Nama : Achmad Rizki Yono NPM : 1406527803 Peran Kolagen dalam Regenerasi Jaringan Definisi Kolagen adalah salah satu jenis protein fungsional di dalam tubuh yang memiliki peran cukup krusial dalam menjalankan fungsi tubuh. Protein ini hampir ada di setiap organ dengan fungsi yang berbeda-beda. Sebagi contoh, kolagen di kulit akan menjadi serat tebal (fiber thick), dengan kalsium dapat mengeraskan tulang, dan sebagai besement membrane hampir di setiap jaringan.1 Lokasi Kolagen diproduksi oleh sel jaringan ikat yaitu fibroblast dalam bentuk fibril. Secara histologi, kolagen ada di hampir setiap jaringan pada organ di tubuh. Pada histologi kulit, kolagen dapat ditemukan pada jaringen epitel di bagian basement membrane baik pada lapisan lamina basalis maupun lamina reticular. Basement membrane adalah permukaan bawah sel epitel, artinya yang lebih dekat dengan jaringan ikat dan pembuluh darah, sedangkan permukaan atasnya yang lebih dekat dengan lumen atau atau lingkungan luar organ disebut lapisan apical. Kolagen yang ada di lapisan lamina reticular dihasilkan oleh fibroblast. Lamina reticular lebih dekat ke jaringan ikat di bawah sel epitel daripada lamina basalis.2 Selain terletak di basement membrane, kolagen banyak terdapat di jaringan ikat seluruh tubuh, tepatnya di serabut kolagen (collagen fiber) yang disekeresikan oleh sel fibroblast. Protein ini merupakan protein terbanyak di matriks ekstraseluler sekitar 25% dari matriks ekstraseluler,3 sehingga merupakan protein yang paling berlimpah di dalam tubuh manusia. Karena sifatnya sebagai penyusun matriks ektraseluluer, kolagen memiliki sifat-sifat fisikokimia yang dapat mempertahankan jaringan dan memulihkan kembali jaringan. Tentunya hal ini berbeda-beda di setiap tempat tergantung dengan molekul apa kolagen berinteraksi. Contoh, di kartilago kolagen lebih banyak berinteraksi dengan molekul air sehingga kartilago lebih lunak dibandingkan tulang keras (bone)2,3 Struktur
Secara sruktural, molekul kolagen terdiri dari 3 rantai polipeptida panjang yang disebut rantai α. Setiap rantai polipeptida tersebut mengandung asam amino nonpolar yaitu glisin di setiap posisi ketiga. Biasanya rantai tersebut tersusun dari asam amino Glysin-Prolin (X)-Hydroxyprolin (Y). Ketiga rantai polipepetida tersebut akan melilit satu sama lain seperti tali, sehingga antarrantai akan saling menutupi yang dikenal dengan superhelix. Molekul-molekul ini kemudian akan saling berikatan satu sama lain melalui ikatan silang (cross linked), sehingga membentuk kesatuan yang saling menumpuk satu sama lain (overlapping) membentuk serabut kolagen. Struktur inilah yang memungkinkan serabut kolagen memiliki kekuatan meregang (daya regangan).3 Struktur molekul kolagen dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Sumber: Albert B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Robert K, Walter P. Molecular biology of the cell. 5 th ed. USA: Garland Science; 2008.
Ciri-Ciri Fisikokimia Seperti yang disebutkan di atas, salah satu ciri fisikokimia kolagen diantaranya memiliki kekuatan meregang (tensile strength). Analogi dari kekuatan ini adalah seperti kemampuan pegas untuk meregang. Sebagai contoh kemampuan meregang dimiliki oleh kolagen tipe IV yang terletak di lamina basalis. Kolagen tipe IV berinteraksi dengan meolekul lain seperti laminin dan nidogen melalui domain terminal untuk membentuk struktur jaringan yang flleksibel. Inilah kenapa kolagen tipe IV memberikan lamina basalis kekuatan meregang.3 Selain kekutan meregang, ciri fisikokimia kolagen lainnya adalah biodegradability dan antigenicity lemah. Biodegradability artinya mudah teruraikan oleh alam, antigenicity artinya kemampuan untuk bergabung dengan produk akhir respon imun secara spesifik, sedangkan biocompatibility artinya memiliki kecocokan atau dapat diterima oleh sistem biologis tubuh tanpa menimbulkan bahaya.3,4
Jenis-Jenis Kolagen Kolagen di dalam matriks ekstraseluler memiliki banyak jenis, tergantung dari struktur dan fungsinya. Jenis-jenis tersebut diantaranya kolagen tipe I, II, III, V, XI yang membentuk fibril (fibrillar collagen). Kolegen tipe I sering ditemukan di kulit, tulang, tendon, ligament, kornea, dan organ internal. Kolagen tipe II ditemukan di kartilago, notochord, inverrtebral disc, dan viterous humor. Tipe III dapat ditemukan di kulit, pembuluh darah, dan organ internal. Tipe V sering ditemukan di daerah yang sama dengan tipe I, sedangkan tipe VI sama dengan tipe II. Jenis kolagen yang lain yaitu Fibril-associated collagen yaitu kolagen yang ada di permukaan kolagen fibril. Yang termasuk jenis ini adalah kolagen tipe IX dan XII yang ditemukan di kartilago. Jenis yang lain yaitu Network-forming collagen yaitu kolagen yang membentuk jaringan dengan molekul lain di lamina basalis. Yang tergolong jenis ini yaitu kolagen tipe IV dan VII. Kolagen tipe IV ditemukan di lamina basalis, sedangkan tipe VII ditemukan di bawah epitel pipih berlapis seperti di kulit. Jenis yang lain yaitu Transmembrane collagen, artinya kolagen yang menghubungkan sel. Yang termasuk transmembrane collagen adalah kolagen tipe XVII yang membentuk hemidesmosom. Jenis kolagen yang terakhir adalah Core protein of proteoglycan yaitu kolagen tipe XVIII yang dapat ditemukan di lamina basalis. Dua tipe kolagen tersebut sebenarnya adalah protein menyerupai kolagen tetapi digolongkan ke dalam tipe kolagen. Saat ini berdasarkan “Human Genom Project”, ada 27 tipe kolagen dan 42 tipe rantai α yang telah teridentifikasi pada tubuh manusia, akan tetapi di sini hanya disebutkan 10 tipe kolagen.3 Secara ringkas, tipe-tipe kolagen dapat dilihat pada table di bawah ini:
Sumber: Albert B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Robert K, Walter P. Molecular biology of the cell. 2008.
Fungsi Biologis Dilihat dari jenis dan strukturnya, setiap molekul biologis pasti memiliki fungsi biologis termasuk kolagen. Fungsi biologis utama dari kolagen adalah membentuk matriks ekstra seluler yang dapat menguatkan, mengikat, mengisi, dan mempertahankan bentuk jaringan. Tanpa adanya kolagen, jaringan pada sel akan melemah. Sebagai contoh kekurangan kolagen tipe III dan V dapat menyebabkan kulit menjadi rapuh (fragile skin), begitu pula kekuragan tipe-tipe kolagen lain yang sangat berbahaya bagi tubuh karena dapat menimbulkan terjadinya kelainan tertentu.3 Selain kolagen berfungsi membentuk matriks ekstraseluler, kolagen yang berada di lamina basalis memiliki fungsi menyambungkan sel epitel dengan jaringan lunak, penyaring di ginjal, sawar sel dengan kompartemen, mempengaruhi polaritas sel, diferensiasi sel, dan membantu regenerasi jaringan dengan cara memandu sel-sel lain.3 Regenarasi Jaringan Peran kolagen dalam regenerasi jaringan adalah membentuk kembali matriks ekstraseluler untuk melekatkan kembali jaringan yang rusak. Dalam proses regenerasi jaringan, sel fibroblast akan memproduksi kolagen dan material matriks ekstraseluluer lainnya yang akan beragregasi membentuk jaringan parut (bekas luka/scar). Proses ini dinamakan fibrosis. Ketika jaringan yang rusak lebar dan terbuka, sel parenkim dan stroma menjadi aktif, fibroblast membelah dengan cepat dan menghasilkan serabut kolagen. Serabut ini akan memperkuat jaringan yang rusak. Di samping itu, kapiler darah akan mulai tumbuh di sekitar jaringan yang rusak untuk menambah suplai darah dan nutrisi yang dibutuhkan untuk penyembuhan. Akhirnya terbentuklah jaringan granulasi yang memiliki stroma. Stroma ini akan diisi oleh sel-sel epitel yang bermigrasi ke sana sehingga jaringan kembali rapat.2,3 Berdasarkan penjelasan di atas, struktur kolagen tersebut dapat mempertahankan bentuk jaringan dan sangat berperan dalam membentuk kembali jaringan yang telah rusak. Kolagen sebagai protein paling melimpah di dalam tubuh memiliki peran yang krusial dalam mempertahankan bentuk molekuler penyusn tubuh manusia.1-4 Referensi: 1. Marcovitch H. Black’s medical dictionary. 41thed. London: A & C Black; 2005. p.150.
2. Tortora GJ, Derrickson B. Principles of anatomy and physiology. 14th ed. USA: John Wiley & Sons; 2014. p.110-22. 3. Albert B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Robert K, Walter P. Molecular biology of the cell. 5th ed. USA: Garland Science; 2008. Chapter 19, Cell junctions, cell adhesion, and the extracellular matrix; p.1131-204. 4. Zhang Z, Li G, Shi B. Physicochemical properties of collagen, gelatin and collagen hydrolysate derived from bovin limed split wastes. J Soc Leath Tech Ch. 2006;90(2):23-8. 5. Biocompatibility, biodegradability, antigenicity dictionary. [Internet] 2015 [cited 2015 March 11]. Available from: http://dictionary.reference.com/browse/biocompatibility
