Tentir Sel & Gen Siepend 2009 - Sumatif II Part 1

Sel & Genetika 2009

1 Modul Sel & Genetika Siepend 2009 BISA! Sumatif II part 1

- IRREVERSIBLE INJURY -

MEKANISME JEJAS SELULER Terdapat beberapa mekanisme yang dapat menyebabkan terjadinya jejas seluler: Deplesi ATP

Deplesi ATP disebabkan oleh kerusakan mitokondria, kekurangan suplai O2 & nutrisi, dan racun (sianida). Deplesi ATP sebesar 5-10% menyebabkan:

Berkurangnya kemampuan pompa sodium di membran plasma sodium terakumulasi di dalam sel & potasium berdifusi keluar air masuk ke dalam sel melalui mekanisme osmosis pembengkakan selular & dilatasi RE.

Metabolisme energi terganggu sehingga glikolisis anaerob meningkat terjadi akumulasi asam laktat pH menurun aktifitas enzim menurun.

Kegagalan pompa Ca2+

influks Ca2+ merusak komponen selular. Ribosom copot dari RE kasar penurunan sintesis protein.

Misfolded protein memicu reaksi unfolded protein response kematian sel Terjadi kerusakan permanen pada membran mitokondria & lisosom necrosis

Kerusakan Mitokondria

Kerusakan mitokondria disebabkan oleh peningkatan konsentrasi Ca2+

, ROS (reactive oxygen species), dan hypoxia. Kerusakan mitokondria menyebabkan:

Terbentuknya mitochondrial permeability transition pore kegagalan fosforilasi oksidatif deplesi ATP necrosis

Mitochondrial permeability transition pore kebocoran cytochrome c & protein aktifasi caspases apoptosis

Influks Kalsium (Ca2+) Kalsium di dalam sel dalam keadaan normal sebesar ~0.1mol, kebanyakan tersimpan di dalam mitokondria dan RE. Karena ischemia dan toxin menyebabkan terlepasnya simpanan Ca

2+ ke sitoplasma. Peningkatan Ca

2+ dalam sel menyebabkan:

Mitochondrial permeability transition pore deplesi ATP

Mitochondrial permeability transition pore kebocoran cytochrome c & caspase apoptosis

Aktifasi enzim fosfolipase (merusak membran), protease (merusak membran dan sitoskeleton), endonuclease (fragmentasi DNA dan kromatin), ATPases (mempercepat deplesi ATP)

Akumulasi Radikal Bebas

Radikal bebas adalah zat kimia yang memiliki satu elektron tidak berpasangan di orbit paling luar. Radikal bebas dibuat di dalam sel secara normal, namun ketika produksi meningkat secara abnormal dan sistem pembuangan tidak efektif, terjadi oxidative stress. Radikal bebas diproduksi dalam beberapa cara:

Reaksi redoks saat metabolisme menghasilkan superoxide anion (O2),

hydrogen peroxide (H2O2), dan hydroxyl ions (OH).

Penyerapan energi radiasi hidrolisis air menjadi OH dan hidrogen radikal bebas

Inflamasi Aktivasi Leukosit peningkatan ROS Metabolisme enzimatik zat kimia dari luar CCl4 CCl3

Logam transisi (Fe & Cu) donate & accept elektron bebas radikal bebas

Nitric oxide (NO) membentuk peroxynitrite anion (ONOO-), NO2, dan NO3-.

Terdapat mekanisme pembuangan radikal bebas, seperti:

Antioxidant, mencegah pembentukan radikal bebas (ex: vitamin A, C, E)

Pengikatan logam transisi pada protein transfer

Enzim penghancur radikal bebas: o Catalase : mendegradasi H2O2 o Superoxide dismutase (SODs) : mengubah O2

menjadi H2O2

o Glutathione peroxidase: mereduksi Gluthathione (GSH) menjadi glutathione homodimer (GSSG).

Akumulasi radikal bebas menyebabkan beberapa kerusakan pada sel:

Lipid peroxidation di membran.

Modifikasi/oksidasi protein (enzim, protein struktural, dan misfolded protein)

Kerusakan DNA (double-strand breaks, cross-linking)

Kecacatan Permeabilitas Membran Kecacatan pada membran dapat disebabkaan oleh deplesi ATP, fosfolipase (akibat influks Ca

2+, agen infeksi dan zat kimia. Beberapa mekanisme biokimia dapat

menyebabkan kerusakan membran:

Reactive oxygen species (ROS) Lipid peroxidation Pengurangan sintesis fosfolipid sebagai akibat dari kerusakan mitokondria atau

hypoxia

Peningkatan penguraian fosfolipid oleh fosfolipase akibat influks Ca2+

Abnormalitas pada sitoskeletal oleh protease akbiat dari influks Ca2+

Dampak kecacatan permeabilitas membran dibagi menjadi 3 sesuai dengan organel:

Kerusakan membran mitokondria mitochondrial permeability transition pore deplesi ATP & kebocoran protein pemicu apoptosis

Sel & Genetika 2009


Kerusakan membran plasma kebocoran metabolit yang penting untuk ATP Kerusakan membran lisosom kebocoran enzim hidrolase necrosis

Kerusakan DNA dan Protein

Kerusakan DNA terlalu parah mekanisme reparasi tidak sanggup inisiasi apoptosis

NECROSIS Perubahan morfologis pada necrosis adalah hasil dari denaturasi protein intraselular dan pencernaan enzimatik. Tanda-tanda perubahan morfologis pada necrosis adalah:

Peningkatan eosinophilia pada pewarnaan hematoxylin-eosin.

Nuclear change dalam 3 bentuk, karyolisis (penurunan ), pyknosis basophilia(penyusutan inti dan peningkatan ) , dan karyorhexis (kondensasi basophiliakromatin & fragmentasi nukleus).

Terdapat 6 klasifikasi necrosis, yaitu:

Coagulative necrosis, terutama disebabkan oleh ischemia (kecuali di otak) yang menyebabkan denaturasi protein struktural dan enzim. Ciri-cirinya, sel menjadi eosinophilic dan kehilangan . Area yang terkena oleh necrosis ini bernama inti selinfarct.

Licuefactive necrosis, disebabkan oleh infeksi bakteri dan fungi tertentu. Ditandai oleh area berwarna kekuningan kental karena leukosit yang mati (pus).

Gangrenous necrosis, bukan merupakan pola kematian sel yang spesifik (digunakan sebagai istilah klinik). Biasanya yang terkena necrosis ini adalah anggota gerak (tangan & kaki).

Caseous necrosis, ditemukan di area paru-paru yang terkena TBC. Dinamakan demikian karena bentuk jaringan yang mirip keju (cheeselike).

Fat necrosis, merujuk pada area kerusakan lemak tertentu. Disebabkan oleh pancreatitis akut yang menyebabkan kebocoran enzim lipase (meluluhkan membran sel lemak di rongga abdomen).

Fibrinoid necrosis, bentuk necrosis spesial yang terlihat pada reaksi imunitas pada pembuluh darah. Ketika antigen & antibodi menumpuk di dinding arteri, dihasilkan stuktur fibrinoid (fibrin-like) berwarna pink dan tidak berbentuk.

CLINICO-PATHOLOGIC CORRELATIONS Beberapa contoh klinis umum mengenai jejas seluler dan necrosis: Ischemia & Hypoxia

Ischemia : berkurangnya suplai oksigen dan nutrisi oleh darah karena aliran darah yang tersumbat

Hypoxia : berkurangnya suplai oksigen

Mekanisme kerusakan Ischemia: Ischemia Oksidasi fosforilasi berkurang deplesi ATP. Deplesi ATP menyebabkan:

o Aktifitas pompa Na+ berkurang Influks Ca2+, H2O, & Na

+ & Effluks K

+

RE membengkak, Sel membengkak, hilangnya struktur microvili, pembentukan Bleb.

o Glikolisis anaerob meningkat cadangan glikogen menurun, asam laktat meningkat pH menurun (semakin asam) kromatin kondensasi

o Ribosom lepas dari RE penurunan sintesis protein

Ischemic-Reperfusion Injury Merupakan peningkatan proses kerusakan karena kembalinya aliran darah pada sel yang mengalami ischemia. Proses ini dipercaya terjadi karena beberapa hal:

Reoksigenasi peningkatan radikal bebas (ROS)

Inflamasi menambah kerusakan jaringan Sistem Komplemen

Chemical (Toxic) Injury

Merupakan masalah yang sering terjadi saat klinik, dibagi menjadi dua mekanisme umum:

Zat kimia berikatan langsung dengan molekul yang vital. Contohnya adalah keracunan merkuri merkuri berikatan dengan sulfyhidryl di membran permeabilitas membran meningkat. Contoh lainnya, keracunan sianida meracuni mitokondria kegagalan fosforilasi oksidatif

Pengaktifasian metabolit inaktif. Contohnya CCl4 dirubah oleh cytochrome P-450 menjadi CCl3 lipid peroxidation

APOPTOSIS Adalah kematian sel yang terprogram. Apoptosis berasal dari bahasa yunani yang berarti falling off. Penyebab apoptosis dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:

Fisiologis: embryogenesis, involusi pada jaringan yang tergantung pada hormon (ex: endometrium saat siklus menstruasi), kematian sel untuk mejaga homeostatis, eliminisi limfosit yang berbahaya, dan kematian setelah fungsi terpenuhi (limfosit setelah respon imun berakhir).

Patologis: kerusakan DNA, akumulasi misfolded protein, infeksi, atrofi patologis.

Sel & Genetika 2009


Secara morfologis, apoptosis dapat dikenali dengan adanya:

Penyusutan sel, berbeda dengan necrosis yang didahului oleh pembengkakan

Kondensasi kromatin

Pembentukan bleb & badan apoptotic (fragmen sel dengan membran)

Fagositosis sel yang apoptosis oleh Makrofag

Mekanisme terjadinya apoptosis dibagi menjadi dua:

Intrinsic Pathways (mitokondria): Absennya survival signal/kerusakan DNA/RE Stress aktivasi BH3-only proteins menutupi fungsi Bcl-2 dan aktivasi Bax/Bak kebocoran cytochrome c berikatan dengan Apaf-1 (apoptosis-activating factor-1) membentuk apoptosome aktivasi caspases apoptosis

Extrinsic Pathways (death receptors): FasL berikatan dengan Fas 3 atau lebih Fas bergabung FADD (Fas-associated death domain) berikatan dengan caspase-8 apoptosis

Setelah mengalami apoptosis, membran fosfolipid (bilayer) bagian dalam bertukar dengan membran luar sehingga dapat dikenali oleh beberapa reseptor makrofag yang pada akhirnya akan melakukan fagositosis.

Clinico-Pathologi Correlations Beberapa contoh klinis apoptosis dalam fisiologi normal dan dalam penyakit:

Kekurangan Growth Factor, dipicu oleh intrinsic pathways. Contohnya limfosit yang tidak mendaat antigen & cytokines, neuron yang tidak mendapat growth factor saraf.

Kerusakan DNA akumulasi (tumor suppresor) aktivasi caspase protein p53 apoptosis

Protein Misfolding yang disebabkan oleh mutasi atau stress terlalu parah ketidaksanggupan ER stress apoptosis unfolded protein response

TNF Receptor, FasL pada sel T berikatan dengan Fas pada sel T lain. Interaksi ini berperan penting dalam eliminasi limfosit yang bermutasi dan berbahaya.

Cytotoxic T Limfosit. CTL mengenali antigen yang diekspresikan di permukaan membran sel yang terinfeksi CTL mengeluarkan perforin granzymes memasuki membran aktivasi caspase apoptosis

Kelainan Disregulasi Apoptosis Yang dimaksud dengan disregulasi adalah terlalu banyak atau terlalu sedikit. Kelainan ini dapat dibagi menjadi dua, yaitu:

Defektif apoptosis & peningkatan daya tahan hidup sel, ex: mutasi terjadi pada p53 p53 tidak dapat menghentikan siklus sel tidak terjadi apoptosis kangker. ex2: limfosit yang cacat gagal apoptosis menyerang sel sendiri dan tidak memakan sel mati.

Peningkatan apoptosis & kematian sel yang berlebihan, ex: penyakit neurodegenerative yang dikarenakan oleh mutasi & protein misfolding. ex2: ischemia (myocardial infarct & stroke). ex3: infeksi virus kematian sel.

AKUMULASI INTRASELULAR Terdapat dua jenis substansi yang dapat terakumulasi di dalam sel: substansi normal (air, lipid, protein, karbohidrat) dan substansi abnormal yang dapat berasal dari dalam (endogenous, ex: metabolit abnormal) maupun dari luar (exogenous, ex: mineral & produk infeksi). Kebanyakan akumulasi dapat dikelompokan menjadi 4 tipe abnormalitas:

Substansi normal diproduksi berlebihan & metabolisme tidak sanggup untuk mengeluarkannya

Substansi tidak normal hasil mutasi terakumulasi karena tidak dapat didegradasi

Substansi normal hasil produksi tidak dapat di metabolisme karena tidak memiliki enzim yang sesuai (lysosomal storage disease)

Substansi exogenous terakumulasi akibat tidak dapat didegradasi oleh enzim. Lipid

Steatosis (Fatty Change), adalah penumpukan trigliserida secara abnormal dalam sel parenkim. Paling sering terjadi pada liver. Disebabkan oleh toxin, malnutrisi, diabetes mellitus, obesitas dan anoxia. Mekanisme terjadinya steatosis dikarenakan dari kelebihan intake trigliserida atau defek pada metabolisme dan transportasi.

Kolesterol, akumulasi kolesterol dapat dilihat pada beberapa proses patologis: o Atherosclerosis, perlemakan pada dinding aorta dan arteri o Xanthomas, akumulasi lemak pada makrofag o Cholesterolosis, akumulasi makrofag yang mengalami perlemakan

pada lamina propria di kelenjar empedu o Niemann-Pick disease, Lysosomal Storage Disease yang

mempengaruhi pertukaran kolesterol Protein

Akumulasi protein disebabkan oleh berbagai macam mekanisme:

Reabsorpsi cairan pada tubulus proximal ginjal

Kelebihan produksi protein karena terlibat dalam sintesis immunoglobulin

Defek transportasi intraselular untuk mensekresi protein

Akumulasi protein sitoskeletal

Sel & Genetika 2009


Agregasi protein secara abnormal

Hyaline Change Merupakan perubahan intra maupun extraselular sehingga terlihat berwarna pink mengkilat homogen.

Glycogen

Akumulasi glikogen dapat dilihat pada pasien dengan kelainan metabolisme glukosa atau glikogen seperti Diabetes mellitus. Kelainan genetik glycogen storage disease juga dapat menyebabkan kelainan ini.

Pigment

Akumulasi pigmen dapat dikategorikan menjadi dua, yaitu:

Exogenous, pigmen yang terakumulasi berasal dari luar. Pigmen yang paling sering adalah carbon (coal dust). Akumulasi ini dapat menyebabkan penghitaman di jaringan paru-paru (anthracosis) dan tattoing pada kulit.

Endogenous, pigmen berasal dari dalam. Lipofuscin (berwarna kuning-coklat), merupakan indikasi dari jejas akibat radikal bebas. Melanin (coklat-hitam). Hemosiderin, (kuning-coklat) berasal dari hemoglobin, dapat disebabkan oleh: peningkatan intake Fe, hemolytic anemia, dan transfusi darah yang terus menerus.

KALSIFIKASI PATOLOGIS Adalah deposit garam kalsium dalam jaringan yang tidak normal. Terdapat dua bentuk kalsifikasi patologis, dystropic & metastatic. Dystrophic Calcification

Ditemukan pada area necrosis coagulative, caseous, atau liquefactive.

Patogenesis: Ion kalsium mengikat fosfolipid di membran fosfatase berikatan dengan membran yang berikatan dengan kalsium siklus ini berlangsung terus menerus perubahan struktural terjadi membentuk microcrystal

Metastatic Calcification

Terjadi pada jaringan normal bila mengalami hypercalcemia. Hypercalcemia disebabkan oleh: peningkatan sekresi parathyroid hormon (PTH), penghancuran jaringan tulang, kelainan vitamin D, gagal ginjal.

PENUAAN SELULAR Adalah hasil dari berkurangnya fungsi selular yang disebabkan oleh kelainan genetik dan akumulasi kerusakan selular & molekular akibat terpapar pengaruh luar.

Berkurangnya kemampuan pembelahan sel, sel memiliki kemampuan membelah yang terbatas. Jika telah membelah sebanyak jumlah tertentu, sel akan terhenti dalam keadaan tidak membelah (senescence). Salah satu teori mengapa sel memiliki kemampuan membelah yang terbatas adalah telomere-shortening.

Akumulasi kerusakan genetik dan metabolik

PRINSIP DASAR IMUNOLOGI 1. Sejarah Imunologi

Imun berasal dari kata munis = dilengkap/diberi, im-munis yang artinya tidak dapat/bebas dari.

Imun = keadaan bebas dari/terlindung dari/tahan akan suatu pengaruh buruk/penyakit.

Gagasan lama etiologi imunitas = keadaan bebas dari penyakit menular.

Ketika terjadi wabah pes Athena 430 sM/sampar di Cina, India,Yunani dikenal istilah Thucydides = orang sembuh pes boleh merawat pasien pes tanpa harus takut ketularan.

Lady Montague dan Louis de maupertuis = menemukan anjing dan mencit kebal jika diberi bisa kalajangking secara berulang.

Edward Jenner = memulai vaksinansi secara sistematis dan terstandarisasi (setelah penelitian terhadap wanita pemerah susu sapi).

Louis Pasteur = penemu vaksin rabies (mengobati dan mencegah rabies pada pasien yang digigit anjing).

Masa pencerahan konsep imunitas o konsep antibody (imunitas humoral) : Pfeiffer, Bordet, Ehrlich, Behring &

Kitasato. o Konsep sel fagosit (imunitas seluler) : Metchnikoff dan Koch

2. Pembagian imunitas

Imunitas bawaan

(non spesifik) Imunitas didapat

(spesifik)

Spesifitas Mengenali struktur

umum kelompok patogen

Mengenali struktur 3 dimensi dari antigen

Kemampuan dimodulasi

(dikurangi atau ditingkatkan)

Tidak dapat dapat

Sel & Genetika 2009


Kemampuan ditransfer(diadopsi)

Tidak dapat dapat

Waktu muncul awal Stelah imunitas non spesifik

Lamanya waktu bekerja

Segera pada jam2 pertama

Lebih lambat

Anggota leukosit Granulosit

(polimorfonuklear, cth : neutrofil) dan monosit

Limfosit (sel B dan Sel T)

3. a dan d = neutrofil b dan e = eosinofil c = basofil f = sel plasma g,h,I = limfosit j,k,l = monosit 4. Imunitas non-spesifik (bawaan)

benda asing ditahan oleh keutuhan integumen (sistem organ yang membedakan, memisahkan, melindungi, dan menginformasikan hewan terhadap lingkungan sekitarnya),epitel kulit, dan mukosa.

epitel dapat melindungi karena : o bersifat kedap air (air ajah ga tembus apa lagi bakteri) dikarenakan terdapat

tight junction yang tersusun oleh protein cadherin dan occludin. o mukosa epitel dilapisi musin musin = tersusun atas mukopolisakarida (polimer kompleks antara

protein dan polisakarida). fungsi = menjebak organism dan mencegah perlekatan (adhesi) resptor

bakteri dengan reseptor membran sel epitel.

Pertahanan epitel ini dapat ditembus jika : o Lapisan tanduk / musin berkurang/menipis. Hal ini dikarenakan:

Defisiensi vitamin A Transformasi ganas

Penyakit degeneratif o Pasca trauma : luka (diskontinuitas epitel mengakibatkan adanya hub ruang

antar sel dengan dunia luar). o Mikroba punya molekul u/ mengikat mmb sel. o Mikroba memiliki toksin/enzim pemecah keratin/musin.

Mobilisasi leukosit dan fagositosis o terjadi jika sel berhasil masuk dalam jaringan o sel sel yang terinfeksi akan bereaksi menghasilkan sinyal kimia pemanggil

leukosit, berupa sitokin dan kimioatraktan. o kemudian leukosit PMN akam bermigrasi aktif dari pembuluh kapiler menuju

sel pemanggil. Gerakannya disebut diapedesis. o Diapedesis dilakukan dengan :

membentuk pseudopodia membutuhkan ATP melawan arah gradient atraktan sitokin (kimiotaksisme) masuk di sela endotel kemudian berjalan di antara matriks antara sel membutuhkan protein khusus pada mmb leukosit yang akan berikatan

dengan protein khusus mmb endotel.

Proses migrasi dan diapedesis

1. Sinyal kimia seperti interleukin-1 dan TNF (Tumor Necrosis Factor) berikatan dengan reseptor (Cellular adhesion Molucule, CAM) tersebut di endotel mengaktifkan endotel menghasilkan kemokin dan adhesi molekul

Sel & Genetika 2009


2. Tahap Selektin = glikoprotein reseptor (antigen gol darah) cthnya sialil lewis pada leukosit akan melekat pada reseptor selektin (Surface endhotelial Lectin) endotel mengaktifkan kemokin reseptor pada leukosit, Lektin = protein reseptor yang mengikat suatu karbohidrat secara spesifik (ligan).

3. Tahap Kemokin = kemokin reseptor berikatan dengan kemokin -> mengaktifkan integrin reseptor pada leukosit.

4. Tahap Integrins = integrin reseptor berikatan dengan adhesi molecul yang disebut PECAM (platelet endothelial cell adhesion molecules) pada endotel -> diarahkan menyelinap di celah antar sel endotel (ekstravasasi) -> bergerak ameboid menuju daerah konflik untuk fagositosis

Fagositosis = proses menelan/memakan/menghancurkan benda asing. Terdiri dari 2 proses yaitu pengenalan dan penghancuran di dalam leukosit. o Pengenalan dan pengikatan

leukosit mempunyai reseptor untuk pengenalan dan pengikatan benda asing.

Bersifat langsung = kenali dan ikat sejumlah struktur yang ada pada patogen. Reseptor leukosit yang dapat mengenali struktur patogen secara langsung yaitu TLR (Toll Like Receptor) 4, reseptor manosa, reseptor N-formil-metionil, reseptor scavenger. Reseptor pada patogen PASTI tidak terdapat pada sel inang.

Bersifat tidak langsung = struktur pada patogen diikat dan dilapisi oleh protein penanda (tagging protein) yang disintesis oleh tubuh. Protein penanda tersebut :

o Antibodi /immunoglobulin o Komplemen (complemen=C): ada 9 protein (C1C9), C3

melekat pada patogen o Lekosit punya reseptor terhadap bagian ab/Ig yang dinamai

Fc FcR, Juga untuk C3 C3R. o Setelah benda asing diikat oleh reseptor maka mulailah endositosis.

Proses endositosis = sitoskeleton (terutama aktin) setempat menata diri sitoplasma menjulur ujung penjuluran berfusi membentuk fagosom lapisan lipid luar menjadi lapisan dalam fagosom dan begitu sebaliknya.

o Setelah pembentukan fagosom dilanjuti dengan dua proses di dalam sel :

Peleburan fagosom dengan lisosom fagolisosom Lisosom : mengandung bbg enzim hidrolase (hidrolisis ikatan kovalen) spt protease, glikosidase, esterase, fosfatase dll)

drastis konsumsi O2 (ledakan oksigen = oxygen burst)

o terjadi penambahan konsumsi oksigen untuk pembentukan spesies oksigen yang reaktif (reactive oxygen species = ROS) : H2O2 ,

1O2 , OH

.- ,

ClO- & IO

- (oksidator sangat kuat)

o Dibutuhkan enzim superoksida dismutase (SOD) dan laktoperoksidase (LPO) = mieloperoksidase (MPO)

o Konsumsi dan metabolisme glukosa melalui jalur heksosa monophospat shunt (HMP shunt) meningkat drastis.

o Jalur HMP shunt : 1. oksidasi glukosa secara dehidrogenasi dengan bantuan enzim glukosa

6-fosfat dehidrogenase (G 6-PDH) Glukosa + NAD

+ menjadi Pentosa-P +NADH

2. Oksigen berlipat mengakibatkan reoksidasi NADH oleh enzim NADH-oksidase (sitokrom-b558).

O2+NADH menjadi O2-+ NAD

+

3. Oksigen superoksida akan bergabung dengan ion H dengan bantuan enzim superoksida dismutase

O2-+2H

+ menjadi H2O2

4. Kemungkinan perubahan peroksida

H2O2 2OH.- : radikal hidroksil, sangat reaktif, menyerang ikatan

rangkap terutama pada lipid membran

H2O2 + Cl- / I

- H2O + ClO

-(ion hipoklorit)/IO

- (ion hipoiodit) :

oksidator sangat kuat, menyerang protein / asam nukleat. Reaksi dikatalisis LPO/MPO (Mieloperoksidase)

H2O2 + H2O2 2H2O+O2 oleh enzim katalase untuk melindungi jar. dari kerusakan (enzim antioksidan)

Imunitas Spesifik (yang didapat) o Muncul ketika imunitas non spesifik tidak dapat mengatasi pada jam jam

pertama. o Dapat muncul :

1.Murni seluler tanpa libatkan faktor protein terlarut (humoral) 2.Sebagai imunitas humoralab/Ig Sel : makrofag/APC (antigen presenting cell)/sel dendritik (pada kulit disebut juga sel langerhans), limfosit T & B (sel-sel inti utuh/bulat & sitoplasma relatif agranulosit).

o Ciri imunitas spesifik: sangat spesifik : dikenali sebagai aku -> respons berhenti dan dikenali

sebagai bukan aku-> tanggapan berjalan. Tidak hanya mengenali struktur umum patogen.

Menunjukkan kerjasama beberapa jenis sel o kerja sama erat makrofag (bbg bentuk) dg limfosit T & / B.

Sel & Genetika 2009


o Jika ada gangguan pada salah satu komponen maka system imun akan terganggu.

o Harus ada kecocokan genetic antara sel sel yang terlibat. o Ada sel memori o Hal2 di atas tidak terdapat pada imunitas non spesifik.

Fenomena tanggapan primer dan sekunder o Primer = terpapar pertama kali, meningkat secara lambat

(puncak pada 2 minggu dan 4 minggu mulai turun), hanya IgM,afinitas ab rendah

o Sekunder = kontak ulang dgn antigen, tanggapan cepat sekitar 2-3 hari, bertahan lama, imunitas humoral yang muncul IgG (serum, paling banyak); IgE(jaringan, sel mast dan basofil); IgA (cairan mukosa), IgE ada namun sangat sedikit, afinitas ab sangat tinggi.

Sel imunokompeten = sel yang khusus melaksanakan imunitas spesifik, terdiri

dari sel B, sel T, dan Makrofag. Kerjasama antar sel tsb dapat memicu tanggapan imun yang kuat.

Komunikasi dari 3 sel ini terjadi jika sinyal ditangkap oleh molekul reseptor yang akhirnya timbul tanggapan berupa transduksi sinyal.

Macam macam sinyal (caraka 1) : Interleukin (1-20), Interferon (IFN ,,), dan

TNF (TNF,,). Komunikasi antar sel tsb bersifat parakrin

Reseptor pada makrofag dan sel B (Major histocompatibility Complex). MHC I = pada sel berinti dan MHC II pada makrofag dan sel B.

Reseptor pada seluruh sel T = TCR (T Cell Reseptor)

Protein CD4 (sel T helper) dan CD8 (sel T helper) : memperkuat ikatan APC dan sel T

APC = sel inang yang terinfeksi Antigen pada APC -> disajikan oleh MHC I -> sel mengeluarkan IL-1 -> sel T sitotoksik berikatan dengan MHC melalui reseptor TCR -> ikatan tersebut diindera oleh CD8 -> sel T sitotoksik akan mengeluarkan perforin untuk membuat pori pada sel -> sel lisis.

APC = makrofag dan sel dendritik Antigen pada APC -> disajikan oleh MHC II -> sel mengeluarkan IL-1 -> sel T helper berikatan dengan MHC II melalui TCR -> ikatan tersebut diindera o CD4 -> memicu proliferasi, dapat hanya terbatas pada Th saja (Th-1) (imunitas seluler spesifik) atau Sinyal ke B (Th-2) menjadikan B yang sesuai bermitosis menjadi sel plasma kemudian membentuk antibodi (imunitas humoral spesifik). Pada saat yang bersamaan Thelper mensekresi IL-2 untuk memicu makrofag menghancurkan benda asing smbr antigen.

o Konstimulator dan sinaps imunologi (Pada kenyataan, kerja sama m,T & B tdk hanya melalui MHC-TCR-protein CD)

o Kompleks MHC-ag-TCR disebut sinyal 1 sedangkan kompleks B7-CD 28 sinyal 2. Sinyal 1 & 2 bersama-sama aktivasi T.

o Selain itu, diperlukan pula protein adhesi umum : Leukocyte Function-associated Antigen-1 (LFA-1) di mmb T

Intercellular Adhesion Molecule-1 (ICAM-1) di mmb m/APC

Gambar konstimulasi sinaps imunologi (yang LFA dan ICAM gak bias dikopi,,liat di slide ja yaah..)

Sel & Genetika 2009


- LYSOSOMAL STORAGE DISORDER -

Lisosomal Storage Disorder (LSD) adalah penyakit-penyakit yang diturunkan secara genetik autosomal, kecuali Fabri dan MPS-2, kedua penyakit tersebut yang ternyata terikat kromosom X. Patologis dari IEM- ketika gen bermutasi dan diturunkan, dan mengubah protein (enzim) yang dihasilkan, maka mengubah metabolisme sel. Beracun : disease Tidak beracun : variasi normal

Organel disease mengganggu kerja metabolik sel, yaitu katabolismenya (pada lisosom). Contohnya, peroxisome biogenesis disorder (ditemukan obatnya yaotu Lorenza oil, yang si dokternya cerita ada film2nya gitu), mithochondrial biogenesis defect ( salah satu penyakitnya adalah Leber : ciri-cirinya buta dan tuli), and lysosomal storage disorder. Pada keadaan normal, pH dalam sitosol adalah 7,2 dan lisosom pHnya 5. Apabila lisosom pecah, tidak selalu berbahaya, bila lisosom yang bocor hanya satu atau dua, sel dapat mengatasinya, alasannya, enzim-enzim lisosom tersebut tidak akan bekerja optimal bila

di luar lisosom. Lain halnya apabila tubuh sakit, maka pH sel dapat berubah dan bisa menjadi asam.

Lisosom pertama kali ditemukan di sel hati tikus oleh de Duve, merupakan organel recycle center karena berfungsi untuk mendaur ulang materi untuk digunakan lagi sebagai materi yang baru. Lisosom bekerja dengan cara : autophagy dan heterofagifagositosis, pinositosis, dan menggunakan reseptor dependen transpor- enzim yang dirombak di golgi, berikatan dengan manose 6-phosphate (sebagai marker, jadi enzim apakah dia..) dan keluar lewat trans membran golgi, berikatan dengan reseptor dan dibungkus oleh clathrine, masuk ke dalam lisosom, reseptor akan kembali ke golgi. Pada lisosom terdapat pompa H

+ yanga menjaga pH lisosom tetap asam (sama seperti

pompa Na+-K

+, pompa ini membutuhkan ATP).

Lisosom tidak berfungsi dengan baik karena : enzim tidak ada, aktivator tidak ada, marker tidak ada, atau enzim tidak dapat keluar-masuk dengan leluasa karena reseptor pada vesikel tidak ada. LSD digolongkan menjadi 2 jenis :

Enzimatik : Kurang atau defek asam hidrolisis Cacat metabolisme glycosaminoglycans Cacat degradasi glycan bagian glikoprotein Cacat degradasi glikogen Cacat sphingolipid degradasi komponen Cacat degradasi polipeptida Cacat degradasi atau pengangkutan kolesterol, kolesterol ester, atau lipid

kompleks lainnya

Sel & Genetika 2009


Ketiadaan aktivator penting (M6PR marker) Beberapa kekurangan enzim lysosomal

Non-enzimatik Transportasi cacat melalui membran lysosomal Transportasi dan pertukaran cacat

Ketidakadaan aktivator lebih berbahaya daripada ketidakadaan enzim hidrolisis, karena aktivator harus mengaktifkan 40 enzim yang ada di lisosom, bila semakin banyak enzim yang ga aktif, maka kecacatan pada penderita LSD semakin parah. Defect of acid hydrolases enzymes & M6PR marker : hurlers syndrome dan I-cell disease. Sel pada hurlers syndrome mengambil enzim dari luar setelah membuat vesikel kosong lalu endositosis dan memasukkan enzim dari luar, sedangkan I-cell disease, membuat enzim dan enzim dan vesikelnya dikeluarkan namun tidak ada reseptor maka enzimnya tetap di luar. Malah membentuk vesikel kosong (endositosis tapi tidak mengisi apa2). Transport and trafficking defects: enzimnya tidak dapat keluar masuk dengan leluasa karena tidak ada reseptor untuk enzim tersebut, contoh pada reseptor enzim cystine dan lysine, dengan tidak adanya reseptor enzim cystine, maka enzim cystine menumpuk di dalam lisosom.

Ciri-ciri penderita LSD : Bentuk wajah tidak normal, edema (terkadang dengan lidah yang membesar),Kegelapan kornea atau kelainan okular,Mata berwarna keruh (cloudy),Umbilical / inguinalis hernias (pembesaran bagian perut),Bercak biru keunguan pada kulit atau Angiokeratoma,Deformitas pada sendi atau skeletal,Lemah otot atau kurangnya kontrol, kegagalan neurologik, dan penurunan fungsi motorik atau

perkembangan lainnya,Organomegali (pembesaran organ), terutama pada hati dan limpa,Tubuh pendek, pertumbuhan terhambat. Patogenesis klinisnya, umumnya saat bayi lahir normal dan memburuk seiring bertambahnya usia akan terlihat tanda-tanda tidak normal akibat menumpuknya materi yang tidak tercerna dalam lisosom. Bentuk penyakitnya berbeda-beda tergantung enzim yang tidak adanya, dan dikategorikan sesuai apa yang ditumpuk.

Prinsip pengobatannya: 1. mengganti enzim (dengan obat-obatan/ molekular chaperonsmengubah bentuk

enzim sehingga dapat berfungsi normal,

gene therapymemasukkan gen yang normal, dan menggunakan virus,

replacement enzymesifatnya supportive saja, dan terus menerus) ; 2. mengurangi substrat; Contoh-contoh penyakit (berdasarkan pasien yang ada) 1. Tay Sach defisiensi enzim: akibat mutasi sehingga manose-6-phospat ga bisa berikatan dengan enzim 2. MPS tipe 2/ Hunter syndrome 3. Sly disease termasuk kasus yang jarang (hanya ada 30 kasus di dunia), mudah terinfeksi karena tidak mampu mencerna bakteri 4. Niemann-Pick Tipe 1 Foam cells menyerang otak 5. Methachromatic Leucodystrophy ditandai dengan adanya regresi (setelah mencapai kepandaian tertentu, penderita mengalami kemunduran). Dapat diobati dengan bone marrow transplatation, namun dilakukan sebelum penderita berusia 1 tahun karena belom terjadi penumpukan di otak.

Sel & Genetika 2009


6. Pompe jantungnya membesar, penderita lemas dan tidak dapat melakukan apa-apa, diobati dengan dibuat enzim yang disuntikan dengan frekuensi tertentu (replacement enzyme)

- HOMEOSTASIS - Fisiologi Fisiologi adalah ilmu yang mempelajari berbagai fungsi tubuh manusia, mekanisme pertahanan fungsi tubuh manusia, & dan fungsi tubuh yang tidak bisa dipisahkan dari struktur anatomis manusia.

Sel membangun sistem tubuh, sistem tubuh mempertahankan homeostasis, & homeostasis penting bagi kelangsungan hidup sel. Sel Sel adalah unit dasar, baik secara struktural maupun fungsional pada makhluk hidup. Sel memilkiki beberapa sifat dasar serupa:

Metabolisme makronutrien, menggunakan O2, menghasilkan energi

Berbagai hasil akhir proses kimia sel dikeluarkan ke cairan interstisial

Hampir semua sel mampu mereproduksi diri

Tersusun dari komponen kimiawi (atom: oksigen, karbon, hidrogen, nitrogen molekul: protein, karbohidrat, lemak, asam nukleat [materi genetik DNA]).

Sel memiliki beberapa fungsi esensial untuk kelangsungan hidup sel:

Mengambil nutrien dan O2 dari lingkungan sekelilingnya

Menggunakan nutrien (KH, lemak, protein) dan O2 melalui berbagai reaksi kimiawi untuk menghasilkan energi bagi sel.

Mengeluarkan CO2, dan berbagai produk sel ke ruang sekeliling sel.

Sintesis protein dan berbagai komponen yang diperlukan untuk struktur sel, pertumbuhan dan untuk bermacam fungsi sel.

Mengendalikan pertukaran materi antara sel dengan cairan interstisial sekelilingnya.

Memindahkan berbagai materi dari satu bagian sel ke bagian lain dalam menyelenggarakan kegiatan sel.

Sensitif dan responsif terhadap berbagai perubahan di millieu interieur.

Hampir semua sel dapat melakukan reproduksi. Extracellular Fluid (ECF)/ Cairan Interstisial Adalah cairan yang mengalir di seluruh tubuh yang berada di luar sel dan berfungsi mengatur homeostasis. ECF memiliki kandungan: ion (Na+, K+, Ca++, Cl-, bikarbonat), nutrien (glukosa, asam lemak, asam amino), O2 & CO2, & produk sel. Sistem tubuh berusaha mempertahankan kesetimbangan homeostasis:

Sistem saraf, bekerja melalui sinyal untuk mengendalikan reaksi segera

Sistem respirasi, mengambil O2 dan membuang CO2 ke lingkungan; membantu mengendalikan pH dengan menyesuaikan kadar CO2

Sistem pembungan, mengendalikan volume, komposisi elektrolit, dan pH; membuang kotoran dan air, garam, asam, dan elektrolit berlebih.

Sistem pencernaan, mengambil nutrisi, air, dan elektrolit dari lingkungan dan mentransfernya ke dalam plasma; mengeliminasi sisa makanan.

Sistem endokrin, bekerja melalui hormon untuk mengendalikan proses yang memerlukan durasi dari pada kesegeraan.

Sistem integumen, melayani sebagai barier pelindung antara lingkungan luar dan tubuh; kelenjar keringat penting dalam pengaturan suhu

Sistem imun, melindungi dari invasi asing dan sel kangker; memungkinkan untuk regenerasi jaringan yang rusak.

Sistem otot & rangka, mendukung tubuh (struktural) dan memberikan kemampuan tubuh untuk bergerak; otot yang dapat menghasilkan panas berguna untuk mengendalikan suhu; kalsium juga tersimpan di tulang

Sistem reproduksi, tidak esensial untuk menjaga homeostasis, tetapi penting untuk kelestarian spesies tertentu.

Bila terjadi kegagalan pada salah satu sistem tubuh dalam mempertahankan homeostasis, sel-sel tubuh akan menderita. Hal ini menyebabkan seorang individu menjadi sakit, jika tidak dapat dikendalikan dapat menyebabkan kematian. Homeostasis Homeostasis berasal dari kata homeo (sama) & statis (konstan). Homeostasis berarti pemeliharaan kondisi lingkungan (milieu interieur) yang konstan dengan cara aktif

Sistem Tubuh

Sel Homeostasis

Sel & Genetika 2009


mempertahankan kemantapan berbagai komponen insterstisial yang memungkinkan sel untuk bertahan hidup. Faktor-faktor homeostasis yang penting untuk dipertahankan:

Konsentrasi nutrien, O2, CO2, waste product, air, garam dan berbagai elektrolit

pH

Suhu

Volume & tekanan Sistem Kontrol Homeostasis Sistem kontrol homeostasis berfungsi untuk menjaga homeostasis. Sistem kontrol ini dapat mendeteksi penyimpangan dari normal, mengintegrasi informasi dengan informasi lain yang relevan, dan menyesuaikan aktivitas sistem tubuh untuk mengembalikan homeostasis ke keadaan yang ideal. Sistem kontrol homeostasis dapat dibedakan menjadi: intrasel (mengendalikan fungsi sel, dilakukan oleh sistem genetik), intrinsik (kontrol dari organ dan untuk organ tertentu, ex: sistem otot mengatur homeostasis sistem oto), dan extrinsik (kontrol dari sistem organ tertentu yang mengatur seluruh organ lain dari luar, dilakukan oleh sistem saraf dan endokrin). Sistem Saraf

Mengkoordinasi aktifitas organ-organ vital di dalam tubuh (viscera) dalam merespon perubahan lingkungan luar dan lingkungan dalam dengan cepat.

Sistem saraf terdiri dari tiga bagian utama: o Sensorik, mendeteksi keadaan tubuh atau keadaan lingkungan tubuh. o Sistem saraf pusat (otak, batang otak, medula spinalis), menyimpan

informasi, mencetuskan pemikiran, menentukan reaksi sebagai respons terhadap asupan sensorik.

o Motorik, menghantarkan impuls saraf dari sistem saraf pusat sebagai respon yang sesuai.

Sistem Endokrin Bekerja melalui hormon yang diangkut ke seluruh tubuh dalam sistem sirkulasi

dan mengatur fungsi berbagai seluruh tubuh.

Bekerjasama dengan sistem saraf untuk mengendalikan keadaan homeostasis. Mekanisme Umpan Balik Untuk menstabilisasi faktor fisiologis, diperlukan mekanisme respon setelah terjadi perubahan. Sistem kontrol homeostasis bekerja terutama menggunakan prinsip mekanisme umpan balik negatif (negative feedback). Negative feedback memicu respon yang mengembalikan faktor kepada keadaan normal (melawan perubahan). Contoh negative feedback:

CO2 meningkat di ECF (rangsang inisiasi) peningkatan ventilasi paru paru mengeluarkan lebih banyak CO2 dari tubuh penurunan kembali CO2 di ECF

Berkebalikan dengan itu, terdapat juga mekanisme umpan balik positif (positive feedback), yaitu respon yang memicu faktor yang berubah menjadi semakin jauh dari keadaan normal. Positive feedback ringan dapat diatasi oleh negative feedback, namun jika terlalu parah dapat menyebabkan vicious cycle yang dapat berujung pada kematian. Contoh positive feedback yang umum terjadi adalah pada kelahiran bayi: Bayi turun serviks uteri teregang impuls dari serviks kontraksi uteus serviks

makin teregang impuls makin kuat kontraksi uterus makin kuat bayi lahir Adaptasi Adaptasi adalah penyesuaian diri dengan memberi response terhadap stimuli yang terjadi baik di lingkungan dalam maupun luar. Respon ini dapat dibedakan menjadi respon segera dan respon yang berlangsung lama (bertahap). Respon Segera

Rangsang nyeri peningkatan tekanan darah

Kerja fisik peningkatan tekanan darah adaptasi segera untuk mensuplai otot-otot yang bekerja dengan suplai darah.

Respon Bertahap Perubahan biokimiawi pada otot yang terlaltih

o Peningkatan jumlah kapiler darah yang mensuplai otot o Peningkatan suplai darah, protein kontraktil, dan protein penyimpan

oksigen (mioglobin).

Adaptasi terhadap lingkungan baru: hipertrofi otot, peningkatan ukuran tiap sel otot

Sel & Genetika 2009


- ISOTOP DALAM APLIKASINYA BIDANG KEDOKTERAN -

Terlebih dahulu, saya meminta maaf kepada teman-teman, akibat pemahaman saya yang sangat rendah terhadap kuliah ini, saya kurang dapat memahami materi ini dengan baik. Namun demikian, saya berusaha memaksakan untuk paham dan inilah hasil pemaksaan terhadap pemahaman saya (apa sih). Selamat membaca dan semoga membantu yaa.. Maaf kalo ga bisa membantu banyak Notasi penulisan untuk atom-atom yang dituliskan di tentir ini adalah :

AXZ ; di mana A itu

nomor massa (massa proton + neutron, massa elektron diabaikan karena kecil banget), sama Z itu nomor atom (yang berarti jumlah proton. Untuk atom, sama juga dengan jumlah neutron, tapi bakalan beda di ion). Oh iya, kalo ketemu tulisan seperti ini : N-14, itu artinya unsur nitrogen dengan nomor massa 14 (sama aja kek tulisan

14N7) dianggep

lo dah tau berapa nomor atom N hehe.. Pertama-tama, kita perlu tau dulu apa itu isotop. Unsur di ala mini ternyata ga cuma eksis (cie ilah) dalam 1 bentuk aja, misalnya atom karbon / C, ga cuma satu bentuk atom aja yang dikenal. Ternyata, ada beraneka macam atom karbon. Sebagai gambaran, ada 7 macem atom C di alam, misalnya

11C6,

12C6,

13C6,

14C6, dan macem-macem lagi lah.

Tapi,dari macem-macem atom karbon ini, ga semuanya stabil. Maksudnya stabil? Stabil maksudnya kalo ditaruh (diekspos) begitu aja, jumlahnya ga akan berkurang sampai kapanpun kecuali ada yang nyolong (HAHA GA LUCU AH). Sementara itu, yang ga stabil bakalan berkurang karena ada yang meluruh (decaying process). Atom karbon yang ga bakalan meluruh (stabil) yang ada di alam adalah

12C6 sama

13C6. Untuk unsur khusus,

seperti hidrogen, punya nama untuk isotop tertentu (di unsur lain ga ada nama khusus, misalnya C-12, C-13, C-14 ya semua namanya sama : karbon). Yakni:

1H1 dikasih nama

hidrogen, 2H1 dikasih nama deuterium, sama

3H1 dikasih nama tritium. Jadi jangan bingung

kalo denger istilah itu, karena semuanya mengacu ke isotop hidrogen tertentu. Nanti selama pembahasan di sini, kita juga bakalan ngomongin tentang gelombang elektromagnetik dan spektrumnya. Apa itu? Intinya, cahaya tampak di mata kita (misal: pelangi pelangi alangkah indahmu merah kuning hijau di langit yang biru) itu cuma sebagian kecil dari gelombang elektromagnetik. Trus mungkin lo nanya, apa sih yang bedain (bahasa keren: mengklasifikasikan) gelombang elektromagnetik satu sama yang lain? jawabannya adalah frekuensi, dan otomatis panjang gelombangnya. Inget kan rumus c = . f ; nah karena c itu tetep (mendekati 3 x 10

8), otomatis kalo (panjang

gelombang) naek, maka f (frekuensi) akan berkurang. Ya kan? Sip.. lanjut

Nah, makin ke kiri, panjang gelombangnya makin pendek. Makin ke kanan, makin tinggi. Otomatis, frekuensi di sebelah kiri itu makin tinggi, dan frekuensi di sebelah kanan makin tinggi. Oh iya, kalo disebut gelombang radio, bisa termasuk FM, TV, ato mungkin AM (yang adanya di sebelah kanan, berarti frekuensi rendah panjang gelombang besar). Lalu, di bagian visible light itu digedein dari bagian yang kecil itu. Nah itu dia warna yang bisa keliatan oleh mata-mata kita. Jadi intinya warna yang bisa kita liat itu karena adanya perbedaan panjang gelombang (ato frekuensi) dari gelombang elektromagnetik. Cuma di rentang situ yang bisa kita lihat dengan mata (jadi batasan penglihatan kita terbatas). Selain itu, kita ga bisa lihat.. Ngeri lagi kalo kita bisa liat gelombang-gelombang selain cahaya tampak. Bayangin, lo bisa ngeliat di deket lo ada gelombang-gelombang HP yang keliatan dengan mata.. ato kalo lagi denger radio, di deket radionya keliatan ada cacing-cacing keluar HYAHAHAHA. Dari cahaya tampak, ungu yang paling gede frekuensinya, merah yang paling kecil frekuensinya. Sekarang (nah udah ga sabar kan) kita masuk ke bagian yang cukup mengerikan yakni tentang isotop dan hubungannya dengan sel dan genetika, modul yang lagi kita belajarin sekarang.. Waktu kuliah dulu, kita inget banget disebutin istilah-istilah kayak SILAC, ICAT, iTRAQ, LOPIT, dan sebagainya ngeri amet sih, tapi ternyata semua itu berujung ke satu hal. Mereka semua ternyata (baru tau juga gw) adalah teknik yang digunakan untuk ujung-ujungnya make suatu teknik lain yang dinamakan spektroskopi massa (mass spectrometry). Apa itu spektrometri massa? Ini adalah teknik buat analisis komposisi elemen dari suatu sampel atau molekul. Misalnya, ada sampel batu yang ingin dilihat komposisi batunya apa aja. Nah, dengan teknik spektroskopi massa nanti bisa keliatan komposisi dari batu ini apa aja. Spektrometri massa juga bisa dipake buat nentuin struktur kimia molekul tertentu, terutama peptida (polimer asam amino rantai pendek), dan struktur biomolekul lainnya.

Sel & Genetika 2009


Ada juga teknik lain untuk mendeteksi apa-apa aja yang ada di suatu sampel, yakni dengan menggunakan alat yang namanya flow cytometer, dengan proses flow cytometry (selanjutnya gw singkat FC). FC ini (biasanya) menggunakan sinar laser, dengan cara kerja alat berdasarkan prinsip penyebaran cahaya (light scattering); dan pancaran sinar fluorosensi. Perlu diketahui, fluorosensi adalah peristiwa satu molekul menyerap cahaya dengan energi dan panjang gelombang tertentu, yang kemudian molekul yang nyerep cahaya itu memancarkan (ato mengeluarkan) cahaya dengan energi yang lebih rendah (atau panjang gelombang yang lebih besar). Oke? Oh iya, kita juga perlu tahu gimana cara kerja flow cytometry, karena bakalan kepake banget buat penjelasan selanjutnya, apalagi tentang STABLE ISOTOPNYA gyahaha Nah, flow cytometer itu gambaran skematis kerjanya kayak gini:

Nah, sampel yang bakalan dianalisis itu biasanya ditambahin pewarna organik (organic dye, sebagi contoh yang paling terkenal itu fluorosecin), yang juga biasanya bersifat flurosens, yang mungkin bakalan nempel di komponen sampel tertentu. Ato untuk pemeriksaan lain bisa juga menggunakan zat flurosens yang bisa menempel di reseptor sel tertentu. Kemudian,sampel ini dimasukin ke dalam semacam tabung yang difokuskan secara hidrodinamik (menggunakan fisika mekanika fluida lah intinya), kemudian partikel-partikel ini bakal ditembak dengan sinar laser dengan panjang gelombang

monokromatik tertentu (namanya sinar laser pasti monokromatik, satu panjang gelombang tertentu, tidak akan menyebar melalui prisma). Nah, partikel-partikel yang terkena ini bakal (yang flouresens), akan tereksitasi (baca: tingkat energinya menjadi tinggi), lalu dalam waktu yang sangat singkat akan kembali ke energi stabilnya sambil memancarkan energi dalam bentuk cahaya (inget, cahaya mengandung energi). Sementara itu, di luar sifat flurosensnya, si laser yang terhalangi sama si partikel ini, bakal ada yang tetep merembet ke depan (ini namanya forward light scatter, ini bakal menjadi bahan untuk deteksi berpa sih ukuran si partikel), sama juga ada yang bisa jadi menyebar kemana-mana / nama laennya sideward light scatter (umumnya ada detektor di arah 90

o,

nah pancaran sinar laser kemana-mana ini bisa deteksi seberapa rumit sih struktur si partikel). Nah, cahaya-cahaya yang ini (baik akibat perpendaran flurosens, forward light scatter, ato sideward light scatter) bakal dideteksi sama detektor, kemudian bakal dihasilin grafik-grafik. Grafik ini bakalan dipake buat nentuin misalnya apa yang dikandung sama si sampel yang dianalisis itu. Kira-kira, prinsip kerjanya begitu.. Trus, apa gunanya ini?? Banyak banget lagi, misalnya, bisa dilewatin darah yang bakal dianalisis, dari analisis flow cytometry bakal keliatan ukuran sel darah misalnya, komposisinya, jumlah sel darah tertentu, jenisnya, dan lainnya. Maksudnya dari eksitasi itu seperti ini. Misalnya, Alexa Flour 488, bakalan nyerep energi paling banyak (molekul Alexa Flour 488 bakalan paling banyak tereksitasi) kalo dikasih sinar dengan panjang gelombang 488 nm. Nah, kalo seperti ini, ketika memancarkan energi (kan udah gw bilang, kalo dikasih energi dia bakalan mancarin energi dengan panjang gelombang yang lebih panjang), dia bakalan mancarin cahaya dengan panjang gelombang 520 nm. Nah, nanti panjang gelombang ini dianalisis oleh software flow cytometer. Apa itu Quantum Dots (Qdot)? Sering juga disebut nanokristal. Quantum dots itu sebenernya sebuah semikonduktor (semikonduktor itu material yang sifatnya antara konduktor dan isolator, jadi konduktivitasya bisa diubah dengan stimulus eksternal, misalnya voltase; bandingkan dengan konduktivitas konduktor murni, contohnya besi. Besi, ga peduli apapun kondisinya, dia pasti jadi konduktor (bisa menghantar listrik, ya kan, sementara si semikonduktor ini perlu pengaturan tertentu biar bisa jadi menghantar listrik)). Nah, Qdot ini adalah sebuah semikonduktor yang sangat sangat kecil (ukurannya nano cuy!, sekitar 2 10 nm, lebih kecil dari ukuran virus terkecil, buatan manusia pula, DAHSYAT!). Nah, di ukuran yang kecil buanget ini, Qdot agak beda dengan semikonduktor yang umum. INtinya Qdot juga bakal dipake sebagai pewarna fluorosens, yang bakal mancarin sinar setelah dipaparin sinar tertentu (sama kan kek flourosens yang biasa), tapi dia punya beda dengan pewarna organik biasa. Beda utamanya adalah Qdot bisa dipake untuk sinar eksitasi dengan panjang gelombang yang seragam, untuk jenis-jenis Qdot yang beda. Sementara itu, pewarna tradisional seperti fluorescein kan banyak macemnya, nah

Sel & Genetika 2009


dia harus menggunakan laser pengeksitasi dengan panjang gelombang yang beda-beda, sehingga bakalan lebih repot (karena nantinya harus pake filter-filter tentu supaya mesin pengolah hasilnya ga bingung bedain gitu hehe),,, TAPI Sekarang udah eranya STABLE ISOTOP nah, jadi sekarang mereka udah jarang make yang namanya fluorescence dying, ayo Qdot lagi, tapi udah pake stable isotop sebagai marker alias penanda.. (sadar ga apa guna pewarna fluorescence ato Qdot, semuanya tuh buat menandai komponen tertentu dari sampel biar bisa dibedain melalui alat FC). Lho, kenapa pake stable isotop? Rupanya ada kelebihan penggunaan teknologi modern ini, yakni bisa lebih dari 100 penanda (marker, ato biomarker, sami mawon = sama saja) dalam satu analisis sekaligus, trus signalnya lebih terfokus dan tidak ada distorsi sinyal / overlapping sinyal yang bakalan banyak ditemuin apalagi kalo kita gunain teknik fluorescence dying (ini sebenernya konsekuensi akibat penggunaan banyak fluorescence marker/dying secara sekaligus banyak, karena kan setiap marker punya panjang gelombang absorbsi khusus yang kemudian mancarin gelombang eksitasi khusus juga, nah kalo dipake sekaligus dalam 1 kali analisis bakal ada overlapping area yang bikin bingung mesin FC, ato bakal membuat hasilnya kurang akurat, ngerti kan..).. Jadi, kesimpulannya, stable isotop bakalan dipake sebagai pengganti fluorescence marker/dying dan juga Qdot hehe (tapi sekarang ini kalo gw baca-baca penggunaan fluorescence dying masih banyak banget dipake oleh mesin-mesin FC..) Nama teknologi baru ini adalah DVS (ga nemu singkatannya, kekna ini nama perusahaan yang ngembangin deh haha), alatnya namanya CyTOF, trus nama reagennya itu MAXPAR haha.. (serius, gw liat ini di website yang jualan alat kek ginian, ini aja di brosur produknya buahaha). Disitu ditulis MAXPAR itu analog sama fluorophores, yakni menggantikan si fluorescent dengan elemen stabil dan non-radioaktif isotop. Analisis dilakukan oleh mesin CyTOF dengan prinsip dasar spektrometri massa elemental (misalnya proses spektrometri massa dengan cara spesifik, yakni: ICP-MS, alias Inductively coupled plasma mass spectrometry apa pula ini ) Sekarang ini, udah lebih dari 100 isotop dipake buat penanda.. Pengunaan stable isotop makin marak selain karena udah gw sebutin tadi di atas, dia juga bisa meningkatkan akurasi dan sensitivitas lho.. haha.. Inti penggunaan stable isotope ujung-ujungnya harus dikaitin sama mass spectrometry (liat aja contoh dari jodoh si CyTOF sama si MAXPAR haha). Isotop kan jadi marker alias penanda di substansi yang bakal dianalisis. Karena isotop-isotop punya massa berbeda, mass spectrometry bakal menghasilkan data yang bisa disimpulin nantinya tentang komposisi substansi yang dianalisis. Ini bakalan banyak banget dipake buat analisis kimia organik misalnya, contoh: dari mana sih ketauan kalo reaksi kimia X + Y, atom C yang pindahnya berasal dari X apa Y (anggep aja X dan Y punya C masing-masing), nah penggunaan isotop ini bakalan kepake. Contoh laen kegunaan dari isotop:

ICAT alias isotope-coded affinity tag ~ ini adalah metode yang umumnya dipake buat dapetin info tentang protein (nama kerennya quantitative proteomics) dalam sampel tertentu, juga bisa bandingin sampel protein di satu sampel dengan sampel lain. Jadi, bisa dipake misalnya buat bandingin sampel dari orang sehat sama orang sakit. Inti perlakuan dengan teknik analisis ICAT ini adalah sampel protein satu diberikan isotop ringan dan yang lain diberikan isotop berat. Sampel bakalan dianalisis pake LC-MS (liquid chromatography-mass spectrometry).. Contohnya, gw pengen analisis protein ragi yang tumbuh di kondisi aerob dan anerob.. Nanti ditumbuhin dalam media tertentu, di-sentrifuge, peletnya diambil, trus dianalisis. Salah satu ada yang ditambah isotop berat, yang lain ditambah isotop ringan. Campurin keduanya dalam 1 tabung, lalu tambahin protease untuk motong-motong proteinnya menhjadi bentuk-bentuk potongan lebih kecil (jadi peptida). Kemudian, gunakan molekul avidin (dia fungsinya kek magnet, bakal narik fragmen protein ini). Sekarang, saatnya kita analisis dua populasi protein ini, yang bisa dipisahkan berdasarkan ukuran. Intinya bisa kelihatan bedanya deh (sumpah gw bener-bener susah nangkep ini, ada animasinya tapi bingung bener) iTRAQ alias isobaric tag for relative and absolute quantitation, juga dipake buat labeling protein secara kovalen (lagi-lagi iTRAQ itu merk dagang haha), intinya juga dipake buat me-label peptida dengan stable isotop. Bisa sampe delapan sampel biologis, sehingga memungkinkan identifikasi secara simultan. (diambil dari brosurnya :) ) ~ iTRAQ akan dianalisis dengan metode spektrometri massa khusus, yakni TANDEM MASS SPECTROMETRY (disingkat: MS/MS) TMS sendiri adalah mass spectrometry bertahap (duh, gw ga kebayang tentang prosesnya maaf ya teman-teman huhu) SILAC itu stable isotope labeling by amino acids in cell culture lagi-lagi sama, buat menentukan perbedaan protein di dua (atau lebih sampel). Ini metode yang cukup sering digunakan. Ditumbuhkan dalam kultur sel, yang satu diberikan media pertumbuhan dengan asam amino normal; yang satunya dengan asan amino ditambah stable isotope (heavy). Akhirnya juga melalui proses mass spectrometry buat analisis lebih lanjut. Semua isotop stabil (ato disebut juga stable nucleids) yang punya jumlah proton ganjil punya momen magnet di dalam inti atomnya (juga momentum sudut atom) Radioimmunoassay itu teknik buat nentuin konsentrasi antigen, dengan membuat antigen seseorang yang udah diketahui menjadi radioaktif, dengan penggunaan isotop radioaktif yang memancarkan sinar gamma (biasnaya dipake iodine). Iodin ini ditempelin ke tirosin. Nah, antigen yang udah ditandain sama isotop radioaktif ini dicampur sama antibodi yang mengenai antigen itu, dan mereka pacaran. Kemudian, serum dari sampel orang yang belum diketahui tentang antigen itu ditambahkan. Ini mengakibatkan

Sel & Genetika 2009


unlabeled (ato antigen dari orang ini, kan ga dikasih isotop radioaktif) antigen ini bersaing secara ketat dengan antigen yang udah dikasih radioaktif ini untuk mendapatkan hati si antibodi. Nantinya, banyak antigen unlabeled ini yang bakal nempel dengan antibodi, sehingga konsentrasi si antigen unlabeled yang belom berikatan bakalan berkurang. Rasio antara antibodi-antigen labeled dengan antibodi-antigen unlabeled juga berubah. Ini yang menjadi bahan olahan untuk deteksi. Spektroskopi NMR ~ intinya metode spektroskopi ini berdasarkan sama molekul yang bisa menyerap gelombang radio (khususnya intinya yantg menyerap) dalam medan magnet tertentu. Ada inti atom yang bisa spin (misalnya inti-inti dari atom yang jumlah protonnya ganjil), ato ada yang ga bisa spin (misalnya inti-inti dari atom yang jumlah protonnya genap). Tapi ada yang paling sering disebut, yakni H dan C-13 (inget H cuma punya 1 proton, ganjil kan). Oleh karena itu, C-12, misalnya, ga bisa spin. Contohnya penggunan NMR nanti adalah pada MRI, dengan prinsip spin, bukan eksitasi. Prinsip kerja MRI tuh karena tubuh kita banyakan dari air (H2O), ada medan magnet yang mempengaruhi soal spin-spin si atom H ini, yang sempet berubah karena medan magnet tertentu namun untuk waktu tertentu kembali ke keadaan normal. Gejala ini bakalan bisa ditangkep sama reseptor. Kalo misalnya ada tumor, waktu untuk spinnya kembali ke keadaan normal bisa jadi berbeda sama sel normal, jadi bisa terdeteksi kalo oh ada penyakit toh (intinya sih gitu). Oh ya teman-teman, saking gw bingung akan kerunutan materinya, mungkin ada beberapa facts yang udah gw tulis di sini aja, dihafalin aja deh kalo bisa haha: C punya 8 isotop; N punya 7 isotop Sinar UV (ultraviolet) yang dikenai ke molekul tertentu bisa menaikkan paling tidak

satu elektron dari orbital normalnya ke orbital yang energinya lebih tinggi. Sementara itu, infrared cuma bisa mengubah amplitudo vibrasi molekul

UV menghasilkan eksitasi, visible light (cahaya tampak) menghasilkan spin, infrared

(IR) menghasilkan vibrasi panas (kurang ngerti) Radioimmunoassay menggunakan isotop tidak stabil (unstable isotope) Materi yang cukup menarik, yakni tentang cara baca dari hasil flow cytometry. Nah, alat ini bakalan ngehasilan suatu gambar abstrak yang cara bacanya seperti ini. Misalnya, flow cytometry dari darah orang, biar bisa kelihatan komponen-komponennya kayak gini nih. Seperti yang udah dibilang di awal-awal, kalo yang namanya forward scatter bakal nentuin ukuran dari partikel. Untuk grafik forward scatter (sb X) dan jumlah kejadiannya / cell count (sb Y), bakalan keliatan kalo ternyata di skjala antara 50-100, jumlahnya paling banyak Kalo yang grafik kedua (mestinya ada warna ijo, merah, biru), nah ini masalah side scatter, yang nentuin kekompleksan ato kerumitan struktur internal dari partikel).

Dari sini keliatan kalo ada tiga struktur kerumitan yang menunjukkan ada tiga jenis partikel berbeda (kita dah tahu partikel di sini adalah jenis sel darah, karena yang dilewatin ke flow cytometer itu darah). Nah, grafik yang ketiga ini merupakan kombinasi dari grafik 1 dan grafik 2. Sb- nya adalah forward scatter (yang proporsional sama ukuran sel); dan sb-y itu side scatter (yang proporsional sama kerumitan strukturnya). Dari sini bisa keliatan kalo daerah-daerah yang ukurannya relative kecil dan kurang rumit itu limfosit, yang agak lebih gede tapi masih belum terlalu rumit itu monosit; dan yang paling gede dan paling rumit pula itu neutrofil. Demikian juga buat analisis yang fluorescence ya

Sekian dulu tentir kali ini, semoga bermanfaat : ). Sumatif II sukses! 2009 BISA! Kritik dan saran teman-teman kami tunggu ^^. Terimakasih buat yang udah berkontribusi dalam pembuatan tentir ini:

Angela Christina Arcci Pradessatama Evan Regar Karina Maharani Pramudya Robbins & Sherwood!

part II coming soon

Tentir Sel & Gen Siepend 2009 - Sumatif II Part 1

Documents

Transcript of Tentir Sel & Gen Siepend 2009 - Sumatif II Part 1