Tuesday, November 25, 2014

Hierarki Imunitas



Pertahanan Pertama 
Jaringan epitel

Epitelia bagian dalam juga dikenal sebagai epitelia mukosis karena sekresi semacam lendir yang disebut mukus, yang kaya akan berbagai glikoprotein yang disebut mukin. Mikroorganisme yang terbalut mukus dapat tertahan sebelum menempel pada epitelium, bahkan terhanyut di dalam aliran mukus yang dipompa oleh denyut silia epitelial. Salah satu contoh pertahanan oleh mukus terjadi di dalam saluran pencernaan dengan denyut peristaltik yang berfungsi tidak hanya mendorong makanan, tetapi juga patogen. Penyakit yang disebabkan karena disfungsi denyut ini biasanya juga disertai oleh perkembangan koloni bakteri pada dinding usus.

Permukaan epitelia bukan hanya sekedar pagar pembatas yang melindungi tubuh dari infeksi, epitelia juga memproduksi substansi kimiawi yang bersifat mikrobisidal guna menghambat perkembangan mikroba. Sebagai contoh :
  1. sekresi enzim lisozim ke dalam air mata dan air liur.
  2. derajat pH yang bersifat asam merupakan rintangan kimiawi melawan infeksi yang dapat terjadi pada saluran pencernaan bagian atas
  3. sekresi kriptidin dan defensin-a oleh sel Paneth yang bermukim di dasar usus halus pada area sel punca.
  4. sekresi peptida kationik seperti defensin-b yang dapat merusak membran sel bakteri, terdapat pada epitelia kulit dan saluran pernafasen.
  5. sekresi protein antimikrobial yang membasahi epitelia paru-paru dalam upaya untuk membalut patogen agar dapat dicerna oleh makrofaga dengan fagositosis. Balutan protein guna keperluan fagositosis, disebut opsonisasi.
Pertahanan Kedua

Permukaan epitelia sering dijumpai koloni bakteri bukan patogenik. Bakteri ini berkompetisi dengan patogen untuk memperebutkan nutrisi maupun area koloni. Dalam kompetisi tersebut, senyawa antimikrobial akan disekresi untuk menghalangi kolonisasi bakteri patogen, misalnya sekresi protein kolikin oleh Escherichia coli. Ketika bakteri non patogenik tergerus oleh pengobatan antibiotik, setelah efek pengobatan berangsur hilang, mikroorganisme patogenik sering akan muncul dan menyebabkan penyakit.

Pertahanan Ketiga



Mikroorganisme yang berhasil menembus lapisan epitelial kemudian menempel pada jaringan, pada umumnya akan segera dikenali oleh monosit makrofaga yang bermukim disekitarnya, melalui instrumen pencerap pada permukaan sel makrofaga, antara lain :
  1. pencerap manos
  2. pencerap bangkai yang mengikat ligan bermuatan
  3. pencerap CD14 yang dapat mengikat molekul LPS dari bakteri
  4. pencerap komplemen
Pencerap yang mengenali sel sebagai patogen akan membentuk ikatan protein (bahasa Inggris: ligation) dengan sel dan mencetuskan proses fagositosis.

Pada saat itu, makrofaga akan melepaskan sitokina untuk mengaktivasi beberapa proses lain untuk ikut serta. Zat yang disekresi termasuk :
  1. prostaglandin, leukotriena
  2. peptida C5a yang mengaktivasi molekul adhesi dan meningkatkan permeabilitas pembuluh darah dan merupakankemokina yang sangat kuat untuk mengundang neutrofil dan monosit, serta aktivasi lokal bagi:
  3. makrofaga yang lain.

Ilustrasi neutrofil yang bermigrasi ke dalam jaringan setelah proses ekstravasasi usai. Ekstravasasi merupakan proses pertama yang dipicu makrofaga untuk merekrut bala bantuan dari sirkulasi darah. Yang pertama kali tiba adalah neutrofil, disusulmonosit yang segera terdiferensiasi menjadi makrofaga baru. Pada tahap-tahap berikutnya,eosinofil juga bermigrasi menuju lokasi infeksi, diikuti oleh limfosit. Saat terjadi luka pada pembuluh darah, maka plasma darah akan mengaktivasi dua jenjang enzim, sistem kinin dan sistem koagulasi.

Sekresi hormon lain TNF-α, IL-1, dan IL-6 memberikan sinyal sistemik kepada:
  1. hipotalamus, jaringan lemak dan otot agar memobilisasi protein dan energi untuk peningkatan suhu tubuh. Ketiga hormon juga disebut endogen dan pirogen karena merupakan zat tubuh inang penyebab demam. Umumnya patogen sulit berkembang biak pada suhu yang lebih tinggi.
  2. hati, untuk menginduksi sekresi protein fase akut seperti CRP dan mannan-binding lectin. Kedua zat ini diperlukan untuk mencetuskan proses opsonisasi komplemen.
  3. endotelium sumsum tulang, untuk memantik migrasi neutrofil ke area infeksi
  4. sel dendritik. TNF-α merupakan stimulasi bagi DC untuk bermigrasi ke nodus limpa dan memicu sistem kekebalan tiruan

Dan efek yang ditimbulkan pada area setempat, antara lain:
  1. TGF-α : Merekrut sel biang
  2. IL-8 : Merekrut neutrofil, basofil dan sel T ke dalam jaringan
  3. MCP-1 : Merekrut monosit ke dalam jaringan.
  4. IL-12 : Merekrut sel NK dan neutrofil
  5. Sel NK dan neutrofil akan mensintesa PAF (bahasa Inggris: platelet-activating factor) dengan stimulasi IL-12.
  6. IL-12 juga menginduksi diferensiasi sel T CD4 menjadi sel TH1
  7. IL-1: Aktivasi endotelium vaskular, limfosit. Peningkatan akses bagi sel efektor dan menyebabkan kerusakan pada jaringan
  8. IL-6 : Aktivasi limfosit dan stimulasi produksi antibodi
  9. TNF-α : Aktivasi endotelium vaskular dan meningkatkan permeabilitas vaskular yang menyebabkan peningkatan kadar IgG, protein komplemen dan sel ke dalam jaringan, serta meningkatkan penggelontoran cairan tubuh menuju nodus limfa.
Pertahanan Keempat

Neutrofil berpartisipasi pada garda depan dengan kapasitasnya sebagai fagosit yang dominan. Seringkali neutrofil direkrut dari dalam sirkulasi darah menuju jaringan dengan panduan kemokina hasil sekresi makrofaga dalam proses fagositosis. Sepanjang jalan kemotaksis, sejauh tidak terhalang oleh lipid dankanabinoid, neutrofil akan terdiferensiasi menjadi dewasa. Interaksi neutrofil muda dengan beberapa zat seperti galaktin-3, fMLP, IL-8, selektin dan sitokalasin B menjadi salah satu penyebabnya. Sesampai di lokasi infeksi, neutrofil segera memulai proses fagositosis terhadap sel target, seperti bakteri, fungi, protozoa, virus, sel terinfeksi virus dan sel tumor, dan melepaskan faktor mikrobisidal termasuk ROI (bahasa Inggris: reactive oxygen intermediate), defensin, IL-8 dan enzim protease dengan proses degranulasi. IL-8 merupakan sitokina yang biasa tersekresi pada saat infeksi, radang, ischemia maupun trauma - dan merupakan penyebab utama akumulasi neutrofil pada suatu lokasi.

Sebagai fagosit, neutrofil mempunyai kemampuan fagositosis yang sama persis dengan makrofaga. Neutrofil juga melepaskan kemokina, yaitu IP-10 yang berfungsi untuk merekrut sel T CD4. Namun neutrofil dilengkapi pula dengan pencerap toll-like seperti TLR2 (bahasa Inggris: toll-like receptor 2) untuk mendeteksi peptidoglikan milik bakteri dengan gram positif, dan TLR4 untuk mendeteksi lipopolisakarida pada mikroba yang mempunyai gram negatif, dan pencerap yang dapat mengenali pola.

Walaupun neutrofil dapat mengenali patogen dengan langsung, pengikatan patogen dan proses fagositosis dapat meningkat jauh lebih baik dan cepat ketika mikroba tertandai (ter-opsonisasi) oleh antibodi, komponen komplemen, atau keduanya.

Pertahanan Kelima

Sel NK mempunyai kemampuan untuk membedakan sel normal dan sel yang tidak mempunyai kecukupan molekul MHC kelas I. Molekul MHC-I dari sel target dipindai oleh pencerap killer-inhibitory sel NK. Virus, stres, transformasi malignan maupun sel tumor, sel terinfeksi virus akan mempunyai molekul MHC-I yang berbeda, sehingga sel NK akan melakukan apoptosis terhadap sel tersebut.

Sel NK teraktivasi oleh sekresi IL-2 dan IFN-γ dari sel TH1 yang direkrut PMN dengan kemokina IP-10. Saat apoptosis sel target, sel NK mensekresi protein seperti perforin, kemokina dan enzim proteolitik, granzim, termasuk jenis serina protease.

Granzim yang dilepaskan akan masuk ke dalam sel target dan mengaktivasi enzim di dalam sitoplasma :
  1. Granzim A akan memasuki mitokondria dan mengiris sub unit dari kompleks I menjadi NADH dehidrogenase untuk memproduksi spesi oksigen reaktif
  2. Granzim B akan mengiris prekursor kaspase

untuk memicu proses apoptosis yang dimulai dengan penghancuran struktur protein sitoskeleton dan degradasi kromosom. Sel kemudian terpecah menjadi fragmen yang akan dibersihkan oleh fagosit. Perforin juga berakibat pada lisis sel. Sitokina interferon-γ disekresi pula oleh sel NK dalam jumlah besar saat apoptosis sel target sebagai stimulan peningkatan kapasitas fagositosis makrofaga.

Pertahanan Keenam

Infeksi sel tubuh oleh virus dapat dicegah oleh antibodi, yang produksinya tergantung oleh sel TH2. Namun bagi sel yang telah terlanjur terinfeksi, akan ditangani oleh sel T sitotoksik yang spesifik, yang dapat mengenali dan membasmi sel tersebut.

Untuk patogen intravesikular yang menginfeksi makrofaga, dapat dipadamkan dengan sel TH1 yang spesifik, yang akan mengaktivasi makrofaga untuk menghancurkan patogen di dalamnya.

Pertahanan Ketujuh

Sel dendritik (DC) telah diidentifikasi keberadaannya di dalam interstitium hampir seluruh jaringan tubuh manusia, kecuali pada kornea mata dan sistem saraf pusat.

Populasi DC di dalam jaringan menunjukkan kadar HLA-DR, CD1a dan S100 yang tinggi - setelah bermigrasi dari sirkulasi darah. Migrasi dilakukan dengan pengikatan ICAM-1, V-CAM-1 dan E-selektin dengan CD11a/CD18, CD49d dan CLA (cutaneous lymphocyte antigen). Induksi kemotaksis yang ditemui berupakemokina GM-CSF dan LPS.

Di dalam jaringan, DC berdiam dalam keadaan setengah aktif sebagai sel yang memburu antigen dengan proses :
  1. makropinositosis dengan pencerap CD32 (FcgRII) untuk antigen yang teropsoninasi dengan antibodi. 
  2. endositosis dengan pencerap manos yang efektif untuk antigen terglikosilasi. Imunogen yang terbalut akan dihubungkan melalui jalur vakuolar yang bersifat asam, menuju ruang intraselular kelas II, tempat perakitan peptida antigenik menjadi molekul MHC kelas II, untuk dipresentasikan ke sel T.

DC yang demikian dapat teraktivasi lebih lanjut dan bermigrasi lebih jauh ke dalam jaringan pada saat terpapar oleh sejumlah sitokina, seperti TNF-α, IL-1, dan LPS.

Kombinasi antara LPS yang terikat pada pencerap CD14 dan TLR-4 akan mengaktivasi fungsi sel ini menjadi APC (bahasa Inggris: antigen-presenting cell). Aktivasi ini akan membuat sel dendritik menaikkan produksi molekul MHC kelas II, disertai dengan naiknya kadar molekul CD40, CD54, CD80 dan CD86 sebagai fasilitator fungsi presentasi antigen. Fungsinya sebagai pemburu antigen di dalam jaringan dan cairan tubuh akan menurun.

Sel dendritik AP kemudian terstimulasi oleh kemokina ELC, MIP-3β, dan SLC yang banyak diproduksi oleh nodus limfa dan sel endotelial vaskular, dan bermigrasi menuju nodus limfa atau limpa, guna mengaktivasi sistem kekebalan tiruan.

Referensi
  • "Humoral Immunity". Farlex free dictionary. 
  • "Adaptive immune system". Gary E. Kaiser. 
  • Janeway, Charles A.; Travers, Paul; Walport, Mark; Shlomchik, Mark (2001). Immunobiology, Subchapter:The front line of host defense. Garland Science. 
  • Janeway, Charles A.; Travers, Paul; Walport, Mark; Shlomchik, Mark (2001). Immunobiology, Chapter 2:Innate immunity. Garland Science.  Section 2-1
  • Janeway, Charles A.; Travers, Paul; Walport, Mark; Shlomchik, Mark (2001). Immunobiology, Chapter 2:Innate immunity. Garland Science. Section 2-2 juncto section 2-1
  • Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2002). Molecular Biology of the Cell. Garland Science. Specialized Phagocytic Cells Can Ingest Large Particles.
  • "Immunobiology, Figure 2.38:Spectrum of biological activities". Garland Science, Janeway, Charles A.; Travers, Paul; Walport, Mark; Shlomchik, Mark. 
  • "Monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1): an overview". Department of Neuroscience, Temple University School of Medicine, Deshmane SL, Kremlev S, Amini S, Sawaya BE.
  • "Platelet-Activating Factor Synthesized by IL-12-Stimulated Polymorphonuclear Neutrophils and NK Cells Mediates Chemotaxis". Oncologia Umana Università di Torino; and Cattedra di Nefrologia, Università di Parma, Dipartimento di Scienze Cliniche e Biologiche II Facoltà di Medicina, Università di Pavia, Benedetta Bussolati, Filippo Mariano, Alessandro Cignetti, et al. 
  • "Galectin-3 interacts with naı¨ve and primed neutrophils, inducing innate immune responses" (pdf). Glycobiology Laboratory, Research Centre for Infectious Diseases, Laval University Medical Centre, Faculty of Medicine, Laval University. 
  • "Endogenous cannabinoids and neutrophil chemotaxis". Department of Psychological and Brain Sciences, Indiana University, McHugh D, Ross RA. 
  • "Neutrophils, central cells in acute inflammation". Faculty of Medicine, Comenius University, Viera ’Stvrtinová, Ján Jakubovský, Ivan Hulín. 
  • "Interleukin-8, a chemotactic and inflammatory cytokine". Theodor-Kocher Institute, University of Bern, Baggiolini M, Clark-Lewis I. 
  • "A novel role for neutrophils as a source of T cell-recruiting chemokines IP-10 and Mig during the DTH response to HSV-1 antigen". S. J. Molesworth-Kenyon, J. E. Oakes, and R. N. Lausch. 
  • "Innate Immunity". W. H. Freeman. 
  • "Activating receptors and co-receptros involved in human killer cell-mediated cytolysis". Dipartimento di Medicina Sperimentale, Università degli Studi di Genova, Istituto Nazionale per la Ricerca sul Cancro, et al, Alessandro Moretta, Cristina Bottino, Massimo Vitale, et al. 
  • "Cytotoxic T Lymphocytes". John W. Kimball Biology pages. 
  • "NATURAL KILLER (NK) CELLS". Gary E. Kaiser. 
  • "Dendritic cell distribution". Queen's Medical Center, University of Nottingham, S. SATTHAPORN and O. EREMIN. 
  • Alberts, Bruce; Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walters (2002). Molecular Biology of the Cell; Fourth Edition. New York and London: Garland Science.
  • Stvrtinová, Viera; Ján Jakubovský and Ivan Hulín (1995). Inflammation and Fever from Pathophysiology: Principles of Disease. Computing Centre, Slovak Academy of Sciences: Academic Electronic Press.
  • Schneider, David (2005). Plant immune responses. Stanford University Department of Microbiology and Immunology.

0 comments:

Post a Comment