ANGIOGENESIS DAN METASTASIS MAKALAH IBM IV
Oleh: Tichvy Tammama
160121110005
PEMBIMBING: Prof. Dr. Harmas Yazid Yusuf, drg., Sp.BM. (K)
PROGRAM PENDIDIKAN DOKTER GIGI SPESIALIS FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI UNIVERSITAS PADJADJARAN BANDUNG 2012
1
ANGIOGENESIS DAN METASTASIS
I.
PENDAHULUAN
Angiogenesis dan metastasis merupakan dua hal yang saling berhubungan pada pertumbuhan suatu tumor. Kemampuan tumor untuk menginduksi pembentukan pembuluh darah baru (angiogenesis) pada pejamu sangat berpengaruh pada pertumbuhan tumor dan terjadinya metastasis.
1
Untuk terjadinya suatu metastasis diperlukan proses angiogenesis sejak awal ekspansi populasi tumor dan pada akhir kaskade metastasis. Pada tumor primer yang tidak memiliki kemampuan angiogenesis, sangat kecil kemungkinannya untuk berkembang menjadi tumor besar yang dapat dideteksi secara klinis dan bermetastasis, karena tidak adanya vaskularisasi. Hubungan antara ketergantungan metastasis terhadap angiogenesis angiogenesis tampak pada gambar 1.
1
Gambar 1. Gambaran peran angiogenesis pada metastasis.
1,2
2
II.
ANGIOGENESIS
1. Definisi
Angiogenesis adalah pembentukan vaskulatur kapiler baru yang jauh dari pembuluh darah yang telah ada sebelumnya di bawah regulasi faktor-faktor pertumbuhan dan inhibitor. Hal ini terjadi dalam kondisi fisiologis (misal, penyembuhan luka, ovulasi, pertumbuhan plasenta) dan patologis (misal, kanker, artritis, inflamasi). Pada tumor, aktivitas angiogenesis mengakibatkan mengakibatkan ekspansi pertumbuhan tumor t umor dan meningkatkan risiko metastasis.
1,2,3
2. Karakteristik
Pembentukan pembuluh darah baru yang jauh dari pembuluh darah yang telah ada sebelumnya, atau angiogenesis, adalah sebagian dari kunci penting dalam proses fisiologis dan patologis. Pertumbuhan jaringan normal seperti dalam perkembangan embrionik, penyembuhan penyembuhan luka, dan siklus menstruasi dikarakterisasikan dikarakterisasikan dengan pembentukan pembuluh baru untuk suplai oksigen dan nutrisi, begitu b egitu juga untuk menghilangkan produk sampah. Juga dalam jumlah banyak penyakit yang berbeda dan tidak berhubungan, pembentukan pembentukan pembuluh baru terjadi dalam fisiologi abnormal. Di antara penyakit patologis ini seperti kerusakan jaringan setelah reperfusi jaringan iskemi atau gagal jantung, dimana angiogenesis kurang dan harus dirangsang untuk memperbaiki kondisi penyakit. Di sejumlah penyakit, angiogenesis angiogenesis merupakan bagian dari patologi. Penyakit tersebut termasuk kanker (baik tumor solid dan hematologis), atau penyakit kardiovaskuler (atherosklerosis, restenosis), inflamasi kronis (rheumatoid artritis, Chron‟s disease), diabetes (diabetik retinopati), psoriasis, endometriosis, dan adipositi. Penyakit tersebut biasanya ditangani dengan pengobatan penghambat penghambat angiogenesis.
3
Angiogenesis Angiogenesis berlangsung melalui suatu proses yang berurutan: 1.
1,4
Jaringan yang rusak memproduksi dan melepaskan faktor pertumbuhan (GF) yang berdifusi ke jaringan di sekitarnya;
2.
Faktor pertumbuhan angiogenik berikatan dengan reseptor spesifik yang terdapat pada sel endotel pembuluh darah terdekat;
3.
Setelah GF (growth factors ) berikatan dengan reseptornya sel endotel menjadi aktif. Sinyal pertumbuhan diteruskan dari permukaan sel ke nukleus. Sel-sel endotel mulai membentuk molekul-molekul baru termasuk berbagai enzim;
3
4.
Enzim melarutkan protein dan membentuk lubang-lubang kecil pada membran basal;
5.
Sel endotel mulai berproliferasi dan bermigrasi melalui lubang-lubang tersebut menuju jaringan yang rusak;
6.
Molekul adhesi atau integrin berfungsi sebagai kait untuk membantu pembuluh darah yang baru dibentuk supaya maju;
7.
Enzim-enzim lain, misalnya matrix metalloproteinase (MMP) diproduksi untuk menghancurkan menghancurkan jaringan di depan ujung pembuluh darah baru yang sedang tumbuh;
8.
Sel-sel endotel yang baru menggulung untuk membentuk pipa (pembuluh) darah;
9.
Setiap pembuluh darah berhubungan satu dengan lain supaya darah dapat bersirkulasi;
10. Pembuluh darah baru mengalami stabilisasi dengan bantuan sel-sel otot yang menunjang struktur pembuluh.
Suatu suplai oksigen oksigen dan nutrisi yang adekuat adekuat merupakan merupakan hal kritis bagi seluruh sel dan jaringan pada manusia. Pengiriman oksigen dan nutrisi, serta pengeluaran sampah metabolik dan karbondioksia, tergantung pada sistem vaskularisasinya. Pembentukan suatu jaringan baru, secara sistematis dikoordinasi dengan pembentukan suatu vaskularisasi baru (angiogenesis). Dalam proses ini, sel-sel endotel (pembentuk utama lapisan pembuluh darah) berperan pada aturan regulator dalam eksekusi angiogenesis angiogenesis (gambar 2). 2) .
3,5
Gambar 2. Dinding pembuluh darah dibentuk ole h sel-sel endotel. Apabila keadaan membutuhkan suatu aliran darah, maka proses angiogenesis akan memstimulasi sel-sel endotel untuk membentuk pembuluh darah baru. 25
4
Bagian dari kejadian dalam sel endotel yang mengikuti inisiasi angiogenesis akibat eksposur terhadap stimulasi angiogenik (misal, derivat tumor), meliputi empat tahap: -
Sintesis protease yang mendegradasi matriks ekstraseluler pembuluh darah.
-
Migrasi ke arah sumber stimulus.
-
Proliferasi untuk menambah jumlah sel endotel.
-
Diferensiasi untuk membentuk suatu pembuluh fungsional (Gambar 3).
3,5
Gambar 3. Angiogenesis: aktivasi sel endotel, degradasi matriks ekstraseluler dan membran basal, migrasi, dan proliferasi. EC, sel endotel; BM, membran basal; AS, stimulus angiogenik. 3
Seperti pada kebanyakan proses dalam sistem seluler homeostatik, angiogenesis merupakan suatu sistem yang kompleks dan diregulasi secara tinggi. Sejumlah banyak faktorfaktor pertumbuhan pro-angiogenik telah teridentifikasi, yang kebanyakan memiliki kemampuan menginduksi keempat langkah-langkah di atas tersebut. Salah satu faktor utama di antaranya yaitu suatu protein yang disebut VEGF (Vascular Endothelial cell Growth 5
Factor).
3. Angiogenesis pada Tumor
Pada tumor, angiogenesis merupakan langkah kunci dalam pertumbuhan dan penyebaran tumor, yang merupakan suatu proses biologis dengan komponen multipel. Sebelum tahun 1960, para peneliti kanker menganggap bahwa angiogenesis pada tumor terjadi sebagai suatu peningkatan permeabilitas dan dilatasi vaskular yang sudah ada sebelumnya. Namun berdasarkan penelitian terakhir, diketahui bahwa angiogenesis pada
5
tumor terjadi karena terjadinya degradasi matriks ekstraseluler, yang diikuti dengan terjadinya proliferasi dan migrasi sel-sel endotel, dan didukung oleh sel-sel pendukung seperti pericytes, menyebabkan terjadi pembentukan suatu pembuluh darah baru ke arah tumor (gambar 4).
5,25
Gambar 4. Awalnya, suplai darah yang mencapai tumor secara sederhana dianggap didapatkan dari vasodilatasi pembuluh darah yang telah ada sebelumnya. Tetapi penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa angiogenesis, suatu pembentukan pembuluh darah baru- merupakan hal penting 25 bagi kanker untuk terus tumbuh dah menyebar.
Angiogenesis merupakan proses vital perkembangan kanker dari suatu neoplasma kecil dan terlokalisata, menjadi lebih besar, bertumbuh, dan berpotensi menghasilkan tumor metastatik (gambar 5).
5
6
Gambar 5. Angiogenesis. Untuk dapat tumbuh agar diameternya menjadi lebih dari 1 hingga 2 mm, suatu tumor memerlukan suatu suplai darah tersendiri, yang didapatkan dengan melepas faktor-faktor pertumbuhan yang dapat menghasilkan suatu pembuluh darah baru dari pembuluh darah yang sudah 6,7,8,9 ada sebelumnya. Proses ini terus berlanjut meskipun tumor sudah matur.
Suatu tumor yang telah tumbuh hinga ukuran tertentu, sel-sel yang terletak di tengah tumor akan menjadi jauh dari pembuluh darah yang ada untuk menerima oksigen dan nutrisi untuk pertahanan hidup sel. Dengan terjadinya penurunan oksigen, sensor-sensor molekuler dari sel-sel sel-sel yang „kelaparan‟ ini akan menstimulasi produksi faktor-faktor pertumbuhan angiogenik, terutama VEGF. VEGF disekresikan oleh sel-sel tumor kemudian menempel pada reseptor pada sel-sel endotel pembuluh darah yang telah ada, menstimulasi sejumlah proses, termasuk sekresi enzim pendegradasi matriks, pergerakan seluler ke dalam ruangan yg baru diciptakan, diciptakan, dan terjadi proliferasi proliferasi sel. Sel-sel endotel endotel lalu membentuk tube tube kapilerkapiler darah baru, yang memberikan nutrisi penting bagi pertahanan sel tumor dan pertumbuhan tumor (gambar 6).
10
7
Gambar 6. Angiogenesis pada tumor berukuran besar. 10
Pada umumnya sel tumor berasal dari satu klon, sel-sel sel -sel tumor sekunder juga memiliki sifat angiogenik yang sama dengan induknya bila sel-sel tersebut tiba di lokasi metastasis. Terdapat dua fase pertumbuhan tumor, sehubungan dengan terbentuknya angiogenesis:
1,2
1. Fase prevaskuler
Selama fase prevaskuler, pada saat tidak ada aktivitas angiogenik atau proses 3
angiogenik tidak cukup, tumor tetap kecil dengan volume hanya beberapa mm . Pertumbuhan tumor sangat lambat dan waktu menggandakan ( doubling time) sel-sel tumor mungkin berlangsung beberapa tahun. Namun demikian, hal ini tidak berarti bahwa sel tumor berproliferasi lambat. Telah terbukti bahwa kecepatan berproliferasi sel-sel tumor, yang 3
diukur dengan (H )-thymidine labelling index (TL) , pada fase prevaskuler menunjukkan indeks TL yang sama tinggi dengan tumor besar dengan neovaskularisasi, tetapi tumor dalam fase prevaskuler telah mencapai keseimbangan dimana pembentukan sel baru diimbangi oleh sel-sel yang mengalami apoptosis.
2
2. Fase vaskuler
Pada fase vaskuler, tumor tumbuh cepat, menjadi invasif dan potensi metastasisnya meningkat. Pada fase ini tumor bukan saja mendapat nutrisi dan oksigen, tetapi sel-sel endotel pembuluh darah baru dapat merangsang pertumbuhan dengan cara parakrin dengan mensekresi faktor pertumbuhan, misalnya FGF, PDGF, G-CSF, HB-EGF dan IGF, serta berbagai sitokin seperti IL-1, IL-6 dan IL-8 (gambar 7).
2
8
Gambar 7. Neovaskularisasi tumor.
2
Di samping meningkatkan tekanan hidrostatik dan meningkatkan suplai nutrisi, oksigen dan pembuangan katabolit, neovaskularisasi juga meningkatkan populasi sel yang berproliferasi. Hal ini memperbesar kemungkinan untuk membentuk varian dengan potensi metastasis tinggi yang dapat menembus organ sasaran dan kemudian hidup di dalamnya.
1,2
Angiogenesis juga dihubungkan dengan progresi penyakit dan/atau prognosa buruk pada berbagai jenis tumor, dan dapat juga diaktivasi pada tahapan-tahapan yang berbeda dalam perkembangan tumor, tergantung pada jenis tumor dan kondisi lingkungan mikro di 6,9
sekitarnya.
4. Korelasi Klinis
Interferensi negatif dalam tahapan angiogenesis yang berbeda dapat memberikan perbedaan pendekatan perawatan kanker:
3
– antibodi anti-Vascular Endothelial cell Growth 1. Netralisasi faktor-faktor angiogenik – antibodi Factor (VEGF), negative negative VEGF-receptors VEGF-receptors dominan. 2. Penghambatan Penghambatan VEGF-receptor – VEGF-receptor – antibodi antibodi anti-VEGF-reseptor. 3. Desensitasi VEGF mediated intracelular signalling pathways – VEGF receptor tyrosine kinase inhibitor (misal, SU5416, PTK787). 4. Penghambatan Penghambatan matriks metaloproteinase (marimastat, prinomastat). 5. Penghambatan Penghambatan adhesi sel endotel (anti-abv3-integrin antibody Vitaxin). 6. Penghambatan Penghambatan migrasi sel endotel (interferon-alpha). 7. Penghambatan Penghambatan proliferasi sel endotel (TNP-470, angiostatin, endostatin, anginex).
9
III.
METASTASIS
1. Definisi
Suatu kanker memiliki karakteristik untuk menyebar, baik ke daerah setempat (invasi) maupun ke tempat yang jauh (metastasis). Kemampuan untuk menginvasi dan bermetastasis adalah karakterisitk suatu kanker. Invasi yaitu kemampuan sel-sel tumor untuk berpenetrasi melalui membran yang memisahkan mereka dari jaringan normal dan pembuluh darah, atau penjalaran sel-sel tumor dari tumor induk i nduk ke jaringan sehat di sekitarnya, jadi masa sel tumor berhubungan dengan tumor induknya. Metastasis dapat diartikan sebagai pelepasan atau penyebaran sel-sel tumor dari tumor induk yang kemudian diangkut melalui aliran darah atau aliran getah bening ke atau bagian tubuh lain yang jauh, atau kondisi yang dihasilkan dari penyebaran ini yaitu membentuk pertumbuhan baru yang disebut anak sebar, sehingga tumor anak sebar tidak berhubungan dengan masa tumor induk. Kata metastasis berasal dari bahasa Yunani yang berarti “suatu perubahan”. Tumor yang dihasilkan melalui metastasis disebut juga tumor sekunder. sekunder. Metastasis merupakan merupakan alasan alasan 90% kematian akibat akibat kanker.
3,11,12
2. Deskripsi
Metastasis merupakan suatu proses multi-step kompleks pada tumor, yang diawali dengan perubahan dalam material genetik suatu sel ( karsinogenesis) yang diikuti dengan multiplikasi tak terkontrol dari sel yang berubah tersebut. Hal ini berlanjut dengan pembentukan suplai darah baru ke tumor ( angiogenesis), invasi ke dalam jaringan sekitar, sel-sel melepaskan diri dari induknya, menginvasi pembuluh darah atau limfe terdekat (intravasasi), membawa sel-sel tumor ke tempat yang jauh dari asalnya melalui sistem sirkulasi, menempelnya sel-sel tumor menempel ke dinding pembuluh dan keluar dari pembuluh (ekstravasasi) ke organ atau bagian lain dari tubuh, dan membentuk koloni untuk pertumbuhan tumor sekunder pada tempat tersebut (gambar 8).
1,2,11,12
10
Gambar 8. (1) Suatu sel bertransformasi. (2) Sel kanker berploriferasi dan membentuk suatu tumor ganas. (3) Angiogenesis: tumor mendapat suplai darah. (4) Sel kanker memasuki sistem sirkulasi. (5) Sel kanker berjalan melalui aliran darah. (6) Sel berhenti pada suatu kapiler. (7) Menembus lapisan sel pada pembuluh darah. (8) Sel menginvasi jaringan fungsional dari organ yang mengelilingi pembuluh darah. (9) Pada organ baru ini, sel kanker membentuk tumor sekunder, yang (10) menginduksi 11 angiogenesis. (11) Metastase (tumor sekunder) sekarang telah terbentuk.
Pada setiap proses, terjadi interaksi biokimiawi yang sangat kompleks antara sel tumor dengan lingkungannya lingkungannya.. Berbagai onkogen onkogen berperan dalam dalam proses ini, demikian pula berbagai proses biologik yang terkait, misalnya sekresi enzim protease yang merusak matriks molekul protein pengikat pengikat disekitar sel tumor dan kolagenase kolagenase yang yang melarutkan kolagen kolagen pada membran basal di sekitar sel sehingga dapat ditembus oleh sel tumor. Banyak faktor yang berperan dalam proses biokimiawi di atas, di antaranya berbagai reseptor yang membentuk jembatan antara satu sel dengan dengan yang lain, misalnya misalnya cadherin, integrin integrin dan lain-lain.
13,14,15
Berbagai molekul adhesi juga memegang peranan penting pada kaskade metastasis. Salah satu tahap agar sel tumor dapat bermetastasis adalah setiap sel tumor melepaskan diri dari masa tumor primer, dan untuk hal itu perlu dihilangkan pengaruh molekul-molekul adhesi tertentu, tetapi begitu ia tiba di organ sasaran metastasis, sel tumor harus mengalami interaksi adhesi dengan dengan dinding pembuluh darah darah maupun membran basal basal agar bisa menetap di tempat baru. Pola ekspresi berbagai molekul adhesi ternyata juga mengalami perubahan pada kanker, dan studi mengenai molekul-molekul adhesi juga diperlukan untuk memahami proses metastasis.
16,17
11
3. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kejadian Metastase Tumor
1. Adanya pelepasan pelepasan sel-sel tumor yang dapat hidup otonom. Proliferasi sel tumor menyebabkan bertambahnya isi dan menimbulkan peningkatan tekanan mekanik yang menekan jaringan sehat sekitarnya. Meningkatnya tekanan mekanik pada tumor jinak menyebabkan terjadinya pertumbuhan yang bersifat ekspansif membentuk kapsul yang merupakan batas tegas antara jaringan tumor dan
jaringan sekitarnya. sekitarnya.
12
Pada tumor ganas terjadi pelepasan sel-sel tumor dari tumor induk, karena kohesi selsel tumor ganas berkurang akibat menurunnya kadar kalsium pada dinding sel, atau meningkatnya tekanan mekanik yang disebabkan oleh bertambahnya isi tumor akibat 12
proliferasi sel tumor yang terus-menerus.
Sel-sel tumor ini mengeluarkan enzim-enzim seperti kolagenase, hyaluronidase, dan mucinase yang mempengaruhi jairngan sekitarnya. Sel-sel tumor bergerak masuk ke dalam ruang-ruang antar sel atau menembus sitoplasma sel-sel otot membentuk pertumbuhan yang bersifat infiltratif pada jaringan sehat di sekitarnya, atau menembus pembuluh limfe dan tumbuh di sepanjang pembuluh limfe, merupakan “lymphatic permeation” yang sangat spesifik pada karsinoma prostat.
12
Walaupun demikian, adanya pelepasan sel tumor dari tumor indaknya tidak cukup menjelaskan terbentuknya metastase. Dalam hal ini harus ditambahkan bahwa sel-sel yang terpisah ini sanggup hidup secara otonom. Sering pada kehamilan normal, selsel epitel chorion terlepas dan masuk ke dalam aliran darah vena, lalu diangkut ke paru-paru. Namun pada paru-paru sel-sel ini tidak menimbulkan metastasis karena tidak mempunyai kemampuan untuk hidup secara otonom. Pada tumor ganas, selselnya sanggup hidup secara otonom di tempat yang jauh dari tumor induknya karena sel tumor ganas tidak mengandung faktor antigen, sehingga tubuh tidak membentuk zat anti untuk menahan invasi tumor.
12
2. Adanya jalan penyebaran metastasis a. Pembuluh darah Cara penyebaran sel-sel tumor melalui pembuluh darah disebut juga hematogen. Cara penyebaran ini banyak terjadi pada sarkoma, namun dapat juga terjadi pada 12
karsinoma.
12
Pembuluh vena dindingnya tipis, sehingga mudah ditembus oleh sel-sel tumor. Sel-sel ini sebagai embolus akan diangkut oleh aliran darah vena, kemudian dapat tersangkut pada hati dan paru-paru membentuk metastasis.
12
Dapat pula sel-sel tumor yang berasal dari tumor dalam rongga perut, masuk ke dalam pembuluh darah limfe, kemudian melalui ductus thoracicus, akhirnya masuk ke dalam darah vena (ductus thoracicus bermuara pada vena jugularis sinistra). Arteri dindingnya tebal, sukar ditembus oleh sel tumor, sehingga jarang terjadi penyebaran melalui cara ini. Hanya pada tumor para-paru atau metastasis pada paru-paru yang membentuk embolus tumor, penyebaran penyebaran melalui aliran darah arteri dapat terjadi. Sel-sel tumor sebagai embolus masuk ke dalam jantung bagian kiri, kemudian masuk ke dalam pembulh-pembuluh arteri dan tersangkut pada organ-organ tubuh yang menerima banyak darah arteri, misalnya ginjal, kelenjar endokrin, terutama anak ginjal dan sumsum tulang. Organ-organ tubuh ini merupakan predileksi untuk terbentuknya t erbentuknya metastasis.
12
b. Pembuluh limfe Penyebaran melalui pembuluh limfe disebut pula sebagai penyebaran secara limfogen. Penyebaran dengan cara ini biasanya terjadi pada karsinoma, namun
dapat pula terjadi pada sarkoma. Sel-sel tumor yang telah menembus pembuluh limfe diangkut oleh aliran cairan getah bening sebagai embolus, dan kemudian akan tersangkut pada kelenjar getah bening regional. Pada tempat ini, biasanya pada sinus di bawah kapsul (subcapsularis) sel-sel tumor membentuk metastasis. Metastasis mungkin menyebabkan terbendungnya aliran cairan getah bening, sehingga terjadi aliran retrogad retr ogad dan dapat menimbulkan penyebaran retrogad.
12
Pada tumor-tumor dalam rongga perut, embolus tumor dari getah bening akan masu kke dalam ductus thoracicus, kemudian masuk ke dalam vena jugularis dan selanjutnya disebarkan melalui aliran darah vena.
12
c. Transplantasi langsung Cara penyebaran dengan cara ini terjadi pada tumor-tumor yang terletak dalam rongga-rongga serosa seperti rongga perut dan rongga pleura. Disebut juga sebagai “transcoelomic spread”. Misalnya, pada tumor ganas lambung, sel-selnya akan menembus rongga serosa yang kemudian karena gaya berat sel tumor akan jatuh ke dalam rongga pelvis. Bersamaan Bersamaan dengan dengan fibrin sel-sel tumor akan akan melekat pada serosa ovarium atau rektum membentuk suatu metastase.
12
13
3. Adanya lingkungan yang memberikan harapan hidup bagi sel-sel tumor pada tempat yang baru Setelah sel-sel tumor yang dapat tumbuh secara otonom melepaskan diri dan menempel pada suatu organ tubuh, kondisi tempat baru itu harus cocok bagi pertumbuhannya. Jika tidak, makan sel-sel tumor tidak akan membentuk metastase dan dapat mati. Misalnya, embolus tumor yang berukuran besar pada pembuluh darah arteri akan tersangkut pada arteriol dan sering tidak tumbuh membentuk metastase. Dinding arteriol yang tebal ini tidak cocok bagu pertumbuhan sel-sel tumor dalam hal pembentukan pembentukan metastasis.
12
Sebaliknya, embolus tumor yang berukuran kecil akan sampai dan tersangkut pada kapiler dan membentuk metastasis. Pembuluh yang berdinding tipis ini memberi kemungkinan yang baik bagi pertumbuhan sel-sel tumor. Itulah sebabnya mengapa limpa yang memiliki aa. penicilli dengan dinding tebal jarang dikenai metastasis.
12
Selain jaringan setempat yang memberikan kemungkinan bagi tumbuhnya sel-sel tumor, faktor imunologispun berpengaruh dalam hal pembentukan metastasis. Pada binatang percobaan diketahui bahwa imunitas dapat menghambat atau mencegah tumbuhnya metastasis.
12
Sel-sel tumor dalam perkembangannya terus menerus mengakumulasi kelainan genetik, beberapa di antaranya tetap “silent”, tetapi beberapa yang lain dapat mengakibatkan perubahan fenotip menjadi lebih ganas dan memiliki potensi untuk bermetastasis atas pengaruh elemen-elemen yang dikenal sebagai enhancer element . Mutasi gen yang mengendalikan mengendalikan metastasis dan menyebabkan menyebabkan sel tumor dapat dapat bermigrasi ke tempat jauh dari dari induknya, terjadi bersamaan dengan mutasi gen yang menyebabkan menyebabkan proliferasi tak terkendali, tetapi di lain fihak keberadaan sel tumor dalam sirkulasi juga dapat disebabkan tindakan 18,19,20
medis, misalnya pembedahan.
14
4. Patofisiologi Metastasis
Proses berurutan mulai tumorigenesis, invasi dan metastasis digambarkan sebagai berikut (gambar 9):
2
1. Aktivasi onkogen (transformasi); 2. Proliferasi sel-sel yang ditransformasi; 3. Kemampuan sel tumor untuk menghindar dari immunesurveillance ; 4. Suplai nutrisi kepada masa tumor memerlukan penglepasan faktor-faktor angiogenesis; 5. Invasi lokal dan destruksi komponen-komponen matriks ekstraseluler dan parenkim; 6. Migrasi sel tumor dari tempat asalnya; 7. Penetrasi sel-sel kanker melalui dinding pembuluh darah; 8. Embolisasi dan penggumpalan sel-sel tumor menuju lokasi baru; 9. Sel-sel tumor berhenti dalam lumen pembuluh darah kecil atau getah bening; 10. Menembus pembuluh darah dan berkembang di lokasi baru.
2
Gambar 9. Skematis tahap metastasis tumor melalui hematogen.
15
Perlu ditekankan bahwa untuk mengembangkan anak sebar di berbagai organ, sel-sel tumor harus memiliki atau mampu mengembangkan mengembangkan sifat / fenotip metastasis. metastasis. Tumor Tumor ganas diketahui menunjukkan tingkat mutasi dan instabilitas genetik yang tinggi, sehingga meningkatkan kemungkinan untuk membentuk membentuk sel-sel dengan dengan fenotip metastasis.
19
Pola sebar metastasis tidak terjadi secara acak (random). Pelbagai penelitian pada binatang percobaan telah banyak ditemukan organ spesifik untuk jenis kanker tertentu. Pada proses metastasis peran organ dapat bersifat aktif, suatu kerusakan organ karena jejas atau radiasi dapat meningkatkan kejadian metastasis. Fenomena demikian disebut sebagai inflammatory oncotaxis .
21
Saat ini seed and soil hypothesis ini sudah diterima secara luas. Metastasis sel kanker di organ dapat berkembang karena adanya kecocokan antara kebutuhan sel kanker dan kemampuan lingkungan mikro di organ untuk memenuhi kebutuhan sel kanker atau sel kanker mampu menghasilkan bahan tertentu yang mampu merusak jaringan yang tidak mendukung sehingga menjadi lingkungan mikro yang sesuai sel kanker tersebut. Misal limfosit B yang aktif, atau berbagai sel kanker dari limfosit B menghasilkan berbagai faktor yang mengaktifkan osteoklas, yang selanjutnya dapat menimbulkan perubahan pada tulang. Hal tersebut akan memudahkan terjadi sebaran sel kanker dan metastasis kanker payudara di tulang. Pada metastasis kanker payudara di tulang, dijumpai adanya peningkatan aktifitas cyclogenase, dan pada pemberian cyclogenase inhibitor akan menurunkan insiden metastasis
ke tulang. Adanya glikoprotein spesifik pada dinding sel kanker yang akan berikatan dengan reseptor tertentu dari endotel organ, juga membantu menjelaskan terjadinya homing pada 21
metastasis.
16
5. Langkah-langkah Pembentukan Metastasis
Perubahan dan Replikasi Replikasi Sel Kebanyakan Kebanyakan sel kanker berasal dari epitelium, yang merupakan suatu lapisan jaringan yang menutupi permukaan tubuh dan permukaan dalam rongga tubuh dan pembuluh darah. Sel kanker pada jaringan epitel secara genetik tidak stabil dan memiliki angka mutasi yang tinggi. Kebanyakan kanker, pada kenyataannya, merupakan hasil akhir dari perubahan genetik multipel pada onkogen dan gen penekan tumor. Aktivasi onkogen diiringi dengan kehilangan atau deaktivasi gen penekan tumor, yang berarti bahwa salah satu garis pertahanan normal tubuh dalam melawan proliferasi sel tak terkontrol menjadi hilang justru di saat hal ini sangat dibutuhkan.
11
Setelah terjadi perubahan material genetik tersebut, sel ini kemudian bereplikasi, atau mengopi dirinya dalam waktu lebih cepat. Pada beberapa instansi, suatu mutasi dapat mencegah terjadinya apoptosis sel atau program pengrusakan pengrusakan diri. Apoptosis, yang terkadang disebut juga “bunuh diri sel”, normalnya terjadi ketika sel mengenali ada adanya nya kerusakan pada DNA dan mati. Protein yang dihasilkan oleh gen p53 biasanya menjaga apoptosis pada sel dengan DNA defektif, akan tetapi sel-sel ini biasanya tetap bertahan hidup dan bereplikasi apabila gen p53 telah berubah atau dideaktifasi.
11
Kerusakan Membran Membran Basal Sekalinya kanker terbentuk, tahap pertama dalam pembentukan metastasis yaitu penetrasi tumor ke membran basal, yang memisahkan jaringan epitel dari jaringan ikat di bawahnya. Membran basal yaitu suatu lapisan khusus pada matriks ekstraseluler, yang sebagian besar disusun oleh kolagen tipe IV, merupakan suatu masa serabut jaringan ikat dan protein yang mendukung dan memberi nutrisi pada jaringan ikat tubuh. Pada keadaan normal, matriks ekstraselular merupakan suatu barier yang menjaga sel terhadap perpindahan dari tempat asalnya. Sel kanker, bagaimanapun, mensekresikan berbagai jenis enzim yang berbeda yang „memakan‟ memakan ‟ protein pada membran basal. Ketika membran telah melemah dan rusak, akan memungkinkan sel kanker terdorong dan masuk melalui membran basal ke stroma dan jaringan ikat.
11,21
17
Angiogenesis Angiogenesis Angiogenesis merupakan suatu proses dimana suatu tumor menciptakan suplai darah tersendiri dengan cara melepaskan faktor-faktor pertumbuhan – suatu – suatu substansi yang disebut Vascular Endothelial Growth Factor , atau VEGF – VEGF – yang yang menyebabkan menyebabkan sel-sel vaskuler mulai
bermigrasi ke arah tumor. Sel-sel vaskular lalu membentuk pembuluh darah baru pada tumor. Angiogenesis terkadang disebut juga vaskularisasi, yang berarti pembentukan pembentukan darah (gambar 5). Angiogenesis adalah tahap signifikan dalam perkembangan metastasis dalam dua alasan: pembentukan pembuluh darah pada tumor akan menyuplai tumor dengan nutrisi yang dapat mempercepat pertumbuhannya; dan pembuluh darah ini pun berperan sebagai jalur bagi sel-sel kanker untuk berpindah dari tumor primer ke organ lain. Proses pembentukan pembuluh pembuluh yang sama terjadi pula pada sistem limfe.
11
Angiogenesis dapat terjadi bersamaan dengan ketika tumor menembus membran basal, namun dapat juga terjadi lebih awal dalam pertumbuhan tumor.
11
Invasi dan Embolisasi Embolisasi Setelah terbentuk pembuluh darah baru pada tumor, sel kanker individual akan memisahkan diri dari tumor dan berjalan melalui pembuluh baru tersebut ke dalam sistem sirkulasi utama tubuh. Sel-sel ini terkadang disebut mikrometastasis. Bahkan suatu tumor kecil dapat melepaskan jutaan sel kanker setiap hari ke dalam pembuluh darah dan limfe. Kebanyakan Kebanyakan dari sel ini akan mati segera setelah memasuki aliran darah atau pembuluh limfe. Namun terkadang sel-sel kanker tersebut dapat berjalan sebagai emboli. Suatu protein yang disebut fibrin, yang biasanya terbentuk ketika darah membeku, akan mengelilingi setiap embolus. Fibrin tersebut akan melindungi embolus sel-sel kanker saat bergerak dalam sistem sirkulasi, dan dapat meningkatan kesempatannya untuk bertahan ketika sampai pada kapiler (pembuluh darah kecil) yang menyuplai organ atau daerah lain pada tubuh (gambar 9).
11
18
Ekstravasasi Ekstravasasi dan Pembentukan Pembentukan Tumor Sekunder Sekunder Ekstravasasi diartikan sebagai keluarnya sel kanker melalui dinding kapiler dimana dia berhenti dan menginvasi jaringan di sekitar kapiler. Untuk melakukan ekstravasasi, sel tumor harus melekatkan dirinya pada dinding kapiler. Setelah dia melekatkan dirinya, dia dapat bekerja dengan caranya untuk melewati jaringan yang melapisi pembuluh darah, dinding pembuluh darah itu sendiri, dan membran basal yang menutupi pembuluh darah. Sel tumor kemudian dapat mulai mereplikasi dirinya dan memulai proses angiogenesis, lalu membentuk sebuah metastasis atau tumor sekunder pada lokasi barunya (gambar 9). Tumor sekunderpun dapat melepaskan sel kankernya ke dalam sirkulasi dan menghasilkan metastasis lagi.
11
Kebanyakan sel tumor tidak dapat bertahan cukup lama di dalam aliran darah untuk berekstravasasi dan membentuk metastasis. Semakin lama suatu sel berada dalam sirkulasi, semakin besar kemungkinannya untuk mati. Kemungkinan suatu sel tumor bertahan dalam perjalanan dan membentuk metastasis pada lokasi barunya secara bervariasi diperkirakan sebagai satu dalam seribu atau kurang dari satu dalam sejuta. Penelitian terakhir mengindikasikan bahwa sel-sel yang berasal dari tumor yang sama, memiliki potensi untuk bermetastasis yang bervariasi; bahkan terkadang membentuk metastasis dengan tingkat keganasan yang lebih tinggi.
11
6. Aspek Selular dan Molekular
Proses invasi invasi Kemampuan sel kanker untuk melakukan invasi (masuknya sel kanker pada jaringan normal) erat kaitannya dengan metastasis. Invasi merupakan serangkaian proses, yang diawali dengan pengrusakan membran basalis yang sebagian besar disusun oleh kolagen tipe IV. Akibat rusaknya membran basalis tersebut, akan memungkinkan sel kanker masuk ke stroma dan jaringan ikat. Di dalam membran basalis dan stroma terdapat bentukan glikoprotein laminin dan fibronectin. fibronectin. Dengan rusaknya membran basalis, memungkinkan fibronectin. terjadinya ikatan reseptor di sel kanker dengan glikoprotein l aminin & fibronectin fibronectin tersebut akan menghambat terjadinya Selanjutnya hilangnya reseptor laminin dan fibronectin
invasi. Dengan demikian maka proses invasi lebih banyak dihubungkan dengan kemampuan berbagai mediator yang dapat mengubah lingkungan mikro sekitar sel kanker.
21
19
Percobaan transfection onkogen ras atau onkogen protein kinase ke sel kanker yang tidak mempunyai kemampuan metastasis dapat mengubah sel tersebut menjadi sel kanker yang dapat melakukan metastasis, dimana pada transfection onkogen ras terjadi peningkatan ekspresi berbagai protease yang diperlukan dalam proses invasi. Pada transfection onkogen ras memacu ekspresi gen yang memberi kode pada enzim yang diperlukan pada proses invasi. Pada awalnya invasi diduga merupakan proses yang pasif. Menurut teori mekanik tersebut, invasi terjadi karena adanya tekanan yang diakibatkan oleh tumor yang terjadi dan proliferasi sel yang progresif. Namun banyak bukti yang kurang menyokong teori ini. Seperti contoh pada tumor jinak ( myoma uteri dan fibroadenoma ), keduanya jelas memberikan penekanan pada daerah di sekitarnya, namun tidak dijumpai adanya invasi. Dari hasil peneliti in vitro yang dilakukan oleh Meyvisch pada tahun 1983 dan Thorgeirson pada tahun 1984, tampaknya proses invasi tidak dapat dijelaskan hanya dengan mengandalkan tekanan mekanik saja.
21
Kelompok lain, menyatakan bahwa invasi merupakan proses yang aktif, dan mendapat dukungan dari berbagai temuan penelitian yang memanfaatkan perkembangan biologi molekuler sel. Dasar teori ini memberikan kemungkinan adanya kemampuan gerak amuboid sel kanker, sekresi enzim maupun mediator yang diperlukan dalam proses invasi. Proses invasi merupakan merupakan proses bertahap bertahap yang aktif dan diperlukan diperlukan pada tahap metastasis. Proses invasi mempunyai tiga tahap:
21
21
1. Tahap pertama adalah pengikatan sel kanker pada matriks sekitar, melalui ikatan reseptor fibronectin. yang ada di membran sel kanker dengan glikoprotein laminin dan fibronectin. 2. Tahap kedua, sel kanker mensekresi enzim hidrolitik atau merangsang sel tubuh untuk
memproduksi enzim-enzim yang merusak matrik. 3. Tahap ketiga, sel kanker bergerak ke daerah matriks yang diubah oleh enzim proteolitik, gerakan ini dipengaruhi oleh faktor kemotaktik dan autocrine motility factors (AMFs). Tahapan invasi sendiri didasari oleh adanya kemampuan invasi yang berhubungan dengan berbagai mediator, seperti protein yang dihasikan oleh onkogen maupun reseptor yang dimiliki sel kanker atau host. Berbagai mediator yang dihasilkan oleh berbagai onkogen, antara lain polipeptida yang dapat memacu sintesis DNA. Collagenase kinase (tyrosin kinase) yang mengaktifkan protein sitoskeletal dan membran, faktor pertumbuhan dan reseptor faktor pertumbuhan. Kedua produk onkogen ini memungkinkan terjadinya rangsangan baik otokrin maupun parakrin. Seperti pada melanoma dan kanker payudara, kemampuan invasi tersebut ada hubungan dengan kemampuan sel kanker memproduksi cathepsin.
21
20
Proses Metastasis Metastasis Gen yang berhubungan dengan terjadinya metastasis berbeda dengan yang diperlukan untuk pertumbuhan tumor. Kemampuan untuk mengisolasi sel yang dapat atau tidak dapat bermetastasis dari tumor yang sama menunjukkan bahwa phenotype metastatik dapat dipisahkan dari kemampuan untuk membentuk tumor. Beberapa gen tertentu telah diidentifikasi sebagai gen yang diperlukan untuk metastasis, tapi tidak diperlukan untuk ekspresi tumor primer, dan sebaliknya penurunan ekspresi gen lain juga diperlukan untuk metastasis. Sebagai contoh, suatu molekul permukaan yang disebut E-cadherin, yang berfungsi dalam jaringan normal untuk membentuk jembatan yang menjaga kebersamaan tumor, biasanya tidak terdapat pada tumor yang bermetastasis. Kehilangan ekspresi gen ini secara sederhana dapat menyebabkan hilangnya perlekatan antar sel dan melemahkan agregasi sehingga dapat menyebabkan sel berpindah jauh dari tumor primer. Sebagai tambahan, interaksi molekul E-cadherin pada permukaan dengan molekul-molekul lain di dalam sel dapat memicu terjadinya transkripsi gen. Oleh karena itu, dengan ketidakhadiran Ecadherin tidak hanya merubah kemampuan sel-sel tumor untuk melekat pada tetangganya dapat juga secara drastis merubah ekspresi gen lain yang berefek pada keganasan tumor dan kemampuannya kemampuannya untuk bermetastasis.
3
Protease atau enzim lain yang menghasilkan protein juga dapat berefek pada kemampuan sel untuk bermetastasis. Plasminogen activator, suatu enzim yang mengaktivasi plasmin dan dapat melarutkan bekuan darah, diperlukan untuk metastasis pada beberapa sel tumor. Enzim ini pun memiliki duo fungsi dalam metastasis, baik secara enzim menghasilkan protease lain yang juga diperlukan untuk metastasis, serta memberi sinyal untuk melekat pada reseptor permukaan, reseptor plasminogen activator. Reseptor ini lebih sering tampak pada sel-sel tumor metastatik, sementara plasminogen activator biasanya dibuat oleh sel-sel normal host dan kemudian bersekresi dimana dia melekat pada reseptor sel tumor.
3
Proteinase kelas lain, matriks metaloproteinase, dapat juga berperan dalam metastasis. Enzim-enzim ini sering tampak berlebihan pada tumor. Mereka memiliki kemampuan untuk mendegradasi komponen matriks ekstraseluler, material antar sel, dan fungsinya dapat menyebabkan sel tumor berpenetrasi jauh ke dalam jaringan. Kedua enzim ini, MMP-2 dan MMP-9, bersama dengan enzim MT1-MMP, yang mengaktivasi MMP-2, juga diperlukan untuk metastasis.
3
21
Suatu pendekatan penelitian terhadap metastasis telah memeriksa gen-gen yang diperlukan oleh sel untuk bermetastasis. Pendekatan penelitian lain telah memeriksa berbagai berbagai fungsi sel yang diperlukan untuk metastasis. Langkah pertama yaitu sel-sel tumor memisahkan diri dari tumor primer dan memasuki aliran darah. Kemudian sel tumor kehilangan perlekatan dengan sel-sel tetangganya, misalnya melalui turunnya regulasi Ecadherin, dan peningkatan motilitas. Mungkin sedikit yang diketahui mengenai peningkatan motilitas, tetapi pada beberapa kasus disekresinya faktor-faktor yang tidak serupa dengan faktor pertumbuhan yang dapat berperan sebagai faktor motilitas. Beberapa protein seperti Epidermal Growth Factor (EGF) atau faktor motilitas autokrin memberikan kemampuan
pada tumor untuk berpindah. Pintu masuk ke dalam aliran darah tampak memerlukan protease, tetapi hanya sedikit yang diketahui mengenai hal ini. Sekalinya berada dalam aliran darah, sel tumor harus bertahan hidup. Resistensi terhadap apoptosis adalah penting dalam metastasis. Sel-sel tumor kemudian melekat pada sel pembuluh darah atau endotel. Sementara beberapa literatur memperkirakan bahwa sel-sel kemudian keluar dari pembuluh darah untuk berproliferasi di tempat yang jauh, penelitian terbaru menyebutkan bahwa sel tumor mulai berproliferasi di dalam pembuluh darah. Terakhir, tumor tumbuh pada tempat yang jauh menghasilkan metastasis.
3
Onkogen dan Metastasis Berbagai gen yang terlibat dalam onkogenesis juga terlibat dalam metastasis. Berbagai penelitian mengungkapkan bahwa ekspresi p21 menunjukkan korelasi dengan kemampuan metastasis, demikian pula bentuk mutan gen ras, myc dan p53 yang menyebabkan transformasi sel dapat meningkatkan kemampuan metastasis. Sejumlah gen diketahui terlibat dalam dalam metastasis, misalnya misalnya pLm59, pLm59, pGm21, mts-1 dan pMeta-1. Yang paling banyak mendapat perhatian adalah nm23. Kehilangan gen nm23 atau penurunan ekspresi gen nm23 berkorelasi dengan peningkatan potensi metastasis, sehingga diduga gen nm23 termasuk golongan gen suppresor. Ekspresi nm23 yang rendah dijumpai pada kanker payudara yang invasif dan menunjukkan prognosis buruk. Ekspresi gen nm23 yang tinggi menunjukkan prognosis prognosis yang lebih baik. Pada tabel 1 diperlihatkan berbagai gen yang terlibat dalam pengendalian metastasis.
22,23
22
Tabel 1. Gen yang dihubungkan dengan metastasis.
20
Enzim-enzim proteolitik proteolitik Agar kaskade metastasis dapat dimulai, sel yang mengalami transformasi bermigrasi dan menembus dinding pembuluh darah, dan begitu ia berada dalam sirkulasi ia dapat menyebar ke seluruh tubuh. Dalam organ sasaran sel-sel tersebut bergerak di antara jaringan melalui suatu proses aktif, mencakup lisis sel-sel pejamu dan degradasi matriks ekstraseluler. Hal ini terjadi karena sel-sel tumor dapat mensekresikan berbagai enzim proteolitik, seperti metalloprotease, kolagenase, plasminogen, cathepsin, heparanase, hyaluronidase dan lainlain. Gambar 10 memperlihatkan beberapa enzim proteolitik yang berperan dalam 18
metastasis.
18
Gambar 10. Ilustrasi enzim proteolitik dan aktivitasnya.
23
Diduga bahwa suatu kaskade enzim degradatif membuka jalan bagi sel-sel tumor untuk melakukan invasi. Pada keadaan ini, enzim-enzim inaktif (pro-enzim/zymogen) disekresi lokal lalu diaktifkan melalui enzim-enzim regulator yang lain yang diproduksi oleh sel tumor atau jaringan stroma sekitarnya (fibroblast, sel mastosit dan lain-lain) Di antara zymogen tersebut yang banyak dipelajari adalah pro-cathepsin, plasminogen, prokolagenase, metalloprotease dan plasminogen activator (PA). Aktivasi plasminogen merupakan sistem proteolitik ekstraseluler. Aktivator plasminogen mengubah plasminogen inaktif menjadi plasmin serine protease. Plasmin mempunyai spesifisitas substrat sangat luas yang dapat menghancurkan protein matriks dan mampu mengubah zymogen lain menjadi bentuk aktif. Hingga saat ini 2 jenis PA telah dapat diidentifikasi, yaitu uPA ( urokinase plasminogen activator ) dan tPA ( tissue plasminogen activator ). Berbagai penelitian membuktikan bahwa
uPA diperlukan untuk migrasi dan invasi. Ada juga bukti-bukti bahwa sel-sel tumor dapat merangsang sel-sel sekitarnya untuk mensekresi mensekresi protease yang membantu invasi sel tumor ke dalam jaringan, tetapi jaringan yang sama juga dapat memproduksi inhibitor protease. Karena itu invasi sel tumor ke dalam organ sasaran merupakan suatu proses dinamis, yang berlangsung melalui perubahan micro-echosystem secara terus menerus. Sel-sel tumor yang bermetastasis harus terus menerus berinteraksi dengan unsur-unsur pejamu, yaitu matriks ekstraseluler, fibroblast dalam stroma, sel-sel endotel dan sel-sel sistem imun. Bila faktor yang mendukung invasi melebihi faktor yang menghambat invasi, maka invasi dapat berlangsung. Tabel 2 memperlihatkan sistem protease yang terlibat dalam proses invasi 23,24
tumor.
Tabel 2. Sistem protease yang terlibat dalam invasi tumor.
23
24
Aktivasi plasminogen berlangsung pada permukaan sel di mana pro-enzim uPA terikat pada reseptornya. Komponen sistem uPA yang lain adalah inhibitor plasminogen (PAI-1 dan PAI-2). Hambatan aktivasi uPA yang terikat dan disosiasi plasmin mengatur proses invasi. Kompleks uPA-uPAR mempunyai aktivitas enzimatik dan terletak pada sisi/ujung tumor yang melakukan invasi, karena itu tumor yang mengekspresikan uPAR dan dapat menginduksi sekresi jaringan sekitarnya untuk memproduksi uPAR, merupakan tumor yang sangat invasif.
23
Mekanisme siklus uPA terdiri dari:
23
1. Dimulai dengan sintesis uPAR dalam sel dan ditransportasikan ke permukaan sel. 2. uPAR berikatan dengan bentuk zymogen dari urokinase plasminogen activator (pro-uPA) untuk membentuk kompleks uPAR-pro-uPA. 3. Perombakan
pro-uPA
oleh
protease
ekstraseluler,
misalnya
plasmin,
menghasilkan kompleks kompleks uPAR-uPA yang aktif dan terikat pada permukaan sel. 4. UPAR-uPA mengkatalisis aktivasi plasminogen menjadi plasmin yang merupakan serine protease membentuk konsentrasi lokal protease yang mengaktifkan enzim enzymogen degradasi degradasi yang lain dan merusak stroma. 5. Sementara itu inhibitor plasminogen activator (PAI) mengikat kompleks uPARuPA untuk menginaktivasinya menginaktivasinya (uPAR-uPA-PAI). 6. Kompleks reseptor-inhibitor masuk ke dalam sel (internalisasi) di mana uPA-PAI dilepaskan untuk mengalami degradasi. 7. uPAR mengalami siklus ulang di permukaan sel bila keadaannya sesuai untuk melaksanakan melaksanakan proteolisis berikutnya (gambar ( gambar 11).
Gambar 11. Siklus seluler uPA menghasilkan proteolisis fokal pada permukaan sel yang sedang invasi.
23
25
Berbagai penelitian telah membuktikan teori di atas. Invasi matriks ekstraseluler oleh sistem uPA-uPAR dapat terjadi melalui sekresi uPA secara parakrin, misalnya oleh selsel stroma disekitarnya, atau penglepasan uPA secara autokrin oleh sel tumor dan koekspresi 23
uPAR..
Enzim lain, yaitu matrix metalloproteinase (MMP), juga memegang peranan penting pada metastasis sel tumor. Matrix metalloproteinase (MMP) termasuk golongan zinc metalloproteinase yang disekresikan dalam bentuk pro-enzim latent yang dapat diaktifkan
melalui perombakan proteolitik dan dihambat oleh inhibitor metalloproteinase jaringan TIMP’s). MMP adalah endopeptidase yang (tissue inhibitors of metalloproteinase, TIMP’s). bergantung pada metal yang apabila diaktivasi dapat menghancurkan berbagai komponen matriks ekstraseluler, khususnya khususnya kolagen interstisial (tipe I-III), I -III), membran basal (tipe IV) atau kolagen tipe V. Transformasi hiperplasia preneoplastik menjadi karsinoma terbukti berkaitan dengan peningkatan aktivitas MMP. Enzim proteolisis lain adalah stromelysin-3 yang sering diekspresikan berlebihan pada kanker payudara. Aktivasi fisiologis metalloproteinase hampir pasti melibatkan perombakan oleh plasmin, di mana ia sendiri diaktifkan oleh uPA pada permukaan sel. Karena itu, sel yang sedang invasi yang mengekspresikan uPAR mengaktifkan sejumlah protease pada bagian membran sel yang sedang bergerak aktif melalui matriks ekstraseluler. Kolagenase tipe IV, seperti halnya protease yang lain disekresikan dalam bentuk pro-enzim. Kolagenase tipe IV 72-kDa dan 92-kDa, masingmasing membentuk kompleks dengan TIMP-2 dan TIMP-1, karena itu aktivasi kolagenase itu merupakan regulator penting pada metastasis. Plasmin bertanggung jawab atas aktivasi kolagenase tetapi TIMP akan menghambat aktivasi tersebut.
17,24
Seperti telah disebut di atas, di samping enzim proteolisis yang mendukung invasi dan metastasis sel tumor, berbagai enzim lain befungsi sebagai inhibitor bagi proteases tersebut, di antaranya TIMP‟s (TIMP-1, (TIMP-1, TIMP-2), PAI-1 dan PAI-2 seperti juga telah diuraikan di atas. Enzim-enzim ini berfungsi sebagai supresor invasi. Eskpresinya dalam sel tumor berbanding terbalik dengan kemampuan metastasis sel bersangkutan, dan secara umum kemampuan invasi ditentukan oleh rasio antara aktivator dan inhibitor proteolisis. PAI-2 merupakan inhibitor yang sangat poten bagi PA dan fungsinya dihubungkan dengan gangguan alur sinyal transduksi, regulator transkrips, dan penekanan ekspresi reseptor permukaan spesifik. Supresor lain yang cukup spesifik adalah testisin yang merupakan serine proteinase dan diekspresikan dengan densitas tinggi pada sel-sel germinal testis tetapi hilang pada tumor testis.
23
26
Molekul Adhesi Adhesi Dalam jaringan normal struktur umum dan susunan jaringan dan organ ditentukan oleh terpeliharanya kontak antar sel, antara satu sel dengan sel di sebelahnya, dan matriks ekstraseluler (extracellular matrix, ECM ) di sekitarnya. Kontak antar-sel dan matriks ekstraseluler berlangsung melalui berbagai molekul adhesi, berupa reseptor-reseptor adhesi dan masing-masing ligand-nya. Destruksi berbagai molekul adhesi menyebabkan hubungan dengan jaringan sekitarnya hilang dan sel-sel tumbuh tidak terkendali, seperti yang terlihat pada kanker. Sebagian besar molekul adhesi termasuk golongan keluarga integrin, tetapi selain itu ada beberapa golongan molekul adhesi yang lain, di antaranya cadherin, molekul adhesi tipe imunoglobulin seperti ICAM-1 dan VCAM-1, serta golongan selectin. Integrin merupakan glikoprotein permukaan sel terdiri atas 2 sub-unit yaitu sub- unit α dan β yang membentuk kompleks heterodimer heterodimer dan tertancap pada membran sel (gambar 12).
16
16
Gambar 12. Struktur heterodimer molekul adhesi keluarga integrin .
Integrin memperantarai adhesi sel pada komponen matriks ekstraseluler (ECM) seperti kolagen, fibronektin dan laminin. Karena begitu kompleksnya keluarga integrin, biasanya integrin diklasifikasikan dengan jenis ligand yang diikatnya. Beberapa reseptor integrin merupakan reseptor monospesifik yang hanya dapat berikatan dengan 1 jenis ligand, sedangkan sedangkan yang lain dapat mengikat 2 atau 3 jenis ligand (tabel 3). .
16
27
Tabel 3. Reseptor adhesi golongan integrin.
16
Integrin dapat berada pada permukaan sel dalam keadaan inaktif pada keadaan mana ligand tidak terikat. Aviditas terhadap ligand sangat meningkat sebagai konsekuensi bermacam-macam sinyal aktivasi yang diberikan pada sel, sehingga dengan demikian integrin dapat berfungsi sebagai modulator adhesi yang fleksibel sebagai respons terhadap sinyal dari luar. Perubahan aviditas pengikatan ligand terjadi akibat perubahan struktur konformasional domain pengikatan ligand. Banyak stimuli yang dapat mengaktifkan integrin, sebagian di antaranya spesifik sel, misalnya sinyal aktivasi limfosit melalui TCR, CD7, CD28, CD31 dan CD44. Molekul CD44 pertama kali dikenal sebagai lymphocyte homing receptor yang memperantarai perlekatan limfosit pada sel endotel, jadi memudahkan
masuknya limfosit ke dalam pembuluh getah bening. Molekul CD44 terbukti juga berperan dalam invasi dan metastasis sel kanker. Integrin dapat diaktifkan melalui interaksi langsung dengan ligand misalnya dengan antibodi dan peptida.
20
Untuk bisa tumbuh, sel normal pada umumnya harus terikat pada suatu substrat (anchorage ) supaya bisa berkembang dan berproliferasi. Di lain pihak, sel ganas dapat tumbuh pada media agar lembek dan menunjukkan sifat adhesi yang menurun. Pada sebagian besar sel ganas, deposisi fibronektin dan protein matriks ekstraseluler lain tidak ada, sedangkan molekul adhesi fokal biasanya diekspresikan dengan densitas rendah. Peran integrin pada pertumbuhan kanker telah dipelajari secara luas, baik distribusinya dalam berbagai jenis kanker (kulit, paru, payudara, saluran cerna dan lain-lain) maupun perilakunya dalam sel kanker. Pada berbagai penelitian terbukti bahwa ekspresi integrin pada kanker cenderung menurun. Penurunan ekspresi ini sejalan dengan kehilangan kontak dengan membran basal yang ada dibawahnya. Di samping itu susunan integrin pada permukaan sel
28
juga tidak beraturan dan jumlah integrin intrasitoplasmik juga berkurang. Perubahan ekspresi integrin pada sel kanker berperan dalam proliferasi sel dan atau metastasis, bergantung pada jenis integrin. Contohnya penurunan ekspresi α5β1 mengakibatkan proliferasi sel tidak terkendali, sedangkan penurunan ekspresi reseptor laminin α6β4 meningkatkan meningkatkan kemampuan 20
metastasis.
Cadherin merupakan glikoprotein transmembran pada permukaan sel yang memperantarai interaksi homofilik antara sel dengan sekitarnya. Pada interaksi itu molekul cadherin spesifik pada satu sel tertentu berikatan dengan molekul cadherin yang terdapat pada permukaan sel sejenis. Secara umum, sel dengan densitas molekul cadherin yang rendah kurang adhesif dengan sel sekitarnya. Ada 3 golongan cadherin, yaitu E-cadherin (epithelial), P-cadherin (placental) dan N-cadherin (neural) (tabel 4).
16
Tabel 4. Cadherin.
16
Dari struktur cadherin, bagian paling penting adalah bagian yang terdapat intrasitoplasmik karena bagian inilah yang mempunyai fungsi mengatur adhesi antara sel. Mutasi bagian intrasitoplasmik reseptor ini menyebabkan menyebabkan adhesi antar sel terganggu. Struktur molekul E-cadherin diperlihatkan pada gambar 13.
16
16
Gambar 13. Molekul E-Cadherin, menunjukkan hubungan antara catenin dan sitoskeleton.
29
Cadherin terletak pada tempat bertemunya kontak antar sel yang merupakan struktur di mana filamen actin tertancap pada membran sel. Pada sisi sitoplasmik tempat pertemuan ini, E-cadherin E-cadherin berinteraksi dengan kelompok protein yang disebut catenin. Subtipe α catenin homolog dengan vinculin dan diduga berfungsi menghubungkan Ecadherin dengan filamen actin. Bagian tengah dari molekul β β-catenin -catenin berikatan dengan cadherin, serdangkan bagian aminoterminal dari molekul berinteraksi dengan α α--catenin. γγ-catenin sangat mirip β-catenin β-catenin dan membentuk ikatan serupa dengan cadherin dan α-catenin. α-catenin.16 Peran cadherin pada perkembangan kanker juga telah dibuktikan dalam berbagai penelitian. Telah terbukti bahwa ada hubungan antara sistem adhesi dengan proliferasi, reseptor faktor pertumbuhan dan gen supresor. Mutasi gen E-cadherin pada karsinoma lambung, prostat dan ovarium membuktikan bahwa E-cadherin termasuk supresor tumor. Pada FAP Diketahui bahwa mutasi gen APC ada hubungannya hubungannya dengan E-cadherin. Dalam hal ini produk APC yang dapat mengikat β-catenin, β-catenin, diduga berkompetisi dengan E-cadherin untuk mengikat β-catenin. β-catenin. Dalam kaitannya dengan metastasis diduga bahwa kehilangan atau disfungsi E-cadherin menyebabkan menyebabkan tumor lebih invasif meningkatkan meningkatkan potensi metastasis.
14
Sejauh ini telah dibahas tentang molekul (reseptor) adhesi yang terlibat dalam putusnya interaksi reseptor-ligand sehingga menyebabkan sel-sel tumor terlepas dari induknya dan bermetastasis. Setelah berada dalam sirkulasi sel tumor perlu melekat pada dinding endotel pembuluh darah agar dapat menembus dinding pembuluih dan masuk ke dalam organ sasaran. Hal ini memerlukan stabilisasi sel tumor dengan endotel melalui proses Intercellular adhesion adhesi yang juga dilakukan oleh molekul-molekul adhesi tertentu. Intercellular molecule-1 (ICAM-1) adalah salah satu anggota keluarga molekul adhesi tipe imunoglobulin
yang terlibat dalam kaskade di atas. ICAM-1 pertama kali ditemukan pada penelitian melanoma yang mengungkapkan bahwa ICAM-1 diekspresikan dengan densitas tinggi pada permukaan sel melanoma, dan berkorelasi dengan potensi metastasis dan survival pendek. VCAM-1 disebut juga INCAM-1 (inducible adhesion molecule ) terdapat pada permukaan sel endotel, epitel, makrofag dan dendritik. Ekspresinya pada sel endotel diinduksi oleh TNF- α, IL-1 dan IL-4. (Buck) Interaksi antara VCAM-1 dengan ligandnya (VLA-4) berperan dalam mengarahkan ekstravasasi sel-sel tumor ke dalam jaringan dan dengan demikian meningkatkan risiko metastasis.
14
Keluarga molekul adhesi yang lain, yaitu selectin terdiri atas P-selectin yang terdapat pada permukaan trombosit, L-selectin terdapat pada permukaan leukosit termasuk limfosit dan E-selectin terdapat pada permukaan sel endotel. Struktur molekul selectin secara umum terlihat pada gambar 14.
30
Gambar 14. Struktur selectin.
14
Adhesi dilakukan melalui interaksi dengan ligand karbohidrat. Dalam kaitannya dengan kanker, berbagai penelitian mengungkapkan bahwa interaksi P-selectin dengan karbohidrat yang terdapat pada permukaan berbagai jenis sel kanker misalnya kolon, paru, payudara, meningkatkan adhesi sel-sel kanker pada jaringan sekitarnya. E selectin ternyata lebih spesifik, yaitu hanya berinteraksi dengan permukaan sel-sel kanker kolon. E-selectin merupakan inducible selectin karena baru diekspresikan pada permukaan sel endotel setelah 14 dirangsang oleh sitokin di antaranya IL-1, TNF, atau TGF-β TGF- β.
Seperti halnya proteinase yang aktivitasnya dihambat oleh masing-masing inhibitor, aktivitas molekul adhesi juga dapat dihambat oleh inhibitor. Molekul-molekul inhibitor ini merupakan satu keluarga anti-adhesi, dan salah satu di antaranya adalah mucin. Mucin diekspresikan dalam jumlah banyak pada permukaan epitel kolon, tetapi tidak dijumpai pada permukaan kanker kolon, sehingga diduga berperan dalam metastasis kanker kolon.
14
7. Sasaran Organ Spesifik
Sudah lama diketahui bahwa jenis tumor tertentu lebih suka bermetastasis ke dalam organ tertentu dan tidak ke organ lain. Berbagai faktor yang diduga berperan dalam pilihan lokasi metastasis banyak dipelajari walaupun belum semua t erungkap. Salah satu faktor yang diduga memegang peran penting dalam penentuan sasaran metastasis adalah endotel. Sel-sel kanker terbukti lebih suka melekat pada endotel kapiler dibanding endotel pembuluh darah besar, sehingga dikenal dengan istilah mikrometastasis. Juga ada bukti-bukti bahwa tumor tertentu lebih suka melekat pada endotel kapiler organ tertentu dan tidak pada organ lain, namun demikian preferensi itu tidak absolut. Hal itu menimbulkan dugaan bahwa tidak ada reseptor organ spesifik, tetapi pada endotel pembuluh darah organ tertentu terdapat beberapa jenis reseptor atau kombinasi beberapa jenis reseptor. Belum banyak yang diketahui
31
mengenai mekanisme atau reseptor endotel spesifik tertentu yang dapat menjelaskan adanya preferensi untuk metastasis ke organ tertentu. Salah satu jenis molekul adhesi yang diduga memiliki sifat spesifik organ adalah Lu-ECAM-1 yang meng-fasilitasi penyebaran melanoma ke paru paru.
13
8. Diagnosis dan Monitor Metastasis
Beberapa kanker primer, seperti kanker paru-paru dan ovarium, mulai menuai sel-sel tumor yang membentuk metastasis pada tempat lain di tubuh sebelum kanker primer cukup besar untuk dapat dideteksi melalui teknik diagnostik standar.
11
Tumor marker adalah substansi yang dihasilkan baik oleh tumor itu sendiri atau oleh
tubuh sebagai respon terhadap tumor. Tingkat tumor marker dalam darah dapat digunakan untuk mengevaluasi rekurensi atau penyebaran kanker dan respon pasien terhadap perawatan. prostate-spesific agent (PSA) untuk Beberapa tumor marker yang biasa digunakan meliputi: prostate-spesific kanker prostat; prostatic acid phosphatase phosphatase (PAP) untuk kanker prostat yang telah
bermetastasis, kanker testikular dan leukimia; dan CA 125 ( Cancer Antigen 125) untuk rekurensi kanker ovarium dan juga untuk mendeteksi kanker pada uterus, liver, pankreas, kolon, serviks, paru-paru, dan traktus digestivus; dan lain-lain.
11
Analisis DNA dapat digunakan untuk membedakan tumor metastatik dengan tumor multisentrik. Kanker multisentrik adalah suatu kanker yang tampak secara simultan pada beberapa bagian yang berbeda pada tubuh, berbeda dengan kanker dengan tumor primer dan sekunder sekund er (metastatik). Mutasi pada gen penekan tumor p53 telah digunakan sebagai “sidik jari genetik” untuk mengidentifikasi men gidentifikasi perbedaan antara an tara tumor multisentrik dan multisentrik dan metastatik.
11
9. Implikasi klinik
Seperti telah diuraikan di atas, kehilangan ekspresi molekul adhesi tertentu, misalnya beberapa jenis integrin atau E-cadherin, menunjukkan korelasi dengan peningkatan potensi metastasis pada berbagai jenis kanker. Karena itu berbagai upaya dilakukan untuk memperbaiki ekspresi molekul-molekul tersebut sebagai upaya pengobatan, seperti terlihat pada gambar 15.
15
32
Gambar 15. Pengobatan gen korektif.
15
Bila gen korektif dimasukkan ke dalam sel tumor, hasil yang paling baik adalah terkoreksinya gen yang mutasi dan terjadi konversi sel ganas menjadi jinak, atau sel tumor terinduksi untuk apoptosis. Beberapa peneliti lain mengusulkan untuk memperbaiki ekspresi reseptor dengan gene transfer, tetapi hasilnya masih diragukan.
15
IV. KESIMPULAN
Angiogenesis dan metastasis merupakan dua kejadian yang saling berhubungan pada suatu tumor ganas. Angiogenesis yaitu pembentukan pembuluh pembuluh darah baru ke arah tumor dari pembuluh darah yang sudah ada sebelumnya, akibat pelepasan sinyal-sinyal dari sel tumor ke sel endotel pembuluh darah di sekitarnya. Dengan terbentuknya angiogenesis, maka tumor mendapat suplai oksigen untuk dapat tumbuh dan kemudian menyebar melalui pembuluh darah ke tempat lain yang jauh dari tumor primer, kemudian berploriferasi dan bermetastase membentuk suatu primer sekunder yang terpisah dari tumor i nduknya.
33
DAFTAR PUSTAKA
Angiogenesis dan Metastasis . Jakarta: 1. Kresno, S.B. 2001. Ilmu Dasar Onkologi : Angiogenesis
FKUI. p. 293-337. th
2. Cotran & Kumar. 2003 . Robbin : Basic Pathology : Neoplasia , 7 ed . Philadelphia: W.B. Saunders Co. p. 165-210. Encyclopedic Reference Reference of Cancer . Heidelberg: Springer. 3. Schwab, M. 2001. Encyclopedic
4. Robbin & Cotran, R.S. 1999. Pathologic Basic of Disease: Neoplasia , 6 th ed . W.B. Saunders Co. p. 260-327 Science of Oncology Oncology. 4th ed. New York: 5. Sturk, C, & Dumont, D. 2005. Basic Science
McGraw-Hill. 6. Ferrara N. Endocr Rev. 2004;25:581-611. 7. Hicklin DJ, Ellis LM. J Clin Oncol. 2005;23:1011-1027. 2005;23:1011-1027. 8. Ferrara N, Hillan KJ, Gerber HP, Novotny W. Nat Rev Drug Drug Discov. 2004;3:391-400. Cancer . 2003;3:401-410. 9. Bergers G, Benjamin LE. Nat Rev Cancer
10. Terman, B, Stoletov, K. 2001. VEGF and Tumor Angiogenesis . Einstein Quart. J. Biol. and Med. 18: 59-66. 11. Thackery, E. 2002. The Gale Encyclopedia of Cancer, a Guide to Cancer and Its Treatment, Volume 2 . Farmington Hills: Gale Group.
12. Himawan, S. 2000. Patologi . Jakarta: FKUI. P. 79-81. 13. Folkman, J. 1995. Tumor angiogenesis. In: Mendelsohn J, Howley PM, Israel M, Liotta LA, (eds) The molecular basis of cancer . Philadelphia: WB Saunders Co. Metastasis . In: Tannock IF, Hill RP (eds) The basic sciences of 14. Hill, RP. 1992. Metastasis
oncology 2
nd
ed. New York: McGraw Hill Inc.
suppressor genes. genes. EMBO Report. 15. Serrano, M, Massague, J. 2000. Network of tumor suppressor
16. Dang CV, Semenza GL. 1999. Oncogenis alterations of metabolism. TIBS. Multistep carcinogenesis.In: Genes and the biology 17. Varmus H, Weinberg RA. 1993. Multistep
of cancer. New York. Scientific American 18. Watson, D J, Baker, Bell SP. 2004. Molecular Biology of the Gene. United States of America: Benjamin Cummings. 19. Macdonald, F, Ford, CHJ, Casson, AG. 2004. Molecular Biology of Cancer . New York: BIOS Scientidic Publisher. Molecular Biology of of Human Cancers Cancers . USA: Springer. 20. Schulz, WA. 2005. Molecular
34
21. Putra, ST. 1999. Biologi Molekuler Kedokteran. Surabaya: Airlangga University Press. p. 59-89. 22. Saini A. 1995. Cell adhesion molecules in cancer . In: Vile Rg (eds) Cancer metastasis: from mechanisms to therapies. New York. John Wiley & Sons;. United States of America 23. Glukhova M, Deugnier MA, Thiery JP. 1997. Tumour progression: the role of cadherins and integrins . Mol Med Today expression and 24. Jones JL, Royall JE, Walker RA. 1995. E-cadherin relates to EGFR expression lymph node metastasis in primary breast carcinoma .Br J Cancer
25. www.biooncology.com/research_e www.biooncology.com/research_education/vegf/ligand ducation/vegf/ligand/overview/angiogenes /overview/angiogenesis/index. is/index. html
