Peran Radikal Bebas Pada Reperfusi Cerebral Atau Miokardium

1

PERAN RADIKAL BEBAS PADA ISKEMIA-REPERFUSI SEREBRAL ATAU MIOKARDIUM

P R O D I A D I A G N O S T I C S E D U C A T I O N A L S E R V I C E S

Rita Kurniasih dan Andi WijayaLaboratorium Kimia Klinik, FMIPA, Universitas Padjadjaran Bandung

Laboratorium Klinik Prodia

Abstrak

Iskemia serebral atau miokardium dapat menyebabkan kerusakan neuron danmiosit yang fatal dan irreversible, sedangkan reperfusi atau reoksigenisasijaringan tersebut dapat memperburuk dan memperluas kerusakan jaringan.Selama iskemia, terutama pada saat reperfusi, sejumlah radikal bebas dibentukmelalui beberapa mekanisme. Peningkatan pembentukan radikal bebasbersamaan dengan penurunan perlindungan antioksidan tubuh akanmenyebabkan terjadinya stress oksidatif yang dapat merusak membran maupunDNA sel.

Peningkatan kadar kalsium selama iskemia dapat meningkatkan aktivitasbeberapa enzim yang diketahui dapat mendegradasi sitoskeleton proteinmembran sel. Adanya hubungan antara produksi radikal bebas, influks kalsiumke dalam sel maupun efluks kalsium menunjukkan bahwa radikal bebasmerupakan faktor penting pada homeostasis kalsium.

Peran Nitric Oxide (NO) pada iskemia adalah kompleks. NO dapat memiliki peranprotektif maupun merusak sel. NO yang dihasilkan oleh eNOS memiliki sifatprotektif pada saat ataupun setelah iskemia serebral dan miokardium melaluipeningkatan vasodilatasi, mencegah agregasi trombosit dan ekspresi VascularCell Adhesion Molecule (VCAM-1) serta mengatur kontraktilitas miokardium. Efektoksiknya dimediasi oleh reaksi NO dengan radikal superoksida membentukperoksinitrit, suatu oksidan kuat yang dapat menitrosilasi protein dan merusakDNA sel.

Dari beberapa penelitian pada hewan dan manusia menunjukkan bahwakerusakan oksidatif pada membran lipid dan protein membran sel meningkatselama iskemia dan reperfusi, tetapi untuk menentukan kerusakan yangdisebabkan oleh iskemia atau reperfusi bukanlah hal yang mudah.

Aktivitas antioksidan diketahui dapat menetralisir kerusakan yang disebabkanoleh aktivitas radikal bebas pada keadaan patologis, seperti iskemia-reperfusiserebral-miokardium.

Pemeriksaan status antioksidan dapat digunakan untuk memperkirakanterjadinya stress oksidatif, sehingga dapat dilakukan intervensi denganpemberian antioksidan.

3451

ForumDiagnosticum

ISSN 0854-7173 | No. 1/2002

LABORATORIUM KLINIK

PERAN RADIKAL BEBAS PADAISKEMIA-REPERFUSI SEREBRAL ATAU

MIOKARDIUM

2


PENDAHULUANTrombo-emboli merupakan penyebab utama peningkatan morbiditas dan mortalitas di beberapa negara maju danberkembang. Infark miokardium dan serebral merupakan bentuk gangguan trombo-emboli yang disebabkan olehproses patologis pada aliran darah di otak maupun miokardium (9).Otak dan miokardium memerlukan suplai oksigen dan glukosa secara terus menerus untuk melakukan fungsinya.Iskemia terjadi bila aliran darah menurun sampai pada satu titik di mana substrat metabolik yang tersedia gagaluntuk memenuhi kebutuhan metabolisme normal pada jaringan. Stroke dan disfungsi kontraktilitas, kebanyakandisebabkan oleh adanya trombus atau emboli yang dapat menyebabkan oklusi pada arteri di otak maupun miokardiumserta kerusakan pada sel-sel di jaringan tersebut (1,2,3,4,5).

Gambar 1. Peran oksigen dalam kerusakan sel

Respon awal jaringan terhadap iskemia adalah terjadinya

peningkatan kecepatan degradasi glikogen dan glikolisis,

yang menyebabkan produksi asam laktat meningkat dan

terjadinya asidosis. Kadar ATP mulai menurun dan AMP

mengalami degradasi, mengakibatkan adanya akumulasi

hipoxantin disertai dengan peningkatan kadar Ca2+

intraselular. Ca2+ yang teraktivasi akan menstimulasi pro-

tease, fosfolipase, NOS dan terjadi kerusakan membran

maupun DNA sel (8).

Gambar 2. Sumber dan konsekuensi peningkatan kadar kalsiumterhadap kerusakan sel

Efek iskemia adalah reversibel jika iskemia yang terjadi

dalam waktu singkat, di mana sel dapat kembali menjadi

normal setelah adanya reoksigenisasi. Namun bila iskemia

yang terjadi berlangsung lama maka sel akan mengalami

iskemia irreversible dan terjadi nekrosis maupun apoptosis

walaupun telah terjadi reperfusi kembali (6).

Kerusakan baru pada proses reperfusi atau reoksigenisasi

dapat terjadi karena sel-sel yang mengalami iskemia tidak

menjadi nekrotik tetapi hanya terjadi penyesuaian secara

biokimiawi dan sel akan kehilangan integritasnya pada saat

reperfusi (6).

3


Mekanisme lain terjadinya kerusakan baru pada sel akibat

reperfusi adalah melalui peningkatan pembentukan spesies

oksigen reaktif (ROS) pada saat reoksigenisasi sel-sel

parenkim dan endotel. Anion superoksida dapat diproduksi

oleh jaringan yang mengalami reperfusi sebagai hasil reduksi

oksigen yang tidak tuntas oleh mitokondria yang rusak. Selain

itu pada sel yang mengalami iskemia-reperfusi terjadi

penurunan perlindungan antioksidan dalam sel (6).

Efek merusak radikal bebas terutama disebabkan oleh

kemampuan radikal bebas dalam melakukan perubahan

pada organel sel serta menginduksi peningkatan kadar Ca2+

intraselular (10).

METABOLISME ENERGI DI OTAK

Otak membutuhkan sekitar 20% dari pemakaian oksigen

tubuh setiap hari. Neuron menggunakan banyak oksigen

untuk menghasilkan ATP guna memelihara gradien ion (K+

intraselular yang tinggi, Na+ rendah, dan Ca2+ bebas yang

sangat rendah). Influks Na+ dibutuhkan dalam reaksi

propagasi sebagai bagian dari aktivitas potensial dan

selanjutnya ion tersebut harus dipompa keluar sel

menggunakan pompa Na+-K+-ATPase. Secara normal, otak

membutuhkan glukosa untuk menghasilkan energi melalui

proses glikolisis dan siklus Krebs serta membutuhkan 4 x

1021 ATP per menit. Jadi jaringan otak sangat rentan terhadap

gangguan suplai glukosa maupun oksigen. Kebutuhan akan

oksigen dan glukosa diantarkan melalui aliran darah secara

konstan. Metabolisme otak merupakan proses yang tetap

dan berkesinambungan, tanpa ada periode istirahat (7).

Neuron juga menggunakan energi dalam sekresi : adanya

aktivitas potensial pada terminal saraf dapat membuka

saluran ion yang menyebabkan influks Ca2+ dan berakibat

pelepasan neurotransmiter ke dalam sinapsis melalui

eksositosis. Neurotransmiter tersebut kemudian berikatan

dengan reseptor pada neuron target, meliputi reseptor

neurotransmiter dopamin, asetilkolin, serotonin, noradrena-

lin, glisin dan glutamat (7).

Glutamat disimpan dalam vesikel sinapsis pada neuron.

Setelah dilepaskan, dapat ditangkap oleh neuron dan sel

glia. Sel glia akan mengubah glutamat menjadi glutamin

melalui aktivitas enzim glutamin sintetase. Glutamin dapat

dilepaskan dan diambil kembali oleh neuron untuk dihidrolisis

menjadi glutamat. Dalam keadaan normal glutamat

berfungsi sebagai neurotransmiter eksitatori di otak.

Glutamat berikatan dengan reseptor NMDA (N-Methyl-D-

Aspartate), AMPA (a-Amino-3 Hidroxy-5 Methyl-4 Isoxazole-4-Propionate) dan KA (Kainic Acid) dalam melakukan

fungsinya. Dalam keadaan iskemia, aktivasi reseptor glutamat

dapat menyebabkan kematian neuron. Ikatan glutamat

terutama dengan reseptor NMDA menyebabkan depolarisasi

membran sehingga terjadi peningkatan kadar Ca2+ sitosolik.

Dalam keadaan normal, glutamat dengan cepat diklirens

dari sinapsis dan kadarnya kembali normal, tetapi pada

iskemia terjadi pelepasan glutamat yang berlebihan dan

adanya kegagalan pengambilan glutamat. Peningkatan

kadar Ca2+ menyebabkan kematian neuron melalui aktivasi

protease, lipase, endonuklease dan sitokin (7,16).

NO yang dihasilkan oleh enzim NOS (Nitric Oxide Synthase)

digunakan sebagai pembawa pesan interselular oleh neu-

ron dalam sistem saraf perifer dan sebagian kecil oleh neu-

ron di otak. NO berperan pada perkembangan kelenturan

sinaptik yang terutama penting pada memori jangka panjang.

Sebagian neuron mengandung nNOS (neuronal NOS) yang

diregulasi oleh Ca2+ dan calmodulin (7).

Eksitotoksisitas merupakan kerusakan neuron yang

disebabkan oleh peningkatan glutamat dan aspartat yang

berlebihan. Kadar normal glutamat pada cairan ekstraselular

di otak adalah ~ 1mM, sedang kadar di dalam neuron adalah

milimolar. Adanya kematian sel atau kolaps pada gradien

ion (misalnya pada pemakaian energi yang berlebihan) dapat

menyebabkan pelepasan glutamat yang berlebihan dan

4


berakibat terjadinya peningkatan Ca2+ dan Na+ intraselular

pada neuron disekitarnya dan berperan pada kematian sel

(7).

Otak dan jaringan saraf sering dikatakan sangat rentan

terhadap kerusakan oksidatif, untuk beberapa alasan :

1. Tingginya lalu lintas Ca2+ melewati membran neuron;

interferensi dengan transport ion dapat menyebabkan

peningkatan Ca2+ bebas intraselular dengan cepat, sering

menyebabkan stress oksidatif .

2. Adanya asam amino eksitotoksik.

3. Tingginya kecepatan konsumsi oksigen per unit massa

jaringan. Seperti mitokondria di jaringan lain, mitokondria

di otak dapat menghasilkan radikal superoksida dan 8-

hydroxy diguanosine (8-OhdG), mutasi dan penurunan

fungsi meningkat sesuai dengan pertambahan usia.

4. Banyak neurotransmiter merupakan senyawa yang

mudah dioksidasi

5. Lipid membran neuron mengandung banyak asam

lemak tidak jenuh (PUFA) terutama asam

eikosapentaenoat dan dokosaheksaenoat.

6. Adanya sitokrom P450 di otak (7).

Stress oksidatif dapat merusak neuron dan glia melalui

beberapa mekanisme, yaitu : 1) Peningkatan peroksidasi

lipid, 2) Kerusakan oksidatif pada DNA, 3) Kerusakan pada

protein dan 4) Induksi apoptosis dan nekrosis

Pertahanan antioksidan di otak terutama untuk menjaga

agar kadar oksigen intraselular serendah mungkin, konsisten

dengan fungsi normalnya. Kadar oksigen yang rendah akan

menurunkan reaksi auto-oksidasi, kebocoran elektron dari

rantai transport elektron dari mitokondria dan aktivitas

monoamin oksidase. Jadi tekanan parsial oksigen

intraselular di otak adalah cukup rendah, tetapi hal ini

menyebabkan otak sangat rentan terhadap adanya

gangguan suplai darah (7).

METABOLISME ENERGI DI MIOKARDIUM

Salah satu fungsi jantung sebagai suatu pompa adalah dapat

menyediakan darah secara optimal ke seluruh jaringan

dalam tubuh (12). Untuk melakukan fungsi tersebut, di

jantung terjadi reaksi coupling eksitasi-kontraksi dan

relaksasi yang merupakan suatu proses untuk mengubah

energi kimia dalam bentuk senyawa fosfat berenergi tinggi

(ATP/Adenosin Triphosphate) menjadi energi mekanik

dalam bentuk kontraksi-relaksasi otot jantung (14).

Di miokardium, energi dibutuhkan baik pada saat kontraksi

maupun relaksasi, walaupun energi tersebut digunakan

dengan cara dan struktur yang berbeda pada kedua proses

tersebut (13).

ATP berfungsi untuk menyediakan energi bagi kontraksi otot

jantung, terutama dibentuk dalam mitokondria, yang terletak

pada serat otot sarkoplasma antara miofibril. Walaupun

dalam keadaan istirahat, miokardium tetap membutuhkan

ATP untuk mempertahankan homeostasis miokardium. ATP

secara konstan diresintesis dari ADP dan fosfat anorganik

dalam mitokondria melalui proses fosforilasi oksidatif, yang

mengambil energi dari oksidasi asam lemak, glukosa dan

laktat, terutama melalui bentuk tereduksi dari nicotinamide

adenine dinucleotide (NADH) dan memompa H+ keluar dari

matriks mitokondrial. ATP mengalami resintesis pada saat

oksigen dikonsumsi dan H+ masuk kembali dalam matriks

mitokondria. Penurunan ATP tidak terjadi pada jantung yang

sehat dan normal karena proses sintesis ATP dan

pemecahannya berlangsung seimbang, walaupun dapat

terjadi peningkatan kardiak output seperti pada saat olahraga

(12).

5


Selama kontraksi, ATP dilepaskan oleh protein kontraktil yang

akan mempengaruhi pemendekan otot dan pembentukan

tensi, sedangkan selama relaksasi, ATP dihidrolisis oleh

pompa ion yang akan memindahkan aktivator Ca2+ dari

sitosol ke sarkoplasma retikulum (13).

Pada miokardium yang normal, aksi potensial pada T tubu-

lus akan membuka VDCC (Voltage Dependent Sensitive

Calcium) pada membran T tubulus, menyebabkan kalsium

berdifusi dari cairan ekstraselular melalui VDCC ke dalam

sel. Ca2+ selanjutnya berikatan dengan reseptor Ca2+ pada

permukaan bagian dalam membran sarkoplasma retikulum.

Reseptor ini memiliki channel Calcium intrinsik dan aktivasi

pada reseptor tersebut akan membuka channel sehingga

Ca2+ dapat terdifusi dari sarkoplasma retikulum ke sitosol

yang menyebabkan kontraksi miokardium melalui interaksi

Ca2+ dengan troponin C. Ikatan ini akan menyebabkan aktin

dan miosin berinteraksi dan terbentuk jembatan silang di

antara keduanya (12,15).

Kontraksi akan berakhir apabila Ca2+ mengalami disosiasi

dari kompleks aktin-miosin dan kadar kalsium sitosol

mengalami penurunan melalui transport aktif Ca2+ kembali

ke dalam sarkoplasma retikulum. Jumlah kalsium yang

masuk ke dalam sel selama eksitasi dan ditransport ke luar

sel adalah sebanding sehingga kadar Ca2+ tetap konstan

(transport Ca2+ terutama diatur oleh Ca2+ - ATPase dan

penukar Na+/Ca2+ ) (12,15).

Iskemia miokardium dapat mengubah metabolisme miosit

di mana terjadi penurunan aliran darah koroner yang akan

menyebabkan penurunan konsumsi oksigen dan produksi

ATP. Hal ini dapat mengganggu homeostasis miosit dan

terjadi disfungsi kontraktilitas miokardium.

Banyak penelitian menunjukkan bahwa fungsi miosit juga

dipengaruhi oleh oksidatif stress, terutama efek radikal bebas

pada organel subselular miokardium (10).

MEKANISME BIOKIMIA KERUSAKAN SELDAN NEKROSIS

Mekanisme biokimiawi yang bertanggung jawab terhadap

kerusakan sel reversibel maupun kematian sel sangat

kompleks, masing-masing penyebab dapat berinteraksi satu

sama lain. Mekanisme nekrosis ini tumpang tindih dengan

apoptosis.

Beberapa mekanisme umum adalah sebagai berikut :

1. Kelangkaan dan penurunan sintesis ATP sebagai akibat

iskemia atau keracunan.

ATP adalah senyawa fosfat yang dibutuhkan oleh sel

dalam proses sintesis dan degradasi, yang meliputi trans-

port membran, sintesis protein, lipogenesis dan reaksi

deasilasi-reasilasi yang diperlukan untuk turnover

fosfolipid.

2. Oksigen dan radikal bebas

Sel menghasilkan energi melalui reaksi reduksi oksigen

menjadi air. Selama proses ini berlangsung, senyawa

oksigen reaktif dibentuk sebagai hasil sampingan dari

proses respirasi mitokondrial. Radikal bebas dapat

merusak lipid, protein dan asam nukleat. Sel memiliki

sistem pertahanan terhadap aktivitas radikal bebas

melalui sistem scavenging. Keseimbangan antara

pembentukan radikal bebas dengan sistem scavenging

menghasilkan suatu keadaan yang disebut stress

oksidatif dan dapat menyebabkan kerusakan sel

Gambar 3. Metabolisme energi dalam keadaan normal padamiokardium

6


3. Kalsium sitosolik

Iskemia menyebabkan peningkatan kadar kalsium

sitosolik, disebabkan oleh peningkatan influks kalsium

melewati membran sel dan pelepasan kalsium dari

mitokondria dan retikulum endoplasmik. Peningkatan

kalsium ini selanjutnya dapat mengaktifkan sejumlah

enzim yang memiliki efek perusak sel. Enzim tersebut

adalah fosfolipase, protease, ATPase dan endonuklease.

4. Gangguan pada permeabilitas membran.

Kerusakan membran merupakan gambaran kerusakan

sel. Gangguan permeabilitas diakibatkan oleh

kelangkaan ATP dan modulasi aktivasi fosfolipase.

5. Kerusakan mitokondrial irreversible.

Membran mitokondrial bagian dalam merupakan

membran impermeable yang berfungsi mempertahankan

gradien proton untuk sintesis ATP. Mitokondrial dapat

rusak karena adanya peningkatan Ca2+ sitosolik, stress

oksidatif, pemecahan fosfolipid melalui fosfolipase A2(PLA

2) dan pemecahan produk lipid seperti asam lemak

bebas dan ceramid. Kerusakan ini biasanya ditunjukkan

dengan adanya pembentukan saluran yang memiliki

konduktivitas tinggi sehingga disebut permeabilitas

mitokondria transisi (MPT) yang terletak pada membran

mitokondria bagian dalam. Terbukanya pori-pori

membran mitokondrial menyebabkan molekul dengan

berat molekul (BM) lebih kecil dari 1500 keluar dari

mitokondrial sehingga sintesis ATP terhenti. MPT

menyebabkan peningkatan kadar Ca2+, keseimbangan

osmotik terganggu dan mitokondrial menjadi

mengembang (swelling). Kerusakan mitokondria juga

berhubungan dengan lolosnya sitokrom c dalam sitosol.

Sitokrom c merupakan komponen integral dari rantai

transport elektron dan dapat mencetuskan apoptosis (6).

ISKEMIA-REPERFUSI SEREBRAL ATAUMIOKARDIUM

Defisiensi oksigen dapat merusak jaringan di otak maupun

jantung. Hal ini terutama terkait dengan aterosklerosis dan

merupakan penyebab kematian utama di negara maju

maupun berkembang. Aterosklerosis pada pembuluh darah

baik di otak maupun jantung memiliki gambaran morfologis

yang sama (1,9).

Adanya penurunan atau gangguan aliran darah ke otak atau

miokardium umumnya disebabkan oleh trombosis atau

adanya emboli, hal ini dapat menyebabkan sel-sel otak atau

miokardium mengalami kekurangan nutrisi vitalnya, seperti

oksigen dan glukosa (4,12).

Iskemia miokardium dan serebral terjadi akibat adanya

kelangkaan suplai oksigen melalui pembuluh darah baik ke

otak maupun miokardium, yang dapat juga disebabkan oleh

gangguan perfusi vaskuler lain seperti spasm, ateroma,

vaskulitis dan hiperviskositas. Efek iskemia bersifat reversibel

jika iskemia terjadi dalam waktu singkat tetapi apabila

iskemia berlangsung lama, iskemia menjadi bersifat irre-

versible yang akan menyebabkan kerusakan sel berlanjut

dan sel mengalami nekrosis walaupun telah dilakukan

reperfusi (3).

Infark merupakan kematian jaringan (nekrosis) sebagai

akibat adanya iskemia. Infark merupakan kerusakan yang

irreversible, tetapi kemampuan jaringan untuk memperbaiki

atau mengganti sel yang rusak sangat bervariasi. Infark

biasanya merupakan akibat adanya oklusi total dari trombosis

atau emboli (9).

Ada dua tipe iskemia serebral maupun miokardium yaitu :

1. Iskemia global yang terjadi bila ada penurunan perfusi

serebral dan miokardium secara umum, misalnya akibat

adanya cardiac arrest atau hipotensi yang berat atau

shock

2. Iskemia focal/regional, akibat terjadinya penurunan atau

penghambatan aliran darah pada daerah tertentu di otak

7


Gambar 4. Keadaan yang terjadi akibat iskemia secara umum pada serebral dan miokardium

atau miokardium misalnya adanya plak yang koyak atau

rontoknya pembuluh darah (stroke/miokardium

hemoragik) atau adanya trombus/emboli (stroke

trombotik atau angina tidak stabil). Pada serebral, sel di

pusat zona iskemik akan mengalami kerusakan dengan

cepat tetapi sel di daerah sekeliling zona akan menerima

oksigen dari pembuluh darah lain yang membuat sel ini

menjadi kurang hipoksik (iskemik penumbra) (5,17).

Selama iskemia dapat terjadi perubahan patologis sel

tergantung dari lamanya iskemia yang terjadi. Pada

kerusakan iskemia reversibel, sel kembali normal jika

tersedia lagi oksigen dan substrat metabolik melalui restorasi

aliran darah dalam waktu singkat. Bila iskemia terjadi cukup

lama, pada satu saat tertentu terjadi suatu keadaan di mana

kerusakan sel semakin parah dan progresivitas kerusakan

berlangsung terus menerus sehingga terjadi iskemia irre-

versible. Oksidasi yang terjadi di mitokondria dan alur

glikolisis mengalami gangguan yang tidak dapat diperbaiki

dan terjadi kelangkaan ATP walaupun telah direperfusi

kembali (6,7,8,16,18). (Gambar 4)

Efek awal dari iskemia adalah terhadap proses respirasi

aerobik di mitokondria di mana terjadi penurunan tekanan

oksigen dalam sel, menyebabkan kelangkaan ATP.

8


perubahan tersebut pada awalnya disebabkan oleh

penurunan pH, tetapi beberapa penelitian menunjukkan

bahwa penurunan pH diikuti dengan perubahan suasana ke

netral atau basa merupakan proses terjadinya kerusakan

irreversible. Penurunan pH juga menyebabkan clumping

kromatin nuklear.

Komponen sel akan mengalami degradasi setelah sel mati,

menyebabkan lolosnya enzim sel ke ekstraselular dan

sebaliknya makromolekul ekstraselular dari interstisial masuk

ke dalam sel yang mati (6). Lolosnya enzim tersebut ke dalam

plasma merupakan parameter klinik yang penting, seperti

terjadi pada otot jantung, peningkatan kadar kreatinin kinase

MB isoform (CK-MB) dan troponin merupakan parameter

untuk diagnosis infark miokard (6).

Kerusakan sel irreversible terutama ditandai dengan

ketidakmampuan sel memperbaiki disfungsi mitokondria

yang menyebabkan terjadinya kelangkaan ATP dan

kerusakan fungsi membran. Beberapa mekanisme

penyebab kerusakan membran yang merupakan faktor

sentral patogenesis kerusakan irreversible yaitu :

1. Disfungsi mitokondria. Peningkatan kalsium sitosolik

berhubungan dengan kelangkaan ATP, berakibat

peningkatan pengambilan Ca2+ oleh mitokondria,

aktivasi fosfolipase dan menyebabkan terjadinya

akumulasi asam lemak bebas. Efek dari kejadian

tersebut adalah terjadi perubahan permeabilitas

membran mitokondria bagian dalam (MPT)

2. Hilangnya fosfolipid membran sel. Pada jaringan yang

mengalami iskemia irreversible berkaitan dengan

penurunan kandungan fosfolipid membran sel, yang

diinduksi oleh aktivasi fosfolipase melalui peningkatan

kalsium sitosolik.

3. Abnormalitas sitoskeleton. Aktivasi protease melalui

peningkatan kalsium sitosolik menyebabkan kerusakan

elemen sitoskeleton.

4. Senyawa oksigen reaktif (ROS). ROS merupakan

molekul radikal bebas yang sangat reaktif dan dapat

menyebabkan kerusakan pada membran sel dan

Kelangkaan ATP memiliki efek pada beberapa sistem dalam

sel :

1. Terjadi penurunan aktivitas pompa Na+,K+-ATPase.

Kegagalan pada sistem transport aktif akibat penurunan

kadar ATP ini akan menyebabkan natrium terakumulasi

dalam sel disertai dengan difusi kalium, ke luar dari sel.

Hal tersebut selanjutnya dapat menyebabkan

pembengkakan sel dan dilatasi retikulum endoplasmik.

Selain itu, terjadi peningkatan tekanan osmotik

intraselular yang ditimbulkan oleh akumulasi senyawa

katabolit seperti fosfat anorganik, laktat dan nukleotida

purin.

2. Adanya perubahan metabolisme energi dalam sel.

Apabila kadar oksigen mengalami penurunan, maka

sel mengandalkan proses glikolisis anaerobik untuk

menghasilkan energi, akibatnya cadangan glikogen

menurun dengan cepat. Glikolisis anaerobik

menyebabkan akumulasi asam laktat dan fosfat

anorganik dari hidrolisa ester fosfat, dan akan

menurunkan pH intraselular (6,18,19,20).

Bila proses hipoksia terus berlanjut, kelangkaan ATP akan

menambah kerusakan morfologi sel. Sitoskeleton

mengalami penguraian menyebabkan sel kehilangan

mikrovili, pembentukan blebs pada permukaan sel, retikulum

endoplasma mengalami swelling (mengembang) dan my-

elin figures (6).

Jika iskemia berlangsung lama, kerusakan irreversible akan

terjadi yang berhubungan dengan swelling mitokondria,

lisosom dan kerusakan membran plasma. Influks kalsium

terjadi dalam sel terutama jika sel mengalami reperfusi,

selanjutnya sel akan kehilangan protein, enzim, koenzim dan

asam ribonukleat membran sel. Sel juga akan kehilangan

metabolit yang penting untuk sintesis ATP. Pada tahap ini

terjadi kerusakan pada lisosom yang diikuti dengan lolosnya

enzim ke sitoplasma. Lisosom mengandung RNase, DNase,

protease, fosfatase, glukosidase dan Cathepsin. Aktivasi

enzim-enzim tersebut dapat menyebabkan sel kehilangan

ribonukleoprotein, deoksiribonukleoprotein, glikogen serta

terjadi berbagai perubahan pada nukleus. Meskipun

9


komponen sel lainnya. Radikal bebas kadarnya rendah

pada saat sel mengalami iskemia, tetapi pada reperfusi

akan terjadi peningkatan produksi dengan cepat.

5. Senyawa hasil pemecahan lipid, meliputi asam lemak

bebas, asil karnitin dan lisofosfolipid, yang terakumulasi

dalam sel yang mengalami iskemia sebagai hasil dari

degradasi fosfolipid. Senyawa tersebut memiliki efek

sebagai penurun tegangan permukaan (detergent) pada

membran sel, mengubah elektrofisiologik dan

permeabilitas membran sel.

6. Kehilangan asam amino intraselular. Asam amino

intraselular terutama glisin dapat melindungi sel iskemik

dari kerusakan membran irreversible secara in vitro,

menunjukkan bahwa hilangnya asam amino yang terjadi

pada iskemia, menyebabkan kerusakan pada struktur

membran (6).

Hilangnya integritas membran sel, berakibat peningkatan

influks kalsium dari cairan ekstraselular. Kalsium yang

diambil oleh mitokondria setelah reoksigenisasi akan

merusak mitokondria, menghambat kerja enzim selular,

mendenaturasi protein, menyebabkan perubahan sitologik

dan terjadilah nekrosis (6).

Pada miokardium, akumulasi fosfor anorganik dan asidosis

juga dapat menurunkan responsitivitas miofilamen terhadap

kalsium sehingga terjadi disfungsi kontraktilitas (21).

Jadi iskemia atau hipoksia akan berpengaruh pada fosforilasi

oksidatif dan berakibat pada penurunan sintesis ATP.

Kerusakan membran merupakan faktor kritis pada kerusakan

sel dan kalsium merupakan mediator penting pada

perubahan biokimiawi maupun morfologi pada terjadinya

nekrosis (6).

Mekanisme kerusakan otak iskemik :

1. Efek primer dari iskemia, terutama adalah penurunan

suplai substrat untuk metabolisme energi di otak (oksigen

dan glukosa) dan penurunan kemampuan

menyingkirkan asam laktat. Hal ini menyebabkan

kematian sel-sel neuron dan glia pada daerah yang

mengalami iskemia paling parah (inti iskemik dari iskemia

fokal). Hal ini juga akan terjadi pada daerah di sekitarnya

(penumbra), setelah terjadi reperfusi.

2. Efek sekunder dari iskemia, meliputi terjadinya pelepasan

neurotransmiter, influks Ca ke dalam sel, aktivasi pro-

tease dan lipase, produksi radikal bebas dan molekul-

molekul inflamasi, aktivasi messenger intraselular

sekunder, dan induksi gen yang menyebabkan kematian

sel melalui apoptosis

Apabila iskemia atau hipoksia terjadi untuk waktu yang tidak

terlalu lama, kerusakan jaringan yang terjadi, dapat kembali

normal dengan reoksigenisasi atau reperfusi melalui

perbaikan aliran darah. Namun Parks, Granger, Mc Cord

dkk, pada awal tahun 1980 menyatakan bahwa reoksigenasi

pada jaringan yang mengalami iskemia dapat memperburuk

keadaan jaringan (kerusakan karena reoksigenisasi atau

reperfusi), yang sebagian besar dimediasi oleh ROS.

Kerusakan reperfusi ini tergantung dari lamanya iskemia,

jaringan yang rusak dan kemudian reperfusi tersebut akan

melepaskan xantin oksidase dan ion logam katalitik transisi

ke dalam sirkulasi sistemik menyebabkan terjadinya

masalah pada jaringan di sekitarnya, sehingga kerusakan

jaringan akan meluas, xantin oksidase dapat berikatan

dengan sel endotel, yang akan menghasilkan radikal

superoksida, peroksinitrit dan hidrogen peroksida (8).

Mediator-mediator penting yang berperan pada iskemia-

reperfusi serebral dan miokardium meliputi : ROS/RNS

(terutama O2._, H2O2, NO

. dan ONOO_), kadar glutamat yang

tinggi menyebabkan eksitotoksisitas, perubahan

metabolisme miokardium dan serebral, pelepasan ion

katalitik, peningkatan Ca2+ intraselular, disfungsi endotel dan

mikrovaskular serta akumulasi asam lemak bebas karena

aktivasi enzim fosfolipase A2 (7,17).

Disfungsi endotel dan mikrovaskuler akibat iskemia dapat

mempermudah ekspresi protrombin, ditandai dengan

aktivasi neutrofil dan trombosit, yang merupakan mediator

10


penting pada reperfusi. Neutrofil akan teraktivasi dan

bermigrasi ke dalam jaringan melalui gap junction sel

endotel. Pada akhirnya hal ini dapat menyebabkan kerusakan

membran sel (17).

Manifestasi reperfusi serebral dan miokardium adalah

nekrosis, miokardium stunning dan fenomena no reflow

(pada miokardium) (17).

Miokardium stunning merupakan suatu keadaan disfungsi

mekanik pada miokardium yang terjadi setelah jaringan

direperfusi walaupun jaringan tidak mengalami kerusakan

irreversible dan kembali normal setelah reperfusi (22).

Keadaan klinik yang berhubungan dengan miokardial stun-

ning dapat ditemukan setelah reperfusi baik pada iskemia

regional maupun global (17), sedangkan no reflow diduga

sebagai tipe yang spesifik dari kerusakan vaskuler setelah

jaringan mengalami reperfusi. Fenomena ini meliputi plug-

ging neutrofil yang menyebabkan edema sel endotel,

pembentukan mikrotrombin dan kontraktur miokardium

iskemik yang berlebihan disertai dengan kompresi

mikrovaskulatur (20).

Miokardium dapat bertahan terhadap iskemia sampai 15

menit tanpa terjadi kematian miosit. Walaupun miosit

mengalami iskemik, kerusakan dapat direstorasi dengan

reperfusi arteri dengan cepat, keadaan ini dianjurkan pada

saat angina atau vasospasm koroner. Dengan meningkatnya

durasi dan keparahan iskemia, kerusakan miosit semakin

besar, yang akan menyebabkan terjadinya kerusakan

reperfusi miokardium, disebabkan oleh terapi reperfusi

koroner seperti trombolisis, PCI (Percutaneous Coronary In-

tervention), CABG (Coronary Arterial bypass Grafting) dan

transplantasi jantung (17). Mekanisme protektif endotel pada

miokardium terhadap iskemia-reperfusi meliputi produksi

adenosin, pelepasan NO dan terbukanya channel KATP-ase.

Selain itu dapat diperbaiki dengan terapi antioksidan, inhibi-

tor Na+-H+ cariporide dan stimulasi metabolik dengan insu-

lin (17).

Pada serebral, cara termudah untuk memperbaiki kerusakan

jaringan otak yang mengalami iskemia adalah dengan

secepat mungkin memperbaiki aliran darah yang tersumbat.

Namun hal ini tidak selalu berhasil, karena kerusakan

reperfusi dapat terjadi pada daerah penumbra iskemik (pada

iskemia fokal). Akhir-akhir ini fokus pengobatan lebih

ditujukan untuk mencegah kematian neuronal. Intervensi

terapi dengan Calcium blocker, NOS inhibitor, senyawa yang

dapat mencegah ikatan glutamat dengan reseptor NMDA,

antioksidan seperti SOD dapat menurunkan kerusakan neu-

ronal pada percobaan binatang (7).

MIOKARDIUM STUNNING DAN HIBERNASI

Miokardium StunningPenelitian pada hewan menunjukkan bahwa oklusi total pada

arteri koroner proksimal sampai 15 menit akan menyebabkan

kerusakan reversibel, sehingga dapat diasumsikan bahwa

Gambar 5. Mekanisme dan mediator pada reperfusi miokardium

11


miosit dapat bertahan sampai 15 menit. Meskipun iskemia

selama 15 menit dapat menyebabkan terjadinya berbagai

perubahan pada miokardium, termasuk beberapa keadaan

yang akan berlangsung berhari-hari. Salah satu bentuk

keadaan tersebut adalah miokardium stunning yang

merupakan perpanjangan disfungsi kontraktil miokardium

paska iskemia setelah direperfusi. Mekanisme stunning

diduga karena terbentuknya ROS, gangguan pada homeo-

stasis kalsium dan perubahan pada struktur protein kontraktil

(30).

Keadaan tersebut membutuhkan discrete episode dari

iskemia transient. Menurut ilmu klinik, iskemia transient dapat

disebabkan oleh oklusi total koroner, yang terjadi pada

spasme koroner yang berat, rontoknya plak aterosklerotik

dengan pembentukan trombus, atau iskemia yang diinduksi

oleh peningkatan kebutuhan oksigen seperti pada saat

berolahraga disertai dengan penurunan aliran darah yang

disebabkan oleh stenosis parsial arteri koroner. Sementara

itu, selama discrete episode terjadi disfungsi ventrikel kiri

pada daerah iskemia yang disebabkan oleh penghentian

kontraksi miosit dalam beberapa detik pada saat iskemia

akut. Jika jantung mengalami iskemia global, yang juga

terjadi pada saat bypass kardiopulmoner, maka jantung akan

mengalami disfungsi kontraktilitas global (30,32).

Walaupun setelah iskemia dilakukan relaksasi spasme, lisis

trombus dengan cepat, penghentian kegiatan berolahraga

atau restorasi aliran darah setelah bypass kardiopulmoner,

miokardium tetap membutuhkan waktu yang lama sebelum

fungsinya kembali normal. Restorasi fungsi jantung setelah

iskemia yang memerlukan waktu lama disebut juga stun-

ning (30).

Waktu yang dibutuhkan untuk mengembalikan fungsi

miokardium menjadi normal tergantung kepada durasi

iskemia, tingkat keparahan iskemia dan ketersediaan aliran

darah arteri yang tepat selama reperfusi (30,32).

Heyndrickx dan kawan-kawan menyatakan bahwa

miokardium stunning adalah disfungsi ventrikel kiri transient

yang berlangsung lama setelah jaringan direperfusi

walaupun jaringan tidak mengalami kerusakan irreversible

dan aliran darah koroner dalam keadaan normal (28,30).

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa disfungsi

kontraktilitas paska iskemik dapat disebabkan oleh

pembentukan radikal bebas pada saat jaringan mengalami

reperfusi dan bersifat sitotoksik (27). Walaupun mekanisme

disfungsi kontraktilitas yang disebabkan oleh radikal bebas

masih belum jelas, kerusakan oksidatif pada membran sel

dan protein kontraktil berperan penting pada miokardium

stunning (27).

Peningkatan kadar Ca2+ intraselular dapat disebabkan oleh

peningkatan influks kalsium selama iskemia-reperfusi dan

gangguan pengambilan Ca2+ oleh sarkoplasma retikulum.

Miokardium stunning paska iskemik ditandai dengan

penurunan sensitivitas miofilamen terhadap Ca2+, yang

diduga melibatkan proteolisis dan degradasi troponin I.

Abnormalitas homeostasis Ca2+ juga dapat diinisiasi oleh

kerusakan pada sarkolema, sarkoplasma retikulum dan pro-

tein kontraktilitas akibat aktivitas radikal bebas (27).

Gambar 6. Efek iskemia dan reperfusi miokardium pada sampelcanine (anjing)

12


Miokardium HibernasiKonsep awal miokardium hibernasi dinyatakan oleh

Rahimtoola. Miokardium hibernasi adalah gangguan fungsi

miokardium yang berlangsung lama yang disertai dengan

penurunan aliran darah koroner. Hal ini merupakan adaptasi

miokardium terhadap iskemia kronik untuk mempertahankan

viabilitas miokardium (22,29). Pada penelitian klinis, ia

mendapatkan adanya perbaikan secara progresif pada

gangguan kontraktilitas ventrikel kiri setelah CABG tanpa

adanya nekrosis transmural.

Beberapa penelitian menyatakan bahwa miokardium

hibernasi adalah penurunan fungsi ventrikel kiri dan aliran

darah koroner yang bersifat kronik (22,28).

Waktu yang dibutuhkan untuk mengembalikan fungsi

miokardium hibernasi tergantung pada durasi dan

keparahan iskemia, keberhasilan revaskularisasi dan

banyaknya miosit yang mengalami dediferensiasi dalam

daerah hibernasi. Recovery yang terjadi dalam beberapa

hari hingga minggu setelah revaskularisasi segment

hibernasi menggambarkan adanya stunning. Recovery yang

terjadi lebih lama menggambarkan regenerasi miofibril dan

perbaikan perubahan struktur, yang terjadi selama fase

hibernasi kronik (22,31).

Penelitian juga menunjukkan bahwa miokardium hibernasi

yang ditandai dengan disfungsi kontraktilitas regional dapat

mengawali penurunan aliran darah koroner. Stenosis dapat

menghubungkan antara miokardium stunning dan hibernasi

yang bersifat kronik dengan iskemia. Perkembangan

Gambar 7. Hubungan antara iskemia, stunning dan hibernasi pada miokardium

13


miokardium stunning kronik menjadi miokardium hibernasi

ditunjukkan oleh beberapa hasil penelitian dan merupakan

paradigma baru dalam perkembangan disfungsi

miokardium. Pada mulanya, terjadi periode iskemia yang

berulang menyebabkan miokardium stunning semakin

bertambah tingkat keparahan stenosis, iskemia reversibel

dapat membuat program untuk kematian sel dan sebagai

akibatnya terjadi hipertrofi miosit selular. Pada saat yang

sama, iskemia reversibel menginduksi perubahan pada

ekspresi gen regional yang menyebabkan penurunan

pengambilan kalsium pada sarkoplasma retikulum Ca2+-

ATPase. Perubahan ini terjadi tepat pada saat aliran

subendokardial mengalami penurunan yang menyebabkan

perubahan miokardium stunning kronik menjadi miokardium

hibernasi kronik (22,29,32). (Gambar 7).

STRESS OKSIDATIF PADA ISKEMIA-REPERFUSI SEREBRAL-MIOKARDIUM

Pada iskemia, terjadi peningkatan produksi radikal bebas,

terutama selama reperfusi, dibuktikan dengan adanya

oksidasi protein, oksidasi lipid dan penurunan status

antioksidan. Radikal bebas selama reperfusi dihasilkan oleh

mitokondria yang rusak (MPT), xantin oksidase, ion logam

transisi katalitik, neutrofil dan NOS (3,16,17).

Dalam keadaan normal, radikal bebas dihasilkan oleh sel

selama proses oksidasi. Perubahan oksigen menjadi air dan

ATP pada rantai transport elektron mitokondria menghasilkan

O2

-, hidrogen peroksida (H2O

2), radikal hidroksil (OH-).

Hidrogen peroksida bukan suatu radikal, tetapi interaksi H2O

2

dengan O2 dan ion logam katalitik terutama besi,

menghasilkan senyawa yang sangat reaktif yaitu radikal

hidroksil. Radikal superoksida juga dapat dihasilkan oleh

enzim seperti xantin oksidase, sitokrom P450, sitosol atau

mitokondria yang dikatalisis oleh SOD. Oksidasi fosfolipid

menjadi asam arakidonat dan metabolitnya, autooksidasi

flavin, katekolamin, dopamin, dan aksi kalsium pada PLA2dan NOS, juga merupakan sumber radikal bebas. Radikal

bebas yang dihasilkan selama proses metabolisme aerobik

tersebut bersifat sangat reaktif yang dapat mengganggu

integritas sel tubuh. Tubuh memiliki sistem perlindungan

antioksidan untuk menetralisir aktivitas radikal bebas tersebut

(16,17,23).

Ketidakseimbangan antara produksi radikal bebas dengan

pertahanan anti oksidan menyebabkan satu keadaan yang

disebut sebagai stress oksidatif. Stress oksidatif dapat

merusak sel atau sel dapat beradaptasi terhadap keadaan

tersebut. Sel dapat bertoleransi terhadap stress oksidatif yang

bersifat ringan melalui pengaturan kembali sintesis

antioksidan untuk mempertahankan keseimbangan antara

radikal bebas dengan antioksidan. Contoh lain dari adaptasi

yaitu prekondisi iskemik, suatu keadaan di mana episode

iskemia yang singkat dan berulang akan menyebabkan

miokardium lebih tahan terhadap episode iskemia

selanjutnya (23). .

Mekanisme prekondisi iskemik melibatkan stimulasi

reseptor bradikinin, adenosin, noradrenalin dan opioid yang

akan mengaktivasi protein kinase C (PKC) melalui G pro-

tein-coupled receptors, yang selanjutnya dapat menginisiasi

alur signal transduksi intraselular. PKC dapat mengaktivasi

tirosin kinase, yang selanjutnya dapat mengaktivasi mitogen

activated protein kinase (MAP kinase) menyebabkan ekspresi

protein stress oksidatif dan perlindungan kedua (second win-

dow). Selain itu, aktivasi tirosin kinase dapat menyebabkanGambar 8. Peran radikal bebas pada proses peroksidasi lipid,

14


terbukanya KATP

channel pada mitokondria dan sarkolema.

Efek KATP

channel sarkolema merupakan efek proteksi pada

prekondisi iskemik yang harus disertai dengan efek pada

KATP

channel mitokondrial. Beberapa penelitian

menunjukkan bahwa KATP

channel mitokondrial merupakan

true efector dalam memediasi efek proteksi pada prekondisi

iskemik (25).

Dengan terbukanya KATP channel pada sarkolema, durasi

aksi potensial miokardium dapat diperpendek sehingga

terjadi penurunan konsumsi energi dan kelebihan Ca2+ pada

miokardium selama iskemia, sedangkan efek terbukanya

KATP

channel pada mitokondria, melalui penurunan

membran potensial mitokondria, dapat menurunkan

kemampuan influks kalsium ke dalam mitokondria. Selain

itu, penurunan membran potensial mitokondria dapat

mengawali ikatan IF1 inhibitor endogen mitokondrial ATPase,

yang akan mencegah berkurangnya ATP selama iskemia

dan mencegah osmotic swelling. Hal tersebut dapat

melindungi miokardium selama iskemia-reperfusi (26).

Second window merupakan suatu keadaan di mana terjadi

peningkatan toleransi terhadap iskemia selama 24 jam atau

lebih setelah episode prekondisi iskemia yang dicetuskan

melalui pembentukan NO (22).

Stres oksidatif dapat mempengaruhi fungsi serebral dan

miokardium serta merusak sel neuron, glia dan miokardium

melalui beberapa mekanisme sebagai berikut :

1. Peningkatan peroksidasi lipid pada membran sel. Produk

oksidasi ini merupakan senyawa neurotoksik, misalnya

aldehid HNE, F2-isoprostan

2. Kerusakan oksidatif DNA , menyebabkan modifikasi dan

kehancuran susunan DNA dan menyebabkan aktivasi poli

(ADP-ribosa) sintetase

3. Kerusakan protein, menyebabkan perubahan

konformasi, polimerisasi dan fragmentasi protein.

4. Induksi apoptosis dan nekrosis (7,10).

Stress oksidatif juga mempengaruhi influks dan efluks

kalsium baik melalui oksidasi protein atau lipid membran

sel. Radikal bebas dapat merusak sarkolema (membran sel)

sehingga sel kehilangan permeabilitas selektifnya, gangguan

aktivitas Ca2+-ATPase dan Na+ / K+-ATPase. Hal tersebut

dapat meningkatkan influks Ca2+-transsarkolema. Peroksida

juga dapat merusak sistem pengambilan dan pelepasan

Ca2+ pada sarko(endo)plasma retikulum melalui oksidasi

gugus SH (sulfhidril) pada saluran transmembran serta

reseptor ryanodine dan IP3 yang akan mengubah homeosta-

sis Ca2+ dan terjadi proses uncoupling eksitasi-kontraksi pada

miokardium. Struktur lain yang dipengaruhi oleh ROS pada

miokardium adalah matriks kolagen (dengan konsekuensi

kehilangan energi mekanik pada proses coupling) dan pro-

tein kontraktil (dengan konsekuensi penurunan responsivitas

terhadap kalsium) (10,22,23). ROS juga dapat meningkatkan

permeabilitas membran mitokondrial yang menyebabkan

efluks kalsium dari mitokondria (15,24).

Peningkatan kadar Ca2+ menyebabkan membran blebbing

karena terjadi kerusakan pada sitoskeleton. Penurunan ATP

yang terjadi selama iskemia juga dapat memudahkan

terjadinya membran blebbing. Jika proses ini terus berlanjut,

akan menyebabkan rupture bleb, sel kehilangan gradien

ionnya dan akan mengalami kematian dan nekrosis (23).

NITRIC OXIDE (NO) PADA ISKEMIA-REPERFUSI SEREBRAL-MIOKARDIUM

Radikal bebas NO dihasilkan oleh tiga isoform Nitric Oxide

Synthase (NOS) yaitu neuronal NOS (nNOS), inducible NOS

(iNOS), dan endotelial NOS (eNOS). eNOS dan nNOS

merupakan enzim yang aktivitasnya tergantung pada kalsium

dan stimulasi terhadap enzim tersebut dapat menghasilkan

NO dalam jumlah kecil. iNOS adalah enzim yang tidak

tergantung pada kalsium dan diinduksi oleh sitokin yang akan

menghasilkan NO dalam jumlah besar (33).

15


Peran NO pada iskemia serebral adalah kompleks. NO dapat

memberikan efek protektif atau merusak sel. Dalam keadaan

iskemia, NO yang dihasilkan oleh nNOS melalui aktivasi

Ca2+ dapat merusak sel-sel otak dan miokardium melalui

reaksi NO dengan superoksida menghasilkan peroksinitrit

yang sangat reaktif, sedangkan iNOS yang dihasilkan oleh

makrofag terlibat dalam proses inflamasi dan bersifat

sitotoksik yang menyebabkan kematian sel. Sebaliknya, NO

yang dihasilkan oleh aktivasi eNOS mempunyai efek protektif

menurunkan agregasi trombosit, mencegah adhesi lekosit

dan meningkatkan vasodilatasi pembuluh darah arteri dan

aliran darah serta mengatur kontraktilitas, coupling reseptor-

efektor pada miokardium. Produksi NO yang berlebihan

biasanya dihasilkan oleh iNOS (34,35,36,37).

Dalam keadaan normal, otak dan kardiak miosit dapat

menghasilkan NO yang berperan pada pengontrolan aliran

darah, perfusi jaringan, irama vaskular, trombogenesis dan

modulasi aktivitas neuronal (33,34).

Beberapa mediator yang dapat mengaktifkan eNOS yaitu

asetilkolin, substansi P, histamin, arginin vasopresin,

bradikinin, prostaglandin F dan reseptor endotelin. Aktivasi

eNOS menghasilkan peningkatan produksi NO di dalam sel

endotel. NO berdifusi keluar dari sel endotel ke dalam sel

otot polos di mana NO mengaktifkan GMP, dapat

menurunkan kadar Ca2+ intraselular, relaksasi sel otot,

vasodilatasi dan peningkatan aliran darah serebral.

Pelepasan NO juga dapat menurunkan agregasi dan

perlekatan trombosit dan lekosit serta menghambat Vascu-

lar Cell Adhesion Molecule-1 (VCAM-1) (11,37).

Pada tempat inflamasi akan dihasilkan iNOS dan seperti

halnya nNOS, NO yang dihasilkan oleh iNOS dapat bereaksi

dengan radikal superoksida membentuk peroksinitrit yang

kemudian bereaksi dengan protein menyebabkan

fragmentasi protein. Xu dkk menyatakan bahwa penurunan

glukosa dan oksigen dapat menginduksi ekspresi iNOS pada

sel endotel. Sementara itu, sejumlah besar NO yang

dihasilkan oleh iNOS dapat menyebabkan kematian sel

endotel melalui mekanisme apoptosis, selain itu juga

menyebabkan disfungsi sel endotel yang menghasilkan

disregulasi vaskular dan mempercepat iskemia (35).

Melalui pengukuran kadar metabolit NO di cairan otak (CSF)

Castillo dkk (34) menunjukkan bahwa pada stroke iskemik

akut, peningkatan kadar metabolit NO berkorelasi dengan

keparahan kerusakan sel-sel otak. Meskipun penurunan

aliran darah serebral pada daerah sentral (core) selama

iskemia merupakan faktor utama yang bertanggung jawab

terhadap kerusakan nekrotik, faktor lain yang juga terlibat

adalah derajat metabolik, densitas kapiler, eksitotoksisitas

asam amino dan mungkin perbedaan dari aktivitas NOS lokal.

Ashwal dkk (37) menunjukkan bahwa, aktivitas NOS yang

lebih besar di daerah sentral dapat menerangkan kerentanan

daerah itu terhadap iskemia, dan aktivitas NOS selama

iskemia-reperfusi serebral membutuhkan kofaktor lain.

Fang dkk menunjukkan bahwa iNOS diekspresikan pada

miokardium setelah infark miokard dan gagal jantung.

Peningkatan NO dari iNOS ikut terlibat dalam disfungsi

miokardium dan mortalitas setelah infark miokard pada tikus

(33).

Gambar 9. Tempat-tempat produksi NO

16


Pada miokardium, walaupun tidak terjadi gangguan

hemodinamik akut , yang berhubungan dengan kadar tinggi

NO, tetapi kehilangan miosit masih tetap dapat terjadi melalui

peran NO dalam menginduksi stress oksidatif, pembentukan

peroksinitrit dan induksi apoptosis (33).

KALSIUM PADA ISKEMIA-REPERFUSISEREBRAL DAN MIOKARDIUM

Selama iskemia, dapat terjadi peningkatan eksitabilitas atau

depolarisasi persisten terhadap sel, yang akan menyebabkan

peningkatan abnormal kadar Ca2+ intraselular. Peningkatan

kadar Ca2+ ini dapat merusak sel melalui aktivasi protease,

lipase, endonuklease dan adanya pelepasan sitokin dan

faktor-faktor lain yang secara langsung maupun tidak

langsung dapat menyebabkan kerusakan dan kematian sel

(16)

Hipotesis yang menyatakan bahwa Ca2+ memiliki peran

terhadap sel iskemik, pada awalnya digunakan untuk

menerangkan hubungan antara peningkatan influks Ca2+

dengan kerusakan sel, yang terjadi pada iskemia miokardial

(24). Pada tahun 1977, Nicholson dkk menyatakan bahwa

anoksia dapat menyebabkan terjadinya translokasi Ca2+ dari

ekstrasel ke intrasel pada jaringan serebral dengan cepat.

Hal tersebut sesuai dengan hasil penelitian lain, sehingga

timbullah suatu hipotesis bahwa kalsium dapat memediasi

kerusakan neuronal pada keadaan iskemia/hipoksia,

hipoglikemia dan status epileptikus.

Apabila dihubungkan antara keadaan jaringan otak dengan

hipotesis yang menyatakan bahwa kalsium dapat memediasi

kerusakan sel, ditemukan beberapa keadaan khusus dari

otak, yaitu sawar darah otak memiliki permeabilitas yang

sangat rendah terhadap Ca2+, tetapi dapat terjadi translokasi

kalsium dalam sel dan cairan serebral ekstraselular, sehingga

timbul suatu dugaan bahwa neuron di otak memiliki sifat

kerentanan selektif terhadap iskemia, hipoglikemia dan

epilepsi sebab otak memiliki densitas yang tinggi terhadap

channel calcium pada membran plasmanya (24)

Kadar Ca2+ bebas intrasel dalam keadaan normal lebih

rendah dibandingkan kadarnya dalam cairan ekstraselular

dan sarko(endo) plasma retikulum, yaitu sekitar 10-7 M.

Kadar rendah Ca2+ dapat dipertahankan oleh sel tubuh

melalui berbagai sistem, yaitu :

1. Kalsium-ATPase membran plasma yang memompa

kalsium keluar sel. Pompa Ca2+-ATPase memerlukan

energi untuk menjalankan fungsinya. Energi ini berasal

dari proses hidrolisis ATP atau melalui hubungan antara

efluks Ca2+ dengan influks Na+ ke dalam sel. Selanjutnya

Na+ akan dipompa keluar sel oleh Na+ -K+ -ATPase

2. Penukar Na+/Ca2+ membran plasma yang akan

mengefluks kalsium dari sitoplasma sel kecuali jika

membran mengalami depolarisasi persisten maka fungsi

penukar Na+/Ca2+ akan mengalami perubahan yang

akan memompa kalsium ke dalam sel.

3. Pengambilan Ca2+ ke dalam lumen sarko(endo)plasmik

retikulum oleh pompa sarko(endo)plasmik retikulum-

ATPase

4. Pengambilan Ca2+ oleh mitokondria, yang berhubungan

langsung dengan penggunaan energi yang dihasilkan

oleh transport elektron. Sistem ini merupakan back up

yang hanya berfungsi jika terjadi peningkatan kadar Ca2+

intrasel.

5. Ikatan Ca2+ dengan protein, misalnya Calmodulin. Ikatan

Ca2+dengan Calmodulin menyebabkan perubahan

bentuk sehingga Calmodulin dapat berikatan dengan

protein lain dalam sel, termasuk Ca2+-ATPase pada

membran plasma dan protein kinase (16,23).

17


Pada serebral, influks kalsium ke dalam neuron presinaptik

melalui VDCC (voltage dependent calcium channel)

disebabkan oleh depolarisasi membran. Selanjutnya terjadi

pelepasan glutamat dari neuron presinaptik melalui proses

eksositosis sebagai respon terhadap aksi potensial. Glutamat

tersebut akan berikatan dengan reseptornya pada neuron

postsinaptik, yaitu reseptor NMDA, KA/AMPA, quisqualate.

Ikatan glutamat dengan NMDA dapat menyebabkan influks

Ca2+ dan natrium ke dalam sel melalui salurannya masing-

masing. Influks kalsium ini dimodulasi oleh zink, glisin, ion

hidrogen dan reaksi oksidasi reduksi (11,16).

Gambar 10. Berbagai proses pengangkutan Ca2+ oleh sel

Ikatan glutamat dengan reseptor KA/AMPA dapat

menyebabkan influks natrium ke postsinaptik neuron

sehingga neuron mengalami depolarisasi yang

menyebabkan influks Ca2+ ke dalam sel melalui VDCC (16).

Aktivasi glutamat pada reseptor quisqualate akan

mengaktifkan protein G, menyebabkan modulasi aktivitas

reseptor NMDA dan KA/AMPA serta mengaktifkan hidrolisis

fosfolipid inositol dan pelepasan inositol trifosfat yang akan

berikatan dengan reseptor IP3 pada membran endoplasmik,

menyebabkan pelepasan Ca2+ yang disimpan dalam

membran endoplasmik dan kemungkinan dari mitokondria

(16)

Demikian pula yang terjadi pada miokardium, aksi potensial

pada T-tubulus menyebabkan membran plasma mengalami

depolarisasi sehingga terjadi influks Ca2+ ke dalam sel

melalui VDCC. Ca2+ ini akan berikatan dengan channel

pelepasan kalsium intraselular yang akan mencetuskan

pelepasan kalsium dari sarkoplasmik retikulum untuk proses

coupling eksitasi-kontraksi sedangkan pengambilan Ca2+ ke

dalam sarkoplasma retikulum oleh pompa sarkoplasma

retikulum kalsium akan berperan pada relaksasi miokardium

(13). Peran reseptor IP3 pada miokardium masih kurang

jelas. Pada miokardium, pelepasan Ca2+ lebih banyak

dipengaruhi oleh reseptor ryanodine (13). (Gambar 12).

Walaupun influks dan efluks kalsium ke mitokondria tidak

berperan dalam reaksi coupling eksitasi-kontraksi

miokardium tetapi mitokondria dapat mendapar Ca2+ sitosolik

dan melindungi miokardium akibat peningkatan kadar Ca2+

miokardium. Baik pada serebral maupun miokardium, influks

Ca2+ ke dalam mitokodria terjadi bila influks Ca2+ ke dalam

sel melebihi kemampuan penukar Na+/Ca2+ untuk

mengefluks Ca2+ ke ekstraselular dan terjadi peningkatan

kadar Ca2+ intramitokondrial sehingga Ca2+ akan diambil dan

disimpan dalam mitokondria (13).

Gambar 11. Efek peningkatan kadar glutamat pada neuron selamaiskemia serebral

18


Aktivasi Ca2+ pada calmodulin akan menghasilkan NO karena

calmodulin banyak mengandung metionin yang mudah

dioksidasi oleh ROS (24)

Ca2+ juga dapat mengaktivasi fosfolipase A2 (PLA2), yang

selanjutnya mengaktivasi pembentukan platelet activating

factor (PAF). Aktivasi PLA2 menyebabkan produksi ROS sebab

asam arakidonat yang dihasilkan oleh PLA2 mengalami

metabolisme siklooksigenase (dan lipoksigenase) yang akan

menghasilkan berbagai produk degradasi serta radikal

superoksida (16,40).

Aktivasi Ca2+ terhadap fosfolipase, endonuklease dan pro-

tease akan mempengaruhi fosforilasi protein melalui

perubahan aktivitas protein kinase dan fosfatase yang akan

meningkatkan produksi ROS dan NO (24). Selain itu, pada

miokardium aktivitas Ca2+ terhadap protease dapat

menyebabkan disfungsi miokardium melalui penurunan

desmin, suatu protein filamen intermediet pada miosit (39)

Pengambilan Ca2+ ke dalam mitokondria terjadi apabila

kadar Ca2+ meningkat pada intramitokondrial. Selama

iskemia dapat terjadi akumulasi berlebihan Ca2+ dalam

mitokondria yang dapat mencetuskan MPT, produksi

senyawa oksigen reaktif dan kerusakan mitokondrial (24)

Pada keadaan iskemia, di mana terjadi kehilangan ATP, tidak

hanya neurotransmiter dan reseptornya saja yang

dipengaruhi oleh keadaan ini tetapi juga kadar Ca2+

intraselular. Peningkatan kadar Ca2+ intraselular disebabkan

gangguan pada fungsi pompa ATPase membran plasma,

pompa sarko(endo)plasma retikulum kalsium dan

perubahan fungsi penukar Na+/Ca2+ . Selain itu, kehilangan

ATP akan mempengaruhi mekanisme perpindahan

glutamat dari ekstraselular yang akan menyebabkan

peningkatan glutamat di ekstraselular karena penukar Na+/

glutamat mengalami perubahan fungsi sehingga terjadi

influks natrium dan efluks glutamat yang dapat menyebabkan

eksotoksisitas (16,24,38)

Kalsium yang mengalami peningkatan kadar selama iskemia

dapat mengaktivasi adenil siklase, NOS, calmodulin kinase

2 (CaM) dan protein kinase C (PKC) melalui aktivasi

calmodulin. Perubahan CaM dan PKC terjadi pada saat sel

mengalami iskemia. Fosforilasi faktor transkripsi CaM

menyebabkan perubahan pada ekspresi gen. Selain itu,

ekpresi gen dipengaruhi kalsium melalui cAMP respon ele-

ment (CRE) yang berikatan dengan protein (CREB).

Perubahan ekspresi gen oleh CREB dan CaM terlibat dalam

kematian sel akibat iskemia, termasuk induksi apoptosis (16).

Gambar 12. Peran influks Ca2+ pada proses coupling eksitasi-kontraksi miokardium

Gambar 13. Efek glutamat terhadap kerusakan sel melalui aktivasimessenger intraselular

19


Pada miokardium, peningkatan kadar Ca2+ tidak dapat

dihubungkan dengan peningkatan tekanan sistolik atau

diastolik, karena pada keadaan ini justru tekanan sistolik dan

diastolik mengalami penurunan, yang menunjukkan bahwa

pada proses coupling eksitasi kontraksi terutama dipengaruhi

oleh kompleks kalsium dengan troponin C (21)

ANTIOKSIDAN SEBAGAI SUATU SISTEMPERLINDUNGAN TERHADAP ISKEMIA-REPERFUSI SEREBRAL ATAU MIOKARDIUM

Antioksidan merupakan suatu sistem perlindungan tubuh

terhadap aktivitas radikal bebas yang dihasilkan baik secara

endogen maupun eksogen, yang dimiliki setiap sel normal.

Pembentukan radikal bebas dan proses peroksidasi lipid

merupakan suatu faktor penting dalam patogenesis iskemia

serebral dan miokardium (48).

Penelitian menunjukkan bahwa peningkatan pembentukan

radikal bebas selama iskemia-reperfusi serebral atau

miokardium dapat diukur secara in vivo menggunakan

beberapa teknik pengukuran, seperti mikrodialisa, trapping

spin salisilat, resonansi elektron paramagnetik. Peningkatan

produk peroksidasi lipid dan penurunan kadar antioksidan

dalam otak dan miokardium selama iskemia-reperfusi

merupakan kejadian yang menyertai proses stress oksidatif

(23).

Banyaknya penelitian farmakologik menunjukkan bahwa

molekul antioksidan, seperti superoksida dismutase (SOD),

glutathione peroksidase, katalase, vitamin E dan C, akan

mengurangi kerusakan iskemia serebral dan miokardium

(40,45).

Antioksidan berfungsi dalam mempertahankan kadar opti-

mal oksigen intraselular secara konsisten. Kadar oksigen

dapat mempengaruhi proses auto-oksidasi, kebocoran

elektron pada reaksi rantai transport elektron mitokondrial

dan aktivitas monoamin oksidase. Penelitian menunjukkan

fungsi antioksidan (dimetilsulfoksida, salisilat dan L-sistein)

sebagai inhibitor saluran KATP. Antioksidan tersebut dapat

menghambat vasodilatasi arteriol serebral yang disebabkan

oleh H2O

2 dan ONOO- melalui pembukaan saluran K

ATP dan

tidak bertindak sebagai scavenger radikal hidroksil yang

dihasilkan dari reaksi H2O

2 dengan ONOO-. Aktivitas saluran

KATP

pada sel otot polos terutama mempengaruhi irama

vaskular. Saluran KATP adalah kompleks protein yang terdiri

dari subunit pore-forming dan reseptor sulfonilurea.

Kebanyakan antioksidan dapat berikatan dengan reseptor

sulfonilurea yang akan menghambat aktivasi saluran KATP(7,42).

Gambar 14. Mekanisme antioksidan terhadap aktivitas ROS padaberbagai tahap stress oksidatif

20


Walaupun serebral dan miokardium dilindungi oleh

antioksidan endogen terhadap aktivitas radikal bebas tetapi

dalam keadaan tertentu senyawa tersebut tidak cukup karena

terjadi peningkatan stress oksidatif dan dalam hal ini

suplemen antioksidan dibutuhkan . Pada gambar 14

ditunjukkan berbagai interaksi dari berbagai mekanisme

antioksidan dengan ROS pada berbagai tahap stress

oksidatif (10). Beberapa sistem yang termasuk dalam

antioksidan pada serebral dan miokardium adalah enzim,

vitamin, protein pengikat logam dan pertahanan terhadap

sawar darah otak (7).

EnzimEnzim merupakan scavenger radikal bebas dan dapat

menguraikan H2O2 dan anion superoksida. Contohnya

adalah superoksida dismutase (SOD), glutation peroksidase

(GPx) dan katalase (6). CuZnSOD dan MnSOD merupakan

senyawa endogen utama pada reperfusi serebral,

sedangkan GPx merupakan enzim utama pada miokardium

untuk melindungi sel terhadap peroksidasi lipid (7.10,17).

SOD ditemukan di banyak jenis sel dan dapat mengubah

superoksida menjadi H2O

2 (2 O

2_ + 2 H H

2O

2 + O

2).

Kelompok ini meliputi MnSOD dalam mitokondria dan

CuZnSOD yang ditemukan di sitosol (6). Semua daerah di

otak dan miokardium mengandung CuZnSOD, MnSOD, dan

GPx. Penelitian menunjukkan pemberian CuZnSOD pada

serebral dapat menunda apoptosis dan kekurangan MnSOD

pada tikus dapat menyebabkan neurodegenerasi. Ion

mangan yang terdapat pada MnSOD berfungsi dalam

menghambat saluran kalsium dan aktivasi efek inducible

dan neuroprotektif SOD (7).

Pada miokardium, SOD dan katalase dapat menurunkan

ukuran infark, meningkatkan fungsi jantung dan fungsi regu-

lator sarkoplasma retikulum yang berhubungan dengan Ca2+/

calmodulin protein kinase. Selain itu, kombinasi SOD dengan

katalase dapat mencegah penurunan fungsi pompa Ca2+

sarkoplasma retikulum, penukar Na+/ Ca2+, dan aktivitas Na+-

K+-ATPase (8, 10).

Katalase yang terletak pada peroksisom dapat menguraikan

hidrogen peroksida menjadi oksigen dan air, sedangkan

glutation peroksidase (GPx) melindungi sel dengan

mengkatalisis pemecahan radikal bebas (H2O

2 + 2 GSH

GSSG). Rasio intrasel antara GSSG dengan GSH

menunjukkan keadaan oksidasi pada sel dan menunjukkan

kemampuan sel menghambat aktivitas ROS (6).

AskorbatAskorbat dapat berfungsi sebagai antioksidan jika tidak

terdapat ion logam katalitik transisi karena senyawa kompleks

askorbat-besi dan askorbat-tembaga dapat menghasilkan

radikal bebas. Jika terjadi peningkatan kadar besi dan

tembaga akibat kerusakan di otak maka pemberian askorbat

tanpa senyawa pengikat besi atau tembaga dapat

menstimulasi kerusakan otak (7).

Askorbat sebagai antioksidan merupakan inhibitor

pembentukan radikal bebas dan scavenger radikal bebas.

Penelitian menunjukkan bahwa efek pencegahan askorbat

terhadap stroke melalui penurunan tekanan darah, sebab

pada kelompok penderita stroke kadar askorbat ditemukan

berhubungan terbalik dengan tekanan darah serta

peningkatan tekanan darah akan meningkatkan risiko

terhadap stroke hemoragik dan infark serebral (41).

Penelitian juga menunjukkan bahwa askorbat dapat

merangsang produksi prostasiklin endotel, yang menurunkan

irama vaskular dan menghambat agregasi trombosit (46).

Hipotesis lain menyatakan bahwa askorbat sebenarnya tidak

memiliki efek langsung terhadap stroke tetapi merupakan

penanda biokimia untuk faktor pencegah yang lain atau

menunjukkan kondisi tubuh dalam keadaan sehat, yang

mampu menstimulasi penurunan risiko infark serebral dan

stroke hemoragik. Kadar askorbat dapat merupakan

penanda asupan nutrien lain terutama buah-buahan dan

sayuran seperti magnesium, kalsium, serat dan karoten dan

nutrien yang dapat mencegah stroke (46).

21


Penelitian oleh NHANES I (National Health and Nutrition

Examination Survey) menunjukkan bahwa asupan vitamin

C dosis tinggi dapat menurunkan risiko terhadap kematian

terutama yang disebabkan oleh penyakit jantung koroner (49).

Antioksidan pemecah reaksi rantai radikal bebasAntioksidan pemecah reaksi rantai seperti vitamin E dan

ubiquinol merupakan senyawa penting di otak dan

miokardium, yang berfungsi untuk menurunkan agregasi

trombosit, menghambat oksidasi asam lemak tak jenuh

ganda di membran sel dan menghambat pembentukan NO

(18,48,50). Penelitian menunjukkan bahwa kekurangan a-

tokoferol dapat terjadi pada penderita sindrom malabsorpsi

lemak dan menyebabkan kerusakan neuron (7).

CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) menyatakan

bahwa pemberian vitamin E dalam dosis tinggi yaitu 400

dan 800 IU/hari dapat menurunkan risiko infark miokard dan

kematian akibat penyakit kardiovaskular pada penderita

iskemia miokardium (49,50). Pemberian vitamin E dosis

tinggi dalam jangka waktu yang lama merupakan antioksidan

larut lemak utama terhadap reperfusi miokardium (17).

Protein protektif lain dan protein pengikat logamPenelitian menunjukkan ekspresi gen caeruloplasmin pada

astrosit tikus dan penderita yang mengalami

acaeruloplasminemia berhubungan dengan degenerasi

retina dan ganglia basal. Haptoglobin dapat berikatan dengan

haemoglobin yang dilepaskan dalam CSF. Otak juga

mengandung metallothionein (MT) dan isoform MT III

terutama di hipotalamus, yang berfungsi mengatur

metabolisme tembaga. Sistem tiol dapat melindungi otak

terhadap kerusakan oleh radikal tiil dan dapat mengikat ion

Fe2+ (7).

Selain itu, pemberian deferoxamin pada penderita thalas-

semia akan menurunkan risiko penyakit jantung dan diabe-

tes melitus. Deferoxamin merupakan khelat besi yang

berperan sebagai scavenger radikal bebas hidroksil pada

hewan atau radikal superoksida pada manusia, demikian

pula dengan ceruloplasmin selain sebagai scavenger radikal

bebas juga dapat mengikat besi dan mengkatalisis oksidasi

Fe2+ menjadi Fe3+ (10).

b-karoten (vitamin A)b-karoten adalah antioksidan yang larut lemak yang dapat

melindungi membran sel terhadap stress oksidatif. Dalam

tubuh, b-karoten diangkut oleh protein retinol, yang disintesis

oleh hati dan memiliki waktu paruh yang pendek. Kadar pro-

tein retinol akan menurun selama respon fase akut jaringan

dan hal ini menunjukkan bahwa pada keadaan fasa

hiperakut stroke akan terjadi penurunan b-karotene.

Penelitian yang selama ini dilakukan terhadap b-karotene

menunjukkan bahwa b-karotene dapat memiliki efek protektif

terhadap stress oksidatif, dan tidak menunjukkan efek apapun

atau memiliki efek berbahaya pada reperfusi serebral

maupun miokardium (41,43,49,51).

Pertahanan terhadap sawar otak darahAspek lain yang diduga dapat mempertahankan fungsi nor-

mal otak adalah resistensi sel endotel kapiler yang

merupakan sawar darah otak terhadap stress oksidatif (7).

Penelitian juga menunjukkan adanya senyawa antioksidan

generasi baru yaitu U101033E, suatu pyrrolopyrimidin yang

dapat meningkatkan kemampuan penetrasi sawar darah otak

dan merupakan inhibitor kuat terhadap besi (47).

22


DAFTAR PUSTAKA1. Damjanov I. The Nervous System. In Pathology for the Health

Related Profession, Damjanov , Philadelphia : Saunders. 2000,2rd ed, p 487-489.

2. Sacco R L, Toni D, Mohr. Classification of Ischemic Stroke. InStroke, Pathophysiology, Diagnosis, and Management, BarnettH J M, Mohr JP, Stein B M, Yatsu F M . Philadelphia : ChurchillLivingstone, 1998, 3th ed, p 341-351

3. Rubin E. Farber J. Cell Injury. In Essential Pathology, Rubin E.Philadelphia : Lippincott Williamsand Wilkins. 2001; 3th ed. p 4-16.

4. Nolte J. Blood Supply of the Brain. In The Human Brain. Nolte J.St Louis : Mosby Year Book. 1990; 4th ed. p 132.

5. Girolami, Anthony, Frosch. The Central Nervous System in Patho-logic Basis of Disease.In Pathologic Basis of Disease. Cotran,Kumar, Collins. Philadelphia : Saunders. 1999. 6th ed. p 1306-1310.

6. Cotran, Kumar and Colkins. Cellular Pathology I : Cell Injury andCell Death. In Pathologic Basis of Disease , Cotran, Kumar andColkins. Philadelphia : Saunders Co. 1999; 7th ed. p 1 14.

7. Halliwell B and Gutteridge J M C. Free radicals, other reactivespecies and disease. In Free Radicals in Biology and Medicine,Halliwell B and Gutteridge J M C, New York : Oxford University,1999; 3th ed . p 721-736.

8. Halliwell B and Gutteridge J M C. Free radicals, other reactivespecies and disease. In Free Radicals in Biology and Medicine,Halliwell B and Gutteridge J M C, New York : Oxford University,1999; 3th ed .p 645-661.

9. Underwood. Ischaemia, infarction and shock. In General andSystematic Pathology. Underwood. London : Churchill Livingstone.2000: 3th ed. p 150-162.

10. Dhalla, Temsah, Netticadan. Role of oxidative stress in cardio-vascular diseases. Journal of Hypertension. 2000 ; 18:655-673

11. Ransom B, Waxman S, Fern R. Molecular Pathophysiology ofWhite Matter Anoxic/Ischemic Injury. In Stroke, Pathophysiology,Diagnosis, and Management. Barnett H J M, Mohr JP, Stein B M,Yatsu F M. Philadelphia : Churchill Livingstone, 1998, 3th ed. p51-83

12. Stanley. Cardiac energetics during ischaemia and the rationalefor metabolic interventions. Coronary Artery Disease. 2001;12:S3-S7

13. Katz. Myoxcyte structure and function. In Textbook of cardiovas-cular medicine. Topol. Philadelphia : Lipincott Raven. 1998. p2452-2461

14. Lilly S L. Basic Cardiac structure and function. In Pathophysiologyof Heart Disease. Lilly S L. Philadelphia : Lea Febiger,1993. p9-17

15. Vander, Sherman, Luciano. Circulation in Human Physiology. InHuman Physiology , Vander, Sherman, Luciano. New York :Graw-Hill Book, 2001, 8th ed. p 394-395

16. Sharp, Swanson, Honkaniemi, Kogure, Massa. Neurochemistryand Molecular Biology. In Stroke, Pathophysiology, Diagnosis,and Management. Barnett H J M, Mohr JP, Stein B M, Yatsu F M.Philadelphia : Churchill Livingstone,1998, 3th ed, p 51-83

KESIMPULAN

Penurunan suplai darah pada serebral maupun miokardium

akibat aterosklerosis, trombosis atau gangguan vaskular

lainnya diketahui dapat menginduksi iskemia serebral dan

miokardium.

Walaupun reperfusi yang dilakukan terhadap jaringan

tersebut merupakan hal yang penting untuk mencegah

kerusakan serebral maupun miokardium lebih lanjut, tetapi

banyak penelitian menunjukkan bahwa reperfusi memiliki

efek yang merugikan akibat pembentukan senyawa radikal

bebas, terutama pada iskemia dengan durasi yang lebih

lama.

Ketidak seimbangan antara pembentukan radikal bebas

dengan penurunan antioksidan dalam tubuh selama

iskemia-reperfusi serebral atau miokardium akan

menyebabkan terjadinya stress oksidatif, yang ditunjukkan

dengan penurunan status antioksidan total (SAT). Efek

merusak dari stress oksidatif disertai dengan peningkatan

kadar kalsium dapat merusak membran sel,

endo(sarko)plasma retikulum, mitokondria dan nukleus.

Banyak penelitian menunjukan bahwa antioksidan memiliki

efek protektif terhadap stress oksidatif melalui mekanismenya

masing-masing, dan pandangan baru tentang peran ROS

pada patogenesis iskemia-reperfusi serebral maupun

miokardium akan membuka kemungkinan terapi dengan

antioksidan pada penderita dengan penurunan status

antioksidan total.

23


17. Verma et al. Fundamentals of Reperfusion Injury for the ClinicalCardiologist. Circulation. 2002; 105: 2332-2336

18. Lilly S Leonard. Acute Myocardial Infarction. In Pathophysiologyof Heart Disease. Lilly S L. Philadelphia : Lea Febiger,1993, p116-117

19. Fields , Kusumoto FM. Cardiomyopathies . In CardiovascularPathophysiology. Madison, Connecticut : Fence Creek Pub, 1999,1st ed, p 23-25

20. Boudoulas H, Gravanis B Michael. Ischemic Heart Disease . InCardiovascular Disorders Pathogenesis and Pathophysiology, StLouis : Mosby, 1993, p 20-47

21. Morgan P J, Review Article : Mechanisms of Disease : AbnormalIntracellular Modulation of Calcium as a Major Cause of CardiacContractile Dysfunction. N Engl J Med. 1991; 325 : 625-632

22. Kloner et al. Medical and Cellular Implications of Stunning, Hiber-nation, and Preconditioning. Circulation. 1998; 97:1848-1867

23. Halliwell B and Gutteridge J M C. Oxidative stress : adaptation,damage, repair and death. In Free Radicals in Biology and Medi-cine, Halliwell B and Gutteridge J M C, New York : Oxford Univer-sity, 1999; 3th ed : 246-257.

24. Kristian T, Siesjo B K. Calcium in Ischemic Cell Death. Stroke.1998; 29: 705-718.

25. Ghosh S, Standen N, Galinanes. Evidence for mitochondrial KATP

channels as effectors of human myocardial preconditioning.Cardiovasc Res. 2000 ; 45 : 934-940.

26. Liu Y, Sato T, Rourke. Marban E. Mitochondrial ATP-DependentPotassium Channels. Novel Effectors of Cardioprotection ? Circu-lation.1998 ; 97 : 2463-2469

27. Przyklenk K. Pharmacologic treatment of the stunned myocardium: the concepts and the challenges. Coronary Artery Disease. 2001; 12 : 363-369

28. Ferrari . Left Ventricular Dysfunction After Myocardial Infarction :Stunning, Hibernation and Remodeling. Medicographia. 1996;18 : 58-61

29. Canty J, Fallavollita. Lessons from experimental models of hiber-nating mycardium. Coronary Artery Disease. 2001; 12: 371-380

30. A Robert, Kloner, B Robert, Jennings. Consequences of BriefIschemia : Stunning, Preconditioning, and Their Clinical Implica-tions part 1. Circulation. 2001; 104: 2981-2989

31. A Robert, Kloner, B Robert, Jennings. Consequences of BriefIschemia : Stunning, Preconditioning, and Their Clinical Implica-tions part 2. Circulation. 2001; 104: 2981-2989

32. Ambrosio G, Tritto I. Clinical manifestations of myocardial stunning.Coronary Artery Disease. 2001 ; 12 : 357-361

33. Paulus W, Frantz S. Kelly R. Nitric Oxide and Cardiac Contractilityin Human Heart Failure. Circulation. 2001; 104: 2260-2262

34. Castillo J, Rama R, Davalos A. Nitric Oxide-Related Brain Dam-age in Acute Ischemic Stroke. Stroke. 2000;31:852-857.

35. Xu J, He L, et al. Oxygen-Glucose Deprivation Induces InducibleNitric Oxide Synthase and Nitrotyrosine Expression in CerebralEndothelial Cells. Stroke. 2000; 31:1744-1751.

36. Nanri K, Montecot C, Springhetti V, Seylaz J, Pinard E. The Se-lective Inhibitor of Neuronal Nitric Oxide Synthase, 7-Nitroindazole,Reduces the Delayed Neuronal Damage Due to Forebrain Is-

chemia in Rats. Stroke. 1998; 29:1284-1254.37. Ashwal S, Tone B, Tian H R, Cole D J, Pearce W J. Core and

Penumbral Nitric Oxide Synthase Activity During Cerebral Is-chemia and Reperfusion. Stroke. 1998; 29: 1037-1047.

38. Gravanis B Michael. Calcium Ion and . In Cardiovascular Disor-ders Pathogenesis and Pathophysiology, St Louis : Mosby, 1993,p 492-500

39. Rappaport. Ischemia-reperfusion associated myocardial contrac-tile dysfunction may depend on Ca2+-activated cytoskeleton pro-tein degradation. Cardiovasc Res. 2000 ; 45 : 810-812

40. Veirmen G, et al. Review article : Reperfusion injury after focalmyocardial ischaemia : polymorphonuclear leukocyte activationand its clinical implications. Resuscitation. 2000; 45 : 35 61

41. Hirvonen T, Virtamo J, Korhonen P, Albanes D, Pietinen P. Intakeof Flavonoids, Caretenoids, Vitamin C and E, and Risk of Stroke inMale Smokers. Stroke. 2000;31: 2301-2306.

42. Wei E P, Kontos H A, Beckman J S. Antioxidants Inhibit ATP-Sensitive Potassium Channels in Cerebral Arterioles. Stroke.1998;29: 817-823.

43. Cherubini A, et al. Antioxidant Profile and Early Outcome in StrokePatient. Stroke. 2000;31: 2295-2300.

44. Bidmon H J, Kato K, Schleicher A, Witte O W, Zilles K. TransientIncrease of Manganese-Superoxide Dismutase in Remote BrainAreas After Focal Photothrombotic Cortical Lesion. Stroke. 1998;29: 203-211.

45. Leinonen J, et al. Low Plasma Antioxidant Activity Is AssociatedWith High Lesion Volume and Neurological Impairment in Stroke.Stroke.2000;31: 33-39.

46. Yokoyama T, Date C, Kokubo Y, Yoshiike N, Matsumura Y, TanakaH. Serum Vitamin C Concentration Was Inversely Associated WithSubsequent 20-Year Incidence of Stroke in a Japanese RuralCommunity. Stroke. 2000;31 ; 2287-2294.

47. Soehle M, Heimann A, Kempski O. Postischemic Application ofLipid Peroxidation Inhibitor U-101033E Reduces Neuronal Dam-age After Global Cerebral Ischemia in Rats. Stroke. 1998;29:1240-1247.

48. Worp H B, Bar P R, Kappelle L J, Wildt D J. Dietary Vitamin ELevels Affect Outcome of Permanent Focal Cerebral Ischemia inRats. Stroke.1998;29:1002-1006.

49. Tribble D. Antioxidant Consumption and Risk of Coronary HeartDisease : Emphasis on Vitamin C, Vitamin E, b-Carotene. Circu-lation. 1999 ; 99 : 591-595.

50. Stephens N, et al. Randomised controlled trial of vitamin E inpatients with coronary disease : Cambridge Heart AntioxidantStudy (CHAOS). Lancet. 1996; 347 : 781 786

51. Hennekens C, et al. Lack of Effect of Long-term Supplementationwith Beta Carotene on the incidence of Malignant Neoplasmasand Cardiovascular Disease. N Engl J Med. 1996; 334: 1145 -1149

24


Certificate Number: 403247

ForumDiagnosticumISSN 0854-7173

Redaksi KehormatanProf. DR.Dr. Marsetio Donosepoetro, Drs. Andi WijayaProf. DR.Dr. FX Budhianto Suhadi, DR.Dr. Irwan Setiabudi

Ketua Dewan Redaksi/Penanggung JawabDra. Marita Kaniawati

Anggota Dewan RedaksiDra. Dewi Muliaty, Dra. Ampi RetnowardaniDra. Evy Liswati, Dra. Indriyanti RSDra. Lies GantiniFaliawati Moeliandari S.Si.

Alamat RedaksiLaboratorium Klinik ProdiaJl.Wastukencana 38, Bandung 40116Telepon: (022) 4202011, 4219392, 4219394, Fax : (022) 4236461e-mail: [email protected]: www.prodia.co.id

Peran Radikal Bebas Pada Reperfusi Cerebral Atau Miokardium

Documents

Transcript of Peran Radikal Bebas Pada Reperfusi Cerebral Atau Miokardium