MKPD MARKER NEUROSPESIFIK SEL GLIA PADA MENINGITIS

SILABUS, SAP DAN MATERI

MKPD MARKER NEUROSPESIFIK SEL GLIA PADA MENINGITIS

PENGAMPU: Prof. Dr. dr. Anak Agung Raka Sudewi, Sp.S(K)

PROGRAM STUDI DOKTOR ILMU KEDOKTERAN

FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR

2018

KONTRAK PERKULIAHAN MATA KULIAH : MKPD Marker Neurospesifik Sel Glia pada Meningitis KODE MK : - PRASYARAT MK : Ujian Kualifikasi SEMESTER : III (Ganjil 2018) BOBOT SKS : 2 SKS DOSEN PENGAMPU : Prof. Dr. dr. Anak Agung Raka Sudewi,Sp.S(K) A. MANFAAT KULIAH

Mata kuliah ini memberikan manfaat bagi peserta didik agar mampu memahami dan menelaah tentang marker neurospesifik sel glia pada meningitis

B. DESKRIPSI PERKULIAHAN Mata kuliah ini membahas tentang perlindungan otak terhadap bakteri, patogenesis meningitis bakteri Streptococcus suis (S.suis), respon inflamasi terhadap S.suis, peranan sel glia pada kondisi normal dan patologis (terhadap bakteri), biomarker serebral injuri pada meningitis bakteri, biomarker aktivasi astrosit pada meningitis bakteri dan biomarker aktivasi mikrogila pada meningitis bakteri.

C. TUJUAN INSTRUKSIONAL Mahasiswa mampu menelaah dan memahami tentang marker neurospesifik sel glia pada meningitis setelah mengikuti proses pembelajaran ini.

D. STRATEGI PERKULIAHAN Metode pembelajaran pada perkuliahan ini adalah ceramah, diskusi, presentasi, pemecahan masalah. Perkuliahan dilaksanakan di kelas dan materi kuliah serta bahan bacaan diinformasikan pada awal perkuliahan. Mahasiswa diberikan tugas terstruktur dan tugas mandiri untuk menambah pemahaman materi kuliah.

E. MATERI KULIAH 1. Perlindungan otak terhadap bakteri 2. Meningitis Bakteri Streptococcus suis (S.suis) 3. Respon inflamasi pada meningitis bakteri 4. Morfologi dan fungsi sel glia 5. Peranan astrosit pada meningitis S.suis 6. Peranan mikroglia pada meningitis S.suis 7. Biomarker serebral injuri pada infeksi SSP 8. Biomarker aktivasi astrosit pada meningitis bakteri 9. Biomarker aktivasi mikroglia pada meningitis bakteri 10. Metode pemeriksaan marker neurospesifik sel glia pada meningitis

F. TUGAS

1. Tugas penelusuran melalui teknologi informasi Mahasiswa diberikan tugas untuk menemukan marker neurospesifik sel glia pada meningitis

2. Tugas paper Mahasiswa diberikan tugas menyusun makalah tentang marker neurospesifik sel glia pada maningitis

G. KRITERIA PENILAIAN/EVALUASI

Penilaian meliputi ujian tulis dan tugas (presentasi dan paper). Pembobotan nilai sebgai berikut: UTS 20 %; UAS 20 %; Tugas-tugas 60 %. Standar Penilaian menggunakan Sistem Penilaian Acuan Patokan (PAP). Hasil evaluasi dikategorikan sebagai berikut:

Angka Mutu (skala 0-10)

Huruf Mutu (skala kualitatif)

85-100 A 70-84 B 55-69 C 40-45 D 0-39 E

H. JADWAL PERKULIAHAN

Pertemuan ke-

Pokok Bahasan Sub pokok bahasan Bacaan/Bab

1 Perlindungan otak terhadap bakteri

1. Meningen 2. Cerebrospinal

fluid 3. Sawar darah Otak 4. Sawar darah-CSF

1. Hasbun R. 2014. Cerebrospinal Fluid in Central Nervous System Infections. In Scheld W, Whitley R, Marra C. eds. 2014. Infection of the Central Nervous System.4th Edition. Wolter Kluwer Health. Philadelphia USA

2. Netter F, Craig J, Perkins J. 2004. Atlas of Neuroanatomy and Neurophysiology

3. Abbot NJ, Patabendige A, Dolman D, Yusof S, Begley D. 2010. Structure and Function of the Blood-brain barrier. Neurobiology of the Diseaes; 37: 13-25

2. Meningitis Bakteri S.suis

1. Meningitis S. suis 2. Patogenesis

Meningitis Bakteri

3. Mekanisme injuri pada meningitis bakteri

1. Gottschalk M, Fittipaldi N, Segura M. 2013. Streptococcus suis Meningitis. In Christodoulides M, editor. Meningitis: Cellular and Molecular Basis. C.A.B. International, p.184-198.

2. Agyeman P, Grandgirard D, Leib SL. 2014. Pathogenesis and Pathofisiology of Bacterial Infection. In Scheld WM, Whitley R J, Marra CM eds. 2014. Infection of Central Nervous System. Lippincott Williams & Wilkins. USA

3. Gerber J, Nau R. 2010. Mechanisms of injury in bacterial meningitis. Current Opinion in Neurology; 23: 312-318

3 Respon inflamasi

pada meningitis bakteri

1. Respon imun alamiah dan spesifik terhadap Bakteri

2. Pelepasan Sitokin dan kemokin diinduksi oleh S.suis

1. Vadeboncoeur N, Segura M, Al-Numani D, Vanier G, Gottschalk M. 2003. Pro-inflamatory cytokine and chemochine release by human brain microvascular endothelial cell stimulated by Streptococcus suis serotype 2. FEMS Imunology and Medical Microbiology; 35:49-58

2. Dominguez-Punaro M., Segura M., Plante M., Lacouture S., Rivest S., Gottschalk M. 2007. Streptococcus suis Serotype 2, an Important Swine and Human Pathogen, Induces Strong Systemic and Cerebral Inflamatory Response in a Mouse Model of Infection. J. Immunol, 179:1842-1854.

3. Seele J, Tauber S, Bunkowski S, Baums C, Valentin-Weigand P, de Buhr N, Beineke A, Illiev A, Bruck W, Nau R. 2018. The inflammatory response and neuronal injury in Streptococcus suis meningitis. BMC Infectious Diseases; 18:297

4 Sel glia

1. Morfologi sel glia 2. Fungsi sel glia

1. R. von Bernhardi , J. von Benhardi , J. Leon. 2016. Glial Cells and Integrity of the Nervous System. In R. von Bernhardi (ed.) 2016. Glial Cells in Health and Disease of the CNS,Advances in Experimental Medicine and Biology 949. Springer International Publishing Switzerland

5 Astrosit 1. Fungsi Astrosit pada otak normal

2. Peranan Astrosit pada meningitis

1. Colombo E, Farina C. 2016. Astrocyte: Key Regulator of Neuroinflamation. Trend in Immunology; 37(9):1-13

2. Tewari M, Seth P. 2016. Astrocytes in Neuroinflamation and Neuronal Disorders: Shifting the focus from Neurons. In Jana N et al. (eds). 2016. Inflamation: the Common Link in Brain Pathologies. Springer Science+Bussiness Media Singapore

6. Microglia 1. Fungsi Mikroglia pada otak normal

2. Peranan mikroglia pada meningitis bakteri

1. R. von Bernhardi , F. Heredia, N. Salgado, Munoz P. 2016. Microglia Function in the Normal brain. In R. von Bernhardi (ed.) 2016. Glial Cells in Health and Disease of the CNS,Advances in Experimental Medicine and Biology 949. Springer International Publishing Switzerland

2. Brown G, Vilalta A. 2015. How Microglia kill neurons. Brain Research 1628:288-297

3. Barichello T, Generoso J, Simoes L, Goularte J, Petronilho F, Saigal P, Badaway M, Quevedo J. 2015. Role of Microglial Activation in the Pathophysiology of Bacterial meningitis. Mol Neurobiol. DOI 10.1007/s12035-015-9107-4

7. Biomarker serebral injuri pada infeksi SSP

1. S100B 2. NSE

1. Hajdukova L, Sobek O, Prchalova D, Bilkova Z, Koudelkova M, Lukaskova J, Matuchova I. 2015. Biomarker of Brain Damage: S100B and NSE Concentration on Cerebrospinal Fluid- A Normative Study. BioMed Research International

2. Rohlwink U, Figaji A. 2014. Biomarker of Brain Injury in Cerebral Infection. Clinical Chemestry; 60:6

3. Rohlwink U, Mauff K, Enslin N, Wegoya E, Wilkinson R, Figaji A. 2017. Biomarker of Cerebral Injury and Inflamation in Pediatric Tuberculous Meningitis. Clinical Infectious

Diseases; 65(8):1298-307

8 Biomarker aktivasi astrosit pada meningitis bakteri

1. GFAP 1. Hol E, Pekny M. 2015. Glial fibrillary acidic protein (GFAP) and the astrocyte intermediate filament system in diseases of the central nervous system. Current Opinion in Cell Biology; 32(12):121-130

9 Biomarker aktivasi mikroglia pada meningitis bakteri

1. Gen Marker in Microglia

2. Protein marker in Microglia

1. Baricello T, Generoso J, Simoes L, Goularte J, Petronilho F, Saigal P, Badaway M, Quevedo J. 2015. Role of Microglia Activation in the Pathophysuiology of Bacterial Meningitis. Mol Neurobiol

10 Metode pemeriksaan marker neurospesifik sel glia pada meningitis

1. ELISA 2. Imunohistokimia

1. Korzhevskii DC & Kirik OV. 2016. Brain Microglia and Microglial Markers. Neuroscience and Behavioral Physiology, 46(3): 284-290

2. Sokhan A, Zots Y, Gavrylov A, Solomennik A, Kuznietsova . 2017. Cerebrospinal fluid level of neurospesifik markers in adult patients with bacterial meningitis. Georgian Medical news; 9(270):61-65

Pihak I Dosen Pengampu Prof. Dr. dr. Anak Agung Raka Sudewi,Sp.S(K) NIP 195902151985102001

Pihak II a.n. Mahasiswa yang menempuh Korti dr. Ni Made Susilawathi,Sp.S(K) NIM 1790211008

Mengetahui Koordinator PS Doktor Ilmu Kedokteran

Prof. Dr.dr. I Made Jawi, M.Kes NIP:195812311998601 1 006

SILABUS

Nama Mata Kuliah : Marker Neurospesifik Sel Glia pada Meningitis Semester : III Mata Kuliah Prasyarat : MKDU Nama Dosen:

Prof. Dr. dr. Anak Agung Raka Sudewi, Sp.S(K) Standar Kompetensi

1. Pengetahuan dan pemahaman tentang Perlindungan otak terhadap bakteri

2. Pengetahuan dan pemahaman tentang Meningitis Bakteri S.suis

3. Pengetahuan dan pemahaman tentang Respon inflamasi pada meningitis bakteri

4. Pengetahuan dan pemahaman tentang Sel glia

5. Pengetahuan dan pemahaman tentang Astrosit

6. Pengetahuan dan pemahaman tentang Mikroglia

7. Pengetahuan dan pemahaman tentang Biomarker serebral injuri pada infeksi SSP

8. Pengetahuan dan pemahaman tentang Biomarker aktivasi astrosit pada meningitis

bakteri

9. Pengetahuan dan pemahaman tentang Biomarker aktivasi mikroglia pada meningitis

bakteri

10. Pengetahuan dan pemahaman tentang Metode pemeriksaan marker neurospesifik sel

glia pada meningitis

No

Kompetensi Dasar

Materi Pokok Pengalaman Belajar

Indikator Pencapaian

Penilaian Alokasi Waktu

Sumber /Bahan/ Alat T U

K US

TM

P L

1 Pengetahuan dan pemahaman tentang Perlindungan otak terhadap bakteri

1. Meningen 2. Cerebrospinal

fluid 3. Sawar darah

Otak 4. Sawar darah-

CSF

Memperdalam, mediskusikan materi

Membuat referat dari beberapa junral terkait

√ √ √ 50 50

50

Artikel/ review jurnal Presentasi ppt

2 Pengetahuan dan pemahaman tentang Meningitis Bakteri S.suis

4. Meningitis S. suis

5. Patogenesis Meningitis Bakteri

6. Mekanisme injuri pada meningitis bakteri



√ √ √ 50 50

50


3 Pengetahuan dan pemahaman tentang Respon inflamasi pada meningitis bakteri

3. Respon imun alamiah dan spesifik terhadap Bakteri




√ √ √ 50 50

50


4 Pengetahuan dan pemahaman tentang Sel glia

3. Morfologi sel glia

4. Fungsi sel glia



√ √ √ 50 50

50


5 Pengetahuan dan pemahaman tentang Astrosit

3. Fungsi Astrosit pada otak normal

4. Peranan astrosit pada meningitis



√ √ √ 50 50

50


6 Pengetahuan dan pemahaman tentang Microglia

3. Fungsi Microglia pada otak normal

4. Peranan microglia pada



√ √ √ 50 50

50


meningitis bakteri

7 Pengetahuan dan pemahaman tentang Biomarker serebral injuri pada infeksi SSP

1. S100B 2. NSE



√ √ √ 50 50

50


8 Pengetahuan dan pemahaman tentang Biomarker aktivasi astrosit pada meningitis bakteri

1. GFAP Memperdalam, mediskusikan materi


√ √ √ 50 50

50


9 Pengetahuan dan pemahaman tentang Biomarker aktivasi mikroglia pada meningitis bakteri

3. Gen Marker in Microglia

4. Protein marker in Microglia



√ √ √ 50 50

50


10 Pengetahuan dan pemahaman tentang Metode pemeriksaan marker neurospesifik sel glia pada meningitis

3. ELISA 4. Imunohistoki

mia



√ √ √ 50 50

50


Keterangan: T: tertulis, UK: unjuk kerja, US: unjuk sikap, TM: tatap muka, P: praktikum, L: Latihan

Daftar Pustaka: 4. Hasbun R. 2014. Cerebrospinal Fluid in Central Nervous System Infections. In Scheld W, Whitley

R, Marra C. eds. 2014. Infection of the Central Nervous System.4th Edition. Wolter Kluwer Health. Philadelphia USA

5. Netter F, Craig J, Perkins J. 2004. Atlas of Neuroanatomy and Neurophysiology 6. Abbot NJ, Patabendige A, Dolman D, Yusof S, Begley D. 2010. Structure and Function of the

Blood-brain barrier. Neurobiology of the Diseaes; 37: 13-25 7. Gottschalk M, Fittipaldi N, Segura M. 2013. Streptococcus suis Meningitis. In Christodoulides M,

editor. Meningitis: Cellular and Molecular Basis. C.A.B. International, p.184-198.



10. Vadeboncoeur N, Segura M, Al-Numani D, Vanier G, Gottschalk M. 2003. Pro-inflamatory cytokine and chemochine release by human brain microvascular endothelial cell stimulated by Streptococcus suis serotype 2. FEMS Imunology and Medical Microbiology; 35:49-58



13. R. von Bernhardi , J. von Benhardi , J. Leon. 2016. Glial Cells and Integrity of the Nervous System. In R. von Bernhardi (ed.) 2016. Glial Cells in Health and Disease of the CNS,Advances in Experimental Medicine and Biology 949. Springer International Publishing Switzerland

14. Colombo E, Farina C. 2016. Astrocyte: Key Regulator of Neuroinflamation. Trend in Immunology; 37(9):1-13


16. Brown G, Vilalta A. 2015. How Microglia kill neurons. Brain Research 1628:288-297 17. Barichello T, Generoso J, Simoes L, Goularte J, Petronilho F, Saigal P, Badaway M, Quevedo J.

2015. Role of Microglial Activation in the Pathophysiology of Bacterial meningitis. Mol Neurobiol. DOI 10.1007/s12035-015-9107-4

18. Hajdukova L, Sobek O, Prchalova D, Bilkova Z, Koudelkova M, Lukaskova J, Matuchova I. 2015. Biomarker of Brain Damage: S100B and NSE Concentration on Cerebrospinal Fluid- A Normative Study. BioMed Research International


20. Rohlwink U, Mauff K, Enslin N, Wegoya E, Wilkinson R, Figaji A. 2017. Biomarker of Cerebral Injury and Inflamation in Pediatric Tuberculous Meningitis. Clinical Infectious Diseases; 65(8):1298-307

21. Hol E, Pekny M. 2015. Glial fibrillary acidic protein (GFAP) and the astrocyte intermediate filament system in diseases of the central nervous system. Current Opinion in Cell Biology; 32(12):121-1

Denpasar, 18 September 2018 Dosen Pengampu Mata Kuliah

Prof. Dr. dr. Anak Agung Raka Sudewi,Sp.S(K) NIP 195902151985102001

Satuan Acara Perkuliahan (SAP)

1 MATA KULIAH Marker Neurospesifik Sel Glia pada Meningitis 2 KODE MATA KULIAH - 3 WAKTU PERTEMUAN 60 menit 4 PERTEMUAN KE- 1 5 INDIKATOR PENCAPAIAN Mahasiswa mampu memahami, menelaah dan merangkum

tentang perlindungan otak terhadap bakteri 6 MATERI POKOK Perlindungan otak terhadap bakteri 7 SUB POKOK BAHASAN 5. Meningen

6. Cerebrospinal fluid 7. Sawar darah Otak 8. Sawar darah-CSF

STRATEGI PEMBELAJARAN

TAHAPAN KEGIATAN DOSEN KEGIATAN

MAHASISWA MEDIA DAN ALAT PEMBELAJARAN

(1) (2) (3) (4) Pembukaan Memberikan ulasan

umum isi mata kuliah Melihat, medengarkan penjelasan serta mencatat

SAP, Silabus, Rencana dan jadwal perkuliahan, buku ajar, diktat, tugas terstruktur, slide presentasi

Penyajian Mengulas tentang perlindungan otak terhadap bakteri

Melihat, medengarkan penjelasan serta mencatat

idem

Penutup Merangkum uraian tentang perlindungan otak terhadap bakteri

Menyimak, mengajukan pertanyaan dan pendapat dalam diskusi, merangkum dan melaporkan kegiatan selama kuliah

idem

Evaluasi Ujian tulis, lisan, penelaian/ evaluasi terhadap proses pembelajaran dan unjuk sikap

Referensi 22. Hasbun R. 2014. Cerebrospinal Fluid in Central Nervous System Infections. In Scheld W, Whitley R, Marra C. eds. 2014. Infection of the Central Nervous System.4th Edition. Wolter Kluwer Health. Philadelphia USA

23. Netter F, Craig J, Perkins J. 2004. Atlas of Neuroanatomy and Neurophysiology

24. Abbot NJ, Patabendige A, Dolman D, Yusof S, Begley D. 2010. Structure and Function of the Blood-brain barrier. Neurobiology of the Diseaes; 37: 13-25

Dosen: Prof. Dr. dr. Anak Agung Raka Sudewi,Sp.S(K)


1 MATA KULIAH Marker Neurospesifik Sel Glia pada Meningitis 2 KODE MATA KULIAH - 3 WAKTU PERTEMUAN 60 menit 4 PERTEMUAN KE- 2 5 INDIKATOR PENCAPAIAN Mahasiswa mampu memehami, menelaah dan merangkum

tentang meningitis bakteri S. suis 6 MATERI POKOK Meningitis Bakteri S.suis 7 SUB POKOK BAHASAN 9. Meningitis S. suis

10. Patogenesis Meningitis Bakteri 11. Mekanisme injuri pada meningitis bakteri







Penyajian Mengulas tentang meningitis bakteri S. suis


idem

Penutup Merangkum uraian tentang meningitis S. suis


idem


Referensi 4. Gottschalk M, Fittipaldi N, Segura M. 2013. Streptococcus suis Meningitis. In Christodoulides M, editor. Meningitis: Cellular and Molecular Basis. C.A.B. International, p.184-198.






tentang respon inflamsi pada meningitis bakteri 6 MATERI POKOK Respon inflamasi pada meningitis bakteri 7 SUB POKOK BAHASAN 12. Respon imun alamiah dan spesifik terhadap Bakteri



TAHAPAN KEGIATAN DOSEN KEGIATAN MAHASISWA

MEDIA DAN ALAT PEMBELAJARAN




Penyajian Mengulas tentang respon inflamasi pada meningitis bakteri


idem

Penutup Merangkum uraian tentang respon inflamasi pada meningitis bakteri


idem


Referensi 25. Vadeboncoeur N, Segura M, Al-Numani D, Vanier G, Gottschalk M. 2003. Pro-inflamatory cytokine and chemokine release by human brain microvascular endothelial cell stimulated by Streptococcus suis serotype 2. FEMS Imunology and Medical Microbiology; 35:49-58






tentang sel glia 6 MATERI POKOK Sel glia 7 SUB POKOK BAHASAN 14. Morfologi sel glia

15. Fungsi sel glia

STRATEGI PEMBELAJARA






Penyajian Mengulas tentang sel glia


idem

Penutup Merangkum uraian tentang sel glia


idem


Referensi 28. R. von Bernhardi , J. von Benhardi , J. Leon. 2016. Glial Cells and Integrity of the Nervous System. In R. von Bernhardi (ed.) 2016. Glial Cells in Health and Disease of the CNS,Advances in Experimental Medicine and Biology 949. Springer International Publishing Switzerland



1 MATA KULIAH Marker Neurospesifik Sel Glia pada Meningitis 2 KODE MATA KULIAH - 3 WAKTU PERTEMUAN 60 menit 4 PERTEMUAN KE- 5 5 INDIKATOR PENCAPAIAN Mahasiswa mampu memahami, menalaah dan merangkum

tentang astrocytes 6 MATERI POKOK Astrocytes 7 SUB POKOK BAHASAN 5. Fungsi Astrocyte pada otak normal

6. Peranan astrocyte pada meningitis







Penyajian Mengulas tentang astrocytes


idem

Penutup Merangkum uraian tentang astrocytes


idem


Referensi 29. Colombo E, Farina C. 2016. Astrocyte: Key Regulator of Neuroinflamation. Trend in Immunology; 37(9):1-13





tentang mikroglia 6 MATERI POKOK Mikroglia 7 SUB POKOK BAHASAN 7. Fungsi Microglia pada otak normal

8. Peranan microglia pada meningitis bakteri







Penyajian Mengulas tentang mikroglia


idem

Penutup Merangkum uraian tentang mikroglia


idem


Referensi 31. R. von Bernhardi , F. Heredia, N. Salgado, Munoz P. 2016. Microglia Function in the Normal brain. In R. von Bernhardi (ed.) 2016. Glial Cells in Health and Disease of the CNS,Advances in Experimental Medicine and Biology 949. Springer International Publishing Switzerland

32. Brown G, Vilalta A. 2015. How Microglia kill neurons. Brain Research 1628:288-297

33. Barichello T, Generoso J, Simoes L, Goularte J, Petronilho F, Saigal P, Badaway M, Quevedo J. 2015. Role of Microglial Activation in the Pathophysiology of Bacterial meningitis. Mol Neurobiol. DOI 10.1007/s12035-015-9107-4




tentang biomarker serebral injuri pada infeksi SSP 6 MATERI POKOK Biomarker serebral injuri pada infeksi SSP 7 SUB POKOK BAHASAN 9. S100B

10. NSE







Penyajian Mengulas tentang biomarker serebral injuri pada infeksi SSP


idem

Penutup Merangkum uraian tentang biomarker serebral injuri pada infeksi SSP


idem


Referensi 34. Hajdukova L, Sobek O, Prchalova D, Bilkova Z, Koudelkova M, Lukaskova J, Matuchova I. 2015. Biomarker of Brain Damage: S100B and NSE Concentration on Cerebrospinal Fluid- A Normative Study. BioMed Research International


36. Rohlwink U, Mauff K, Enslin N, Wegoya E, Wilkinson R, Figaji A. 2017. Biomarker of Cerebral Injury and Inflamation in Pediatric Tuberculous Meningitis. Clinical Infectious Diseases; 65(8):1298-307




tentang biomarker aktivasi astrosit pada meningitis bakteri

6 MATERI POKOK Biomarker aktivasi astrosit pada meningitis bakteri 7 SUB POKOK BAHASAN 11. GFAP







Penyajian Mengulas tentang biomarker aktivasi astrosit pada meningitis bakteri


idem

Penutup Merangkum uraian tentang biomarker aktivasi astrosit pada meningitis bakteri


idem


Referensi 37. Hol E, Pekny M. 2015. Glial fibrillary acidic protein (GFAP) and the astrocyte intermediate filament system in diseases of the central nervous system. Current Opinion in Cell Biology; 32(12):121-130



1 MATA KULIAH Marker Neurospesifik Sel Glia pada Meningitis 2 KODE MATA KULIAH - 3 WAKTU PERTEMUAN 60 menit 4 PERTEMUAN KE- 9 5 INDIKATOR PENCAPAIAN Mahasiswa mampu memhami, menelaah dan merangkum

tentang biomarker aktivasi mikroglia pada meningitis bakteri

6 MATERI POKOK Biomarker aktivasi mikroglia pada meningitis bakteri 7 SUB POKOK BAHASAN Biomarker spesifik mikroglia







Penyajian Mengulas tentang biomarker aktivasi mikroglia pada meningitis bakteri


idem

Penutup Merangkum uraian tentang biomarker aktivasi mikroglia pada meningitis bakteri


idem


Referensi 38. Baricello T, Generoso J, Simoes L, Goularte J, Petronilho F, Saigal P, Badaway M, Quevedo J. 2015. Role of Microglia Activation in the Pathophysuiology of Bacterial Meningitis. Mol Neurobiol



1 MATA KULIAH Marker Neurospesifik Sel Glia pada Meningitis 2 KODE MATA KULIAH - 3 WAKTU PERTEMUAN 60 menit 4 PERTEMUAN KE- 10 5 INDIKATOR PENCAPAIAN Mahasiswa mampu memahami, menelaah dan

merangkum tentang metode pemeriksaan marker neurospesifik sel glia pada meningitis

6 MATERI POKOK Metode pemeriksaan marker neurospesifik sel glia pada meningitis

7 SUB POKOK BAHASAN 12. ELISA 13. Imunohistokimia







Penyajian Mengulas tentang metode pemeriksaan marker neurospesifik sel glia pada meningitis


idem

Penutup Merangkum uraian tentang metode pemeriksaan marker neurospesifik sel glia pada meningitis


idem


Referensi 39.


MATERI

Patogenesis Meningitis Bakteri Streptoccocus suis

Ni Made Susilawathi

Susunan saraf pusat (SSP) memiliki sistem imun yang istimewa (immune-privilege) dengan karakteristik antara lain: sawar darah otak (SDO) yang spesifik dan mampu menghalangi masuknya sebagian besar komponen darah ke ruangan subaraknoid, sistem limfatik yang sangat kurang, cairan serebrospinalis (CSS) pada kondisi normal mengandung faktor anti inflamasi dan imunosupresif yang aktif menekan reaktivitas imun. Senyawa pattern-recognitoin receptor (PRR) dan komplemen yang berperanan dalam opsonofagositosis di otak hampir tidak ada sedangkan sel imunokompeten seperti makrofag yang aktif dan sel dendritik hanya terdapat pada jaringan yang melapisi CSS seperti leptomeningen, perivaskular dan pleksus koroid yang dapat mengeksresikan PRR dan sinyal PRR (seperti TLR) sehingga mampu mengaktifkan sel inflamasi. Sifat-sifat diatas menyebabkan SSP memiliki reaktifitas imun secara normal tersupresi/tertekan namun tetap dapat diinduksi (Woehrl et al., 2011).

Sistem imun SSP yang relatif rendah ini menyebabkan bakteri yang mampu memasuki CSS akan berkembang biak sangat efisien bahkan secara invitro hingga mencapai 109 CFU/ml. Sel imunokompeten SSP baru aktif, apabila kepadatan bakteri mencapai konsentrasi tinggi sehingga terjadi penundaan respon imun akibat rendahnya PRR dan komplemen di SSP yang berperanan dalam pengenalan patogen. Respon imun yang lambat ini mendorong proses patogenesis kerusakan otak (Woehrl et al., 2011).

Patogenesis meningitis bakteri berdasarkan interaksi yang kompleks antara host dan bakteri patogen (Doran et al., 2016). Beberapa aspek patogenesis meningitis bakteri belum sepenuhnya dipahami. Terdapat empat proses utama terjadinya meningitis bakteri antara lain: kolonisasi, invasi bakteri ke aliran darah, kemampuan bertahan pada aliran darah dan kemampuan menembus ruang subaraknoid (McGill et al., 2016; Kim KS, 2003).

S. suis akan menimbulkan penyakit, apabila mampu berkolonisasi pada hospes, menembus barier epitel, dapat bertahan hidup dan mencapai aliran darah, menginvasi target organ kemudian menyebabkan proses inflamasi yang berlebihan (Fittipaldi et al., 2012). S. suis berinteraksi dengan berbagai sel imun host seperti lekosit, makrofag, limfosit, sel dendritik dan mikroglia. Adanya berbagai faktor virulensi yang dimiliki S. suis mampu menghindari sistem imun alamiah dan adaptif dan mengatasi berbagai stress lingkungan (Dutkiewicz et al., 2018). Bakteri ini memiliki kapsul polisakarida yang melindungi dari sistem imun sehingga memiliki kemampuan untuk berkolonisasi, menginvasi, menyebar secara sistemik dan menimbulkan penyakit seperti meningitis dan sindrom syok toksik (Segura et al., 2017).

Gambar 2.2. Patofisiologi Meningitis Bakteri (Liechti et al., 2015).

Mekanisme Penularan S. suis

Reservior alamiah S. suis adalah babi dan babi hutan, meskipun pernah diisolasi dari beberapa spesies. Babi sehat membawa berbagai serotipe/strain terutama di daerah kavum nasi, tonsil, genital dan saluran cerna. Penularan secara vertikal terjadi dari induk ke anak babi selama proses melahirkan yang berasal dari sekret vagina ke oro-nasal anak babi sedangkan penularan horizontal terjadi kontak antar hidung babi. Manifestasi yang sering pada babi adalah septikemia dengan kematian yang mendadak, meningitis, artritis, dan endokarditis (Segura et al., 2017).

Penularan S. suis pada manusia terjadi melalui kontak langsung dengan babi dan produk olahannya dan mengkonsumsi produk babi yang mentah. Di negara barat dan China, pekerja pada peternakan babi dan olahannnya merupakan kelompok yang berisiko tinggi terinfeksi S. suis dengan tempat masuknya bakteri melalui luka pada kulit saat kontak langsung dengan babi/ produk olahannya. Di negara Asia tenggara (Vietnam, Laos, Thailand), saluran cerna merupakan pintu utama masuknya S. suis dengan konsumsi darah babi mentah sebagai faktor risiko utama (Segura et al., 2017).

Penduduk di Asia terinfeksi S. suis akibat mengkonsumsi hidangan yang berisiko tinggi seperti: hidangan mentah/ setengah matang dari darah, tonsil, lidah, usus dan uterus sekitar 2 minggu sebelum terjadinya infeksi (Nghia et al., 2011).

Gambar 2.3. Mekanisme Penularan S. suis (Segura et.al., 2017).

Mekanisme Kolonisasi S. suis

S. suis adalah patogen penting pada babi yang dapat menularkan manusia melalui kontak dengan babi atau produk olahannya. Interaksi antara bakteri dan struktur host selama kolonisasi bakteri sangat kompleks. Adanya keterlibatan antara molekul yang diekspresikan pada permukaan sel bakteri dan atau yang disekresikan oleh bakteri dengan molekul atau reseptor pada membran host (Segura et al., 2017).

S. suis dapat berinteraksi dengan sel epitel baik di permukaan epidermis atau di usus (rute infeksi oral). Meskipun adhesi bakteri dan invasi sel epitel tidak bersamaan dengan kolonisasi, biasanya dikaitkan dengan tahap pertama kolonisasi oleh patogen mukosa. Studi tentang mekanisme interaksi antara S. suis dan sel epitel sangat sedikit. Adanya adhesin pada permukaan S. suis menurunkan ekspresi CPS selama langkah awal infeksi dalam menanggapi sinyal dari lingkungan dan menghasilkan interaksi yang lebih baik antara perekat bakteri dan reseptor inang (Fittipaldi et al., 2012).

Adhesi/perlekatan S. suis ke sel epitel bersifat multifaktorial. Faktor yang terlibat dalam adhesi adalah protein permukaan bakteri seperti enolase, GAPDH, 6-PGD, AmyA, dan juga glutamin synthetase. LPXTG mengandung adhesins (termasuk pili) juga berpartisipasi dalam adhesi sel epitel. Invasi sel epitel selain sel epitel choroid pleksus oleh enkapsulasi S. suis serotipe 2 masih kontroversial. Pada strain positif-suilysin, ekspresi hemolysin ini mungkin berperan dalam melumpuhkan epitel. Bakteri penghasil protease IgA juga dapat memanfaatkan fragmen Fab yang lepas setelah proteolisis IgA meningkatkan hidrofobisitas permukaannya dan dapat mengadhesi pada sel inang (Fittipaldi et al., 2012).

S. suis juga mengikat protein matriks ekstraselular seperti fibronektin, plasminogen dan kolagen. Enolase S. suis mampu mengikat fibronektin dan fibrinogen manusia serta memediasi

pengikatan plasminogen. Diduga terjadi degradasi kolegen melalui sekresi kolagenase (Fittipaldi et al., 2012).

Gambar 2.4 Interaksi S. suis dengan Sel Epitel dan Matriks ekstra selular (Fittipaldi et

al., 2012). Mekanisme Penyebaran S. suis pada Aliran darah

Meningitis bakteri terjadi diawali dengan adanya kolonisasi bakteri di daerah nasofaring dan telinga tengah yang diikuti dengan adanya invasi bakteri pada jaringan dan daerah intravaskular serta bakteremia. Invasi bakteri didaerah meningeal terjadi setelah bakteri mampu berpenetrasi pada barrier otak. Bakteri penyebab meningitis biasanya memiliki CPS yang bersifat antifagositik sehingga mampu bertahan dan bermultiplikasi di darah (Dando et al., 2014).

S. suis dapat masuk ke sirkulasi sistemik terutama melalui tonsil palatina, setelah adhesi dan invasi sel epitel, kemudian berinteraksi dengan sel myeloid. Begitu S. suis mencapai jaringan dalam dan / atau aliran darah, akan ada reaksi sel fagosit dari sistem kekebalan tubuh. Namun, dengan tidak adanya antibodi spesifik, S. suis mampu menghindari fagositosis dan bertahan dalam darah dengan konsentrasi tinggi sehingga terjadi proses inflamasi. Daya tahan bakteri sangat bergantung pada produksi CPS yang mampu melindungi S. suis dari fagositosis neutrofil dan monosit/makrofag (Fittipaldi et al., 2012)

CPS S. suis mengandung N-acetyl-neuraminic acid (asam sialat) yang mirip dengan Group B Streptococcus (GBS) berperanan dalam menghalangi aktivasi jalur alternatif sistem komplemen sehingga mampu bertahan terhadap opsonisasi intraselular. Asam sialat juga terlibat dalam perlekatan dengan sel monosit sehingga mampu bertahan pada aliran darah menempel dengan sel fagosit. Ketahanan terhadap fagositosis bersifat multidimensional dan tampaknya juga memerlukan modifikasi peptidoglikan dinding sel dengan cara N-deasetilasi (Fittipaldi et al., 2012).

Gambar 2.5. Mekanisme S. suis terhadap Sistem Imun Alamiah (Fittipaldi et al.,

2012). Inflamasi Sistemik dan Syok Septik

Adanya bakteri S. suis di aliran darah dapat menimbulkan septikemia, syok septik atau streptococcal toxic shock-like syndrome (STSLS), namun tidak semua kasus dapat menimbulkan sepsis bahkan bakteri mampu bertahan beberapa hari tanpa gejala klinis pada hewan coba (Dando et al., 2014). Strain virulen S. suis mampu mempertahankan konsentrasi bakteri yang tinggi di dalam darah. Komponen lipoprotein dan faktor lain pada dinding sel bakteri akan memicu pelepasan mediator inflamasi yang dapat menimbulkan STSLS (Dutkeiwicz et al., 2018). Aktivasi sistem imun pada infeksi bakteri bersifat protektif, namun sering terjadi respon imun yang berlebihan dan tidak terkontrol sehingga dapat menimbulkan syok septik. Reaksi yang tidak seimbang semacam itu dapat membahayakan inang melalui pelepasan senyawa peradangan yang dihasilkan secara tidak terkontrol seperti yang dibuktikan oleh kejadian wabah yang disebabkan infeksi S. suis seperti sindrom syok toksik yang terjadi di Asia (dengan waktu inkubasi singkat, perkembangan penyakit yang cepat dan tingkat kematian yang tinggi), pelepasan mediator proinflamasi diperkirakan terjadi selama infeksi sistemik S. suis. Tingginya sitokin sistemik seperti: TNF- α, IL-6 dan IL-12, IFN- γ dan kemokin CCL2 / MCP-1, CXCL1 / KC, dan CCL5 / RANTES yang diamati secara in vivo dalam waktu 24 jam setelah postinfeksi dianggap sebagai bertanggung jawab atas kematian dini yang tiba-tiba pada hewan coba (Fittipaldi et al., 2012). Beberapa penelitian menunjukkan komponen dinding sel bakteri berperanan dalam aktivasi sitokin. Suilysin dapat mengaktifkan fagosit dan menginduksi pelepasan sitokin proinflamasi dan melepaskan hemoglobin dari sel darah merah yang berkontribusi untuk menaikkan kadar mediator proinflamasi dengan berkerja secara sinergis dengan komponen dinding sel S suis. A surface-associated subtilisin- like protease (SspA) dapat menginduksi sekresi sitokin proinflamatori yang berbeda- beda dan kemokin oleh makrofag (Fittipaldi et al., 2012). Invasi S. suis ke Susunan Saraf Pusat (SSP) dan Meningitis

Kemampuan S. suis untuk bertahan di dalam darah dan menyebar melalui aliran darah menyebabkan S. suis menyerang berbagai organ termasuk limpa, hati, paru-paru dan jantung. Apabila S. suis yang berrada dalam darah tidak menimbulkan manifestasi septikemia, bakteri

akan menembus SDO dan SDCSS melalui brain microvascular endothelial cells (BMEC) dan/atau choroid plexus epithelial cells (CPEC) sebagai akses ke SSP dan menimbulkan meningitis (Dutkeiwicz et al., 2018). Mekanisme masuknya bakteri melalui SDO dan SDCSS melalui penetrasi transelular, paraselular atau lekosit yang terinfeksi bakteri dari sirkulasi perifer (mekanisme “Trojan horse”) (Dando et al., 2014).

Kadar bakteremia yang tinggi menyebabkan invasi bakteri ke SSP dan menimbulkan meningitis. S. suis menembus SSP berinteraksi dengan SDO melalui BMEC melalui ketiga jalur yaitu transelular dengan transitosis, paraselular dengan toksik efek sehingga permiabilitas SDO meningkat dan mekanisme “Trojan horse”. Suilysin merupakan faktor virulensi yang yang berperanan terhadap disfungsi SDO. S. suis juga dapat berikatan dengan plasminogen, mengaktifkan plasminogen aktivator menjadi plasmin, adanya plasmin akan meningkatkan kemampuan bakteri merusak integritas sel dan merusak jaringan yang lebih dalam lagi. Substance like proteases yang dihasilkan S. suis juga toksik bagi BMEC. S. suis dapat menginduksi produksi metalloproteinase (MMP) -9 pada kultur monosit/BMEC. MMP-9 akan aktif merusak matriks. ekstraselular seperti fibronectin, laminin dan type IV collagen yang dapat meningkatkan permiabilitas SDO sehingga meningkatkan migrasi bakteri ke SSP dan proses inflamasi (Gottschalk et al., 2013).

Gambar 2.6 Makanisme invasi S. suis ke SSP (Fittipaldi et al., 2012)

Proses Inflamasi pada Meningitis S. suis

Manifestasi klinis infeksi S. suis sangat bervarias dari bakteremia yang asimptomatik hingga penyakit sistemik yang berat seperti syok septik yang mirip dengan sepsis pada infeksi gram negatif yang menandakan adanya proses inflamasi yang masif. Gejala klinis pada babi dan manusia berhubungan erat dengan proses inflamasi pada SSP. S. suis mampu menginduksi sitokin proinflamasi yang berlebihan disertai dengan aktivasi dan migrasi lekosit sehingga menimbulkan inflamasi akut pada SSP (Dutkiewicz et al., 2018). Peranan Mediator Pro-inflamatori

Berbagai sitokin dan kemokin terdeteksi pada parenkim otak dan CSS pada eksperimental model meningitis bakteri. Pada fase awal meningitis bakteri terjadi pelepasan tumor necrosis factor- (TNF-) ⍺, interleukin (IL)-1, dan IL-6 yang akan memicu kaskade

mediator inflamasi termasuk pelepasan sitokin lainnya, kemokin, PAF, peptida anti mikroba, prostaglandin, MMP, NO dan ROS (Agyeman et al., 2014).

TNF- ⍺ memicu aktivasi NF-kB yang berperanan dalam meregulasi ekspresi berbagai gen proinflamatori. TNF- ⍺ menyebabkan kerusakan SDO, penarikan lekosit, peningkatan matabolisme serebral, konsumsi oksigen dan aliran darah serebral yang dimediasi oleh aktivitas siklooksigenase. TNF- ⍺ tinggi pada 3 jam setelah injeksi H. influenza, pada injeksi intrasisternal S. pneumoniae kadar puncak pada 12-24 jam setelah infeksi (Agyeman et al., 2014). Kadar sitokin proinflamatori yang tinggi terjadi pada 24 jam setelah infeksi S. suis. Kadar TNF- α meningkat cepat pada 6 jam setelah infeksi dan bersifat sementara yang akan diikuti penurunan yang cepat mencapai level terbawah pada 12 jam setelah infeksi. Produksi TNF- α berperanan dalan aktifitas dari sel fagosit dalam melawan S. suis dan merangsang produksi sitokin yang lainnya (Dominguez- Punaro et.al., 2007).

IL-1 dihasilkan oleh fagosit mononuklear, sel glia dan sel endotel yang diaktivasi oleh caspase-1 pada kompleks inlamasome. IL-1 terdeteksi pada CSS 30 menit setelah injeksi intrasisternal lipooligosakarida H. influenza, 6-12 jam setelah suntikan S. pneumoniae. IL-1 memicu inflamasi meningen secara independen, dimana memiliki efek sinergis dengan TNF- ⍺ udapat meningkatkan migrasi lekosit ke CSS dan menginduksi sitokin yang lainnya (Agyeman et al., 2014).

IL-6 dihasilkan oleh monosit, sel endotelial dan astrosit yang merupakan induser yang kuat bagi protein fase akut, febris, leukositosis, aktivasi komplemen dan kaskade koaagulasi namun tidak berhubungan dengan inflamasi meningen dan beratnya penyakit (Agyeman et al., 2014). Tampak adanya peningkatan yang nyata dari IL-6 pada mencit yang terinfeksi S. suis. IL-6 merupakan induser protein fase akut penting dan meningkat pada fase lanjut dari infeksi. Kadar TNF- α dan IL-6 tinggi berkorelasi terbalik dengan survival time pada pasien sepsis (Dominguez- Punaro et.al., 2007).

IL-8 (CXCL8) merupakan kemokin pertama terindentifikasi untuk meregulasi migrasi lekosit pada meningitis bakteri. IL-8 mampu menarik lekosit menuju ke lokasi infeksi, meningkatkan adesi neurtofil pada sel endotel sebagai prasyarat untuk invasi lekosit ke otak. Kemokin lainnya meningkat pada pasien meningitis bakteri adalah MCP-1, CCL2, CCL3 CXC5 (Agyeman et al., 2014).

IL-10 adalah sitokin antiinflamatori yang mampu menghambat produksi dari TNF- ⍺, IL-1, IL-6 & IL-8. IL-10 adalah imun supresi poten yang dihasilkan oleh neuron, mikroglia, makrofag dan monosit (Prager et al., 2017). Pada meningitis bakteri ditemukan kadar tinggi IL-10 yang dapat menurunkan inflamasi pada ruang subaraknoid. Pemberian IL-10 secara sistemik bukan intratekal pada hewan coba meningitis pneumokokus mampu mengurangi CSS pleositosis dan sitokin proinflamatori. Pada eksperimental meningitis E. coli, IL-10 dapat meningkatkan aktivitas fagositik dari sel imun dan mengurangi respon inflamasi (Agyeman et al., 2014). Pada mencit IL-10 terdeteksi pada 6 jam setelah infeksi mengalami peningkatan secara bertahap mencapai puncak pada 24-30 jam dan tidak terdeteksi setelah 6 hari setelah infeksi S. suis (Dominguez- Punaro et.al., 2007).

Produksi sitokin sebagian besar diinduksi oleh komponen dinding sel S. suis, sedangkan kemokin diinduksi terutama oleh CPS. Kadar sitokin yang tinggi mampu menginduksi proses peradangan akut ditandai adanya migrasi lekosit terutama neutrofil ke SSP (Dutkeiwicz et al., 2018).

Daftar Pustaka Agyeman P, Grandgirard D, Leib SL. 2014. Pathogenesis and Pathofisiology of Bacterial Infection. In Scheld WM, Whitley R J, Marra CM eds. 2014. Infection of Central Nervous System. Lippincott Williams & Wilkins. USA Dando SJ., Mackay-Sim A., Norton R., Currie BJ., John JA., Ekberg JA. et al. 2014. Pathogen Penetrating the Central Nervous System: Infection Pathways and the Cellular and Molecular Mechanisms of Invasion. Journal ASM.org; 27: 691-726 Dominguez-Punaro M., Segura M., Plante M., Lacouture S., RIvest S., Gottschalk M. 2007. Streptococcus suis Serotype 2, an Important Swine and Human Pathogen, Induces Strong Systemic and Cerebral Inflamatory Response in a Mouse Model of Infection. J. Immunol, 179:1842-1854. Dutkiewicz J, Zajac V, Sroka J, Wasinski B, Cisak E, Sawczyn A, Kloc A, Wojcik-Fatla A. 2018. Streptococcus suis: a re-emerging pathogen associated with occupational exposure to pigs or pork products. Part II – Pathogenesis. Ann Agric Environ Med; 25(1):186-203. Fittipaldi N, Segura M, Granier D, Gottschalk M. 2012. Virulence Factors involved in the pathogenesis of the infection caused by the swine pathogen and zoonotic agent Streptococcus suis. Future Microbiol;7(2):259-279. Gottschalk M, Fittipaldi N, Segura M. 2013. Streptococcus suis Meningitis. In Christodoulides M, editor. Meningitis: Cellular and Molecular Basis. C.A.B. International Kim KS. 2003. Pathogenesis of Bacterial Meningitis: From Bacteraemia to Neuronal Injury. Nature Review, 4; 376-385 Liechti F., Grandgirard D., Leib S. 2015. Bacterial meningitis: insights into pathogenesis and evaluation of new treatment options: a perspective from experimental studies. Future Microbiology. McGill F, Heyderman RS, Panagiotou S, Tunkel AR, Solomon T. 2016. Acute Bacterial Meningitis in Adults. Lancet, 388:3036-47 Segura M., Fittipaldi N., Gottschalk M. 2017. Critical Streptococcus suis Virulence Factors: Are They All Really Critical ?. Trend in Microbiology; 22 (7): 585-599 Woehrl B, Klein M, Grandgirard D, Koedel U, Leib S. 2011. Bacterial meningitis: current therapy and possible future treatment options. Expert Rev. Infect. Ther, 9(11), 1053-1065

MATERI

Peranan Mikroglia pada Meningitis Bakteri Ni Made Susilawathi

Pendahuluan Meningitis bakteri merupakan infeksi yang serius dengan disabilitas yang berat. Replikasi bakteri terjadi di ruang subaraknoid dan secara bersamaan akan menghasilkan produk bakteri yang akan memicu respon inflamasi dan mikroglia aktivasi. Kerusakan sistem saraf pusat (SSP) yang terjadi pada meningitis bakteri akibat dari mekanisme patogenik dari bakteri dan respon inflamasi yang terjadi (Baricello et al., 2015).

Inflamasi otak merupakan proses yang kompleks melibatkan berbagai sel di otak termasuk mikroglia, monosit, astrosit dan neuron. Proses inflamasi memiliki peranan ganda sebagai proteksi jaringan terhadap infeksi (inflamasi bakterisidal) dan perbaikan kerusakan jaringan (fungsi restorasi). Inflamasi otak telah menjadi target terapi pada beberapa penyakit otak (Jeong et al., 2013). Mikroglia merupakan populasi sel makrofag residen pada parenkim otak yang berperanan pada sistem imun alamiah. Mikroglia memiliki kemampuan untuk mengenal berbagai patogen infeksi (bakteri, virus, dan jamur) yang dapat berkolonisasi di otak. Adanya stimulasi dari patogen menyebabkan mikroglia dapat menghasilkan berbagai mediator pro-inflamasi berupa sitokin, kemokin dan stress oksidatif (Mariani & Keilian, 2009). Sel- sel yang berpartisipasi dalam Inflamasi Otak Otak mengandung seratus miliar sel neuron sekitar 10-15 kali lebih banyak dari sel glia dan satu dari sepuluh sel glia adalah mikroglia (Banati, 2003) Komponen selular yang berperanan di otak dapat dibagi menjadi dua berdasarkan lokasinya yaitu sel residen pada parenkim otak seperti astrosit dan mikroglia dan sel fagosit yang terkait dengan SSP berperanan sebagai makrofag dan sel dendritik yang berlokasi pada ruangan perivaskular (Virchow-Robin), leptomeningen dan pleksus koroid. Sel fagosit terkait SSP ini secara kontinyu diganti oleh sel-sel turunan sumsum tulang. Sel –sel ini pada kondisi patologis jumlah nya meningkat dan aktif mengekspresikan MHC II, CD11b, molekul ko-stimulator dan CD45 (Kim & Joh, 2006).

Sel glia yang terdiri dari astrosit, mikroglia dan oligodendrosit memiliki peranan sebagai sel penunjang otak. Astrosit merupakan sel yang dominan pada susunan saraf pusat (SSP) dan berperanan sebagai penunjang pada otak sehat. Oligodendrosit merupakan sumber myelin sedangkan mikroglia berperanan untuk memelihara sel neuron. Interaksi astrosit dan mikroglia memiliki peranan yang penting dalam sistem imunitas SSP dan biologi sel mikroglia. Astrosit berperanan dalam morfologi mikroglia pada kondisi inaktif dan aktif (Rock et al., 2004). Astrosit dan neuron berperanan dalam proses inflamasi otak dengan menekan inflamasi sitotoksik dengan menghambat aktivasi mikroglia yang berlebihan (Jeong et al., 2013).

Mikroglia merupakan sel makrofag SSP dengan plastisitas strukural dan fungsional. Mikroglia secara struktural berbeda dengan makrofag namun secara fungsional keduanya terlibat dalam mekanisme pertahanan otak terhadap penyakit(Nagayach et al., 2015).

Gambar 1. Interaksi Neuron dan sel glia untuk mendukung homeostasis otak dalam

kondisi fisiologis (da Fonseca et al., 2014). Makrofag non-parenkim seperti di daerah perivaskular, pleksus koroid dan meningen

memiliki peranan homeostatik dan pengawasan. Sel-sel ini bertindak untuk membersihkan debris dan sel mata serta berkomunikasi dengan sel lokal lainnya. Komunikasi dengan sistem kekebalan perifer terjadi melalui pembuluh limfatik meningeal (Herz et al., 2017)

Gambar 2. Sel Myeloid pada SSP (Herz et al., 2017).

Neutrofil merupakan sel yang pertama kali berespon terhadap kerusakan jaringan untuk memproteksi tubuh dari infeksi. Kerusakan otak diperbaiki setelah terjadi infiltrasi monosit. Monosit teraktivasi dengan secara klasik (bakterisidal) dan alternatif (reparatif) (Jeong et al., 2013).

Gambar 3. Perilaku Sel pada Kerusakan Otak (Jeong et al., 2013).

Morfologi Mikroglia

Populasi mikroglia sekitar 10 % dari seluruh populasi sel glia di parenkim otak (Kim & Joh, 2006). Mikroglia merupakan populasi sel heterogen yang dapat berbentuk unipolar, bipolar, multipolar dan laminar yang berasal dari jaringan mesenkimal (Korzhevskii& Kirik, 2016). Mikroglia adalah sel imun terbanyak pada SSP. Densitas mikroglia pada jaringan otak tergantung dari area otak yang diperiksa, pada otak tikus yang sehat mengandung sekitar 7000 sel/μl hampir sama dengan densitas lekosit dalam darah (Nau et al., 2014). Morfologi mikroglia secara in vitro dan in vivo memiliki perbedaan pada beberapa aspek (Jeong et al., 2013).

Mikroglia secara struktural berbeda dengan makrofag karena mengalami transformasi structural sesuai dengan peranannya dalam proses imunologis dan memepertahankan homeostasis otak. Mikroglia secara morfologis mengalami tiga tahap transisi yaitu amoeboid, bercabang (resting) dan aktif (reaktif) untuk melakukan berbagai fungsi di otak (Nagayach et al., 2015).

Gambar 4. Tahapan morfologi mikroglia (Nagayach et al., 2015)

Mikroglia dari sel normal otak pada kultur in vitro bukan merupakan antigen presenting cells (APC), untuk menjadi sel yang imunokompeten mikroglia inaktif (resting) harus berubah menjadi aktif yang akan mengekspresikan MHC dan B7 sehingga dapat berfungsi sebagai APC (Krutzberg, 1996). Presentasi antigen oleh APC merupakan proses imun yang penting yang menghubungkan proses imun alamiah dengan proses imun adaptif (Kim & Joh, 2006).

Mikroglia amoeboid Mikroglia amoeboid sering ditemukan pada fase perkembangan otak yang berbentuk bulat atau tidak teratur. Sel ini berasal dari Yolk Sac yang mengisi otak pada awal perkembangan otak dan secara morfologi sangat mirip dengan makrofag. Mikroglia amoeboid pada fase perkembangan otak lebih lanjut (fase postnatal) akan mengalami perubahan menjadi mikroglia bercabang (ramified) (Nagayach et al., 2015). Mikroglia inaktif (Ramified/Resting) Bentuk mikroglia pada fase inaktif berukuran kecil, memiliki cabang yang banyak pada substansia grisea sedangkan pada substansia alba mikroglia berukuran lebih kecil dan cabang yang lebih sedikit (Korzhevskii& Kirik, 2016). Mikroglia inaktif bukan berarti dalam kondisi beristirahat, badan mikroglia relatif diam namun cabang-cabang yang ada sangat aktif untuk mensurvei/ monitor otak tiap beberapa jam.Mikroglia berperanan sebagai penjaga otak yang aktif disamping sebagai sel imun yang akan reaktif apabila ada cedera atau infeksi (Bilbo & Stevens, 2017). Mikroglia inaktif (resting) berperanan mendukung kelangsungan hidup neuron dan astrosit dengan mensekresi faktor pertumbuhan dalam kadar yang rendah (Kim & Joh, 2006).

Gambar 5. Mikroglia inaktif (Bilbo & Stevens, 2017)

Mikroglia aktif (Activated/Reactive) Mikroglia aktif merupakan faktor kunci mekanisme pertahanan otak terhadap penyakit infeksi, inflamasi, trauma, iskemia, tumor otak dan neurodegenerasi. Mikrogila aktif dapat menghancurkan mikroorganisme, menghilangkan debris yang berpotiensi merusak, meningkatkan perbaikan jaringan otak dengan mensekresi faktor pertumbuhan dan memfasilitasi homeostasis otak (Krutzberg, 1996). Waktu aktivasi mikroglia sangat tergantung dari metode untuk mendeteksi dari beberapa menit sampai hari. Sinyal awal aktivasi berupa perubahan konsentrasi ion terjadi

beberapa menit setelah lesi dengan puncak aktivasi mikroglia terjadi dalam 2-3 hari pada model eksperimental lesi akut. Aktivasi mikroglia akan berlanjut apabila stimulus patologis masih berlangsung (Banati, 2003).

Fungsi yang paling penting pada mikroglia aktif adalah mengisolasi kerusakan otak sesegara mungkin dan mencegah terjadinya kerusakan otak sekunder (Jeong et al., 2013). Adanya gangguan otak akibat invasi mikroba menyebabkan mikroglia inaktif (ramified) berubah bentuk menjadi amuboid dan meningkatkan jumlah reseptor sehingga terjadi peningkatan produk sekresi mikroglia untuk mekanisme pertahanan dan mengurangi kerusakan akibat infeksi otak (Rock et al., 2004).

Mikroglia aktif memiliki peranan ganda yaitu sebagai sel sitotoksik, pembersih debris sel yang mati dan pada cedera yang ringan berfungsi sebagai pengawas dan bersifat protektif dengan mensekresi TGF-β1 yang dapat menekan efek sitotoksik mikroglia, meningkatkan perbaikan jaringan otak dan mengurangi astrogliosis (Krutzberg, 1996).

Gambar 6. Morfologi Mikroglia (Krutzberg, 1996).

Studi yang dilakukan oleh Yamada dan Jinno mengklasifikasikan mikroglia reaktif menjadi 4 tipe yaitu: tipe I mirip dengan mikroglia inaktif (ramified), tipe II badan sel berukuran kecil dengan cabang yang tipis dan pendek, tipe III sel mengalami hipertropi dengan cabang yang pendek dan tebal, tipe IV sel yang tebal (bushy) dengan cabang yang padat (Yamada & Jinno, 2013). Mikroglia aktif dibagi menjadi tiga imunofenotipe yang berperanan pada proses inflamasi dan regenerasi yaitu M1( fenotipe proinflamasi), M2a (fenotipe anti inflamasi), M2b (fenotipe saat proses peradangan pulih dan terjadi remodeling jaringan)( Korzhevskii & kirik, 2016).

Gambar 7. Fungsi Mikroglia pada tiga fase transisi (Nagayach et al., 2015).

Peranan Mikroglia Jaringan otak pada kondisi normal berada dalam kondisi imunosupresif yang didukung adanya sawar darah otak dan beberapa molekul seperti TGF-β1, MSH, VIP dan FasL. Gangguan otak akibat penyakit infeksi, autoimun, inflamasi kronik pada penyakit neurodegeneresi menyebabkan aktivasi mediator inflamasi dan imun regulator (Kim & Joh, 2006). Mikroglia memiliki peranan kompleks yang menguntungkan dan merugikan. Mikroglia pada kondisi otak normal berperanan dalam fungsi homeostasis berupa pengawasan, pemangkasan sinaptik dan neuroplastisiti. Pada kondisi patologis mikroglia berfungsi untuk fagosit atau menghancurkan protein toksik dan pelepasan sitokin inflamasi. Penyimpangan pada fungsi hoemostasis menimbulkan hilangnya sinaps yang berlebihan dan disfungsi kognitif sedangkan proses inflamasi yang berlebihan meneyababkan neurotoksisitas yang merugikan (Bilbo & Stevens, 2017). Mikroglia berperanan dalam perbaikan jaringan setelah terjadi kerusakan otak yang memiliki fungsa sama dengan makrofag pada organ perifer. Perbaikan jaringan otak setelah terjadi lesi memerlukan kerjasama antara mikroglia dan astrosit yang melibatkan kontrol sawar darah otak dan migrasi sel- sel hematogen, mensekresi TGF-β1 untuk menghambat produksi dan membersihkan sitokin pro inflamasi (Krutzberg, 1996).

Gambar 8. Peranan Mikrogila dalam kondisi sehat dan patologis ( Herz et al., 2017).

Aktivasi mikroglia pada kondisi fisiologis akan dikontrol oleh koordinasi antara neuron

dan astrosit. Permukaan neuron akan mengekspresiakan CD200 dan mensekresi molekul terlarut seperti neurotransmitter dan faktor trofik yang mampu menekan aktivasi mikroglia yang mampu menekan aktivasi mikroglia. Astrosit juga mampu menekan aktivasi mikroglia dengan menghasilkan TGF- β1 atau IL-10 (Kim & Joh, 2006).

Gambar 9. Mekanisme Kontrol Aktivasi Mikroglia (Kim & Joh, 2006).

Mikroglia aktif dengan cepat apabila terjadi kerusakan neuron akibat terjadi pemecahan

molekul inhibisi mikroglia seperti CD200 dan molekul inhibitor terlarut untuk meningkatkan fungsi fagositosis untuk membersihkan dan memberbaiki jaringan yang rusak. Aktivasi mikroglia yang berlebihan dapat menimbulkan kerusakna langsung pada SSP sehingga menimbulkan penyakit neurodegeneratif (Kim & Joh, 2006).

Gambar 10. Aktivasi Mikroglia pada Kerusakan Neuronal

Reseptor Membran pada Mikroglia Mikroglia mengalami perubahan menjadi bentuk aktif untuk berespon terhadap berbagai gangguan pada SSP termasuk invasi bakteri. Mikroglia mengalami perubahan bentuk menjadi amuboid dan terjadi peningkatan jumlah reseptor dan produk sekresi yang berperanan

dalam mekanisme pertahanan pada otak yang terinfeksi. Mikroglia yang terakitvasi mengekspersikan TLRs, CD14 dan reseptor Mannose yang berfungsi sebagai pattern recognition receptor (PRR) untuk mengenal pathogen-associated molecular patterns (PAMP) berupa lipopolisakarida (LPS) pada dinding sel bakteri gram negatif dan peptidoglikan dan asam teikoik pada dinding sel bakteri gram positif (Rock et al., 2004).

Gambar 11. Reseptor pada Membran Sel Mikroglia (Rock et al., 2004)

Mikroglia fenotipe M1 teraktivasi oeleh beberapa reseptor antara lain: TLRs, RLRs, CLRs, NLRs, the receptor for advanced glycation end products (RAGE), P2X purinergic receptor (P2XR), tumor necrosis factor receptor (TNFR), dan macrophage-colony- stimulating factor receptor (CSF1R). Aktivasi mikroglia fenotipe M2 dapat menekan proses inflamasi dan meningkatkan perbaikan jaringn dengan memproduksi IL-10, IL-4, IL-6 dan TGF- β (Barichello et al., 2015).

Gambar 12. Reseptor Mikroglia fenotipe M1 dan M2 (Barichello et al., 2015)

Gambar 13. Aktivasi Mikroglia dengan jalur klasik dan alternative (Barichello et al., 2015)

Produk sekresi dari Sel Mikroglia Mikroglia, astrosit, sel endotel akan memproduksi sitokin, kemokin dan mediator pro inflamatori lalinnya selama terjadi meningitis bakteri sebagai respon terhadap infeksi. Respon inflamasi ini dapat menyebabkan kerusakan neuronal dan berakibat fatal bagi pasien. Kadar TNF-α cairan serebrospinal (CSS) pasien meningitis bakteri berkorelasi dengan kerusakan sawar darah otak (SDO) (Barichello et al., 2015) Produksi mediator pro-inflamatori oleh mikroglia melibatkan aktivasi sinyal ekstraselular protein regulasi kinase ERK-1 dan ERK-2 melalui jalur sinyal intraselular MAPK. Sekresi mediator pro-inflamatori meningkatkan proses perekrutan sel-sel fagosit profesionalyaitu neutrophil dan makrofag (Mariani & Keilian, 2009).

Gambar 14. Produk Sekresi Sel Mikrogila (Rock et al., 2004).

IL-1 yang diinjeksi secara intraserebral dapat menginduksi hiperplasia dan hipertropi astrosit. Imunoreaktivitas IL-1β ditemukan pada mikrogial aktif dengan jumlah yang positif mencapai puncaknya pada 8 jam setelah injeksi. IL-6 merupakan sitokin multifungsi dengan berbagai peranan antar lain: meregulasi inflamasi, respon imun, haematopoesis da diferensiasi sel. Kadar mRNA IL-6 meningkat dengan cepat 6 jam setelah post-axotomy mencapai

puncaknya 24 jam. TGF-1β adalah multifungsi sitokin yang berperanan sebagai imunomodulatori. Kadar mRNA TGF-1β meningkat pada mikroglia aktif yang berfungsi untuk proses regenerasi, mendukung kelangsungan hidup neuronal dan mempengaruhi respon astrosit (Krutzberg, 1996). Mikrogila juga dapat memproduksi neurotoksin poten yang dapat menyebabkan kerusakan neuron (Kim & Joh, 2006). Adanya invasif mikroorganisme dan sitokin proinflamoti pada meningitis bakteri menyebabkan neutrophil dan sel imunokompeten lainnya menjadi aktif dan bermigrasi ke SSP. Aktivitas ini akan menghasilkan reactive oxygen species (ROS) seperti superoxide anion (O2-

) dan NO yang akan membentuk peroksinitrit (ONOO-). Interaksi ONOO- dengan protein, lipid dan asam nukleat menimbulkan beberapa proses sitotoksik termasuk disfungsi mitokondria yang dapat menyebabkan kematian neuronal (Barichello et al., 2015). Interaksi Mikroglia – Mikroba

Otak merupakan salah satu organ dengan “immunologically privileged” akibat adanya sawar darah otak terdiri dari sel endotel dan astrosit yang sangat selektif membatasi sirkulasi lekosit dan mediator ke SSP, tingkat ekspresi molekul MHC I dan II yang relatif rendah, tidak ditemukannya sel limfosit residen pada parenkim otak dan adanya respon alloreaktif yang buruk terhadap engraftment jaringan di otak lebih. Kondisi sistem imun otak yang rendah disertai banyaknya patogen yang bersifat neurotropik yang memiliki kemampuan menginfeksi SSP menyebabkan otak menjadi organ yang sangat rentan terhadap infeksi (Rock et al., 2004).

Sistem imun berespon terhadap infeksi bila bakteri dikenal oleh APC melalui ikatan PAMP dengan PRR yang akan meningkatkan pengeluaran mediator inflamasi. Sel imun alamiah ini juga dapat dipicu oleh komponen yang dilepaskan oleh sel yang rusak seperti asam nukleat, protein S100, kristal asam urat, sitokrom C dan ATP. Molekul ini dikenal sebagai damage associated molecular pattern (DAMP). Mikroglia dapat diaktivasi oleh PAMP (seperti: LPS, pneumolisin), DAMP (seperti: ATP, HSP dan HMGB1) dan mediator pro inflamasi untuk menghasilkan sitokin, kemokin dan ROS/RNS (Barichello et al., 2015). Mikroglia dalam mekanisme pertahanan terhadap invasi mikroba tidak bisa bekerja sendiri dalam proses fagositosis namun memiliki kemampuan untuk meningkatkan migrasi neutrofil, limfosit dan monosit sirkulasi ke SSP. Mikroglia teraktivasi oleh komponen dinding sel bakteri seperti LPS pada bakteri gram negatif yang berperanan dalam mekanisme sistem imun alamiah dan pengerahan lekosit sirkulasi perifer ke SSP. Mikroglia akan menghasilkan berbagai mediator inflamasi antara lain: TNF-α, interleukin (IL)-6, IL-12, keratinocyte-derived chemokine (CXCL1/KC), CCL2/MCP-1, CCL3/MIP-1β, CXCL2/ MIP-2, and CCL5/RANTES. Sekresi mediator pro-inflamasi untuk meningkatkan aktifitas perekrutan sel fagosit perifer. Mikroglia memilliki aktifitas antimikroba dengan adanya ekspresi cathelicidins (suatu peptida antimikroba) pada sel glia yang diinduksi oleh IL-1β dan TNF-α (Mariani & Keilian, 2009). Gambaran Respons inflamasi Mikroglia pada S. suis secara In vitro dan In vivo Streptococcus suis (S. suis) adalah bakteri patogen zoonosis pada babi dan manusia yang menyebabkan septikemia dan meningitis. Infeksi S. suis timbul akibat pekerjaan yang kontak langsung dengan babi dan produk daging mentah terutama terjadi di negara barat sedangkan penularan infeksi S. suis di Asia terutama Asia Tenggara akibat pola makan produk babi mentah /setengah matang (Dominguez-Punaro et al., 2010).

Patogenesis infeksi S. suis belum sepenuhnya diketahui, infeksi pada babi terjadi melalui saluran pernafasan setelah proses kolonisasi pada tonsil babi sedangkan infeksi S. suis pada manusia melalui rute oral dan luka pada saat mengolah produk babi mentah. Apabila S. suis mampu mencapai aliran darah, bakteri ini dapat berjalan bebas atau berikatan dengan monosit menimbulkan septikemia dan menginvasi jaringan/organ yang berbeda-beda. Mortalitas yang tinggi dikaitkan dengan adanya syok septik dan pelepasan sitokin proinflamasi yang berlebihan. Jika host mampu mengatasi septikemia, S. suis dapat menimbulkan meningitis. Mekanisme S. suis masuk ke otak dapat melalui transitosis dan/atau toksisitas pada sel-sel endotel mikrovaskular otak dan/atau sel-sel epitel pleksus koroid yang merupakan bagian dari sawar darah otak (SDO). Peningkatan permiabilitas SDO akibat proses peradangan sangat berperanan masuknya patogen ke otak (Dominguez-Punaro et al., 2010). Mikroglia memiliki kemampuan untuk memfagosit dan membunuh bakteri gram positif. Kapsul S. suis berperanan penting pada ketahanan bakteri terhadap fagositosis. Mikroglia memeliki peranan ganda yaitu melindungi neuron dengan mencegah masuknya patogen ke otak, namun dapat menimbulkan efek toksik pada neuron akibat produksi NO, glutamat dan sitokin proinflamasi. Aktivasi mikroglia berdampak terhadap proses neurodegenerasi akibat meningitis bakteri (Dominguez-Punaro et al., 2010). Studi invitro respon S. suis pada murine mikroglia teah dilakukan untuk mengetahui kemampuan mikroglia dalam fagositosis S.suis, mengaktifkan TLR, mensekresi mediator proinflmaasi dan mengaktifkan jalur sinyal inflamasi intraselular yang penting. Kemampuan murin mikroglia untuk fagositosis S. suis dimodulasi oleh CPS. S. suis menginduksi sitokin dan kemokin proinflamasi oleh murine mikroglia, meningkatkan ekspresi gen TLR2, ekspresi iNOS dan produksi NO oleh murine mikroglia. Infeksi S. suis pada murine mikroglia mengaktif kaskade sinyal tranduksi terutama pada protein tyrosin fosforilase yang berperanan dalam berbagai mekanisme sinyal tranduksi. S. suis meningkatkan aktivitas PKC yang merupakan suatu serine/treonin kinase yang berperanan dalam berbagai sinyal terutama regulasi respon imun oleh MAPK dan aktivasi transkripsi gen. Infeksi S. suis mengaktifkan fosforilasi MAPK pada murine mikroglia yang mengatur produksi berbagai mediator proinflamasi sebagai respon host terhadap patogen. S. suis menginduksi aktivasi NF-κB sebagai faktor transkripsi pada respon inflamasi (Dominguez-Punaro et al., 2010). Studi tentang meningitis/encephalitis S. suis secara invivo pada model mencit secara intraperitoneal menunjukkan adanya proses inflamasi pada SSP dengan ekspresi gen proinflmasi yang berbeda seperti TLR-2, CD14, IκBα (indeks ekspresi NF-κB), IL-1β, TNF-α, MCP-1. Ekspresi gen dan antigen S.suis lebih berhubungan dengan mikroglia daripada astrosit (Dominguez-Punaro et al., 2007).

Gambar 15. Ekspresi mRNA berbagai reseptor dan mediator proinflamasi pada otak tikus

setelah infeksi dengan S.suis (Dominguez-Punaro et al., 2007). Marker Mikroglia Metode untuk mendeteksi mikroglia pada era tahun 1970 masih menggunakan pengecatan perak nitrat dengan berbagai metode (Rio-Ortega, Penfield, Beletskii, Miyagawa dan Aleksandrovskaya). Metode ini memiliki berbagai kelemahan antara lain: memerlukan waktu dan tenaga yang banyak, larutan yang tidak stabil, reaksi spesifik yang rendah dan sulit diulang (Korzhevskii & Kirik, 2016).

Metode imunohistokimia lebih mudah dibandingkan metode pengecatan klasik namun harus disesuaikan dengan bahan biologis yang pakai dan metode fiksasi yang digunakan. Kelemahan dari metode ini adalah spesifisitas antigen suatu spesies yang kadang tidak dapat diprediksikan (Korzhevskii & Kirik, 2016).

Pengembangan protokol yang universal untuk mendeteksi mikroglia dengan imunohistokimia dimulai oleh kelompok peneliti jepang pada tahun 1996 dengan penemuan protein ionized calcium binding adaptor molecule 1 (Iba-1) dengan berat molekul 17kDa dan mengandung 147 asam amino. Iba-1 analog dengan protein yang dikarakterisasi oleh peneliti alin seperti AIF-1 (Allograft Inflammation Factor 1), MRF-1 (Microglia Response Factor), dan daintain (Korzhevskii & Kirik, 2016).

Protein Iba-1 berfungsi untuk mengorganisasi kembali sitoskeleton dan perubahan konfigurasi plasmalemma yang terjadi pada proses fagositosis. Marker ini memiliki inter-spesies epitope antigenik yang stabil karena memiliki asam amino yang tetap pada manusia dan hewan. Sekuens asam amino protein Iba-1 antara tikus dan manusia identik hingga mencapai 89 %. Distribusi protein Iba-1 tersebar merata pada sitoplasma dan percabangan mikroglia. Iba-1 merupakan marker mikroglia yang spesifik yang dapat digunakan untuk penelitian rekronstruksi sel mikroglia dengan percabnagan yang kompleks secara tiga dimensi (Korzhevskii & Kirik, 2016).

Protein Alpha M Integrin (CD11b) merupakan protein integrin bagian dari reseptor komplemen tipe 3 (CR3) yang sering didesain menjadi CD11b/CD18, MOI atau Mac-1. CD11b tidak memiliki spesifisitas tinggi sebagai marker mikroglia, namun protein ini sering dipakai untuk mendeteksi mikroglia yang aktif. Protein CD11b untuk mendeteksi mikroglia pada tikus dengan menggunakan monoclonal antibodi OX-42. Penggunaan CD11b(OX-42) memerlukan vibrotome/kriostat karena epitopnya sangat rentan pada dalam paraffin (Korzhevskii & Kirik, 2016).

Gambar 16. Gen Merker Mikroglia (Barichello et al., 2015)

Neutrofil dan monosit sering misidentifikasi dengan mikroglia sehingga diperlukan

maker yang spesifik untuk mendeteksi mikroglia di otak. Neutrofil dapat diidentifikasi dari sel polimorfonuklear dengan myeloperoxidase (MPO) sebagai marker yang spesifik untuk neutrophil (Jeong et al., 2013). Daftar Pustaka Banati R. 2003. Neuropathological imaging: in vivo detection of glial activation as ameasure of disease and adaptive change in the brain. British Medical Bulletin;65:121-131. Baricello T, Generoso J, Simoes L, Goularte J, Petronilho F, Saigal P, Badawy M, Quevedo J. 2015. Roel of Microglial Activation in the Pathophysiology of Bacterial Meningitis. Mol Neurobiol. DOI 10.1007/s12035-015-9107-4 Bilbo S, Stevens B. 2017. Microglia: The Brain’s First Responders. Cerebrum November da Fonseca A, Matias D, Garcia C, Amaral R, Geraldo L, Freitas C, Lima F. 2014. The imact of microglial activation on blood brain barrier in brain diseases. Frontiers in Cellular Neuroscience, 8 (362):1-13.

Dominguez-Punaro M, Segura M, Contreras I, Lachance C, Houde M, Lecours M, Olivier M, Gottschalk M. 2010. In Vitro Characterization of the Microglial Inflammatory Response to Streptococcus suis, an Important Emerging Zoonotic Agent of Meningitis. Infection and Immunity; 78(12):5074-5085 . Domínguez-Punaro, M. C., M. Segura, M. M. Plante, S. Lacouture, S. Rivest, and M. Gottschalk. 2007. Streptococcus suis serotype 2, an important swine and human pathogen, induces strong systemic and cerebral inflammatory responses in a mouse model of infection. J. Immunol. 179:1842–1854. Herz J, Filiano A, Smith A, Yogev N, Kipnis J. 2017. Myeloid Cells in the Central Nervous System. Immunity;46:943-956 Jeong HK, Ji K, Min K, Joe EH. 2013. Brain Inflammation and Microglia: Facts and Misconceptions. Exp Neurobiol ;22(2):59-67 Kim YS & Joh TH. 2006. Microglia, major player in the brain inflammation: their roles in the pathogenesis of Parkinson’s disease Experimental and Molecular Medicine; 38(4):333-347 Korzhevskii DC & Kirik OV. 2016. Brain Microglia and Microglial Markers. Neuroscience and Behavioral Physiology, 46(3): 284-290 Kreutzberg G. 1996. Microglia: a sensor for pathologic event in CNS. Trends Neurosci, 19: 312-318 Mariani M, Keilian T.2009. Microglia in Infectious Diseases of the Central Nervous System. J Neuroimmune Pharmacol ;4(4): 448-461 Nagayach A, Patro N, Patro I. 2015. Microglia in the Pathofisiology and Pathology of Brain. Proc. Natl.Acad.Sci.India, Sect B Biol.Sci. Nau R, Ribes S, Djukic M,Eiffert H. 2014. Strategies to increase the activity of microglia as efficient protectors of the brain against infections. Frontiers in Cellular Neuroscience; 8(138): 1-13 Perry VH, Teeling J. 2013. Microglia and macrophages of the central nervous system: the contribution of microglia priming and systemic inflammation to chronic neurodegeneration. Semin Immunopathol; 35:601-612 Rock R, Gekker G, Hu S, Sheng W, Cheeran M, Lokensgard J, Peterson P.2004.Role of Microglia in Central Nervous System Infections. Clinical Microbiology Review, 17 (4): 942-964 Yamada J, Jinno S. 2013. Novel Objective Classification of Reactive Microglia Following Hypoglossal Axotomy Using Hierarchical Cluster Analysis. The Journal of Comparative Neurology. Research in Systems Neuroscience 521:1184–1201

MATERI Peranan Astrosit pada Meningitis Bakteri

Ni Made Susilawathi

Pendahuluan Meningitis bakteri merupakan infeksi yang serius dengan morbiditas dan mortalitis

yang tinggi. Meningitis bakteri dapat menjadi fatal pada 50 % kasus bila tidak diobati, bahkan pada kondisi penegakan diagnosis meningitis cepat dan terapi yang tepat kematian dapat terjadi sekitar 8-15 % terutama pada 24-48 jam setelah onset. Kecacatan permanen seperti kerusakan otak, gangguan pendengaran dan gangguan belajar dapat terjadi pada 10-20 % pasien meningitis bakteri. Kejadian meningitis bakteri di Amerika Serikat diperkirakan mencapai 4100 kasus periode 2003-2007 dengan angka kematian mencapai 500 orang. Kejadian meningitis tertinggi terjadi di daerah African Meningitis Belt yang mencakup 26 negara di daerah sub-sahara yang diperkirakan mencapai 80.000 kasus meningitis dengan kematian mencapai 4000 orang (Oordt-Speets et al., 2018).

Meningitis bakteri paling sering disebabkan oleh pnemokokus sekitar 45-72% kasus diikuti oleh meningokokus pada 11-33% kasus. Meningitis bakteri zoonosis yang disebabkan oleh Streptoccoccus suis (S. suis) paling sering dilaporkan di kawasan Asia Tenggara yang berhubungan dengan peternakan babi dan mengkonsumsi produk babi mentah. Kejadian meningitis bakteri zoonosis secara global lebih jarang dibandingkan pneumokokus atau meningokokus namun paparan patogen zoonosis sebaiknya tetap dipertimbangkan sebagai salah satu penyebab meningitis bakteri (Brouwer & van de Beek, 2018). Respon Selular pada Neuroinflamasi

Mekanisme pertahanan otak terhadap invasi bakteri tergantung pada kombinasi perlindungan fisik otak seperti sawar darah otak (SDO), meningen, dan jaringan ependymal mengandung sel makrofag yang berperanan mendeteksi patogen sebelum mencapai SSP dan CSS serta menghasilkan produk antipatogen seperti sitokin, komplenem dan kemokin sehingga menimbulkan respon inflamasi (Neal & Gasque, 2003). Kerusakan pada suatu jaringan menyebabkan respon inflamasi lokal yang diikuti oleh pengerahan sel imun sistemik menuju jaringan yang rusak. Derajat dan perluasan proses inflamasi merupakan hasil interaksi antara penyebab kerusakan jaringan (infeksi, trauma), sel stromal lokal dan sistem imun perifer. Proses inflamasi akut berfungsi untuk menghilangkan patogen yang menginvasi dan meningkatkan proses penyembuhan luka serta angiogenesis sedangkan penyakit inflamasi kronik dan progresif timbul akibat kegagalan respon imun untuk menghentikan proses kerusakan yang timbul. Reaksi inflamasi juga terjadi pada SSP meskipun memiliki sistem kekebalan yang istimewa (immune privileged site). Neuroinflamasi merupakan reaksi kompleks antara respon neurotoksik dan neuroprotektif dan sebagai mekanisme berbagai penyakit neurodegeneratif (Carson et al., 2006).

Meningitis bakteri menimbulkan inflamasi yang berat pada susunan saraf pusat (SSP) sebagai akibat jumlah sel imun yang terbatas sehingga eleminasi bakteri patogen menjadi

terlambat dan komposisi cairan serebrospinal (CSS) sebagai media pertumbuhan bakteri yang optimal sehingga memfasilitasi infeksi SSP. Inflamasi menimbulkan perubahan permiabilitas sawar darah otak (SDO) dan memicu migrasi lekosit ke SSP yang meningkatkan respon inflamasi berikutnya (Chauhan & Marriott, 2007).

Proses inflamasi otak yang terjadi akan dikontrol oleh apoptosis sel inflamasi dan neuron melalui jalur sinyal kematian sel yang diekspresikan oleh sel glia untuk menstimulasi apoptosis neutrophil, limfosit dan neuron yang rusak serta membersihkan sel yang nekrosis. Proses inflamasi yang efektif harus mencapai keseimbangan antara respon inflamasi yang besar dalam mengeliminasi bakteri patogen dan mekanisme regulasi mengontrol inflamasi yang terjadi, apabila mekanisme regulasi ini gagal akan menimbulkan kerusakan otak sekunder (Neal & Gasque, 2003). Respon Sel Glia terhadap Infeksi Bakteri Pengamatan pada jaringan otak sehat menunjukkan sel glia dalam kondisi tidak aktif (resting) menghasilkan sitokin yang bersifat imunosupresif seperti TGF-β untuk mempertahankan lingkungan imunologis yang tidak aktif terhadap mikroglia. Sel mikroglia dipertahankan inaktif akibat interaksi dari permukaan sel CD200R dan CD200 yang diekspresikan oleh neuron. Invasi bakteri ke otak menyebabkan sel glia menjadi aktif untuk mengenal patogen bakteri, memicu produksi berbagai sitokin dan kemokin, meningkatkan ekspresi protein permukaan sel untuk memulai aktivasi antigen spesifik pada sel glia (Chauhan & Marriott, 2007).

Sel glia sebagai sel residen SSP secara tradisional dianggap sebagai korban selama proses infeksi bakteri namun penelitian terakhir menyimpulkan bahwa sel residen SSP ini berpontensi untuk berkontribusi dalam respon awal host pada proses inflamasi setelah invasi bakteri. Mikroglia dan astrosit memiliki kemampuan untuk mengenal bakteri patogen dan mensekresi berbagai sitokin dan kemokin proinflamasi yang dapat memicu perekrutan leukosit ke SSP dan ekspresi molekul permukaan untuk memulai aktifitas spesifik sistem imun (Chauhan & Marriott, 2007). Sel glia mengeksperesikan pattern recognition receptor (PRR) seperti Toll-like receptor (TLR) yang memiliki peranan penting dalam respon alamiah host. TLR mampu mendeteksi produk ekstraselular mikroba, mengaktifkan NF-kB dan/atau MA-3 kinase melalaui molekul adaptor My88 sehingga mampu memproduksi sitokin proinflamasi IL-1 β, IL-6, TNF-α, dan IL-12 serta mengaktifkan molekul ko-stimulator (Chauhan & Marriott, 2007) Morfologi dan Fungsi Astrosit Macroglia (astrosit dan oligondendrosit) dan neuron berasal dari neuroektodermal. Populasi astrosit 35% dari total populasi sel di SSP (Carson et al., 2006). Astrosit berbentuk seperti bintang berasal dari tiga sumber yaitu radial glia, stem sel dan precursor sel A2B5+/GFAP (Tewari & Seth, 2016). Morfologi astrosit terdiri dari astrosit protoplasmik (komponen unit neurovascular, terletak pada substansia grisea), astrosit fibrous (berlokasi di substansia alba), astrosit velate (pada serebelum), astrosit interlaminar (pada korteks serebri), Tanycytes( pada organ periventricular, hipofise, dan nucleus raphe), astrosit perivascular dan marginal (berlokasi dekat piamater) dan glia radial pada otak dalam fase perkembangan (von Bernhardi et al., 2016).

Astrosit membagi substansia grisea otak menjadi area yang meliputi pembuluh darah, neuron dan sinap (Hol & Pekny, 2015). Astrosit merupakan sel yang heterogen dan kompleks,

satu astrosit pada korteks manusia mengandung 2 juta sinap neuronal sehingga sel ini mampu mengintegrasikan semua elemen seluar dari jaringan saraf (Pekny et al., 2014; Hol & Pekny, 2015). Astrosit pada daerah tertentu otak berfungsi sebagai sel progenitor neuronal yang dapat menghasilkan neuron dan astrosit baru (Hol & Pekny, 2015) Astrosit merupakan sel glia terbanyak pada SSP dan memiliki peranan penting dalam homeostasis otak. Sel astrosit menyediakan zat metabolit dan faktor pertumbuhan bagi neuron, berperanan dalam pembentukan dan plastisitas neuron dan mengatur keseimbangan ion ekstraselular, cairan dan neurotransmitter. Lokasi strategis astrosit yang berhubungan langsung dengan sel residen otak lainnya seperti mikroglia, oligodendroglia dan astrosit lainnya serta pembuluh darah sehingga astrosit berpartisipasi dalam pembentukan SDO dan memelihara permiabilitasnya (Colombo & Farina, 2016). Astrosit adalah sel imunokompeten yang mampu mendeteksi adanya sinyal berbahaya, berespon melalui sekresis sitokin dan kemokin dan mengaktifkan sistem imun adaptif serta memiliki peranan untuk mengontrol aktivasi sel imun (Colombo & Farina, 2016).

Gambar 1. Interaksi Astrosit dengan Sel Residen Otak (Tewari & Seth, 2016)

Astrogliosis (Reaktif Astrositosis) Reaktif Astrositosis adalah perubahan karakteristik astrosit secara morfologi dan fungsi yang terjadi pada kondisi perburukan penyakit atau pada proses penyembuhan (Hol & Pekny, 2015). Astrosit secara in vitro maupun in vivo akan berespon terhadap berbagai stimulus seperti trauma, iskemik dan panyakit lainnya dengan mengubah bentuk dengan cepat dan menjadi aktif atau reaktif astrosit. Reaktif astrosit atau astrogliosis ditandai dengan tingginya kadar reseptor G protein seperti reseptor adenosine (Chen, 2016). Aktivasi astrosit pada studi invivo dipengaruhi oleh beberapa molekul seperti TGF- α, IL-6, LIF, Oncostatin M yang akan menginduksi jalur sinyal STAT3. Beberapa sitokin juga meningkatkan aktivasi astrosit melalui sel lain seperti mikroglia, neuron dan sel endotel (Pekny et al., 2014).

Astrogliosis merupakan petanda dari berbagai penyakit otak dengan derajat bervariasi dari ringan, sedang dan berat. Astrogliosis ringan atau sedang berkaitan dengan trauma ringan atau area yang jauh dari lesi di SSP ditandai dengan tidak ada proliferasi astrosit, hipertropi badan sel dan prosesus serta peningkatan ekspresi glial fibrillary acidic protein (GFAP). Astrogliosis derajat sedang akan mengekspresikan iNOS, menghasilkan faktor tropik dan sitokin. Astrogliosis derajat berat bisanya terjadi pada penyakit infeksi, neurodegeneratif dan area dekat lesi yang ditandai dengan peningkatan proliferasi astrosit (Dossi et al., 20017).

Gambar 2. Astrogliosis pada Proses Patologi Otak Manusia (Dossi et al., 2017).

Astrosit sangat aktif pada kondisi fisiologis maupun patologis. Reaktif astrosit berperanan penting dalam gangguan neurologis sebagai mekanisme pertahanan untuk mengatasi stress selular akut, membatasi kerusakan jaringan dan mengembalikan homeostasis SSP. Apabila reaktif astrositosis persisten (berlanjut) akan menjadi proses yang merugikan sehingga mengurangi regenerasi dan menghambat proses pemulihan ((Hol & Pekny, 2015).

Gambar 3. Reaktif Astrosit pada kondisi fisiologis dan Patologis ((Hol & Pekny, 2015).

Peranan Astrosit dalam Neuroinflamasi Astrosit melapisi sel endotel mikrovaskular otak yang membantu memelihara integritas dari SDO dan berpengaruh terhadap masuknya sel imun perifer ke SSP. Astrosit berfungsi melindungi otak selama proses inflamasi dengan mensekresi faktor tropik. Jalur sinyal pada astrosit dapat bersifat proteksi (melindungi) atau destruktif (merusak) Fungi proteksi berperanan dalam perbaikan klinis, penurunan astrogliosis, imunosupresif, pertahanan neuronal dan melindungi myelin dan mensekresi sitokin antiinflamasi yang diatur oleh sitokin, faktor pertumbuhan (growth factor) dan hormon seperti TGFβ, IFNg, gp130, estrogen, STAT3, BDNF, and FasL. Jalur sinyal destruktif dipicu oleh sitokin, sphingolipid dan neurotropin seperti IL17, sphingolipids, TrkB, SOCS3, NFkB, chemokines and VEGF yang akan menimbulkan perburukan klinis, meningkatnya proses astroglosis, migrasi sel imun, produksi sitokin/kemokin proinflamasi, kematian neuronal, stress oksidatif, kerusakan SDO dan demyelinisasi (Colombo & Farina, 2016).

Gambar 4. Peranan Astrosit dalam Neuroinflamasi (Colombo & Farina, 2016).

Jalur sinyal intraselular terpenting pada stimulasi astrosit adalah MAPK, NFkB dan atau STAT3. NFkB inaktif pada astrosit dapat meningkatkan luaran klinik sedangkan sinyal STAT3 berfungsi meregulasi astrogliosis sehingga menghambat proses inflamasi dan luas lesi. Astrosit akan mensekresi molekul bioaktif seperti kemokin, faktor pertumbuhan dan neurotrophin pada saat terjadi cedera otak yang dapat meningkatkan atau mengurangi proses inflamasi. Mediator CCL2, CXCL10 dan VEGF diregulasi oleh NFkB yang dapat meningkatkan proses inflamasi sedangkan BDNF dapat meningkatkan aktivasi STAT3 bersifat protektif (Colombo & Farina, 2016).

Gambar 5. Berbagai Jalur Sinyal Intraselular astrosit (Colombo & Farina, 2016).

Biomarker Aktivasi Astrosit dan Kerusakan Otak

Infeksi otak berhubungan dengan angka kematian yang tinggi sebagai akibat kerusakan neuronal karena toksisitas bakteri dan respon inflamasi host (Rohlwink & Figaji, 2014). Kerusakan sel akan melepaskan protein intraselular dan asam nukleat yang dikenal sebagai damage associated molecular pattern (DAMP). DAMP diekspresikan pada SSP sehat dan dilepaskan setelah cedera untuk memulai proses peradangan. DAMP dapat berupa protein intraselular seperti IL-1α, IL-33, HMGB1 dan kelompok protein S100 yang akan mengikat reseptor spesifik dan menginisiasi proses peradangan. Kelompok DAMP yang lain berasal dari asam nukleat dan turunan nukleotida yaitu DNA mitokondria(mtDNA) dan ATP serta asam urat yang merupakan turunan nukleotida purin (Gadani et al., 2015).

Astrosit dapat dideteksi menggunakan imuunolabel dengan spesifik antisera untuk GFAP, S100B atau astrocyte specific glutamate transporters (GLT1 dan GLAST). Imunoreaktivitas GFAP merupakan petanda reaktif gliosis (Carson et al, 2006). Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP) GFAP adalah protein sitoskeleton yang berbentuk serat berdiameter 8-2 nm di dalam astrosit (Petzold, 2015). GFAP merupakan protein filamen intermediet (IF atau nanofilamen) pada astrosit. IF merupakan bagian yang dinamis dari sitoskeleton sel dengan ekspresi sel yang spesifik. Astrosit mengekspresikan 10 isoform GFAP yang berbeda bersama dengan vimentin, nestin dan sinemin (Hol & Pekny, 2015).

GFAP dapat dilihat dengan menggunakan teknik imunohistokimia menggunakan antibodi speisfik. Protein GFAP sangat spesifik untuk astrosit sehingga dapat dipakai untuk mengidnetifikasi astrosit di otak (Petzold, 2015). GFAP lebih sering ditemukan pada area substansia alba dibandingkan substansia grisea (Tewari & Seth, 2016). Ekspresi mRNA GFAP mencapai puncak pada awal perkembangan dan diikuti penurunan secara lambat. Peningkatan dapat terjadi secara cepat setelah terjadi cedera otak akut dan perubahan patologi otak seperti gliosis atau penyakit Alzheimer (Petzold, 2015). Ekspresi GFAP telah digunakan secara luas untuk mengidentifikasi astroglia secara invivo dan invitro. Peningkatan ekspresi GFAP sebagai tanda khas suatu patologi SSP (Colombo & Farina, 2016).

Pemeriksaan protein GFAP secara kualititif dapat menggunakan teknik western dan

immunoblot dengan spesifisitas tinggi melalui pendekatan semikuantitatif. Pemeriksaan imunohistokimia dapat menilai secra tidak langsung astrositosis dan astrogliosis dari jaringan otak, namun metode ini memiliki reproduktifitas yang kurang baik dan kualitas antobodi anti GFAP sangat mennetukan hasil pemeriksaan. Pemeriksaan protein GFAP secara kuantitaif menggunakan teknik ELISA dengan sensitifitas nya lebih baik dibandingkan teknik immunoblot, namun metode yang multipleks tidak mungkin dilakukan. Metode multipleks bisa dikerjakan dengan mass-spektroskopi, teknik fluoresen dan elektrokemiluminesen (Petzold, 2015).

Gambar 6. IF Protein GFAP pada Astrosit (Hol & Pekny, 2015)

Protein S100B Protein S100B merupakan kelompok protein S100 yang pertama kali teridentifikasi. Protein ini sangat banyak di otak yang berasal sel glia terutama astrosit. S100B juga diekspersikan oleh sel di luar otak seperti melanosit, adiposit, kondrosit, sel Schwann, sel glial dari apparatus saluran cerna, sel pendukung medulla adrenal, sel dendritik, myofibril, sel otot rangka dan sel otot polos pembuluh darah (Sorci et al., 2010). Protein S100B termasuk keluarga multigenik pengikat kalsium S100 dengan berat molekul rendah (9-13kDa) dan mengandung protein terlarut sekitar 1-1.5 mg. Komposisi asam amino S100 stabil antar spesies vertebrata, subunit S100 antara manusia dan tikus secara homologi hampir komplit (Kleindienst et al., 2007). Protein S100B memiliki aktivitas intraselular dan ekstraselular, 80-90% total S100B ditemukan di otak. Akitivitas intraselular berlokasi dalam sitoplasma, hanya 5-7 % berikatan dengan membran. S100B ditemukan dalam astrosit dengan konsentrasi 10 µmol dan berperanan dalam homeostasis kalsium, berinteraksi dengan elemen sitoskeleton sebagai komponen sitoarsitektur sel. S100B ekstraselular disekresikan oleh astrosit dan sel pituitari. Sekresi S100B memberikan efek tropik atau toksik tergantung konsentrasinya (Sen & Belli, 2007). S100B merupakan protein struktural SSP yang berikatan dengan kalsium dan berperanan dalam regulasi ekstraselular dan intraselualar dalam metabolisme kalsium selular. S100B bersifat neurotrofik pada konsentrasi rendah (nanomolar) sedangkan akan bersifat toksik dan bertindak sebagai DAMP pada konsentrasi tinggi (Hajduková et al., 2015).

(A) (B) Gambar 3. Peranan S100B (A) Kadar Rendah, (B) Kadar Tinggi (Sorci et al., 2010).

Kerusakan otak menyebabkan kebocoran protein S100B ke dalam CSS dan masuk ke aliran darah melalui sirkulasi CSS atau kerusakan SDO. S100B dimetabolisme oleh ginjal dan diekskresikan dalam urin (Rohlwink & Figaji, 2014). Konsentrasi serum pada tikus biasanya mencapai puncak 3 jam setelah cedera akut dan kembali normal 24 jam kemudian. Profil serum S100B berjalan paralel dengan kerusakan SDO (Kleindienst et al., 2007). Peningkatan S100B yang berkepanjangan mencerminkan adanya cedera selular yang masih berlangsung atau adanya kerusakan otak sekunder. Konsentrasi protein S100B tinggi memiliki efek neurotoksik dengan menginduksi apoptosis, menginduksi pelepasan sitokin proinflamasi dan NO yang berkontribusi terhadap stress oksidatif (Rohlwink & Figaji, 2014).

S100B ekstraselular memicu sinyal selular melalui interaksi dengan Receptor for Advanced Glycation End Product (RAGE). S100B terdeteksi pada konsentrasi tinggi dalam CSS dan serum pada cedera otak dan kerusakan otak akibat gangguan sistem kardiovaskular dan berkorelasi dengan luas lesi berdasarkan kriteria radiologi. Konsentrasi tinggi S100B sebgai petanda aktivasi astrosit adaptif dan konsentrasi serum S100B dipakai sebagai petanda kematian sel otak. Neuron dianggap sebagai sel target alamiah bagi protein S100B sedangkan mikroglia sebagai stimulasi dan astrosit berperanan dalam regulasi autokrin (Michetti et al., 2012).

Distribusi jaringan S100B dapat diketahui dengan pendekatan imunositokimia. Konsentrasi S100B pada jaringan otak tikus sebesar 3000 ng per milligram protein terlarut sedangkan pada jaringan adiposa sekitar 1000 ng, kulit 80 ng, testis 40 ng dan pada jaringan lain sekitar 1-2 ng. Peningkatan kadar S100B setelah cedera kemungkinan juga berasal dari otot rangka dan jaringan adiposa (Kleindienst et al., 2007).

Penelitian kadar neurospesifik marker pada meningitis bakteri dewasa menggambarkan adanya peningkatan kadar S100B, GFAP, NSE, dan MBP CSS pada hari pertama di rawat dan peningkatan kadar neurospesifik marker yang signifikan pada kasus meningitis berat dan meninggal dibandingkan sedang. Hasil ini menunjukkan S100B, GFAP, MBP dan NSE merupakan indikator yang baik untuk mengevaluasi kerusakan sel dan prognosis pasien dengan meningitis bakteri akut (Sokhan et al., 2017)

Daftar Pustaka Brouwer M, van de Beek D. 2018. Epidemiology of community-acquired bacterial meningitis. Curr Opin Infect Dis; 31:78-84. Carson M, Thrash J, Walter B. 2006. The cellular response in neuroinflammation: The role of leukocytes, microglia and astrocytes in neuronal death and survival. Clin Neurosci Res. 2006 December ; 6(5): 237–245. doi:10.1016/j.cnr.2006. Chauhan V, Marriot I. 2017. 2007.Bacterial Infections of the Central Nervous System: A Critical Role for Resident Glial Cells in the Initiation and Progression of Inflammation. Current Immunology Reviews; 3:133-143 Chen LW. 2016. Astrocyte, reactive astrocytes and self-regulative apoptosis in the neuroinflammation. Neuroimmunol Neuroinflammation;3:167-9. Colombo E, Farina C. 2016. Astrocytes: Key Regulators of Neuroinflammation.Trends in Immunology;37(9): 608-620

Dossi, E, Vasile F, Rouach N. 2017. Human astrocytes in the diseased brain. Brain Res. Bull; 136:139-156. Gadani s, Walsh J, Lukens J, Kipnis J. 2015 Dealing with Danger in CNS: The Respons of the Immunity System to Injury. Neuron; 87(1): 47-62. Hajduková L, Sobek O, Prchalová D, Bílková Z, Koudelková M, Lukášková J, Matuchová I. 2015. Biomarkers of Brain Damage: S100B and NSE Concentrations in Cerebrospinal Fluid—A Normative Study. BioMed Research International. dx.doi.org 10.1155/2015/379071 Hol E, Pekny M. 2015. Glial fibrillary acidic protein (GFAP) and the astrocyte intermediate filament system in diseases of the central nervous system. Current Opinion in Cell Biology; 32: 121-130. Kleindienst A, Hesse F, Bullock M, Buchfelder M. 2007. The neurotrophic protein S100B: value as a marker of brain damage and possible therapeutic implications. In Weber & Maas eds. 2007. Progress in Brain Research. Chap 22, vol 161. Elsevier B.V. Michetti F, Corvino V, Geloso M, Lattanzi W, Bernardini C, Serpero L, Gazzaloo D. 2012. The S100B protein in Biologic fluid:more than a lifelong biomarker of brain distress. J. Neurochem;120:644-659 Neal J & Gasque P. 2013. How Does the Brain Limit the Severity of Inflammation and Tissue Injury During Bacterial Meningitis?. J Neuropathol Exp Neurol; 72(5):370-385 Oordt-Speets A, Bolijn R, van Hoorn R, Bhavsar A, Kyaw M. 2018. Global etiology of Bacterial Meningitis: A systematic review and meta-analysis. PLoS ONE 13(6): e0198772. https://doi. org/10.1371/journal.pone.0198772 Pekny M, Wilhelmsson U, Pekna M. 2014. The Dual Role of Astrocyte Activation and Reactive Astrogliosis. Neuroscience Letter. Petzold A. 2015. Glial fibrillary acidic protein is a body fluid biomarker for glial pathology in human disease. Brain Research 1600: 17-31. Rohlwink U & Figaji A. 2014. Biomarkers of Brain Injury in Cerebral Infections. Clinical Chemestry; 60(6): 823-834. Sen J & Belli A. 2007. S100B in Neuropathologic States: The CRP of the Brain?. Journal of Neuroscience Research 85:1373–1380 Sokhan A, Zots Y, Gavrylov A, Solomennik A, Kuznietsova . 2017. Cerebrospinal fluid level of neurospesifik markers in adult patients with bacterial meningitis. Georgian Medical news; 9(270):61-65 Sorci G, Bianchi R, Riuzzi F, Tubaro C, Arcuri C, Giambanco I, Donato R. 2010. S100B Protein, A Damage-Associated Molecular Pattern Protein in the Brain and Heart, and Beyond. Cardiovascular Psychiatry and Neurology. Hindawi Publishing Corporation; ID 656481, 13 pages doi:10.1155/2010/656481

Tewari M & Seth P. 2016. Astrocytes in Neuroinflammation and Neuronal Disorders: Shifting the Focus from Neurons. In N. Jana et al. (eds.), Inflammation: the Common Link in Brain Pathologies. Springer Science+Business Media Singapore 2016. DOI 10.1007/978-981-10-1711-7_3 von Bernhardi R, Eugenin J, Flores B, Eugenin J. 2016. Glial Cells and Inegrity of the Nervous System. Adv Exp Med Biol;949:1-24.

12/23/20

1

PROTECTION OF THE BRAIN(MENINGEN, CSF, & BBB)

NI MADE SUSILAWATHINIM 1790211008

DOSEN PENGAMPU: PROF. DR. dr. A.A. RAKA SUDEWI, Sp.S(K)

1

Protection of the Brain

• Bone (Skull)• Membrane (Meninges)• Watery cushion (Cerebrospinal fluid)• Blood Brain Barrier

2

3

Meninges

• Series of membranes �• Cover and protect the CNS �• Anchor and cushion the brain • Contain cerebrospinal fluid (CSF)

Three layer:DuramaterArachnoidPiamater

4

Skin of scalpPeriosteum

Falx cerebri(in longitudinalfissure only)

Blood vesselArachnoid villusPia materArachnoid mater

Duramater Meningeal

PeriostealBone of skull

Superiorsagittal sinus Subduralspace Subarachnoidspace

copyright © 2010 Pearson Education,Inc

5

Dura mater Arachnoid mater

The Pia mater is too thin to see(also, it usually tears off when the Arachnoid

mater is removed)

6

12/23/20

2

Dura Mater

• Strongest meninx• Two layers of fibrous connective tissue (around the brain) separate to

form dural sinuses• Dural septa limit excessive movement of the brain• Falx cerebri—in the longitudinal fissure; attached to crista galli• Falx cerebelli—along the vermis of the cerebellum• Tentorium cerebelli—horizontal dural fold over cerebellum and in the

transverse fissure

7Figure 12.25a

Falx cerebri

Superiorsagittal sinus

StraightsinusCrista galliof theethmoid bonePituitarygland

Falxcerebelli

(a) Dural septa

Tentoriumcerebelli

8

Arachnoid Mater

• Middle layer with weblike extensions• Separated from the dura mater by the subdural space• Subarachnoid space contains CSF and blood vessels• Arachnoid villi protrude into the superior sagittal sinus and permit

CSF reabsorption

•Pia Mater• Layer of delicate vascularized connective tissue that clings tightly

to the brain

9

Cerebrospinal Fluid (CSF)

• Composition• Watery solution • Less protein and different ion concentrations than plasma• Constant volume

10

Cerebrospinal Fluid (CSF)

• Functions• Gives buoyancy to the CNS organs• Protects the CNS from blows and other trauma• Nourishes the brain and carries chemical signals

11 12

12/23/20

3

13 14

15

Superiorsagittal sinus

Arachnoid villus

Subarachnoid spaceArachnoid m aterMeningeal dura m aterPeriosteal dura m ater

Right lateral ventricle(deep to cut)Choroid plexusof fourth ventricle

Central canalof spinal cord

Choroidplexus Interventricularforam en

Third ventricle

Cerebral aqueductLateral apertureFourth ventricleMedian aperture

(a) CSF circulation

CSF is produced by thechoroid plexus of eachventricle.

1

CSF flows through theventricles and into the subarachnoid space via the median and lateral apertures. Some CSF flows through the central canal of the spinal cord.

2

CSF flows through thesubarachnoid space. 3

CSF is absorbed into the dural venoussinuses via the arachnoid villi. 4

1

2

3

4


16

Schematic representation of the human brain showing the CSF circulation and the different interfaces between the blood, the brain parenchyma, and the CSF.

17

Choroid Plexuses

• Produce CSF at a constant rate • Hang from the roof of each ventricle• Clusters of capillaries enclosed by pia mater and a layer of ependymal

cells• Ependymal cells use ion pumps to control the composition of the CSF

and help cleanse CSF by removing wastes

18

12/23/20

4


19

Ependymalcells

Capillary

Connectivetissue ofpia mater

Wastes andunnecessarysolutes absorbed

Sectionof choroidplexus

(b) CSF formation by choroid plexuses

Cavity ofventricle

CSF forms as a filtratecontaining glucose, oxygen, vitamins, and ions(Na+, Cl–, Mg2+, etc.)


20

Rela tionsh ips be tw een in tracran ia l flu id com partm ents and the b lood–bra in and b lood–cerebrosp ina l flu id (CSF ) barrie rs . The tissue e lem ents ind ica ted inparen theses fo rm the barrie rs . A rrow s ind ica te the d irec tion o f flu id flow under norm a l cond itions . (Adapted , w ith perm iss ion , from Carpente r 1978.)

Citation: The Blood–Brain Barrier, Choroid Plexus, and Cerebrospinal Fluid, Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM, Siegelbaum SA, Hudspeth AJ, Mack S. Principles of Neural Science, Fifth Edition; 2014. Available at: https://neurology.mhmedical.com/content.aspx?bookid=1049&sectionid=59138709 Accessed: September 15, 2018Copyright © 2018 McGraw-Hill Education. All rights reserved

21

BARRIER OF THE BRAIN• BBB• BCSFB• THE ARACHNOID

BARRIER

22


Capillary

Neuron

Astrocyte

Blood brain barrierNotice feet of astrocytes wrapping around capillaries

23

nExtensive capillaries & sinuses

nTight junctions: limit permeability

nAstrocyte foot processes: secrete paracrines

nProtects brain: hormones & circulating chemicals

nMany glucose transporters

Blood Brain Barrier

24

12/23/20

5

Blood-Brain Barrier

nProtective mechanism that helps maintain a stable environment for the

brain

nBloodborne substances are separated from neurons by:

• Continuous endothelium of capillary walls

• Relatively thick basal lamina

• Bulbous feet of astrocytes

25

Peripheral Capillary Brain Capillary

permeability restricted to:• small molecules (<600D)• lipophilic substances

Protein

Glucose

Selectivity of the Blood Brain Barrier

26

The cell associations at the BBB

27

REFERENCE

• The Blood–Brain Barrier, Choroid Plexus, and Cerebrospinal Fluid, Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM, Siegelbaum SA, Hudspeth AJ, Mack S. Principles of Neural Science, Fifth Edition; 2014.

• Atlas of Neuroanatomy and Neurophysiology, Netter FH, Craig JA, Icon Custom Communications, 2002

• Brain Edema. From Molecular Mechanisms To Clinical Practice. Badaut J, Plesnila N. Academic Press United Kingdom. 2017

• Structure and Function of the blood-brain barrier. Abbott N, Patabendige A, Dolman D, Yusof S, Begley D. Neurobiology of Disease, 37: 13-25

28

MRI feature of Normal and Abnormal meningeal

enhancement

29

Normal duramater

Normal dura mater. a-b The coronal and axial contrast-enhanced T1 wi show linear enhancement of variable thickness,corresponding to the dura mater of the convexity. The dura mater of the falx of the brain and the tentorium cerebellialso appears hyperintense, related to the enhancement.

30

12/23/20

6

The dura-arachnoid pattern enhancement

Enhancement and thickening of meninges of the convexity,, the falx cerebri and the tentorium cerebelli

31

The pia-subarachnoid enhancement

Enhancement of gyri, sulci and subaracnoid space

32

Myeloid Cell in CNS Ni Made Susilawathi

NIM 1790211008DOSEN PENGAMPU : PROF DR. dr. A.A. Raka Sudewi,Sp.S(K)

1

Origin of parenchymal and non-parenchymal CNS macrophages

Mammana et al, 2018

2

CNS-Associated Myeloid Cells in Homeostasis

Herz et al., 2017

3

Myeloid Cells in CNS

• myeloid cells are strategically positioned in the parenchyma, near its blood vessels and within the meninges, where they fulfill homeostatic and surveillance tasks • microglia are situated in the parenchyma and actively scan

intraneuronal space, macrophages, DCs, and mast cells reside in the linings, such as the meninges and choroid plexus, and sample local debris and intruders from the blood and CSF • Communication with the peripheral immune system presumably

happens through meningeal lymphatic vessels, through which meningeal immune cells and soluble molecules drain to the deep cervical lymph nodes.

4

CNS-Modulating Roles of Microglia

Herz et al., 2017

5

Role of microglia Microglia contribute to neuronal health but also participate in neuronal dysfunction and morphologic abnormalities

Microglia in Homeostasis

• the secretion of trophic factors, such as BDNF (brain-derived neurotrophic factor) • the participation of pruning as part

of the normal developmental program • phagocytic activity is crucial for the

cleanup of senescent cells and debris and slowing the toxic effect of amyloid-b

Microglia in Pathology• the CNS loses an essential

facilitator of neuronal synaptic function • Interactions with neurons promote

plasticity, but aberrant activity can facilitate intense inflammatory reactions that result in CNS pathology • Phagocytic pursuit declines with

age and can promote the progression of pathology and lead to cognitive regression

Herz et al., 2017

6

Cross-talk between microglia and neurons

Mammana et al, 2018

7

BRAIN MONONUCLEAR CELLS

Faraco et al, 2017

8

Perivascular Macrophages & Meningeal Macrophages

PVM are located in the perivascular space surrounding arteries and veins as they penetrate deeply into the brain tissue, whereas MGM can be found in association with the meninges

The perivascular space is delimited by the vascular basement membrane (vascular BM) on the abluminal side of the vessel wall and by the glia limitans basement membrane (glial BM) on the parenchymal side

Faraco et al, 2017

9

Selected roles of PVM in the brain

Faraco et al, 2017

10

Perivascular Macrophages

• To preserve the health of endothelial cells, promote capillary stability, regulate vascular constriction, and maintain BBB integrity

• To clear amyloid-b from the CNS • The choroid plexus, which lines the four ventricles of the brain, is a highly

vascularized villous structure that produces two-thirds of the cerebrospinal fluid (CSF) filling the ventricles and subarachnoid spaces • It is home to its own tissue-resident macrophages, the epiplexus cells, as well as to

monocytes, DCs, and mast cells • The choroid plexus has been viewed as an ‘‘educative gate’’ that skews immune cells

toward a more anti-inflammatory phenotype. This environment is thought to contribute to the health of the CNS and to promote recovery after injury

Herz et al., 2017

11

Others Myeloid cells

• Monocytes• Under steady-state conditions, monocytes are not detectable in brain or spinal cord

parenchyma, but they are observed in the meninges • Play a key role in regulating inflammation and in combating infection.

• Dendritic Cells • found in the human and rodent choroid plexus and meninges • The accumulation of numerous antigen-presenting cells (APCs) around lymphatic

vessels in the meninges strongly suggests that these vessels might serve as important pathways for DC migration in inflammatory diseases

• Granulocytes • consisting of neutrophils, mast cells, eosinophils, and basophils, are all found within

meningeal spaces (mast cells also reside within the CNS parenchyma). • Granulocytes are particularly useful in combating pathogen invasion and in re-

sponding to tissue damage.

Herz et al., 2017

12

Others Myeloid cells

• The brain has been shown to harbor resident mast cells in the parenchyma, choroid plexus, perivascular space, and brain lining • mast cells localized near the hippocampus influence neurons through

the secretion of histamine, serotonin, and other neuromodulators to affect learning, memory, and anxety• Mast cells are also known for their ability to recruit other immune

cells to sites of action and have been proposed as major immune regulators in multiple sclerosis (MS), seizure induction, and CNS infection

Herz et al., 2017

13 14

NEUROINFLAMATION

• Neuroinflammation involves a coordinated response between microglia and other CNS cells, such as astrocytes, as well as peripheral immune cells infiltrating the CNS.

• Several types of stimuli, including toxins, infections, trauma, or ischemia, elicit a rapid activation of the immune referred to as acute neuroinflammation, characterized by microgliosis and by the release of inflammatory mediators • When this process is not regulated, it leads to chronic neuroinflammation,

which, in turn, results in neurodegeneration, underlying several neurological disorders, including Alzheimer’s disease (AD), Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS), and multiple sclerosis (MS).

Mammana et al, 2018

15

References

• Herz J, Filiano A, Smith A, Yogev N, Jonathan K. 2017. Myeloid Cells in Central Nervous System. Immunity, 46: 943-956• Mammana S, Fagone P, Cavalli E, Basile M, Patralia M, Nicoletti F, et

al., 2018. The Role of Macrophages in Neuroinflammatory and Neurodegenerative Pathways of Alzheimer’s Disease, Amyotrophic Lateral Sclerosis, and Multiple Sclerosis: Pathogenetic Cellular Effectors and Potential Therapeutic Targets. International Journal of Molecular Sciences, 19, 831

16

12/23/20

1

NEUROGLIA (GLIAL CELLS)NI MADE SUSILAWATHI

NIM: 1790211008DOSEN: PROF. DR. dr. A.A. RAKA SUDEWI,Sp.S(K)

1Figure 11.1

Sensory input

Motor output

Integration

2

NEURONCELL BODY(SOMA), DENDRITE, AXON

NEUROGLIACNS: oligodendrocytes, astrocytes, ependymal cells, and microglial cells.PNS: Schwann cells, satellite cells

3

NEURON• Process information• Sense environmental changes • Communicate changes to other

neurons• Command body response

GLIAL• insulate, • support, and • nourish neurons.

4

NEURONTransmits signal

• Dendrites: received from other neural cells to the cell body• Axons: send signals to other

neurons, muscles, or organs• Synapse: the junction between

the terminal of a neuron over which nerve impulses pass

NEUROGLIASupport and protect neuron

• Astrocytes provide nutrients to neurons, maintain their extracellular environment, and provide structural support.• Microglia scavenge pathogens and dead

cells• Ependymal cells produce cerebrospinal

fluid that cushions the neurons• Oligodendrocytes form myelin sheaths

around axons in the CNS;• Schwann cell forms myelin sheaths

around axons in the PNS.

5

NEUROGLIA (GLIAL CELLS)

6

12/23/20

2

Where do glial cells come from?

neuroectoderm

7

Types of glial cells

1. Myelin-forming:a. Oligodendrocytes b. Schwann cells 2. Astrocytes

(CNS) (PNS)

8

*

3. Microglial cells

resting

activated

phagocytic

9

Astrocytes

• Most abundant, versatile, and highly branched glial cells• Cling to neurons, synaptic endings, and capillaries• Support and brace neurons• Help determine capillary permeability• Guide migration of young neurons• Control the chemical environment• Participate in information processing in the brain

10

Astrocytespolarised capillary-neuron

-One astrocyte contacts 1000ssynapses.

- Enwraps 4-8 neuronal somata and300-600 dendrites.

- Most prominent feature:Glial fibrillary acidic protein (GFAP).

Astrocytesmetabolic partnercontrol blood supplyregulate synaptic efficacy axonal/synaptic outgrowth

11

Astrocytes are the most abundantCNS neuroglia.

Capillary

Neuron

Astrocyte

12

12/23/20

3

Tripartite Synapse

- Considered a physical barrier to restrict spill over and diffusion of released molecules to ECS.

- Position of relevance to their functions.

(Araque et al., TINS 22 (1999))

13

Microglia

• Small, ovoid cells with thorny processes• Migrate toward injured neurons• Phagocytize microorganisms and neuronal debris

14

Microglial cells are defensive cells inthe CNS.

NeuronMicroglialcell

15

Microglia

APC : antigen-presenting cell

arise from macrophages outside CNSswitch from resting to active statephagocyticmigratory (chemotaxis)

Microgliaimmune elements of CNSwith astrocytes generate gliosis

16

Ependymal Cells

• Range in shape from squamous to columnar• May be ciliated• Line the central cavities of the brain and spinal column• Separate the CNS interstitial fluid from the cerebrospinal fluid in the cavities

17

Brain orspinal cordtissue

Ependymalcells

Fluid-filled cavity

Ependymal cells line cerebrospinalfluid-filled cavities.

18

12/23/20

4

Oligodendrocytes

• Branched cells• Processes wrap CNS nerve fibers, forming insulating myelin sheaths

19

Oligodendrocytes have processes that formmyelin sheaths around CNS nerve fibers.

Nervefibers

Myelin sheathProcess ofoligodendrocyte

20

Satellite Cells and Schwann Cells

• Satellite cells• Surround neuron cell bodies in the PNS

• Schwann cells (neurolemmocytes)• Surround peripheral nerve fibers and form myelin sheaths• Vital to regeneration of damaged peripheral nerve fibers

21

Satellite cells and Schwann cells (whichform myelin) surround neurons in the PNS.

Schwann cells(forming myelin sheath)

Cell body of neuronSatellitecells

Nerve fiber

22

References

• R. von Bernhardi , J. von Benhardi , J. Leon. 2016. Glial Cells and Integrity of the Nervous System. In R. von Bernhardi (ed.) 2016. Glial Cells in Health and Disease of the CNS, Advances in Experimental Medicine and Biology 949. Springer International Publishing Switzerland • Herz J, Filiano A, Smith A, Yogev N, Jonathan K. 2017. Myeloid Cells in Central

Nervous System. Immunity, 46: 943-956• Atlas of Neuroanatomy and Neurophysiology, Netter FH, Craig JA, Icon

Custom Communications, 2002

23

Documents

MKPD MARKER NEUROSPESIFIK SEL GLIA PADA MENINGITIS