defensin makalah
-
Upload
dewi-kurniasih -
Category
Documents
-
view
35 -
download
9
Transcript of defensin makalah
PENGARUH DEFENSIN TERHADAP KARIES
Disusun oleh :
Dewi Kurniasih (04121004040)
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN DOKTER GIGI
FAKULTAS KEDOKTERAN
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
TA 2013/2014
Abstrak
Antimicrobial peptides (AMPs) are among the repertoire of host innate ammune defense. In the oral cavity, several AMPs are present in saliva and have antimicrobial activities against oral bacteria, including Streptococcuc mutans, a primary etiologic agent of dental caries. In human the two main antimicrobial peptide families are defensins and cathelicidins. Defensins are small anti-microbial peptides produced by epithelial cells. These peptides have a broad range of actions against microorganisms, including Gram-positive and Gram-negative bacteria. Defensins are found in saliva and others compartments of the body. Human defensins in saliva may contributes to vulnerability or resistance to caries.
Keyword : Saliva, Antimicrobial Peptides, Defensins, Caries
Pendahuluan
Saliva memegang peranan penting dalam kesehatan mulut. Saliva
diproduksi dan disekresi dari kelenjar saliva. Unit sekret utama dari kelenjar
saliva adalah kumpulan dari sel-sel yang disebut acini. Sel-sel ini mengeluarkan
cairan yang mengandung air, elektrolit, mukus, enzim dan antimikrobal peptida.
Antimikrobial peptida adalah bagian penting dari sistem pertahanan host yang
memiliki kemampuan untuk membunuh mikroba.
Pada manusia ada dua antimikrobial peptida utama, yaitu defensin dan
cathelicidins. Defensin adalah antimikrobial peptida kecil yang mengganggu
struktur atau fungsi dari membran sel mikrobial, dan ditemukan dalam saliva dan
bagian lain dari tubuh. Bukti yang dikumpulkan bahwa defensin berperan penting
dalam pertahanan melawan patogen dan dipertimbangkan sebagai bagian dari
respon imun. Defensin secara umum berperan dalam kesehatan mukosa,
memungkinkan bahwa peptida ini dapat dipertimbangkan sebagai faktor biologi
yang berpengaruh pada kemunculan karies.1
Defensin kaya sistein peptida kationik. Ini ditandai oleh enam sistein residu dan
obligasi disulfida, kemudian dibagi lagi menjadi (α, β, dan θ) berdasarkan
orientasi sistein dan konektivitas obligasi disulfida. Pada manusia, α-defensin
menunjukkan granula neutrofil lebih tinggi, dan β-defensin (hBD) adalah sekresi
glandula dari mukosa epitel. Keduanya dapat ditemukan dalam saliva dan cairan
celah gingiva dan berperan dalam kolonisasi awal oleh patogen.2
Defensin mempunyai aktivitas melawan berbagai macam bakteri, jamur dan virus.
Mekanisme utama aktivitas antimikrobial dari semua defensin dapat melalui
interaksi dengan membran dari invasi mikroba yang melepas kandungan sel.
Kemunculan defensin dalam saliva menunjukkan peranan potensial dalam
melindungi struktur gigi dari bakteri yang menginduksi terjadinya karies. Oleh
karena itu, akan dibahas lebih lanjut mengenai pengaruh defensin yang
terkandung dalam saliva terhadap terjadinya karies.
Antimicrobial Peptides (AMPs)
AMPs menjadi garis pertahanan pertama dalam patogenesis di rongga
mulut. AMP digambarkan berdasarkan karakteristik struktur dan kimia : peptida
tanpa cystein (cathelicidin, LL37), peptida dengan tiga ikatan disulfida (α dan β-
defensins), peptida dengan proporsi asam amino yang tidak biasanya (histatin).
Berdasarkan penelitian didapat bahwa defensin dan cathelicidin LL37
berperan sebagai agen antibakterial dalam rongga mulut, ketika histatin sebagai
agen antifungal utama.
Keberadaan AMPs dalam saliva dan rongga mulut diperkirakan karena
mereka mungkin mempunyai peran dalam melindungi struktur gigi sebaik
proteksi pada mukosa. Beberapa alasan untuk dugaan ini, karena AMPs
mempunyai aktivitas antimikroba, aksinya sinergis dengan antimikrobial lainnya,
menstimulasi sistem imun dan fungsi memproduksi IgA sebaik dalam produksi
IgG, AMPs ini mungkin berfungsi untuk mencegah formasi biofilm.3
Berdasarkan data hasil penelitian, diperoleh bahwa S.mutans lebih resisten
terhadap host AMPs dalam plak. AMPs saliva mungkin berperan dalam
mempertahankan kesehatan mulut dengan membatasi pertumbuhan organisme
patogenik seperti S.mutans. S.mutans dari individual dengan karies menunjukkan
resistensi tinggi terhadap AMPs saliva, dibandingkan dengan individu bebas
karies. Perbedaan signifikan terdapat pada HNP-1-2, HBD-2-3 dan LL-37 dengan
variasi konsentrasi.4
Tabel 1 : Antimikrobial peptida dalam saliva
Defensin
Defensin adalah antimikroba peptida kationik kecil. Beberapa defensin,
terutama pada manusia adalah β-defensin-2 (HBD-2) dan β-defensin-3 (HBD-3),
mengandung domain α-heliks pada N-terminus. Defensin terdiri dari beberapa
asam amino bermuatan positif yang menguntungkan, berinteraksi dengan
membran mikroba bermuatan negatif, membentuk struktur yang kompleks, seperti
structure dimerix. Selain itu, defensin peptida mengandung hidrofobik dan
hidrofilik domain dalam molekul mereka, yang disebut amphipathic struktur.
Semua sifat ini, membuat defensin cocok untuk integrasi membran yang akhirnya
mengarah pada pembentukan pori dalam membran.
Mekanisme dari pembentukan pori defensin kemudian diyakini menjadi
proses penting dalam fungsi antimikroba mereka. Oleh karena itu, telah
ditunjukkan oleh sejumlah penelitian bahwa defensin mengerahkan spektrum
yang luas untuk kegiatan antimikroba terhadap bakteri gram-negatif dan gram-
positive, jamur, dan beberapa virus yang menyelimuti.5
Gambar : A) HBD-1, B) HBD-2, C) HBD-3
Defensin pada manusia dibagi menjadi dua subfamili, yaitu α-defensins
dalam neutrofil dan β-defensins dalam epitel, histatin pada saliva.
α-defensins
Dalam subfamili α-defensin , empat dari enam α-defensin , neutrofil
peptida -1, -2, -3, dan -4 (HNP -1, -2, -3, dan -4), disintesis dan disimpan dalam
butiran neutrofil, sementara dua lainnya α-defensin , defensin-5 dan -6 (HD -5 dan
-6), disintesis dan disimpan dalam butiran sel Paneth , sel epitel khusus terletak di
kriptus dari Lieberkuhn dari intestine. Dikodekan oleh gen yang sama, pro-
peptida HNP - 1 , -2 , dan -3 terdiri dari 94 asam amino, menghasilkan ukuran
yang berbeda dari peptida yang disimpan dalam granules azurophilic. Jumlah
asam amino dalam peptida HNP-1 , HNP-2 , dan HNP-3 bervariasi. Di sisi lain,
HD-5 dan HD-6 disimpan dalam butiran sel Paneth dan kemudian diaktifkan oleh
tripsin ke lumen usus. HNP-4 dikodekan oleh gen lain, dan memiliki urutan asam
amino yang benar-benar berbeda dari HNP-1, HNP-2, dan HNP-3, hanya
meninggalkan karakteristik sistein identik dan beberapa arginines.5
HNP1-3 dalam saliva dapat berkontribusi untuk resistensi terhadap karies
dengan bahan antimikrobial langsung (sendiri atau dengan kombinasi komponen
saliva lain) atau dengan pencegahan pembentukan biofilm pada permukaan
gigiyang mungkin untuk mengikat bakteri luar pada membran. Kekuatan ion yang
lemah dalam saliva, kondusif untuk aktivitas antimikrobial dan mungkin berakibat
pada flora dalam mulut dan efek positif pada kesehatan gigi. Jumlah yang rendah
dari HNP1-3 mungkin menghasilkan peningkatan terhadap kerentanan karies.
β-defensins
β-defensin dianggap penghalang pertama terhadap infeksi bakteri karena
sel-sel epitel di kulit dan mukosa yang memproduksinya. Empat β-defensin
(hBD1-4) telah diidentifikasi dalam beberapa organs. hBD1 adalah konstitutif,
dan peptida lain menunjukkan induksi melalui kontak bakteri. hBD1 dan hBD2
efektif terutama pada bakteri Gram-negatif, sedangkan hBD3 efektif pada bakteri
Gram-positif dan negatif.6
Pada dasarnya β-defensin dihasilkan dalam sel epitel yang mencakup
beberapa jaringan dan organ, terutama kulit dan permukaan mukosa pencernaan,
pernafasan, dan saluran urogenital. Hanya hBD-1, -2, dan -3 yang dihasilkan pada
mulut. hBD-1 dan hBD-2 berlokasi di sel epitel yang berdiferensiasi pada lapisan
suprabasal dari epitel gingiva normal, hBD-3 dihasilkan pada sel epitel yang
tidak terdiferensiasi dalam lapisan basal, dikarenakan peran potensial untuk hBD-
3 sebagai penerus sinyal ke sel jaringan ikat.5
Berbagai tanda adanya dari beta defensin 1 (DEFB1) dalam mulut dapat
dilihat pada individu dengan resiko penyakit periodontal atau karies. Ada
beberapa tanda adanya peran DEFB1 dalam penyakit periodontal atau karies.
Tanda yang ditunjukkan DEFB1 pada rongga mulut ketika adanya
mikroorganisme. DEFB1 juga disekresi dalam cairan, seperti cairan sulkus
gingiva dan saliva, yang diduga bahwa kemunculan DEFB1 mungkin berperan
dalam menjaga gingival normal dan kesehatan rongga mulut. DEFB1 pada karies
berefek dengan kolonisasi mikrobial, S. Mutans, Lactobacillus, Actinomyces.7
Defensin dan karies
Berdasarkan penelitian, didapatkan hasil bahwa peptida hBD1 dan hBD2
memiliki efektifitas rendah dalam melawan bakteri gram-positif. Efek
antimikrobial dari hBD3 lebih kuat dibandingkan dengan hBD1 dan hBD2. hBD3
mempunyai aktivitas antibakterial terkuat, karena hBD3 merupakan peptida paling
dasar dan bermuatan positif diantara yang lain. Dibandingkan dengan bakteri
gram-negatif, bakteri mulur gram-positif menunjukkan kerentanan tinggi terhadap
peptida ini. Diantara streptococcus mulut, S.mutans mempunyai kerentanan paling
tinggi terhadap hBD3.
Oleh karena itu, antimikroba peptida dalam air liur dapat mempengaruhi
komposisi bakteri mulut. Sebaliknya, S. mutans dan / atau S. Sobrinus dalam plak
gigi hadir sebagai agregat bersama dengan spesies bakteri lainnya. Dengan
demikian, mereka melindungi diri dengan membentuk biofilm dan memproduksi
eksopolisakarida, yang mungkin mencegah paparan antimikroba peptida. Oleh
karena itu, antimikroba peptida bisa menjadi salah satu dari tekanan selektif
bahwa sel-sel bakteri perlu diatasi dalam rangka menjajah lokus tertentu di
lingkungan mulut, seperti plak gigi dan air liur.6
Dalam penelitian lain, ditemukan jumlah total protein saliva lebih tinggi
pada subyek dengan karies daripada subyek bebas karies. Karena konsentrasi
protein dalam saliva juga tergantung pada laju aliran saliva, mungkin bahwa
subyek dengan karies aktif ini memiliki laju aliran saliva lebih rendah dari subyek
bebas karies, yang menyebabkan protein lebih terkonsentrasi di saliva dan
peningkatan kerentanan terhadap karies gigi. Penjelasan lain adalah bahwa subyek
dengan karies aktif mungkin memiliki konsentrasi komponen protein yang lebih
tinggi dalam saliva yang berpotensi memfasilitasi pembentukan karies gigi.
Beberapa studi telah menyarankan peran protein saliva spesifik dalam adhesi
bakteri ke permukaan mulut dengan membentuk biofilm, atau pellicles. Sebuah
studi baru-baru ini juga melaporkan korelasi positif antara jumlah protein dan
glikoprotein saliva-dihasilkan adhesi hidroksiapatit S. Mutans. Jumlah komponen
saliva, ketika teradsorpsi pada permukaan oral, digambarkan untuk mediasi
interaksi molekul dengan bakteri mulut, termasuk mucins, α-amilase, fibronectin
dan PRPs. Oleh karena itu, pelikel ini dimediasi adhesi bakteri yang bisa
memberikan dasar kuat bagi pembentukan plak gigi diisi dengan proporsi yang
cukup cariogens meningkatkan risiko gigi karies. Selain itu, peran protein saliva
sebagai sumber nutrisi untuk bakteri oral juga telah disarankan. Selama
pembentukan plak gigi, bakteri mungkin membutuhkan protein saliva spesifik
yang dapat memberikan nutrisi untuk metabolisme, diikuti pertumbuhan lebih
lanjut, penggandaan dan agregasi terjadi.4
HNP1 - 3 dalam saliva dapat juga memberikan kontribusi untuk resistensi
terhadap karies oleh sifat antimikroba langsung (baik sendiri atau dalam
kombinasi dengan komponen saliva lain) atau dengan mencegah pembentukan
biofilm pada permukaan gigi melalui kemampuannya untuk mengikat membran
luar bakteri . Tingkat AMP yang ditemukan dalam saliva pada penelitian ini
adalah di kisaran antimikroba yang efektif untuk fungsi β-defensin vs S. mutans
meskipun efektivitas HNPs terhadap S. mutans belum dilaporkan . Kekuatan ion
rendah dalam saliva, kondusif untuk aktivitas antimikroba dan dengan demikian
dapat mempengaruhi flora rongga mulut dan memberikan suatu efek
menguntungkan pada kesehatan gigi. Selain itu, α- dan β-defensin juga memiliki
imunomodulator lain dan efek chemoattractant, dan individu dengan resiko tinggi
mungkin memperoleh manfaat dari efek ini. Kebalikan korelasi HNP1-3 dengan
karies menunjukkan kemungkinan efek pelindung. Sebaliknya, rendahnya tingkat
HNP1-3 mungkin mengakibatkan peningkatan kerentanan terhadap karies.3
Defensin dalam saliva potensial sebagai faktor biologi yang
mempengaruhi respon karies. Adanya defensin yang lebih tinggi dalam saliva
menunjukkan bahwa mereka mungkin memiliki peran sentral dalam melindungi
struktur gigi dari karies gigi serta melindungi mukosa mulut. Tingkat saliva yang
tinggi dan keberadaan beta defensin mungkin merupakan respon biologi jaringan
mulut terhadap karies.
Daftar pustaka
1. Barrera, Girolamo Jose. Tortolero, Gabriela Sanchez. Rivas, Adriana.
Flores, Carmen. Gonzales, Jose Emanuele. Increased expression and levels
of human β defensins (hBD2 and hBD4) in adults with dental caries. Vol
3(2) : 88-97. 2013
2. Peppemey, Adam. Chikindas, Michael L. Antibacterial peptides:
opportunities for the prevention and treatment of dental caries. Vol 3 : 68-
96. 2011
3. Dale, Beverly A. Tao, Renchuan. Kimball, Janet R. Jurevic, Richard J.
Oral antimicrobial peptides and biological control of caries. Vol 6 : S13.
2006
4. Phattarataratip, Ekarat. Olson, Bonny. Broffitt, Barbara.et all.
Streptococcus mutans strains recovered from caries-active or caries-free
individuals differ in sensitivity to host anti-microbial peptides. Vol 26 (3) :
187-199. 2011
5. Krisanaprakornkit, Suttichai. Khongkhunthian, Sakornrat. The Role of
Antimicrobial Peptides in Periodontal Disease (Part I): an Overview of
Human Defensins and Cathelicidin. Vol 1 : 33-44. 2010
6. Ouhara, Kazuhisa. Komatsuzawa, Hitoshi, Yamada, Sakuo.et all.
Susceptibilities of periodontopathogenic and cariogenic bacteria to
antibacterial peptides, β-defensins and LL37, produced by human
epithelial cells. Vol 55 : 888-896. 2005
7. Ozturk, A. Famili, P. Vieira,A.R. The antimicrobial peptide DEFB1 is
associated with caries. 2010