Apoptosis

APOPTOSIS, NEKROSIS, KANKER DAN AGING

Resume

Disusun untuk memenuhi tugas Matakuliah Biologi Sel yang dibina oleh

Prof. Dr. Agr . Mohamad Amin, S.Pd

Oleh

Kelompok 2 / Kelas A

Candra Hermawan (130341818685)

Dewi Sagita (130341818675)

Fendy Hardian Permana (130341816927)

“The Learning University”

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS PASCA SARJANA

PENDIDIKAN BIOLOGI

November, 2013

MEKANISME DAN REGULASI APOPTOSIS

A. Pengertian Apoptosis

Apoptosis adalah mekanisme kematian sel yang terprogram yang penting dalam berbagai

proses biologi. Berbeda dengan nekrosis, yang merupakan bentuk kematian sel sebagai akibat sel

yang terluka akut, apoptosis terjadi dalam proses yang diatur sedemikian rupa yang secara umum

memberi keuntungan selama siklus kehidupan suatu organisme (Gambar 1). Contohnya adalah

pada diferensiasi jari manusia selama perkembangan embrio membutuhkan sel-sel di antara jari-

jari untuk apoptosis sehingga jari-jari dapat terpisah.

B. Peranan Apoptosis

Apoptosis memiliki peranan penting dalam fenomena biologis, proses apoptosis yang

tidak sempurna dapat menyebabkan timbulnya penyakit yang sangat bervariasi. Terlalu banyak

apoptosis menyebabkan sel mengalami kekacauan, sebagaimana terlalu sedikit apoptosis juga

menyebabkan proliferasi sel yang tidak terkontrol (kanker). Beberapa contoh penyakit yang

ditimbulkan karena apoptosis yang tidak sempurna antara lain:

1. Penyakit autoimun disebabkan karena sel T/B yang autoreaktif terus menerus.

2. Neurodegeneration, seperti pada penyakit Alzheimer dan Parkinson, akibat dari apoptosis

prematur yang berlebihan pada neuron di otak. Neuron yang tersisa tidak mempunyai

kemampuan untuk meregenerasi sel yang hilang.

3. Stroke iskemik, aliran darah ke bagian-bagian tertentu dari otak dibatasi sehingga dapat

menyebabkan kematian sel saraf melalui peningkatan apoptosis.

4. Kanker, sel tumor kehilangan kemampuannya untuk melaksanakan apoptosis sehingga

proliferasi sel meningkat.

C. Fungsi Apoptosis

1. Sel yang rusak atau terinfeksi

Apoptosis dapat terjadi secara langsung ketika sel yang rusak tidak bisa diperbaiki lagi

atau terinfeksi oleh virus. Keputusan untuk melakukan apoptosis dapat berasal dari sel itu

sendiri, dari jaringan di sekitarnya, atau dari sel yang merupakan bagian sistem imun.

Jika kemampuan sel untuk ber-apoptosis rusak atau jika inisiasi apotosis dihambat, sel

yang rusak dapat terus membelah tanpa batas, berkembang menjadi kanker.

2. Respon terhadap stress atau kerusakan DNA

Kondisi stress sebagaimana kerusakan DNA sel yang disebabkan senyawa toksik atau

pemaparan sinar ultraviolet atau radiasi ionisasi (sinar gamma atau sinar X), dapat

menginduksi sel untuk memulai proses apoptosis. Contohnya pada kerusakan genom

dalam inti sel, adanya enzim PARP-1 memacu terjadinya apoptosis. Enzim ini memiliki

peranan penting dalam menjaga integritas genom, tetapi aktivasinya secara berlebihan

dapat menghabiskan ATP, sehingga dapat mengubah proses kematian sel menjadi

nekrosis (kematian sel yang tidak terprogram).

D. Mekanisme Apoptosis

Mekanisme apoptosis sangat kompleks dan rumit. Secara garis besarnya apoptosis dibagi

menjadi 4 tahap, yaitu:

1. Adanya signal kematian (penginduksi apoptosis)

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

berhubungan, dll)

3. Tahap pelaksanaan apoptosis (degradasi DNA, pembongkaran sel, dll)

4. Fagositosis.

E. Signal Penginduksi Apoptosis

Apoptosis tidak memerlukan suatu proses transkripsi atau translasi. Molecular machine

yang dibutuhkan untuk kematian sel dianggap mengalami dormansi dan hanya memerlukan

aktivasi yang cepat. Signal yang menginduksi apoptosis bisa berasal dari ekstraseluler dan

intraseluler. Signal ekstraseluler contohnya hormon hormon. Hormon tiroksin menginduksi

apoptosis pada ekor tadpole. Apoptosis juga bisa dipicu oleh kurangnya signal yang dibutuhkan

sel untuk bertahan hidup seperti growth factor. Sel lain, sel berhubungan dengan sel yang

berdekatan juga bisa memberikan signal untuk apoptosis.

Signal intraseluler misalnya radiasi ionisasi, kerusakan karena oksidasi radikal bebas,

dan gangguan pada siklus sel. Kedua jalur penginduksi tersebut bertemu di dalam sel, berubah

menjadi famili protein pengeksekusi utama yang dikenal sebagai caspase. Sel yang berbeda

memberikan respon yang berbeda terhadap penginduksi apoptosis. Misalnya sel splenic limfosit

akan mengalami apoptosis saat terpapar radiasi ionisasi, sedangkan sel myocyte tidak mengalami

apoptosis untuk pemaparan yang sama. Signal kematian dihubungkan dengan pelaksanaan

apoptosis oleh tahap integrasi atau pengaturan. Pada tahap ini terdapat molekul regulator positif

atau negatif yang dapat menghambat, memacu, mencegah apoptosis sehingga menentukan

apakah sel tetap hidup atau mengalami apoptosis (mati).

Apoptosis diperantarai oleh famili protease yang disebut caspase, yang diaktifkan melalui

proteolisis dari bentuk prekursor inaktifnya (zymogen). Caspase merupakan endoprotease yang

memiliki sisi aktif Cys (C) dan membelah pada terminal C pada residu Asp, oleh karena itu

dikenal sebagai Caspases (Cys containing Asp specific protease). Saat ini telah ditemukan 13

anggota famili caspases pada manusia. Beberapa anggota famili caspase yang terlibat dalam

apoptosis dibedakan menjadi 2 golongan. Golongan yang pertama terdiri dari caspase 8, 9,10

yang mengandung prodomain yang panjang pada terminal N, fungsinya sebagai inisiator dalam

proses kematian sel. Golongan yang kedua terdiri dari caspase 3, 6, 7 yang mengandung

prodomain yang pendek dan berfungsi sebagai efektor, membelah berbagai substrat yang mati

yang pada akhirnya menyebabkan perubahan morfologi dan biokimia yang tampak pada sel yang

mengalami apoptosis. Molekul efektor lain dalam apoptosis adalah Apaf-1 (apoptotic protease

activating factor) bersama sitokrom c mengambil pro-caspase 9 di ATP-dependent manner, dan

menstimulasi proses perubahan pro-caspase 9 menjadi caspase 9.

Regulator apoptosis yang lain adalah anggota famili Bcl-2. Saat ini ada 18 anggota famili

Bcl-2 yang telah diidentifikasi, dan dibagi ke dalam 3 grup berdasarkan strukturnya. Anggota

grup pertama diwakili oleh Bcl-2 dan Bcl-xL yang berfungsi sebagai anti-apoptosis. Anggota

grup kedua diwakili oleh Bax dan Bak (Bcl-2 associated killer), sebagaimana anggota grup yang

ketiga yaitu Bid (a novel BH3 domain-only death agonist) dan Bad (the Bcl-2 associated death

molecule), merupakan molekul pro-apoptosis (Gambar 2).

ICE (Interleukin Converting Enzim) secara normal tidak terlibat dalam apoptosis, tetapi

aktivasi tiruannya dalam sel mamalia, dapat mendorong ke arah tersebut. Masing-masing caspase

mempunyai urutan yang sama, dirancang untuk membelah, maka menjadi jelas caspase

membelah satu sama lain dalam suatu jalur mekanisme pengaktifan. Dua rangkaian caspase

saling melibatkan. Yang satunya menginisiasi proses aktivasi caspase lainnya. Pertanyaannya

siapa yang mengaktifkan caspase yang pertama? Tampak meragukan, sampai peneliti

menemukan bahwa caspase dapat diaktifkan jika mereka mengumpul pada konsentrasi kritik. Ini

bisa terjadi oleh ikatan molekul signal bunuh diri di permukaan sel. Perubahan konformasi

reseptor dapat mendorong ke arah agregasi dari molekul reseptor permukaan dengan serentak

dengan agregasi caspases intraseluler reseptor agregasi.

F. Target Caspase

Apoptosis melibatkan:

1. memadatkan inti sel

2. memadatkan dan membagi-bagi sitoplasma ke dalam selaput ikat badan apoptotis

3. rusaknya kromosom ke dalam fragmen yang berisi berbagai nukleosom

Target protein pada umumnya harus protein lain, suatu DNA endonuklease. Ketika

protein target pecah, DNase bebas untuk berpindah tempat ke inti dan mulai pelaksanaan.

Perubahan dalam apoptosis terjadi ketika caspase 3 membelah gelsolin, suatu protein dilibatkan

dalam pemeliharaan morfologi sel. Gelsolin yang dibelah membelah actin filamen di dalam sel.

Protein yang lain diperlukan untuk membentuk badan apopotic: suatu kinase yang disebut p21-

activated kinase 2 (PAK-2). Kinase ini diaktifkan oleh caspase-3 dengan proteolisis terbatas.

G. Tahap Pelaksanaan Apoptosis

Sinyal apoptosis bisa terjadi secara intraseluler dan ekstraseluler. Jalur ekstrinsik

(ekstraseluler) diinisiasi melalui stimulasi dari reseptor kematian (death receptor) sedangkan

jalur intrinsik diinisiasi melalui pelepasan faktor signal dari mitokondria dalam sel. Peristiwa

apoptosis jalur ekstrinsik dimulai dari adanya pelepasan molekul signal yang disebut ligan oleh

sel lain tetapi bukan berasal dari sel yang akan mengalami apoptosis. Ligan tersebut berikatan

dengan death receptor yang terletak pada transmembran sel target yang menginduksi apoptosis.

Death receptor yang terletak di permukaan sel adalah famili reseptor TNF (Tumor Necrosis

Factor), yang meliputi TNF-R1, CD 95 (Fas), dan TNF-Related Apoptosis Inducing Ligan

(TRAIL)-R1 dan R2.

Ligan yang berikatan dengan reseptor tersebut akan mengakibatkan caspase inisiator 8

setelah membentuk trimer dengan adaptor FADD (Fas Associeted Death Domain). Kompleks

yang terbentuk antara ligan-reseptor dan FADD disebut DISC (Death Inducing Signaling

Complex). CD 95, TRAIL-R1 dan R2 terikat dengan FADD, sedangkan TNF-R1 terikat secara

tidak langsung melalui molekul adaptor lain, yaitu: TNF-Reseptor Associeted Death Domain

protein (TRADD).

Stress mitokondria yang menginduksi apoptosis jalur intrinsik disebabkan oleh senyawa

kimia atau kehilangan faktor pertumbuhan, sehingga menyebabkan gangguan pada mitokondria

dan terjadi pelepasan sitokrom c dari intermembran mitokondria. Protein capcase-8 akan

memotong anggota famili Bcl-2 yaitu Bid. Kemudian Bid yang terpotong pada bagian ujungnya

akan menginduksi insersi Bax dalam membran mitokondria dan melepaskan molekul

proapoptotik seperti sitokrom c, Samc/Diablo, Apoptosis Inducing Factor (AIF), dan omi/Htr2.

dengan adanya dATP akan terbentuk kompleks antara sitokrom c, APAF1 dan caspase 9 yang

disebut apoptosom. Selanjutnya, capcase 9 akan mengaktifkan downstream procaspase-3. Protein

caspase 3 yang aktif memecah berbagai macam substrat, diantaranya enzim DNA repair seperti

poly-ADP Ribose Polymerase (PARP) dan DNA protein kinase yaitu protein struktural seluler

dan nukleus, termasuk aparatus mitotik inti, lamina nukleus, dan aktin serta endonuklease,

seperti Caspase-Aktivated Deoxyribonuklease Inhibitor (ICAD) dan konstituen seluler lainnya.

Selain itu, caspase 3 juga mempunyai kemampuan untuk mengaktifkan caspese lainnya, seperti

procaspase-6 dan procaspase-7 yang memberikan amplifikasi terhadap kerusakan seluler.

Adanya seluler stres meningkatkan ekspresi dari protein p53 yang mengakibatkan

terjadinya GI arrest atau apoptosis. Anggota dari apoptosis Stimulating Protein p53 (ASPP) yaitu

ASPP 1 dan ASPP 2 secara spesifik menstimulasi fungsi transsktivasi p53 pada promotor gen

proapoptotik seperti Bax dan p53 Inducible Gene 3 (PIG 3), tapi tidak pada promotor gen yang

menyebabkan cell cycle arrest, yaitu p21 dan MDM2.

H. Tahapan Apoptosis Jalur Ekstrinsik/Deatch Receptor Pathway

Jalur ini khas pada sistem imun dan digunakan untuk menghilangkan sel T yang aktif

pada akhir dari respon imun. Jalur ini terutama diperantarai oleh perforin / granzyme. Tahap-

tahap apoptosis dalam death receptor pathway:

1. Ikatan antara FasL, suatu TNF (Tumor Necrosis Factor) dengan reseptornya. TNF adalah

molekul penginduksi interseluler yang berupa asam amino-157, dihasilkan terutama oleh

makrofag yang teraktivasi, merupakan mediator apoptosis ekstrinsik utama. Ada 2

macam reseptor untuk TNF yaitu TNFR-1 dan TNFR-2. TNF yang berikatan dengan

TNFR-1 yang dapat menginisiasi jalur aktivasi caspase. Fas (Apo-1 atau CD 95) adalah

reseptor untuk signal apoptosis ekstrinsik lain pada membran sel, dan termasuk famili

reseptor TNF. FasL (Fas ligan) adalah protein yang berikatan dengan Fas untuk

mengaktifkan jalur Fas. Fas merupakan protein transmembran yang juga termasuk famili

TNF.

2. Ikatan FasL dengan Fas menginduksi reseptor untuk mengelompok (trimerisasi)

Gambar Ikatan FasL dengan Fas menyebabkan trimerisasi reseptor

3. Pengikatan FADD (Fas associated death domain protein) pada domain kematian (death

domain).

4. DED (death effector domain) dari FADD mengikat pro-caspase 8. Kompleks yang

terbentuk disebut DISC (death-inducing signaling complex), kompleks ini mengaktivasi

pro-caspase 8.

5. Caspase 8 yang teraktivasi (heterotetramer) dilepaskan dari DISC ke sitoplasma. Caspase

8 termasuk caspase inisiator yang akan mengaktivasi caspase eksekutor terutama melalui

pro-caspase 3.

I. Mitocondrial Pathway

Riset mengindikasi keterlibatan mitokondria dalam jalur apoptotis. Sitokrom c, suatu

heme protein yang bertindak sebagai suatu pembawa elektron dalam fosforilasi oksidasi

mitokondria, pemberhenti elektron cytochrome C oxidase atau kompleks IV, keluar

intermembran dan mengikat protein sitoplasmik yang disebut Apaf-1. Yang kemudian

mengaktikan suatu inisiator caspase-9 di sitoplasma. Protein ini keluar mitokondria setelah

perubahan potensiasi eletrokimia di membran. Perubahan potensial menyebabkan terbukanya

suatu kanal yang non-spesifik dalam membran yang permeabel, terdiri atas dua protein selaput

bagian dalam (adenine nucleotide translocator-ANT) dan suatu protein bagian luar (porin, yang

voltage-gated-kanal anion VDAC). Protein ini bertindak bersama-sama, kemungkinan pada sisi

luar dan sisi dalam terjadi kontak. Saluran ini dapat dilewati zat yang memiliki bobot molekular

kurang dari 1500. Perubahan gradien proton menyebabkan oksidasi dan foforilasi di mitokondria

perubahan kekuatan ion menyebabkan pembekakan matriks. Karena sisi bagian dalam sangat

kusut dan memilki luas permukaan jauh lebih besar dibanding selaput yang luar, bengkak pada

matriks mengarah rusaknya sisi luar, sehingga sitokrom c dan Apaf-1 keluar masuk sitoplasma.

Jalur ini biasa diaktifkan dalam respon stimulus letal yang lain seperti pengrusakan DNA, stress

oksidatif, dan hipoksia. Mitokondria mengandung faktor pro-apoptosis seperti sitokrom c dan

AIF (apoptosis inducing factors). Keduanya merupakan substrat yang berbahaya, akan tetapi

tersimpan aman dalam mitokondria. Saat keduanya dilepaskan ke sitoplasma dapat mengaktifkan

jalur aktivasi caspase. Pelepasannya diatur oleh famili Bcl-2 yang terikat dengan mitokondria,

yaitu Bax dan Bad.

Sitokrom c adalah protein heme yang berperan sebagai pembawa elektron yang larut

dalam air dalam fosforilasi oksidatif mitokondria. Bila terjadi kumparan elektron melalui

sitokrom c oxidase atau kompleks IV, adanya perubahan kekuatan ion menyebabkan gelombang

matriks. Saat membran dalam mitokondria memiliki permukaan yang lebih luas dibanding

membran luar maka gelombang matriks menyebabkan nonspecific inner membrane permeability

transition pore terbuka sehingga sitokrom c keluar ke sitoplasma. Sitokrom c yang keluar ke

sitoplasma kemudian berikatan dengan Apaf-1 membentuk CARD (Caspase Recruitment

domain). Beberapa CARD bergabung membentuk kompleks apoptosome kemudian mengikat

pro-caspase 9 dan mengaktivasinya menjadi caspase 9 (caspase inisiator).

Caspase 9 ini akan mengaktivasi procaspase-3 menjadi caspase 3 yang merupakan

caspase efektor yang melaksanakan apoptosis.

Caspase memecah protein menyebabkan inti sel pecah. Protein yang merupakan target

caspase biasanya terikat dengan protein lain, yaitu sebuah DNA endonuklease. Saat protein

pecah, DNase bebas bermigrasi ke nukleus dan memecahnya. Perubahan membran terjadi saat

caspase 3 memecah gelsolin, suatu protein yang terlibat dalam pemeliharaan morfologi sel.

Gelsolin yang terpecah akan membelah filamen aktin di dalam sel. Caspase 3 juga mengaktivasi

kinase yang disebut p21-activated kinase 2 (PAK 2) melalui proteolisis. PAK2 termasuk protein

yang dibutuhkan dalam membentuk apoptotic body. Selama apoptosis mitokondria mengalami

perubahan yang disebabkan oleh:

a. Gangguan oksidasi-fosforilasi dan transport elektron karena radiasi dan adanya second

messenger tertentu seperti ceramide.

b. Perubahan dalam potensial redoks sel dan turunan Reactive Oxygen Species (ROS).

c. Kerusakan DNA.

d. Kerusakan DNA memacu ekspresi protein yang dikenal sebagai p53. Protein ini

menyebabkan penghambatan pembelahan sel atau apoptosis, dimana keduanya akan

mnjaga sel dari menjadi sel tumor. Oleh karena itu gen p53 adalah gen tumor suppressor.

e. Peningkatan ion Ca2+ intraseluler melalui tranduksi signal. Death Receptor Pathway dan

Mitocondrial Pathway bertemu saat caspase inisiator (caspase 8, 9, 10) menghasilkan

aktivasi caspase efektor (caspase 3, 6, 7).

Gambar Pertemuan Death ReceptorPathway dan Mitocondrial Pathway

J. Tahap Fagositosis

Sel yang terfragmentasi menjadi apoptotic body mengeluarkan signal “eat me”

yang dikenali oleh fagosit. Ada 2 macam fagosit, yaitu:

1. Fagosit professional, contohnya sel makrofag.

2. Fagosit semiprofesional, sel tetangga dari sel yang mengalani apoptosis.

Adanya sel-sel fagosit ini dapat menjamin tidak timbulnya respon inflamasi setelah terjadinya

apoptosis. Sel fagosit juga harus dihilangkan setelah aktif bekerja. Sel imun aktif mulai

mengekspresikan Fas beberapa hari setelah aktivasi, mentargetkannya untuk eliminasi. Beberapa

sel yang stress dapat mengekspresikan Fas dan FasL lalu digunakan untuk bunuh diri. Akan

tetapi sebagian besar hanya dapat mengekspresikan Fas, sedangkan FasL diekspresikan terutama

oleh sel T aktif.

Penginduksi apoptosis dikategorikan dalam 3 grup, yaitu faktor kematian, obat anti-

kanker yang genotoksik, factor deprivation. Fas ligan, salah satu contoh faktor kematian,

berikatan dengan reseptor Fas, menyebabkan trimerisasi. Domain kematian yang mengalami

trimerisasi dalam sitoplasma mengikat pro-caspase 8 melalui FADD/MORT1 membentuk DISC.

Pro-caspase 8 mengalami autoaktivasi pada DISC menjadi bentuk enzim yang aktif. Ada 2 jalur

aktivasi caspase 3 melalui caspase 8:

1. Caspase 8 secara langsung mengubah pro-caspase 3 menjadi caspase 3. Caspase 3

membelah berbagai protein sel termasuk ICAD sehingga CAD dilepaskan dari ICAD,

lalu mendegradasi kromosom DNA.

2. Caspase 8 membelah Bid, molekul pro-apoptosis yang termasuk famili Bcl-2, yang

kemudian ditranslokasikan ke mitokondria untuk melepaskan sitokrom c ke sitosol. Bcl-2

atau Bcl-xl, molekul anti-apoptosis, dapat menghambat pelepasan sitokrom c dengan

mekanisme yang belum diketahui dengan pasti. Sitokrom c bersama Apaf-1

mengaktifkan Caspase 9, dimana caspase 9 kemudian mengaktifkan caspase 3. Caspase 3

membelah berbagai protein sel termasuk ICAD sehingga CAD dilepaskan dari ICAD lalu

mendegradasi kromosom DNA.

Obat anti-kanker yang genotoksik seperti etoposida dan radiasi γ menyebabkan kerusakan

kromosom DNA. Signal tersebut ditransfer ke mitokondria oleh p53 melalui mekanisme yang

belum diketahui. Hal ini dapat menyebabkan pelepasan sitokrom c dari mitokondria dan

mengaktifkan caspase 9 seperti dijelaskan di atas. Apoptosis yang diinduksi oleh factor

deprivation dapat dipelajari dengan baik menggunakan IL-3 dependent myeloid cell lines.

Dengan keberadaan IL-3, signal dari reseptor IL-3 menyebabkan fosforilasi Bad, molekul pro-

apoptosis famili Bcl-2. Bad yang terfosforilasi tertangkap oleh adaptor 14-3-3. Bila IL-3 sudah

tidak ada lagi maka Bad yang tak terfosforilasi dilepaskan dari 14-3-3, lalu ditranslokasikan ke

mitokondria untuk melepaskan sitokrom c untuk mengaktifkan caspase 9.

K. Pengendalian Apoptosis

Haruslah jelas sel menjaga kontrol caspases. Dua spesies untuk menginhibisi

apoptosis adalah protein mitochondrial Bcl-2 dan Bcl-xL, yang dapat menghalangi pelepasan

sitokrom c dari mitokondria. Protein keluarga Bcl mempunyai suatu gugus hidrofob dan terikat

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

Protein ini mampu membentuk kanal ion di liposom. Sejauh ini 15 anggota keluarga ini (ced-9

yang dihubungkan dengan C. elegans) telah ditemukan di manusia. Bcl-2 dapat juga mengikat

Apaf-1 dan menghalangi pengaktifan inisiasi caspase 9. Bcl-2 diatur oleh perubahan ekspresi gen

Bcl-2, dengan post-translational fosforilasi oleh kinase, atau oleh pecahnya caspase. Kelebihan

ekpresi Bcl-2 dapat menyebabkan suatu sel menjadi suatu sel tumor. Anggota lain keluarga,

BAX dan BAD yang mengikat mitokondria dan memfasilitasi apoptosis dengan menstimulasi

pelepasan sitokrom C. Sebagai tambahan, protein lain yang disebut IAPS (inhibitor of apoptosis)

dapat menghalangi caspase atau protein apoptotis lainnya.

Beberapa molekul regulator yang berperan dalam apotosis

L. Mengenali sel yang apoptosis

Sel yang mengalami apoptosis dapat diamati dengan menggunakan mikroskop cahaya

maupun mikroskop elektron melalui ciri-ciri morfologis yang ditampakkan. Ciri-ciri tersebut

antara lain:

a. Sel menjadi bulat (sirkuler). Ini terjadi karena struktur protein yang menyusun

sitoskeleton dicerna oleh enzim peptidase spesifik yang disebut caspaspse yang telah

diaktifkan di dalam sel.

b. Kromatin (DNA dan protein-protein yang terbungkus di dalam inti sel) mulai mengalami

degradasi dan kondensasi.

c. Kromatin mengalami kondensasi lebih lanjut, menjadi semakin memadat. Pada tahap ini,

membran yang mengelilingi inti sel masih tampak utuh, walaupun caspase tertentu telah

melakukan degradasi protein pori inti sel dan mulai mendegradasi lamin yang terletak

dalam lingkungan inti sel.

d. Lingkungan dalam inti sel tampak terputus dan DNA di dalamnya terfragmentasi (proses

ini dikenal dengan karyorrhexis). Inti sel pecah melepaskan berbagai bentuk kromatin

atau unit nukleosom karena disebabkan degradasi DNA.

e. Plasma membran mengalami blebbing.

f. Sel tersebut kemudian di’makan’ atau pecah menjadi gelembung-gelembung yang

disebut apoptotic bodies dan kemudian di’makan’.

Sel yang mengalami apoptosis juga dapat dikenali dengan:

a. Penandaan inti yang mengalami kondensasi dengan pewarna fluorescence Hoechst atau

DAPI.

b. Sel yang mengalami apoptosis mengeluarkan PS (Phosphatidil Serin) pada permukaan

ekstraselulernya, sehingga dapat ditandai dengan annexin V yang dilabeli fluorescence.

PS secara normal terdapat pada cytosolic surface dari membran plasma (di bagian dalam

membran plasma), tetapi diredistribusikan ke permukaan ekstraseluler selama apoptosis

oleh protein hipotetik yang dikenal sebagai scramblase.

c. DNA yang terfagmentasi dapat dideteksi dengan TUNEL (Terminal

deoxynuclotidyltransferase-mediated UTP end labelling) atau elektroforesis DNA yang

diisolasi dalam gel agarosa. TUNEL juga dapat digunakan untuk mendeteksi enzim yang

terlibat dalam pengrusakan inti sel.

NEKROSIS

Nekrosis terjadi karena kerusakan membran, lisososm mengeluarkan enzim ke sitoplasma

dan menghancurkan sel, isi sel keluar dikarenakan kerusakan membran plasma dan

mengakibatkan reaksi inflamatori.

Nekrosis adalah pathway yang secara umum terjadi pada kematian sel yang diakibatkan

oleh:

- Ischemia

- Keracunan

- infeksi dan

- trauma

PERBEDAAN APOPTOSIS DAN NEKROSIS

Gambaran Mikroskopik :

A. Nukleus

Piknosis: nukleus terlihat lebih bundar, ukuran lebih kecil dan gelap

Karioreksis: nukleus mengalami fragmentasi menjadi kecil dan tersebar

Kariolisis: nukleus lisis, tidak terlihat sehingga rongga kosong dibatasi membran nukleus

disebut ghost.

B. Sitoplasma: berwarna asidofilik, struktur tidak jelas, jika melanjut :

1. Tidak terlihat garis besar struktur histologi sel

2. Tidak terlihat adanya pewarnaan

Tipe-tipe morfologik nekrosis jaringan

Secara makroskopik dan dengan pemeriksaan mikroskop dapat dikenali beberapa bentuk

nekrosis.

Bentuk-bentuk tersebut:

- Nekrosis koagulasi

Tidak hanya terjadi denaturasi protein, namun juga berkaitan dengan hambatan enzim-

enzim litik.

Sel tidak mengalami lisis, dengan demikian kerangka luar sel relatif utuh.

Inti menghilang dan sitoplasma yang mengalami asidifikasi menjadi eosinofilik

Nekrosis koagulasi-infrak ginjal

Gambaran makroskopik :

terlihat berwarna putih, keabu-abuan atau kekuning-kuningan dan sedikit

berlemak, padat

Gambaran mikroskopik :

struktur sel dan jaringan masih jelas, inti sel mengalami piknotik (menghilang),

sitoplasma lebih acidophilic

- Nekrosis liquefaktif (mencair)

Ditandai oleh larutnya jaringan akibat lisis enzimatik sel-sel yang mati.

Proses ini biasanya terjadi di otak sewaktu terjadi pelepasan enzim-enzim otokatalitik

dari sel-sel yang mati.

Nekrosis likuefaktif juga terjadi pada peradangan purulen akibat efek heterolitik leukosit

polimorfonuklear pada pus.

Jaringan yang mengalami likuefaksi menjadi lunak, mudah mencair, dan tersusun oleh

sel-sel yang mengalami disintegrasi dan cairan

Nekrosis liquefaktif-infark otak


adanya benjolan berisi cairan dikelilingi kapsula tipis dan ireguler.


tampak ruang kosong dengan sisa kapsula yang ireguler, terlihat fibrin dan

neutrophil disekitarnya.

- Nekrosis lemak

Terjadi akibat kerja enzim-enzim lipolitik pada jaringan lemak.

Proses ini biasanya terjadi pada nekrosis pankreatik akut dan merupakan konsekuensi

pelepasan lipase pankreas ke jaringan peripankreas.

Lipolisis ditandai oleh hilangnya kontur sel-sel lemak.

Asam-asam lemak yang dibebaskan dari sel lemak mengalami saponifikasi dengan

mengikat natrium, kalium dan kalsium.

Nekrosis lemak-pankreatitis akut

- Nekrosis kaseosa (perkejuan)

Memiliki baik gambaran nekrosis koagulasi maupun likuefaktif.

Biasanya nekrosis ini terjadi di bagian tengah granuloma tuberkolusa, yang mengandung

bahan seperti keju yang putih atau kekuningandan merupakan asal nama nekrosis tipe ini.

Secara histologis, rangka luar sel tidak lagi utuh, tetapi sebaliknya jaringan juga belum

mencair.

Sisa-sisa sel tampak sebagai bahan amorf bergranula halus.

Nekrosis kaseosa-tuberculosis paru


terlihat berwarna putih, keabu-abuan atau kekuning-kuningan dan sedikit

berlemak, padat


struktur histologi sudah tidak terlihat lagi membentuk masa bergranulasi.

Dengan pengecatan HE berwarna keabu-abuan, dikelilingi oleh epiteloid dan

limfosit.

Documents

Apoptosis