BAB 2 MOLEKUL PENGENAL ANTIGEN 2.1. Molekul Reseptor Antigen Sel T helper dan sitolitik, tidak seperti sel B, mengenal fragmen antigen protein asing yang secara fisik berikatan dengan molekul MHC pada permukaan sel APC atau sel target. Pengenalan antigen oleh sel T, merupakan awal stimulasi untuk aktivasi sel T. Dalam sel yang berbeda, aktivasi menyebabkan sekresi sitokin, proliferasi, dan penampakkan fungsi efektor regulator dan sitolitik. Akhir-akhir ini, elusidasi struktur dan fungsi molekul yang terlibat pengenalan antigen oleh sel T adalah salah satu hal yang penting dalam bidang imunologi. Hal ini merupakan pengetahuan yang relatif bam, yang membicarakan dasar molekuler untuk studi respon imun normal dan patologik, dimana sel T mempunyai peran utama. Reseptor pada sel T yang bertanggung jawab untuk pengenalan dan respon spesifik yang tinggi terhadap antigen ditambah MHC merupakan suatu kompleks dari beberapa protein integral membran plasma. Beberapa protein dari kompleks ini memperantarai ikatan spesifik ke kompleks antigen-mhc pada permukaan sel APC atau sel target, dan maka dari itu porsi pengikatan proteinprotein ini dibedakan antara sel T dengan spesifisitas antigen-mhc yang berbeda. Protein dalam kompleks tidak bervariasi diantara semua sel T, dan mungkin fungsi dalam transduksi signal ke dalam interior sel T. Disamping reseptor antigen plus MHC, sel T mengekspresikan sejumlah protein permukaan sel yang lain, yang dinamakan molekul asesori. Molekul ini penting untuk kognitif, aktivasi, dan fase efektor respon sel T. Fungsi beberapa asesori molekul ini adalah untuk menguatkan adesi sel T ke sel lainnya, yang mempromosi maksimal efektif interaksi antara sel T helper dengan APC atau antara sel T sitolitik dengan sel target. Kepentingan dimasa yang akan datang untuk studi resseptor sel T, adalah pengembangan teknologi propagasi populasi sel T monoklonal secara in vitro, termasuk hibridoma T-T dan klon permukaan sel T. Karena reseptor sel T belum dapat dikristalkan, struktur tiga dimensi, hanya dapat diambil dari urutan homologis dengan molekul antibodi dan kita
sudah mengetahui struktur tiga dimensi Ig dan molekul MHC. Molekul asesori pada sel T 1. CD4 dan CDS, glikoprotein permukaan sel T yang diekspresikan subset sel T dewasa dengan pola yang dibedakan dengan restriksi MHC. CD4 dan CD 8 berfiingsi sebagai sel asesori dengan memfalisitasi interaksi sel T dengan sel APC aatau sel target. Kedua molekul merupakan anggota Ig gena superfamili, tetapi tidak lagi berhubungan dengan anggota yang lain. Mereka mempunyai fungsi yang sangat mirip. Lebih kurang 65% sel T periferal ap-positif mengekspresikan CD4 dan 35% mengekspresikan CDS. (Rasio yang berubah, seringkali digunakan sebagai parameter klinik untuk disfungsi imun. 2. CD2 Protein CD2 juga disebut Til, LFA-2, Leu-5, Tp50, reseptor sel darah merah domba (SRBC), adalah glikoprotein dengan BM 45-50 kd yang terdapat pada lebih dari 90% sel T dan 50-70% pada timosit. Juga ada pada sel NK. Fungsi CD2 sebagai molekul adesi interseluler, juga merupakan molekul transduksi signal. 3. LFA-1 Juga sebagai molekul transduksi signal, diekspresikan pada hampir semua sel yang diturunkan dari sumsum tulang, lebih dari 90% timosit dan sel T matur, sel B, PMN, dan monosit. Sel asesori yang lainnya : VIA, CD28, CD44, CD45, CDS, Thy-1 dan Ly-6. 2.2. Kompicks Histokom patibilitas Mayor (Major Histocompatibility Complex = MHC) MHC adalah suatu kelompok gena yang menghasilkan marker permukaan sel, yang sangat penting dalam transplantasi, regulasi imun, dan respon imun. Marker permukaan sel ini digunakan untuk membedakan antigen self dari non-self. Perbedaan ini memungkinkan terjadinya respon imun terhadap antigen non-self yang sesuai, sekaligus mencegah terjadinya respon imun terhadap antigen self. MHC perlu diperhitungkan dengan diketahuinya bahwa semua spesies mamalia mempunyai MHC. Dari beberapa pengamatan yang dilakukan, diketahui bahwa
transplantasi jaringan dari satu individu ke individu lain jarang yang berhasil. Ternyata hal ini diketahui karena adanya perbedaan genetik diantara individu, dan respon imun menolak jaringan yang ditransplantasikan. Dalam tahun 1950 an dilakukan penelitian bahwa sera, dari pasien yang sudah menerima beberapa kali transfusi mengandung leukoaglutinin yang dapat membuat leukosit menjadi kaku. Pada akhirnya diketahui, ketika dilakukan karakterisasi sera dari wanita yang telah beberapa kali hamil (multipara), bahwa leukoaglutinin sebenarnya adalah antibodi terhadap leukosit. Karena antibodi tersebut mampu untuk mengaglutinasi leukosit, maka antigen tadi disebut human leukocyte antigen (HLA). Pada penelitian-penelitian selanjutnya dapat diketahui bahwa antibodi tersebut dapat bereaksi dengan sel yang berasal dari berbagai individu, sehingga diduga antigen yang bereaksi dengan antibodi tersebut merupakan aloantigen. Karena antigen ini dapat menyebabkan reaksi penolakan jaringan transplantasi, sehingga dianggap sebagai antigen transplantasi, yang ternyata terdiri atas glikoprotein yang terdapat pada pennukaan hampir semua jenis sel berinti, dan ekspresinya pada permukaan sel ditentukan oleh bagian kromosom yang terdiri atas serangkaian gen. Produk-produk MHC. Seperti dapat dilihat pada Gambar 1 lokasi MHC terletak pada lengan pendek kromosom 6. MHC mengkode polipeptida yang terbagi dalam 3 kelas : Kelas 1 : HLA-A, -B, dan C Juga telah diidentifikasi adanya HLA-E, -F, -G, -H, dan -J (nonklasikal, sebab secara structural dan fungsinya berbeda dengan HLA-A, -B, dan - C). Kelas II : HLA-D, -DR, -DQ, dan DP
Gambar 1. MHC terletak pada kromosom 6 lengan pendek Lokus kelas I dan kelas II mengkode polipeptida yang merupakan antigen HLA. Lokus kelas III mengkode polipeptida yang merupakan bagian komponen komplemen Pada setiap lokus dapat dijumpai satu atau lebih bentuk altematif (alel), misalnya HLA-A1, HLA-DR1 dan seterusnya; karena itu sistem HLA merupakan suatu sistem yang sangat polimorfik. Hingga saat ini telah diketahui 23 alel yang berbeda satu dengan lainnya pada lokus HLA-A, dan sedikitnya 47 alel yang berlainan pada lokus HLA-B. Setiap alel menentukan produk; produk HLA-A, -B, - C, -D, -DR, dan -DP adalah molekul-molekul pada permukaan sel yang membawakan ciri antigen. Baik alel maupun produk alel tunggal disebut antigen privat (private antigen). Antigen umum (public antigen) adalah antigen yang merupakan produk beberapa molekul HLA, tetapi masing-masing memiliki antigen privat yang berbeda. Contoh antigen HLA umum adalah HLA-Bw-4 dan HLA-Bw6. Kadang-kadang, antigen HLA yang semula diduga merupakan antigen privat, ternyata kemudian terdiri atas 2-3 jenis antigen HLA yang mempunyai sifat
yang hampir sama, tetapi masing-masing mempunyai spesifisitas yang lebih sempit. Antigen ini disebut split atau anak antigen yang mempunyai spesifisitas yang lebih luas. Dalam menyebutkan nama antigen anak, nama itu diikuti dengan nomor antigen dari mana ia berasal, misalnya HLA-A10 adalah antigen umum yang membawa ciri antigen privat HLA-A25 dan HLA-A26. Kombinasi alel pada setiap lokus kromosom tunggal Masanya diturunkan sebagai satu unit, dan ini disebut haplotip. Setiap individu memiliki haplotip sesuai dengan kromosom yang diturunkan oleh orang tuanya, masing-masing satu haplotip dari ibu dan satu haplotip dari ayah. Sesuai dengan hukum Mendel, maka HLA pada 2 orang bersaudara menunjukkan kemungkinan 25% identik (kedua halpotipnya sama), 50% semi identik (hanya satu haplotip sama) dan 25% non identik (tidak ada haplotip yang sama). Distribusi, Struktur, dan Fungsi MHC Antigen MHC kelas I terdapat pada hampir semua sel berinti dengan jumlah bervariasi. Eritrosit dan spermatozoa hanya memiliki sedikit sekali antigen kelas I pada permukaannya, sedangkan permukaan sel-sel trofoblast plasenta pada manusia tidak menampilkan HLA-A, B, maupun C. Molekul MHC kelas I terdiri atas glikoprotein polimorfik yang merupakan rantai berat, dengan berat molekul 44.000, terikat secara nonkovalen dengan protein nonpolimorfik yang merupakan rantai ringan, yang disebut beta 2-mikroglobulin. Rantai berat terbagi dalam 3 bagian, yaitu bagian yang terletak ekstraseluler, bagian trans membran, dan bagian intraselular. Diduga bagian ekstraselular membawakan ciri antigen sedangkan bagian intraselular adalah bagian yang meneruskan sinyal-sinyal dari luar ke dalam sel. MHC kelas I merupakan antigen utama yang berperan pada proses penolakan jaringan transplantasi dan sitolisis sel yang terinfeksi virus; antigen inilah yang berperan sebagai antigen sasaran yang dikenal oleh limfosit T sitotoksik (CDS + ). Baik antigen privat maupun antigen umum dapat dikenal oleh limfosit ini. Sel yang terinfeksi oleh virus hanya dapat dikenal oleh sel CD8 + kalau antigen virus ditampilkan pada permukaan sel bersama-sama dengan MHC kelas I. Dengan demikian, sel T sitotoksik hanya akan membunuh sel sasaran yang terinfeksi oleh virus yang pernah mengaktivasinya, apabila sel sasaran mempunyai MHC kelas I yang sesuai. Sel T sitotoksik tidak akan membunuh sel sasaran yang menampilkan antigen virus yang relevan tetapi
berbeda MHC, sebaliknya sel sasaran dengan MHC kelas I yang sesuai tidak akan dibunuh oleh sel sitotoksik bila yang ditampilkan adalah antigen virus yang lain. Dengan demikian MHC kelas I berfungsi sebagai molekul sasaran. Antigen MHC kelas n terutama dijumpai pada permukaan sel-sel imunokompeten, yaitu makrofag / monosit, limfosit B, limfosit T teraktivasi (limfosit T dalam keadaan istirahat hanya menampilkan sedikit sekali antigen kelas II), dan sel-sel retikuloendotel. Antigen ini juga terdapat pada permukaan spermatozoa dan sel interstisial dalam ovarium, serta ada pada permukaan selsel hemopoitik. Molekul antigen MHC kelas II terdiri 2 rantai yaitu rantai alfa yang tersusun atas glikoprotein, dengan berat molekul 34.000 dan rantai beta yang juga tersusun atas glikoprotein dengan berat molekul 29.000. Kedua rantai terikat secara nonkovalen satu dengan lain. Baik rantai alfa maupun beta, dibagi dalam 3 bagian yaitu bagian ekstraselular, transmembran dan intraselular. Hasil berbagai penelitian menyatakan bahwa determinan antigen pada kelas ini terletak pada rantai beta. Gambar III.2. melukiskan struktur MHC kelas I dan kelas II. Fungsi MHC kelas H dapat dibagi dalam beberapa kategori yaitu fungsi dalam respon imun, imunosupresi, pengenalan sel dan interaksi sel. Karena MHC kelas II terutama berfimgsi dalam respon imun, maka disebut juga dengan istilah la (immune response associated antigen). Seperti telah diuraikan sebelumnya, respon imun diawali dengan pemrosesan antigen disusul dengan presentasi fragmen-fragmen antigen oleh APC. Presentasi ini harus dilakukan bersama-sama dengan MHC kelas II. Limfosit T penolong (CD4 + ) melalui reseptor TcR akan mengenal antigen yang disajikan bersama MHC kelas II, kemudian memberikan sinyal kepada sel B untuk berproliferasi dan berdiferensiasi. Jadi berbeda dengan MHC kelas I, peran MHC kelas II pada respons imun lebih banyak dihubungkan dengan proses sensitisasi dari sel T penolong. Bahwa MHC kelas II juga berfungsi pada imunosupresi diketahui dari beberapa percobaan yang telah membuktikan bahwa faktor supresor pada manusia yang dapat menekan reaksi biakan campur ternyata dapat bereaksi dengan aloantiserum anti-hla-dr. Selain itu terbukti bahwa beberapa faktor akan menekan respons sel T pada biakan campur bila faktor
tersebut maupun sel T bereaksi dengan anti-hla-dr yang sama. Pada beberapa keadaan, sel T dapat mengenal dan berinteraksi dengan MHC kelas II pada sel lain (aloreaktivitas), misalnya pada biakan campur limfosit, dan pada Graft versus Host Dasease. Perbedaan MHC kelas II pada kedua jenis sel mengakibatkan limfosit T dari satu populasi bereaksi dengan limfosit populasi yang lain. Gambar 2. Struktur MHC kelas I dan Kelas II (Sheehan, 1997)
Pada setiap lokus dapat dijumpai satu atau lebih bentuk alternatif (alel), misalnya HLA-A1,HLA-DR Sistem HLA merupakan suatu sistem yang sangat polimorfik. Hingga saat ini telah diketahui 23 alel yang berbeda satu dengan lainnya pada lokus HLA-A, dan sedikitnya 47 alel yang berlainan pada lokus HLA-B. Setiap alel menentukan produk; produk HLA-A, -B, -C, -D, -DR, dan -DP adalah molekul-molekul pada permukaan sel yang membawakan ciri antigen. Baik alel maupun produk alel tunggal disebut antigen privat (private antigen). Antigen umum (public antigen) adalah antigen yang merupakan produk beberapa molekul HLA tetapi masingmasing memiliki antigen irrvat yang berbeda. Contoh antigen HLA umum adalah HLA-Bw-4 dan HLA-Bw6. Kadang-kadang, antigen HLA yang semula diduga merupakan antigen privat, ternyata kemudian terdiri atas 2-3 jenis antigen HLA yang mempunyai sifat yang hamper sama, tetapi masing-masing mempunyai spesifisitas yang lebih sempit. Antigen ini disebut split atau anak antigen yang mempunyai spesifisitas yang lebih luas. Dalam menyebutkan nama antigen anak, nama itu diikuti dengan nomor antigen dari mana ia berasal, misalnya HLA-A10 adalah antigen umum yang membawa ciri antigen privat HLA-A25 dan HLA-A26. Kombinasi alel pada setiap lokus kromosom tunggal biasanya diturunkan sebagai satu unit, dan ini disebut haplotip. Setiap individu memiliki haplotip sesuai dengan kromosom yang diturunkan oleh orang tuanya, masing-masing satu haplotip dari ibu dan satu haplotip dari ayah. Sesuai dengan hukum Mendel, maka HLA pada 2 orang bersaudara menunjukkan kemungkinan 25% identik (kedua halpotipnya sama), 50% semi identik (hanya satu haplotip sama) dan 25% non identik (tidak ada haplotip yang sama).