TUGAS IMUNOLOGI IMUNOGLOBULIN
DI SUSUN OLEH: HAFILIA HAZNAWATI IV - G NIM : 0904015115 Dosen: Priyo Wahyudi
JURUSAN FARMASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF.DR.HAMKA 2011
BAB I PENDAHULUAN A. Latarbelakang Imunoglobulin atau antibodi adalah sekelompok glikoprotein yang terdapat dalam serum atau cairan tubuh pada hampir semua mamalia. Imunoglobulin termasuk dalam famili glikoprotein yang mempunyai struktur dasar sama, terdiri dari 82-96% polipeptida dan 4-18% karbohidrat. Komponen polipeptida membawa sifat biologik molekul antibodi tersebut. Molekul antibodi mempunyai dua fungsi yaitu mengikat
antigen
secara
spesifik
dan
memulai
reaksi
fiksasi
komplemen serta pelepasan histamin dari sel mast. Pada manusia dikenal 5 kelas imunoglobulin. Tiap kelas mempunyai perbedaan sifat fisik, tetapi pada semua kelas terdapat tempat ikatan antigen spesifik dan aktivitas biologik berlainan. Struktur dasar imunoglobulin terdiri atas 2 macam rantai polipeptida yang tersusun dari rangkaian asam amino yang dikenal sebagai rantai H (rantai berat) dengan berat molekul 55.000 dan rantai L (rantai ringan) dengan berat molekul 22.000. Tiap rantai dasar imunoglobulin (satu unit) terdiri dari 2 rantai H dan 2 rantai L. Kedua rantai ini diikat oleh suatu ikatan disulfida sedemikian rupa sehingga membentuk struktur yang simetris. Yang menarik dari susunan imunoglobulin ini adalah penyusunan daerah simetris rangkaian asam amino yang dikenal sebagai daerah domain, yaitu bagian dari rantai H atau rantai L, yang terdiri dari hampir 110 asam amino yang diapit oleh ikatan disulfid interchain, sedangkan ikatan antara 2 rantai dihubungkan oleh ikatan disulfid interchain. Rantai L mempunyai 2 tipe yaitu kappa dan lambda, sedangkan rantai H terdiri dari 5 kelas, yaitu rantai G (γ), rantai A (α), rantai M (μ), rantai E (ε) dan rantai D (δ). Setiap rantai mempunyai jumlah domain berbeda. Rantai pendek L mempunyai 2 domain; sedang rantai G, A dan D masing-masing 4 domain, dan rantai M dan E masing-masing 5 domain.
Struktur dasar imunoglobulin terdiri atas 2 rantai berat (H-chain) yang identik dan 2 rantai ringan (L-chain) yang juga identik. Setiap rantai ringan terikat pada rantai berat melalui ikatan disulfida (S-S), demikian pula rantai berat satu dengan yang lain diikat dengan ikatan S-S. Molekul ini oleh enzim proteolitik papain dapat dipecah menjadi tiga fragmen, yaitu 2 fragmen yang mempunyai susunan sama terdiri atas H-chain dan L-chain, disebut fragmen Fab yang dibentuk oleh domain terminal-N, dan 1 fragmen yang hanya terdiri atas H-chain saja disebut fragmen Fc yang dibentuk oleh domain terminal-C. B. Tujuan •
Mengetahui pengertian tentang imunoglobulin.
•
Mengetahui struktur imunoglobulin.
•
Mengetahui tentang klasifikasi imunoglobulin.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 DEFINISI Imunoglobulin merupakan substansi pertama yang diidentifikasi sebagai molekul dalam serum yang mampu menetralkan sejumlah mikroorganisme penyebab infeksi. Molekul ini disintesis oleh sel B dalam 2 bentuk yang berbeda, yaitu sebagai reseptor permukaan (untuk mengikat antigen), dan sebagai antibodi yang disekresikan ke dalam cairan ekstraselular. Antibodi yang disekresikan dapat berfungsi seebagai adaptor yang mengikat antigen melalui binding-sites-nya yang spesifik ,sekaligus merupakan jembatan yang menghubungkan antigen dengan sel-sel sistem imun atau mengaktivasi komplemen. Imunoglobulin (Ig) terdiri atas molekul – molekul protein yang walaupun satu dengan lain memiliki banyak persamaan dalam hal struktur dan sifat biologik berbeda dalam susunan asam amino yang membentuk molekul sesuai kelas dan fungsinya. Antibodi yang dibentuk sebagai reaksi terhadap salah satu jenis antigen mempunyai susunan asam amino yang berbeda dengan antibodi yang dibentuk terhadap antigen lain, dan masing – masing hanya dapat berikatan dengan antigen yang relevan. Sifat inilah yang disebut spesifisitas antibodi. Walaupun demikian, molekul imunoglobulin bukan sekedar molekul yang dapat mengikat antigen dengan cara ‘’lock and key’’, tetapi mempunyai sifat yang sangat kompleks. Ia dapat mengikat antigen secara spesifik baik dalam fase pengenalan maupun dalam fase efektor imunitas humoral.[1] Agar supaya dapat berfungsi efektif , molekul immunoglobulin harus mempunyai bagian yang dapat bereaksi spesifik dengan antigen. Selain itu ia harus mempunyai struktur yang meungkinkan molekuul itu masuk kedalam jaringan atau lokasi antigen; susunan molekul harus sedemikian rupa sehingga molekul tidak mudah dihancurkan oleh enzim proteolitik, dan harus memiliki bagian yang dapat berikatan dengan fagosit. [5]
Imunoglobulin terdiri atas komponen polipeptida sebanyak 82 – 96% dan selebihnya karbohidrat. Komponen polipeptida memiliki hampir semua sifat biologik antibodi. Fungsiya yang utama dalam respons imun adalah mengikat dan menghancurkan antigen, kurang memberikan dampak yang nyata kalau tidak disertai fungsi efektor sekunder. Fungsi efektor sekunder yang terpenting adalah memacu aktivasi komplemen, disamping itu merangsang penglepasan histamin oleh basofil atau mastosit dalam reaksi hipersensitivitas tipe segera. Opsonisasi antigen oleh imunoglobulin meningkatkan fagositosi, memudahkan APC memproses dan menyajikan antigen kepada sel T , dan meningkatkan fungsi sel
NK dalam mekanisme antibody
dependent cytotoxicity (ADCC).[1] Imunoglobulin merupakan kelompok protein yang sangat heterogen; bahkan IgG yang spesifik untuk antigen tertentu mungkin terdiri dari berlusin
- lusin molekul yang
berbeda satu dengan yang lain.[6, 9] Hingga sekarang dikenal 5 kelas utama imunoglobulin dalam serum manusia, yaitu IgG, IgA, IgM, IgD dan IgE. Klsifikasi ini didasarkan atas perbedaan dalam struktur kimia yang mengakibatkan perbedaan dalam sifat biologik maupun sifat fisika imunoglobulin. 2.2 Struktur imunoglobulin Struktur dasar imunoglobulin terdiri atas 2 rantai berat (H – chain) yang identik dan 2 rantai ringan (L – chain) yang juga identik. Setiap rantai ringan terikat pada rantai berat melalui ikatan disulfide (S - S), demikian pula rantai berat satu dengan yang lain diikat dengan ikatan S - S. Molekul ini oleh enzim proteolitik papain dapat dipecah menjadi 3 fragmen, yaitu 2 fragmen yang mempunyai susunan sama terdiri atas H - chain dan L-chain, disebut fragmen Fab yang dibentuk oleh domain terminal - N, dan 1 fragmen yang hanya terdiri atas H - chain saja disebut fragmen Fc yang dibentuk oleh domain terminal – C. Fragmen Fab dengan antigen binding sites, berfungsi mengikat antigen, karena itu susunan asam amino dibagian ini berbeda antara molekul immunoglobulin yang satu dengan yang lain dan sangat variabel sesuai dengai variabilitas antigen yang merangsang pembentukannya. Sebaliknya fragmen Fc merupakan fragmen yang konstan. Fragmen ini
tidak mempunyai kemampuan mengikat antigen tetapi dapat bersifat mengikat sebagai antigen (determinan antigen). Fragmen ini pulalah yang mempunyai fungsi efektor sekunder dan menentukan sifat biologik
imunoglobulin
bersangkutan,
misalnya
kemempuan
imunoglobulin untuk melekat pada sel, fiksasi komplemen, kemampuan Ig menembus plasenta, distribusi imunoglobulin dalam tubuh dan lain – lain. Papain memecah immunoglobulin pada terminal asam amino di tempat ikatan S – S yang mengikat kedua rantai H satu dengan yang lain. Enzim proteolitik lain yaitu pepsin dapat memecah molekul imunoglobulin dibelakang ikatan S – S. Pemecahan ini mengakibatkan terbentuknya satu fragmen besar yang disebut F (ab’)2 yang mampu mengikat dan menggumpalkan antigen karena ia bersifat bivalen dan dapat membentuk lattice. Pepsin selanjutnya dapat memecah fragmen Fc menjadi beberapa bagian kecil. Bagian molekul imunoglobulin yang peka terhadap pemecahan oleh kedua enzim di atas disebut bagian engsel (hinge region).[6, 8] Kedua bentuk imunoglobulin, yaitu sIg dan Ig yang disekresikan hanya berbeda pada domain terminal – C: sIg memiliki bagian transmembran dan bagian intrasitoplasmik yang pendek. Polimerisasi imunoglobulin terjadi pada IgM (pentamer atau heksamer) dan IgA (umumnya dimer). Polimerisasi kelas imunoglobulin ini bergantung pada rantai J (joining) dan banyaknya rantai J menentukan proporsi molekul IgM pentamer dibanding IgM heksamer. Rantai J membantu polimerisasi IgM dan IgA dengan cara ikat – silang disulfida pada residu cysteine yang terdapat pada domain C – terminal molekul IgM dan IgA yang disekresi. [9] 2.3 Klasifikasi imunoglobulin Saat ini dikenal 5 kelas utama imunoglobulin, setiap kelas mempunyai rantai berat yang spesifik. IgG mempunyai rantai γ (G) sedangkan rantai berat pada IgM adalah rantai μ (M), pada IgA rantai beratnya adalah α (A), pada IgD rantai δ (D) dan pada IgE rantai ε (E). Jadi kelima kelas imunoglobulin diberi nama sesuai H – chain yang menyusunnya. Selain itu juga terdapat 2 tipe L – chain ( rantai ringan ) yaitu к dan ג. Tiap molekul IgG tersusun atas satu unit dasar (karena
itu disebut monomer) terdiri atas 2 rantai γ dirangkaikan dengan 2 rantai к atau rantai ג. IgE juga merupakan monomer, tersusun atas 2 rantai ε dan 2 rantai к atau ג, demikian pula IgD yang terdiri atas 2 rantai δ dan 2 rantai к atau ג. Di lain pihak molekul IgM yang disekresikan merupakan molekul pentamer terdiri atas 5 unit dasar. Tiap unit dasar terdiri terdiri atas 2 rantai μ dirangkaikan dengan 2 rantai к atau ג. Kelima unit dasar dirangkaikan satu dengan lain dengan rantai J (joining chain), yaitu bagian non – immunoglobulin yang mengandung banyak sulfhidril. IgM pada permukaan limfosit (sIgM) dijumpai sebagai monomer. IgA juga dapat dijumpai dalam 2 bentuk, yaitu monomer dan dimmer. Sebagian besar (80% - 90%) IgA terdapat dalam bentuk dimmer, terdiri atas 2 unit dasar, masing – masing unit mempunyai 2 rantai alfa dan 2 rantai kappa atau lambda. Kedua unit dasar dirangkaikan satu dengan yang lain oleh rantai J.[2,
4, 6]
Di
samping kelima kelas imunoglobulin, diketahui beberapa subkelas Ig, yaitu subkelas IgG: IGg1, IgG2, IgG3, IgG4, sedangkan subkelas IgA adalah IgA1 dan IgA2 dan subkelas IgD yaitu IgD1 dan IgD2. subkelas imunoglobulin satu dengan lain berbeda dalam susunan asam amino dan berat molekul, dengan demikian juga sifat biologiknya. IgG Dalam serum orang dewasa normal, IgG merupakan 75% dari imunoglobulin total, dan dijumpai dalam bentuk monomer. Di antara semua kelas imunoglobulin, IgG paling mudah berdifusi kedalam jaringan ekstravaskular dan melakukan aktivitas antibodi di jaringan. Di dalam darah IgG mempunyai half life sekitar 23 hari.[6] IgA Kelas imunoglobulin kedua terbanyak adalah IgA. IgA berfungsi utama dalam cairan sekresi dan diproduksi dalam jumlah besar oleh sel plasma dalam jaringan limfoid yang terdapat sepanjang saluran cerna, saluran nafas, dan saluran urogenital dalam bentuk dimer. Sejenak sebelum IgA dilepaskan oleh sel plasma, kedua unit dasr imunoglobulin di satu dengan lain dengan rantai J, kemudian didalam epitel mukosa kelenjar, IgA dirangkaikan dengan komponen sekretorik yang diproduksi oleh sel epitel lokal. Komponen sekretorik diduga
bertindak sebagai reseptor untuk memudahkan IgA menembus epitel mukosa dengan cara endositosis. Setelah dirangkaikan dengan komponen sekretorik, IgA dilepaskan ke dalam cairan sekresi. Komponen sekretorik memudahkan transport IgA dalam cairan sekresi dan melindungi molekul IgA terhadap enzim proteolitik yang terdapat pada cairan itu.[2,
7]
IgA tidak mengaktivasi komplemen melalui jalur
klasik tetapi aktivasi komplemen dilakukan melaui jalur alternatif. Salah satu komponen kompleman yang dilepaskan pada aktivasi ini yaitu, C3b
dapat
mikroorganisme
melakukan itu
mudah
opsoniasi di
mikroorganisme
fagositosis.
IgA
juga
sehingga berfungsi
membatasi absorpsi antigen yang berasal dari makanan. Dalam darah IgA umumnya dijumpai dalam bentuk monomer dan merupakan 15% dari kadar imunoglobulin total. Half life IgA adalah 5 - 6 hari. IgM IgM terletak pada intravaskular dan merupakan 10% dari imunoglobulin total dari serum. IgM merupakan Imunoglobulin utama yang pertama dihasilkan dalam respon imun primer. IgM terdapat pada semua permukaan sel B yang tidak terikat. Pentamer berbobot molekul 900.000 ini secara keseluruhan memiliki sepuluh tempat pengikatan antigen Fab sehingga bervalensi 10, yang dapat dibuktikan dengan reaksi Hapten. Polimernya berbentuk bintang, tetapi apabila terikat pada permukaan sel akan berbentuk kepiting. Disebabkan bervalensi tinggi, maka antibodi ini paling sering bereaksi di antara semua Imunoglobulin, sangat efisien untuk reaksi aglutinasi dan reaksi sitolitik, pengikatan komplemen, reaksi antibodi-antigen yang lain dan karena timbulnya cepat setelah terjadi infeksi dan tetap tinggal dalam darah, maka IgM merupakan daya tahan tubuh yang penting untuk bakteremia dan virus. Antibodi ini dapat diproduksi oleh janin yang terinfeksi. IgD IgD dapat bertindak sebagai reseptor antigen apabila berada pada permukaan limfosit B tertentu dalam darah tali pusar janin dan mungkin merupakan reseptor pertama dalam permulaan kehidupan sebelum diambil alih fungsinya IgM dan Imunoglobulin lainnya. Selain itu IgD
sangat peka terhadap enzim proteolitik; hal inilah yang mungkin menyebabkan umur IgD yang pendek ( 2 – 3 hari). IgE IgE dapat dijumpai dalam serum dengan kadar amat rendah, dan hanya merupakan 0,0004% saja dari kadar imunoglobulin total. Diketahui bahwa kadar IgE meningkat sesuai dengan kepekaan orang yang bersangkutan terhadap alergen yang relevan. Sel plasma yang memproduksi IgE terdapat dalam tonsil dan sinusoid pada jaringan limfoid sepanjang mukosa saluran nafas dan saluran cerna. IgE apabila disuntikkan ke dalam kulit akan terikat pada Mast Cells dan Basofil. Kontak dengan antigen akan menyebabkan degranulasi dari Mast Cells dengan pengeluaran zat amin yang vasoaktif. IgE yang terikat ini berlaku sebagai reseptor yang merangsang produksinya dan kompleks antigen-antibodi yang dihasilkan memicu respon alergi Anafilaktik melalui pelepasan zat perantara.
BAB III PEMBAHASAN Terdapat beberapa tipe berbeda dari rantai berat antibodi, dan beberapa tipe antibodi yang berbeda, yang dimasukan ke dalam kelas yang berbeda berdasarkan pada tiap rantai berat. Lima isotype antibodi yang berbeda diketahui berada pada tubuh mamalia dan memainkan peran yang berbeda dan menolong mengarahkan respon imun yang tepat untuk tiap tipe benda asing berlainan yang masuk ke dalam tubuh, yaitu: IgG, IgM, IgA, IgD dan IgE, yang mempunyai perbedaan area C. IgG berbentuk monomer dan mudah berdifusi kedalam jaringan ekstravaskular dan melakukan aktivitas antibodi di jaringan. IgA berfungsi utama dalam cairan sekresi dan diproduksi dalam jumlah besar oleh sel plasma dalam jaringan limfoid yang terdapat sepanjang saluran cerna, saluran nafas, dan saluran urogenital dalam bentuk dimer. IgM karena mempunyai valensi yang tinggi sangat efisien untuk reaksi aglutinasi dan reaksi sitolitik, pengikatan komplemen, reaksi antibodi-antigen yang lain dan karena timbulnya cepat setelah terjadi infeksi dan tetap tinggal dalam darah, Antibodi ini dapat diproduksi oleh janin yang terinfeksi. IgD dapat bertindak sebagai reseptor antigen apabila berada pada permukaan limfosit B tertentu dalam darah tali pusar janin dan mungkin merupakan reseptor pertama dalam permulaan kehidupan sebelum diambil alih fungsinya IgM dan Imunoglobulin lainnya. Diketahui bahwa kadar
IgE
meningkat
sesuai
dengan
kepekaan
orang
yang
bersangkutan terhadap alergen yang relevan. Sel plasma yang memproduksi IgE terdapat dalam tonsil dan sinusoid pada jaringan limfoid sepanjang mukosa saluran nafas dan saluran cerna.
BAB IV PENUTUP Kesimpulan Imunoglobulin dikenal juga dengan nama lain yaitu antibodi atau zat kebal, yang tersusun dari protein dengan struktur bangun tertentu sesuai dengan kelas antibodi. Imunoglobulin bisa berbentuk monomer, dimer atau pentamer. Imunoglobulin dibentuk oleh sel limfosit B (kalau telah matang disebut dengan sel plasma) yang telah terinduksi oleh antigen tertentu. Setiap klon limfosit B membentuk antibodi spesifik tehadap satu epitop antigen pemaparnya, jika suatu antigen pemapar tersusun dari 30 epitop maka akan terbentuk 30 jenis antibodi spesifik yang masing-masing dihasilkan oleh klon limfosit B yang berespon secara spesifik. Sebagai respon awal kekebalan tubuh akan terbentuk imunoglobulin
M
(lgM)
sangat
dominan
dibarengi
dengan
imunoglobulin G (lgG) dalam jumlah relatif sedikit. Selanjutnya pada kontak antigen yang sama untuk ke dua atau ke tiga kalinya (booster) akan terbentuk imunoglobulin G dalam jumlah yang dominan, hal ini terjadi karena adanya respon sel memori yang mampu memproduksi IgG dalam jumlah yang sangat banyak dan dalam waktu relatif cepat. Imunoglobulin mempunyai 3 fungsi biologis yang sangat penting, yakni sebagai (1) aglutinin atau presipitin, (2) sebagai inhibin dan (3) sebagai opsonin. Ketiga cara kerja imunoglobulin ini memungkinkan imunoglobulin mempunyai efek netralisasi terhadap antigen yang memapar tubuh inang. Kerja suatu antigen akan terhambat bila antigen tersebut mampu dibuat dalam bentuk tidak larut oleh antibodi, sebagai akibat bentuk kompleks antigen-antibodi yang terbentuk, dalam hal ini antibodi mempunyai efek aglutinin atau presipitin. Netralisasi antigen juga bisa terjadi sebagai akibat kegagalan antigen untuk menempel pada reseptor tertentu di permukaan sel inang sebagai akibat daya hambat antibodi spesifiknya, dalam hal ini antibodi berfungsi sebagai inhibin. Netralisasi terhadap antigen bisa pula terjadi karena proses
penghancuran antigen oleh sel fagosit, proses ini dipercepat apabila antigen ada dalam bentuk teropsonisasi oleh antibodi.
DAFTAR PUSTAKA 1. Abbas KA, Lichtman AH, Pober JS. Antibodies and antigens. Dalam: Cellular and molecular immunology, 4th ed. Philadelphia, WB Saunders Co, 2000: 41 – 62. 2. Abbas AK, Lichtman AH, Pober JS. B cell activation and antibody production. Dalam: Cellular and molecular immunology 4th ed. Philadelphia, WB Saunders Co, 2000: 182 - 207. 3. Amasaki Y, Miyatake S, Arai N. Regulation of nuclear factor of activated T – cell family receptors during T – cell development in the thymus. J Allergy & Imumunol, 2000; 106: S1 – S9. 4. Chaplin DD and Fu Yx. Secondary regulation of secondary lymphoid organ development. Current Opinion in Immunology. 1998; 10: 289 – 7. 5. Clevers H and Ferrier P. Transcriptional control during T –cell development. Current Opinion in Immunol. 1998; 10: 166 – 71. 6. Goodman JW. Immunoglobulins; structure and function. Dalam: Stites DP and Terr AI. (eds) Basic and clinical in immunology 7th ed. Norwalk Connecticut, Appleton & Lange 1991; 109 – 121. 7. Hay F and Westwood O. The generation of diversity. Dalam: Roitt I, Brostoff J, Male D (eds). Immunology, 4th ed. London, Mosby Co, 1996; 6. 2 – 6. 14. 8. Lydyard P, Grossi C. Cells involved in the immune respons. Dalam: Roitt I Brostoff J and male D (eds). Immunology 4th ed. London, Mosby Co, 1996; 2.1 – 2. 14. 9. Male D, Cooke A, Owen M, Trowsdale J, Champion . Antigen receptor molecules. Dalam: Advanced Immunology 3rd ed. London, Mosby Co 1996; 2.1 – 2.23.
