per

parasit setiap hari (Stuketke et al., 2003). Jumlah cacing sebanyak 40 – 160 (tergantung

status cadangan besi) sudah dapat menyebabkan anemia defisiensi besi (Hotez et al.,

2004). Ancylostoma duodenale menyebabkan kehilangan darah yang lebih banyak

dibanding Necator americanus. Infeksi cacing tambang mencapai puncaknya ketika

individu mencapai mencapai umur dewasa muda. Ini mempunyai implikasi yang tinggi

terhadap kelompok wanita hamil, wanita usia subur dan anak muda untuk menderita

anemia defisiensi besi akibat infeksi cacing tambang karena cadangan besinya yang rendah

akibat ketidakseimbangan antara masukan dan kebutuhan. Dalam studi acak terkontrol

bagi wanita hamil di Sri Lanka, angka kematian anak baru lahir dan kematian bayi

pada kelompok yang menerima mebendazole adalah rendah secara signifikan dibanding

kontrol (RR 0,55; 95% CI 0,4-0,77). Demikian pula halnya dengan kelahiran bayi-bayi

dengan berat badan lahir rendah (RR 0,47;CI 0,32 –0,71). Studi di Uganda yang dilakukan

pada populasi dengan 40% diantaranya penderita anemia, ternyata tidak ditemukan efek

albendazole terhadap anemia pada ibu hamil, walaupun dijumpai adanya tendensi ke arah

respon yang lebih baik pada mereka yang menderita infeksi cacing yang berat dengan

OR 0,45; CI 0,21-0,98 (Crompton, 2000). Berbagai studi dilakukan untuk melihat adanya

perbaikan fungsi kognitif melalu pengobatan anti parasit terhadap anak-anak. Walau

masih ada penyebab lainnya akan tetapi salah satu penyebab terjadinya gangguan kognitif

tersebut diduga melalui anemia defisiensi besi. Hasil-hasil studi yang ada menunjukkan

inkonsistensi antara positif dan juga negatif. Pada studi meta analisis yang mempelajari

efek terapi anti parasit terhadap fungsi kognitif, menyimpulkan bahwa hubungan antara

kedua hal tersebut tidak dapat ditentukan dengan jelas, walaupun studi ini banyak dikritik

karena antara lain status infeksi tidak ditentukan pada awal studi sehingga hal ini akan

mempengaruhi analisis hasil studi (Shaw et al., 2011).

2. Skistosomiasis

Beberapa studi potong lintang melaporkan adanya kaitan antara 3 jenis skistomiasis

yang penting dengan kejadian anemia. Karena banyaknya kejadian infeksi parasit terjadi

bersama-sama dengan defisiensi nutrisi, maka diperlukan studi dengan desain yang lebih

baik untuk mengetahui dengan lebih pasti hubungan tersebut. Sebuah studi dengan desain

yang baik mendapatkan hasil yang berbanding terbalik antara intensitas S. japonicum

dan kadar hemoglobin dan infeksi S. haematobium terhadap risiko anemia diantara anak

muda dan dewasa (Friedmen et al., 2005).

Kebanyakkan percobaan menunjukkan bahwa terapi dengan praziquanta dan

albendazole ataupun metrifonate memberikan efek positif pada penyembuhan infeksi

skistomiasis dan infeksi cacing tambang lainnya yang ditandai dengan peningkatan kadar

hemoglobin. Terapi secara kombinasi ini tentu menyebabkan kesulitan untuk melihat

efek terapi anti skistomiasis sendiri terhadap perbaikan kadar hemoglobinnya, walaupun

sebagian ahli berpendapat bahwa perbaikan kadar hemoglobin sebagian disebabkan akibat

terapi anti parasit terhadap skistomiasis. Studi di Leyte, Pilipina menunjukkan perbaikan

kadar hemoglobin setelah diberikan terapi untuk S. Japonicum selama 6 bulan, dengan

tingkat efektivitas sekitar 1,1 g/dL dimana kadar peningkatan hemoglobin pada laki-laki

lebih tinggi daripada wanita (McGarvey et al., 1996).

237

3. Trikuris

Infeksi T.trichiura atau whipworm mempunyai prevalensi 95% terutama pada daerah

endemis. Walaupun infeksi dengan intensitas sedang biasanya asimtomatik tapi infeksi

dengan intensitas yang tinggi dan Trichuris Dysentry Syndrome (TDS) ditemukan terkait

dengan anemia dan gangguan pertumbuhan. Patomekanismenya meliputi konsumsi darah

parasit terutama pada infeksi berat, lesi kronis dengan pendarahan atau penurunan asupan

mikronutrien akibat anoreksia melalui sekresi TNF-alpha karena respon terhadap infeksi.

Infeksi trikuris tanpa TDS ternyata tidak diikuti dengan adanya perdarahan usus yang

signifikan (Stephenson et al., 2000).

4. Sindrom disentri bakteri

Infeksi Shigellosis atau Enteroinvasive Escherichia coli akan menyebabkan disentri

yang akan berlanjut menjadi anemia defisiensi besi diantara bayi dan anak-anak di negara-

negara berkembang karena pada anak ini sering terjadi infeksi berulang disertai dengan

infeksi lainnya yang memudahkan terjadinya anemia. Belum ada laporan yang pasti

tentang adanya kehilangan darah akibat disentri (Shaw et al., 2011).

5. Helicobacter pylori

Infeksi Helicobacter terbanyak ditemukan pada negara sedang berkembang dimana

infeksi ini didapatkan pada masa anak-anak. Studi pada kelompok orang dewasa dan

anak-anak menunjukan H. pylori sebagai faktor menyebab anemia defisiensi besi. H.

pylori menetralkan dan menurunkan sekresi asam lambung sehingga mengakibatkan

hipoklorhidria. Hipoklorhidria adalah kondisi dimana asam lambung tidak dapat

diproduksi dan mengakibatkan inflamasi kronis pada saluran pencernaan. H.pylori menjadi

faktor penyebab melalui dua hypothesis; penurunan absorbsi besi karena hipoklorhidria

dan persaingan antara H. pylori dan tubuh akan kebutuhan untuk besi (Cardenaz et al.,

2006).

6. Malaria

Malaria, secara klinis maupun yang asimptomatik, merupakan penyumbang terbesar

untuk terjadinya anemia di negara berkembang. Walaupun penyebab terbesar anemia pada

malaria adalah proses hemolisis akan tetapi anemia inflamasi juga berperan mengubah pola

penyerapan dan distribusi besi dalam tubuh. Studi di Indonesia de Mast et al., menemukan

bahwa anak-anak yang menderita malaria asimptomatik dengan P. falciparum atau P.

vivax mempunyai kadar hemoglobin rendah (12,2 gr/dl vs 14,4 gr/dl) dan konsentrasi

serum hepsidin yang tinggi (5,2 nM vs 3,1 nM) (p < 0,05) bila dibandingkan dengan

anak yang tidak menderita malaria. Ini membuktikan konsep bahwa penimbunan zat besi

yang berkepanjangan yang akan menjadi besi simpanan akibat proses inflamasi yang

disebabkan malaria. Malaria ini menyebabkan angka morbiditas dan mortilitas ibu yang

tinggi, terutamanya di kawasan sub-Saharan Afrika. Wanita lebih cenderung terkena P.

falciparum ketika hamil dan menyebabkan risiko penyakit dan kematian baik pada ibu

maupun bayi yang tinggi. Pada daerah dengan angka infeksi yang tinggi diperkirakan

seperempat wanita terbukti terinfeksi malaria pada waktu melahirkan. Juga sering

ditemukan anemia yang berat pada ibu dan bayi-bayi dengan berat lahir rendah. Badan

Kesehatan Sedunia (WHO) merekomendasikan pengobatan pencegahan yang periodik

sewaktu hamil (intermitten prophylactic treatment) untuk mengurangi risiko malaria

238

selama hamil. Sulfadoxine pyrimethamine diberikan pada trimester kedua dan ketiga

untuk menurunkan frekuensi parasitemia pada plasenta dan darah perifer. Tindakan ini

terbukti dapat meningkatkan kadar hemoglobin ibu dan mengurangi prevalensi anemia

(Shaw et al., 2011)..

Konsumsi zat besi diduga dapat meningkatkan risiko timbulnya penyakit yang terkait

dengan malaria sehingga dapat meningkatkan morbiditas dan mortalitas. Suatu studi di

Tanzania menunjukan adanya parasitemia pada plasenta ibu hamil yang mengkonsumi

zat besi yang berlebihan. Keadaan ini meninggikan risiko anemia untuk bayi tersebut.

Suatu studi acak plasebo terkontrol di Zanzibar, suatu kawasan dengan angka transmisi

P. falciparum yang tinggi, menunjukkan anak-anak yang menerima zat besi dan folat

mempunyai risiko kematian 15% lebih tinggi. Anak-anak yang menerima besi dan asam

folat mempunyai risiko 16% (p = 0,02) lebih tinggi untuk menderita malaria dan risiko

70% lebih tinggi menderita malaria cerebral (p = 0,02). Studi lain di Kenya menunjukkan

malaria klinis lebih rendah frekuensinya pada anak-anak yang menderita defisiensi zat besi

(Nyakeriga et al., 2004). Padahal di Papua New Guinea, suplementasi zat besi meninggikan

prevalensi untuk terjadinya parasitemia dan splenomegali pada bayi. Secara keseluruhan,

temuan ini mengemukan bahwa suplementasi besi akan menyebabkan mereka-mereka

yang hidup di daerah endemis malaria akan berisiko mendapatkan infeksi lain yang terkait

dengan malaria. Keberagaman hasil studi ini sebagaian disebabkan adanya efek dari kadar

besi pada awal studi, imunitas penderita, atau intensitas pengawasan dinas kesehatan

di wilayah yang bersangkutan. Karena itu, untuk mengurangi risiko dan meningkatkan

angka kesembuhan, lebih banyak studi yang perlu dilakukan.

KELEBIHAN BESI (IRON OVERLOAD)

Kelebihan besi sistemik

Kelebihan besi dapat terjadi apabila tubuh menerima besi yang berlebihan yang

berasal dari asupan yang berlebihan karena adanya gangguan penyerapan besi dan

bisa juga akibat transfusi yang berulang. Darah mengandung besi sehingga setiap kali

mendapat transfusi maka akan ada tambahan besi masuk kedalam tubuh. Tubuh manusia

tidak mempunyai sistem pengeluaran besi yang baik. Pengeluaran besi hanya terjadi

lewat pengelupasan epitel saluran cerna dan saluran genital, dan pada saat menstruasi

pada wanita muda. Timbunan besi ini akan menimbulkan kerusakan pada organ di mana

besi itu tertimbun. Pada kondisis normal simpanan besi pada tubuh adalah sekitar 3 – 4

gram saja. Pada saat tubuh menerima transfusi darah maka akan ada tambahan sekitar

200 – 250 mg untuk setiap kantong darah dan hal ini akan menambah simpanan besi

tubuh. Sehingga mereka yang mendapatkan transfusi darah minimal 2 kantong sebulan,

maka dalam setahun tubuhnya akan mendapatkan tambahan besi sebesar 5 – 6 gram. Besi

yang tidak segera dipergunakan untuk membuat sel darah merah, akan disimpan pada 3

organ penting yaitu hati, lien dan sumsum tulang. Akan tetapi apabila jumlah besi dalam

tubuh melebihi jumlah normal besi disimpan tidak saja pada ketiga organ tadi tapi bisa

pada organ lainnya seperti pankreas, persendian, kulit, kelenjar pituitari, kelenjar adrenal,

kelenjar tiroid, organ kelamin dan jantung. Timbunan ini sekaligus dapat merusak organ

yang bersangkutan.

Ketika terdapat dalam jumlah yang berlebihan, besi memberikan ancaman kepada

sel dan jaringan sehingga keseimbangannya perlu dikontrol secara ketat. Toksisitas

besi sebagian besar berdasarkan pada kemampuannya mengkatalisasi zat radikal, yang

239

menyerang, merusak makro molekul selular dan menyebabkan kematian sel dan kerusakan

jaringan. Kelainan penumpukan besi pada hati juga dihubungkan dengan perkembangan

kanker hepatoseluler. Kelainan akibat kelebihan besi biasanya mengakibatkan kerusakan

organ yang berat, progresif dan irreversible bahkan sebelum muncul gejala klinis tertentu.

Empat kelompok besar sel yang berperan menentukan jumlah dan distribusi besi dalam

tubuh adalah sel-sel epitel duodenal (berperan dalam penyerapan besi dari makanan);

sel prekursor eritroid (berperan dalam penggunaan zat besi); makrofag (berperan dalam

penyimpanan dan penggunaan kembali zat besi); sel-sel hepatosit (berperan dalam

penyimpanan besi dan regulasi endokrin). Tiap kelompok sel ini berperan penting dalam

keseimbangan siklus besi (Fleming et al., 2012).

Pada kondisi patologis dengan kelebihan besi, besi secara bertahap memenuhi

kapasitas ikatan besi dengan transferin (iron binding capacity of transferrin) dan

membentuk redoxs-active, low-molecular weight chelates yang juga disebut sebagai LIP.

Besi yang tidak terikat pada transferin pada akhirnya masuk ke jaringan dengan mekanisme

yang masih belum diketahui pasti, menghasilkan kerusakan sel dan jaringan Kelebihan

besi merusak sel dengan mengkatalisasi terbentuknya reactive oxygen species dalam

jumlah yang melebihi kapasitas antioksidan sel. Reactive oxygen species ini menyebabkan

peroksidasi lemak, oksidasi asam amino dengan konsekuensi dihasilkannya ikatan silang

antar protein, fragmentasi protein dan kerusakan DNA. Pada sebagian besar pasien,

kelebihan besi terjadi sebagai akibat dari ambilan NTBI (Non-transferin bound iron) dari

sirkulasi. Plebotomi terapeutik akan mengeluarkan kelebihan besi dari tubuh. Kelator

besi tidak saja mengeluarkan besi dari tubuh namun juga memangsa dan mengikat besi

yang labil untuk mencegah terbentuknya reactive oxygen species. Suplementasi vitamin

C sebaiknya dihindari pada pasien dengan kelebihan besi karena dapat meningkatkan

pembentukan reactive oxygen species dan memicu kerusakan jaringan kecuali diberikan

bersamaan dengan kelasi besi (Herscko, 2010).

Beberapa penyakit yang dapat ditimbulkan kelebihan besi secara garis besar dapat

dibagi menjadi kelainan yang bersifat herediter (primer) yang biasanya terkait dengan

kelainan genetik, kelebihan besi akibat sekunder yang biasanya terkait dengan transfusi

berulang dan yang ketiga kelebihan besi karena sebab lainnya (tabel 20 di bawah)

Table 20. Diagnosis differential kelebihan besi pada manusia (Swinkels et al., 2006)

Hemokromarosis Herediter

HFE-terkait HH (tipe 1)

C282Y homozygosity

C282Y/H63D compound heterozygosity

Non-HFE-terkait HH

Type 2A HJV varian

Type 2B hepsidin varian

Type 3 TfR varian

Type 4 feroportin varian

Lainnya

HHCS Defesiensi heme oxygenase

Kelebihan besi neonatal

Aceruloplasminemia

Congenital atransferrinemia or hypotransferrinemia

DMT1 varian

240

Kelebihan besi sekunder

Anemia Iron-loading

Eritropoesis Tidak Efektif

Sindrom Talasemia

Anemia sideroblastik

Sindrom Mielodisplastik

Diseritropoesis Kongenital

Peningkatan Eritropoesis

Anemia Hemolitik Kronik

Kelebihan besi parenteral (termasuk transfusi berulang)

Lainnya

Sindrom metabolik

Obesitas

Hipertensi

Resistensi insulin

Penyakit hati kronik

Hepatitis

Penyalahgunaan alkohol

Steatohepatitis Nonalkoholik

Porphyria cutanea tarda

Kelebihan besi di Afrika sub-Sahara

1. Kelebihan besi sistemik primer: Hemokromatosis herediter (HH)

Penyakit kelebihan besi dapat bersifat primer (keturunan) atau sekunder (didapat).

Gangguan sekunder memiliki kesamaan yaitu kenyataan bahwa semua pasien adalah

dengan anemia (tabel 20). Ketika anemia disertai dengan peningkatan aktivitas eritroid

dan/atau eritropoiesis yang tidak efektif, misalnya dalam kasus talasemia dan anemia

sideroblastik, anemia diseritopoetik bawaan, dan beberapa gangguan mielodisplastik,

terdapat peningkatan penyerapan besi dari diet karena kebutuhan besi yang lebih tinggi

untuk sintesis hemoglobin. Pasien-pasien ini menjadi kelebihan besi bahkan tanpa

transfusi eritrosit. Jika transfusi diperlukan, maka akan terjadi tambahan zat besi tubuh

yang berlebihan (Beutler et al., 2003).

Prevalensi HH di Amerika adalah 1 per 200 – 500 individu, umumnya berasal dari

keturunan Eropa. Frekuensi dari mutan C282Y 5,4% dan H63D sebesar 13,5%. Prevalensi

homosigot C282Y diperkirakan sebesar 0,26% sedang homosigot H63D 1,89%. Untuk

kombinasi heterosigositas diduga sekitar 1,97%, dimana status karier didapatkan sebesar

10%.

Pasien dengan HH bisa asimtomatik atau datang dengan keluhan gangguan organ

secara umum. Keluhan akibat HH biasanya mulai sekitar umur 30 – 50 tahun, akan tetapi

juga bisa muncul pada umur yang lebih muda, sekitar 75% pasien tanpa keluhan dan

ketahuan pada saat dijumpai hasil feritin yang tinggi atau setelah skrining pada keluarga

yang menderita HH. Keluhan awal berupa kelemahan umum (74%), impotensi (45%), dan

artralgia (44%). Gejala klinis awal kelebihan besi biasanya terjadi pada orang dewasa dan

sering tidak spesifik dan tidak jelas. Pada stadium lanjut, manifestasi penyakit mungkin

termasuk artropati, diabetes melitus, hipogonadisme endokrinopati lainnya, sirosis hati,

kardiomiopati, pigmentasi kulit, dan pasien sirosis, kanker hati (Wojcik et al., 2002).

Penyebab utama hemokromatosis biasanya berasal dari kelainan-kelainan yang

diturunkan dari protein yang terlibat dalam transport besi dan hal lain yang dapat

menyebabkan kelebihan absorpsi zat besi dari saluran pencernaan. Penyakit ini pertama

241

kali diketahui pada akhir abad ke-19 oleh von Recklinghausen, tetapi juga Trousseau

dan Troisier. Adalah von Recklinghausen yang awalnya memperkenalkan istilah

hemokromatosis. Padatahun 1935, Sheldonmenulissuatutinjauandimanahemokromatosis

dianggap sebagai penyakit yang sangat langka sebagai akibat kelebihan jumlah besi tubuh

dan kegagalan organ disebabkan karena toksisitas besi. Pada tahun 1980, prevalensi yang

lebih tinggi diduga terjadi, mungkin karena ketersediaan pemeriksaan serum besi yang

luas, kapasitas pengikatan besi, dan tes feritin pada waktu itu sehingga penyakit ini lebih

dikenal. Pada 1970-an, hemokromatosis diakui sebagai gangguan resesif autosomal yang

terkait dengan kromosom 6 rantai pendek, berisi gen yang mengkode HLA-A. Pada tahun

1996 Feder et al. mengidentifikasi gen hemokromatosis (HFE) (sebelumnya disebut

HLA-H gen). Para penulis mengaitkan bentuk yang paling umum dari hemokromatosis

herediter (HH) dengan kelainan homozigositas untuk variasi urutan C282Y dari gen ini.

HH terkait HFE ditandai dengan peningkatan penyerapan zat besi untuk cadangan besi

tubuh, yang menyebabkan deposisi besi dalam parenkim organ seperti hati dan pankreas.

Identifikasi gen HFE adalah awal dari kemajuan pesat dalam pemahaman homeostasis

besi. Seperti juga diketahui bahwa entitas genetik lain dapat menyebabkan gambaran

klinis identik dengan gen HFE yang cacat. Disisi lain, beberapa kelainan gen ini dikaitkan

dengan penyakit kelebihan besi dengan gejala klinik dan biokimia yang berbeda. Sejumlah

besar gen dimana urutan variannya berhubungan dengan kelebihan zat besi mempersulit

pendekatan diagnostik. Sehingga hal ini menyebabkan penelusuran yang tidak perlu

dilakukan pada individu dengan berbagai kesamaan dengan kondisi herediter tersebut,

seperti hepatitis, konsumsi alkohol yang berlebihan, sindrom metabolik (intoleransi

glukosa, obesitas, hipertensi), dan bentuk sekunder kelebihan zat besi. Hemokromatosis

herediter (HH) merupakan kelainan autosomal resesif dimana penyerapan yang tinggi

dari besi dalam makanan pada akhirnya menyebabkan penumpukan besi pada sel jaringan

parenkimal dan kerusakan organ yang berat (Fleming dan Sly 2002).

HH merupakan kelainan genetik heterogenus. Kebanyakan kasus memiliki mutasi

pada gen HFE, yang terletak pada kromosom 6p dan mengkode suatu atypical major

histocompatinility complex (MHC) class 1 type molecule (Feder et al., 1996). Kebanyakan

pasien HH bersifat homozigot untuk suatu pengganti C282Y atau heterozigot campuran

untuk mutasi C282Y atau H63D. Penyakit ini lebih sering dijumpai pada populasi

keturunan Eropa Utara (Northern Europe ancestry) dengan prevalensi yang dilaporkan

1:300. Menariknya pengaruh dari genotif homozigot C282Y tampaknya jauh lebih kecil,

mengindikasikan bahwa homozigot untuk mutasi HFE sendiri tidaklah cukup untuk

menyebabkan HH. Namun demikian, HFE -/- dan binatang percobaan yang terkena mutasi

yang berkaitan dengan gen tersebut memberikan gambaran fenotif seperti kelebihan besi

pada HH. Pengubah genetik sebagaimana faktor lingkungan (seperti konsumsi alkohol)

dapat berkontribusi dalam derajat kelebihan besi. Akhir-akhir ini ditunjukkan dengan

biopsi hati dari pasien HH dengan mutasi HFE bahwa ekspresi mRNA hepsidin adalah

rendah, meskipun terjadi kelebihan besi pada hepar. Hasil yang sama ditunjukkan HFE-/-

mencit (Muckenthaler et al., 2003). Hasil ini menyatakan secara tidak langsung bahwa

kelainan primer HFE yang menyebabkan kelebihan besi sebenarnya dapat berasal dari

jalur signal dari hepsidin. Harus juga dicermati bahwa kombinasi kelainan hepsidin

dan mutasi HFE keduanya menyebabkan kelebihan besi pada manusia dan mencit,

menambahkan kemungkinan bahwa hepsidin bekerja sebagai suatu pengubah dari fenotif

hemokromatosis. Bersama-sama, penemuan ini memberikan suatu bukti adanya poros

242

HFE- hepsidin. Saat ini diketahui ada 5 bentuk utama dari HH, masing-masing disebabkan

variasi urutan pada gen yang berbeda (Swinkels et al., 2006).

Hemokromatosis klasik: GenHFE

Varian urutan C282Y mungkin berasal dari nenek moyang Celtic di Eropa Utara

sekitar 2000 tahun yang lalu. Penyebaran cepat varian urutan C282Y ini kemudian telah

menyebabkan HH menjadi salah satu kelainan bawaan yang paling umum di populasi

keturunan Kaukasia Eropa Utara. Sampai saat ini, bukti-bukti masih kurang tentang adanya

varian urutan HFE yang memberi perlindungan terhadap timbulnya anemia (defisiensi zat

besi). Sebuah hipotesis alternatif didasarkan pada efek perlindungan terhadap beberapa

agen patologi. Hal ini berhubungan dengan protein HFE sendiri sebagai reseptor

permukaan sel untuk beberapa agen infeksi atau defisiensi zat besi relatif yang terjadi

pada makrofag dengan adanya varian urutan C282Y, dan menawarkan kemungkinan

perlindungan terhadap banyak spesies bakteri yang berkembang biak terutama pada

makrofag yang kaya besi, seperti Mycobacterium tuberculosis dan Yersinia pestis. Teori

ini tetap mesti diuji baik pada tingkat molekuler maupun studi epidemiologi (Moalem et

al., 2004).

Selama beberapa tahun terakhir, pemahaman tentang prevalensi klinis C282Y-

homozigot HH telah mengalami revisi. Berbeda dengan sebagian besar penelitian

sebelumnya, survey baru-baru menemukan bahwa sebagian C282Y homozigot tidak

memiliki gejala penyakit. Penetrasi yang tidak lengkap dari varian urutan C282Y

menimbulkan pertanyaan tentang efektivitas biaya skrining untuk penduduk secara

keseluruhan. Sebaliknya, deteksi kasus awal dengan sekrening pada keluarga yang

menderita HH meningkatkan kesadaran terhadap penyakit ini dan cenderung memiliki

pengaruh yang signifikan.

Genotip HFE selain homosigositas C282Y jarang menyebabkan kelebihan zat besi

yang signifikan secara klinis. Heterosigot C282Y biasanya tidak berkembang menjadi

kelebihan besi kecuali mereka memiliki kondisi yang memungkinkan seperti faktor

lingkungan (alkohol, virus, penyakit hati) atau varian bentuk gen lainnya. Karier C282Y

ini tidak hanya memiliki peningkatan saturasi transferin yang berarti dan konsentrasi

feritin yang lebih tinggi dibandingkan dengan wild type yang lainnya, tetapi juga memiliki

konsentrasi besi yang tidak terikat transferin (NTBI) yang tinggi. NTBI dianggap sebagai

bentuk potensial toksik dari besi yang bertanggung jawab atas kerusakan jaringan pada

kasus kelebihan zat besi. Konsentrasi plasma NTBI, sangat berkorelasi dengan saturasi

transferin pada pasien HH (Jacob et al., 2005). Studi kasus-kontrol tentang hubungan

genotipe heterosigot C282Y dengan penyakit, belum secara konsisten mendukung

heterosigositas sebagai faktor risiko untuk diabetes, artritis, kanker, penyakit hati, dan

penyakit kardiovaskular.

Kelompok kedua dari varian genotip HFE yaitu heterosigot untuk C282Y danH63D

dimana kelompok ini digambarkan sebagai yang berisiko lebih tinggi untuk berkembang

menjadi kelebihan zat besi, tetapi pada umumnya lebih ringan dibandingkan bentuk

homosigot C282Y. Namun, fakta menunjukkan kondisi ini sagat langka. Varian ketiga dari

kelainan gen HFE ini adalah varian urutan S65C, dengan frekuensi alel serendah 1,6%

-2,0%, ditemukan berpengaruh kecil pada indeks besi serum, terutama ketika berkombinasi

dengan varian genotipe HFE lainnya, seperti C282Ydan H63D. Namun, sampai saat ini

tidak ada data meyakinkan tentang S65C yang berhubungan dengan HH. Karena itu,

243

belum ada bukti yang cukup untuk memasukkan tes S65C untuk mengkonfirmasi adanya

HH pada pasien dengan peningkatan indeks besi serum. Varian urutan lainnya dari HFE

relevansi klinisnya jarang terjadi, dan kebanyakan adalah bersifat individual (Swinkles

et.al., 2006).

Secara umum fungsi molekul protein HFE adalah terkait dengan reseptor transferin

1 (TfR1) pada sel kripte duodenum yang merupakan sensor besi total tubuh, bertujuan

memprogram ekspresi transporter besi pada sel-sel vili. Variasi urutan dari molekul HFE

terbukti menyebabkan konsentrasi yang rendah dari hepsidin, yang mendukung dugaan

bahwa HFE terlibat dalam regulasi ekspresi hepsidin. Karena sintesis hepsidin terbatas

pada sel-sel hati, hal ini menjadi bukti kuat bahwa HFE dalam hati dan atau makrofag

menimbulkan efek pada sel-sel hati dan tidak dalam sel kripte. Memang, dari data yang

tersedia menunjukkan bahwa HFE/TfR1 dan reseptor transferin 2 (TfR2) terlibat dalam

jalur sensor besi hepatosit untuk mengontrol sintesis hepsidin. Belum diketahui secara

persis bagaimana HFE dapat merasakan (senses) kadar besi tubuh. Namun demikian,

dengan mengendalikan konsentrasi serum hepsidin, HFE tampaknya terlibat dalam

mempertahankan homeostasis besi tubuh dimana diketahui bahwa fungsi hepsidin dalam

regulasi besi dengan menghambat fungsi feroportin, eksportir trans membran utama besi

pada enterosit dan makrofag. Model ini sesuai dengan hipotesis bahwa peningkatan besi

pada pasien HH berasal dari pelepasan besi yang berlebihan tidak hanya dari enterosit tetapi

juga dari hepatosit dan makrofag. Baru-baru ini, De Almeida et al. (2005) mendapatkan

bahwa bahwa HFE mengkode molekul yang memiliki beberapa fungsi imunitas. Hal ini

membuktikan bahwa protein yang mempengaruhi metabolisme besi dan juga secara jelas

mempengaruhi fungsi kekebalan.

Hemokromatosis Juvenile

Hemokromatosis Juvenile hampir menyerupai hemokromatosis dewasa, akan tetapi

manifestasi klinis berkembang lebih awal karena penyerapan besi usus lebih tinggi dan

tingkat akumulasi besi lebih cepat. Individu dengan fenotipe juvenile lebih cenderung

muncul dengan kardiomiopati dan atau penyakit endokrin, meskipun sirosis hati juga

merupakan bagian dari gejala (Swinkels et al., 2006).

1. Hemokromatosis Juvenile disebabkan kekurangan HJV

Juvenile Hemochromatosis (JH) memiliki ciri khas penimbunan besi yang berat pada

awal masa kehidupan, yang biasanya menyebabkan gejala klinis sebelum usia 30 tahun

(Camaschella et al., 2002). Hipogonadotropik hipogonadisme dan keterlibatan jantung

merupakan gambaran penting dari gejala klinis. Berbeda dengan HFE yang berkaitan

dengan HH, yang nampaknya lebih berat pada laki-laki, JH sama-sama mempengaruhi

baik laki-laki maupun wanita. Dua genetik lokus yang berbeda terlibat dalam patogenesis

JH.Yang pertama adalah kromosom 1q dan terdapat pada sebagian besar kasus JH yang

dilaporkan. Yang kedua adalah yang tidak berhubungan dengan 1q dan berkaitan dengan

sejumlah kecil pasien. Analisis hubungan mengungkapkan bahwa bentuk yang tidak

berhubungan dengan 1q dari JH itu karena mutasi pada gen HAMP, yang mengkode

hepsidin. Pendekatan serupa akhir-akhir ini mengarahkan pada penemuan mutasi gen

baru yang masih belum diketahui fungsinya, dinamakan hemojuvelin yang berkaitan

dengan JH (Papanikoloau et al., 2004). Level hepsidin urin menurun pada 1q yang

berkaitan dengan JH meskipun terjadi kelebihan besi yang berat, hal ini menandakan

244

bahwa hemojuvelin mungkin lebih berperan sebagai modulator dari ekspresi hepsidin

daripada sebagai reseptor hepsidin.

Bersama-sama, penekanan jalur hepsidin jelas merupakan suatu kejadian patogenik

yang umum menyebabkan kelebihan besi pada semua jenis HH yang telah digambarkan

di atas. Derajat berat dari fenotif kelebihan besi berkaitan dengan derajat gangguan pada

produksi hepsidin. JH menampilkan fenotif yang lebih berat dan tampilan gejala klinis

yang lebih awal dengan ciri khas baik tidak adanya 1q secara lengkap (1q unlinked form)

maupun hambatan yang sangat besar (1q linked form) dalam ekspresi hepsidin. Disisi lain,

HFE yang berkaitan dengan HH menampilkan suatu fenotif yang kurang berat dengan

gejala klinis yang lebih lambat, berkaitan dengan hanya sebagaian defisiensi hepsidin

(Papanikoloau et al., 2004).

Gen yang menyebabkan hemokromatosis juvenile baru-baru ini diidentifikasi yaitu

gen HJV (hemochromatosis tipe 2 (juvenil); juga dikenal sebagai HFE2) yang mengkode

protein yang disebut hemojuvelin (HJV), dan dijumpai dalam jumlah yang banyak pada

otot rangka dan dalam jumlah sedikit di hati. Sampai saat ini, sekitar 25 urutan varian

yang berbeda telah terdeteksi dalam kluster gen HJV pada ekson 3 dan 4. Temuan hepsidin

konsentrasi rendah dan bahkan tidak terukur pada pasien pembawa varian urutan gen

HJV menunjukkan bahwa protein tersebut terkait dengan hepsidin dan bukan komponen

dari jalur yang berbeda (Papanikolau et al., 2004). Hubungan antara HJV dan sintesis

hepsidin didukung beberapa laporan terbaru. Ada 2 bentuk protein HJV yaitu HJV yang

melekat pada membran sel melaui protein GPI, yang dapat berinteraksi dengan reseptor

transmembran neogenin untuk menginduksi sintesis hepsidin dalam hati, dan bentuk HJV

yang terlarut (sHJV) yaitu bentuk yang beredar dalam plasma yang berasal dari otot rangka

yang dapat berfungsi sebagai antagonis yang menghambat sintesis hepsidin. Ada hipotesis

bahwa jumlah sHJV yang larut diatur oleh peningkatan pasokan besi ke otot atau tekanan

oksigen pada sirkulasi. Pengikatan sHJV ke reseptor neogenin dalam hepatosit diduga

untuk menghambat mRNA hepsidin melalui jalur yang belum teridentifikasi. Jalur ini

memerlukan konfirmasi eksperimental lebih lanjut, namun jika dikonfirmasi sHJV bisa

menjadi biomarker yang berguna pada gangguan metabolisme besi (Lin et al., 2005).

2. Hemokromatosis Juvenile yang disebabkan defisiensi hepsidin

Gen yang pertama kali diidentifikasi pada hemokromatosis juvenile adalah peptide

antimikroba hepsidin (Hepsidinantimicrobialpeptide = HAMP), yang mengkode hepsidin.

Identifikasi gen HAMP sebagai penanggung jawab atas subset dari hemokromatosis

juvenil secara konklusif mendukung peranan hepsidin pada metabolisme besi manusia.

Data penelitian terbaru tentang akumulasi besi pada organ dari tikus dengan gangguan

gen SMAD4 di hati, menunjukkan bahwa masih banyak yang belum diketahui mengenai

faktor-faktor dan kondisi yang terlibat dalam regulasi hepsidin. Dalam studi terakhir,

ditemukan bahwa sinyal BMP (bone morphogenetic protein) yang terlibat dalam berbagai

proses pertumbuhan juga menginduksi sintesis hepsidin, dan membutuhkan SMAD4 yang

diketahui sebagai suatu gen supresor tumor untuk mengaktifkan transkripsi promoter

hepsidin (Wang et al., 2005).

3. Hemokromatosis yang disebabkan defisiensi TfR2

Bentuk lain yang jarang dari HH telah dijabarkan dan dikaitkan dengan mutasi

gen TfR2. Fungsi TfR2 masih diteliti lebih lanjut. Kemungkinan molekul ini terlibat

245

dalam pengaturan besi seluler dalam hal pengambilan besi. Gen yang mengkode reseptor

transferin 2 (TfR2) telah diketahui sejak tahun 1999. Protein ini memiliki tingkat homologi

yang besar dengan reseptor transferin klasik (TfR1) namun ditemukan terutama di hati

dan di precursor erythroid. Dibandingkan dengan TfR1, TfR2 mengikat transferin diferric

dengan afinitas yang 30 kali lipat lebih rendah. Genetik hemokromatosis yang terkait

dengan variasi urutan gen TFR2 adalah langka dan tampaknya, lebih banyak dijumpai

pada keluarga yang berasal dari Eropa Selatan, terutama dari Italia dan Portugal, serta

Jepang. Diduga bahwa pada hepatosit ikatan HFE/TfR1 dan HFE/TfR2 berujung pada

jalur yang sama atau konvergen pada sinyal hepsidin. Pada hipotesis ini,TfR2 dianggap

sebagai sensor saturasi transferin plasma pada jalur sinyal yang mengontrol sintesis

hepsidin. Hal ini sejalan dengan konsentrasi hepsidin yang rendah yang ditemukan pada

pasien yang membawa varian TfR2, dan fenotip HH lebih parah ketika HFE dan varian

TfR2 muncul bersamaan. Secara umum, komplikasi klinis, pola penyimpanan besi di

hati, dan respon terhadap plebotomi identik antara kelainan dengan HH yang disebabkan

gangguan HFE dan HH yang disebabkan gangguan TfR2. Akan tetapi onset HH yang

terkait TfR2, umumnya agak muncul pada awal kehidupan dewasa (Camaschella et al.,

2005).

Penyakit feroportin: Gen SLC40A1

Feroportin 1 adalah protein yang terlibat dalam proses pengeluaran besi dari sel

enterosit atau makrofag. Variasi urutan dari gen SLC40A1 (solute carrier family 40,

member 1) (sebelumnya disebut SLC11A3), yang mengkode feroportin, telah terbukti

terkait dengan kelebihan besi herediter. Protein feroportin, diperkirakan memiliki beberapa

domain transmembran, ditemukan terutama di sel Kupffer, makrofag limpa, di membran

basolateral enterosit, dan dalam jumlah sedikit pada hepatosit, dimana ia memainkan

peran pentingnya dalam eksportir besi. Ekspor ini tampaknya diatur secara ketat oleh

hepsidin baik untuk mencegah kekurangan besi atau kelebihan besi. Hepsidin terlihat

mengikat feroportin pada sel epitel dan makrofag dan menginduksi proses internalisasi

sehingga terjadi degradasi feroportin (Nemeth et al., 2004).

Penyakit feroportin memiliki ciri khas dibandingkan dengan hemokromatosis klasik

yaitu penderita berumur lebih muda umumnya muncul dengan hyperferitinemia dan

saturasi transferin yang normal atau sedikit meningkat. Perkembangan kelebihan zat besi

hati terjadi secara progresif dan secara histologis akumulasi besi terutama di makrofag hati

(Kupffer sel). Biasanya, penyakit ini lebih ringan dibandingkan hemokromatosis klasik.

Penurunan pengeluaran besi menyebabkan pasien ini mengalami retensi besi, terutama

di makrofag. Karena besi terakumulasi dalam makrofag dengan toksisitas yang rendah,

pasien jarang berkembang menjadi komplikasi klinis yang berat. Penemuan konsentrasi

hepsidin urine yang tinggi pada pasien karier varian 162delVal mungkin menjelaskan

internalisasi dan degradasi alel trans nonmutated, yang menurunkan penyerapan besi di

usus (Papanikolauo et al., 2005).

Di sisi lain, pasien yang membawa urutan varian lainnya (Y64N, N144D, N144H,

C326Y, dan C326S), akumulasi besinya terjadi dalam hepatosit; pasien ini kebanyakan

berkembang dengan tanda-tanda klinis seperti kerusakan pada hemokromatosis klasik.

Secarakhusus, pasiendenganvarianferoportinyangmenghambattotalsensitivitashepsidin

(Y64N dan C326S) menunjukkan fenotipe lebih berat, dengan predominan kelebihan besi

pada hepatosit. Disfungsi terjadi kurang parah pada pasien pembawa N144D dan varian

246

N144H, dimana sensitivitas hepsidin terhadap feroportin hanya sebagian terhalang dan

akumulasi besi terjadi baik di hepatosit maupun makrofag.

Diagnosis penyakit feroportin adalah kompleks karena memerlukan berbagai

pemeriksaan untuk mengeksklusi kondisi yang menyebabkan hiperferitinemia. Penyakit

feroportin dapat diduga pada kondisi dengan familial hyperferritinemia atau dalam kasus

sporadis dimana ditemukan feritin yang tinggi tanpa diketahui penyebab sekundernya,

seperti infeksi, sindrom metabolik, inflamasi, dan keganasan. Diagnosis diferensial

juga harus mencakup sindrom familial hyperferritinemia cataractcongenital (HHCS),

yang merupakan penyakit langka tanpa kelebihan besi tetapi dengan konsentrasi feritin

tinggi; aceruloplasminemia, dengan manifestasi dominan berupa gejala neurologis, dan

peningkatan kejadian sindrom metabolik pada obesitas, hipertensi, resisten insulin, atau

dislipidemik. Sampai saat ini, pengalaman pengobatan penyakit feroportin masih terbatas.

Alternatifnya, terapi kelasi mungkin dapat dipertimbangkan pada kasus-kasus dengan

kelebihan zat besi pada parenkim dan toleransi rendah terhadap plebotomi (Swinkels et

al., 2006).

Hemokromatosis neonatal

Hemokromatosis neonatal adalah bentuk klinis yang berat dari kelebihan besi

sistemik terkait dengan kegagalan fungsi hati sejak lahir. Berlawanan dengan bentuk

hemokromatosis lainnya, pada kelainan ini, kerusakan hepatoseluler bersifat primer sedang

kelebihan besi yang terjadi bersifat sekunder. Walaupun bersifat sekunder namun kelebihan

besi ini tetap berperan menyebabkan kerusakan jaringan. Kelainan ini sebagian besar

diperantarai alloimmune yaitu terjadi reaksi antara IgG ibu transplasental dengan antigen

liver janin. Pengobatan dengan postnatal exchange transfusion dan imunoglobulin dapat

menurunkan kebutuhan transplantasi hati. Pemberian immunoglobulin pada ibu dengan

kehamilan berisiko juga dapat menunjukkan hasil yang baik. Gangguan mieloproliferatif

pada janin, infeksi virus tertentu dan mutasi pada AKRD1 atau DGUOK adalah beberapa

penyebab kerusakan hepar yang dapat muncul sebagai hemokromatosis neonatal (Rand,

2009).

2. Kelebihan besi sistemik sekunder (transfusional/secondary iron overload)

Kelompok gangguan ini adalah bentuk sekunder kelebihan besi termasuk

diantaranya iron-loading anemia. Sebagian besar ditandai eritropoiesis inefektif yaitu

apoptosis precursor erythroid, kegagalan maturasi eritroid dan ekspansi eritropoiesis

sekunder. Hepsidin ditekan kadarnya melalui molekul sinyal yang berkaitan dengan proses

diatas. Penurunan kadar hepsidin tetap terjadi walaupun ada kelebihan besi. Transfusi

eritrosit sangat berperan dalam meningkatkan beban besi pada pasien dengan penyakit

ini (Brittenheim, 2011)

Kelebihan besi sekunder terjadi sebagai akibat dari tranfusi darah yang berulang,

yang sering dilakukan sebagai terapi pada berbagai jenis anemia. Setiap mililiter dari

sel darah merah yang ditranfusikan akan menambah sekitar 1 mg besi kedalam organ

penerima. Sebagai tambahan, anemia yang berkaitan dengan eritropoeisis yang tidak

efektif mencetuskan penyerapan besi yang tidak sesuai dari saluran gastrointestinal.

Sehingga, pasien yang mendapatkan transfusi besi yang sering pada akhirnya akan

mengalami kelebihan besi yang akan bertambah berat bila ditambah dengan eritropoeisis

yang tidak efektif, seperti pada talasemia, sideroblastik anemia atau anemia hemolitik,

247

anemia diseritropoeitik kongenital atau sindrom mielodisplastik. Pada tranfusi darah

yang berulang, besi terutama tertimbun pada retikuloendotelial makrofag dan tetap tidak

merusak. Namun, besi juga secara progresif berdistribusi ke sel parenkim dan menjadi

toksik, menyebabkan kerusakan jaringan. Kelebihan besi sekunder diterapi dengan kelasi

besi diantaranya dengan menggunakan deferrioksamine.

Kebanyakan kelainan genetik yang terkait dengan kelebihan besi sekunder adalah

talasemia mayor. Tranfusi dan reabsorpsi besi pada gastrointestinal pada pasien talasemia

mayor menyebabkan kelebihan besi yang dini dan berat. Pasien dengan talasemia

intermedia tidak memerlukan tranfusi darah namun penumpukan besi sebagai hasil dari

absorpsi besi yang meningkat. Kelebihan besi bermanifestasi pada hampir semua jaringan

namun terutama tertimbun pada retikuloendotelial makrofag di limpa, hati dan sumsum

tulang serta pada jaringan parenkim, terutama pada hepatosit dan kelenjar endokrin.

Selama dekade pertama kehidupan, pasien dengan kelebihan besi mengalami

gagal pertumbuhan karena gangguan sintesis dari insulin–like growth factor (IGF1) di

hati, resistensi terhadap hormon pertumbuhan dan disfungsi tiroid. Pada dekade kedua

kehidupan, gangguan toleransi glukosa, hipoparatiroidisme dan terlambatnya pubertas

karena hipoganadisme menjadi lebih jelas. Penumpukan besi pada sel pankreas interstitial

menyebabkan penumpukan kolagen yang berlebihan dan gagalnya mikrosirkulasi,

yang pada akhirnya menyebabkan defisiensi insulin. Penekanan sekresi hormon tiroid

merupakan akibat dari penumpukan besi pada kelenjar paratiroid, yang dipicu oleh adanya

resorpsi tulang akibat eritropoeisis yang meningkat. Kelenjar pituitari anterior khususnya

lebih sensitif bahkan terhadap penumpukan besi yang sedang saja dapat menimbulkan

defisiensi gonadotropin. Selama dekade ketiga dan keempat kehidupan, penyakit tulang

dan jantung menjadi lebih meningkat pada pasien usia lanjut. Osteoporosis menjadi lebih

sering pada pasien hipogonad dan kadar besi yang meningkat pada proses mineralisasi

menjadi isu yang masih diperdebatkan. Pada pasien dengan disfungsi jantung yang

signifikan, penumpukan besi meliputi area yang luas pada sel fiber miokard. Akan tetapi

pada otopsi dijumpai fibrosis yang relatif ringan dimana hal ini memberikan kesan

bahwa bahkan kardiomiopati yang lanjutpun dapat berpeluang untuk kembali ke kondisi

awal (reversible). Dosis tinggi pemberian desferioksamin intravena dapat dengan cepat

memperbaiki progresifitas dari gagal jantung dan aritmia (Papanikolaou et al., 2004).

Talasemia

Di seluruh dunia, 15 juta penduduk menunjukkan gejala klinis talasemia α atau

talasemia β. Kelebihan besi adalah penyebab utama bentuk talasemia berat baik dengan

atau tanpa transfusi darah reguler. Saat ini talasemia ditatalaksana dengan chelating agent

namun dimasa datang transferin dan hepsidin eksogen serta agonis hepsidin dapat menjadi

pilihan terapi yang efektif (Hershko, 2010)

Anemia sideroblastik kongenital

Anemia sideroblastik adalah bentuk kelainan akibat gangguan sintesis heme baik

primer (kongenital dan diwariskan) maupun sekunder. Kelainannya bisa dalam bentuk

simtomatik dan asimtomatik. Gambaran penyakit yang klasik disebabkan mutasi gen

yang diperlukan dalam produksi precursor heme. Zat besi yang tidak gabungkan dengan

cincin protoporfirin IX terakumulasi dalam mitochondria membentuk cincin sideroblas.

Beberapa bentuk kongenital kelainan ini hanya dapat sebagian saja dikoreksi (misalnya

248

dengan piridoksin). Kelebihan besi ditangani dengan flebotomi, kelasi besi atau kombinasi

keduanya.

Anemia diseritropoietik kongenital

Anemiadiseritropoietikkongenitaladalahberagambentukkelainanyangdisebabkan

gangguan produksi eritrosit dan seringkali disertai dengan hemolisis ringan. Beberapa

bentuk telah teridentifikasi. Kelainan ini ditandai anemia makrositer atau normositer

dengan hitung retikulost yang rendah sejak lahir. Diagnosis ditegakkan berdasarkan

morfologi eritroblas. Anemia yang terjadi ditangani dengan transfusi darah berulang.

Kelebihan besi dapat diterapi dengan kelasi besi (Renella, 2009).

Sindrom Mielodisplastik dan Anemia Aplastik

Sindrom mielodisplastik adalah kelainan kongenital maupun didapat yang ditandai

eritropoiesis inefektif dan sitopenia perifer berkaitan erat dengan kelebihan besi khususnya

dipicu transfusi eritrosit multipel (Mahesh, 2008).

3. Diagnosis gangguan kelebihan besi sistemik

Gejala dan tanda kelebihan besi tidak terlalu sensitif dan spesifik, sehingga diagnosis

dini kelebihan besi perlu dipertimbangkan saat dokter menghadapi pasien dengan

kelelahan kronis, nyeri sendi, impotensi, osteoporosis dan diabetes. Sistem skoring untuk

mengidentifikasi pasien dengan risiko tinggi akan kelebihan besi pada tempat tempat

layanan kesehatan primer saat ini perlu untuk dipertimbangkan.

Pemeriksaan penapis termasuk diantaranya kadar serum feritin dan saturasi

transferin. Feritin diatas 200 ng per milliliter (449 pmol per liter) pada wanita atau 300 ng

per milliliter (674 pmol per liter) pada pria tanpa tanda peradangan dan saturasi transferin

diatas 45% padawanitaatau 50% padapria, memerlukanpemeriksaantambahan(McLaren,

2003). Peningkatan kadar feritin tanpa kelebihan besi dapat terlihat pada proses inflamasi

akut atau kronik, penyakit autoimmun, keganasan, insufisiensi renal kronis, hepatopati

dan sindrom metabolik. Pada keadaan keadaan diatas saturasi transferin biasanya normal

atau menurun. Namun begitu peningkatan konsentrasi feritin tanpa peningkatan saturasi

transferin tidak serta merta menyingkirkan adanya gangguan kelebihan besi, karena

kombinasi gambaran ini dapat terlihat pula pada penurunan fungsi feroportin akibat

mutasi dan pada aceruloplasminemia. Makna penting penentuan penyebab mutasi

feroportin masih controversial hingga kini karena konsekuensi patologik dan terapinya

masih tidak jelas. Mutasi pada elemen rantai pendek mRNA feritin menyebabkan

sindrom hyperferitinemia dan katarak namun tanpa kelebihan besi (Fleming et al., 2012).

Mengetahui telah terjadinya kelebihan besi pada pasien talasemia yang tidak menerima

transfusi darah tidaklah mudah, karena pada konteks ini serum feritin tidak secara akurat

dapat mencerminkan kadar besi jaringan. Kecurigaan yang kuat pada hal ini akan

kemudian menuntun kepada kepada pemeriksaan kandungan besi hati setiap 1 sampai 2

tahun pada pasien dengan talasemia intemedia.

Diagnosis molekuler kelebihan besi sistemik akibat HH

Gabungan pemeriksaan konsentrasi besi serum, konsentrasi transferin, atau

kapasitas total pengikat besi (dan perhitungan saturasi transferin) dan konsentrasi feritin

memberikan penilaian awal yang sederhana dan dapat diandalkan tentang konsentrasi besi

249

tubuh. Apabila hiperferitinemia dan/atau peningkatan saturasi transferin telah ditemukan

penyebabnya, pemeriksaan penyebab peningkatan besi serum harus disingkirkan.

Diantaranya adalah beberapa penyakit, seperti penyakit hati dan penyakit yang merupakan

bagian dari sindrom metabolik: diabetes mellitus (resistensi insulin), obesitas, hipertensi,

dan hiperlipidemia. Obesitas, misalnya, cenderung untuk meningkatkan feritin, dan

saturasi transferin membantu dalam diagnosis kelebihan zat besi dan asal-usulnya. Normal

atau peningkatan ringan saturasi transferin dengan diikuti dengan peningkatan konsentrasi

feritin serum akan menuntun kita pada dugaan adanya HHCS, aceruloplasminemia, atau

penyakit feroportin.

Ketika kelebihan zat besi diduga dan penyebab sekunder telah disingkirkan,

diagnosis penyebab herediter dari hemokromatosis harus dipertimbangkan. Saat ini,

biopsi hati digunakan untuk penilaian adanya fibrosis/sirosis akibat toksisitas besi atau

untuk mengidentifikasi penyakit hati lain yang mungkin terjadi bersamaan. Penentuan

konsentrasi besi di hati dengan Magnetic Resonance Imaging semakin diakui sebagai

alat diagnostik yang penting pada pasien dengan peningkatan indeks besi serum dan

mungkin berguna untuk menjelaskan kelebihan zat besi pada pasien tanpa genotipe yang

khas untuk kelainan HFE. Teknologi ini sekarang tersedia pada beberapa pusat medis

dan mungkin meningkatkan akurasi diagnostik dan memungkinkan penilaian yang lebih

dapat dipercaya dan merupakan pemeriksaan yang noninvasif untuk mengethaui kadar

besi hati, dengan catatan bahwa digunakan perangkat lunak yang tepat dan terkalibrasi

dengan benar.

Kecurigaanadanyacacatherediteryangnon-HFEperludipertimbangkanpadakasus-

kasus dengan kelebihan besi tanpa adanya homosigositas C282Y pada gen HFE. Sebuah

kasus yang berat (kasus berat pada usia relatif muda ) menunjukkan adanya bentuk-bentuk

varian dari hepsidin atau HJV, sedangkan saturasi transferin yang normal atau hanya

meningkat sedikit lebih mungkin adalah suatu penyakit feroportin. Pengukuran hepsidin

urine dapat membantu mengetahui diagnosis diferensial dari kelainan HH herediter non-

HFE, dimana hepsidin menjadi sangat rendah dengan adanya HJV dan varian sequens

HAMP, kadar yang rendah pada kasus homosigositas untuk varian urutan TFR2, dan

mungkin kadarnya meningkat pada penyakit feroportin (tabel 21). Pada pasien dengan

genotipe yang berisiko, skrining keluarga harus dilakukan dengan penilaian indeks besi

dan pengujian genetik.

Tabel 21. Konsentrasi hepsidin pada beberapa penyakit (Fleming et.al.,2012)

Hepsidin meningkat Hepsidin menurun

Simpanan besi yang tinggi Eritropoesis yang meningkat

dan/atau tidak efektif

Anemia penyakit kronik Defesiensi besi

Penyakit feroportin Juvenil klasik dan HH TfR2

Identifikasi efek molekuler yang mendasari timbulnya penyakit penting diketahui

untuk konseling genetik dan antisipasi perjalanan klinis penyakit. Apapun defek yang

mendasarinya, plebotomi terapeutik diindikasikan pada pasien hemokromatosis dengan

saturasi transferin tinggi dan kadar feritin serum lebih dari 1000 ng per milliliter (2247

pmol per liter) tanpa anemia. Plebotomi juga dapat dipertimbangkan pada pasien dengan

kadar feritin meningkat namun dibawah batas ini. Penentuan tingkat keparahan penyakit

dan pemantauan respon terapi dilakukan dengan kombinasi beberapa tes: kadar feritin

250

serum, MRI untuk menilai konsentrasi besi liver dan jantung, dan pada keadaan tertentu

biopsi hati. Pengukuran kadar hepsidin suatu saat dapat dipakai dalam diagnosis kelebihan

besi, pemantauan pasien ataupun keduanya. Kajian atas hal ini telah dibuat namun belum

diterima secara luas (Fleming et al., 2012).

Manifestasi klinik kelebihan besi sistemik

Penderita dengan hemokromatosis mungkin asimtomatis atau dapat dengan

keluhan yang tidak spesifik dan sesuai dengan organ dimana kelebihan besi tersebut

dominan. Keluhan dari penyakit ini muncul mulai umur 30 – 50 tahun walaupun bisa

ditemukan pada umur yang lebih muda. Sebagian besar (75%) pasien tidak ada keluhan

dan ditemukan karena adanya peningkatan serum besi pada pemeriksaan kimia rutin

atau karena pemeriksaan skrining karena ada salah satu keluarga yang diduga menderita

penyakit ini. Gejala awal termasuk kelelahan (74%), impoten (45%) dan artralgia (44%).

Kelelahan dan artralgia merupakan keluhan yang banyak membawa pasien mencari

pengobatan. Sedangkan tanda yang sering dijumpai adalah hepatomegali (13%), perubahan

warna kulit dan artritis (CDC, 2006). Manifestasi klinik yang sering dijumpai termasuk

diantaranya: penyakit hati (13%) (hepatomegali, sirosis hati), hiperpigmentasi kulit atau

skin bronzing (70%), dibetes mellitus (48%), artropati, amenore, impoten, hipogonagism,

kardiomiopati.

Sirosis hati disebabkan timbunan besi yang progresif pada parensim hati dan

merupakan manifestasi yang paling sering ditemukan pada pasien dengan hemokromatosis.

Sirosis akan diikuti dengan kejadian trasformasi menjadi kanker hati beberapa tahun

kemudian dengan risiko > 200 kali dibandingkan populasi normal. Peningkatan fibrosis

juga ditemukan pada pasien dengan NASH (non-alcoholic steatohepatitis) yang

mempunyai mutasi C282Y (Bronkovsky et al., 1999). Kombinasi dari timbunan besi

dan melanin akan menyebabkan hiperpigmentasi kulit yang merupakan tanda khas pada

penyakit ini. Adanya trias yang klasik yaitu kencing manis, sirosis hati dan pigmentasi

kulit merupakan tanda khas pada stadium lanjut apabila jumlah total kandungan besi tubuh

> 20 gram (5 kali normal). Artropati terjadi akibat timbunan besi pada persendian MCP

(metacarpophalangeal), terutama pada MCP kedua dan ketiga. Sendi yang sering terkena

adalah MCP, lutut, kaki, pergelangan tangan, punggung dan leher. Manifestasi yang tidak

kalah pentingnya dan berisiko adalah kardiomiopati baik disertai dengan gagal jantung

dan aritmia maupun tidak, sering ditemukan pada pasien yang lebih muda. Disamping

itu osteoporosis dan osteopenia dan rambut rontok juga ditemukan pada pasien dengan

hemokromatosis (Valenti et al., 2009).

4. Penatalaksanaan kelebihan besi sistemik

Pembedahan

Pembedahan digunakan pada 2 kondisi yaitu pada penyakit hati stadium terminal

dan artropati yang berat. Pada kondisi penyakit hati yang tidak berespon dengan kelator

besi maka transplantasi hati ortotopik menjadi satu-satunya pilihan (Khanna et al., 1999).

Trasplantasi hati juga dilakukan pada pasien dengan kanker hati dimana persaratan

operasi harus dipenuhi antara lain tumornya tunggal dengan ukuran < 5 cm. Demikian

juga pembedahan artroplasti untuk kerusakan sendi yang sudah sangat perah dapat

dipertimbangkan disamping pemberian terapi medikamentosa.

251

Plebotomi

Tujuan terapi pada pasien dengan kelebihan besi adalah mengambil besi sebelum

timbunan besi tersebut dapat menimbulkan kerusakan jaringan yang irreversible. Karena

kehidupan yang normal dapat diharapkan apabila kelebihan besi dapat dilakukan pada

fase awal maka kewaspadaan klinik dan dignosis awal menjadi hal sangat penting.

Plebotomi dikerjakan untuk mengeluarkan timbunan besi dari dalam tubuh dan

tindakan ini masih merupakan tindakan yang direkomendasikan untuk hemokromatosis

herediter dan harus dikerjakan dengan cara yang disesuaikan pada masing individu.

AASLD merekomendasikan penggunaan plebotomi secara reguler sampai timbunan besi

tubuh normal. Plebotomi reguler dilanjutkan sepanjang hidup dan frekuensinya disesuikan

dengan kadar serum feritin). Pada induksi awal plebotomi dilakukan setiap minggu dan

volume darah yang diambil sekitar 7 ml/berat badan (tidak melebihi 550 ml darah sekali

plebotomi). Efikasi dari tindakan ini dimonitor dengan memeriksa kadar feritin setiap

bulan dan kadar sekitar 300 ug/L pada laki dan 200 ug/L pada wanita merupakan batas

yang diinginkan. Kadar Hb diperiksa pada saat sebelum melakukan plebotomi dan nilai

acuannya sekitar 12 – 13 gr/dl. Selanjutnya evaluasi kadar feritin dievaluasi setiap 2 bulan

sekali sampai mencapai kadar 50 ug/l. Pada fase pemeliharaan, plebotomi dilakukan sekali

dalam 2 – 4 bulan. Satu studi menyatakan bahwa plebotomi dapat mengurangi fibrosis hati

dan hasil terapi tergantung pada stadium dari penyakitnya. Diantara pasien-pasien dengan

hasil biopsi positif fibrosis, tindakan plebotomi diikuti dengan perbaikan fibrosisnya pada

13 – 50% dimana respon terbaik pada mereka yang derajat fibrosisnya paling ringan. Pada

penderita sirosis hati stadium awal, plebotomi dapat mengendalikan penyakitnya minimal

menghambat progresi fibrosisnya (Falize et al., 2006). Tindakan plebotomi relatif aman

dan efisien dan dengan plebotomi terapetik dapat dikeluarkan sejumlah 500 ml darah

setiap minggu (setara dengan 200 – 250 mg besi), dan hal ini dilakukan secara teratur

sampai kadar feritin < 50 ug/L atau kadar saturasi transferin < 50%. Kebanyakan pasien

membutuhkan plebotomi rumatan sekali dalam 2 – 3 bulan. Hindari tindakan plebotomi

yang berlebihan sehingga tidak terjadi dehidrasi dan hipovolemia (Duchini et al., 2011).

Tidak seperti pasien dengan hemokromatosis herediter, pada kasus dengan kelebihan

besi akibat transfusi darah berulang maka tindakan plebotomi terapeutik tidak bisa

dilakukan karena pada dasarnya pasien-pasien tersebut memang sudah anemia. Pada pasien

yang telah mendapat transfusi melebihi 75 unit darah, lebih dari 50% pasien mempunyai

timbunan besi pada otot jantungnya, sehingga mereka yang sudah mendapatkan transfusi

> 100 ml/kg berat badan harus sudah dilakuan evaluasi kemungkinan adanya timbunan

besi yang berlebihan (Jensen et al., 2003).

Terapi dengan kelasi besi

Pada penderita hemokromatosis yang disertai dengan penyakit jantung, anemia,

dan akses pembuluh darah yang sulit, maka terapi dengan kelasi besi menjadi pilihan.

Dari aspek perspektif tindakan ini terdiri dari penghambatan penyerapan besi di saluran

cerna, pengikatan besi (iron chelator), suplemetasi hepsidin dan feroportin. Pada kasus

dengan defisiensi hepsidin terapi terbaik adalah dengan suplementasi hepsidin.

Deferasirox (Exjade) adalah kelator besi oral yang harus diminum sekali sehari

dapat diberikan sebagai tambahan plebotomi atau diberikan tersendiri apabila tindakan

plebotomi tidak dapat dikerjakan. Deferasirox sangat efektif untuk mengeluarkan besi

pada hati dan selama terapi deferasirox fungsi ginjal harus selalu diawasi. Dalam satu

252

studi, dosis 100 mg/kg dapat menurunkan secara bermakna kadar besi pada hati dan

jantung, namun pada pankreas deferasirox tidak terlalu efektif. Deferasirox diberikan

sekali sehari 5 hari seminggu (Nick et al., 2009). Deferoxamine diberikan dalam bentuk

injeksi intra vena atau subkutan dengan dosis sekitar 25 – 40 mg/kg berat badan. Injeksi

intravena diberikan minimal dalam 8 – 10 jam sehari dan diulang setiap malam selama 5

hari seminggu. Efektivitas yang sama dapat diharapkan dengan pemberian dua kali sehari

secara subkutan. Efek sampingnya dapat berupa reaksi inflamasi pada tempat suntuikan,

gangguan mata dan telinga, gangguan pertumbuhan tulang, reaksi alergi bahkan bisa

timbul rekasi anafilaksis. Sedangkan defeprone adalah kelator besi oral yang diberikan

3 kali sehari dengan dosis total 75 mg/kg/hari. Agranulositosis, netropenia, artralgia,

gangguan saluran cerna, peningkatan ensim hati adalah efek samping obat ini. Timbunan

besi pada jantung lebih baik diberikan deferiprone dibandingkan dengan deferoxamine

(Duchini et al., 2011). Terapi kelasi besi dapat dilihat pada bagian lain dari buku ini.

Terapi masa datang

Saat ini terapi utama untuk kelebihan besi sistemik adalah plebotomi pada pasien

tanpa anemia (dapat diaplikasikan pada sebagian besar kasus hemokromatosis herediter)

dan kelasi pada pasien kelebihan besi dengan anemia. Plebotomi, walau tidak begitu

mahal dan dapat diterima umum, akan memperkuat rendahnya hepsidin yang menjadi

penyebab penyakit dasarnya serta meningkatkan absorbsi besi. Karena absorbsi besi dan

logam divalen lain dari makanan memerlukan transporter yang sama (DMT1), maka sangat

dimungkinkan terjadinya gangguan keseimbangan kadar logam lain ini pada pasien yang

menjalani plebotomi. Disisi lain kelasi besi belum terlalu banyak digunakan di seluruh

dunia karena prosedur tindakan yang kurang nyaman, biaya yang mahal, memerlukan

pemantauan ketat dan dampak yang tidak baik dalam jangka panjang. Agen kelasi besi

yang baru dan modalitas terapi baru lainnya seperti transferin eksogen, hepsidin eksogen,

analog hepsidin, dan agonis sinyal hepsidin dapat menyediakan pilihan terapi yang efektif

atas penyakit ini (Fleming et al., 2012).

5. Prognosis pasien dengan kelebihan besi sistemik

Kecurigaan awal sangat membantu menegakkan diagnosis dini dari hemokromatosis

klinik. Deteksi dini dan terapi yang adekuat akan menjamin kesempatan hidup normal

pasien dengan hemokromatosis. Faktor terpenting pada saat awal terapi adalah ada tidaknya

fibrosis hati. Pasien tanpa fibrosis hati masih mungkin memperoleh masa harapan hidup

normal dengan terapi plebotomi. Plebotomi adekuat merupakan faktor utama dari survival

pasien dengan hemokromatosis sehingga terapi dini dengan plebotomi diperlukan untuk

mempertahankan kadar besi yang rendah akan mencegah kerusakan organ. Apabila tidak

diterapi pasien dengan hemokromatosis akan meninggal karena sirosis hati, diabetes,

hepatoma atau penyakit jantung. Komplikasi potensial dari hemokromatosis adalah:

sirosis hati, hepatoma, penyakit jantung kongestif, aritmia, dibetes mellitus, hipogonadism,

impoten, artropati, disfungsi tiroid, sepsis. Mortalitas diperkirakan sekitar 1,7 per 10.000

kematian. Angka kematian lebih tinggi pada bayi dan dewasa tua > 50 tahun, dan lebih

tinggi pada pria dibandingkan wanita (Yang et al., 1998).

253

Kelebihan besi lokal (localized iron overload)

Berbeda dengan kelebihan besi sistemik dimana terjadi peningkatan saturasi

transferrin, serum feritin dan besi jaringan yang meningkat dengan hematokrit normal,

pada kelebihan besi lokal maka sebagaian besar status besi sistemik tidak terpengaruh.

1. Besi dan susunan saraf pusat

Besi berperan penting dalam mielinasi, perkembangan neuroektodermal, serta

sintesis dan sekresi sejumlah neuromodulator dan enzim yang penting untuk fungsi

neuron, glia, dan mikroglia. Besi memfasilitasi mielinasi sebagai bagian penting pada

biosintesis lipid dan kolesterol. Selain untuk mielinasi normal, besi dibutuhkan untuk

fungsi sitokrom c oksidase. Enzim yang tergantung akan besi tersebut terlibat dalam

fosforilasi oksidatif dan merupakan penanda aktivitas metabolik yang dapat dihitung.

Besi merupakan persyaratan untuk sintesis neurotransmiter. Besi yang bergabung dengan

heme merupakan tulang punggung rantai transpor elektron mitokondria dan diperlukan

untuk metabolisme seluler (Whitall dan Richardson, 2006).

Tubuh memiliki empat siklus besi yaitu siklus sistemik (mencakup usus, sumsum

tulang, hati), siklus sistem saraf pusat (retina dan otak), siklus plasenta, dan siklus testikular

(Vassilev et al., 2005). Transferrin merupakan protein plasma primer yang mengikat ion

diferik dan membawanya ke sel melalui endositosis yang dimediasi reseptor transferrin.

Seruloplasmin adalah feroksidase yang diperlukan untuk oksidasi Fe2+ menjadi Fe3+

sebelum berikatan dengan transferin. DMT1 (divalent metal-ion transporter 1) adalah

transporter besi Fe2+ di membran apikal sel epitel terpolarisasi dan membran endosomal

sebagian besar sel (Texel et al., 2012).

Untuk memasuki sistem saraf pusat, besi harus melewati salah satu dari dua

membran: sawar darah-otak atau interface darah-cairan serebrospinalis-otak. Transferrin

diferik berikatan dengan transferrin receptor 1 (TfR1) di sawar darah-otak, dan besi

diendositosis ke dalam sel endotel kapiler otak. Besi dalam bentuk Fe2+ keluar dari sel

melalui feroportin yang diekspresikan di sel endotel, neuron, oligodendrosit, astrosit,

pleksus koroid, dan sel ependim di sawar darah-otak. Setelah proses transport, besi

dioksidasi oleh seruloplasmin astrosit atau ceruloplasmin yang disekresi atau feroksidase

nonspesifik lainnya. Banyaknya ekspresi TfR1 di seluruh sistem saraf pusat khususnya

pada neuron menunjukkan bahwa neuron dapat memperoleh besi melalui jalur endositosis

klasik transferrin/TfR1 (Madsen dan Gitlin, 2007). Besi terakumulasi pada otak normal

yang mengalami penuaan dan dalam jumlah yang lebih besar pada beberapa gangguan

neurologis. Jika terdapat besi ekstrasel berlebih seperti pada hemokromatosis, kapasitas

pembawa besi dari transferrin serum akan meningkat. Peningkatan kapasitas tersebut

serta peningkatan laju transportasi besi menyeberangi sawar darah-otak menyebabkan

akumulasi besi dalam sel otak.

Penyakit Alzheimer

Penyakit Alzheimer adalah penyakit degeneratif progresif dengan perburukan

bertahap pada memori, kognitif, perilaku, dan kemampuan melakukan aktivitas kehidupan

sehari-hari. Bukti peningkatan kadar logam di otak seperti besi dan tembaga dihubungkan

dengan penyakit Alzheimer. Plak amiloid-β (Aβ) di otak merupakan ciri khas patologi

penyakit ini, berasal dari pembelahan protein prekursor amiloid (amyloid precursor

protein, APP). Deposisi agregat fibrilar Aβ di parenkim otak yang disebabkan produksi

254

2

Aβ berlebih, gangguan klirens, atau keduanya, merupakan dugaan untuk menjelaskan

penyebab penyakit Alzheimer. APP memiliki lokasi ikatan di domain terminal-amino

dan di domain Aβ untuk tembaga dan besi. Tingginya kadar besi dapat berinteraksi

dengan peptida Aβ yang menyebabkan reduksi oksigen molekuler menjadi superoksid

dan terakhir menjadi H2O

2 melalui reduksi besi. Telah dibuktikan pula bahwa ekspresi

berlebih fragmen terminal karboksil pada APP (Aβ) secara bermakna menurunkan kadar

tembaga dan besi pada otak tikus transgenik. Hal ini membuktikan peran APP dan Aβ

dalam regulasi fisiologis logam pada penyakit Alzheimer (Maynard et al., 2002).

Selain itu, ekspresi berlebih melanotransferrin juga telah dilaporkan pada penyakit

Alzheimer. Karena melanotransferrin yang dimurnikan dapat mengikat besi, ia diduga

juga sebagai protein lain yang dapat terlibat dalam transportasi besi. Peran besi dalam

patogenesis penyakit Alzheimer diduga berhubungan dengan peningkatan stres oksidatif

yang dimediasi besi bebas. Transferin, feritin, dan iron regulatory protein 2 juga

dihubungkan dengan neurodegenerasi pada penyakit Alzheimer. Iron regulatory protein

2 bertanggung jawab pada gangguan homeostasis besi di otak dan dekompartementalisasi

besi dan proses oksidatif secara keseluruhan yang menunjukkan suatu penyakit Alzheimer

(Kim et al., 2001).

Ataksia Friedreich

Ataksia Friedreich adalah penyakit neurodegeneratif autosom resesif yang

ditunjukkan oleh adanya atrofi degeneratif kolumna posterior korda spinalis yang diikuti

dengan traktus spinosereberalis dan traktus motorik kortikospinalis yang menyebabkan

ataksia progresif, hilangnya memori, dan kelemahan otot. Kondisi ini juga dihubungkan

dengan skoliosis, deformitas kaki, dan penyakit jantung serta adanya manifestasi oftalmik.

Ataksia Friedreich telah diketahui sebagai suatu penyakit dengan gangguan berupa

berulangnya trinukleotida, dan gangguan protein yang mengkode molekul yang disebut

frataksin. Frataksin adalah protein mitokondria yang terbukti berperan dalam transport

besi mitokondria dan transport besi-sulfur. Mutasi pada gen frataksin bertanggungjawab

atas terjadinya ataksia Friedreich, yaitu bentuk tersering ataksia yang diturunkan. Frataksin

diperlukan untuk eksport normal besi mitokondria (iron-sulfur cluster). Manifestasi

neurologis dan kardiak dari ataksia Friedreich adalah hasil dari proses kerusakan

mitokondria yang diperantarai besi. Kadar besi serum pada pasien ini normal (Richardson,

2010). Kadar besi yang tinggi di mitokondria dapat bereaksi dengan superoksid (O -) dan H

2O

2 untuk menghasilkan radikal hidroksil ( OH) yang dapat mengoksidasi komponen

.

seluler, merusak kompleks rantai respirasi, dan menyebabkan cedera sel dan akhirnya

kematian sel. Sel otak dan jantung sangat tergantung pada metabolisme aerobik dan

lebih rentan terhadap pembentukan radikal bebas di mitokondria. Efek terapi dengan

antioksidan koenzim Q dan vitamin E pada penderita ataksia Friedreich saat ini sedang

diteliti, dan studi pendahuluan menunjukkan hasil yang menjanjikan (Lodi et al., 2001).

Penyakit Parkinson

Penyakit Parkinson adalah penyakit progresif yang bermanifes sebagai tremor saat

istirahat, bradikinesia, abnormalitas cara jalan, rigiditas, disfungsi postural, dan hilangnya

keseimbangan. Selama bertahun-tahun, ilmuwan berusaha menemukan hubungan antara

besi di substansia nigra dengan patofisiologi penyakit Parkinson. Besi telah terbukti

bertanggung jawab pada degenerasi neuron dopamin nigrostriata pada penyakit ini,

255

dengan kemampuannya menghasilkan ROS toksik dan menyebabkan peroksidasi lipid.

Deposit besi pada neuron yang mengalami degenerasi di substansia nigra dan di badan

Lewy dapat merusak fungsi sistem ekstrapiramidal dan psikomotor. Adanya pigmen

neuromelanin di substansia nigra penderita Parkinson juga dapat menyebabkan akumulasi

besi karena neuromelanin dapat berfungsi seperti feritin dan besi penyimpan. Ekspresi

berlebih reseptor laktoferin (protein yang mengikat besi secara reversibel) pada neuron

dan pembuluh mikro di regio degenerasi neuronal pada jaringan otak yang terserang

Parkinson menunjukkan bahwa mungkin terdapat hubungan dengan kelebihan kandungan

besi di regio otak yang terserang. Semua mekanisme tersebut menunjukkan bahwa

gangguan homeostasis dan metabolisme pada Parkinson terjadi pada beberapa tingkat,

seperti ambilan besi, penyimpanan, metabolisme intrasel, pelepasan, serta kendali paska

transkripsi. Dengan demikian gangguan homeostasis besi dapat menjadi kondisi yang

“baik” dimana besi bebas melalui pembentukan ROS, dapat menyebabkan kerusakan

jaringan yang permanen (Sadrzadeh dan Saffari, 2004).

Neurodegenerasi tipe I dengan akumulasi besi di otak

Neurodegenerasi tipe I dengan akumulasi besi di otak (NBIA-1 = neurodegeneration

with blood iron acumulation) yang sebelumnya dikenal dengan sindrom Hallervorden-

Spatz atau neurodegenerasi yang berhubungan dengan pantothenat kinase. NBIA-1

merupakan penyakit neurodegeneratif yang jarang dan diketahui secara genetik, bercirikan

disfungsi ekstrapiramidal dan perburukan mental. Besi terutama terakumulasi di globus

pallidus dan pars retikularis substansia nigra yang terlihat berupa deposit besi berpigmen

coklat. Kontras MRI menunjukkan sinyal tinggi yang berlokasi sentral di globus pallidus,

disebut mata harimau (eye of the tiger) yang khas pada NBIA-1. Pada sebagian besar

NBIA, penderita biasanya tampak dengan gejala klinis gangguan gerak ekstrapiramidal

yang progresif. Mutasi pada panthotenate kinase-associated neurodegeneration gene

(PANK2) adalah yang bertanggungjawab untuk sebagian besar kasus dan mutasi pada

gen baru pantotenat kinase PANK2 ini diperkirakan sebagai penyebab akumulasi sistein,

yang mengikat besi dan menyebabkan stres oksidatif pada globus pallidus kaya besi.

Pasien dengan penyakit ini menunjukkan pola timbunan besi pada globus pallidus yang

dapat teridentifikasi dengan MRI.

Mutasi pada PLA2G6, FA2H, ATP13A2,dan DCAF17, menyebabkan bentuk

lain NBIA yang autosomal resesif. Mutasi pada daerah coding dari rantai ringan feritin

menyebabkan suatu kelainan autosomal dominan ditandai timbunan pada globus pallidus

dengan disfungsi ekstrapiramidal onset lambat (neuroferitinopati). Status besi sistemik

tidak terpengaruh. Aseruloplasminemia dapat dimasukkan dalam kelompok kelainan ini

namun tetap berbeda dari NBIA lain karena status besi sistemik juga ikut terpengaruh.

Pengertian atas akumulasi besi secara lokal, pada kelainan ini, akan memberi pandangan

yang berbeda terhadap kelainan neurodegenerative lain dengan kelebihan besi pada otak

(misal: penyakit parkinson). Beberapa pasien NBIA menunjukkan hasil yang baik dengan

kelasi besi ((Texel et al., 2012).

Sklerosis multipel

Sklerosis multipel adalah kondisi neuroinflamasi dimana oligodendrosit dan

produknyayaitumielin, merupakantargetseranganselmononuklear. Denganmenggunakan

metode pengecatan imunohistokimia dan histokimia, ditemukan konsentrasi feritin dan

256

besi yang tinggi pada oligodendrosit. Pada kondisi stres seperti hipoksia, oligodendrosit

dapat meningkatkan sintesis feritin. Feritin mampu menyediakan elemen (misalnya besi

bebas) dengan cara melepas besi, melalui proses oksidatif dapat menyebabkan cedera sel.

Dalam satu studi, lima spesimen otopsi dari penderita sklerosis multipel menunjukkan

reaksi besi yang positif pada potongan yang mengelilingi plak terdemielinisasi.

Diperkirakan bahwa reaksi positif yang ditemukan di dalam pembuluh darah pada

gray matter di dekat area demielinasi juga mungkin disebabkan darah yang mengalami

ekstravasasi. Berlawanan dengan temuan terakhir, pemeriksaan mikroskopik bahan otopsi

dari penderita sklerosis multipel (32 blok parafin yang mengandung plak terdemielinasi)

gagal mendeteksi besi di dalam atau di sekitar area demielinasi. Yang jelas, dibutuhkan

lebih banyak studi untuk memastikan apakah akumulasi besi di dalam atau di sekitar

plak sklerosis multipel merupakan penyebab primer kerusakan jaringan atau akibat dari

kerusakan yang disebabkan hal lain (yang dapat menyebabkan dekompartementalisasi

besi (Sadrzadeh dan Saffari, 2004).

Penyakit Serebrovaskuler

Perdarahan intraserebral adalah bentuk stroke yang umum dan sering berakibat fatal.

Hematoma di dalam parenkim otak menyebabkan runtutan kejadian yang dapat menjadi

pencetus kelainan otak sekunder. Defisit neurologis berat dapat terjadi pada pasien yang

selamat dari tersebut. Berlebihnya kadar besi serta peningkatan kadar transferin, reseptor

transferin, dan feritin di otak telah dilaporkan pada subyek tersebut, menunjukkan peran

besi dalam outcome perdarahan intraserebral. Besi dapat mengeksaserbasi kerusakan yang

disebabkan stroke iskemik dengan cara membentuk ROS dan menyebabkan peroksidasi

lipid. Berlebihnya kadar besi terbukti memiliki sejumlah efek terhadap ukuran infark

setelah terjadinya oklusi arteri serebri media. Hal ini menambah stres oksidatif yang

terjadi pada episode iskemik yang difasilitasi kelebihan besi yang mengganggu sawar

darah-otak (Mehta et al., 2004).

Aseruloplasminemia

Aseruloplasminemia adalah penyakit yang disebabkan oleh kelainan genetik,

dengan gejala blefarospasme, degenerasi retina, diabetes melitus, dan neurodegenerasi.

Tidak adanya seruloplasmin plasma dalam sirkulasi terkait mutasi pada gen Cp.

Seruloplasmin adalah α2-globulin 132 kd yang berikatan dengan tembaga (6 – 8 atom

tembaga per molekul seruloplasmin) dan mengandung sekitar 95% tembaga total dalam

plasma. Seruloplasmin terlibat dalam sebagian besar reaksi redoks di plasma. Ia dapat

bekerja sebagai antioksidan dan pro-oksidan. Seruloplasmin juga memiliki aktivitas

ferroksidase sehingga dapat mengoksidasi besi fero menjadi besi feri dan memfasilitasi

ambilan besi bebas transferrin. Selain itu, pada aseruloplasminemia, kadar feritin serum

meningkat, terdapat anemia ringan, kadar besi serum rendah, dan terjadi kelebihan besi

yang menonjol di hepar. Yang menarik, deposisi besi lebih banyak terdeteksi di astrosit

dibanding di neuron. Demensia dan ataksia serebelar akibat akumulasi besi di ganglia

basalis otak juga ditemukan pada aseruloplasminemia. Lebih lanjut, akibat yang mungkin

terjadi dari peningkatan kadar besi di otak pada penderita aseruloplasminemia adalah

pembentukan ROS dan peroksidasi lipid yang dapat menyebabkan cedera jaringan dan

kematian sel neuron di otak (Miyajima et al., 2003).

257

Penyakit otak lainnya

Selain kondisi yang dijelaskan pada bagian sebelumnya, terdapat beberapa

kondisi lain dimana ditemukan deposit besi di otak. Pada kasus tipe khusus ensefalopati

hepatoserebral, deposisi besi ditemukan di girus sentral, girus temporalis superior,

girus oksipitotemporal lateral, dan girus temporal media pada lobus oksipital. Belum

diketahui apakah akumulasi besi pada kasus tersebut merupakan penyebab primer cedera

jaringan atau akibat penginduksi lain pada jaringan. ALS (Amyotrophic lateral sclerosis)

adalah penyakit lain dimana peningkatan reaksi oksidatif yang dimediasi besi terbukti

berhubungan dengan kerusakan jaringan pada penyakit tersebut. ALS adalah salah satu

penyakit neurodegeneratif yang paling banyak, disertai degenerasi neuron kortikal dan

neuron motorik spinalis. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, stres oksidatif

yang dimediasi besi terbukti sebagai salah satu dari banyak faktor yang terlibat dalam

patogenesis ALS.

Kondisi lain seperti neuroferrinopati, penyakit Huntington, dan palsy supranuklear

progresif juga terbukti disertai peningkatan kadar besi di otak. Karena besi mungkin

memiliki peran sentral dalam patogenesis penyakit yang telah disebutkan sebelumnya,

cukup beralasan untuk berpikir bahwa besi sendiri merupakan penanda yang potensial

untuk penyakit tersebut. Lebih lanjut, satu studi yang menarik menunjukkan bahwa

besi bebas di serum (tidak terikat protein) dapat digunakan sebagai penanda untuk

mengidentifikasi neonatus yang mungkin akan mengalami neurodisabilitas. Hal tersebut

cukup beralasan dan merupakan pendekatan yang relatif mudah untuk mulai mencari

penanda yang lebih baik untuk diagnosis penyakit tersebut secara laboratoris.

Meskipun penyakit-penyakit tersebut memiliki ciri khas sendiri sendiri, mereka

memiliki satu kesamaan: akumulasi besi di otak. Peningkatan kadar besi di otak yang kaya

oksigen dan asam lemak, menjadi lingkungan yang ideal untuk terjadinya stres oksidatif

dan kerusakan jaringan yang mungkin ireversibel. Jika proses besi dan/atau oksidatif benar

terlibat dalam patogenesis penyakit neurodegeneratif, pendekatan seperti terapi kelasi

besi dan suplemen antioksidan dapat membantu memperlambat proses degeneratif atau

memperbaiki cedera jaringan otak. Studi terbaru memperkenalkan agen baru yang poten,

VK-28 (5-[4(2-hidroksietil) piperazin-1-ilmetil]-kuinolin-8-ol), suatu agen yang dapat

melewati sawar darah-otak dan menghambat peroksidasi lipid membran mitokondria

yang diinduksi besi, serta dapat memproteksi neuron. Yang jelas, dibutuhkan lebih banyak

studi untuk pengertian yang lebih baik mengenai peran besi dalam patogenesis penyakit

neurologis dan untuk merancang agen terapeutik untuk tatalaksana yang lebih efektif

serta perbaikan penyakit tersebut (Sadrzadeh danSaffari, 2004).

2. Besi dan kanker

Peranan stres oksidatif pada karsinogenesis telah dipelajari berabad-abad yag lalu.

Fakta yang patut digarisbawahi yaitu mutasi dan aktivasi persisten jalur sinyal proliferasi

saling bekerja sama. Mutasi tertentu pada onkogen menyebabkan terjadinya jalur sinyal

baruuntukproliferasiselterusmenerus, danpeningkatanproliferasiinidapatmeningkatkan

laju mutasi. Hipotesis lain yang potensial adalah adanya „fenotipe mutator‟, yang mana

inaktivasi gen penyangga menyebabkan laju mutasi yang lebih tinggi, menyebabkan gen

mutator merupakan target pertama. Akhir-akhir ini diketahui adanya gangguan epigenetik

selama karsinogenesis yaitu modifikasi histon (asetilasi dan metilasi) dan metilasi dari

CpG regio promoter. Walaupun belum ada data yang meyakinkan yang berkaitan dengan

258

stres oksidatif dan gangguan epigenetik, dipercaya bahwa interaksi semacam tersebut yaitu

adanya hubungan antara stres oksidatif dan karsinogenesis dan banyaknya keterlibatan

mekanisme penghambatan gen supresor saat karsinogenesis. Seperti misalnya, sel

mungkin menggunakan oksidasi DNA yang terkontrol dengan lysine-specific demethylase

(LSDI), homolog nuklir dari amin oksidase, untuk memetilasi regio promoter gen

responsif estrogen. Regulasi redoks merupakan mekanisme kunci untuk mengadaptasi

berbagai stres termasuk stres oksidatif. Laporan terbaru mengatakan bahwa antagonis

tioredoksin TBP-2 (yang dikenal sebagai vitamin D3 upregulated protein-1) regulasinya

menurun pada kanker (diantaranya Adult T cell leukemia, kanker lambung, dan kanker

ginjal yang diinduksi Fe-NTA). Mekanisme inaktivasi adalah metilasi regio promoter.

TBP-2 diekspresikan dalam jumlah besar pada melanoma non metastasis dibandingkan

melanoma yang bermetastasis. Hilangnya TBP-2 menguntungkan bagi sel kanker karena

dapat memfasilitasi jalur glikolitik melalui peningkatan aktivitas enzimatis tioredoksin,

yang memfasilitasi pertumbuhan sel kanker pada lingkungan kurang oksigen sehingga

membentuk masa yang besar (Toyokuni, 2009).

Kaitan lain antara besi dan kanker berkenaan dengan protein dari keluarga

metaloreduktase yaitu six transmembrane epithelial antigen of the prostate (STEAP).

Keluarga multigen ini diantaranya STEAP1, STEAP2, STEAP3, dan STEAP4 (Steap

1 – 4 pada tikus). STEAP1, STEAP2 dan STEAP3 terutama terekspresi pada tumor

prostat. Kloning posisional mengidentifikasi STEAP3 sebagai gen yang bertanggung

jawab untuk terjadinya anemia defisiensi besi pada tikus yaitu melalui pembentukan

feri dan kupri reduktase yang diperlukan untuk penghantaran besi yang efisien. Anggota

keluarga STEAP bergabung dengan reseptor transferin 1 (TfR 1) pada membran sel, dan

ekspresi ektopik STEAP2, STEAP3 atau STEAP4 meningkatkan ambilan besi seluler.

Dipercaya bahwa protein transmembran ini mereduksi besi feri yang dihantarkan melalui

endosom transferin ke besi fero, selanjutnya memfasilitasi keluaran besi dari endosom ke

sitosol melalui transporter metal divalen 1 (DMT 1). Peningkatan ekspresi STEAP 2 dan

STEAP3 pada kanker berkaitan dengan kemampuannya untuk menyediakan besi pada sel

kanker (Torti dan Torti, 2011).

Kanker bukan hanya terdiri dari sel kanker saja, akan tetapi kanker berada pada

lingkungan mikro yang terdiri dari stroma, sel endotel dan sel inflamasi termasuk makrofag.

Bukti terbaru menunjukkan bahwa sel pada lingkungan mikro menyediakan besi pada sel

tumor melalui makrofag M2 yang mengekspresikan feroportin dan menurunkan regulasi

feritin dan oksigenase heme, sehingga dapat menyebabkan terlepasnya besi. Dari studi

in vitro, makrofag M2 menyebabkan proliferasi sel tumor. Pada lingkungan mikro tumor

dan protein metabolisme besi yaitu feritin juga mempengaruhi proses angiogenesis untuk

merekrut pembuluh darah guna menunjang pertumbuhan tumor. Feritin merupakan

protein multi subunit, yang awalnya dikenal hanya karena peran intraselulernya pada

penyimpanan besi dan detoksifikasi. Protein ini juga ditemukan pada kompartemen

ekstraseluler yang peranannya masih belum jelas. Feritin dapat berikatan dengan reseptor

spesifik permukaan sel termasuk diantaranya TfR1, dan berpotensi memiliki fungsi untuk

penghantaran besi. Feritin berikatan dan menghambat aktivitas high-molecular-weight

kininogen (HKa), protein antiangiogenik endogen yang menginduksi apoptosis sel endotel

sehingga dari hal tersebut diduga feritin dapat memfasilitasi pembentukan pembuluh

darah baru (angiogenesis). Namun seberapa jauh feritin berperan pada lingkungan mikro

tumor membantu angiogenesis masih belum pasti (Torti dan Torti, 2011).

259

Peran besi pada karsinogenesis

Besi merupakan elemen penting yang berpartisipasi pada sejumlah proses biologis

dan seluler seperti pembentukan ATP pada rantai transfer elektron, transpor oksigen

hemoglobin dan sintesis DNA juga siklus perkembangan dan pertumbuhan. Namun besi

juga memiliki efek toksik langsung sehingga uptake besi harus diregulasi ketat pada tubuh

manusia.

Besi dapat menjadi karsinogen melalui tiga cara. Pertama, ion feri direduksi

superoksid dan produk fero direoksidasi peroksid untuk membentuk ion feri dan

menghasilkan radikal hidroksil. Spesies oksigen reaktif seperti radikal hidroksil, jika

dihasilkan dekat dengan DNA, dapat mengganggu sel normal dengan mengakibatkan

mutasi titik, cross-linking DNA dan putusnya rantai DNA. Sehingga sudah sewajarnya

jika putusnya rantai DNA tunggal dan ganda dapat dicegah dengan pengikat besi atau

pemakan (scavenger) radikal bebas. Radikal oksigen bebas dapat menyebabkan perubahan

konformasi membran inti dan sitoplasma dengan menginduksi terjadinya peroksidasi

lipid. Perubahan tersebut dapat memodulasi sinyal transduksi dan mengaktivasi protein

kinase dan faktor pertumbuhan dan reseptornya termasuk onkogen. Kedua, sebagai

tambahan pada inisiasi proses kanker, besi dapat mempercepat pertumbuhan sel neoplasma

dengan cara menekan pertahanan tubuh. Jika berlebihan, besi dapat mencegah aktivitas

limfosit CD4. Mekanisme ketiga, besi dapat bersifat karsinogen karena fungsinya

sebagai nutrisi penting pada multiplikasi sel tumor. Sel normal dan neoplastik memiliki

kebutuhan kualitatif yang sama terhadap besi namun proliferasi yang tidak terkontrol

sel tumor menyebabkan peningkatan kebutuhan dan berbagai jenis pasokan besi. Pada

tahun 1972, Holley seperti yang dikutip Weinberg mengusulkan suatu hipotesis bahwa

perubahan penting pada sel maligna adalah perubahan pada permukaan membran sel yang

menyebabkan konsentrasi nutrien di dalam sel yang selanjutnya meregulasi pertumbuhan

sel. Perbedaan laju pertumbuhan pada berbagai jenis kanker berkaitan dengan perubahan

konsentrasi nutrien intraseluler sehingga dimungkinkan m pertumbuhan sel maligna pada

fase G1 siklus sel dengan membatasi ambilan dari nutrien penting.

Namun demikian Galaris dan Evngelou (2002) menyatakan bahwa ada dua jalur

terjadinya kanker yaitu melalui kerusakan DNA baik akibat langsung radikal bebas

maupun secara tidak langsung melalui hambatan perbaikan DNA dan mekanisme kedua

melalui pengaruh sinyal transduksi terhadap regulator transkripsi redoks. Beberapa studi

epidemiologi melaporkan adanya hubungan antara donasi darah dengan rendahnya risiko

untuk kanker (Kato et al., 2007) dan (Zacharsky et al., 2008) mendapatkan bahwa individu

yang melakukan plebotomi setiap 6 bulan setelah 4,5 tahun kemudian mempunyai risiko

untuk menderita kanker lebih rendah dibandingkan dengan mereka yang tidak melakukan

plebotomi (HR 0,65, CI 0,43-0,97 dengan p = 0,036).

Kanker saluran cerna

Sel epitel saluran cerna secara terus menerus melakukan pembelahan dimana sel

ini secara konstan akan terepapar dengan besi hem dari makanan yang dikonsumsi.

Pada tikus dengan faktor transkripsi untuk hem CDX2 nya dihambat akan ditemukan

tumbuhnya polip pada kolon dan ekspresi CDX2 yang rendah sering didapatkan pada

kanker kolon yang tidak berdiferensiasi (poorly differentiated). Sebaliknya pada ekspresi

yang berlebihan dari CDX2 ini akan memicu metaplasia saluran cerna (Hinoi et al., 2005).

Diketahui bahwa akan terjadi perubahan regulasi CDX2 akibat stimulasi besi intraseluler.

260

Kelebihan besi pada penduduk Afrika yang sering mengkonsumsi bir tradisional lokal

merupakan faktor risiko terjadinya kanker esofagus walau hal masih dipertanyakan. Dari

data epidemiologi yang ada masih diperdebatkan apakah peningkatan simpanan besi akan

meningkatkan kanker kolon. Pembentukan ROS yang diinduksi besi dari studi in vitro

pada sel tumor kolon diduga menginduksi perubahan awal dari proses karsinogenesis.

Pemberian diet dengan tinggi besi merangsang pembentukan tumor sehingga diduga besi

dapat mempercepat pertumbuhan tumor akan tetapi dari studi ini diketahui bahwa besi

sendiri, tidak mampu menginisiasi proses karsinogenesis. Analisis penanda tumor pada

epitel kolon tidak ditemukan adanya penanda biokimia dari ROS, walaupun dijumpai

adanya tanda-tanda peningkatan proliferasi, sehingga peningkatan besi dalam diet dapat

mempercepat karsinigenesis melalui mekanisme yang tidak melibatkan stres oksidatif

(Ilsley et al., 2004). WCRF (the World Cancer Research Fund) melakukan telaah untuk

membuktikan adanya hubungan antara diet besi dan kanker kolorektal (WCRF, 2007).

Dari 4 penelitian yang ditelaah, semua mendapatkan adanya peningkatan risiko untuk

kanker kolorektal pada mereka yang mengkonsumsi besi yang tinggi kalau dibandingkan

dengan mereka yang mengkonsumsi besi yang sedikit. Namun hubungan tersebut hanya

bermakna secara statistik pada 2 studi saja, sehingga disimpulkan bahwa hubungan antara

diet besi masih belum terlalu kuat untuk mengatakan bahwa diet besi sebagai kausa dari

kanker kolorektal.

Hepatoma

Data dari 5.000 pasien yang menjalani transplantasi hati, kelebihan besi diketahui

berhubungan dengan hepatoma, sehingga hal ini mendukung dugaan bahwa peran

besi sebagai karsinogenik atau ko-karsinogenik pada pasien-pasien dengan penyakit

hati kronik. Hepatoma dilaporkan pada hemokromatosis herediter walaupun belum

menunjukkan adanya tanda sirosis hati (Hiatt et al., 2007). Demikian pula pada pasien

dengan kelebihan besi akibat diet besi yang berlebihan seperti peminum bir tradisional

di Afrika Sub-Sahara, juga ditemukan dengan risiko hepatoma. Pemberian aflatoksin B

bersama dengan besi akan mempercepat timbulnya hepatoma sehingga dianggap bahwa

besi dan aflatoksin bersinergi dalam pertumbuhan hepatoma pada tikus percobaan.

Terdapat hubungan antara peningkatan saturasi transferin dengan insiden sirosis hati dan

hepatoma terutama pada pasien peminum alkohol.

Kelebihan besi yang berat mungkin secara langsung berkaitan dengan epigenetic

silencing gen yang merupakan tanda hkas dari hepatoma dan perubahan pola metilasi DNA

mungkin berguna untuk sebagai penanda deteksi dini pada hepatoma. Hepatitis C kronik

mungkin berkaitan dengan peningkatan timbunan besi pada sel hati. Tikus yang dibuat

menderita hepatitis C kronik dan diberi diet dengan besi tinggi akan timbul hepatoma pada

45% kasus dibandingkan dengan 0% pada tikus yang tidak dibuat menderita hepatitis C

kronik dan juga 0% pada tikus dengan hepatitis C kronik tapi diberi diet normal (Furutani

et al., 2006).

Adenokarsinoma pankreas

Analisis mutasi C282Y dan H63D gen HFE pada pasien dengan pakreatitis kronik

dan adenokarsinoma pankreas menunjukkan tidak adanya perbedaan yang bermakna

dalam hal heterosigositas pada masing-masing mutasi baik pada pasien alkoholik, idiopatik

pankreatitis ataupun adenokarsinoma pankreas dibandingkan dengan kontrolnya (Hucl et

al., 2007).

261

Kanker payudara

Pada studi kohort terhadap 5.000 wanita di Kanada, tidak ditemukan hubungan

antara konsumsi besi atau hem dengan risiko kanker payudara pada wanita yang

mengkonsumsi alkohol atau pernah memakai oral pil atau tablet sulih hormon. Akan tetapi

analisis polimorfisme enzim yang terlibat dalam menghilangkan atau mentralisir ROS

menunjukkan adanya peningkatan risiko kanker payudara pada wanita yang mempunyai

gen yang mempunyai potensi menghasilkan ROS yang tinggi dan mengkonsumsi diet

besi yang tinggi (Hong et al., 2007).

Jenis kanker lainnya

Dalam kondisi normal TfR2 hanya diekspresikan terbatas pada hati dan usus halus

akan tetapi dapat dijumpai pada sel yang berasal dari kanker ovarium, kanker kolon

dan glioblastoma. Peningkatan kadar besi menurunkan kadar TfR2 pada beberapa sel

akan tetapi pada sel lainnya besi akan menurunkan membran TfR2 tapi tidak total TfR2.

Penurunan besi akan meningkatkan ekspresi TfR2 dan hal ini menimbulkan dugaan bahwa

penurunan besi pada sel kanker sebagai sebab peningkatan ekspresi TfR2, walaupun efek

langsung dari TfR2 terhadap sel kanker masih perlu ditentukan. Kecepatan metastase dari

kanker sel squamus kepala leher (HNSCC= head and neck squamous cell carcinoma)

sudah diketahui berhubungan dengan MMP-9 (matrix metalloproteinase-9). Terapi pada

cell lines dari kanker leher sel squamus (OM-2 dan HN-22) dengan feri amonium sulfat

akan meningkatkan tidak saja RNA tapi juga ekspresi protein MMP-9. Induksi MMP-9

diperantarai faktor transkripsiAP-1 (activated protein-1) yang sebelumnya diaktivasi

sinyal ERK1/2 dan Akt (Kaomongkolgit et al., 2008) karenanya kemungkinan besi akan

mempengaruhi pertumbuhan dari kanker kepala leher sel squamus.

Anemia dengan kelebihan besi

Telah lama diketahui bahwa kelebihan besi banyak dihubungkan dengan proses

transfusi darah merah dalam jumlah ynag banyak dan berulang. Pada kelebihan besi yang

tidak ada kaitannya dengan transfusi darah yang berulang, banyak dijumpai pada kasus

hemokromatosis yang herediter dimana hal ini disebabkan adanya kelainan genetik seperti

kelainan gen HFE dengan berbagai mutasinya (Andrew, 2008). Tidak demikian halnya

dengan kelainan lain yaitu kelompok gangguan eritroid yang menunjukkan gambaran

eritropoiesis yang tidak efektif (inefektif) tapi tidak didukung kelainan gen yang sama

walaupun dengan gambaran penotipe yang hampir mirip dengan hemokromatosis

yaitu adanya kelebihan besi pada jaringan. Tapi di sini ditemukan anemia dan kondisi

eritropoiesisnya sendiri menyebabkan terjadinya timbunan besi pada jaringan (Tanno,

2010).

1. Penyakit yang terkait dengan anemia dan kelebihan besi

Anemia dengan kelebihan besi ditemukan bila dalam tubuh seseorang didapatkan

besi dalam jumlah yang sedikit dan berlebihan pada waktu yang bersamaan sehingga

disini didapatkan anemia bersama-sama dengan iron overload. Kondisi ini disebabkan

beberapa keadaan akibat komplikasi atau terapi dari suatu penyakit. Pasien-pasien ini

mempunyai kandungan besi yang tinggi akibat transfusi yang berulang, adanya gangguan

eritropoiesis (ineffective erythropoiesis) dan hemolitik kronik seperti terlihat pada tabel

22 (Iron disorders institute, 2010). Dengan demikian besi yang berasal dari transfusi

262

dan pemecahan SDM (sel darah merah) akan tertimbun dalam tubuh karena tubuh

tidak mempunyai sistem pengeluaran besi yang memadai. Hal ini dapat menyebabkan

kondisi klinik yang menyerupai hemokromatosis namun dengan kelainan genetik yang

berbeda. Tidak jarang keadaan ini dipercepat pemasukan besi dari luar yang berlebihan

karena peningktan konsumsi makanan yang mengandung banyak besi. Dan berbeda

dengan hemokromatosis herediter yang membutuhkan waktu bertahun-tahun, anemia

dengan kelebihan besi dapat ditemukan dalam waktu yang lebih singkat. Seperti pada

kasus transfusional siderosis dapat timbul apabila jumlah transfusi yang diberikan sudah

melebihi 20 unit darah (satu unit darah transfusi mengandung sekitar 250 mg besi).

Tabel 22. Penyebab dan mekanisme terjadinya iron overload (Iron disorders institute, 2010).

Kondisi Penyebab dan mekanisme terjadinya iron overload

Anemia sideroblastik Mutasi kromosom X,

kelebihan besi akibat eritropoiesis inefektif

Penyebab didapat: karena toksin, medikasi,

defisiensi nutrisi, alkoholisme,

sindrom mielodisplastik(MDS)

kelebihan besi akibat hemolitik kronik

Talasemia Penyebab : keturunan

kelebihan besi akibat eritropoiesis inefektif dan

transfusi darah berulang

CDA II Penyebab : keturunan

(congenital dyserythropoietic anemia) Kebihan besi akibat hemolitik kronik dan

eritropoiesis

inefektif

Ensimopati sel darah merah Penyebab : keturunan

(Glucose-6 phosphate dehydrogenase) Kelebihan besi akibat hemolitik kronik

(Pyruvate kinase deficiency) Kelebihan besi akibat hemolitik kronik dan

transfusi darah berulang

Penyakit sel sabit Penyebab : keturunan

(Sickel cell disease) Kelebihan besi akibat transfusi darah berulang

Hemolitik anemia autoimun Penyebab : autoimun dan idiopatik

Kelebihan besi akibat transfusi darah berulang

Sindrom mielodisplastik Penyebab: gangguan sel induk

Kelebihan besi akibat transfusi darah berulang

Anemia aplastik Penyebab: gangguan sel induk

Kelebihan besi akibat transfusi darah berulang

Atransferrienemia Penyebab : keturunan

atau hypotransferrienemia Kelebihan besi akibat rendah atau tidak adanya

transferin

Aceruloplasminemia Penyebab : keturunan

atau hypoceruloplasminemia Kelebihan besi akibat rendah atau tidak adanya

seruloplasmin

2. Patogenesis kelebihan besi pada eritropoiesis inefektif

Eritropoiesis inefektif (EI) adalah sekelompok kelainan eritroid dimana produksi

eritrosit yang lebih sedikit dibandingkan dengan yang seharusnya berdasar dari jumlah

sel eritroblas yang ada pada sumsum tulang. Sebagai akibatnya terjadi ketidakseimbangan

antara besi yang dimasukan ke dalam sel eritroblas dengan yang dikeluarkan melalui

sel eritrosit matang yang beredar di sirkulasi. Pengetahuan ini didapat dari studi kinetik

263

besi dimana pada studi ini dapat dibedakan pola penggunaan besi pada berbagai kelainan

seperti anemia aplastik, perdarahan, hemolisis dan EI sendiri. Akhir-akhir ini dengan

kemajuan tehnologi telah mulai diketahui adanya mekanisme seluler dan molekuler yang

diduga terlibat pada kondisi yang menyebabkan gangguan eritroid.

Produksi eritrosit ditentukan oleh adanya keadaan hipoksia yaitu berkurangnya

penyediaan oksigen kepada jaringan perifer, dimana kondisi ini akan memicu produksi

hormon eritropoietin sel peri tubuler ginjal. Eritropoietin ini akan merangsang sel induk

eritroblas untuk memproduksi eritrosit melalui proses proliferasi dan diferensiasi selama

beberapa hari. Selama proses ini akan dibutuhkan banyak molekul besi untuk mencukupi

kebutuhan produksi eritrosit. Sumber besi didapat dari besi yang diangkut melalui

protein transferin, dimana besi ini didapatkan dari 3 sumber yaitu besi yang diserap dari

duodenum, besi simpanan dan besi yang berasal dari proses penghancuran sel eritrosit

yang sudah tua (senescent). Pada akhir proses pembentukan eritrosit dimana kebutuhan

besi sudah terpenuhi karena produksi hemoglobin berhenti maka pengambilan besi sel

juga akan berhenti, maka reseptor transferin akan dilepaskan dari dinding retikulosit dan

akan beredar di darah menjadi yang kita kenal sebagai soluble transferrin receptors, yang

merupakan petanda akhir dari proses diferensiasi eritroid (Tanno et al., 2010)

Respon eritroid terhadap hipoksia merupakan hal yang penting untuk bisa memahami

patofisiologi eritropoiesis inefektif. Pada anemia dengan eritropoiesis inefektif terjadi

ketidakseimbangan antara antara produksi eritrosit dan kondisi anemia walaupun pada

keadaan ini masih tetap dijumpai adanya hipoksia dan peningkatan kadar eritropoietin.

Sehingga di sini ditemukan kadar yang tetap tinggi dari eritropoietin disertai dengan

sumsum tulang yang hiperseluler tapi anemia di darah tepi. Keadaan ini yang berlangsung

terus menerus akan menyebabkan ekspansi eritroblas yang berlebihan karena rangsangan

yang terus menerus akibat anemia dan hipoksia disertai dengan kadar eritropoietin yang

tetap tinggi, sehingga dapat ditemukan adanya eritropoiesis ekstra meduler.

Beberapa penyakit yang bisa menyebabkan eritropoiesis inefektif adalah sindrom

talasemia, anemia sideroplastik (baik kongenital maupun yang didapat), anemia

diseritropoietik (Tanno et al., 2010). Pada talasemia terjadi gangguan pada pembentukan

rantai beta atau alfa sehingga ketidakseimbangan ini akan menyebabkan apoptosis

selama proses pematangan dan diferensiasi sel eritrosit didalam sumsum tulang. Dan

kelebihan timbunan besi menjadi gejala yang menonjol pada sindrom talasemia walupun

tidak disertai dengan adanya riwayat transfusi darah merah yang berlebihan. Pada

anemia sideroblastik ditemukan akumulasi besi di mitokondria yang berbetuk cincin

(ring) sehingga menyebabkan eritropoiesis yang tidak efektif. Pada kelompok anemia

diseritropoietik berbeda dengan kedua hal tersebut dimana tidak ditemukannya gangguan

rantai globin dan timbunan besi di mitokondria, akan tetapi defisiensi ensim piruvat kinase

akan menyebabkan glikolisis yang terganggu sehingga terjadi apoptosis dan hemolisis di

darah tepi. Pada anemia pernisiosa, sperositosis dan anemia sel sikel juga bisa ditemukan

adanya eritropoiesis inefektif akan tetapi timbunan besi tidak secara konsisten dijumpai.

Pada orang dewasa normal produksi eritrosit sekitar 200 miliar sehari, dimana setiap

eritrosit mengandung sekitar 300 juta molekul hemoglobin. Maka akan dibutuhkan

kurang lebih 2 x 1020 molekul besi (sekitar 20 mg besi) untuk memenuhi kebutuhan

akan produksi eritrosit harian karena dalam setiap molekul hemoglobin yang terdiri dari

empat rantai globin mengikat 4 molekul besi. Dan kebutuhan akan besi ini akan terpenuhi

plasma transferin yang mendapatkan besinya dari 3 sumber yaitu besi makanan, besi

264

simpanan dan besi dari eritrosit yang difagosit. Pada individu normal sumber besi utama

dari plasma transferin adalah berasal dari eritrosit yang difagosit sel makrofag dan dalam

kondisi yang stabil suplai ini cukup untuk memenuhi kebutuhan produksi eritrosit harian.

Eritrosit yang difagosit makrofag akan melepaskan besinya melalui feroportin, suatu

protein pada membran basalis yang berfungsi sebagai iron channel protein. Hal inilah

yang menjadikan feroportin sebagai elemen yang penting yang mengatur muatan besi

pada plasma transferin yang selanjutnya akan membawa besi kepada sel yang paling

membutuhkan besi yaitu sel eritroblas di sumsum tulang. Akan tetapi ekspresi feroportin

pada membran sel dipengaruhi protein hepsidin, yang akan mengikat feroportin dan akan

di endositosis dan akhirnya didegradasi sehingga ekspresinya di permukaan membran

basalis akan menurun (Nemeth, 2004) karenanya, hepsidin dianggap sebagai protein

utama yang mengatur siklus besi yang berasal dari eritrosit yang difagosit. Kadar hepsidin

dalam darah ditentukan banyak faktor dan kadarnya dalam darah sangat bervariasi. Pada

anemia defisiensi besi kadar hepsidin ditemukan menurun akan tetapi pada anemia yang

disertai dengan eritropoiesis inefektif penurunan kadar hepsidin tidak terlalu bermakna

(Kemma, 2008).

Penyerapan besi biasanya diatur dan dikoordinasikan antara simpanan besi,

inflamasi, hipoksia dan kebutuhan untuk eritropoiesis (Munoz, 2009). Disamping

mekanisme fisiologis yang bekerja untuk mengatur kebutuhan besi untuk eritropoiesis,

diperkirakan ada peran dari mekanisme patologis yang terjadi akibat proses eritropoiesis

inefektif, yang ikut berperan mengatur keseimbangan besi. Hal ini didukung temuan

adanya akumulasi besi yang unik sampai kadar yang toksik pada penderita dengan EI.

GDF 15 (growth differentiator factor 15) merupakan sitokin yang diperkirakan berperan

sebagai molekul pengatur besi pada keadaan patologis dimana sitokin diduga dapat

menekan ekspresi hormon hepsidin.

Selama bertahun tahun parameter besi dalam plasma diselidiki sebagai mekanisme

yang memberi sinyal diantara eritropoiesis dan regulasi besi. Sampai akhir-akhir ini

didapatkan adanya korelasi dari ekspresi hepsidin dengan kadar saturasi transferin.

Korelasi ini dapat dilihat pada anemia defisiensi besi dimana penurunan saturasi

transferin diikuti ekspresi hepsidin yang rendah, akan tetapi pada eritropoiesis inefektif

penurunan ekspresi hepsidin nampaknya bukan disebabkan penurunan kadar saturasi

transferin karena saturasi transferin pada kondisi ini hampir mencapai 100%. Disamping

peningkatan saturasi transferin dijumpai juga peningkatan turn-over dari besi plasma

karena peningkatan kebutuhan akan besi untuk eritropoiesis pada eritropoiesis inefektif.

Pada eritropoiesis ditemukan pula proses daur ulang dari besi eritroblas sumsum tulang,

namun hal ini belum dapat menjelaskan adanya temuan penekanan kadar hepsidin pada

penderita dengan eritropoiesis inefektif. Sudah diketahui bahwa hipoksia dapat menekan

produksi hepsidin pada sel hepar, dan efek ini tidak tergantung pada kadar simpanan besi

(Kemma, 2008). Pada pasien dengan eritropoiesis inefektif yang biasanya anemia, hipoksia

akan memainkan perannya pada regulasi besi. Data pada hewan coba mendukung adanya

penekanan produksi hepsidin oleh hipoksia. Pada hipoksia respon seluler diperantarai

HIF/vHL (hypoxia inducible factor/van Hipple-Lindau), yang pada anemia defisiensi

besi dan hipoksia ensim hidroksiprolil akan memodulasi HIF 1alpha dimana molekul

ini akan mengalami translokasi ke inti sel dan bekerja sama dengan HIF 1 beta. Molekul

heterodimer ini akan mengikat elemen promoter untuk terjadinya transkripsi gen..

265

Padastudi invitro ditemukanbahwakadareritropoietinyangtinggiakanmenghambat

ekspresi hepsidin melalui mekanisme yang melibatkan faktor transkripsi (C/EBPa) pada

regio promoter hepsidin. Walaupun kontribusi efek langsung maupun tidak langsung

dari hormon eritropoietin terhadap regulasi kadar hepsidin masih menjadi perdebatan,

kadar eritropoietin yang tinggi merupakan bagian sentral dari peningkatan kebutuhan sel

eritroid akan besi baik pada pada eritropoiesis efektif maupun yang inefektif (Tanno et

al., 2010).

Molekul yang dilepaskan eritroblas yang diduga menyebabkan kelebihan besi

Pada proses eritropoiesis di sumsum tulang manusia terlibat banyak mekanisme

termasuk diantaranya mekanisme yang memungkinkan terjadi komunikasi antara

kebutuhan besi untuk jaringan yang jauh. Sampai saat ini para ilmuwan belum menemukan

jawaban yang memuaskan. Salah satu pendekatan yang berbasis pada pola genomik

berhasil mengidentifikasi molekul yang dilepaskan eritroblas yang dapat berfungsi

sebagai sinyal untuk regulasi besi yaitu GDF15 dan TWSG1. Pada serum penderita

talasemia mengandung faktor yang dapat menekan ekspresi hepsidin pada sel hepar.

Berdasar atas temuan awal bahwa sinyal tranduksi SMAD4 ikut terlibat pada proses

regulasi gen hepsidin, dengan menggunakan pendekatan profiling transkripsi selama

proses eritropoiesis dapat ditemukan pada serum penderita talasemia ditemukan sebuah

molekul protein yang merupakan anggota superfamily TGF-beta (transforming growth

factors beta) yang dinamakan GDF 15 dengan jumlah yang tinggi. Selanjutnya GDF 15

diselidiki lebih dalam dan dianggap sebagai molekul yang meregulasi kadar besi eritroid

pada kondisi patologis. Pada studi dengan menggunakan kultur sel hepar manusia baik

GDF rekombinan maupun GDF 15 dari serum penderita talasemia terlihat menghambat

ekspresi hepsidin. Demikian pula pada pasien dengan anemia diseritropoietik juga

ditemukan kadar GDF 15 yang tinggi dan adanya penekanan ekspresi hepsidin yang

disertai dengan kelebihan besi. Kadar GDF 15 yang tinggi ditemukan pula pada refraktori

anemia dengan cincin sideroblastik. Produksi dari GDF 15 dapat dirangsang senyawa yang

dapat mereduksi potensial membran dari eritroblas. Data ini mendukung konsep bahwa

GDF 15 diproduksi eritroblas yang diapoptosis (pada proses eritropoiesis inefektif) dan

GDF 15 berperan terhadap adanya timbunan besi pada jaringan ekstra eritroid (Ramirez,

2009).

Namun diakui bahwa belum banyak bukti yang ada untuk mendukung GDF 15

berperan pada regulasi besi diluar kasus eritropoiesis inefektif. Pada studi hewan coba

dijumpai peningkatan kadar GDF 15 sebagai respon terhadap penurunan besi akibat

pemberian kelasi besi sedang pada manusia terlihat hal yang sama akibat pemberian

deferoksamin. Peningkatan GDF 15 tidak melalui aktivasi sinyal HIF, sehingga hal ini

melibatkan jalur lainnya. Studi lain mendapatkan peningkatan GDF 15 pada penderita

anemia defisiensi besi, namun yang lainnya melaporkan hasil yang tidak konsisten. Studi

in vivo pada proses eritropoiesis fisiologis dipelajari hubungan antara kadar GDF15

dengan kadar hepsidin pada individu dengan transplantasi sumsum tulang. Kadar GDF 15

pre dan pos transplantasi diukur bersama dengan kadar beberapa faktor yang diduga ikut

mempengaruhi kadar hepsidin. Setelah tindakan ternyata kadar GDF 15 secara bermakna

berkorelasi negatif dengan petanda eritropoietik seperti sTFR, kadar retikulosit tapi tidak

dengan kadar GDF 15. Penelitian yang hampir sama pada pemberian hormon eritrpoietin

atau tindakan venaseksi, ditemukan penurunan bermakna dari kadar hepsidin, akan tetapi

266

kadar GDF 15 dan sTFR yang tidak berubah. Dari temuan ini disimpulkan bahwa kadar

GDF 15 tidak berperan pada proses eritropoieis yang fisiologis dan normal, sebaliknya

mendukung konsep bahwa GDF 15 berperan pada penekanan ekspresi hepsidin dan

adanya timbunan besi yang terjadi pada kasus-kasus dengan eritropoiesis inefektif (

Tanno et al., 2010).

Disamping itu eritroblas juga mengeluarkan molekul lain yang diduga berperan

pada ekspresi hepsidin yaitu twisted granulation (TWSG1). Molekul ini ternyata ikut

meregulasi kadar hepsidin melalui mekanisme yang sama dengan sHJV, yaitu berikatan

dengan protein BMP sehingga proses fosforilasi protein SMAD tidak terjadi akibat

hambatan ikatan BMP dengan ko-reseptor nya yaitu HJV. Rangkaian reaksi ini akan

menghambat ekspresi hepsidin. TWSG 1 adalah molekul kecil yang kaya akan sistein

yang bekerja dengan menghambat ikatan BMP dengan koreseptornya HJV, sehingga

TWSG 1 bersifat menyerupai sHJV sebagai antogonis protein BMP. Pada studi in vitro

pada sel hepar manusia, TWSG 1 terbukti mengganggu proses aktivasi ekspresi hepsidin

melalui hambatan terhadap protein BMP sehingga fosforilasi protein sinyal transduksi

SMAD4 terhambat. Karenanya TWSG 1 yang disekresi eritroblas pada proses apoptosis

diduga ikut berperan untuk terjadinya timbunan besi pada eritropoiesis inefektif. Sayang

sampai saat ini belum ditemukan pemeriksaan yang dapat mendeteksi TWSG 1 pada

darah manusia (Tanno, 2010).

Kelasi besi

Obat kelasi besi yang ideal adalah mempunyai selektivitas terhadap ion feri, yaitu

bentuk molekul besi yang stabil baik dalam plasma maupun pada saat disimpan, efektif

secara oral, terlarut baik dalam air atau lemak sehingga memungkinkan mudah masuk

ke jaringan, murah terjangkau dan tidak toksik. Persaratan ideal ini sangat sukar untuk

dipenuhi obat yang saat ini tersedia. Sampai saat ini ada 3 jenis obat kelasi besi yang

sudah cukup banyak diuji kegunaannya dan juga aspek keamanannya. Ketiga jenis

obat tersebut adalah deferoxamine, deferiprone, deferasirox (tabel 23). Ketiga senyawa

tersebut mempunyai berat molekul yang berbeda, dimana berat molekul yang tinggi

pada deferoxamine (600 datons) membuat obat ini sukar diserap secara oral dan karena

ukurannya dan kelarutannya yang sulit pada lemak maka obat ini harus diberikan secara

parenteral. Sebaliknya deferiprone dan deferasirox mempunyai molekul yang kecil

dan sangat efektif secara oral. Deferoxamine adalah berbentuk heksadentat sehingga

satu molekul deferoxamine mampu mengikat keseluruhan 6 tempat ikatan besi feri

sehingga dapat mencegah aksi katalitik dari besi yang dapat memproduksi ROS yang

toksik terhadap sel. Akan tetapi obat yang lain seperti deferiprone adalah bidentat yang

artinya dia hanya mengikat 2 tempat ikatan besi feri sehingga dibutuhkan 3 molekul

deferiprone untuk mengikat keenam tempat ikatan pada satu molekul besi feri. Demikian

halnya dengan deferasirox yang merupakan pengikat besi tridentat, akan membutuhkan

2 molekul deferasirox untuk satu molekul feri. Secara teoritis, pada dosis suboptimal,

bidentat dan tridentat akan membentuk kompleks dengan besi yang tidak komplit dan

hal ini bukannya melindungi akan tetapi justru akan membantu pembentukan toksisitas

besi. Namun demikian efek paradoks ini sampai saat ini belum pernah ditemukan baik

pada studi binatang maupun pada uji klinik. Disamping itu, waktu paruh obat dalam

plasma juga merupakan hal yang penting karena dengan paparan yang lebih lama pada

plasma obat ini akan menawarkan keuntungan yang lebih karena akan dapat mengikat

267

lebih banyak besi yang tidak terikat dengan transferin (NTBI) yang merupakan fraksi besi

dengan berat molekulnya rendah dan bertanggung jawab pada sebagian besar kerusakan

jaringan yang terjadi. Kompleks besi dengan kelator ini akan dikeluarkan melalui saluran

kencing apabila kompleks tersebut terlarut dalam air seperti kompleks deferoxamine dan

deferiprone sedangkan kompleks deferasirox karena larut dalam lemak akan dikeluarkan

lewat kotoran, atau apabila besi diikat langsung pada sel hepar (deferoxamine) akan

dikeluarkan melalui saluran empedu kemudian lewat kotoran. Perbedaan ini mempunyai

pengaruh praktis dimana besi yang dikeluarkan deferasirox tidak bisa dideteksi melalui

pemeriksaan urin. Demikian pula pada gangguan fungsi ginjal atau obstruksi saluran

empedu akan terjadi gangguan ekskresi dari obat lainnya (Herscko, 2006).

Tabel 23. Perbandingan antara ketiga obat kelasi besi (Herscko, 2006).

Senyawa Deferoxamine Deferiprone Deferasirox

Berat molekul 657 daltons 139 daltons 373 daltons

Properti daya ikat Heksadentat Bidentat Tridentat

Dosis (mg/kg/hr) 30 – 50

s.c atau i.v.

75 – 100

oral 3x/hr, 8-12 jam

5 hari/minggu

20 – 30

oral 1x sehari

Waktu paruh 20 – 30 mnt 3 – 4 jam 12 – 16 jam

Ekskresi urin dan feses urin feses

Efek samping toksisitas pada mata

telinga,ggn pertumbuhan,

reaksi lokal,alergi

keluhan sal.cerna

artralgia,agranulositosis

netropenia

keluhan sal.cerna

toksisitas mata dan

telinga, peningkatan

ringan kreatinin

1. Patofisiologi kelasi besi

Diakhirmasahidupnya, seldarahmerahyangditransfusikanakandifagositmakrofag

retikuloendotelial di hati, sumsum tulang, dan limpa. Hemoglobin akan dicerna, dan besi

dilepas dari heme kemudian dilepas ke dalam sitosol. Pada awal perjalanan transfusi

jangka panjang, sebagian besar besi tambahan ini dapat disimpan di dalam makrofag

retikuloendotelial. Secara bertahap, batas kapasitas makrofag untuk mempertahankan

besi akan menyebabkan pelepasan kelebihan besi ke dalam plasma. Transferin mengikat

besi yang dilepas, dengan peningkatan konsentrasi besi plasma dan saturasi transferin.

Jika saturasi transferin meningkat, hepatosit direkrut untuk menjadi lokasi penyimpanan

kelebihan besi. Dengan transfusi kontinyu, makrofag dan hepatosit tidak lagi dapat

menampung semua kelebihan besi. Besi kemudian memasuki plasma dalam jumlah yang

melebihi kapasitas transpor transferin dalam sirkulasi. Akibatnya, besi yang tidak terikat

transferin muncul dalam plasma sebagai bermacam-macam kompleks besi heterogen yang

tampaknya menjadi mediator utama kerusakan jaringan ekstrahepatik pada kelebihan

besi akibat transfusi (Breuer et al., 2000). Besi plasma yang tidak terikat transferin

(NTBI) memasuki sel spesifik, khususnya hepatosit, kardiomiosit, sel hipofisis anterior,

dan sel beta pankreas. Dalam sel tersebut, akumulasi besi menyebabkan pembentukan

spesies oksigen reaktif yang menyebabkan kerusakan lipid, protein, DNA, dan organel

subsel, mencakup lisosom dan mitokondria. Cedera ini dapat menyebabkan disfungsi sel,

apoptosis, dan nekrosis.

Terapi dengan agen kelator yang membentuk kompleks dengan besi dan

menyebabkan ekskresi dapat membersihkan besi NTBI (besi yang tidak terikat transferin)

dan mempertahankan atau mengembalikan besi tubuh ke kadar yang aman. Dua agen

268

kelator besi disetujui untuk digunakan di Amerika Utara: deferoksamin mesilat parenteral

dan deferasiroks oral.

Deferoksamin adalah siderofor (senyawa pengikat besi) yang dihasilkan bakteri

Streptomyces pilosus. Agen ini hanya sedikit diabsorpsi setelah pemberian oral dan

dibuang dengan cepat sehingga diberlukan pemberian secara subkutan atau intravena.

Satu molekul deferoksamin mengikat satu atom besi membentuk kompleks feroksamin

yang bersifat inert secara metabolik. Besi plasma yang mengalami ikatan dengan

deferoksamin terutama dieliminasi di ginjal. Hepatosit secara efisien dapat juga

mengambil deferoksamin, yang kemudian melakukan ikatan terhadap besi hepatoseluler,

dimana deferoksamin diekskresikan ke dalam cairan empedu. Di dalam sel, deferoksamin

terlokalisasi di lisosom dimana ia menginduksi autofagi feritin sitosolik. Degradasi feritin

sitosolik di lisosom melepaskan besi yang terikat dengan deferoksamin, dan besi yang

mengalami pengikatan ini kemudian dibuang dari sel (DeDemenico et al., 2009).

Berlawanan dengan deferoksamin, kelasi besi sintetik deferasiroks diserap

dengan baik dari saluran cerna dan dibuang dari sirkulasi secara perlahan. Dua molekul

deferasiroks dibutuhkan untuk mengikat satu atom besi. Seperti deferoksamin, deferasiroks

membentuk kompleks dengan besi plasma, namun kompleks deferasiroks-besi terutama

dieliminasi melalui jalur hepatobilier. Hepatosit dengan mudah mengambil deferasiroks,

yang melakukan pengikatan terhadap besi hepatoseluler. Kompleks deferasiroks-besi

kemudian diekskresi ke cairan empedu. Di dalam sel, deferasiroks melakukan pengikatan

besi sitosolik yang menyebabkan degradasi feritin proteasom (DeDemenico et al., 2009).

Kelator besi ketiga, agen oral sintetik deferipron masih belum disetujui penggunaannya

di Amerika Serikat atau Kanada. Di Eropa dan sejumlah negara lain, agen ini disetujui

khususnya untuk pasien talasemia mayor jika deferoksamin menjadi kontra indikasi atau

inadekuat (tabel 23).

2. Peran dan penggunaan klinis kelasi besi

Penggunaan terapi deferoksamin mendahului penggunaan studi acak dengan kontrol

untuk memastikan efikasi terapi medis. Hanya satu studi acak kecil yang membandingkan

deferoksamin dengan plasebo; studi ini melibatkan 20 anak dengan talasemia beta. Setelah

rerata 5,8 tahun terapi dengan deferoksamin intramuskuler, rerata konsentrasi besi di hepar

adalah 25,9 mg/g jaringan hati (berat kering) pada grup deferoksamin dan 42,2 mg/g pada

grup kontrol. Pada umur 14 tahun, satu kematian terjadi di grup deferoksamin dan enam

kematian terjadi di grup kontrol. Studi observasional telah meneliti efek deferoksamin

dalam tatalaksana kelebihan besi akibat transfusi. Satu studi melibatkan 977 anak dengan

talasemia mayor yang tergantung pada transfusi yang berhasil bertahan melewati usia 10

tahun. Survival selanjutnya diperiksa berdasarkan kohort kelahiran selama 5 tahun yang

dimulai di awal tahun 1960; deferoksamin diperkenalkan pada tahun 1975. Survival rate

meningkat secara progresif setiap kohort 5 tahun dan secara bermakna lebih tinggi pada

anak yang lahir setelah tahun 1975 dibanding kohort sebelumnya.

Deferasiroks telah dibandingkan dengan deferoksamin dalam beberapa studi jangka

pendek yang disponsori Novartis. Dalam studi terbesar, 586 anak dengan talasemia beta

secara acak diberi salah satu agen tersebut, dosis disesuaikan dengan kadar besi dalam

hati. Primary end point adalah persentase subyek dengan konsentrasi besi hepar yang

bertahan atau menurun dalam 1 tahun; end point tercapai pada 52,9% pasien yang diberi

deferasiroks dan pada 66,4% pasien yang diberi deferoksamin. Hasil ini, yang tidak

269

memenuhi target non-inferioritas, berhubungan dengan dosis deferasiroks yang relatif

terlalu rendah. Konsentrasi besi total dalam hati menurun dengan rerata 2,4 mg/g berat

kering pada grup deferasiroks dan 2,9 mg/g pada grup deferoksamin. Belum ada studi

yang berhasil memastikan efektivitas jangka panjang deferasiroks dalam mencegah

toksisitas organ ataupun memperbaiki survival (Capellini et al., 2006). Deferiprone juga

telah dibandingkan dengan deferoksamin pada sejumlah studi acak kecil. Seperti pada

kasus deferasiroks, belum ada studi jangka panjang yang dilakukan untuk mengevaluasi

efek deferiprone terhadap fungsi organ ataupun survival. Terapi kelasi besi harus

dipertimbangkan pada pasien yang membutuhkan transfusi sel darah merah jangka

panjang. Pasien tersebut mencakup pasien anemia sel sabit, sindrom mielodisplastik,

talasemia mayor, anemia Diamond-Blackfan, anemia aplastik, dan bentuk anemia dapatan

ataupun anemia refrakter. Terdapat beberapa alternatif selain kelasi besi pada sejumlah

pasien. Beberapa penyakit dasar yang membutuhkan transfusi dapat disembuhkan dengan

transplantasi sel punca hematopoietik. Pada sejumlah pasien dengan penyakit sel sabit,

transfusi exchange dapat mengurangi atau menghindari kebutuhan akan kelator. Kadang

plebotomi dapat menjadi pilihan untuk membuang kelebihan besi pada penyembuhan

atau remisi dari anemia refrakter. Terapi kelasi sendiri kadang dapat menurunkan atau

mengeliminasi kebutuhan transfusi pada pasien mielodisplasia atau mielofibrosis. Terapi

ini mungkin tidak dibutuhkan pada pasien mielodisplasia atau anemia refrakter dapatan

lain yang memiliki perkiraan survival kurang dari 1 tahun (Gattermann et al., 2008).

Kecuali grup tersebut, terapi kelasi besi diindikasikan pada hampir semua pasien yang

membutuhkan transfusi sel darah merah jangka panjang. Terapi ini menjadi kontra

indikasi pada pasien yang hipersensitif terhadap agen atau eksipien (senyawa inert)

pada formulasi kelasi besi, dan kondisi ini membutuhkan tatalaksana khusus pada pasien

dengan penyakit ginjal berat atau anuria. Kelator harus dihindari atau digunakan dengan

hati-hati pada pasien hamil atau menyusui (Britterham et al., 2011).

Idealnya, terapi ini harus dimulai sebagai profilaksis, sebelum terjadi akumulasi

besi yang bermakna secara klinis. Terapi harus dimulai jika pasien mendapat 10 – 20 kali

transfusi sel darah merah. Pasien yang telah menjalani transfusi berulang tanpa pengikatan

yang cukup juga dapat berhasil diterapi, namun mereka mungkin akan membutuhkan

regimen yang lebih intensif. Evaluasi pasien sebelum inisiasi atau penyesuaian terapi

meliputi karakterisasi rinci penyakit dasar, dengan dokumentasi menyeluruh mengenai

riwayat transfusi dan penggunaan kelator sebelumnya; penentuan kandungan besi dalam

tubuh dengan pemeriksaan kadar besi hepar dan konsentrasi feritin serum; perkiraan

laju masuknya besi melalui transfusi; dan pemeriksaan deposit besi di jantung. Beratnya

disfungsi hati, jantung, atau endokrin yang diinduksi besi harus dipastikan, dan pada anak

dan remaja, pertumbuhan dan maturitas juga harus dinilai. Evaluasi nutrisi dengan koreksi

terhadap defisiensi yang terjadi juga direkomendasikan.

Di Amerika Serikat dan Kanada, pilihan kelasi besi untuk kelebihan besi akibat

transfusi adalah deferoksamin parenteral atau deferasiroks oral. Keputusan paling baik

diambil bersama pasien, dan bersama orang tua jika pasien masih anak-anak. Meskipun

kekurangan data efektivitas jangka panjang, sebagian besar pasien sekarang memilih

deferasiroks karena kemudahan penggunaan secara oral. Deferasiroks lebih dipilih untuk

terapi profilaksis atau rumatan. Deferoksamin yang telah terbukti mengembalikan penyakit

jantung yang diinduksi besi dan meningkatkan survival jangka panjang, dapat menjadi

indikasi jika deferasiroks tidak efektif pada pasien tertentu, dan agen ini dapat dipilih untuk

270

kelebihan besi yang berat, terutama dengan keterlibatan jantung. Sebaliknya, deferasiroks

dapat menjadi pilihan yang lebih baik pada pasien yang tidak mampu mentoleransi infus

deferoksamin subkutan. Deferasiroks juga dapat diganti dengan deferoksamin setelah

besi dibuang dari jantung. Deferiprone tersedia di Amerika Serikat biasanya dikombinasi

dengan deferoksamin, pada pasien gagal jantung yang diinduksi besi atau yang berisiko

tinggi mengalami gagal jantung.

Deferoksamin diberikan secara subkutan atau intravena, biasanya dengan pompa

portabel, selama 8 – 10 jam setiap hari, 5 – 7 hari per minggu. Pemberian subkutan

lebih dipilih kecuali pada pasien dengan deposit besi yang berat di jantung, deferoksamin

intravena kontinyu direkomendasikan pada pasien tersebut. Deferasiroks diberikan

secara oral sekali sehari, dan deferiprone diberikan secara oral tiga kali sehari. Dosis agen

kelasi besi ditentukan berdasarkan tiga faktor prinsip: ada atau tidaknya kelebihan besi di

jantung, laju masuknya besi melalui transfusi, dan beban besi tubuh. Secara singkat, jika

terdapat kelebihan besi di jantung, membersihkan jantung dari kelebihan besi menjadi

tujuan terapi yang penting. Jika tidak ada kelebihan besi di jantung, tujuan jangka panjang

adalah untuk mempertahankan besi dalam tubuh pada kadar yang memungkinkan

penyimpanan yang aman sambil menghindari toksisitas obat ini. Semakin cepat laju

masuknya besi melalui transfusi, semakin besar pula dosis obat yang akan dibutuhkan

untuk mengendalikan akumulasi besi (Britteham, 2011). Dalam terapi, harus dilakukan

pemeriksaan untuk pemantauan toksisitas obat sesuai potensi adverse effect agen yang

akan digunakan. Pada pasien yang mendapat deferoksamin, pemeriksaan tersebut

meliputi pemeriksaan fungsi pendengaran dan penglihatan setiap tahun. Pada pasien yang

mendapat deferasiroks, pemeriksaan kadar kreatinin serum, aminotransferase serum, dan

bilirubin serta darah lengkap harus dilakukan setiap bulan. Pada pasien yang mendapat

deferiprone, pemeriksaan darah lengkap setiap minggu dan aminotransferase serum setiap

bulan harus dilakukan.

Efektivitas terapi paling baik dipantau dengan pemeriksaan periodik terhadap

konsentrasi besi jantung menggunakan magnetic resonance imaging (MRI) terhadap

fungsi jantung, dan konsentrasi besi di hati, serta melalui pemeriksaan terhadap laju

masuknya besi melalui transfusi sekali atau dua kali setahun, sesuai beratnya kelebihan

besi. Penyesuaian dosis dapat dilakukan berdasarkan pedoman yang ada. Konsentrasi

feritin serum biasanya diperiksa minimal setiap 3 bulan sekali. Fungsi hati, jantung, dan

endokrin harus diperiksa pada awal terapi dan diulang secara periodik bersama status

gizi, dan pertumbuhan serta maturasi pada anak dan remaja harus dipantau (Britteham,

2011) .

Pada tahun 2006, di Amerika Serikat, biaya tahunan untuk penggunaan deferoksamin

sebagai kelator besi diperkirakan berkisar antara $6.824 – $29.209, ditambah $9.286

untuk infus, dan perkiraan biaya setiap tahun untuk deferasiroks berkisar antara $24.404

– $ 53.095 dimana biaya yang sebenarnya disesuaikan dengan dosis dan berat badan

(Delea et al., 2007). Pemberian obat ini akan dibutuhkan selama transfusi berlanjut dan

akan menjadi seumur hidup pada sebagian besar pasien.

3. Kelasi besi pada kanker

Pengikatan besi berperan pada pengobatan kanker dengan target pada enzim yang

terlibat dalam tahapan sintesis DNA yaitu ribonucleotide reductase (RR). Enzim ini

memediasi konversi keempat ribonukleotida menjadi deoksiribonukleotida, menyediakan

271

prekursor yang diperlukan untuk sintesis DNA. RR terdiri dari dua subunit yaitu R1 dan R2.

R1 bertanggung jawab pada ikatan ribonukleotida dan faktor alosterik. Besi penting pada

aktivitas katalisis RR dan menstabilisasi radikal tirosil yang berlokasi dalam subunit R2,

sehingga besi merupakan target nyata bagi obat kemoterapi. RR meningkat regulasinya

pada sel kanker, memfasilitasi produksi deoksiribonukleotida untuk replikasi DNA dan

pembelahan sel. Sehingga pengurangan besi dari sel kanker yang cepat berkembang

dengan menggunakan pengikat besi dapat mengurangi prekuror DNA yang berguna untuk

replikasi sel kanker (Kalinowsky et al., 2005).

Aktivitas anti proliferasi dan lipofilisitas

Pengikat dengan lipofilisitas yang tinggi secara teori memiliki keuntungan

dibandingkan dengan ligan yang kurang larut lemak karena dapat memasuki sel dengan

mudah dan selanjutnya mengurangi besi dari simpanan besi intraseluler yang diperlukan

untuk penggabungan besi dengan subunit R2. Ligan ini dapat berinteraksi langsung

dengan pusat besi hidrofobik RR. Bukti-bukti terdahulu menunjukkan peningkatan

aktivitas antiproliferasi dengan peningkatan hidrofobisitas pengikat besi. Kecenderungan

ini disebabkan kemampuan ligan lipofilik untuk melewati membran dan mengakses

simpanan besi intraseluler yang penting untuk proliferasi seluler (Kalinowsky et al.,

2005).

Aktivitas antiproliferasi dan redoks

Agen pengikat besi dengan aktivitas antiproliferasi tinggi tidak hanya mampu

pengikat besi tapi juga menurunkan ketersediaan besi pada LIPdan meningkatkan aktivitas

redoksnya. Contoh ligan tipe ini antara lain tiosemicarbazone seperti triapine dan beberapa

aroylhydrazone seperti klas 2-pyridylketone isonicotinoyl hydrazone (PKIH). Ligan yang

mampu berikatan dengan Fe2+ dan Fe3+ yang memiliki efek potensial pada siklus redoks.

Pengikat besi yang mengandung donor atom „lunak‟, seperti nitrogen, memiliki potensi

redoks yang lebih rendah dan inti besi dapat dikurangi secara enzimatik pada kondisi

biologis. Fe2+ yang dihasilkan dapat mengkatalisasi radikal oksigen, selanjutnya terjadi

kerusakan oksidatif dan kematian sel. Sebaliknya kelompok „keras‟ seperti hidroksamat

oksigen dari siderofor heksadentat, DFO (deferoksamin), memiliki afinitas lebih besar

terhadap Fe3+ dibandingkan dengan Fe2+. Dengan ligan heksadentat tersebut koordinasi

bulat terokupasi, mencegah akses langsung hidrogen peroksida atau oksigen dengan

pusat besi kompleks. Sebaliknya kompleks bidentat dan tridentat secara kinetik labil dan

mampu untuk membentuk kompleks disosiasi secara parsial, masing-masing membentuk

kompleks 2:1 dan 1:1. Kompleks parsial ini menyebabkan kation permukaan terekspos

dan sebagai konsekuensinya dapat memfasilitasi produksi spesies radikal yang rusak.

Properti tersebut menyebabkan pengikat besi dapat memulai aktivitas redoks ion logam

itu, memproduksi ROS dan selanjutnya menyebabkan kematian sel. Aktivitas anti redoks

dari kelasi besi menawarkan bentuk pengobatan alternatif pada pengobatan kanker yang

resisten terhadap kemoterapi standar (Kalinowsky et al., 2005).

Beberapa penelitian memeriksa efek pengikatan besi pada p53 dan target turunannya

p21CIP1/WAF1 dan GADD45. Data dari penelitian ini menunjukkan peningkatan ekspresi

protein p53 setelah pengikatan, walaupun aktivitas ikatan p53-DNA tidak tercapai secara

langsung. Pada sistem bebas sel p53 hadir sebagai subjek bagi regulasi redoks. Oksidan

atau pengikat logam mengganggu konformasi p53 dan penurunan aktivitas ikatan DNA

272

pada lisat. Sebaliknya pada sistem sel penuh menunjukkan bahwa pengikat besi, 1,10-

phenanthroline, dapat menginduksi aktivitas transaktivasional p53 juga spesifik sekuens

ikatan DNA pada kondisi tergantung dosis. Pengikat besi ini menginduksi ekspresi

beberapa gen target p53 yang telah diketahui termasuk p21WAF1/CIP1 dan mdm-2,

tapi tidak Bax, GADD45 atau proliferating cell nuclear antigen (PCNA). Peningkatan

aktivitas p53 yang diinduksi 1,10-phenanthroline tidak diakibatkan peningkatan mRNA

atau kadar protein p53. Peningkatan aktivitas p53 kemungkinan disebabkan peningkatan

konversi p53 laten terhadap bentuk ikatan DNA aktif. Penelitian terbaru menunjukkan

beberapa mekanisme yang terlibat pada peningkatan aktivitas p53 transkripsional setelah

pengikatan besi (Le et al., 2002).

Suksesnya kelasi besi sebagai agen anti tumor yang potensial ditandai dengan

masuknya uji klinis Triapine saja atau kombinasi dengan kemoterapi konvensional pada

fase I dan II. Hasil terbaru menunjukkan agen ini berhasil menurunkan jumlah sel darah

putih sebesar 50% pada pasien leukemia. Seri lain kelator yaitu klas PIH menyebabkan

pertumbuhan ligan yang sangat permeable terhadap 2hydroxy1napthylaldehyde

isonicotinoyl hydrazone. Komponen ini menunjukkan efektivitas kelasi besi dan aktivitas

antitumor yang lebih kuat dibandingkan DFO. Sejumlah penelitian dilakukan untuk

memeriksa peran besi pada regulasi siklus sel dalam rangka memahami efek kelator besi

pada proliferasi seluler dan menghasilkan ligan yang lebih efektif (Yu et al., 2007).

Telah dihasilkan komponen dengan aktivitas anti tumor seperti deferrioxamine

(desferal atau desferrioxamine) dan dexrazoxane (ICFR-187) jika dikombinasi dengan

doxorubicin yang ditargetkan pada metabolisme besi. Pengikat besi dexrazoxane (ICRF-

187), derivat EDTA yang bersifat siklik terhadap permeabel sel, telah disetujui Food

and Drug Administration unuk menurunkan insiden dan keparahan kardiomiopati yang

diinduksi doxorubicin pada wanita dengan kanker payudara metastase yang teah

mendapatkan doxorubicin dengan dosis kumulatif 300 mg/m2, namun tidak memiliki

aktivitas anti tumor jika diberikan tunggal. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa

desferrioxamine mampu untuk menghambat pertumbuhan tumor payudara tanpa intervensi

tumorisidal doxorubicin. Namun pendeknya waktu paruh dan kurangnya permeabilitas

membran membatasi penggunaan desferrioxamine sebagai agen anti tumor (Rao et al.,

2009).

4. Kelasi besi pada penyakit neurodegeneratif

Beberapa penyakit neurodegeneratif dihubungkan dengan gangguan metabolisme

besi di sistem saraf pusat. Tingginya konsentrasi besi sering ditemukan pada penyakit

Parkinson dan Alzheimer. Pada kondisi tersebut, stres oksidatif yang diinduksi besi,

bersama dengan gangguan kapasitas antioksidan menyebabkan kematian neuron dan

neurodegenerasi. Peningkatan akumulasi besi di otak yang kaya akan oksigen dan asam

lemak menjadi lingkungan yang ideal untuk stres oksidatif dan kerusakan jaringan yang

tidak dapat diperbaiki. Karena besi dan proses oksidatif terlibat dalam patogenesis penyakit

neurodegeneratif, pendekatan terapi kelasi besi dapat membantu memperlambat proses

degeneratif ataupun memperbaiki kerusakan jaringan otak (Sadrzadeh et al., 2004).

Pada penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer dan Parkinson, mentarget

besi intrasel merupakan mekanisme yang diketahui dengan baik untuk menginduksi

berhentinya siklus sel dan apoptosis. Penggunaan obat kelasi besi ini akan memperlambat

proses degenerasi atau memperbaiki cedera jaringan otak melalui cara tersebut. Pada

273

Alzheimer, obat ini melemahkan kejadian neuropatologi akibat stres oksidatif dalam

spektrum luas, juga translasi APP (amyloid precursor protein), pembentukan Aβ, serta

pembentukan plak amiloid dan NFT (neurofibrillary tangles). Obat pengikat besi juga akan

menstabilkan HIF-1 yang nantinya akan mentransaktivasi ekspresi gen protektif seperti

vascular endothelial growth factor (VEGF), eritropoietin, aldolase, dan p21. Selain itu,

penggunaan pengikat besi pada Alzheimer juga berhubungan dengan kemampuan agen

tersebut untuk menghentikan reaktivasi siklus sel anomali pada neuron yang mengalami

degenerasi paska mitosis (Brittenhem,2011).

5. Efek samping kelasi besi

Rasa tidak nyaman atau nyeri di lokasi infus subkutan terjadi pada hampir semua

pasien yang mendapat deferoksamin subkutan, dan sejumlah pasien mengalami indurasi

atau eritema. Gejala tersebut sering dapat dikurangi dengan penggunaan krim anestetik

atau glukokortikoid. Toksisitas pada mata dan telinga yang berhubungan dengan

deferoksamin juga telah dilaporkan, dan dalam satu seri yang melibatkan 89 pasien yang

diterapi dengan agen ini, 13 mengalami kebutaan, tuli, atau keduanya. Studi selanjutnya

menunjukkan insiden toksisitas yang jauh lebih rendah, dan risiko ini dapat diminimalkan

dengan cara tidak melebihi dosis 50 mg/kg BB pada pasien dengan kelebihan besi dan

dengan cara menurunkan dosis jika konsentrasi besi di hati mendekati normal. Meskipun

terapi dengan deferoksamin dapat mengurangi komplikasi endokrin akibat kelebihan besi,

misalnya keterlambatan pubertas, deferoksamin sendiri dapat mengganggu pertumbuhan

akibat displasia tulang. Untuk meminimalkan efek ini, dosis deferoksamin pada anak kecil

tidak boleh melebihi 25 – 30 mg/kg. Dalam studi deferasiroks, gangguan saluran cerna

terjadi pada sekitar 15% pasien, kemerahan pada 11%, dan peningkatan kadar kreatinin

serum pada 38%. Angka yang serupa ditemukan pada studi selanjutnya. Pada Januari

2010, berdasarkan studi post-marketing, FDA mengharuskan adanya perubahan informasi

peresepan untuk deferasiroks. Informasi baru menyatakan bahwa obat tersebut dapat

menyebabkan gangguan atau gagal ginjal dan hati yang berpotensi fatal, serta perdarahan

saluran cerna. Efek ini dilaporkan terjadi lebih sering pada pasien yang berusia lebih tua

dan pada pasien sindrom mielodisplastik risiko tinggi, trombositopenia, atau gangguan

ginjal atau hati sebagai penyakit dasar (Capellini et al., 2006).

Efek samping yang paling sering dari deferiprone adalah diare dan efek di saluran

cerna, artropati (meliputi artritis berat dengan disabilitas yang bermakna secara klinis),

peningkatan kadar enzim hati serum, dan progresi fibrosis hati yang berhubungan dengan

peningkatan kelebihan besi atau hepatitis C. Sedang efek yang paling membahayakan

adalah agranulositosis (insiden 1,1%) dan netropenia (insiden 4,9%); direkomendasikan

untuk memeriksan hitung netrofil setiap minggu. Abnormalitas neurologis dilaporkan

pada penggunaan deferiprone dengan dosis yang lebih tinggi dari yang direkomendasikan

(Brittenhem,2011).

Pedoman dan implikasi klinik kelasi besi

Pedoman dan konsensus mengenai tatalaksana penyakit sel sabit, talasemia, anemia

Diamond-Blackfan, anemia aplastik, dan sindrom mielodisplastik, semua mencakup

rekomendasi terapi kelasi besi untuk kelebihan besi akibat transfusi. Semua pedoman

tersebut secara umum sesuai dengan pendekatan tersebut, meskipun terdapat variasi

dalam rekomendasi secara individual sesuai tahun publikasi dan penyakit yang mendasari.

274

Misalnya, pedoman kelator besi pada talasemia biasanya menyarankan pemeriksaan kadar

feritin serum sebagai cara yang bermanfaat untuk pemantauan kelebihan besi, sedangkan

pedoman untuk tatalaksana penyakit sel sabit menekankan bahwa kadar feritin dapat

berubah akibat adanya penyakit hati dan inflamasi. Pedoman tatalaksana talasemia oleh

Italian Society of Hematology menyarankan deferoksamin sebagai terapi lini pertama

dibanding obat lainnya, sedangkan sebagian besar pedoman lain tidak menyatakan pilihan

tertentu (Brittenham, 2011).

Kemampuan deferoxamine untuk mencegah kerusakan jantung dan organ vital

lainnya dan manfaatnya dalam penanganan kelebihan besi akibat transfusi berulang

sudah diakui. Keterbatasan deferoxamine adalah dari sisi ketidaknyamanan pada saat

pemberiannya sehingga mengurangi kepatuhan pasien. Tersedianya beberapa obat

kelasi besi oral yang efektif akan sangat menguntungkan sehingga akan meningkatkan

kualitas hidup pasien yang membutuhkan kelasi besi. Beberapa permasalahan yang masih

mengganjal adalah apakah obat oral bisa dipergunakan sebagai obat lini pertama ataukah

obat oral ini hanya ditawarkan sebagai obat lini kedua untuk pasien yang gagal dengan

terapi sebelumnya baik karena efek samping maupun karena ketidakpatuhan dan apakah

obat-obat ini dapat digunakan sebagai obat kombinasi.

Untuk menjawab permasalahan ini tentudiperlukanbuktiyang kuattentangpengaruh

masing pilihan terapi terhadap mortalitas dan morboditas termasuk tolerabilitasnya.

Sampai saat ini bukti tentang hal tersebut masih belum tersedia dengan cukup sehingga

dibutuhkanstudilebihlanjut. Untukkeperluanpraktikklinis, minimalyangdapatdilakukan

adalah meningkatan kepatuhan pada terapi awal dan penggantian hanya dilakukan apabila

setelah dilakukan penilaian memang terjadi kegagalan terhadap terapi sebelumnya.

Pada pilihan lainnya semua pasien kalau memungkinkan diberikan obat oral karena

lebih nyaman sehingga kepatuhan lebih bisa diharapkan dan rasanya akan lebih disukai

semua pasien. Untuk mendukung ini diperlukan bukti pendukung bahwa memang

obat oral lebih baik atau minimal sama dengan obat yang sebelumnya sudah ada yaitu

deferoxamine.

Kompromi yang mungkin bisa dilakukan adalah mengkombinasikan antara obat

oral dengan dosis deferoxamine yang terbatas. Keuntungan terbesar dari pendekatan ini

adalah tidak meninggalkan obat lama yang notabene masih efektif dan aman, namun

disisi lain mengurangi ketidaknyamanan karena teknik pemberiannya yang rumit dengan

menambahkan obat oral yang efektif. Kombinasi ini menawarkan fleksibilitas yang

cukup besar sesuai dengan pilihan pasien. Kombinasi obat sudah banyak dilakukan pada

beberapa penyakit lainnya dan terbukti cukup efektif baik dari aspek efikasi maupun

analisis biaya. Hal ini sepertinya sudah banyak dilakukan para klinisi dalam merawat

pasien-pasien dengan talasemia (Herscko, 2006).

Ada beberapa hal yang belum pasti terkait pendekatan optimal untuk terapi kelator

besi ini. Pertama, berbagai kombinasi biner agen ini diperiksa dengan penggunaan off-

label, baik pemberian secara sinkron atau sekuensial. Manfaat klinis terapi kombinasi

saat ini belum jelas, karena tidak ada bukti superioritas kombinasi spesifik dibanding

satu agen tunggal. Kedua, MRI yang dilakukan untuk mengevaluasi kandungan besi

di hati, jantung, dan organ lain telah menjadi metode pilihan untuk memandu terapi,

namun metode terkalibrasi saat ini belum tersedia. Studi deferasiroks selama 1 tahun

yang melibatkan pasien dengan berbagai jenis anemia menggunakan pendekatan

275

alternatif; peneliti menggunakan laju masuknya besi melalui transfusi sebagai dasar

penentuan dosis awal, dan nantinya menyesuaikan dosis berdasarkan pemeriksaan kadar

feritin serum dan penanda keamanan. Efikasi jangka panjang strategi ini masih belum

pasti (Capellini et al., 2006). Ketiga, pada pasien dengan sindrom mielodisplastik yang

menjalani transfusi jangka panjang dan pada mereka yang diharapkan mencapai survival

lebih panjang, terapi kelasi besi sesuai untuk digunakan. Pada pasien secara individu,

manfaat terapi tersebut bervariasi oleh karena adanya morbiditas akibat jenis obatnya,

prognosis yang bervariasi karena penyakit dasar berbeda, serta periode latensi antara

onset transfusi dengan terjadinya manifestasi klinis kelebihan besi. Data dari studi acak

prospektif mengenai manfaat klinis masih terbatas dimana morbiditas dan mortalitas

yang menurun dengan penggunaan obat ini pada pasien tersebut. Keempat, terdapat bukti

yang menunjukkan bahwa kelebihan besi berhubungan dengan lebih rendahnya kejadian

kardiomiopati, endokrinopati, dan kondisi lain pada pasien talasemia. Mungkin terdapat

keterlibatan efek kondisi inflamasi sistemik pada penanganan besi pada pasien anemia sel

sabit, juga perbedaan kecepatan dan durasi transfusi serta usia pertama kali dimulainya

transfusi jangka panjang, serta beratnya eritropoiesis yang inefektif, dan absorpsi besi di

saluran cerna. Masih belum jelas apakah data tersebut dapat menjadi dasar yang cukup

untuk merekomendasikan nilai ambang besi tubuh yang lebih tinggi untuk memulai terapi

kelasi besi pada pasien anemia sel sabit, terutama terkait potensi risiko penyakit hati

yang diinduksi besi. Terakhir, masih belum dapat dipastikan mengenai konsentrasi besi

yang optimal di hati untuk meminimalkan risiko progresi fibrosis hati menjadi sirosis dan

komplikasi akhirnya yaitu karsinoma hepatoseluler (Brittenham, 2011).

Daftar pustaka

1. Aapro M, Osterborg A, Gascon P, Ludwig H, and Beguin Y. 2012. Prevalence and

management of cancer related anemia, iron deficiency and he specific role of i.v.

iron. Annals of Oncology;23:1954-62.

2. Aapro MT, and Link, H. 2008. Update on EORTC Guidelines and Anemia

management with erythropoiesis-stimulating agents. The Oncologist;13(supll3):33-

36. Available from: http//www.TheOncologist.alphamedpress.org Accessed on 10th

August 2012.

3. Adamson JW. Iron deficiency and other hypoproliferative anemias. In: Braunwald

E, Fauci AS, Kasper DL, Hauser SL, Longo Dl, Jameson JL, editors. Harrison‟s

Principles of Internal Medicine. 15th ed. 2001. New York: McGraw-Hill; 660-5.

4. Adamson JW. 2008. The anemia of inflammation/malignancy: mechanisms and

management. American Society of Hematology;159-65.

5. Agarwal R. 2007. Non hematological Benefits of iron. Am J Nefrol;27:505-71.

6. Ahluwalia, N, Sun, J, Krause, D, Mastro, A, and Handte, G. 2004. Immune function

is impaired in iron-deficient, homebound, older women. Am J Clin Nutr;79:516-

21.

7. AL RA, Unlubilgin E, Kandemir O, Yalvac S, Cakir L, and Haberal A. 2005.

Intravenous versus oral iron for treatment of anemia in pregnancy: a randomized

trial. Obstetrics and Gynecology;106(6):1335-40.

8. Aleyne M, Home, MK, and Miller JL. 2008. Individualized treatment for iron

deficiency anemia in adults. Am J Med;121(11):943-8.

276

9. American Academy of Pediatrics, Committee on Nutrition. Nutritional needs of the

premature infant. In: Kleinman RE, editor. Pediatric Nutrition Handbook. 6th ed.

2008. Elk Grove Village, IL: American Academy of Pediatrics;pp.79-112.

10. Andrews NC. Anemia of inflammation: the cytokine-hepcidin link. 2004. The

Journal of Clinical Investigation;113(9):1251-53.

11. Andrews NC. 2008. Forgingafield: thegoldenageofironbiology. Blood;112(2):218-

30.

12. Andrews NC. 1999. Disorder of iron metabolisme. N Eng J Med;341:1986-95.

13. Anyaeze CM. 2003. Reducing burden of hook-worm disease in the management of

upper abdominal pain in the tropics. Trop Doct;33:174-5.

14. Ashworth CJ, and Autipatis C. 2001. Micronutrient programming of development

throughout gestation. Reproduction;122:527-35.

15. Aspuru K, Villa C, Bermejo F, Herrero P, and Lopez SG. 2011. Optimal management

of iron deficiency anemia due to poor dietary intake. International Journal of General

Medicine;4:741-50.

16. Auerbach M, Ballard H, and Glaspy J. 2007. Clinical uupdate: intravenous iron for

anaemia. Lancet; 369:502-1504.

17. Auerbach M, Silbesrstein PT, Webb RT, Averyanova S, Ciuleanu TE.. 2010.

Darbepoetin alfa 300 or 500 lg once every 3 weeks with or without intravenous

iron in patients with chemotherapy induced anemia. American Journal of

Hematology;85:655-63.

18. Auerbach MM, Chaudhry M, Goldman H, and Ballard H. 1998. Value of

methylprednisolone in prevention of the arthralgiamyalgia syndrome associated

with the total dose infusion of iron dextran: a double blind randomized trial. J Lab

Clin Med;131:257-60.

19. Baker RD, and Greer FR. 2010. Clinical Report-Diagnosis and Prevention of Iron

Deficiency and Iron Deficiency Anemia in infants and young children (0-3) years.

Pediatric;126:1040-50.

20. Baker WF. 2000. Iron deficiency in pregnancy, obstetrics and gynecology.

Hematology/Oncology Clinics of North America;14:1-20.

21. Bakta IM, and Budhianto FX. 1994. Hookworm anemia in the adult population

of Jagapati village, Bali, Indonesia. The southeast asian journal of tropical

pathology;14:603-09.

22. Balakrishnan VS, et al. 2009. Physiochemical properties of ferumoxytol, a new

intravenous iron preparation. European Journal of Clinical Investigation;36:489-

96.

23. Beard JL. 2001. Iron biology in immune function, muscle metabolism and neuronal

functioning. J Nutr;131(2S-2):568S-579S.

24. Bethony J, Chen J, Lin S, 2002. Emerging patterns of hookworm infection in Hainan

Province, People‟s Republic of China. Clinical Infectious Diseases;35(11):1336-

44.

25. Beutler E. Disorders of iron metabolism. In: Lichtman MA, Kipps TJ, Kaushansky

K, Beutler E, Seligsohn U, and Prchal JT, editors. William hematology. 7 ed. 2006.

New York: McGraw-Hill;511-53.

26. Beutler E, Hoffbrand AV, and Cook JD. 2003. Iron deficiency and overload.

Hematology Am Soc Hematol Educ Program:40-61.

277

27. Birgegard G, Aapro MS, Bockemeyer C, Dicato M, Drings P, Hornedo J, Krzakowski

M, Ludwig H, Pecorelli S, Schmoll H, Scheneider M, Schrijvers D, Sasha D, Van

Belle S, 2005. Cancer Related Anemia: Pathogenesis, Prevalence and Treatment.

Oncology 68(suppl 1):3-11.

28. Bini EJ, Micale PL, and Weinshel EH. 1998. Evaluation of the gastrointestinal tract

in premenopausal women with iron deficiency anemia. Am J Med;105:281-6.

29. Bloomberg RD, Fleishman A, Nalle JE, Herron DM, and Kini S. 2005. Nutritional

deficienciesfollowingbariatricsurgery: whathavewelearned? Obes Surg;15(2):145-

54.

30. Bohlius J, Weingart O, Trelle S, and Engert A. 2006. Cancer-related anemia and

recombinant human erythropoietin-an update overview. Nat Clin Pract Oncol.;3:152-

64.

31. Bohlius J, Wilson J, Seidenfeld J, et al. 2006. Recombinant human erythropoietins

and cancer patients: update meta-analysis of 57 studies including 9353 patients. J

Natl Cancer Inst;98:708-14.

32. Bonkovsky HL, Jawaid Q, Tortorelli K, LeClair P, Cobb J, Lambrecht RW, et al.

1999. Non-alcoholic steatohepatitis and iron: increased prevalence of mutations of

the HFE gene in iron-alcoholic steatohepatitis. J Hepatol;31(3):421-9.

33. Breymann C, Gliga F, Bejenariu C, and Strizhova N. 2008. Comparative efficacy

and safety of intravenous ferric carboxymaltose in the treatment of postpartum iron

deficiency anemia. International Journal of Gynecology and Obstetrics;101(1):67–

73.

34. Brittenhem GM. 2011. Iron Chelating Therapy for Transfusional Iron Overload. N

Engl J Med;364:146-56.

35. Brutsaert TD, Hernandez-Cordero S, Rivera J, Viola T, Hughes G, and Haas

JD. 2003. Iron supplementation improves progressive fatigue resistance during

dynamic knee extensor exercise in iron-depleted, nonanemic women. Am J Clin

Nutr; 77(2):441-48.

36. Calabrich A, and Kartz A. 2011. Management of Anemia in Cancer Patients. Future

Oncology;7:507-17.

37. Camaschella C, Roetto A, and de Cobbi M. 2002.Genetic hemochromatosis: genes

and mutations associated with iron overloading. Best Pract Res Clin Hematol; 15:

261-76.

38. Camaschella C. 2005. Understanding iron homeostasis through genetic analysis of

hemochromatosis and related disorders. Blood;106:3710-7.

39. Cappellini MD, CohenA, PigaA, et al. 2006.Aphase 3 study of deferasirox (ICL670),

a once-daily oral iron chelator, in patients with beta-thalassemia. Blood;107:3455-

62.

40. Cardenas VM, Mulla ZD, Ortiz M, and Graham DY. 2006. Iron deficiency

and Helicobacter pylori infection in the United States. American Journal of

Epidemiology;163(2):127-34.

41. Caro JJ, Salas M, Ward A, and Goss G. 2001. Anemia as an independent prognostic

factor for survival in patients with cancer: a systemic, qualitative review. Cancer;

91:2214-21.

42. Castro RS, Irwin C, Mariarty–Suggs C. Diagnosis and Management of Iron

Deficiency Anemia. California Journal of Health System Pharmacy 2010,March-

April:5-12.

278

43. Centers for Disease Control and Prevention, National Center for Health Statistics.

National Health and Nutrition Examination Survey. 2008. Available at: www.cdc.

gov/nchs/nhanes.htm.Accessed September 29.

44. Chen J, Zhao X, Zhang X, et al. 2005. Studies on the effectiveness of NaFeEDTA-

fortified soy sauce in controlling iron deficiency: a population-based intervention

trial. Food Nutr Bull;26(2):177-86.

45. Chen LH, and Lou HS. 2007. Effects of H pylori therapy on erythrocytic and

iron parameters in iron deficiency anemia patients with H pylori-positive chronic

gastristis. World journal of gastroenterology;13:5380-83.

46. Cheng PP, Jiao XY, Wang XH, Lin JH, Cai YM. 2011. Hepcidin expression in

anemia of chronic disease and concomitant iron-deficiency anemia. Clin Exp

Med;11:33-42.

47. Cherfow GM, Mason PD, Vaage-Nilsen O, and Ahlmen J. 2006. Update on adserve

drug events associated with parental iron. Nephrol Dial Transplant;21:378.

48. Cook JD. 2005. Diagnosis and management of iron-deficiency anaemia. Best Pract

Res Clin Haematol;18:319-32.

49. Cook JD, Flowers CH, and Skikne BS. 2003. The quantitative assessment of body

iron. Blood;101:3359-64.

50. Costa DB, and Drews RE. Peripheral Effect of Iron Deficiency. In: Yehuda S,

Mastrofsky DI, editors. Nutritional and Health : Iron Deficiency and Overload.

Humana Press,Springe LLC 2010,pp. 159-80.

51. Crompton DWT. 2000. The public health importance of hookworm disease.

Parasitology; 121:S39–S50.

52. Cusick SE, Mei Z, Freedman DS, et al. 2008. Unexplained decline in the prevalence

of anemia among US children and women between 1988-1994 and 1999-2002. Am

J Clin Nutr;88:1611-17.

53. Delea TE, Edelsberg J, Sofrygin O. 2007. Consequences and costs of noncompliance

with iron chelation therapy in patients with transfusion-dependent thalassemia: a

literature review. Transfusion 47:1919-29.

54. De Almeida SF, Carvalho IF, Cardoso CS, Cordeiro JV, Azevedo FE, Neefjes J,

et al. 2005. HFE crosstalks with the MHC class I antigen presentation pathway.

Blood;106:971-7.

55. De Domenico I, Ward DM, Kaplan J. Specific iron chelators determine the route of

ferritin degradation. Blood 2009;114:4546-4551

56. Dewar DH, and Ciclitira PJ. 2005. Clinical features and diagnosis of celiac disease.

Gastroenterology;128(4 Suppl 1):S19-24.

57. Dicato M, Plawny L, and Diederich M. Anemia in cancer. Annals of oncology 2010;

21 supp 7:167-72. Available from: http//www.annonc.oxfordjournals.org/ Accesed

on 24th October 2012.

58. Drake VJ. Micronutrientresearchforoptimumhealth. Linus Pauling Institute,Oregon

University. Update August 2009.

59. Duchini A. Hemochromatosis. Medscape reference, update 2011. Available from://

emedicine.medscape.com/article/177216.

60. Ekbom K, and Ulfberg J. 2009. Restless legs syndrome. J Intern Med;266:419-31.

279

61. Faich G, Strobos J, and Matzke GR. 1999. Sodium ferric gluconate complex in

sucrose: safer intravenous iron therapy than iron dextrans. Amenican Journal of

Kidbey Diseases;33(3):464-597.

62. Falize L, Guillygomarc‟h A, Perrin M, Laine F, Guyader D, Brissot P, et al. 2006.

Reversibility of hepatic fibrosis in treated genetic hemochromatosis: a study of 36

cases. Hepatology;44(2):472-7.

63. Fawcett RS, Linford S, and Stulberg DL. 2004. Nail abnormalities: clues to systemic

disease. American family physician;69:1417-24.

64. Feder JN, Gnirke A, Thomas W, Tsuchihasshi Z, Ruddy DA, Basava A, et

al. 1996. A Novel MHC class i-like gene is mutated in patients with hereditary

haemochromatosis. Nat Genet;13:399-408.

65. Feraheme® [package insert]. Lexington, MA. AMAG Pharmaceuticals Inc; 2009.

66. Ferrlecit ® [package insert]. Corona, CA: Watson Pharma, Inc; 2006.

67. Fleming RE, and Sly WS. 2002. Mechanisms of iron accumulation in hereditary

hemocrromatosis. Annu Rev Physiol;64:663-80.

68. Fleming RE, and Premponka. 2012. Mechanisms of disease: Iron Overload in

Human Disease. N Engl J M;366:348-59.

69. Forley PC, and Foland J. 1990. Iron deficiency anemia: How to diagnose and

correct. Postgraduate Medicine;87(2):89-96.

70. Friedman JF, Kanzaria HK, and McGarvey ST. 2005. Human schistosomiasis and

anemia: the relationship and potential mechanism. Trend in Parasitology;21(8):386-

92.

71. Friel JK, Aziz K, Andrews WL, Harding SV, Courage ML, and Adams RJ. 2003. A

double-masked, randomized control trial of iron supplementation in early infancy

in healthy term breast-fed infants. J Pediatr;143(5):582-86.

72. Furutani T, Hino K, Okuda M, et al. 2006. Hepatic iron overload induces

hepatocellular carcinoma in transgenic mice expressing the hepatitis C virus

polyprotein. Gastroenterology;130:2087-98.

73. Gale E, Torrence J, Bothwell T. 1963. Quantitative estimation of total iron stores in

human bone marrow. J clin Inves;42: 1076-82.

74. Ganz T, and Nemeth E. 2009. Iron sequestration and anemia of inflammation. Semin

Hematol;46(4):387-93.

75. Ganz T, and Nemeth E. 2009. The Role of Hepcidin in Iron Metabolism. Acta

Haematologica;122:78-86.

76. Gardner LB, and Benz EJ. 2005. Anemia of Chronic Disease. In: Hoffman R, Benz

EJ, Shatill SJ, Furie B, Cohen HJ, Silberstein LE, McGlare P,editors. Hematology:

Basic Principles and Practice. Elsevier Chirchill Livingstone, Philadelphia;pp. 580-

88.

77. Gattermann N.2008. Overview of guidelines on iron chelation therapy in patients

with myelodysplastic syndromes and transfusional iron overload. Int J Hematol

88:24-29.

78. Gera T, and Sachdev HP. 2002. Effect of iron supplementation on incidence of

infectious illness in children: systematic review. BMJ;325(7373):1142.

79. Ghosh K. 2006. Non hematological effect o f iron deficiency a perspective.

Practtitionals secter;60:30-7.

280

80. Goddard AF, McIntryre AS, and Scott BB. 2000. Guidelines for the management of

iron deficiency anemia. Gut;46(iv)1-5.

81. Golub MS, Hogrefe CE, Tarantal AF, et al. 2006. Diet-induced iron deficiency

anemia and pregnancy outcomes in rhesus monkeys. American Journal of Clinical

Nutrition;83(3):647-56.

82. Goodnough LT, Van Wyck DB, Mangione A, Morrison J, Hadley PE, and Jehle JA.

2009. Large-dose intravenous ferric carboxymaltose injection for iron deficiency

anemia in heavy uterine bleeding: a randomized, controlled trial. Transfusion; 49:12

2719-28.

83. Gupte S, Gupta RK, and Gupta R. 2001. Iron deficiency anemia: Management and

Prevention in Children. JK Scienee;3:160-65.

84. Guyatt GH, Oxman AD, Ali M, Willan A, McIlroy W, and Patterson C. 1992.

Laboratory diagnosis of iron-deficiency anemia: an overview. J Gen Intern

Med;7:145-53.

85. Haas JD, and Brownlie IVT. Iron Deficiency and Reduced Work Capacity: ACritical

Review of the Research to Determine a Causal Relationship. J Nutr 2001;131:676-

90. Available from: http//www. jn.nutrition.org. Accessed on 22th March 2012.

86. Hay G, Sandstad B, Whitelaw A, and Borch-Iohnsen B. 2004. Iron status in a group

of Norwegian children aged 6-24 months. Acta Paediatrica, International Journal of

Paediatrics;93(5):592-98.

87. Hercberg S, and Galan P. 1989. Biochemical effects of iron deprivation. Acta

Paediatr Scand suppl;361:63–70.

88. Hershko C. 2006. Oral iron chelators: new opportunities and new dilemmas.

Hematologica;91(10):1307-12.

89. Hershko C. 2010. Pathogenesis and management of iron toxicity in thalassemia.

Ann N Y Acad Sci;1202:1-9.

90. Hershko C, Patz J, and Ronson A. 2007. The anemia of achylia gastric revisited.

Blood cells, molecules & disease;39:178-83.

91. Hiatt T, Trotter JF, and Kam I. 2007. Hepatocellular carcinoma in a noncirrhotic

patient with hereditary hemochromatosis. Am J Med Sci;334:228–30.

92. Hilman RS, and Ault KA. 2002. Hematology in Clinical Practce. A Guide to

Diagnosis and Management. New York: Mc Graw-Hill:pp. 51-61.

93. Hinton PS, Giordano C, Brownlie T, Haas JD. 2000. Iron supplementation

improves endurance after training in iron-depleted, nonanemic women. J Appl

Physiol;88:1103-11.

94. Hinton PS, and Sinclair LM. 2007. Iron supplementation maintains ventilator

threshold and improves energetic efficiency in iron-deficient nonanemic athletes.

Eur J Clin Nurt;61:30-39.

95. Ho CH, Chau WK, Hsu HC. 2005. Predictive risk factors and prevalence of

malignancy in patients with IDA in Taiwan. Am J Hematol;78:108.

96. Hohaus S, Massini G, Giachelia M, et al. 2010. Anemia in Hodgkin‟s lymphoma:

The role of interleukin-6 and hepcidin. J Clin Oncol;28:2538-43.

97. Hong CC, Ambrosone CB, Ahn J, et al. 2007. Genetic variability in iron-related

oxidative stress pathways (Nrf2, NQ01, NOS3, and HO-1), iron intake, and risk of

postmenopausal breast cancer. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev;16:1784-94.

281

98. Hotez PJ, Brooker S, Bethany JM, Battazzi ME, Loukas A, and Xiao S. 2004.

Hookworm Infections. N Engl Journal M;351:799-807.

99. Hucl T, Kylanpaa-Back ML, Witt H, et al. 2007. HFE genotypes in patients with

chronic pancreatitis and pancreatic adenocarcinoma. Genet Med;9:479-483.

100. Iannotti LL, Tielsch JM, Black MM, and Black RE. 2006. Iron supplementation in

early childhood: health benefits and risks. Am J Clin Nutr;84(6):1261-76.

101. Ilsley JN, Belinsky GS, Guda K, et al. 2004 Dietary iron promotes azoxymethane-

induced colon tumors in mice. Nutr Cancer;49:162-69.

102. Infed® [package insert]. Morristown, NJ: Watson Pharma, Inc; 2009.

103. Iron Disorders Institute 2010. Iron oveload with anemia. Clinical Evaluation and

Management Practical. Available from:http//www.irondisorders.org.

104. Jacobs EM, Hendriks JC, Van Tits BL, Evans PJ, Breuer W, Liu DY, et al. 2005.

Results of an international round robin for the quantification of serum non-

transferrin-bound iron: need for defining standardization and a clinically relevant

isoform. Anal Biochem;341:241-50.

105. Jensen PD, Jensen FT, Christensen T, et al. 2003. Evaluation of myocardial iron by

magnetic resonance imaging during iron chelation therapy with deferrioxamine:

indication of close relation between myocardial iron content and chelatable iron

pool. Blood;101(11):4632-9.

106. Kader A, Lim J, Berthelet E, et al. 2007. Prognostic significance of blood transfusions

in patients with esophageal cancer treated with combined chemoradiotherapy. Am

J Clin Oncol;30:492-97.

107. Kalafallah DA, and Dennis PE. 2012. Iron Deficiency Anemia in Pregnancy and

Postpartum: Patho physiology and effct of Oral versus Intravenous Iron Therapy.

Hindawi Publishing Corporation;1-10

108. Kalinowski DS, and Richardson DR. 2005. The evolution of iron chelators for the

treatment of iron overload disease and cancer. Pharmacol Rev;57:547–83.

109. Kaomongkolgit R, Cheepsunthorn P, Pavasant P, and Sanchavanakit, N. 2008. Iron

increases MMP-9 expression through activation of AP-1 via ERK/Akt pathway in

human head and neck squamous carcinoma cells. Oral Oncol;44:587-94.

110. Kato J, Miyanishi K, and Kobune M. 2007. Long-term phlebotomy with low-iron

diet therapy lowers risk of development of hepatocellular carcinoma from chronic

hepatitis C. J Gastroenterol;42:830–6.

111. Kemna EHJM, Kartikasari AER, van Tits LJH, Pickkers P, Tjalsma H, and Swinkels

DW. 2008. Regulation of hepcidin: insights frombiochemical analyses on human

serum samples. Blood Cells, Molecules, and Diseases;40:339–46.

112. Kemna EH, Tjalsma H, Willems HL, and Swinkels DW. 2008. Hepcidin: from

discovery to differential diagnosis. Haematologica;93:90-97.

113. Kettaneh A, Eclache V, Fain O, Sontag C, Uzan M, Carbillon L, et al. 2005. Pica

and food craving in patients with iron-deficiency anemia: A case-control study in

France. The American Journal of Medicine;118:185-88.

114. Khan FA, Shukla AN, and Joshi SC. 2008. Anaemia and cancer treatment: a

conceptual change. Singapore Med;49(10):759-64.

115. Khanna A, Jain A, Eghtesad B, et al. 1999. Liver transplantation for metabolic liver

disease. Surg Clin North Am. Feb;79(1):153-62,ix.

282

116. Killip S, Bennet JM, and Chambres MD. 2007. Iron Deficiency Anemia. Am Fam

Physician;75:671-8.

117. Kim DK, Seo MY, Lim SW, et al. 2001. Serum melanotransferrin, p97 as a

biochemical marker of Alzheimer‟s disease. Neuropsychopharmacology;25:84-90.

118. Kumar A, Jain S, Singh NP, and Singh T. 2005. Oral versus high dose parenteral

iron supplementation in pregnancy. International Journal of Gynecology and

Obstetrics;89(1):7-13.

119. Kumar A, Rai AK, Basu S, Dash D, and Singh JS. 2008. Cord blood and breast milk

iron status in maternal anemia. Pediatrics;12(4):e673-e77.

120. Le NTV, and Richardson DR. 2002. The role of iron in cell cycle progression and

the proliferation of neoplastic cells. Biochimica et Biophysica Acta;1603:31–46.

121. Lee GR. Iron deficiency and iron-deficiency anemia. In: Lee GR, Foerster J, Lukens

J, Paraskevas F, Greer JP, and Rodgers GM, editors. Wintrobe‟s Clinical Hematology

10th ed. 1998. Baltimore, Maryland: Williams and Wilkins; pp. 979-1010.

122. Lin L, Goldberg YP, and Ganz T. 2005. Competitive regulation of hepcidin mRNA

by soluble and cell-associated hemojuvelin. Blood;106:2884-9.

123. Littlewood TJ, Baretta E, Nortier JW, et al. 2001. Effects of erythropoietin alfa

on hematologic parameters and quality of life in cancer patients receiving non-

platinum chemotherapy: results of a randomized, double-blind, placebo controlled

trial. J Clin Oncol;19:2865-74.

124. Lodi R, Hart PE, Rajagopolan B, et al. 2001. Antioxidant treatment improves in

vivo cardiac and skeletal muscle bioenergetics in patients with Friedreich‟s. Ann

Neurol;49:590-96.

125. Lozoff B, Jimenez E, and Smith JB. 2006. Double burden of iron deficiency in

infancy and low socioeconomic status: a longitudinal analysis of cognitive test

scores to age 19 years. Arch Pediator Adolesc Med;160(11):1108-13.

126. Ludwig H, Belle S, Barrett-Lee, et al. 2004. The European Cancer Anemia Survey

(ECAS): a large multionational, prospective survey defining prevalence. Incidence

and treatment of anemia in cancer patients. Eur J Cancer;40:2293-2306.

127. Madsen E, and Gitlin JD. 2007. Copper and iron disorders of the brain. Annu Rev

Neurosci;30:317-37.

128. Mahesh S, Ginzburg Y, and Verma A. 2008. Iron overload in Myelodysplastic

syndromes. Leuk Lymphoma;49:427-38.

129. Mangatas SHM, dan Bakta M. Prevalensi dan karakteristik anemia pada keganasan

non hematologi di RSUP Sanglah 2007. (Karya Akhir/Thesis).

130. Mast A. 2001. Peripheral blood test in iron deficiency anemia diagnosis. Bloodline

reviews;1:1-6.

131. Maynard CJ, Cappai R, Volitakis I, et al. 2002. Overexpression of Alzheimer‟s

disease amyloid-beta opposes the age-dependent elevations of brain copper and

iron. J Biol Chem;277:44670-76.

132. McCann JC, and Ames BN. 2007. An overview of evidence for a causal relation

between iron deficiency during development and deficits in cognitive or behavioral

function. Am J Clin Nutr;85(4):931-45.

283

133. McGarvey ST, Aligui G, Graham KK, Peters P, Richard Olds G, and Olveda R.

1996. Schistosomiasis japonica and childhood nutritional status in northeastern

Leyte, the Philippines: a randomized trial praziquantel versus placebo. American

Journal of Tropical Medicine and Hygiene;54(5)498-502.

134. McLaren CE, Barton JC, Adams PC, et al. 2003. Hemochromatosis and iron

Overload Screening (HEIRS) study design for an evaluation of 100,000 primary

care based adults. Am J Med Sci;352:53-62.

135. Means RT. Anemia secondary to Chronic Disease and Systemic Disorders. In:

Greer JP, Foerster J, Lukens JN, editors. Wintrobe‟s Clinical hematology. 12th ed.

Lippincott Williams &wilkin 2009;p.1182-88.

136. Mehta BC, and Thatte S. 1989. Mental alertness improves with iron therapy in iron

deficiency anemia before hemoglobin rise. Indian J Hematol;7:7-9.

137. Meinzen-Derr JK, Guerrero ML, Altaye M, Ortega-Gallegos H, Ruiz-Palacios GM,

and Morrow AL. 2006. Risk of infant anemia is associated with exclusive breast-

feeding and maternal anemia in a Mexican cohort. J Nutr;136(2):452-58.

138. Mikhael J, Melosky B, Cripps J, Rayson D, and Kouroukis CT. 2007. Canadian

supportive care recommendation for the management of anemia in patients with

cancer. Current Oncology;14:1-9.

139. Miyajima H.2003.Aceruloplasminemia, anironmetabolicdisorder. Neuropathology.

23:345-50.

140. Moalem S, Weinberg ED, and Percy ME. 2004. Hemochromatosis and the

enigma of misplaced iron: implications for infectious disease and survival.

Biometals;17:135-9.

141. Mu˜noz M, Villar I, and Garc´ıa-Erce JA. 2009. An update on iron physiology.

World Journal of Gastroenterology;15: 4617-26.

142. Muckenthaler M, Roy CN, CustodioAO, et al. Regulatorydefectsinliverandintestine

implicated abnormal hepcidin and Cybrd1 expression in mouse hemochromatosis.

Nat Genet May 2003;34(1):102-7.(Medline).

143. Mukhopadyay D, and Mohanaruban K. 2002. Iron deficiency anemia in older

people: Investigation management and treatment. Age and ageing;31:87-91.

144. Nemeth E, and Ganz T. 2009. The role of hepcidin in iron metabolism. Acta

Haematologica.;122(2-3):78-86.

145. Nemeth E, Rivera S, Gabayan V, Keller C, Taudorf S, Pedersen BK, et al. 2004.

IL-6 mediates hypoferremia of inflammation by inducing the synthesis of the iron

regulatory hormone hepcidin. The Journal of Clinical Investigation;113(9):1271-

76.

146. Nemeth E, Tuttle MS, and Powelson J. 2004. Hepcidin regulates cellular iron efflux

by binding to ferroportin and inducing its internalization. Science;306:2090-93.

147. Nick H, Allegrini PR, Fozard L, Junker U, Rojkjaer L, Salie R, et al. 2009.

Deferasirox reduces iron overload in a murine model of juvenile hemochromatosis.

Exp Biol Med (Maywood);234(5):492-503.[Medline]

148. Novacek G. 2006. Plummer-vinson syndrome. Ophanet journal of rare

disease;1:36.

149. Nyakeriga AM, Troye-Blomberg M, Dorfman JR, et al. 2004. Iron deficiency

and malaria among children living on the coast of Kenya. Journal of Infectious

Disease;190(3):439-47.

284

150. Olsen A, Magnussen P, Ouma JH, Andreassen J, and Friis H. 1998. The contribution

of hookworm and other parasitic infections to haemoglobin and iron status among

children and adults in western Kenya. Trans R Soc Trop Med Hyg;92:643-9.

151. Olsen EA, Messenger AG, Shapiro J, Bergfeld WF, Hordinsky MK, Robert JL, et

al. 2005. Evaluation and treatment of male and female pattern hair loss. Journal of

the American Academy of Dermatology;52:301-11.

152. Papanikolaou G, Tzilianos M, Christakis Jl, Bogdanos D, Tsimirika K, Macfrlane J,

et al. 2005. Hepcidin in iron overload disorders. Blood;105;4103-5.

153. Papanikolaou GF, Samuels ME, Ludwig EH, MacDonald ML, Franchini PL, Dube

MP, et al. 2004. Mutations in HFE2 couse iron overload in chromosome 1Q-linked

juvenile hemochromatosis. Nat Genet;36:77-82.

154. Pfeffer MA, Burdmann EA, Chao YC, Cooper ME, Zeeuw DD, et al. 2009. A trial of

darbepoetin alfa in type 2 diabetes and chronic kidney disease. NEMJ;361(21):2019-

32.

155. Prchal JT. 2006. Clinical manifestation of erythrocyte disorders. In: Lichtman MA,

editor. Williams hematology. In: Lichtman MA, Kipps TJ, Kaushansky K, Beutler

E, Seligsohn U, and Prchal JT, editors. Williams hematology vol 7[1], pp.411-418.

New York: McGraw-Hill.

156. Raju GS, Gerson L, Das A, and Lewis, B. 2007. American Gastroenterological

Association (AGA) Institute technical review on obscure gastrointestinal bleeding.

Gastroenterology;133:1697-1717.

157. Rand EB, Karpen SJ, Kelly S, et al. 2009. Treatment of neonatal hemochromatosis

with exchange transfusion and intravenous immunoglobulin. J Pediatr;155:566-

71.

158. Ramirez JM, Schaad O, Durual S. 2009. “Growth differentiation factor 15 production

is necessary for normal erythroid differentiation and is increased in refractory

anaemia with ring-sideroblasts,” British Journal of Haematology, 144: 251–62.

159. Renella R, and Wood WG. 2009. The congenital dyserythropoietic anemias. Hematol

oncol Clin North Am;23:283-306.

160. Reveiz L, Gyte GM, Cuervo LG, and Casasbuenas A. 2011. Treatments for iron-

deficiency anemia in pregnancy,” Cochrane Database of Systematic Reviews;10,

Article ID CD003094.

161. Ripley BJ, Goncalves B, Isenberg DA, Latchman DS, and Rahman A. 2005. Raised

levels of interleukin 6 in systemic lupus erythematosus correlate with anaemia. Ann

Rheum Dis;64:849-53.

162. Rizzo JD, Lichtin AE, Woolf SH, et al. 2002. Use of epoetin in patients with cancer:

evidence-based clinical practice guidelines of the American Society of Clinical

Oncology and the American Society of Hematology. J Clin Oncol;20:4083-107.

163. Rizzo JD, Brouwers M, Hurley P, Scidenfield, Arcasoy MO, et al. 2010. American

Society of Hematology/American Society of Clinical Oncology clinical practice

guidelines update on the use of epotein and darbepoetin in adult patients with

cancer. Blood journal;116:4045-59.

164. Rockey DC. 2005. Occult gastrointestinal bleeding. Gastroenterol Clin North

Am;34:699-718.

165. Roy CN. 2010. Anemia of inflammation. American Society of Hematology;276-

80.

285

166. Saba H, 2002. Anemia in Cancer Patients: Introduction and Overview. J. Cancer

Control 5(Suppl 2):1814-8

167. Sadrzadeh SMH, and Saffari Y. 2004. Iron and brain disorders. Am J Clin

Pathol;121(Suppl 1):S64-S70.

168. Seid MH, Derman RJ, Baker JB, Banach W, Goldberg C, and Rogers R. 2008.

Ferric carboxymaltose injection in the treatment of postpartum iron deficiency

anemia: a randomized controlled clinical trial. American Journal of Obstetrics and

Gynecology;199(4):435.e1–435.e7.

169. Seidenfeld J, Piper M, Bohlius J, et al. 2006. Comparative effectiveness of epoetin

and darbepoeitin for managing anemia in patients undergoing cancer treatment.

Comparative effectiveness review no.3. Rockville, MD: Agency for healthcare

research and quality; may 2006. Available from: http//effectivehealthcare.ahrq.gov/

reports/final.cfm. Accessed on 11th September 2011.

170. Shah N, Lokeshwar MR, and Bardekar SB. 2000. Iron deficiency in India. In: Gupte

S, editor. Recent Advances in Pediatrics. 7ed. New Delhi; Jaypee Brothers:1-21.

171. Shapiro, J. 2007. Clinical practice. Hair loss in women. New England Journal

Medicine;357:1620-30.

172. Shaw JG, and Friedman J. 2011. Iron Deficiency Anemia : Form in Infections

Disease in Lesser Developed countries. Hindawi Publishing Corporation;1-10.

173. Sherman PM, and Macarthur C. 2001. Current controversies associated with

Helicobacter pylori infection in the pediatric population. Front Biosci;6:E187-192.

174. Singh AK, Szczech L, Tang KL, Barnhart H, Sapp S, Wolfson M, et al. 2006.

Correction of anemia with epoetin alfa in chronic kidney disease. New England

Journal of Medicine;355:2085-98.

175. Singhal A, Morley R, Abbott R, Fairweather-Tait S, Stephenson T, and Lucas A.

2000. Clinical safety of iron-fortified formulas. Pediatrics;105(3). Available at:

www.pediatrics.org/cgi/content/full/105/3/e38

176. Sood A, Midha V, Sood N, and Malhotra V. 2003. Adult celiac disease in northern

India. Indian J Gastroentrol;22:124-6.

177. Spivak JL, Gascon P, and Ludwig H. 2009. Anemia management in oncology and

hematology. The Oncology;14(supll I):43-56.

178. Stang J. In: Story M, editor. Guidelines for Adolescent Nutrition Services: 2005.

179. Stefansson H, Rye DB, Hicks A, Petursson H, Ingason A, Thorgeirsson TE, et al.

2007. A genetic risk factor for periodic limb movements in sleep. New England

journal of medicine;357:639-47.

180. Steketee RW. 2003. Pregnancy, nutrition and parasitic disease. Journal of

Nutrition;133(5):1661S-67S.

181. Stephenson LS, Holland CV, and Cooper ES. 2000. The public health significance

of Trichuris trichiura. Parasitology;121:S73-S95.

182. Stoltzfus RJ, Chwaya HM, Tielsch JM,Schulze KJ, Albonico M, and Savioli L.

1997. Epidemiology of iron deficiency anemia in Zanzibari schoolchildren: the

importance of hook-worms. Am J Clin Nutr;65:153-9.

183. Swinkels D, Jansen MCH, Bermans J, and Marx JJM. 2006. Hereditary

Hemochromatosis: Genetic Complexity and New Diagnostic Approaches. Clin

Chemistry;52:950-56.

286

184. Tanno S, and Miller JL. 2010. Iron Loading and Overloading due to Ineffective

Erythropoiesis. Hindawi Publishing Corporation:1-8

185. Tanno T, Noel P, and Miller JL. 2010. Growth differentiation factor 15 in erythroid

health and disease. Curr Opin Hematol;17:184-190.

186. Texel SJ, Xu X, Pin S, and Harris ZL. Neuropathology and iron: central nervous

system iron homeostasis. In: Anderson GJ, McLaren GD, editors. Iron physiology

and pathophysiology in humans. New York: Springer Science+Bussness Media.

2012. pp:455-72.

187. Theurl I, Aigner E, Theurl M, Nairz M, Seifert M, Schroll A, et al. 2009. Regulation

of iron homeostasis in anemia of chronic disease and iron deficiency anemia:

diagnostic and therapeutic implications, Blood;113(21):5277-86. Available from:

http//www.bloodjournal.hematologylibrary.org. accessed on 20th Desember 2011.

188. Theurl I, Mattle V, Seifert M, Mariani M, Marth C, and Weiss G. 2006. Dysregulated

monocytr iron homeostasis and erythropoietin formation in patients with anemia of

chroni disease. Blood;107:4142-48.

189. Thomas DG, Grant SL, and Aubuchon-Endsley NL. 2009. The role of iron in

neurocognitive development. Dev Neuropsychol;34(2):196-222.

190. Thomas L, and Thomas C. 2002. Biochemical markers and hematologic indices in

the diagnosis of functional iron deficiency. Clin Chem;48:1066-76.

191. Thomas C, and Thomas L. 2005. Anemia of chronic disease: pathophysiolgy and

laboratory diagnosis. Lab Hematol;11:14-23.

192. Tonelli M, Hemmelgarn B, Reiman T, Manns B, Reaume MN, et al. 2009. Benefits

and Harms of Erytropoiesis-stimulating agents for anemia related to cancer; a meta-

analysis. Canadian Medical Association Journal;11:62-71.

193. Torti SV, and Torti FM. 2011. Ironing out cancer. Cancer Res;71:1511-14.

194. Toyokuni S. 2009. Role of iron in carcinogenesis: Cancer as a ferrotoxic disease.

Cancer Sci;100(1):9-16.

195. Uchida T, Matsuno M, Ide M, and Kawachi Y. 1998. The frequency and development

of tisuue iron deficiency in 6 iron deficiency anemia patients with plummer-vinson

syndrome. Rinsho Ketsueki;39:1099-1102.

196. Udayakumar P, Balasubramanain S, Ramalingam KS, Lakshmi C, Srinivas CR, and

Mathew AC. 2006. Cutaneous manifestations in patients with chronic renal failure

on hemodialysis. Indian journal of dermatology, venereology, leprology;72:119-

25.

197. Ullrich C, Wu A, Armsby C, et al. 2005. Screening healthy infants for iron deficiency

using reticulocyte hemoglobin content. JAMA;294(8):924-30.

198. Valenti L, Varenna M, Fracanzani AL. Rossi V, Fargion S, and Sinigaglia L. 2009.

Association between iron overload and osteoporosis in patients with hereditary

hemocromatosis. Osteoporosis Int;20(4):549-55.(Medline).

199. Van Wyck DB, Martens MG, Seid MH, Baker JB, and Mangione A. 2007.Intravenous

ferric carboxymaltose compared with oral iron in the treatment of postpartum

anemia: a randomized controlled trial. Obstetrics and Gynecology;110:2(I):267–

278.

200. Varma S, Malhotra P, Kochhar R, Varma N, Kumari S, Jain S. 2001. Celiac diseases

presenting as iron deficiency anaemia in northern India. Indian J Gastrol;20:234-6.

287

201. Vassiliev V, Harris ZL, and Zatta P. 2005. Ceruloplasmin in neurodegenerative

disease. Brain Res Brain Res Rev;49:633-40.

202. Venofer® [package insert]. Shirley, NY: Amercan Regent, Inc;2008.

203. Wang RH, Li C, Xu X, Zheng Y, Xiao C, Zerfas P. 2005. A role of SMAD4 in iron

metabolism through positive regulation of hepcidin expression. Cell Metab;2:399–

409.

204. Wang J, Hou JS, and Ning ZX. 2009. Physical performance of migrant schoolchildren

with marginal and severe iron deficiency in the suburbs of Beijing. Biomedical and

Environmental Sciences;22(4):333-39.

205. Weinber ED. 2004. Iron loading and disease surveillance. Available from: www.

gordonresearch.com.

206. Weiss G, and Lawrence TG. 2005. Anemia of chronic disease. N Engl J

Med;352:1011-23. Available from: http//www.nejm.org. Accessed on 20th July

2012.

207. Whitnall M, and Richardson DR. 2006. Iron: a new target for pharmacological

interventioninterventioninneurodegenerativedisease.SeminPediatrNeurol;13:186-

97.

208. Wish JB. 2006. Assessing iron status: beyond serum ferritin and transferring

saturation. Clin J Am Soc Nephrol;1(1):S4-S8.

209. Wojcik JP, Speechley MR, Kertesz AE, Chakrabarti S, and Adams PC. 2002. Natural

history of C282Y homozygotes for hemocromatosis. Can J Gastroenterol;16:297-

302.

210. Wright RO. 1999. The role of iron therapy in childhood plumbism. Curr Opin

Pediatr.;11(3):255-58.

211. Yang Q, McDonnell SM, Khoury MJ, Cono J, and Parrish RG. 1998.

Hemochromatosis-associated mortality in the United States from 1979 to 1992:

an analysis of Multiple-Cause Mortality Data. Ann Intern Med;129(11):946-53.

(Medline).

212. Yip R. 2000. Significance of an abnormally low or high hemoglobin concentration

duringpregnancy:specialconsiderationofironnutrition.AmJClinNutr;72(1S):272S-

279S.

213. Yu Y, Kovacevic Z, and Richardson DR. 2007. Turning cell cycle regulation with

an iron key. Cell Cycle;6:1982-94.

214. Zarychanski R, and Houston DS. 2008. Anemia of Chronic Disease: A harmful

disorder or an adaftive beneficial response ? CMAJ;179:333-37.

215. Zimmermann MB 2008. Methods to assess iron and iodine status. Br J Nutr;99(3):S2-

S9.

216. Zucker S. 2011. The swinging pendulum of the anemia of cancer: erythropoietin

trumps hepcidin. Jounal of Clinical Oncology;29(2):e42.

288

BAB IV

PEMERIKSAAN LABORATORIUM UNTUK

MENDIAGNOSIS GANGGUAN METABOLISME BESI

Pemeriksaanlaboratoriumsangatmembantudalammendiagnosisdanpenatalaksana-

an dari gangguan metabolisme besi. Nilai acuan untuk pemeriksaan-pemeriksaan tersebut

telah disediakan, tetapi dapat bervariasi dari laboratorium satu dengan lainnya. Untuk itu

sebelum membuat keputusan klinis, diharapkan untuk menyesuaikan dengan nilai acuan

pada laboratorium yang bersangkutan. Rentang dari nilai acuan sering disebut sebagai

“rentang normal”. Namun kedua hal tersebut tidak selalu sama. Nilai referensi didasarkan

pada studi populasi yang merupakan nilai rata-rata dari parameter yang diperiksa dalam

suatu populasi, ditambah atau dikurangi dua standar deviasi. Sehingga hasil seseorang

pasien yang berada dalam rentang referensi masih dapat mengindikasikan hasil yang

abnormal. Sebagai contoh, beberapa laboratorium melaporkan saturasi besi sekitar

10% berada dalam rentang referensi. Hasil ini mencerminkan bahwa hasil yang didapat

dari populasi yang diperiksa dimana di dalamnya mencakup beberapa pasien dengan

kekurangan besi ikut dalam populasi yang digunakan untuk menetapkan rentang referensi

tadi (Worwood, 2010).

Interpretasi hasil pemeriksaan pada darah lengkap

Pemeriksaan sel darah merah ditentukan dengan tiga nilai kuantitatif yaitu volume

dari packed red cells atau hematokrit (Hct), kadar hemoglobin (Hb) dan jumlah sel

darah merah per unit volume. Disamping itu juga ada pemeriksaan indeks eritrosit yang

terdiri dari MCV (Mean Corpuscular Volume), MCH (Mean Corpuscular Hemoglobin)

dan MCHC (Mean Corpuscular Hemoglobin Concentration) yang menggambarkan

karakteristik dari populasi sel darah merah secara kualitatif (Perkins, 2009).

1. Jumlah eritrosit

Penghitungan jumlah sel secara manual terbukti tidak akurat dan pemakaian

alat automatis memberikan hasil yang jauh lebih baik dengan presisi dimana koefisien

variasinya <1% dibandingkan dengan manual dengan koefisien variasi sekitar 11%

(Koenn et al., 2001). Jumlah eritrosit atau sel darah merah diukur langsung menggunakan

impedansi listrik atau metodologi sinar laser-pencar. Sangat sedikit situasi klinis dengan

peningkatan atau penurunan palsu dari jumlah sel darah merah total (SDM). Jumlah

sel darah merah menurun pada anemia. Hal ini dapat membantu untuk membedakan

anemia karena kekurangan zat besi atau talasemia pada pasien dengan anemia mikrositik.

Pada anemia defisiensi besi, jumlah sel darah merah menurun secara proporsional dengan

penurunan konsentrasi hemoglobin sedangkan pada talasemia jumlah sel darah merah

mungkin normal atau meningkat relatif terhadap derajat anemia seperti yang ditunjukkan

kadar hemoglobin. Sebuah rumus untuk memisahkan talasemia dari defisiensi zat besi,

yaitu Mean Corpuscular Volume (MCV) dibagi dengan SDM; nilai > 13 menunjukkan

kekurangan zat besi sedangkan nilai < 13 menunjukkan talasemia.

Mikrositosis yang berlebihan, autoaglutinasi, in vitro hemolisis, dan pembekuan

dapat mengakibatkan SDM rendah. Krioglobulinemia, giant trombosit, jumlah lekosit >

100.000/uL dapat menyebabkan SDM tinggi (Perkins, 2009).

289

Rentang referensi : 3,8 – 5,2 x 1012 /liter (Wanita) dan 4,4 – 5,9 x 1012 /liter (Pria)

2. Hematokrit (Hct)

Hematokrit adalah proporsi dari volume sel darah merah terhadap volume darah.

Hematokrit dapat ditentukan langsung dengan sentrifugasi namun kini ditentukan dengan

menggunakan sebuah analisa hematologi otomatis yaitu berupa nilai yang dihitung

berdasarkan jumlah sel darah merah dan ukuran rata-rata sel darah merah. (Hct = jumlah

SDM/volume SDM). Pemeriksaan otomatis tidak tergantung pada sentrifugasi, dimana

kesalahan terjadi pada pemeriksaan darah penderita polisitemia atau pada tekanan osmotik

plasma yang abnormal. Pada kondisi ini maka pemeriksaan dilakukan dengan manual,

karena pemeriksaan manual telah terbukti cukup akurat dan sederhana. Bila dihitung,

setiap kondisi yang mengarah pada kesalahan SDM atau MCV akan menyebabkan hasil

hematokrit yang tidak akurat. Perbedaan dari nilai “sesungguhnya” biasanya cukup kecil

sehingga tidak signifikan secara klinis. Namun, hematokrit menjadi penentu anemia yang

kurang kuat dibandingkan dengan hemoglobin. Sumber kesalahan pada tehnik manual

biasanya berasal dari konsentrasi antikoagulan yang tidak memadai, sampel yang buruk,

dan sentrifugasi yang kurang. Krioglobulinemia, giant trombosit, peningkatan lekosit atau

hiperglikemia berat dapat meningkatkan hematokrit, tapi bersifat spuria. Autoaglutinasi,

sampel yang membeku, mikrositosis berat atau sperositosis sering menahan lebih banyak

volume darah karena kekakuan sel sehingga menurunkan hematokrit dan bersifat spuria.

Hematokrit menurun pada anemia dan hematokrit meningkat pada polisitemia primer dan

sekunder. Pemeriksaan manual mempunyai presisi dengan koefisien variasi 2% dimana

tehnik otomatis presisinya dengan koefisien variasi kurang dari 1% (Koenn et al., 2001).

Rentang referensi : 36 – 45% (Wanita) dan 42 – 51% (Pria)

3. Hemoglobin

Hemoglobin merupakan protein yang berwarna sehingga memungkinkan untuk

diperiksa dengan berbagai teknik kolorimetrik dan spektrofotometrik. Hemoglobin

mengisi lebih dari 90% sel darah merah dan dalam darah didapatkan bermacam variasi

dari hemoglobin seperti oksihemoglobin, methemoglobin, karboksihemoglobin dan

komponen lainnya. Semua senyawa ini akan dikonversikan menjadi sianmethemoglobin

setelah ditambahkan larutan Drabkin yang mengandung kalium ferisianida dan kalium

sianida. Di Amerika Serikat, hemoglobin dilaporkan dalam gram per desiliter. Koleksi

sampel yang tidak benar atau kelainan spesimen dimana terjadi pengenceran serta turbiditas

yang tinggi yang akan menyebabkan lisisnya SDM dapat menghasilkan nilai hemoglobin

yang tidak sesungguhnya. Disamping itu lipidemia, hiperproteinemia, lekositosis atau

krioglobulinemia dapat menyebabkan peningkatan hemoglobin yang tidak sesungguhnya.

Sampel yang menggumpal menyebabkan penurunan palsu dari hemoglobin.

Rentang referensi : 12-15 g/dL (Wanita) dan 14–17 g/dL (Pria).

290

4. Pemeriksaanindekseritrosit(MeanCorpuscularVolume(MCV),MeanCorpuscular

Hemoglobin (MCH) dan Mean Corpuscular Hemoglobin Concentration (MCHC)

Pemeriksaan ketiga MCV, MCH dan MCHC merupakan pemeriksaan untuk

mengetahui ukuran, kandungan dan konsentrasi hemoglobin. MCV merupakan indeks

sel darah merah yang sangat bermanfaat. Anemia berdasarkan MCV diklasifikasikan

sebagai makrositik (MCV meningkat), normositik (MCV normal), atau mikrositik

(MCV menurun). MCV ditentukan dengan histogram dari distribusi ukuran sel darah

merah berdasarkan impedansi listrik, yang dihasilkan penghitung sel otomatis. Rata-

rata histogram dari distribusi sel darah merah adalah MCV (Worwood, 2010). (Koefisien

variasi atau deviasi standar dari distribusi ukuran adalah Red Cell Distribution Width

(RDW). MCV bisa diukur langsung dengan mesin otomatis atau dihitung dengan memakai

rumus (Vajpayee et al., 2011).

MCV dalam fl (femtoliter) = (Hct (L/L) dibagi SDM (x 1012/l)) x 1000

Anemia mikrositik paling umum adalah anemia karena kekurangan zat besi.

Penyebab lain adanya mikrositosis adalah sindrom talasemia, dan beberapa gangguan

sintesa heme, seperti penyakit keturunan anemia sideroblastik dan gangguan sintesa

heme yang didapat seperti keracunan timbal. Anemia akibat adanya peradangan juga

dapat mikrositik. Anemia akibat peradangan atau penyakit kronis muncul sebagai anemia

normositik. Penyebab umum anemia normositik lainnya adalah pada beberapa pasien

dengan hipotiroidisme, dan anemia yang berhubungan dengan gagal ginjal kronik.

Anemia karena kekurangan vitamin B12 atau folat biasanya makrositik. Makrositik

anemia sendiri, atau dalam hubungan dengan leukopenia atau trombositopenia mungkin

menandakan keberadaan sebuah mielodisplastik sindrom (Elgethany et al., 2011).

MCV merupakan alat penting dalam klasifikasi inisial anemia dan membantu

menentukan strategi biaya yang efektif untuk mengevaluasi etiologi dari anemia. Sebagai

contoh, adanya mikrositosis mengarahkan untuk pemeriksaan zat besi sebagai

evaluasi awal. Karena defisiensi vitamin B12 jarang terjadi pada keadaan mikrositosis.

Namun penting untuk diingat bahwa penyebab anemia mungkin multifaktorial dan MCV

mungkin tidak mengikuti pola khas pada semua pasien dengan anemia. Dan MCV seperti

juga MCH dan MCHC menggambarkan nilai rerata dan mungkin tidak secara adekuat

mecerminkan perubahan SDM apabila populasi SDM mengalami percampuran seperti

SDM dimorfik pada anemia sideroblastik atau kombinasi anemia defisiensi besi (MCV

dan MCH rendah) dengan anemia megaloblastik (MCV tinggi). Peningkatan RDW akan

memberi petunjuk adanya populasi dobel dan pemeriksaan hapusan darah tepi akan

membantu menegakan diagnosis (Perkins, 2009).

Rentang referensi : 80 – 96 femtoliters (fl) (Vajpayee et.al., 2011)

Pemeriksaan MCV berguna pada beberapa kondisi di bawah ini.

• Makrositosis (MCV >96 fl) dikaitkan dengan kekurangan vitamin B12 dan/atau

kekurangan folat. Anemia sekunder terhadap mielodysplasia biasanya makrositik dan

terkait dengan trombositopenia atau lekopenia. Jarang, anemia hemolitik dikaitkan

dengan makrositosis akibat peningkatan retikulosit.

291

• Normositosis (MCV antara 80 – 96 fl) paling sering dikaitkan dengan anemia penyakit

kronis atau peradangan, tetapi dapat dilihat pada hipotiroidisme, penyakit ginjal kronis,

kekurangan zat besi tahap awal, dan bahkan kadang pada vitamin B12 dan kekurangan

folat.

• Mikrositosis (MCV < 80 fl) paling sering dikaitkan dengan defisiensi besi atau sindrom

talasemia.

• MCV dapat diinterpretasikan dalam kontek indek sel darah merah lain, termasuk

RDW.

Perlu diketahui sepertiga populasi manula akan mempunyai nilai MCV yang

tinggi tanpa bisa diketahui penyebabnya dan MCV dapat meningkat palsu apabila terjadi

aglutinasi SDM (seperti pada cold agglutini disease atau paraproteiemia) dan pada

hiperglikemia berat (> 600 mg/dl) dimana SDM akan menjadi bengkak (Ryan, 2010).

MCH dan MCHC dapat menggambarkan nilai rerata kandungan hemoglobin dari

SDM dengan cara yang sedikit berbeda. MCH mencerminkan rerata berat kandungan

hemoglobin pada setiap SDM, MCHC menunjukan nilai rerata berat kandungan

hemoglobin per unit volume dari SDM. Walaupun MCH dapat dipakai untuk menetukan

apakan suatu anemia itu hipo, normo ataukah hiperkromik, akan tetapi perlu dilihat nilai

MCV-nya, karena volume sel (MCV) akan mempengaruhi kandungan hemoglobin dalam

setiap SDM, sehingga MCH dapat meningkat atau menurun bersama-sama dengan nilai

MCV. Maka dari itu penentuan hipokromasia lebih baik ditentukan dengan nilai MCHC

(Ryan, 2010).

MCHC dan MCH secara klinik tidak terlalu berperan dalam menentukan jenis anemia

tidak sebaik MCV dan RDW. Namun MCH dan MCHC digunakan untuk mengontrol

kualitas laboratorium karena MCHC seperti yang diukur dengan multichannel anlyzer

merupakan variabel yang stabil. MCH atau MCHC yang rendah dapat menjadi indikator

untuk melihat indeks sel darah merah dan pemeriksaan zat besi untuk menghindari

misdiagnosis defisiensi zat besi. MCH atau MCHC menurun atau meningkat palsu

apabila akurasi pemeriksaan hematokrit dan hemoglobin terganggu karena MCHC dan

MCH dihitung dari kedua parameter tersebut. Sebagai contoh dapat dilihat pada kasus

dengan hiperlipidemia dimana akan terjadi peningkatan palsu dari hemoglobin dan akan

juga secara palsu menaikkan nilai MCH (Perkins, 2009). MCH dan MCHC tidak ukur

langsung tapi dihitung dengan rumus sebagai berikut :

MCH = Hb (gr/dl)/SDM (106/uL)

MCHC = Hb (gr/dl)/Hct (L/L).

5. Red Cell Distribution Width (RDW)

RDW mengkuantifikasikan variasi ukuran sel darah merah atau anisositosis.

Tergantung pada jenis alat analyzer yang dipakai RDW bisa disajikan dalam nilai koefisien

variasi (persentase) atau standar deviasi (RDW-CV atau RDW-SD). RDW-SD disajikan

dalam ukuran femtoliter berasal dari histogram distribusi ukuran sel darah merah yang

diukur dengan menghitung lebar (fl) dari ukuran distribusi SDM pada ketinggian 20%

dari grafik hitogram, sehingga parameter ini tidak dipengaruhi rerata ukuran SDM

(rerata MCV) sedang RDW-CV dihitung dari standar deviasi dan MCV dengan formula:

RDW-CV (%) = 1 SD dari volume SDM/MCV X 100%. RDW-CV secara matematik

dipengaruhi ukuran rerata SDM (MCV) (Valpayee et al., 2011). Peningkatan nilai RDW

292

menggambarkan anisositosis (berbagai ukuran) dan atau ada 2 populasi SDM. Secara

umum, RDW yang tinggi dikaitkan dengan anemia defisiensi dari B12, folat atau besi.

Peningkatan RDW dapat menjadi indikator awal kekurangan zat besi, B12 atau folat,

bahkan sebelum anemianya muncul. Anemia akibat dari talasemia, penyakit kronis

atau peradangan lebih sering memiliki RDW normal. Seperti pada banyak parameter

laboratorium lain, banyak pengecualian untuk pedoman umum ini dan RDW harus

diinterpretasikan sebagai bagian dari hitung darah lengkap.

Rentang referensi : 11,6-14,6% (koefisien variasi) atau 39-46 fl.

Pemeriksaan RDW berguna pada kondisi berikut ini (Ryan, 2010; Perkins, 2009):

• RDW normal dan menurunnya MCV berhubungan dengan talasemia

• RDW normal dan MCV yang normal berhubungan dengan anemia akibat peradangan

atau penyakit kronis

• RDW normal dan peningkatan MCV dikaitkan dengan anemia aplastik atau penyakit

hati

• RDW tinggi dan menurunnya MCV dikaitkan dengan defisiensi zat besi atau anemia

mikroangiopati

• RDW tinggi dan MCV normal dihubungkan dengan tranfusi, awal dari defisiensi besi,

B12, atau asam folat, beberapa gangguan mielodisplastik atau mieloproliferatif

• RDW tinggi dan peningkatan MCV dikaitkan dengan defisiensi folat, B12, anemia

hemolitik, kemoterapi dan sindrom mielodisplastik

6. Pemeriksaan retikulosit

Retikulosit adalah sel darah merah yang masih muda yang ada di perifer, yang

telah dilepaskan dari sumsum tulang dan dikeluarkan intinya tetapi masih mengandung

sisa ribosom. Pemeriksaan jumlah retikulosit digunakan untuk meramalkan derajat

efektivitas dari proses eritropoiesis yang dapat dilaporkan dalam jumlah retikulosit

absolut atau persentase. Persentase retikulosit disesuaikan dengan derajat anemia karena

kalau tidak akan didapatkan angka jumlah retikulosit yang tinggi semu dan dengan alat

automatic analyzer dapat diperiksa angka absolut dari retikulosit. Jumlah retikulosit yang

dinyatakan sebagai persentase harus dikoreksi pada anemia, yaitu merupakan jumlah

retikulosit per satuan volume darah dibagi dengan jumlah eritrosit. Pada pasien dengan

anemia tanpa peningkatan produksi sel darah merah pada sumsum tulang, persentase

retikulosit meningkat sejalan dengan memburuknya anemia. Akan tetapi baik angka

persentase maupun absolut dipengaruhi lamanya proses maturasi retikulosit di perifer.

Dalam kondisi normal rerata pematangan retikulosit adalah sekitar sehari namun dalam

kondisi stress erythropoiesis karena stimulasi hormon eritropoietin maka retikulosit akan

dilepaskan ke darah tepi dalam bentuk yang sangat muda sehingga membutuhkan waktu

pematangan yang lebih lama (Means et al., 2009).

Formula untuk mengkoreksi persenatase retikulosit adalah sebagai berikut:

Persentase retikulosit yang terkoreksi = persentase retikulosit x

(hematokrit yang dihitung/hematokrit normal)

293

Jumlah retikulosit absolut dapat digunakan sebagai petanda eritropoesis dalam

sumsum tulang. Anemia dapat dikategorikan secara umum yaitu dimana sumsum tulang

akan merespons adanya anemia dengan peningkatan produksi sumsum tulang akan sel

darah merah disertai peningkatan jumlah retikulosit, atau dimana sumsum tulang gagal

merespon secara tepat (anemia hipoproliferatif). Peningkatan retikulosit terlihat pada

kehilangan darah akut atau hemolisis ketika pasien dengan gizi baik dan kecukupan

cadangan besi, B12 dan folat dan adanya respon eritropoietin yang cukup. Sumsum

tulang mungkin gagal untuk merespon karena kekurangan salah satu faktor atau karena

masalah intrinsik di sumsum tulang itu sendiri termasuk proses sumsum infiltratif seperti

penyakit metastasis tulang yang melibatkan sumsum atau kelainan seperti mielodisplastik

sindrom. Anemia kekurangan zat besi adalah anemia hipoproliferatif. Persentase

retikulosit biasanya dilaporkan laboratorium dengan memberikan jumlah retikulosit

yang dihitung secara manual, sedangkan jumlah retikulosit absolut dilaporkan dengan

metode otomatis yang akurat. Jumlah retikulosit dapat digunakan sebagai indikator awal

pasien memiliki cadangan sumsum untuk mengatasi perdarahan dan sebagai indikator

awal dari respon terhadap terapi seperti penggantian besi melalui intravena (Mast et al.,

2002). Beberapa mesin otomatis lainya dapat memberikan gambaran adanya retikulosit

prematur (IRF= immature reticulocyte fraction) yaitu suatu parameter laboratorium yang

memberikan informasi pengukuran kandungan RNApada sel retikulosit secara kuantitatif.

Sel retikulosit muda akan mengandung RNA yang lebih banyak dibandingkan dengan

retikulosit tua.

Jenis pemeriksaan retikulosit yang lain yaitu indeks dari produksi retikulosit (RPI

= reticulocyte production index) yang merupakan perhitungan yang akan mengurangi

pengaruh dari pelepasan sel retikulsit yang terlalu prematur. Pada proses ini jumlah

retikulosit sudah dilakukan koreksi terhadap tingkat prematuritas retikulosit dan derajat

dari anemianya. Peningkatan RPI > 3 dapat dijumpai pada kondisi anemia hemolitik,

perdarahan dan pada respon sumsum tulang terhadap terapi, sedangkan RPI yang rendah

< 2 ditemukan pada anemia aplastik, proses eritropoiesis yang tidak efektif seperti pada

anemia megaloblastik (Piva et al., 2010).

Formula untuk menghitung RPI = retikulosit persentase (yang sudah terkoreksi)/

lamanya waktu pematangan dalam hari (secara umum dianggap rerata lama

waktu pematangan retikulosit adalah 2 hari)

Perlu diketahui lamanya waktu pematangan tergantung pada jumlah hematokrit

dimana pada hematikrit 45 maka faktor koreksinya adalah 1; hematokrit 35 faktor

koreksinya 1,5; hematokrit 25 faktor koreksinya 2 dan faktor koreksinya 2,5 pada kadar

hematokrit 15 (Means et al., 2009).

Rentang referensi : 25.000 – 85.000/mikroliter (absolut)

0,5 – 1,5 % (persentase)

Jumlah retikulosit mencerminkan tingkat produktivitas sumsum tulang dalam

proses pembentukan sel darah merah (Hoffman et al., 2009)

• Meningkat sebagai respons terhadap anemia akut atau kronik ketika cukup

tersedianya zat besi, B12, folat, cadangan gizi dan respon eritropoietin

294

• Tidak ada peningkatan pada anemia defisiensi zat besi, B12, atau folat

• Tidak meningkat pada anemia karena penyakit ginjal kronis

• Tidak ada peningkatan pada anemia akibat peradangan

• Tidak ada peningkatan pada anemia akibat proses infiltrasi sumsum seperti tumor

metastatik

• Tidak ada peningkatan pada anemia akibat mielodisplasia atau kemoterapi

• Meningkat pada respon terhadap pengobatan yang efektif dengan zat besi intravena,

agen yang merangsang eritropoiesis, atau keduanya

7. Pemeriksaan kandungan hemoglobin pada retikulosit (Reticulocyte Hemoglobin

Content (CHr)/Reticulocyte Hemoglobin Equivalent (RET-He/RET-Hb)

Pemeriksaan CHr dan RET-He/RET-Hb adalah pengukuran kandungan hemoglobin

dalam retikulosit yang hanya dapat dikerjakan dengan automated hematology anlyzer.

Metode yang digunakan adalah flow-cytometry. Kedua parameter ini mengukur kadar

hemoglobin per sel dengan pemancaran cahaya sudut akan tetapi kedua hal tersebut

bukan parameter yang identik. Pengukuran CHr memberikan gambaran sesungguhnya

dari ketersediaan besi untuk sintesa hemoglobin dalam SDM selama periode 3 – 4

hari sebelumnya (Briggs et al., 2012), karena retikulosit yang beredar dalam darah

perifer sebagai retikulosit hanya 24 – 48 jam setelah diproduksi sumsum tulang. Pasien

masih mungkin memiliki penyimpanan zat besi yang memadai akan tetapi mengalami

defisiensi besi untuk eritropoiesis (defisiensi besi fungsional) dan parameter ini sangat

berguna sebagai prediktor ADB yang kuat pada anak (Brugara et al., 2006). Ukuran

tradisional status zat besi, yaitu feritin, zat besi, dan saturasi transferin mungkin sulit

untuk diinterpretasikan dalam keadaan peradangan akut. Penurunan CHr dipengaruhi

peradangan. Kandungan hemoglobin pada retikulosit memberikan informasi paling awal

terjadinya defisiensi besi fungsional (Mast et al., 2002).

Rentang referensi : 26 – 32 pikograms (pg)

Pemeriksaan kandungan hemoglobin pada retikulosit sangat bermanfaat pada

skenario di bawah ini (Ryan, 2010) :

• CHr < 26 pg konsisten dengan defisiensi zat besi untuk eritropoesis

• CHr memiliki sensitivitas dan spesifisitas yang baik untuk mendiagnosis defisiensi zat

besi fungsional pada kondisi klinik yang kompleks dibandingkan dengan pengukuran

zat besi secara tradisional seperti feritin, serum zat besi, iron binding capacity, dan

saturasi transferin

• CHr memberikan respon terhadap pemberian agen yang dapat merangsang eritropoesis

atau pemberian zat besi intravena selama 48 – 96 jam

• Mungkin sebagai prediktor yang lebih baik untuk cadangan besi sumsum tulang bila

dibandingkan dengan parameter besi lainnya

• Sebagai prediktor yang sensitif adanya ADB pada bayi dan anak sebelum anemianya

sendiri muncul.

295

Pemeriksaan biokimia serum/plasma

1. Protein pengikat besi dalam serum/plasma

Semua metode untuk pemeriksaan protein plasma seperti feritin dan transferin

didasarkan pada prinsip reaksi imunologis antara antigen (Ag) dan antibodi (Ab). Setelah

penambahan antiserum yang sesuai, reaksi ini menyebabkan pembentukan kompleks imun

antara antigen (protein yang akan diperiksa) dengan antibodi: Ag + Ab = AgAb (Ag =

antigen, Ab = antibodi, AgAb = kompleks imun). Antibodi yang digunakan harus memiliki

spesifisitas dan afinitas tinggi untuk antigen tersebut. Ada perbedaan antara antibodi

poliklonalyangmerupakancampurandaribeberapajenis selyangberbeda, denganantibodi

monoklonal yang berasal dari satu jenis sel. Antibodi monoklonal dihasilkan prosedur

yang dipublikasikan Köhler dan Milstein, dan identik dalam hal spesifisitas antigen dan

perilaku pengikat antigen. Kompleks antigen-antibodi yang awalnya terbentuk tidak dapat

diketahui secara langsung jika konsentrasi antigen sangat rendah. Dalam kasus ini, baik

antigen maupun antibodi harus dilabel untuk memungkinkan pengukuran kadarnya. Label

tersebut misalnya dapat berupa enzim, isotop radioaktif, atau cat fluoresent. Metode tidak

langsung ini (tabel 1) terutama sesuai untuk mengetahui konsentrasi antigen yang sangat

rendah, seperti pada feritin. Dengan konsentrasi antigen yang lebih tinggi, reaksi awal

antara antigen dengan antibodi dapat diikuti aglutinasi atau presipitasi sebagai reaksi

sekunder. Hasil dapat diukur secara langsung dan sering dapat dilihat. Metode langsung

(tabel 2) terutama sesuai untuk memeriksa konsentrasi antigen yang lebih tinggi, misalnya

transferin. Metode imunokimia yang digunakan untuk pemeriksaan bahan sampel pada

laboratorium rutin dapat dibagi menjadi metode tidak langsung (dengan menggunakan

penanda) atau metode langsung. Pemberian penanda (label) memungkinkan pengukuran

otomatis terhadap reaksi imun primer. Radioimmunoassay diperkenalkan pada tahun 1958

oleh Berson dan Yalow. Immunoassay enzim, immunoassay fluoresens, dan immunoassay

luminesens kemudian bermunculan karena perkembangan logis untuk menghindari

kerugian terkait penggunaan bahan radioaktif pada pemakaian radioimmunoassay (Wick

et al., 2003).

Tabel 1. Pengukuran tidak langsung terhadap reaksi imun primer setelah pelabelan

Penanda Assay

Enzim Enzyme immunoassay (EIA)

Isotop radioaktif Radioimmunoassay (RIA)

Cat fluoresent Fluorescence immunoassay (FIA)

Senyawa penghasil luminesens Luminescence immunoassay (LIA)

Seperti diketahui, dua konsentrasi antigen yang berbeda dapat memberikan

sinyal yang sama saat diukur. Hal ini menyebabkan hasil yang tidak tepat. Karena itu

immunoassay kuantitatif harus dilakukan di bawah titik ekuivalen. Metode konvensional

untuk menentukan apakah sinyal berada pada bagian asendens (kelebihan antibodi) atau

desendens (kelebihan antigen) adalah dengan cara mengulang pemeriksaan dengan sampel

yang telah diencerkan. Kemungkinan lain adalah dengan menambahkan antigen atau

antiserum ke campuran reaksi. Analyzer otomatis modern dapat mengeliminasi sumber

kesalahan dengan cara menjalankan fungsi ceknya (check function) (karakterisasi dan

pengenceran kembali secara otomatis terhadap sampel). Sebagian besar pabrik pembuat

296

reagen imunokimia akan mencantumkan kisaran konsentrasi dimana tidak akan ada

masalah walaupun kelebihan antigen terjadi, yaitu tidak ditemukan efek hook dosis

tinggi.

Tabel 2. Metode pengukuran langsung

Penanda Assay

Pengukuran presipitat dalam larutan Turbidimetric immunoassay

Nephelometric immunoassay

Pengukuran aglutinasi partikel terbungkus Latex immunoagglutination assays

Presipitat dalam gel Radial immunodiffusion

2. Pemeriksaan serum feritin

Feritin yang dapat terdeteksi dalam darah sebanding dengan cadangan besi dalam

tubuh, sehingga dapat mewakili suatu indeks dari jumlah cadangan besi, dan feritin

dapat dijumpai di plasma dalam jumlah yang sngat sedikit sehingga pemeriksaannya

menjadi hal yang pentiing untuk mengetahui diagnosis dari gangguan metabolisme

besi (Bull, 2010). Feritin bukanlah merupakan molekul yang sama dan seragam. Feritin

merupakan kombinasi dari berbagai rantai protein sebagai isoferitin yang bervariasi.

Isoferitin ini terbentuk dari dua subunit, subunit tipe H (heavy) dan L (light). Untuk

evaluasi klinis cadangan besi tubuh melalui pemeriksaan feritin, antibodi feritin harus

memiliki spesifisitas untuk isoferitin kaya L dari jaringan cadangan besi seperti sumsum

tulang, hati, limpa. Sedangkan reaktivitasnya dengan isoferitin kaya H (misalnya dari

otot jantung) harus serendah mungkin. Diantara semua metode immunoassay yang tanpa

penanda, uji aglutinasi latex-enhanced yang paling tepat untuk deteksi konsentrasi feritin

plasma yang sangat rendah. Diantara immunoassay dengan penandaan, EIA, LIA, FIA,

dan RIA yang banyak digunakan.

Feritin dalam plasma/serum harus diperiksa dalam kisaran konsentrasi yang sangat

rendah (0,2-7 x 1012 mol/L). Sehingga diperlukan metode yang cukup sensitif. Dalam

beberapatahunterakhir,sensitivitasmetodelangsung(turbidimetri,nefelometri)mengalami

perbaikan cukup bermakna. Seiring dengan berkembangnya metode, otomatisasi berbagai

metode imunokimia langsung dan tidak langsung juga berhasil dicapai. Saat ini belum

ada metode acuan untuk pemeriksaan feritin. Persyaratan untuk standarisasi pemeriksaan

feritin yang seragam adalah preparasi feritin yang baik menggunakan kandungaan tinggi

dar isoferitin basa ( L-isoferitin).

Penentuan kisaran acuan untuk mengetahui konsentrasi feritin pada orang yang

sehat secara klinis sangat sulit, karena cadangan besi sangat tergantung pada usia dan

jenis kelamin, dan karena sejumlah individu dari populasi normal akan menderita

defisiensi besi yang laten. Hal ini yang membatasi manfaat memilih grup acuan, seperti

misalnya pendonor darah rutin, atau orang-orang di wajib militer, atau bahkan pemilihan

staf wanita muda di rumah sakit. Angka kisaran di bawah (tabel 3) ini telah dikompilasi

dari beberapa studi dengan populasi studi yang normal yang telah didefinisikan dengan

tingkat kepastian yang tinggi. Secara khusus, penderita anemia defisiensi besi dan infeksi

(dari pemeriksaan fisik, hasil laboratorium) dieksklusi.

297

Tabel 3. Konsentrasi feritin pada orang sehat: (Lotz et al., 1999)

Anak-anak dan remaja

Pria

Wanita <50 tahun

Wanita >50 tahun

15-150 ng/mL

30-400 ng/mL

15-150 ng/mL

Pendekatan dengan interval

acuan untuk pria

• Bayi awalnya memiliki cadangan besi penuh yang digunakan sampai beberapa minggu

pertama.

• Kisaran acuan secara statistik mencakup 95% grup populasi yang sehat secara klinis.

Kisaran tersebut tidak merepresentasikan norma ideal.

Beberapa buku juga melaporkan nilai acuan yang sedikit berbeda, seperti dari Davkota

(2012) menyatakan nilai acuan untuk serum feritin berkisar antara 23 – 336 ng/ml (laki)

dan 11 – 306 ng/ml (wanita).

Kemaknaan klinis pemeriksaan feritin

Konsentrasi feritin dalam serum atau plasma mencerminkan cadangan besi total

dalam tubuh. Feritin adalah protein cadangan besi yang paling penting yang larut dalam

air sementara hemosiderin yang tidak larut dalam air, secara kuantitatif dan biologis

kurang penting, mengandung sekitar 15 – 20% dari total besi dalam tubuh. Feritin

terdapat di hampir semua sel dan jaringan dimana konsentrasi yang tinggi khususnya

ditemukan di hati, limpa, dan sumsum tulang. Feritin dalam lisosom akan dikonversikan

menjadi hemosiderin oleh enzim lisosom melalui degradasi pada protein cangkangnya.

Sebaliknya feritin yang didegradasi di sitosol akan melepaskan kandungan besinya secara

komplit (Koorts dan Viljoen, 2007).

Ditemukan hubungan langsung untuk orang dewasa sehat antara konsentrasi

feritin plasma dengan jumlah cadangan besi yang tersedia dalam tubuh. Studi komparatif

dengan plebotomi dan pemeriksaan histokimia terhadap aspirat sumsum tulang

menunjukkan bahwa pada defisiensi besi dan pada timbunan besi primer atau sekunder,

feritin memberi informasi akurat mengenai cadangan besi yang tersedia bagi tubuh untuk

sintesis hemoglobin. Jika lebih banyak besi yang disuplai dibanding besi yang dapat

disimpan sebagai feritin, besi akan dideposit sebagai hemosiderin di dalam sel sistem

retikuloendotelial. Tidak seperti feritin, hemosiderin tidak larut air, dan sangat sulit untuk

memobilisasi kandungan besinya.

Feritin, protein penyimpan besi, dibentuk di dalam sel sebagai respon terhadap

konsentrasi besi intrasel. Jika konsentrasi besi intrasel tinggi, feritin akan disintesis

dalam jumlah besar. Jika konsentrasi besi intrasel rendah, maka feritin yang disintesis

juga sedikit. Feritin dalam jumlah kecil yang dihasilkan akan disekresikan sel ke dalam

aliran darah. Korelasi langsung terjadi jika konsentrasi feritin serum dalam kisaran 12 –

200 µg/l (1 ng/mL = 1 µg/L feritin serum, setara dengan 10 mg cadangan besi).

Feritin serum merupakan indikator yang baik untuk cadangan besi, namun tidak

memberi informasi mengenai kompartemen fungsional, yaitu jumlah besi yang sebenarnya

tersedia untuk eritropoiesis. Kadar feritin yang rendah hanya menunjukkan bahwa

pasien berisiko mengalami defisiensi besi. Kadar feritin yang meningkat dapat dijumpai

pada penyakit hati akut maupun kronik, infeksi dan inflamasi, alkoholisme, keganasan,

298

hipertiroidisme, infark jantung, hemokromatosis (Wlliamson et al., 2011). Kadar feritin

serum yang normal atau meningkat dapat ditemukan pada pasien dengan defisiensi besi

apabila kondisi tersebut disertai dengan adanya infeksi, inflamasi akut atau kronis, dan

tumor ganas. Hal ini dikarenakan adanya fakta bahwa feritin adalah protein fase akut,

sintesisnya akan meningkat pada kondisi seperti infeksi atau inflamasi. Akibatnya adalah

peningkatan feritin serum yang tidak sesuai dengan jumlah cadangan besi yang tersedia.

Pada pasien dengan kadar feritin dalam kisaran normal yang disertai dengan peningkatan

CRP = C Reactive Protein (indikator terbaik reaksi fase akut) defisiensi cadangan besi

belum dapat disingkirkan.

Keterbatasan pemeriksaan feritin dalam penentuan defisiensi besi

Pada anak kecil, remaja dalam masa pertumbuhan, atlit, donor darah, wanita

hamil kadar feritin serum rendah atau perbatasan rendah, tidak dapat mewakili

berat ringannya defisiensi besi.

Peningkatan feritin serum yang tidak sesuai dengan cadangan besi ditemukan

pada pasien dengan:

Infeksi, inflamasi akut dan kronik, tumor ganas

Kerusakan parenkim hati, misalnya hepatitis viral akut atau hepatitis

alkoholik akut dan kronik, sirosis hati

Pasien dialisis

Sindroma mielodisplastik (MDS)

Pemberian besi parenteral

Pemeriksaanferitinterutamabermanfaatdalammendiagnosisgangguanmetabolisme

besi, dalam pemantauan terapi besi, untuk pemeriksaan cadangan besi pada kelompok

risiko tinggi, dan dalam diagnosis banding anemia (tabel 3). Indikasi pemeriksaan feritin

adalah (Williamson et al., 2011) :

• Untuk memprediksi dan monitor defisiensi besi

• Untuk monitoring respon terapi atau kepatuhan terhadap terapi

• Untuk membedakan defisiensi besi dengan penyakit kronik sebagai penyebab anemia

• Untuk monitor status besi pada pasien dengan penyakit ginjal dengan ataupun tanpa

dialisis

• Untuk melakukan studi status besi dan respon terhadap pemberian suplemen besi pada

populasi

• Untuk mendeteksi dan monitor respon terhadap terapi kelasi besi pada kasus dengan

kelebihan besi (iron overload)

Dalam praktek klinis, konsentrasi feritin mencerminkan banyaknya cadangan

besi, khususnya pada awal terapi. Defisiensi cadangan besi di sistem retikuloendotelial

(RES) dapat dideteksi pada stadium awal. Kadar 20 ng/mL terbukti sebagai batasan

klinis yang sesuai untuk menentukan adanya defisiensi besi prelaten. Kadar di bawah

itu menunjukkan habisnya sisa cadangan besi yang dapat dimobilisasi untuk sintesis

hemoglobin. Penurunan sampai <12 ng/ml disebut defisiensi besi laten. Kedua batas tadi

tidak memerlukan konfirmasi laboratorium lebih lanjut, meskipun hitung sel darah secara

morfologis masih normal. Hal tersebut merupakan indikasi untuk segera memberikan

terapi, meskipun penyebab defisiensi besi masih harus dicari. Jika penurunan konsentrasi

feritin disertai anemia hipokromik mikrositer, maka pasien dikatakan menderita defisiensi

besi yang bermanifes.

299

Jika kadar feritin meningkat dan gangguan distribusi besi dapat disingkirkan dengan

pemeriksaan sTfR atau saturasi transferin dan/atau CRP dan juga melalui pemeriksaan laju

endap darah dan hitung sel darah dapat menyingkirkan adanya penyakit lain, peningkatan

kadar feritin tersebut menunjukkan adanya timbunan besi pada tubuh. Kadar feritin 400

ng/ml dipakai sebagai batasan bahwa sudah terjadi kelebihan besi. Saturasi transferin

meningkat secara masif (> 45%) pada kasus-kasus tersebut. Jika tidak ada bukti adanya

penyakit lain, harus dicurigai adanya hemokromatosis primer atau sekunder. Diagnosis

banding harus dicari berdasarkan anamnesis, deteksi biologi molekuler, mungkin dibantu

dengan biopsi hati, pungsi sumsum tulang, atau MRI. Diagnosis hemokromatosis primer

membutuhkan pemeriksaan lebih lanjut untuk kemungkinan adanya lesi organik.

Peningkatan feritin bersifat ambigu, dan ditemukan pada sejumlah penyakit

inflamasi, keganasan, dan adanya kerusakan parenkim hati. Peningkatan kadar feritin

juga ditemukan pada sejumlah anemia yang muncul akibat berbagai sebab. Terapi besi

oral atau khususnya parenteral yang baru juga dapat menyebabkan peningkatan kadar

feritin. Peningkatan konsentrasi feritin ini biasanya disebabkan gangguan distribusi, dan

diagnosis banding dapat diketahui dengan pemeriksaan konsentrasi transferin dan saturasi

transferin. Pada semua proses tersebut, kadar transferin menurun atau normal rendah (<

200 mg/dL). Saturasi transferin rendah sampai normal (< 15%), dan ditemukan adanya

anemia hipokromik yang dapat didiagnosis berdasarkan pemeriksaan darah rutin.

Tabel 3. Konsentrasi feritin pada orang sehat dan pada pasien dengan defisiensi besi

dan kelebihan besi (Wick et al., 2003)

Kisaran acuan pada pria dan wanita > 50

tahun

Kisaran acuan pada wanita < 50 tahun

Defisiensi besi prelaten (defisiensi cadangan

besi)

Defisiensi besi laten dan manifes (anemia

defisiensi besi)

30 – 400 ng/mL = 30 – 400 µg/ 15-150 ng/mL = 15-150 µg/L

<20 ng/mL

<12 ng/mL

Kelebihan besi representatif >400 ng/mL

3. Pemeriksaan serum transferin

Transferin merupakan plasma protein untuk transportasi zat besi. Indeks dari

senyawa transferin yang ditemukan dalam darah adalah kapasitas pengikatan besinya

(iron-binding capacity) yaitu ukuran untuk menyatakan kapasitas transferin utnuk

mengikat besi didalam darah. Kapasitas total dari transferin dalam mengikat besi (TIBC

= total iron-binding capacity) adalah metode pemeriksaan kadar transferin secara tidak

langsung. Konsentrasi transferin berkorelasi dengan kapasitas pengikat total serum besi

(TIBC), namun demikian korelasinya tidak selamanya linear akan tetapi tergantung

luas tidaknya kisaran acuan nilai transferin. Hubungan antara transferin dan TIBC akan

mengalami perubahan pada individu dengan kondisi klinik yang dapat mempengaruhi

kapasitas daya ikat transferin atau protin pengikat besi lainnya. Perlu diketahui TIBC

jangan dikacaukan dengan UIBC (unsaturated iron-binding capacity), yang merupakan

komponen setelah TIBC dikurangi dengan besi serum. UIBC ini diukur dengan metode

menggunakan besi radioaktif atau dengan spektrofotometer. Hasil penjumlahan antara

UIBC dan besi plasma adalah TIBC (Beutler, 2010). Pengukuran TIBC secara langsung

300

juga dapat dilakukan. Untuk mendiagnosa defisiensi zat besi, transferin dan TIBC dapat

digunakan bergantian.

Dalam keadaan normal sekitar sepertiga dari transferin akan tersaturasi besi.

Sebagian transferin dalam tubuh terdapat dalam serum/plasma, sedangkan sisanya terdapat

di ekstravaskuler. Protein tersebut mampu mengangkut dua ion trivalen per molekul.

Sebesar 30 – 40% kapasitas ikatan maksimalnya digunakan pada kondisi fisiologis.

Transferin bukan merupakan molekul yang seragam. Ia merupakan kelompok dengan

berbagai isoform transferin. Saat ini telah diketahui sekitar 20 isotransferin pada manusia.

Semua memiliki kapasitas pengikat besi dan karakteristik imunologis yang serupa. Oleh

karena itu, membedakan antara berbagai isoform tidak memiliki nilai klinis untuk penilaian

metabolisme besi. Karena teknis pemeriksaan transferin di laboratorium rutin relatif

sederhana, pemeriksaan transferin dalam serum/plasma telah menggantikan pemeriksaan

TIBC dan UIBC. Transferin disintesis terutama di hati. Pada individu yang sehat dengan

defisiensi zat besi, kadar transferin dalam serum meningkat akibat adanya peningkatan

sintesis. Hasil yang tinggi dapat dilihat pada kehamilan dan selama pemberian hormon

estrogen dan kontrasepsi oral. Penurunan serum transferin dapat dilihat pada penyakit

hati kronis, malnutrisi, dan kehilangan protein. Penting untuk dicatat bahwa transferin

menurun dalam keganasan dan dalam peradangan akut dan kronis. Pemeriksaan trasferin

dapat digunakan untuk menilai status nutrisi, dan hasil tes dapat dipengaruhi adanya

transfusi (Coyne, 2006).

Saat ini belum ada metode acuan untuk pemeriksaan transferin. Karena konsentrasi

transferin yang relatif tinggi (25 – 45 mmol/L), tersedia metode presipitasi imunologis

langsung (nefelometri, turbidimetri). Metode turbidimetrik dan nefelometrik digunakan

secara luas sebagai metode rutin. Transferin, seperti halnya feritin, namun tidak seperti

besi, tidak menunjukkan irama sirkadian yang menonjol. Terkait pengaruh posisi tubuh

yang tegak pada komponen darah dengan berat molekul yang tinggi, kondisi pengambilan

darah untuk pemeriksaan transferin harus distandarisasi terkait posisi tubuh dan oklusi

vena. Lebih baik digunakan sampel yang sama untuk pemeriksaan transferin seperti pada

besi dan feritin.

Kisaran acuan untuk transferin: Tidak ditemukan ketergantungan terhadap usia

ataupun jenis kelamin. 255 – 450 mg/dL (Beutler, 2010)

Hubungan antara transferin dan TIBC

Transferin (mmol/l) x 2 ~ TIBC (µmol/l) Transferin: 25-50 (µmol/l)

Wanita: TEBK: 49-89 (µmol/l)

Pria: TEBK 52-77 (µmol/l)

Transferin (mg/dL) x ~ TIBC (µg/dL) Transferin: 200-400 (mg/dL) Wanita: TEBK: 274-497 (µg/dL) Pria: 291-430 (µg/dL)

Transferin (mg/dL) x 1,41 ~ TIBC (µg/dL)

Berikut yang harus diperhatikan:

• 1 mol transferin mengikat 2 atom besi

• Berat atom besi = 56 dalton

301

• Berat molekul apotransferin = 79.570 Dalton

Kapasitas ikat total (TIBC) dari 1 g transferin adalah 1,41 mg besi

4. Pemeriksaan saturasi transferin

Transferin merupakan protein plasma utama sebagai alat transportasi dari zat besi,

mengikat besi secara kuat pada pH fisiologis. Transferin umumnya 20 – 45% tersaturasi

dengan besi. Jumlah tambahan zat besi yang dapat terikat adalah kapasitas pengikat

besi tak jenuh (unsaturated iron-binding capacity/UIBC). Jumlah dari serum zat besi

dan UIBC merupakan kapasitas mengikat besi total (TIBC). TIBC adalah pengukuran

tidak langsung dari konsentrasi transferin dan kedua istilah ini sering digunakan secara

bergantian. Saturasi transferin biasanya dilaporkan sebagai kejenuhan persen (100 x

serum besi /TIBC atau transferin).

• Saturasi transferin < 20% merupakan indikasi dari defisiensi zat besi, baik berupa

defisiensi besi laten maupun defisiensi besi fungsional (biasanya berhubungan

dengan penurunan transferin tetapi penurunan besar yang tidak proporsional dari besi

mengakibatkan transferin saturasi < 20%) atau kekurangan zat besi sesungguhnya,

dimana penurunan serum besi dikaitkan dengan peningkatan transferin

• Saturasi transferin > 45% menggambarkan penyakit keturunan hemokromatosis dan

atau karena transfusi multipel atau keracunan besi

• Kenaikan sementara pada saturasi transferin terlihat setelah pemberian zat besi

intravena. Durasinya tergantung pada jenis dan dosis zat besi yang diberikan

Saturasi transferin didefinisikan sebagai rasio antara konsentrasi besi serum/

plasma terhadap konsentrasi transferin serum/plasma (dikalikan dengan faktor koreksi).

Ia merupakan jumlah dimensional, sehingga tidak seperti besi, ia tergantung kepada

kondisi hidrasi pasien. Nilai dari saturasi transferin dihitung dengan formula: (serum besi

x 100)/TIBC.

Saturasi transferin (TfS)

TfS pada orang sehat 15 – 45%

Menurunnya TfS pada defisiensi besi

atau gangguan distribusi besi

< 15%

Peningkatan TfS pada kelebihan besi > 50%

TfS juga dipengaruhi umur yaitu dewasa 20 – 50%, pada anak > 16% ( Parenthi,2012)

• TfS 10% menunjukkan bahwa 1 g transferin tersaturasi 0,141 mg besi.

• TfS 50% tercapai jika 1 g transferin mengandung 0,705 mg besi.

Kemaknaan klinik transferin dan saturasi transferin

Transferin disintesis di hati dan dikontrol kandungan besi di hepatosit. Pada orang

sehat, 15 – 45% transferin tersaturasi besi. Jika suplai besi dari kompartemen fungsional

inadekuat, sintesis transferin akan meningkat sebagai kompensasi, yang menyebabkan

penurunan saturasi transferin. Jika terdapat infeksi, inflamasi akut atau kronis, dan tumor

ganas, sintesis transferin akan menurun apapun status besinya. Karena alasan tersebut,

saturasi transferin bukanlah indikator suplai besi untuk kompartemen fungsional dan

tidak dapat digunakan pada anemia yang disertai dengan peningkatan CRP.

302

Transferin dalam diagnosis banding gangguan metabolisme besi (Wick et al., 2003)

1. Konsentrasi transferin normal atau sedikit menurun

Hemokromatosis primer (perkecualian: hemokromatosis sekunder stadium

lanjut)

2. Penurunan konsentrasi transferin

Infeksi

Inflamasi/penyakit kolagen

Tumor ganas

Pasien hemodialisis

Sirosis atau gangguan sintesis pada hati

Kehilangan besi karena sindrom nefrotik

Eritropoiesis inefektif

(misalnya anemia sideroakrestik dan anemia megaloblastik)

Talasemia

3. Peningkatan konsentrasi transferin

Defisiensi besi

Peningkatan sintesis yang diinduksi estrogen (kehamilan, obat)

Eritropoiesis inefektif (beberapa bentuk, misalnya MDS)

Kelemahan saturasi transferin untuk mendiagnosis defisiensi besi (Wick et al., 2003)

Transferin adalah protein fase akut, sintesisnya menurun jika terdapat infeksi,

inflamasi dan tumor ganas tanpa melihat suplai besi. Terjadi penurunan

konsentrasinya dalam serum.

Transferin dilepas jika terjadi kerusakan hepatoseluler, menyebabkan konsentrasi yang tidak cukup tinggi untuk suplai besi.

Kehamilan dan terapi estrogen meningkatkan sintesis transferin. Konsentrasi

dalam serum merupakan indikator suplai besi.

Saturasi transferin lebih tinggi dari sebelumnya, bahkan beberapa jam setelah

makan.

Saturasi transferin tidak turun di bawah 15% sampai hemoglobin menurun sampai 2 g/dL di bawah kadar baseline jika sisa cadangan besi kosong.

Peningkatankadartransferinditemukanpadadefisiensibesiterutamapadakehamilan.

Kadar transferin juga dapat meningkat karena diinduksi obat (pemberian kontrasepsi

oral) dan obat-obatan yang dapat menurunkan nilai transferin adalah adrenocorticotropic

hormon (ACTH) dan kloramfenikol (Parenthi, 2012). Anamnesis rinci menjadi penting

dalam hal ini. Sejumlah anemia yang jarang dengan hiperferitinemia dan kadar transferin

yang rendah termasuk dalam kelompok penyakit sideroakrestik dan merupakan anemia

hipokromik mikrositer kongenital (atransferinemia, antibodi antitransferin, defek

reseptor).

Jika terjadi inflamasi, penyakit infeksi, atau tumor ganas, konsentrasi transferin

dan saturasi transferin yang rendah mengarahkan kita kepada gangguan distribusi besi.

Konsentrasi transferin yang rendah dapat disebabkan hilangnya transferin (melalui

ginjal atau usus) atau melalui penurunan sintesis (kompensasi, kerusakan hati). Kadar

transferin rendah yang ditemukan pada pasien sirosis hati biasanya disebabkan gangguan

metabolisme protein. Pada sindrom nefrotik, sangat banyak transferin yang hilang melalui

urin sehingga kadar transferin yang rendah pasti ditemukan. Ekskresi transferin dalam urin

303

digunakan untuk mengetahui selektivitas proteinuria. Konsentrasi transferin dan saturasi

transferin merupakan temuan bermakna untuk membantu menentukan diagnosis banding

pada kasus-kasus dengan peningkatan kadar feritin. Kelebihan besi yang sebenarnya

disertai dengan peningkatan saturasi transferin. Peningkatan feritin palsu ditunjukkan

redahnya saturasi transferin dan rendahnya konsentrasi transferin. Pada beberapa literatur,

dilaporkan adanya usaha untuk menghubungkan antara TIBC atau transferin dengan

suatu penyakit tertentu. Misalnya, studi terakhir melaporkan bahwa pasien dengan nilai

saturasi transferin 9% atau kurang diharapkan untuk melakukan pemeriksaan endoskopi

untuk mengevaluasi keberadaan suatu keganasan di saluran cerna (Lee et al., 2012). Pada

penderita dengan gangguan ginjal, Kidney Disease Outcomes Quality Iniative (KDOQI)

merekomendasikan untuk mempertahankan kadar saturasi transferin 20% atau lebih

untuk meyakinkan bahwa ketersediaan besi untuk proses eritropoiesis cukup memadai

pada pasien yang mendapatkan terapi eritropoietin (Atkinson et al., 2012).

5. Pemeriksaan serum soluble transferin receptor (sTfR)

Reseptor transferin yang terikat pada membran merupakan suatu glikoprotein dan

terbuat dari dua rantai identik yang terikat melalui ikatan disulfida dengan berat molekul

masing-masing 95.000 dalton. Reseptor transferin adalah protein transmembran dari

sejumlah sel dalam tubuh. Ia mengikat transferin yang membawa besi ke permukaan sel

dan mentranspornya ke dalam sel.

Agar zat besi dapat masuk ke dalam sel, kompleks besi-transferin akan terikat

pada reseptor, kemudian melalui endosom dan besi akan dilepaskan ke sitoplasma.

Pembelahan proteolitik dari reseptor transferin akan melepaskan reseptor transferin

yang terpotong sebagai reseptor transferin yang larut dan beredar dalam darah (soluble

transferin receptor). sTfR dihasilkan dari pemisahan sekitar 100 asam amino dari

reseptor transferin yang terikat pada membran sel, dan sTfR yang dilepas ke dalam darah

merupakan monomer dengan berat molekul sekitar 85.000 dalton. TfR bukan reaktan fase

akut. Sementara feritin merupakan reaktan fase akut yang meningkatkan pada keadaan

inflamasi, keganasan, infeksi, dan penyakit kronis, sTfR tidak terpengaruh keadaan

patologis tersebut dan dapat membantu menentukan status besi pada pasien dengan

peradangan. TfR tidak dapat digunakan secara rutin untuk mengevaluasi status zat besi

karena merupakan pemeriksaan laboratorium rumah sakit yang memiliki biaya tinggi

dan hasilnya lebih lama dibandingkan dengan feritin, transferin, dan saturasi transferin.

sTfR berbanding terbalik dengan kadar serum besi dimana sTfR akan meningkat sebagai

respon terhadap defisiensi besi dan kadarnya akan menurun sebagai respon terhadap terapi

besi. Demikian halnya sTfR akan meningkat semu pada proses hemolisis dan perdarahan

akut, namun kadarnya akan meningkat pada pasien dengan anemia sel sikel dan talasemia

sehingga kadar sTfR pada kasus-kasus ini perlu mendapatkan pertimbangan yang lebih

baik (DeBlock et al., 2000).

Masih belum ada metode acuan untuk pemeriksaan sTfR. Terkait konsentrasinya

yang relatif rendah dalam darah (< 10 mg/L atau < 100 nmol/L), hanya metode yang cukup

sensitif yang sesuai untuk pemeriksaan ini. EIA, RIA, dan metode imunonefelometrik

latex-enhanced merupakan metode yang paling sering digunakan untuk pemeriksaan rutin.

Masih belum ada standar yang direkomendasikan. Untuk mengkalibrasi assay tersebut,

preparat berbasis serum manusia dari TfR yang utuh, kompleks TfR dengan transferin

atau campuran dari kedua hal yang digunakan. Cara ini menghasilkan nilai yang tidak

304

dapat dibandingkan antara berbagai assay yang ada. Pada latex-enhanced immunoassay,

molekul sTfR dari sampel serum bereaksi dengan antibodi anti-sTfR (monokonal, tikus)

dan membentuk kompleks antigen/antibodi yang kemudian diukur secara turbidimetrik .

Rentang referensi : 1,8 – 4,6 mg/L

Pemeriksaan sTfR bermanfaat dilakukan pada (DeBlock et al., 2000)

• Berguna untuk mengevaluasi status besi pada pasien dengan peradangan, infeksi atau

penyakit kronik seperti pada cystic fibrosis

• Monitor pasien diabetes tipe I yang mungkin juga menderita defisensi besi karena

autoimun dan gastritis atropikan

• Pasien dengan hemolisis atau kehilangan darah memiliki peningkatan sTfR yang tidak

sesungguhnya.

• sTfR meningkat pada pasien dengan talasemia dan anemia sel sabit dan penafsirannya

harus lebih berhati-hati

• Untuk populasi Afrika-Amerika memiliki rentang referensi yang lebih tinggi

Terdapat hubungan langsung yang baik dan proporsional antara ekspresi TfR pada

membran eritrosit dan konsentrasi sTfR dalam plasma dan massa sel eritropoietik dan

aktivitas eritropoietik dengan konsentrasi sTfR dalam plasma. Karena itu, konsentrasi

sTfR meningkat jika terjadi peningkatan ekspresi TfR, seperti pada kasus defisiensi besi

dan pada eritropoiesis hiperproliferatif. Kondisi tersebut dapat dibedakan dengan cara

melakukan pemeriksaan feritin dan hitung retikulosit (Kolbe-Busch et al., 2002).

Kemaknaan klinik soluble transferin receptor (sTfR)

Reseptor transferin (TfR) adalah komponen membran sitoplasmik dari semua sel,

kecuali eritrosit. Sekitar 75% TfR berlokasi di sel prekursor eritropoietik, yang memiliki

kandungan TfR 10 – 100 kali lipat lebih tinggi dibanding jaringan lain. Fungsi TfR sel

adalah untuk berikatan dengan dua molekul transferin, masing-masing berisi dua atom

besi, dan mentranspor mereka secara endositosis ke dalam sitoplasma. Jumlah TfR pada

eritropoiesis meningkat jika suplai besi pada kompartemen fungsional inadekuat. Pada

kasus ini, sel prekursor eritropoietik mengekskresikan lebih banyak TfR dan jika terdapat

penyakit dan kondisi yang disertai peningkatan massa sel prekursor eritropoietik dalam

sumsum tulang, misalnya pada anemia hemolitik. Kondisi seperti ini ditandai dengan

peningkatan hitung retikulosit dan indeks retikulosit (Wick et al., 2003).

sTfR adalah TfR yang beredar dalam aliran darah setelah terjadinya pemecahan

proteolitik dari reseptor transferin di membran sitoplasmik. Konsentrasi sTfR dalam

serum sesuai dengan ekspresi TfR pada sel eritropoietik dan tergantung pada suplai

besi pada eritropoiesis jika indeks retikulosit normal. Pada saat suplai besi menurun,

konsentrasi sTfR serum meningkat secara kontinyu. sTfR adalah satu-satunya penanda

biokimia yang menunjukkan adanya suplai besi yang inadekuat pada proses eritropoiesis.

Pemeriksaan sTfR merupakan pemeriksaan tambahan yang bermanfaat untuk feritin.

Karena pemeriksaan feritin masih belum menjadi standar dan lebih dari 30 pabrik di

seluruh dunia masih belum menemukan batasan kadar yang valid dan dapat diterima

secara umum dimana kadar di bawah itu jelas menunjukkan defisiensi besi. Batasan 12

– 45 mg/L banyak dipakai dalam literatur. Pemeriksaan sTfR sebagai tambahan untuk

pemeriksaan feritin serum sangat membantu pada mereka yang diketahui memiliki

305

cadangan besi yang terbatas misalnya anak kecil, remaja dalam masa pertumbuhan, atlit,

donor darah, dan wanita hamil.

Konsentrasi sTfR dalam serum tetap tidak terpengaruh reaksi fase akut sehingga

sTfR dapat menunjukkan defisiensi besi walaupun terdapat infeksi, inflamasi akut atau

kronis, dan tumor ganas. Namun ini tidak dapat digunakan pada semua kasus, karena

kadar sTfR adalah penjumlahan dari bagian TfR yang diinduksi defisiensi besi, ditambah

dengan bagian yang dihasilkan eritropoiesis yang proliferatif. Bagian sTfR yang

dihasilkan eritropoiesis pada keadaan dengan inflamasi, infeksi dan malignansi adalah

sangat menurun maka pada kasus anemia defisiensi besi dengan infeksi atau inflamasi

maka kadar sTfR tidak akan mencapai kadar tertinggi tapi hanya sekitar 50% mampu

mencapai kadar batas atas dari kadar acuan normal dari sTfR. Defisiensi besi, apapun

sebabnya, menyebabkan peningkatan ekspresi TfR dan peningkatan konsentrasi sTfR

dalam plasma. Semua bentuk defisiensi cadangan besi hampir pasti dapat dideteksi

dengan rendahnya kadar feritin dalam plasma. Oleh karenanya mengukur kadar sTfR

tidak menawarkan keuntungan pada kondisi ini. Pada kasus dimana sisa cadangan besi

adekuat terjadi bersama dengan defisiensi besi fungsional, yaitu gangguan utilisasi besi,

peningkatan konsentrasi sTfR menunjukkan inadekuasi suplai besi untuk eritropoiesis

atau inadekuasi mobilisasi besi (Wick et al., 2003).

Pasien dengan neoplasia ganas dan inflamasi kronis mengalami defisiensi besi

transpor dan disertai kelebihan simpanan besi relatif yang terjadi secara simultan dan pada

saat yang sama juga terjadi suplai besi yang tidak adekuat untuk sel eritropoietik (sebagai

akibat penurunan sintesis transferin). Penurunan tersedianya besi adalah mekanisme

protektif dan patomekanisme utama pada anemia penyakit kronis. Jika gangguan distribusi

besi sangat menonjol, dapat diperkirakan akan ditemukan anemia hipokromik. Kondisi

tersebut dapat dibedakan dengan anemia defisiensi besi berdasarkan pemeriksaan feritin.

Selain penurunan sintesis transferin, meningkatnya pelepasan sitokin seperti IFN-γ dan

TNF-α menyebabkan peningkatan ambilan besi dalam makrofag melalui peningkatan

ekspresi reseptor transferin. Jika terdapat anemia penyakit kronis dan tumor, peningkatan

simpanan besi dalam makrofag juga mengambil lagi besi dari transferin, yang kadarnya

sudah menurun. Mekanisme lainnya dari terjadinya anemia pada anemia penyakit

kronik adalah penurunan aktivitas eritropoiesis. Hal ini tentu bukan karena defisiensi

eritropoietin namun lebih kepada kemungkinan gangguan pengaturan yang diinduksi

sitokin. Pada sebagian besar kasus gangguan distribusi besi, terjadi inadekuasi suplai besi

untuk sel eritropoiesis bersamaan dengan penurunan aktivitas eritropoiesis. Berdasarkan

hal tersebut, ekspresi reseptor transferin biasanya normal.

Gangguan penggunaan dan inkorporasi besi yang menyerupai gambaran klinis

anemia defisiensi besi juga mungkin terjadi pada cadangan besi yang normal dan distribusi

besi yang normal, yang ditunjukkan dengan adanya kadar feritin serum yang normal.

Karena eritropoietin telah menggantikan transfusi yang sebelumnya sering dikerjakan

untuk menangani anemia pada penyakit ginjal, pasien dialisis saat ini merepresentasikan

kelompok terbesar pada anemia jenis ini. Kemungkinan di masa datang kita dapat

menggunakan konsentrasi sTfR sebagai indikator langsung kebutuhan besi. TfR belum

dapat menggantikan pemeriksaan feritin untuk mengetahui cadangan besi karena ia hanya

mencerminkan aktivitas eritropoiesis saat ini dan/atau kebutuhan besi yang tidak selalu

berhubungan dengan cadangan besi.

306

Semua kondisi timbunan besi dapat dideteksi menggunakan metode kimia

klinis berdasarkan peningkatan konsentrasi feritin plasma, peningkatan kadar besi dan

peningkatan saturasi transferin jika terjadi sintesis transferin yang biasanya menurun

sebagai kompensasi. Berdasarkan penyebab kelebihan besi, ekspresi TfR dapat

sangat berbeda tergantung apakah eritropoiesis meningkat atau menurun. Peningkatan

konsentrasi TfR dalam plasma juga ditemukan pada semua kondisi hemolitik dengan

aktivitas eritropoiesis yang meningkat sebagai kompensasi akibat kebutuhan akan eritrosit

yang meningkat. Pada pasien dengan insufisiensi ginjal (tanpa terapi EPO), ditemukan

penurunan ekspresi TfR yang disertai penurunan eritropoiesis. Eritropoiesis tidak segera

dipengaruhi adanya hemokromatosis dan ekspresi TfR dapat normal atau menurun

(Punnonen et al., 1997).

6. Pemeriksaan serum besi

Zat besi terutama diserap pada saluran pencernaan. Penyimpanan serum feritin

sementara pada sel mukosa dan kemudian dilepaskan ke dalam darah sebagai Fe3+-

transferin dalam kesetimbangan dengan sejumlah kecil Fe3+ yang bebas. Serum besi

digunakan untuk mengevaluasi pasien dengan defisiensi zat besi, terutama dalam

kombinasi dengan kapasitas mengikat zat besi (iron binding capacity), yaitu transferin

dan saturasi transferin. Banyaknya besi yang beredar dalam darah yang terikat dengan

transferin direfleksikan kadar serum besi. Serum besi sendiri tidak signifikan mengingat

variasi fisiologis yang ada. Banyak subyek normal menunjukkan variasi harian dengan

nilai tertinggi pada pagi dan nilai terendah pada malam hari. Nilai serum besi pada

individu dapat bervariasi 10 – 40% dalam satu hari atau dari hari ke hari karena perubahan

penyerapan zat besi, serapan sumsum tulang terhadap besi, atau pengeluaran cadangan

besi. Untuk itu serum besi harus diinterpretasikan bersama dengan pemeriksaan lainnya.

Variasi diurnal dari besi serum bisa mencapai 45 ug/L (Williamson et al., 2011).

Selain metode kolorimetrik, yang sejauh ini paling banyak dikerjakan, atomic

absorption spectrophotometry (AAS) dan koulometri potensiostatik juga tersedia sebagai

teknik spesial. Lebih dari 95% pemeriksaan besi di laboratorium klinis dilakukan secara

kolorimetrik, sebagian besar menggunakan analyzer rutin. Semua metode kolorimetrik

yang dikembangkan untuk memeriksa besi memiliki kesamaan langkah yaitu mulai

dengan pembebasan ion Fe3+ dari kompleks transferin asam atau tensid. Deproteinisasi

tidak diperlukan jika digunakan tensid yang sesuai (misalnya guanidinium klorida)

dalam larutan asam lemah (pH 5). Pembebasan Fe3+ tensid tanpa deproteinisasi memiliki

keuntungan dimana tidak terdapat turbiditas akibat deproteinisasi inkomplit, pengeluaran

Fe3+ dari transferin terjadi komplit, dan Fe2+ yang terikat hemoglobin tidak dibebaskan.

Selanjutnya akan diikuti dengan reduksi ion Fe3+ menjadi ion Fe2+. Untuk memungkinkan

terjadinya reaksi warna dengan kromofor yang sesuai, ion Fe3+ harus direduksi terlebih

dahulu. Askorbat telah terbukti sebagai agen reduksi yang sesuai; hidrokuinon, tioglikolat,

dan hidroksilamin juga digunakan. Kemudian reaksi ion Fe2+ untuk membentuk kompleks

warna dengan suatu senyawa yang dapat diukur pada kisaran panjang gelombang dari

530 – 560 nm analyzer dari berbagai merek. Saat ini belum ada metode acuan untuk

pemeriksaan besi serum/plasma. Namun telah diajukan metode acuan oleh International

Committee for Standarization in Hematology (ICSH) (1988) dan baru-baru ini Center

of Disease Control (CDC). Metode yang direkomendasikan pada tahun 1972 ICSH

menggunakan asam hidroklorat 2 mol/l untuk membebaskan ion Fe3+ dan asam tioglikolat

307

untuk reduksi. Agen pembuat kompleks yaitu batopenantrolin-disulfonat. Proposal CDC

adalah metode dengan deproteinisasi asam trikloroasetat, dan dengan reduksi asam

askorbat. Agen pembuat kompleks yaitu Ferro Zine (Wick et al., 2003).

Setiap sampel serum mengandung lima fraksi besi seperti yang tertera di bawah ini.

Fraksi Konsentrasi besi dalam serum

Besi trivalen dalam Tf ca.50 – 150 µg/dL Fe3+

Besi divalen dalam Hb 5 – 10 µg/dL Fe2+

Besi trivalen dalam Feritin 0,2 – 10 µg/dL Fe3+

Kompleks besi < 0,5 µg/dL Fe2+

/Fe3+

Ion besi karena kontaminasi < 0,5 µg/dL Fe3+

/Fe2+

Kadar besi menunjukkan irama sirkadian yang berbeda dan bervariasi dari hari

ke hari. karena itu pengambilan sampel darah harus distandarisasi sesuai waktu, posisi

tubuh, dan adanya oklusi vena. Disamping itu karena besi adalah salah satu trace

elemen, dengan konsentrasi dalam serum mirip dengan tembaga dan seng sehingga

kontaminasi harus dihindari saat pengambilan dan saat preparasi sampel. Serum dan

plasma yang diheparinisasi cukup memadai untuk digunakan sebagai sampel. Plasma

yang diberi EDTA tidak dapat digunakan. Hemolisis akan mengganggu interpretasi hasil.

Tidak ada perubahan konsentrasi besi yang dapat terdeteksi pada penyimpanan serum

selama beberapa minggu di suhu +4°C. Serum besi dipengaruhi obat-obatan terutama

yang mengandung besi. Bahkan tablet multivitamin dengan besi elemental yang kecil

saja (18 mg) dapat meningkatkan nilai besi serum. Karenanya pengambilan serum untuk

pemeriksaan serum besi harus bebas dari senyawa yang mengandung besi minimal 24

jam. Pemberian besi parenteral dextran akan menaikkan besi serum sampai beberapa

minggu sedang preparat besi lainnya menaikkan serum besi dalam waktu yang lebih

singkat. Disamping itu konsentrasi serum besi juga ditentukan penyerapan besi di usus,

penyimpanan besi, kecepatan pemecahan hemoglobin dan kecepatan pembentukan

hemoglobin yang baru (Beutler, 2010).

Kisaran acuan untuk besi serum/plasma pada subyek sehat (dikutip dari Wick et

al., 2003)

Wanita 37 – 145 (mg/dl) 6,6 – 26 mmo/l

Pria 59 – 158 (mg/dl) 11 – 28 mmol/l

Ditemukan perbedaan yang cukup besar pada kisaran acuan dalam literatur tentang

besi. Beberapa alasan yang dapat menjelaskan antara lain adalah bahwa kisaran acuan

tidak memiliki distribusi normal karena konsentrasi besi yang ditemukan pada pria adalah

sekitar 15 – 20% lebih tinggi dibanding wanita dan konsentrasi besi tinggi pada bayi,

namun menurun mulai tahun ke-2 sampai tahun ke-3 kehidupan. Pemeriksaan serum besi

diindikasikan pada keadaan (Williamson et al., 2011):

• Diagnosis adanya kehilangan darah

• Diferensial diagnosis anemai

• Diagnosis hemokromatosis dan hemosiderosis

• Evaluasi defisiensi besi

308

• Diagnosis toksisitas besi akut terutama pada anak

• Evaluasi talasemia dan anemia sideroblastik

• Monitoring respon terapi untuk anemia

7. Pemeriksaan protoforfirin eritrosit (PE)

Pemeriksaan protoforfirin telah dikerjakan bertahun-tahun untuk mengetahui adanya

keracunan timbal. Akhir-akhir ini pemeriksaan ini banyak digunakan untuk mengetahui

status suplai besi sumsum tulang. Konsentrasi protoforfirin bebas pada eritrosit meningkat

pada pasien dengan defisiensi besi dan protoforfirin bebas ini akan mengikat seng sehingga

muncul sebagai kompleks seng-protoforfirin (PZ). Prosedur pemeriksaan yang umumnya

dipakai adalah mengukur secara langsung floresensi dari PZ dalam satuan umol/mol hem

alat yang disebut hematoflurometer. Tes ini mempunyai aplikasi untuk mengetahui kadar

PZ secara retrospektif. Karena dibutuhkan beberapa minggu untuk terjadinya pergantian

jumlah eritrosit yang bermakna maka dimungkinkan untuk membuat diagnosis ADB

walaupun pasien sudah mendapatkan terapi besi. Penyakit kronis yang dapat menurunkan

besi serum tapi tidak kadar besi simpanan, akan dapat meningkatkan kadar PZ. Unit

pengukuran PE atau PZ ini bisa bervariasi tergantung substrat yang diperiksa apakah ug

PE/dL darah, ug PE/dL eritrosit, ug PE/g Hb dan umol PE/mol Hb. Untuk menghitung

kadar PE dilakukan konversi dengan perhitungan sebagai berikut :

ug/dL eritrosit = (ug/dL darah utuh/hematokrit), dari ug/dL eritrosit menjadi ug/g

HB dikalikan 0,037, dan dari ug/dL eritrosit menjadi umol/mol hem dikalikan

dengan 0,87 (Worwood, 2010)

Pada penderita dewasa kadar protoforfirin relatif konstan dengan meningkatnya

umur dengan nilai mediannya sekitar 42 ug/dL eritrosit pada laki dan 47 ug/dL eritrosit

pada wanita. Nilai untuk terjadinya eritropoiesis yang kekurangan besi adalah sekitar

80 ug/dL eritrosit. Untuk nilai PZ pada orang dewasa < 80 umol/mol hem, akan tetapi

nilai akan lebih rendah apabila memakai sel darah merah yang dicuci. Nilai rerata pada

wanita lebih tinggi daripada pria. Pemeriksaan PE sebagai indikator adanya defisiensi

besi mempunyai keuntungan terutama pada populasi anak dan pada survei dengan

skala yang besar dengan jumlah bahan yang minimal dan kesederhanaan dari tes akan

menguntungkan. Nilai rujukan pada orang dewasa belum tersedia tapi pada anak nilai

rujukan ini diperoleh dari pemeriksaan 8.478 subyek dengan umur 0 – 17 tahun (Soldin et

al., 2003). Nilai rerata PZ menurun dengan bertambahnya usia dan terjadi variasi diurnal

dengan nilai tertinggi ditemukan diantara jam 18.00 sampai tengah malam. Akan tetapi

pemeriksaan PZ ini memberikan informasi yang kurang akurat mengenai simpanan besi

pada pasien dengan anemia.

8. Pemeriksaan haptoglobin (Hp)

Haptoglobin adalah protein fase akut yang penggunaan kliniknya untuk menentukan

adanya hemolisis dan kadarnya juga meningkat pada infeksi dan keradangan. Haptoglobin

tidak ditemukan pada bayi dan kadarnya pada bayi umur 4 bulan sudah mendekati kadar

orang dewasa. Haptoglobin (Hp) yang dapat terdeteksi dalam serum mengikat hemoglobin

yang berasal dari peningkatan hemolisis pada kompleks Hp-Hb. Karena itu penurunan

Hp bebas merupakan indikator hemolisis intravaskuler. Kompleks Hp-Hb 1:1 masuk

309

ke dalam hepatosit dengan waktu paruh < 10 menit. Di sana, Hb dimetabolisme secara

enzimatik. Hp yang dilepas kemudian akan kembali ke serum dengan waktu paruh sekitar

5 hari. Pembentukan kompleks Hp-Hb dan eliminasinya yang sangat cepat dari aliran

darah akan mencegah hemoglobinuria dengan kehilangan besi yang berat melalui ginjal

(Mazza, 2002).

Hp adalah glikoprotein yang secara struktural menyerupai imunoglobulin, dan

terbentuk dari 2 rantai light (α) dengan berat molekul 9.000 dalton dan 2 rantai yang lebih

berat (β) (berat molekul: 16.000 dalton). Diketahui tiga fenotipe dengan berat molekul

yang berbeda: Hp 1-1, Hp 2-1, dan Hp 2-2. Hp 1-1 memiliki berat molekul 100.000 dalton.

Hp 2-1 dan Hp 2-2 adalah polimer dengan berat molekul besar berkisar antara 200.000

– 400.000 dalton. Belum diketahui ada penyakit yang secara spesifik berkaitan dengan

variasinya akan tetapi karena adanya familiarisasi dalam genotyping-nya, menyebabkan

fenotipe Hp berguna dalam identifikasi orang tua pada kasus-kasus medikal forensik

(McDermid et al., 2006).

Saat ini belum ada metode acuan untuk pemeriksaan Hp. Karena konsentrasi

Hp yang relatif tinggi dalam serum (30 – 200 mg/dL), metode presipitasi imonologis

langsung (misalnya nefelometri, turbidimetri) cukup memadai untuk digunakan. Metode

turbidimetrik dan nefelometrik telah banyak digunakan dalam praktek rutin.

Tidak ada perbedaan besar berdasarkan usia ataupun jenis kelamin. Rentang nilai

acuan untuk dewasa adalah 30 – 200 mg/dl (ARUP Lab)

Seperti feritin dan transferin, Hp tidak menunjukkan irama sirkadian yang

bermakna. Terkait efek posisi tubuh (tegak) pada komponen darah dengan berat molekul

besar, kondisi pengambilan darah harus distandarisasi sesuai posisi tubuh dan oklusi

vena. Pemeriksaan Hp harus dilakukan menggunakan sampel serum yang sama seperti

parameter metabolisme besi lainnya. Jika terjadi hemolisis masif, tidak ada konsentrasi

Hp yang dapat dideteksi maka hemopeksin (Hpx) harus diukur. Nilai Hp yang > 40 mg/

dl dapat dipakai sebagai petunjuk bahwa splenektomi yang dilakukan untuk mengatasi

hemolitik berhasil dengan baik. Dan nilai yang sama juga digunakan sebagai indikator

pada pasien dengan hemolitik kronik dimana tindakan splenektomi tidak lagi diperlukan

(Wilczynski, 2012).

Kadar Hp yang meningkat dapat ditemukan pada:

• Penyakit dengan peningkatan LED (laju endap darah) seperti infeksi, radang, hepatitis,

amiloidosis, penyakit kolagen dan lekemia

• Penyakit obstruksi saluran empedu

• Penggunaan steroid

• Diabetes melitus

• Perokok

• Sindroma nefrotik

Kadar Hp yang menurun ditemukan pada :

• Hemolisis intravaskuler

• Hemolisis ekstravaskuler

• Sirosis hati

• Bayi

310

• Kehamilan

• Luka bakar

Pada penderita anemia hemolitik dimana kadar Hp biasanya menurun, tapi kadar

LDH (lactic dehydrogenase) akan meningkat. Pada studi retrospektif yang dikerjakan

pada tahun 1980, dilaporkan sensitivitas dan spesifisitas Hp dalam mendiagnosis anemia

hemolitik adalah masing-masing 83% dan 96%. Kadar Hp < 25 mg/dl sama dengan

probabilitas sebesar 87% untuk meramalkan adanya anemia hemolitik.

9. Pemeriksaan seruloplasmin (Sp)

Seruloplasmin (Sp) adalah α-glikoprotein dengan berat molekul molekul 132 kDa

dan mengandung sekitar 9% karbohidrat. Molekul Sp mengikat 6 – 8 atom tembaga (Cu).

Sp sebagian besar disintesis di hati. Fungsinya meliputi transpor tembaga dalam plasma dan

mempunyai aktivitas feroksidase yaitu dapat mengoksidasi Fe2+ menjadi Fe3+. Pengetahuan

baru banyak muncul akhir-akhir ini terkait peran seruloplasmin dalam metabolisme besi.

Aktivitas endo-oksidase dari seruloplasmin ini tampaknya penting untuk oksidasi intrasel

yang mengubah Fe2+menjadi Fe3+ yang diperlukan untuk pengeluaran besi dari sel dan akan

berikatan dengan transferin. Hal ini bisa dilihat pada kasus dengan aceruloplasminemia

herediter yang sangat jarang, dimana berkurangnya oksidasi besi dari Fe2+menjadi Fe3+

akan mencegah ikatan Fe ini dengan transferin sehingga menyebabkan tertahannya besi di

dalam sel dan akhirnya menyebabkan terjadinya timbunan besi yang menyerupai kondisi

hemokromatosis herediter. Namun, berlawanan dengan hemokromatosis, susunan saraf

pusat juga diserang. Ditemukan adanya gangguan ikatan besi pada transferin, konsentrasi

besi dan saturasi transferin dalam plasma rendah sedangkan konsentrasi feritin tinggi.

Hal ini mencerminkan gangguan distribusi dan pelepasan besi, sehingga dalam kasus ini,

gangguan distribusi besi terjadi bersama dengan timbunan besi. Seruloplasmin mempunyai

efek antioksidatif, karena mencegah oksidasi (metal ion-catalyzed oxidation) lipid di

membran sel dan merupakan protein fase akut pada inflamasi (Wick et al., 2003).

Metode pemeriksaan seruloplasmin adalah dengan memakai antibodi Sp dimana

antibodi ini akan bereaksi dengan antigen dari sampel dengan pembentukan kompleks

antigen-antibodi yang diperiksa setelah terjadi aglutinasi menggunakan turbidimetri.

Tidak ada perbedaan besar berdasarkan usia dan jenis kelamin dan acuan kadar

Sp pada orang dewasa adalah 15 – 60 mg/dl

Pemeriksaan non ivasif untuk mengetahui timbunan besi pada jaringan

Konsentrasi dan jumlah total besi pada berbagai jaringan merupakan parameter yang

penting untuk menentukan hasil klinik dari berbagai kelainan timbunan besi sistemik baik

yang disebabkan karena transfusi yang berlebihan (pada talasemia mayor, penyakit anemia

sel sabit, anemia aplastik atau sindrom mielodisplastik) maupun akibat penyerapan besi

yang berlebihan (misalnya pada hemokromatosis herediter, talasemia intermedia, anemia

karena timbunan besi). Penentuan yang pasti dari besarnya timbunan besi pada simpanan

merupakan hal yang penting untuk penantalaksanaan penderita yang mendapat transfusi

kronik dengan kelator besi untuk menghindari baik toksisitas akibat besi yang berlebihan

maupun efek samping dari kelator besi yang bersangkutan (Brittenham dan Badman, 2003).

Kelebihan besi dapat diukur dengan metode secara langsung maupun tidak langsung.

Metode yang terbaik untuk pengukuran biokimia secara langsung kandungan besi non-

311

hem adalah dengan biopsi hati. Sejak diperkenalkannya pemeriksaan serum feritin,

pemeriksaan tambahan yang tidak langsung seperti NTBI, hepsidin dan pemeriksaan

non-invasif (magnet resonance imaging = MRI, biosusceptometry) dikembangkan untuk

mengukur simpanan besi. Banyak dari tes indirek ini cukup baik untuk pemeriksaan

secara kuantitatif pada pasien dengan defisiensi besi dan normal akan tetapi gagal untuk

dipakai pada kondisi kelebihan besi (Fischer dan Harmatz, 2009).

1. Serum feritin (SF) sebagai parameter untuk monitoring

Disamping keterbatasan dari kadar serum feritin untuk menentukan kadar simpanan

besi pada pasien dengan kelebihan besi, parameter ini tetap masih bermanfaat untuk

memonitor simpanan besi. Dengan tidak adanya faktor perancu seperti inflamasi, defisiensi

vitamin C, stres oksidatif, disfungsi hepatosit, peningkatan kematian sel, serum feritin

ditemukan proporsional dengan besarnya simpanan besi seluler. Belum diketahui secara

pasti dari mana asal dari serum feritin tapi feritin ini dianggap sebagai indikator dari besi

simpanan dalam sel RES. Rasio antara serum feritin dan simpanan besi sangat tergantung

padapenyakitdasarnyadansecarabermaknalebihrendahditemukanpadahemokromatosis

herediter, talasemia intermedia yang tidak ditransfusi, anemia diseritropoietik kongenital,

dan anemia karena kelebihan besi lainnya dibandingkan dengan talasemia mayor, sindrom

mielodisplasia dan anemia sel sabit (Taher et al., 2008). Begitu rasio SF/simpanan besi

(LIC = liver iron concentration) diketahui pada seorang pasien, maka SF akan berguna

dipakai untuk memonitor kadar besi dalam waktu yang singkat (1 – 3 tahun) sepanjang

kelator besi yang dipakai dan jenis transfusi yang diberikan tidak berubah, kepatuhan

pasien dan parameter inflamasi diketahui.

2. Pengukuran kandungan besi pada hati

Pada pasien dengan kelebihan besi yang terjadi sekunder, 70 – 90% dari besi akan

disimpan pada sel hati dan sel Kupffer, sebagian besar sebagai besi feritin dan hemosiderin.

Pengurangan besi dengan plebotomi atau kelator besi dapat dengan akurat dimonitor pada

hati. Pengukuran LIC dilakukan dengan dua metode yaitu dengan metode invasif dengan

melakukan biopsi atau dengan non-invasif melalui pemeriksaan paramagnetik dari

simpanan besi dengan MRI atau BLS (biomagnetic liver susceptometry). Kedua metode

non-invasif ini berdasarkan atas prinsip fisika yang sama yaitu suatu perubahan pada

lingkungan magnetik dari proton (MRI) atau elektron besi (BLS) akan menyebabkan

perubahan dari aliran magnetik. Perubahan ini diukur sebagai sinyal gelombang radio

(MRI) atau suatu perubahan voltase (BLS)

Tingkat kepercayaan dari hasil LIC yang diukur dari sampel biopsi yang sedikit

masih menjadi pertanyaan. Minimal 4 mg jaringan basah atau 1 mg jaringan hati yang

kering tanpa disertai dengan fibrosis diharapkan sebagai sampel yang direkomendasikan

untuk dilakukan pemeriksaan. Dengan rerata berat sampel 0,94 mg berat kering ternyata

ditemukan kesesuaian hanya sebesar 7,6% diantara 2 biopsi perkutaneus pada pasien

dengan talasemia dan anemia sel sabit (Butensky et al., 2005). Pada pemeriksaan dengan

BLS perubahan aliran magnetik yang disebabkan pemindahan pasien melalui daerah

magnetik dapat menghasilkan voltase pada sensor SQUID. BLS tidak memerlukan

kalibrasi dengan biopsi hati tapi kalibrasi BLS dicapai dengan menggunakan objek

dengan suseptibilitas magnetik yang sudah diketahui.

312

Biopsi hati merupakan kriteria standar untuk monitor timbunan besi di hati dan

dapat dianggap mewakili organ lainnya. Kandungan besi di hati merupakan indikator total

besi tubuh yang dapat dipercaya. Walaupun tindakan ini relatif berisiko namun dengan

CT-guided dan biopsi hati transjugular risiko dapat diminimalisasi. Komplikasi biopsi

hati dilaporkan sekitar 0,06 – 0,32% dan kematian langsung akibat biopsi hati sangatlah

jarang (Tobkes dan Nord, 1995).

Dari hasil biopsi hati kandungan besi di hati dapat diklasifikasikan menjadi ringan

(kandungan besi < 7 mg/g berat jaringan hati kering, sedang 7 – 15 mg/g dan berat

> 15 mg/g berat jaringan hati kering (Telfer et al., 2000)

Disamping itu kandungan besi di hati dapat diperiksa dengan MRI kuantitatif.

Walaupun secara tehnik metode ini rumit akan tetapi metode ini menawarkan beberapa

keuntungan. Termasuk gambar 3 dimensi dan gambar pada regio organ yang dalam

serta mampu mendeteksi akumulasi besi yang minimal. Sejak tahun 90 an banyak jenis

MRI telah dikenalkan. Sampai saat ini metode SSE (single spin echo) menjadi prosedur

kuantitatif yang banyak diakui untuk menentukan kadar besi pada hati. MRI dan BLS

adalah metode in vivo dan kedua metode ini memeriksa LIC pada jaringan yang basah.

Kalibrasi atau validasi MRI dan BLS dengan golden standard LIC dengan sampel kering,

dipengaruhi faktor konversi dari jaringan basah ke jaringan kering. Faktor koreksi yang

dulu dipakai adalah sebesar 3,33 dengan rekomendasi nilai batas normalnya, saat ini

harus dikoreksi dengan faktor koreksi berdasarkan penelitian yang terakhir sekitar 5,83

berdasarkan penghitungan tambahan dari sediaan blok parafin (Fischer et al., 2005).

Kadar LIC dalam batas normal aman dengan jenis pemeriksan yang umum dipakai adalah

5,9 + 1,0 untuk nilai ambang bawah, 12,4 + 2,1 untuk nilai ambang atas dan 26 + 4,5

merupakan risiko untuk timbulnya penyakit jantung (Fischer et al., 2005).

3. Pengukuran kandungan besi pada jantung

Walaupun pada sebagian besar kasus dengan kelebihan besi, besinya disimpan di hati,

akan tetapi pada keadaan patologis kelebihan besi akan disimpan juga pada organ lainnya

seperti jantung sehingga menimbulkan gangguan fungsi organ. Pada talasemia kematian

tersering (60%) diakibatkan kardiomiopati, gagal jantung kongestif, aritmia, dan hal

diduga ini terjadi karena adanya timbunan besi pada jantung (Borgna et al., 2004). Namun

akhir-akhir ini hal tersebut dipertanyakan karena ditemukan juga gangguan jantung pada

pasien talasemia walaupun LIC dan serum feritinnya rendah. Dengan kemajuan teknologi

hal ini bisa dijelaskan dengan pemeriksaan MRI-R2*. Metode ini jauh lebih sensitif dan

lebih baik untuk memeriksa konsentrasi besi di jantung yang rendah dibandingkan dengan

MRI jenis lainnya (T2,SIR). Berbeda dengan LIC yang lebih sering dikerjakan, biopsi

endokardial (CIC= cardiac iron concentration) sangat jarang dikerjakan karena lokasi

timbunan besi pada otot jantung sukar ditemukan pada jaringan biopsi serta variabilitas

sampling. Dan juga CIC tidak menggambarkan kandungan besi secara keseluruhan pada

jantung karena kecilnya sampel dan distribusi besi tidak merata pada semua jaringan otot

jantung. Pada pemeriksan posmortem pasien yang jaringan otot jantungnya mengandung

besi yang bermakna, Buja dan Robert (1971) mendapatkan CIC berkisar antara 160

– 1.470 ug/g berat basah. Semua pasien dengan CIC > 600 ug/g dan lebih dari 23 gr

besi yang berasal dari transfusi mempunyai kelainan jantung. Peningkatan kadar besi

313

jantung pada tingkatan R2* > 50 s-1 (T2* < 20 ms) merupakan indikator awal terjadinya

kardiomiopati. Pasien dengan R2* > 100 s-1 (T2* < 10 ms) mempunyai risiko tinggi

untuk menderita gagal jantung dan pasien ini sudah membutuhkan kelator besi secara

intensif (Patton et al., 2009). Walaupun ditemukan adanya hubungan antara kandungan

besi di hati dengan besi di jantung, monitoring jangka pendek dengan memeriksakan LIC

pada kelainan jantung mempunyai manfaat yang kecil mengingat clearance besi pada

jantung lebih lambat dibandingakan dengan hati.

MRI dapat juga dipakai untuk memeriksa kandungan besi pada beberapa organ lain

pada kasus kelebihan besi yang patologis. Pemeriksaan kandungan besi pada kelenjar

pituitari sangat sulit karena organnya yang kecil. Argyropoulou et al., (2007) memeriksa

37 pasien dengan talasemia mayor dan melaporkan adanya korelasi bermakna antara

ukuran kelenjar dengan serum feritin. Ukuran kelenjar akan mengecil dengan makin

progresifnya timbunan besi. Au et al., (2008) melaporkan adanya hubungan antara

pengukuran besi pada kelenjar pankreas dan hubungannya dengan kejadian diabetes tipe

2 pada penderita talasemia. Pemeriksaan timbunan besi pada organ lainnya seperti lien,

ginjal, kelenjar gonad, tiroid, paru, sumsum tulang, kelenjar adrenal, dan otak belum

banyak dilakukan. Terutama pemeriksaan kadar besi pada otak mulai mendapatkan

perhatian karena kaitannya dengan beberapa kelainan neurodegeneratif seperti penyakit

Parkinson, Alzheimer dan lainnya.

CMR (Cardiovascular Magnetic Resonance) memberikan pengukuran akurat

ejeksi fraksi sistolik ventrikel kiri, volume, dan massa jantung. Korelasi penurunan ejeksi

fraksi ventrikel kiri dengan kandungan zat besi yang lebih tinggi pada otot jantung diukur

dengan menggunakan teknik T2* yang merupakan teknik yang telah digunakan secara

luas pada pengkajian klinis keseluruhan kandungan zat besi pada otot jantung. Secara

umum metode T2* ini sensitif dan spesifik untuk mengukur deposisi zat besi.

Nilai T2* jantung normal adalah T2* > 20 milisecond (ms) (angka median

untuk populasi normal adalah 40 ms), iron overload jantung moderate apabila

didapatkan T2* 10 – 20 ms , dan iron overload berat adalah jika nilai T2* jantung

< 10 ms

(Seldrum et al., 2011)

Beberapa studi mendapatkan ejeksi fraksi ventrikel kiri yang menurun signifikan dan

penebalan ventrikel kiri pada keadaan iron overload berat (T2* < 10 ms) dibandingkan

dengan kelompok kontrol dan pasien dengan T2* > 20 ms. Pada pasien dengan iron

overload moderate didapatkan ejeksi fraksi normal, namun rotation twist ventrikel kiri

sudah mengalami penurunan bermakna dibandingkan dengan kelompok kontrol. Dari

semua parameter, rotational twist ventrikel kiri adalah yang paling awal terkena dampak

dan memiliki korelasi erat dengan beratnya iron overload pada jantung dan merupakan

penanda awal disfungsi sistolik ventrikel kiri pada pasien dengan iron overload. Pada

studi follow-up prospektif didapatkan insiden terjadinya gagal jantung pada pasien dengan

T2* < 6 ms dibandingkan pasien dengan T2* > 10 ms. Aritmia biasanya muncul seiring

dengan semakin luasnya distribusi T2* jantung. Pemeriksaan ini juga dapat digunakan

untuk memonitor keberhasilan terapi kelasi besi pada kondisi iron overload (Seldrum et

al., 2011).

314

Daftar pustaka

1. Argyropoulou MI, Kiortsis DN, Astrakas L, Metafratzi Z, Chalissos N, and Efremidis

SC. 2007. Liver, bone marrow, pancreas and pituitary gland iron overload in young

and adult thalassemic patients: a T2 relaxometry study. Eur Radiol;17:3025-30.

2. Atkinson MA, Pierce CB, Fadrowski JJ, Benador NM, White CT, Turman MA, et al.

2012. Association between common iron store markers and hemoglobin in children

with chronic kidney disease. Pediatr Nephrology.

3. Au WY, Lam WW, Chu W, et al. 2008. A T2* magnetic resonance imaging study of

pancreatic iron overload in thalassemia major. Haematologica;93:116-19.

4. Beutler E. Disorders of iron Metabolism. In: Prchal JT KK, Lichtman MA, Kipps TJ,

Seligsohn U, editors. Williams Hematology. 8th ed. New York: McGraw-Hill;2010.

5. Beutler E. Disorders of iron Metabolism. In: Prchal JT KK, Lichtman MA, Kipps TJ,

Seligsohn U, editors. Williams Hematology. 8th ed. New York: McGraw-Hill;2010.

6. Borgna-Pignatti C, Rugolotto S, De Stefano P, et al. 2004. Survival and complications

in patients with thalassemia major treated with transfusion and deferoxamine.

Haematologica;89:1187-93.

7. Briggs C, and Bain BJ. Basic haematological techniques. In: Bain BJ, Bates I,

Laffan MA, Lewis SM, editors. Dacie and Lewis Practical Haematology. 11th ed.

Philadelphia PA: Churchill Livingstone; 2012:chap 3.

8. Brittenham GM, and Badman DG. 2003. Noninvasive measurement of iron: report

of an NIDDK workshop. Blood;101:15-19.

9. Brugnara C, Schiller B, and Moran J. 2006. Reticulocyte hemoglobin equivalent

(Ret He) and assessment of iron-deficient states. Clin Lab Haematol;28(5):303-8.

10. Bull BS HD. Morphology of the Erythron. In: Prchal JT KK, Lechman MA, Kipp

TJ, Selegsohn U, editors. 8th ed. William Hematology. McGraw-Hill New York 2010;

p.110.

11. Butensky E, Fischer R, Hudes M, et al. 2005. Variability in hepatic iron concentration

in percutaneous needle biopsy specimens from patients with transfusional

hemosiderosis. Am J Clin Pathol;123:146-52.

12. Coyne D. 2006. Iron indices: what do they really mean? Kidney Int Suppl;S4-S8.

13. Davkota B. Ferritin serum. Available from:http//emedicine.medscape.com/article.

Update May 21,2012.

14. De Block CEM, Van Capenhout CM, De Leeuw IH, et al. 2000. Soluble transferring

receptor level: a new marker of iron deficiency anemia, a common manifestation of

gastric autoimmunity in type 1 diabetes. Diabetes Care;23:1384-88.

15. Elgethany MT, Barbi K. Erythrocyte disorders. In: McPerson RR, Pineus MR,

editors. Henry‟s Clinical Diagnosis and Management by Laboratory Methods.22nd

ed. Saunders Philadelphia 2011,chapter 32.

16. Fischer R, and Harmatz PR. 2009. Non invasive assessment of tissue iron overload.

Hematology:215-21.

17. Fischer R, Piga A, Harmatz P, and Nielsen P. 2005. Monitoring long-term efficacy

of iron chelation treatment with biomagnetic liver susceptometry. Ann N Y Acad

Sci;1054:350-57.

18. Hoffman R, Xu M, Finazzi G, and Barbui T. The Polycythemias. In: Hoffman F, Benz

EJ, Shattil SJ, editors. Hematology: Basic Principles and Practice. 5th ed. Philadelpha,

PA: Churchill Livingstone; 2009:Chapter 68.

315

18. Koen M, Karby B, and Hare J. 2001. Comparison of four hematology analyzer. Clin

Lab Sci:14:236-42.

19. Kolbe-Busch S, Lotz J, Hafner G, Blanckaert J, Claeys G, Togni G, et.al. 2002.

Multicenter evaluation of a fully Mechanized Soluble Tranferrin Receptor Assay

on the Hitachi and COBAS INTEGRA Analyzer and Determination of Reference

Range Clin Chem Lab Med.

20. Koorts AM, and Viljoen M. 2007. Ferritin and ferritin isoform I: Structure function

relationships, synthesis, degradation and secretion. Arch Physiol Biohem;113:30-

54.

21. Lee MH, Park E, Lee J, Kim SY, Kim SY, Lee SY, et al. 2012. Cutoff values of serum

ferritin and TIBC saturation for the evaluation of gastrointestinal neoplasms in adult

anemic patients. Int J Hematol;[Epub ahead of print].

22. Lotz J, Hafner G, and Prellwitz W. 1999. Reference values for a homogeneous ferritin

assay and traceability to the 3rd International Recombinant Standard for ferritin

(NIBSC code 94/572). Clin Chem Lab Med;37:821-5.

23. Mast AE, Blinder MA, Lu Q, Flax S, and Dietzen DJ. 2002. Clinical utility of the

reticulocyte hemoglobin content in the diagnosis of iron deficiency. Blood;99:1489-

91.

24. Mazza J. 2002. Hemolytic Anemia: Hereditary and Acquired. Manual of clinical

hematology. (3rd ed.p. 95). Philadelphia: Lippincott Williams @ Willkins.

25. McDermid JM, and Prentice AM. 2006. Iron and infection: effects of host iron

status and the iron-regulatory genes haptoglobin and NRAMP1 (SLC11A1) on host-

pathogen interactions in tuberculosis and HIV. Clin Sci (Lond);110:503-24.

26. Means RT, Glader B. General Consideratioms. In: Greer JP, Foester J, Rodgers GM,

editors. Wintrobe‟s Clinical Hematology. 12th ed. Philadelphia, Lippincott williams

and Wilkins 2009: chapter 26.

27. Parenthin S. Transferrin saturation. Available from: http://emedicine.medscape.com/

article. Update Nov.7,2012

28. Patton N, Brown G, Leung M, et al. 2009. Observational study of iron overload as

assessed by magnetic resonance imaging (MRI) in an adult population of transfusion

dependent patients with beta thalassaemia: significant association between low

cardiac T2* < 10 ms and the occurrence of cardiac events. Intern Med J;[Epub ahead

of print.]

29. Perkins SL. Examination of the Blood and Bone Marrow. In: Greer JP, Foester J,

Rodgers GM, et al, editors. Wintrobe‟s Clinical Hematology.12th ed. Philadelphia,

PA: Lippincott Williams & Wilkins; 2009:Chapter 1:1-20.

30. Perkins SL. Examination of the Blood nad Bone Marrow. In: Greer JP, Foester J,

Rodgers GM, et al, editors.Wntrobe‟s Clinical Hematology. 12thed. Philadelphia, PA:

Lippincott Williams & Wilkins; 2009:Chapter 1:1-20.

31. Piva E, Brugnara C, Chiandetti L, and Plebani M. 2010. Automated reticulocyte

counting: state of the art and clinical applications in the evaluation of erythropoiesis.

Clin Chem Lab Med;48(10):1369-80.

32. Punnonen K. 1997. Serum ferritin receptor and its ratio to serum ferritin in the

diagnosis of iron deficiency. Blood;89:1052-57.

316

33. Ryan DH. Examination of blood cells. In: Lichtman MA, Kipps TJ, Seligsohn U, et al,

editors. Williams Hematology. 8th ed. New York, NY: The McGraw-Hill Companies,

Inc; 2010:Chapter 2.

34. Seldrum S, Pierard S, Moniotte S, Vermeylen C, Vancraeynest D, Pasquet

A. 2011. Iron Overload in Polytransfused Patients Without Heart Failure is

Associated With Subclinical Alterations of Systolic Left Ventricular Function Using

Cardiovascular Magnetic Resonance Tagging. Journal of Cardiovascular Magnetic

Resonance;13(23):1- 9.

35. Soldin OP, Miller M, and Soldin SJ. 2003. Pediatric reference range for zinc

protoporphyrin. Clin Biochem;36:21-25.

36. Taher A, El Rassi F, Isma‟eel H, Koussa S, Inati A, and Cappellini MD. 2008.

Correlation of liver iron concentration determined by R2 magnetic resonance imaging

with serum ferritin in patients with thalassemia intermedia. Haematologica;93:1584-

86.

37. Telfer PT, Prestcott E, and Holden S. 2000. Hepatic iron concentration combined

with long-term monitoring of serum ferritin to predict complications of iron overload

in thalassaemia major. Br J Haematol;110:971-77.

38. Tobkes A, and Nord H. 1995. Liver biopsy: review of methodology and complications.

Dig Dis;13:267-74.

39. Vajpayee N, Graham SS, and Bem S. Basic Examination of Blood and Bone Marrow.

In: McPherson RA, Pincus MR, editors. Henry‟s Clinical Diagnosis and Management

by Laboratory Methods. 22nd. Elsevier/Saunders: Philadelphia, PA;2011:30.

40. Wick M, Pinggera W, and Lehmann P. Methods of determination in serum/plasma

and blood. In: Clinical aspect and Laboratory Iron Metabolisme. 2nd ed. SpingerWien,

New York 2003.p.139-56.

41. Wilczynski C. Haptoglobin. Available from: http//emedicine.medscape.com/article.

Update : August 2012.

42. Williamson MA, Snyder LM, and Wallach JB. Wallach‟s interpretation of

diagnostic tests. 9th ed. Wolters Kluwer/Lippincott Williams & Wilkins Health:

Philadelphia;2011.

43. Worwood M. Estimation of Body Iron Status. In: Anderson GJ, McLaren, editors. Iron

Physiology and Pathophysiology in Human. Humana Press, New York 2012:p.499-

520.

317