3.2. .2.
Fisio isiolo logi gi Ko Kontr ntraks aksi Uter Uteru us Kehamilan pada umumnya ditandai dengan aktivitas otot polos miometrium yang relatif
pelan, yang memungkinkan pertumbuhan dan perkembangan janin intra uterin, sampai dengan kehamilan aterm. Menjelang persalinan otot polos uterus mulai menunjukkan aktivitas kontraksi yang yang secara secara terkoo terkoordi rdinas nasi, i, diseli diselingi ngi dengan dengan suatu suatu period periodee relaks relaksasi asi,, mencap mencapai ai puncak puncaknya nya menjelang persalinan, dan secara berangsur menghilang pada periode post partum. Mekanisme regula regulasi si yang yang mengat mengatur ur aktiv aktivita itass kontra kontraksi ksi miomet miometriu rium m selama selama kehami kehamilan lan,, persal persalina inan n dan kelahiran sampai dengan saat ini masih belum jelas. jelas. Perubahan keadaan miometrium yang relatif tenang selama kehamilan yang kemudian menjadi menjadi aktif berkontraksi berkontraksi menjelang menjelang persalinan persalinan,, secara secara berurutan, berurutan, disebut sebagai sebagai periode periode aktivasi, periode stimulasi dan periode involusi segera sesudah bayi lahir (Challis dan Lye. !ransfor !ransformasi masi ini berhubun berhubungan gan erat dengan dengan aktivitas aktivitas dari beberapa beberapa protein intraselule intraselulerr yang disebut sebagai contraction associated proteins pada proteins pada sel otot polos miometrium yang terdiri dari, membrane cell receptors, ionic channels, gap junction proteins dan contractile dan contractile proteins. Protein" protein ini, nampaknya segera terbentuk dan meningkat pada akhir kehamilan, umumnya setelah kehamilan #$"#% minggu.
3.2.1. 3.2.1. Hubu Hubungan ngan Kontrak Kontraksi si Miometriu Miometrium m Dengan Aktiv Aktivitas itas Elektrik Elektrik &asar mekanisme kontraksi"relaksasi kontraksi uterus adalah perubahan aktivitas elektrik. Membran plasma sel menyusun suatu barier permiabilitas terhadap beberapa molekul biologis. Perbedaan potensial elektrik diantara membran plasma (disebut sebagai membrane potential dapat terjadi kerena distribusi yang relatif tidak sama beberapa ion yang terletak intra dan ekstra sel. 'al ini disebabkan oleh karena adanya suatu biomolekul yang bermuatan negatif intraseluler dalam dalam jumlah jumlah besar besar yang yang tidak tidak dapat dapat keluar keluar,, dan adanya adanya suatu suatu kanal kanal membra membran n plasma plasma yang yang selektif selektif yang meregulasi meregulasi influks dan efluks efluks beberapa beberapa ion seperti seperti sodium sodium (a), potassium (K ), kalsium (Ca*) dan klorida (Cl ". Permabilitas kanal ion tersebut diregulasi oleh beberapa macam variasi signal. +on" ion bergerak melalui kanal tersebut dengan suatu arah yang ditentukan oleh perbedaan konsentrasi konsentrasi diantara kedua sisi barier, barier, dan oleh potential membrane. membrane. esting membrane potential ditentukan terutama oleh permiabilitas dan konsentrasi relatif a), K ), dan Cl". Konsentrasi a), Ca*) dan Cl" relatif relatif lebih tinggi ekstraselu ekstraseluler, ler, sementara sementara konsentrasi K ) relatif lebih tinggi intraseluler. esting membrane potential di miometrium pada umumnya adalah -/m0 s1d -2/m0. 'al ini akan menjadi lebih negatif ("3/ m0 selama kehamilan, dan meningkat sampai "2 m0 pada kehamilan near term. term. Miometrium Miometrium menunjukk menunjukkan an perubahan perubahan ritmik dari membrane membrane potential, potential, yang disebut disebut seba sebaga gaii slow waves. waves. Pad Pada threshold threshold potential , terdap terdapat at suatu suatu depola depolaris risasi asi cepat cepat yang yang dapat dapat membangkitkan suatu potensial aksi pada puncak dari slow dari slow waves. waves. Potensial aksi ditandai dengan
masuknya Ca*) mele4ati membran plasma, melalui suatu voltage sensitif kanal Ca*), dan mungkin pada akhir kehamilan juga melalui suatu kanal a ). 5elama kehamilan, pola aktivitas elektrik pada miometrium dari pola irregular spikes merupakan aktivitas reguler. Mendekati kehamilan aterm, potensial aksi yang terjadi pada puncak slow wave berhubungan dengan suatu kontraksi. 6rekuensi kontraksi berhubungan dengan frekuensi dari potensial aksi, tenaga kontraksi dengan jumlah spikes pada potensial aksi dan jumlah sel yang teraktivasi secara bersamaan dan durasi kontraksi dengan durasi dari rentetan potensial aksi. 7ersamaan dengan progresivitas persalinan, aktivitas elektrik ini akan lebih terorganisiasi dan meningkat dalam amplitudo dan durasinya.
3.2.2. Komunikasi Interaseluler Melalui Gap un!tion. Koordinasi kontraksi merupakan hal kritis yang tergantung pada pembentukan gap junction. Gap junction adalah kanal intraseluler yang apabila terbuka memfasilitasi komunikasi elektrik dan metabolic diantara sel miometrium. Gap junction terdiri dari porus yang komposisinya terdiri dari suatu protein yang dikenal sebagai conne8ins, yang menghubungkan interior dua sel dan memungkinkan arus dan molekul diatas 9./// dalton, mele4ati membran sel. Paling tidak ada # protein conne8ins (Ca #, C82 dan C8*3 yang diduga berhubungan dengan berbagai fase kehamilan, pada miometrium he4an coba tikus. :danya C8 # pada miometrium bersammaan dengan onset persalinan telah terbukti ditemukan pada beberapa spesies, termasuk manusia. Protein C8*3 didapatkan pada semua jaringan miometrium, kecuali pada bagian segmen atas rahim, sedangkan protein C8# didapatkan merata pada semua bagian uterus. :danya Conne8ins (C8 #, suatu protein *"k&, merupakan komponen utama dari myometrial gap junctions. 5etiap gap junction terdiri dari sejumlah sampai dengan ribuan kanal dan setiap kanal terbentuk dari suatu kelompok dari 3 protein conne8in yang simetris segaris dengan 3 protein conne8in pasangannya pada sel yang saling berhubungan. 6ungsi gap junction diregulasi oleh jumlah gap junction ( structural coupling , permiabilitasnya ( functional coupling , dan kecepatan degradasinya. ;nset dan kemajuan persalinan, baik pada kehamilan aterm maupun prematur, didahului oleh suatu peningkatan cepat dan dramatis jumlah dan ukuran gap junction,pada mammalia rendah. Pada miometrium manusia, gap junction meningkat jumlahnya pada persalinan spontan dibandingkan dengan 4anita yang tidak hamil, atau 4anita hamil yang tidak inpartu.
fosforilasi protein conne8indan menghasilkan penutupan gap junction. Penelitian lain menunjukkan bah4a c:MP meningkatkan ekspresi gap junction dan komunikasi interseluler pada suatu immortalized myometrial cell line yang diderivasi dari 4anita hamil aterm. Gap junction akan secara cepat menghilang sesudah persalinan sebagai akibat dari proses
internalisasi, endositosis dan digestion, yang diiringi dengan penurunan eksitabilitas dan kontraktilitas otot polos miometrium.
3.3.
Mekanisme "a2# $alam kontraksi otot uterus
Peningkatan Ca*) intraseluler akan memicu kontraksi otot. 5truktur dasar kontraksi adalah pergerakan relatif dari molekul thick and thin filaments pada kontraktil aparatus.
intermdiate
filaments
pada
cytosceletal
network nampaknya
untuk
mempertahankan stabilitas integritas structural dari =mini sarcomere> intraseluler. Thin filaments menyusup kedalam suatu pita padat yang berhubungan dengan cytosceletal network , memudahkan pembangkitan tenaga pada setiap arah dalam sel. ;tot polos pada umumnya menjaga suatu =high force> dengan kebutuhan energi yang relatif kecil, dan menunjukkan pemendekan yang lebih besar dibandingkan otot bergaris. Myosin merupakan protein thick filament s dari aparatus kontraktil intraseluler. Myosin otot polos merupakan suatu protein he8amer yang terdiri dari * heavy chain subunits (*//k& dan * pasang protein, masing"masing */ k& dan 9$ k& light chain. 5etiap heavy chain mempunyai suatu kepala globuler yang berisi actin binding sites dan adenosine triphosphate (:!P hydrolysis activity (:!P"ase. +nteraksi actin myosin diregulasi oleh Ca *). Pada miometrium, seperti juga otot polos yang lain, efek dari Ca *) dimediasi oleh suatu Ca*) binding protein calmodulin (CaM. Kompleks Ca*) "CaM berikatan dan meningkatkan aktivitas dari myosin light chain kinase (MLCK dengan suatu mekanisme yang menurunkan aliran outo"inhibitory region dari kinase tersebut. MLCK memfosforilasi myosin */"k& light chain pada suatu residu serine yang spesifik didekat terminal . 6osforilasi myosin berhubungan dengan suatu peningkatan aktivitas acto"myosin :!P"ase dan memfasilitasi interaksi actin"myosin dengan meningkatkan fleksibilitas dari head/neck region. 5ejumlah protein lain, mungkin ikut serta dalam regulasi pada level actin filament, seperti halnya tropomyosin, caldesmon dan calponin. !ropomyosin dan caldesmon meningkatkan ikatan actin terhadap myosin dan ikatan actin"myosin terhadap Ca *) " CaM. +nteraksi dengan Ca *) "CaM
mengurangi efek caldesmon dan calponin terhadap interaksi actin"myosin. Keduanya, caldesmondan calponin menghambat aktivitas acto"myosin":!P"ase? hambatan ini akan berbalik oleh kompleks Ca*)"CaM atau oleh fosforilasi suatu Ca *)sensitive kinase. @adi, protein"protein ini melengkapi suatu arti regulasi interaksi actin"myosin dan aktivitas associated :!P"ase dan berimplikasi pada regulasi dari cross bridge cycling .
Pada miometrium manusia, peningkatan tension adalah berhubungan dengan suatu peningkatan Ca*)dan fosforilasi myosin light cahian. Peningkatan Ca*)mendahului fosforilasi myosin light chain dan fosforilasi maksimal terjadi sebelum tenaga maksimal tercapai. Antuk jumlah yang sama dari tenaga yang dibangkitkan, fosforilasi yang terjadi lebih sedikit pada miometrium pada kehamilan akhir, dibandingkan dengan miometrium tanpa kehamilan. atio stress1 light chain phosphorilation adalah *,* kali lebih besar pada miometrium 4anita hamil. 5ampai saat ini, basis fisiologis terjadinya fenomena ini, dimana terjadi peningkatan efisiensi seperti diatas belum diketahui dengan jelas. Meskipun jumlah actin dan myosin meningkat persel selama kehamilan, tidak terdapat peningkatan pergram jaringan atau per"miligram protein, dan tidak ada perbedaan pada aktivitas spesifik dari myosin light chain kinase atau phosphatase yang melepaskan gugus fosfat. Menariknya miometrium domba hamil juga mampu menghasilkan tenaga yang lebih besar per" stimulus tanpa perbedaan pada fosforilasi myosin light chain, dibandingkan dengan miometrium tidak hamil, meskipun didapatkan peningkatan isi dari myosin dan actin pergram berat basah jaringan miometrium. Meskipun regulasi fosforilasi myosin Ca *) mempunyai efek utama pada kontraksi otot polos, mekanisme yang lain juga penting, sebagai contoh adalah peningkatan tegangan pada
miometrium, dan otot polos yang lain, dapat terjadi sebagai respon terhadap signal eksternal tanpa suatu perubahan membrane potential atau perubahan level Ca *). 5ensitisasi Ca*), sebagai contoh, dengan suatu peningkatan ratio tenaga1 Ca *) sebagai respon terhadap bahan contractant, mungkin melibatkan peran dari intracellular signaling pathways yang meregulasi aktivitas phosphatases. Mekanisme multiple yang berperan pada proses relaksasi meliputi, pengurangan Ca *), inhibisi MLCK, aktivasi phosphatases dan perubahan membrane potential. Pada miometrium manusia siklus kontraksi1 relaksasi spontan, berhubungan dengan proses fosforilasi1 defosforilasi dari myosin light chain dan perubahan aktivitas MLCK. 5elama suatu stretch induced contraction pada miometrium manusia, tenaga dan fosforilasi light chain menurun, sedangkan Ca *) tetap meningkat secara bermakna. Peningkatan Ca*) menghasilkan suatu aktivasi dari Ca*) "CaM -dependent kinase ++, enBim yang memfosforilasi MLCK, menghasilkan penurunan aktivitas MLCK dan menghasilkan penurunan afinitas dari Ca*) "CaM. @adi, fosforilasi dari MLCK akan menurunkan sensitivitas Ca*) (desensitisasi dari fosforilasi myosin light chain. Phosphatase memainkan peran penting dalam menentukan sensitivitas dari kontraktil apparatus terhadap stimuli dan perubahan Ca *). 5ejumlah phosphatase aktif melepaskan gugus phosphate dari myosin light chain, dari MLCK, dari calponin, dan dari caldesmon. Phosphatase dapat diregulasi oleh efek langsung pada catalytic subunit"nya atau efek pada targeting atau regulating subunit"nya. Konsentrasi Ca*) ekstra seluler adalah dalam kisaran mM, sedangkan Ca*) pada miometrium adalah sekitar 9// nM - 9/ nM dan dapat meningkat sampai dengan #// nM - // nM selama periode stimulasi. 5uatu variasi dari kanal ion terbukti mengontrol Ca *) masuk kedalam miometrium. 5uatu Ltype voltageactivated !a"# channels (L"0;Cs telah ditemukan pada miometrium manusia dan aktif pada membrane potential yang fisiologis. Penelitian pada mammalia rendah menunjukkan bah4a, densitas L0;Cs meningkat selama periode kehamilan. Kanal ini sensitive terhadap kerja dihydro pyridine dan seringkali merupakan target dari terapi tokolitik dengan agen"agen seperti nifedipine dan ritrodrine. &epolarisasi yang menyertai suatu action potential ditandai dengan Ca *) masuk dalam jumlah besar melalui kanal ini. &epolarisasi pada saat yang sama, merangsang L"0;Cs, 4alaupun Ca Ca*)meng"inaktifasikan mereka. !erdapat bukti luas bah4a kontraksi miometrium secara spontan atau oleh suatu rangsangan, memerlukan adanya fungsi L"0;Cs. Meskipun demikian terdapat data yang menimbulkan konflik yang berhubungan dengan kemampuan contractants seperti, oksitosin, untuk merangsang L"0;Cs secara langsung.
:ktivitas dari L"0;Cs dapat berkurang oleh adanya hiperpolarisasi membran. !a"#$ activated % # channels, teraktivasi sebagai respon terhadap peningkatan Ca*), atau oleh rangsangan suatu agen relaksan, dapat menggambarkan peran ini. 5timulasi tipe lain dari K ) channels akan memberikan efek yang sama. Ca *) dapat pula memasuki sel melalui kanal"kanal yang terbuka sebagai respon terhadap suatu signal yang dibangkitkan oleh pelepasan Ca *) dari penyimpanan intraselur. &ntracellular !a"# release activated channels (+C:Cs telah dapat dilakukan klonisasi pada mammalia rendah, tetapi bukti"bukri bah4a mereka berfungsi pada miometrium nmanusia adalah secara tidak langsung. 7lokade dari pelepasan Ca *) intraseluler akan menghambat masuknya o'ytocin$stimulated !a") pada sel miometrium. 5ejak kanal"kanal ini dapat diidentifikasi dan dikarakterisasi, maka memungkinkan untuk mentarget mereka untuk inhibisi pada kontrol kontraksi miometrium yang tidak dikehendaki. !ipe lain dari kanal Ca *) meliputi T (transient) type !a "# channels dan non$selective cation channels pada miometrium sudah pernah dilaporkan sebelumnya. :pakah kanal"kanal ini penting artinya dalam hal peningkatan Ca*)atau perubahan membrane potential, belum jelas benar. Pelepasan Ca*) dari intraseluler adalah mekanisme utama dalam hal dimana Ca*) dapat meningkat. 7eberapa agen stimulator bekerja meningkatkan Ca*) melalui reseptor spesifik mereka. eseptor ini akan mengaktivasi phospholipase ! (PLC baik secara langsung maupun tak langsung. PLC menghidrolisis phosphatidyl inositol biphosphate untuk membangkitkan inositol 9,,2 triphosphate (+P# dan diacyl glycerol (&:D. +nositol triphosphate, menstimulasi pelepasan Ca *) dari penyimpanan intraseluer dan diacyl glycerol mengaktivasi protein kinase C. :da beberapa bentuk PLC , masing"masing merangsang signal transduction pathway yang berbeda. PLCE diaktivasi oleh reseptor yang mempunyai aktivitas tyrosine kinase dan bertanggung ja4ab terhadap kerja beberapa agonis seperti, epidermal growth factor (FD6 pada miometrium. 5edangkan PLCG isoform, diaktivasi oleh beberapa agonis seperti oksitosin yang menstimulasi suatu heterotrimerik guanosine triphosphate (D!P"binding protein dari keluarga D"HI 99. 5elain itu PLC"G juga distimulasi oleh subunit GE yang dilepas dari suatu heterotrimeric D proteins. egulasi dari suatu myometrial phospho"inositide turn over, nampaknya merupakan sesuatu yang spesifik untuk species, agonis dan status hormonal. Phospho"inositide turn over dihambat oleh aktivitas adenyl cyclase, c:MP generation dan aktivasi protein kinase :. Mekanisme ini distimulasi oleh suatu D!P -binding protein, D"H#dan dhambat oleh D"H9. +nhibisi protein kinase : pada phospho inositide turn over melibatkan fosforilasi beberapa komponen dari phospholipase C" D!P binding protein path4ay. 5elama kehamilan, ekspresi DH# meningkat pada miometrium dan functional coupling dari DH# terhadap adenyl cyclase
meningkat, mungkin berhubungan dengan uterine Iuiescence selama kehamilan? 4alupun demikian akan menurun pada akhir kehamilan. *nergy $dependent system dari transport Ca*)mela4an gradien konsentrasi memberikan kontribusi pada relaksasi sel miometrium, suatu plasma membrane :!P"driven Ca *) pump, yang dihambat oleh oksitosin dan sedangkan relaksan akan merangsang efluks Ca *) . 5uatu a) " Ca *) e8changer, juga didapatkan pada membrane plasma. !etapi mempunyai afinitas yang lebih rendah terhadap Ca*)dan oleh karenanya mungkin memainkan peran yang lebih kecil pada regulasi konsentrasi Ca*) Ca*) pumps juga terdapat pada endoplasmic reticulum dan mitokondria dari sel otot polos uterus, yang mungkin ikut berperan pada pengisian inositol triphosphste sensitive intracellular !a"# stores, dan pada akhirnya mampu mencegah suatu Ca *) overload. Protein kinase C, suatu keluarga dari serine"threonine protein kinases, berperan penting pada berbagai respon seluler terhadap various agonists, dan mempunyai distribusi yang luas pada bermacam jaringan he4an mammalia. !erdapat 99 isoforms dari protein kinase C yang pernah dilaporkan, terbagi menjadi # kelompok menurut cara kerjanya. Kelompok pertama, meliputi isoform konvensional ( PKCH, G9, G99, dan E teraktivasi sebagai respon terhadap phosphatidylserine, diacylglycerol, dan calcium. Kelompok kedua, terdiri dari 2 isoform (PKCJ, , , , N, teraktivasi sebagai respon terhadap phosphatidylserine dan diacylglycerol, tetapi tidak memerlukan calcium. Kelompok ketiga, meliputi * atipikal" isoform yaitu PKCO dan PKC, untuk aktivasinya hanya memerlukan phosphatidylserine.(9$. Pada miometrium 4anita tidak hamil terdapat berbagai protein kinase C isoBymes seperti halnya, PKC"H, E, J, N, Q dan O? dan tetapi tidak didapatkan isoBymes sepertihalnya, PKC"G9, G*, , atau . Pada miometrium 4anita hamil terdapat keduanya, yang baik sebelum dan selama persalinan menunjukkan peningkatan jumlah yang bermakna. 5alah
satu aspek
penting
pada regulasi kontraksi
miometrium adalah suatu
fosforilasi1defosforilasi selektif protein kontraktil intraselular miometrium, yang mengakibatkan aktivasi dan inaktivasi protein tersebut. 6osforilasi ini dilakukan oleh suatu keluarga besar proteinkinase, yang diantaranya adalah proteinkinase C (PKC. PKC berperan penting pada proses trans"membrane signal transduction pada beberapa sel mammalia. Pada beberapa reseptor dan D"protein"mediated path4ays, PKC diaktivasi oleh suatu second messenger , bisa diacylglycerol maupun ion kalsium. Peranan PKC pada pada kontraksi miometrium belum jelas sepenuhnya. Pada miometrium tikus, aktivasi PKC akan menghambat o8ytocin"induced myometrial contractility. Pada miometrium manusia, aktivasi PKC akan meningkatkan o8ytocin"mediated myometrial contractility, dan secara hipotetik diduga berperan pada suatu sustained stimulation dari aktivitas
miometrium selama preiode persalinan.7elum jelas benar mengenai berbagai jenis PKC isoBymes yang mana, yang terdapat pada miometrium manusia, yang jelas terdapat perbedaan distribusi jenis PKC isoByme pada berbagai jaringan yang berbeda. 'al ini penting karena terdapat berbagai PKC isoByme yang mempunyai sensitivitas yang berbeda terhadap second messenger diacylglycerol dan ion kalsium. Pada penelitian dengan menggunakan teknik 4estern immonoblot analysis, telah dapat diidentifikasi keduanya yaitu? calcium ion"dependent PKC dan calcium ion" independent PKC isoBymes pada jaringan miometrium. edistribusi dari calcium ion$dependent dan calcium ino$independent PKC isoBymes dapat dideteksi setelah suatu eksposur dengan 9*"/"tetra decanoyl phorbol"9#"acetate (!P:, atau oksitosin. ;8ytocin"stimulated translocation dari PKC"H, telah dapat diidentifikasi pada kultur miometrium dengan menggunakan teknik immuno"histochemical. &iacylglycerol dan inositol 9,,2"triphosphate merupakan dua second messengers yang teraktivasi dalam jumlah eIuimolar sesudah adanya ikatan suatu uterotonic agonists (contohnya oksitosin dengan suatu heptahelical D"protein coupled membrane receptors. Ketika fungsi diacylglyerol sebagai protein kinase C activator diperlukan, suatu agonist"induced meningkatkan level diacylglycerol akan menimbulkan efek paradoksal, bukan suatu rangsangan, melainkan suatu inhibisi kontraksi miometrium. Keadaan ini dapat terjadi karena suatu rapid removal dari diacylglycerol oleh berbagai enBim miometrium menurunkan availability diacylglycerol sebagai suatu protein kinase C activator. &iacylglycerol didegradasi oleh dua macam enBim yaitu, diacylglycerol lipase dan diacylglycerolkinase,
menghasilkan
generasi
monoacylglycerol
dan
phosphatidic
acid.
7erdasarkan konversi enBimatik dari diacylglycerol menjadi monoacylglycerol and arachidonic acid, 5chrey et al, telah berhasil menunjukkan bah4a diacylglycerol lipase terdapat pada miometrium manusia. +nhibisi degradasi diacylglycerol terbukti menghasilkan inhibitory effect yang signifikan pada o8ytocin"stimulated uterine contraction pada tikus coba yang hamil maupun tidak hamil, menunjukkan pentingnya peran katabolisme diacylglycerol dalam pengaturan kontraksi miometrium. Pada miometrium tikus tidak hamil, diacylglycerol kinase nampaknya berperan penting pada degradasi diacylglycerol, yang diproduksi sebagai respon terhadap rangsangan oksitosin? sedangkan pada miometrium tikus hamil, keduanya diacylglycerol kinase dan lipase nampak efektif mendegradasi diacylglycerol. Pada keadaan normal, diacylglycerol diproduksi sebagai respon terhadap rangsangan oksitosin terhadap phosphatidyl"inositol"signaling path4ays secara efisien dikatabolisme oleh diacylglycerol kinase (dan diacylglycerol lipase pada tikus hamil, mencegah feedback inhibition oleh activated protein kinase C pada kontraksi miometrium. :pabila degradasi diacylglycerol ini
dicegah, maka rangsangan oksitosin pada jaringan miometrium akan menghasilkan akumulasi diacylglycerol, dan terjadinya suatu concentration related inhibition dari aktivitas kontraksi secara keseluruhan.
