Moko Apt

Menebar Ilmu Pengetahuan

Aksi Kurkumin sebagai Induser Apoptosis pada Sel Keratinosit

Leave a comment


Sebelum membaca artikel ini, saya coba deskripsikan dulu beberapa terminologi untuk memudahkan pemahaman pembaca. Beberapa arti kata kunci sebagai berikut:

Kurkumin: zat berwarna kuning-oranye yang diperoleh dari kunyit, serbuk dari rhizoma Curcuma longa. Kurkumin memiliki spektrum sifat farmakologi ysang lua, terutama karena efek penghambatannya pada enzim-enzim pemetabolisme.

Apoptosis: salah satu mekanisme kematian sel (bentuk kematian sel yang lain yang sudah dikenal yaitu nekrosis dan autofagi). Apoptosis merupakan mekanisme yang bertanggung jawab untuk menghilangkan sel dan merupakan kematian yang diprogram. Hal ini ditandai dengan perubahan morfologis khas pada inti dan sitoplasma, pembelahan kromatin teratur di lokasi spasi, dan pembelahan endonucleolytic DNA genomik (fragmentasi DNA) di lokasi internucleosomal. Modus kematian sel ini berfungsi sebagai keseimbangan mitosis dalam mengatur ukuran jaringan hewan dan dalam mediasi proses patologis yang berhubungan dengan pertumbuhan tumor.

Gambar. NF-κB menginduksi sejumlah protein anti-apoptosis. Faktor transkripsi NF-κB terikat dengan protein IκB di sitosol. Activasi IκB kinase (IKK) oleh kompleks TRADD–RIP–TRAF2 menyebabkan fosforilasi IκB. Hal ini menyebabkan degradasi IκB dan mengizinkan NF-κB masuk ke nukleus, kemudian berikatan pada bagian promoter sejumlah gen. Gen-gen tersebut diantaranya famili inhibition of apoptosis (IAP): IAP1, IAP2 dan X-linked IAP (XIAP); famili BCL2: BCL-XL dan BFL-1/A1; dan fingerprotein cytoplasmic zinc A20. Singkatan: IκB, inhibitor of κB; NF-κB, nuclear factor κB; RIP, receptor-interacting protein; TRADD, TNFRI-associated death domain; TRAF2, TNFreceptor-associated factor 2 (Sumber: Peter Hersey & Xu Dong Zhang, 2001, Nature).

Cell line adalah kultur sel yang sudah established yang mempunyai sifat potensi propagasi tanpa batas. HaCaT cell adalah sel immortal keratinosit. Keratinosit: Sel epidermal yang mensintesis keratin dan mengalami perubahan karakteristik ketika mereka bergerak ke atas dari lapisan basal epidermis ke lapisan tanduk kulit. Tahap-tahap diferensiasi keratinosit membentuk lapisan epidermis adalah sel basal, sel spinosus atau prickle, dan sel granular.

Psoriasis: penyakit kulit dikaitkan dengan genetis, kronis, radang, yang ditandai dengan eritematosa bulat, kering, patch scaling. Lesi memiliki kecenderungan untuk kuku, kulit kepala, alat kelamin, permukaan ekstensor, dan daerah lumbosakral. Epidermopoiesis dipercepat dianggap fitur patologis mendasar dalam psoriasis.

  • IL-6: Sebuah sitokin yang merangsang pertumbuhan dan diferensiasi sel limfosit B dan juga merupakan faktor pertumbuhan untuk hibridoma dan plasmacytomas. Sitokin ini dihasilkan oleh sel-sel yang bervariasi termasuk sel limfosit T, monosit, dan fibroblast.
  • IL-8: Aggota famili kemokin CXC yang berperan dalam regulasi respon inflamasi akut. Sitokin ini disekresikan oleh berbagai jenis sel dan menginduksi kemotaksis neutrofil dan sel inflamasi lainnya
  • NF-kappa B: faktor transkripsi ubiquitous, diinduksi (inducible), yang mengikat elemen enhancer di banyak jenis sel yang berbeda dan diaktifkan oleh beberapa stimulus. Kompleks NF-kappa B adalah heterodimer terdiri dari dua subunit DNA-binding: NF-kappa B1 dan Rel-A (p50 dan p65, beruturut-turut).
  • TNF-α: serum glikoprotein yang diproduksi oleh makrofag teraktivasi dan leukosit mononuklear mamalia lainnya. TNF-α memiliki aktivitas necrotizing terhadap sel tumor dan meningkatkan kemampuan untuk menolak transplantasi tumor. TNF-α hanya 30% homolog dengan TNF-beta (limfotoksin), tetapi mereka berbagi kepada reseptor TNF.
  • TRAIL: (TNF-Related Apoptosis-Inducing Ligand) Sebuah protein transmembran anggota keluarga TNF yang merupakan protein sinyal intraseluler. Ligan berikatan dengan reseptor TRAIL. Bentuk terikat membran ini membuat protein dapat dipecah oleh endopeptidase sistein khusus, membentuk ligan yang larut.
  • TRAIL-R: anggota famili reseptor TNF yang banyak diekspresikan dan berperan dalam regulasi respon imun perifer dan apoptosis. Reseptor yang spesifik untuk TRAIL dan sinyal melalui conserved domain kematian  yang berkaitan dengan spesifik TNF receptor-associated factors dalam sitoplasma.
  • Upregulasi: Sebuah efek regulasi positif pada proses fisiologis pada tingkat molekuler, seluler, atau sistemik. Pada tingkat molekuler, situs pengaturan utama termasuk reseptor membran, gen (regulasi ekspresi gen), mRNA (RNA, messenger), dan protein.

Sekarang, mari kita masuk ke artikelnya:

Psoriasis adalah penyakit kulit kronis, jinak yang ditandai dengan hiperproliferasi keratinosit dan diferensiasi abnormal. Kurkumin, suatu inhibitor selektif fosforilasa kinase, adalah fitokimia alami dalam kunyit. Kurkumin telah dikonfirmasi memiliki sifat anti-inflamasi serta kemampuan untuk menghambat proliferasi dan mengurangi ekspresi sitokin pro-inflamasi pada keratinosit psoriasis. Namun, efek pro-apoptosis kurkumin dalam keratinosit masih belum jelas. Dalam studi ini, peneliti meneliti efek kurkumin terhadap induksi apoptosis pada sel HaCaT yang diberi perlakuan TNF-α.

Ada apa dengan  TNF-α?

TNF-α  merupakan sitokin penting yang memediasi respon imun, inflamasi, dan apoptosis. TNF-α hanya berada dalam kadar rendah di lapisan atas dari epidermis yang sehat. Namun, jika produksi TNF-α yang abnormal justru dikaitkan dengan banyak penyakit, termasuk psoriasis. Agen anti-TNF dikembangkan oleh rheumatologists memberikan efek yang mengesankan dalam pengobatan psoriasis plak parah dan arthritis psoriatis dan telah terbukti menjadi strategi terapi yang efektif dengan menghalangi jalur TNF-α pada psoriasis. TNF-α mempromosikan apoptosis dengan berikatan pada TNF-receptor1. Namun, lesi psoriatik biasanya hiperproliferasi meskipun terjadi peningkatan TNF-α. Sifat paradoks ini sebagian dijelaskan oleh aktivasi NF-kB, yang menghambat apoptosis terinduksi TNF-α.

Tujuan utama penelitian yang dilakukan oleh Sun dkk adalah mengevaluasi efek kurkumin pada induksi apoptosis dan penghambatan faktor transkripsi NF-κB pada sel HaCaT. Kita ketahui bahwa TNF-α berperan penting pada patogenesis psoriasis, maka sel diberi perlakuan TNF-α untuk memeriksa efek kurkumin.

Eksperimen pertama dilakukan untuk mengetahui pengaruh kurkumin pada ekspresi TRAIL dan reseptor TRAIL. Pengamatan ekspresi TRAIL menggunakan western blot, sedangkan TRAIL-R menggunakan flowcytometry. Pemberian kombinasi kurkumin dan TNF-α secara signifikan meningkatkan ekspresi TRAIL-R1/R2, begitu juga untuk TRAIL. Sedangkan pada pemberian tunggal masing-masing senyawa, tidak terjadi perubahan yang bermakna.

Eksperimen kedua adalah pengamatan induksi apoptosis oleh kurkumin dan TNF-α menggunakan metode flow cytometric Annexin V assay. Perlakuan kurkumin tidak memicu kenaikan persentase apoptosis, namun perlakukan kombinasi kurkumin dengan TNF-α dan TRAIL memicu kenaikan apoptosis sel. Hasil ini menunjukkan kurkumin berperan penting sebagai pro-apoptosis kombinasi dengan TNF-α dan TRAIL.

Eksperimen ketiga untuk mengevaluasi efek kurkumin pada aktivasi NF-κB terinduksi TNF-α. Sel dipretreatment dengan kurkumin (24 jam) kemudian disusul TNF-α (30 menit). Pengamatan menggunakan EMSA, diperoleh informasi TNF-α mampu menginduksi aktivasi NF-κB, sedangkan kurkumin justru menghambatnya. (Kok bisa?) Konfirmasi lebih lanjut diamati p65 (relA), suatu subunit NF- κB. Hasilnya adalah kompleks dihambat oleh kurkumin.

Eksperimen keempat : kurkumin menghambat ekspresi protein anti-apoptosis ekspresinya tergantung pada NF- κB terinduksi TNF-α. Hasil western blot menunjukkan peningkatan ekspresi Bcl-XL, IAP1 and IAP2 pada perlakuan TNF-α, namun dihambat oleh kurkumin. Protein anti-apoptosis lain seperti XIAP, survivin, dan c-FLIP tidak terdeteksi.

Eksperimen kelima, kurkumin menghambat produksi IL-6 dan IL-8 terinduksi TNF-α.

Psoriasis adalah penyakit kulit kronis yang ditandai dengan hiperproliferasi keratinosit dan aktivitas anti-apoptosis. Overekspresi TNF-α merupakan elemen kunci pada patogenesis psoriasis vulgaris dan arthritis psoriatis. Sebelumnya, studi menunjukkan bahwa serum atau cairan sinovial terkumpul IL-1, IL-6, IL-8 dan TNF-α yang meningkat pada pasien psoriasis.

Mengbelok  jalur TNF-α telah menjadi pilihan penting dalam pengobatan psoriasis. Sebuah studi klinis terbaru menunjukkan bahwa TNF-α, TRAIL-R1/R2 dan ekspresi TRAIL pada lesi psoriatik mengalami upregulasi dibandingkan dengan epidermis yang sehat, namun keratinosit dari lesi psoriasis menunjukkan sifat anti-apoptosis. TNF-α dapat berkontribusi pada patogenesis ini karena mampu meningkatkan ekspresi anti-apoptosis protein.

Pada studi ini, kurkumin menunjukkan efek pro-apoptosis pada sel HaCaT hanya jika dikombinasikan dengan TNF- α. Secara bersamaan, peneliti juga menemukan ekspresi TRAIL-R1/R2 mengalami upregulasi oleh kurkumin dan peningkatan ekspresi TRAIL juga akibat modulasi kombinasi kurkumin dan TNF-α.

Selain itu, kurkumin juga menghambat peningkatan ekspresi IAP1, IAP2 dan Bcl-XL terinduksi TNF-α . Hasil ini jelas menunjukkan bahwa kurkumin menunjukkan efek pro-apoptosis dalam kombinasi dengan TNF-α. Selain itu, kurkumin juga menginduksi apoptosis saat adanya TRAIL dalam sel HaCaT. Dalam eksperimen lain, TRAIL gagal untuk menunjukkan pro-apoptosis efek pada sel HaCaT. Peneliti percaya bahwa perlakuan TNF-α juga bertanggung jawab untuk hasil ini, yang membawa pada hipotesis bahwa kurkumin bisa membalikkan anti-apoptosis fitur lesi psoriasis.

TRAIL dan reseptornya (TRAIL-R1/R2) merupakan regulator kunci yang sudah dikenal pada apoptosis seluler. Tapi masih ada bukti untuk mendukung bahwa sensitivitas TRAIL  dalam keratinosit terutama diatur pada tingkat intraseluler daripada di tingkat reseptor. Ekspresi TRAIL-R1/R2 bisa di-upregulasi oleh P53 dan NF-kB p65, dan TRAIL-R2 juga dapat diatur dengan SP1. Aktivitas NF-kB p65 yang dipromosikan oleh TNF-α mungkin bertanggung jawab atas up-regulasi dari ekspresi TRAILR1/R2. Namun, TRAIL-R1/R2 dan ekspresi protein anti-apoptosis tergantung faktor transkripsi NF-kB, peneliti mengamati respon modulasi yang berbeda oleh kurkumin. Oleh karena itu, peneliti memperkirakan bahwa kurkumin dan TNF-α meng-upregulasi TRAIL-R1/R2 dengan cara yang berbeda. Studi yang lebih rinci diperlukan untuk mendukung hipotesis ini.

Selain itu, hasil penelitian menunjukkan bahwa kurkumin menghambat aktivasi NF-kB terinduksi TNF-α dan produksi IL-6/8 dalam sel HaCaT, yang konsisten dengan kesimpulan sebelumnya. Bukti luas yang mendukung anti-inflamasi kurkumin dalam tipe sel yang berbeda. Peneliti percaya bahwa kurkumin dapat mengurangi inflamasi terkait keratinosit dengan menghambat aktivasi NF-kB.

Dalam pandangan lebih luas, ada laporan studi permeasi kurkumin dengan formulasi yang mengandung mentol sebagai peningkat permeasi, kurkumin menyerap melalui kulit dan bertindak pada sel target dengan cara yang praktis. Oleh karena itu, kita memiliki setiap alasan untuk berharap kurkumin yang akan digunakan dalam pengobatan psoriasis.

Bacaan lebih lanjut:

Sun J, Han J, Zhao Y, Zhu Q, Hu J. Curcumin induces apoptosis in tumor necrosis factor-alpha-treated HaCaT cells. Int Immunopharmacol. 2012 Jun;13(2):170-4. Epub 2012 Apr 10.

Tentang Tumeric: mskcc.org

Tentang Psoriasis: PubMed (ADAM Dictionary) dan Psoriasis Glossary of Terms

Author: admin

menebar ilmu pengetahuan

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s