LIPOPOLISAKARIDA

Lipopolisakarida

Endotoksin ialah lipopolysaccaride (LPS) yang terdapat di membran luar bakteri negatif Gram. Komposisi endotoksin terdiri atas rantai polisakarida (rantai O), yang di berbagai spesies bervariasi dan tidak toksik melapisi luar membran. Pemberian injeksi endotoksin murni atau lipid pada hewan coba dapat menimbulkan gejala syok sepsis. Beberapa mediator pejamu secara tidak langsung menyebabkan sepsis, endotoksin bakteri gram negatif mengikat larutan LPS-binding protein atau membran luar sel mononukleus.

Pengaruh interaksi antara monosit, makrofag dan netrofil melepas mediator inflamasi seperti interleukin (IL), interferron (IF), platelet activating factor (PAF) , dan tumor necrosis factor. Toleransi terhadap endotoksin terjadi setelah pemberian berulang dosis kecil pada binatang dan ditandai oleh penurunan efek terhadap endotoksin dosis tinggi. Mekanisme dasar toleransi endotoksin kurang dimengerti tetapi toleransi endotoksin terjadi melalui dua fase. Toleransi fase awal terjadi dalam beberapa jam setelah terpapar endotoksin dan mekanismenya belum jelas. Toleransi fase lambat terjadi beberapa minggu setelah paparan awal terhadap endotoksin dan dihubungkan dengan produksi antigen-antibodi endotoksin.

Hubungan LPS dengan produksi sitokin

Lipopolisakarida (LPS) merupakan faktor patogenik utama pada sepsis gramnegatif, yang ditandai dengan syok, koagulopati, dan disfungsi multiorgan. Respons terhadap paparan LPS sistemik, sitokin proinflamasi seperti tumor necrosis factor (TNF)- , interleukin (IL)-1 , dan interferon- diproduksi oleh host. Produksi sitokin proinflamasi dan induksi mediator yang lebih distal seperti nitric oxide, platelet activation factor (PAF), dan prostaglandin menyebabkan hipotensi, perfusi organ anadekuat, dan kematian sel yang berhubungan dengan MODS. Status proinflamasi ini didefinisikan sebagai systemic inflammatory responsse syndrome (SIRS). Induksi sistem imunitas innate secara besar-besaran ini dapat dan seringkali menimbulkan efek katastrofik pada pasien dengan sindroma sepsis.

Makrofage

Mekanisme pertahanan host terdiri dari imunitas alami dan imunitas adaptif. Imunitas alami merupakan pertahanan yang paling pertama. Komponen imunitas alami atau innate imunnity terdiri dari barier epitel, fagosit, sel NK, sistem komplemen, dll. Selain imunitas alami, juga terdapat sistem imunitas adaptif. Sistem imunitas adaptif ini terdapat dua tipe, yaitu cell mediated immunity dan humoral mediated immunity. Sistem imunitas alami yang berperan melawan mikroba yang masuk menembus epitel ialah sistem fagosit. Sistem fagosit yang bersirkulasi dalam darah terdapat dua tipe, yaitu neutrofil dan monosit. Kedua sel tersebut bekerja pada tempat yang terinfeksi, dimana mereka mengenal dan mencerna mikroba. Neutrofil (juga disebut Leukosit polymorfonuklear) yang berjumlah 4000 – 10.000 per mm3 ialah jenis leukosit yang terbanyak di dalam darah. Dalam respon terhadap infeksi, produksi neutrofil dari sumsum tulang meningkat cepat sampai melewati angka 20.000 per mm3. Produksi dari neutofil dirangsang oleh sitokin, yaitu mediator yang diproduksi oleh berbagai macam tipe sel sebagai respon terhadap infeksi. Neutrofil ialah tipe sel pertama yang merespon infeksi, baik infeksi bakteri maupun fungi. Sel neutrofil mencerna mikroba dalam sirkulasi, dan sel neutrofil dengan cepat masuk ke dalam jaringan ekstravaskuler pada sisi infeksi, dimana sel ini juga mencerna mikroba dan mati setelah beberapa jam. Tipe sel kedua dalam sistem fagosit ialah sel monosit. Sel tersebut berjumlah 500 – 1000 per mm3 darah, lebih sedikit dibandingkan jumlah sel neutrofil. Sel monosit mencerna mikroba dalam darah dan jaringan. Tidak seperti neutrofil, monosit dapat masuk ke dalam jaringan ekstravaskuler dan bertahan di sana dalam waktu yang relatif lebih lama. Sel monosit akan berdiferensiasi menjadi sel makrofag di dalam jaringan. Sel monosit darah dan sel makrofag ialah dua sel yang sejenis, dimana kedua sel tersebut dinamakan sistem fagosit mononuklear. Neutrofil dan monosit bermigrasi ke tempat ekstravaskuler dari infeksi dengan mengikat molekul adhesi endotel dan memproduksi kemokin untuk menghadapi mikroba. Jika mikroba infektif menembus epitel dan masuk jaringan subepitel, makrofag mengenal mikroba dan meresponnya dengan memproduksi protein terlarut yaitu sitokin. Kedua sitokin itu ialah tumor necrosis faktor (TNF) dan interleukin-1 ( IL-1 ), beraksi pada endotel pembuluh darah kecil pada tempat infeksi. Sitokin itu merangsang sel endotel untuk mengekspresikan dua molekul adhesi , yaitu E-selectin dan P-selectin. Neutrofil dan monosit yang bersirkulasi mengekspresikan karbohidrat permukaan yang terikat lemah pada selectin. Neutrofil menempel pada endotel, aliran darah mengganggu ikatan ini, dan pada akhirnya leukosit menggelinding pada permukaan endotel. Leukosit mengekspresikan molekul adhesi lainnya, yaitu integrin. Integrin ini mengintegrasikan sinyal ekstrinsik ke dalam perubahan sitoskeletal. Selain selectin dan integrin, macrophage-derived TNF and IL-1 juga memproduksi kemokin. Kemokin terikat pada permukaan luminal sel endotel dan dengan pada akhirnya akan meningkatkan afinitas integrin leukosit terhadap ligan endotel. Bersamaan dengan itu, TNF dan IL-1 beraksi pada endotel untuk merangsang ekspresi dari ligan integrin. Ikatan integrin dengan ligannya menghambat penggelindingan leukosit pada endotel. Sitoskeleton leukosit ditata kembali dan sel menyebar pada permukaan endotel. Rangkaian selectin mediated rolling, integrin mediated firm adhesion, dan chemokine mediated motility mengakibatkan migrasi leukosit ke ekstravaskuler pada tempat infeksi dalam beberapa menit setelah infeksi. Akumulasi leukosit pada sisi infeksi, dengan vasodilatasi dan peningkatan permeabilitas vaskuler dinamakan inflamasi.

Fagositosis

Fagositosis merupakan proses penelanan yang dilanjutkan dengan pencernaan seluler terhadap bahan-bahan asing yang masuk ke dalam tubuh dengan maksud mengganggu sistem homeostasis tubuh.

Proses fagositosis secara garis besar dapat dibedakan dalam 3 tahap :

1. Pengenalan dan pengikatan bahan asing.

2. Penelanan ( ingestion )

3. Pencernaan.

Fagositosis sebagian besar diperankan oleh makrofag sebab kemampuan fagositosisnya jauh lebih kuat dibandingkan dengan sel fagosit yang yang lain. Segera setelah menelan bahan asing tersebut, membran makrofag akan menutup. Kemudian partikel tersebut digerakkan ke dalam sitoplasma seldan terbentuk vakuol fagosit. Lisosom adalah kantung-kantung dengan enzim, bersatu dengan fagosom membentuk fagolisosom. Pada keadaan ini dimulailah proses pencernaan intraseluler dan pembentukan zat bakterisidal jika lisosom gagal menerima bahan-bahan asing yang masuk ke dalam tubuh. Makrofag jaringan mempunyai kemampuan serupa makrofag mobile yang mampu mengembara ke seluruh jaringan, yaitu memfagosit bahan-bahan asing infeksius. Jika makrofag jaringan terpapar rangsangan antigen yang sesuai, ia akan melepaskan diri dari jaringan sebagai makrofag mobile dan bereaksi terhadap antigen dengan memproduksi sitokin proinflamasi untuk reaksi inflamasi.

Peran makrofage dalam sepsis

Sebagai respon terhadap mikroba, makrofag dan sel lainnya mensekresi protein yaitu sitokin yang memperantarai banyak reaksi seluler dalam imunitas alami. Sitokin ialah protein terlarut yang memperantarai imunitas dan reaksi inflamasi. Dalam imunitas alami, sumber utama dari sitokin ialah makrofag yang teraktivasi oleh adanya mikroba. Semua sitokin diproduksi dalam jumlah kecil sebagai respon terhadap stimulus eksternal, seperti mikroba. Sitokin mengikat reseptor pada sel target dengan afinitas tinggi. Sebagian besar sitokin beraksi pada sel yang memproduksinya ( autocrine actions ) atau pada sel yang berdekatan ( paracrine actions ). Dalam reaksi imun alami melawan infeksi, makrofag dapat diaktivasi dalam jumlah besar oleh sitokin yang diproduksi. Sitokin dari imunitas alami melayani berbagai macam fungsi dalam pertahanan tubuh. Sitokin terlibat dalam perekrutan neutrofil darah dan monosit pada tempat infeksi. Pada konsentrasi tinggi, TNF meningkatkan trombosis darah dan menurunkan tekanan darah. Selain itu, TNF juga menurunkan kontraktilitas miokardium dan mengakibatkan vasodilatasi. Penyebaran infeksi bakteri gram negatif yang berat potensial memberikan sindrom klinik yang dinamakan syok septik. Karakteristik dari syok septik ini ialah penurunan tekanan darah (syok), disseminated intravascular coagulation ( DIC ), dan gangguan metabolik.

Hubungan produksi Makrofag dengan LPS

TNF alfa dan IL-1 diproduksi dalam jumlah besar oleh leukosit mononuklear sebagai respon terhadap lipopolisakarida. TNF alfa dan IL-1 menyebabkan peningkatan sintesis dan merangsang produksi IL-6, IL-8, dan IL-10. TNF alfa dan IL-1 memproduksi demam, mengaktifkan penjendalan darah dan memperantarai inflamasi melalui produksi IL-8 dan dengan merangsang ekspresi dari molekul adhesi. IL-6

merangsang produksi protein fase akut dari hepar dan beraksi menghambat produksi TNF alfa dan IL-1. Ada beberapa tipe reseptor yang berbeda yang dapat ditemukan pada molekul mikroba. Toll-like receptors ( TLRs ) ialah komponen mikroba yang berbeda secara spesifik. Dalam hal ini TLRs 4 cukup esensial bagi makrofag sebagai respon terhadap lipopolisakarida / endotoksin. Pembangkitan sinyal oleh TLRs4 mengaktifkan faktor transkripsi yang dinamakan nuclear factor kappa B ( NFkB ), dimana faktor ini merangsang produksi dari sitokin, enzim, dan protein lain yang terlibat sebagai antimikroba.