Conference PaperPDF Available

PBBMI-2008 Padang

August 2008

Conference: SEMINAR NASIONAL XIX DAN KONGRES XI PERHIMPUNAN BIOKIMIA DAN BIOLOGI MOLEKULER INDONESIA (PBBMI) 15 – 16 AGUSTUS 2008, PADANG (SUMBAR)
At: Padang, Sumbar - Indonesia

Authors:

Tarumanagara University

ABSTRAK Jantung mamalia termasuk manusia merupakan organ aerobik obligat. Pada keadaan istirahat konsumsi oksigen jantung sekitar 8 – 15 ml O2/menit/100 g jaringan, sedangkan pada olahraga berat bisa mencapai lebih dari 70 ml O2/menit/100 g jaringan. Jumlah tersebut jauh lebih besar dari konsumsi oksigen oleh otak ( sekitar 3 ml O2/menit/100 g jaringan ). Pada keadaan hipoksia otot jantung mamalia tidak dapat menghasilkan energi yang cukup untuk mempertahankan fungsi dan viabilitas jantung. Oleh karena itu konsumsi dan tersedianya O2 harus sesuai untuk menjamin fungsi kardia yang normal. Hipoksia pada otot jantung terjadi akibat ketidakcocokan antara massa otot jantung dan tuntutan oksigen otot jantung. Bila berlangsung lama, hipoksia dapat menyebabkan disfungsi ventrikel dengan kompensasi hipertrofi dan peregangan dinding ventrikel. Hipertrofi dapat bersifat adaptif, atau maladaptif menuju gagal jantung. Di samping itu hipoksia akan menyebabkan gangguan metabolisme energi (deplesi ATP), sehinga beban jantung makin meningkat. Sesuai hukum Laplace semakin besar ventrikel semakin banyak konsumsi oksigen per gram jaringan. Dengan demikian tanpa memandang etiologi, gagal jantung dengan hipertrofi akan membutuhkan lebih banyak oksigen di bandingkan dengan jantung normal. Peran O2 dalam jantung sangat kompleks, lebih dari perannya dalam metabolisme energi. Hipoksia berpotensi mempengaruhi ekspresi sekitar 1% gen dalam genom. Pada jantung, O2 merupakan penentu utama dalam ekspresi gen miokardia. Bila kadar O2 turun pada waktu hipoksia, pola ekspresi gen dalam jantung mengalami perubahan. Ekspresi gen disesuaikan dengan ketersediaan O2 melalui beberapa mekanisme termasuk pengaturan transkripsi gen oleh HIF-1α. Selain itu hipoksia juga berperan dalam meningkatkan pembentukan ROS (reactive oxygen species), yang dapat menginduksi berbagai kerusakan bahkan kematian sel jantung (apoptosis). Kata-kata kunci: Oksigen, hipoksia, ROS, HIF-1, apoptosis

Content uploaded by F. Ferdinal

Content may be subject to copyright.

PENGARUH HIPOKSIA SISTEMIK KRONIK TERHADAP EKSPRESI GEN

HYPOXIA INDUCIBLE FACTOR-1α (HIF-1α) DAN KEMATIAN SEL

TERPROGRAM PADA JANTUNG TIKUS



F. Ferdinal1, S. Hendrawan1

SWA.Jusman2, AR Prijanti2, S. Inawati2, M.Sadikin2

1Departemen Biokimia dan Biologi Molekuler FK Untar – Jakarta

2Departemen Biokimia dan Biologi Molekuler FK UI - Jakarta

Koresponden E-mail: frafrdl@fk.untar.ac.id

SEMINAR NASIONAL XIX DAN KONGRES XI

PERHIMPUNAN BIOKIMIA DAN BIOLOGI MOLEKULER INDONESIA

(PBBMI) 15 – 16 AGUSTUS 2008, PADANG (SUMBAR)

LatarBelakang

Jantung: organ aerobik obligat

Jantung: organ aerobik obligat

konsumsi O

konsumsi O2

2 ↑↑

↑↑

Hipoksia terjadi bila pasokan

Hipoksia terjadi bila pasokan O

2 tidak sesuai dengan

tidak sesuai dengan

kebutuhan.

Pada jantung disfungsi ventrikel hipertrofi

dan

dan remodeling

remodeling ventrikel gagal jantung

ventrikel gagal jantung

Oxygen sensing

Oxygen sensing untuk homeostasis O

untuk homeostasis O2

2 dan adaptasi

dan adaptasi

terhadap hipoksia

Adaptasi terhadap hipoksia:

• Adaptasi akut (kemoreseptor) neurotransmiter

stimulasi sistem kardiorespiratorik

• Adaptasi kronik (tingkat molekuler) HIF-1

ekspresi multipel gen (master regulator gene)

• Hipoksia meningkatkan ekspresi gen HIF-1α,

apakah ekspresi gen HIF-1α terus meningkat

sejalan dengan lamanya hipoksia (bagaimana pola

ekspresi gen HIF-1α)

Secara umum, sel mengalami kematian sel

terprogram (apoptosis) pada kondisi hipoksia

Sel dalam tahap diferensiasi akhir (kardiomiosit)

dipercaya tidak mengalami apoptosis secara alami

Apakah hipoksia sistemik apoptosis pada sel

jantung, apakah apoptosis meluas sejalan dengan

lamanya hipoksia, bagaimana hubungannya

dengan ekspresi HIF-1α

TujuanPenelitian

Menganalisis pengaruh lamanya hipoksia

Menganalisis pengaruh lamanya hipoksia

terhadap pola ekspresi gen HIF-1α pada jantung

tikus

Mengamati pengaruh hipoksia pada struktur

Mengamati pengaruh hipoksia pada struktur

dan morfologi jantung tikus

Mengamati pengaruh hipoksia terhadap

Mengamati pengaruh hipoksia terhadap

timbulnya apoptosis pada jantung tikus

KerangkaTeori

METODEPENELITIAN

Eksperimental,

Eksperimental, in vivo,

in vivo, model hipoksia pada

model hipoksia pada

tikus (

tikus (Rattus

Rattus sp. strain Sprague-Dawley)

sp. strain Sprague-Dawley)

Hypoxic chamber /

Sungkup hipoksia

Kapasitas : 4 ekor tikus

Hypoxic chamber /

Sungkup hipoksia

Kapasitas : 8 ekor tikus

Design by F. Ferdinal

RINGKASAN CARA KERJA

PARAMETER YANG DINILAI CARA

A. Analisis Gas Darah & Hematologi Automasi: Blood Gas dan

Hematology Analyzer

B. Evaluasi Morfometrik Jantung Caliper Digital (0.01 mm)

C. Histopatologi Jantung Pewarnaan: HE & PAS

D. Perubahan Ekspresi Gen HIF-1α

1. Isolasi RNA total AquaPure RNA Isolation Kit - BioRad

2. Penetapan kadar mRNA HIF-1α One-step qReal Time RT-PCR – BioRad

E. TesTUNEL (terminal deoxynucleotidyl transferase- In Situ Cell Death Detection Kit

mediated deoxy-UTP nick end labelling) (Roche)

HASIL & Pembahasan

A. Tabel 1. Nilai Gas Darah dan Hematologi

B. Tabel 2. Morfometrik Jantung

C. Hasil Pemeriksaan Histopatologi

Kontrol /tanpa pelakuan (P1) 400x – HE ► Struktur ID dan serat lintang: utuh

Perlakuan 21 hari (P6) HE – 400x

- Struktur serat lintang menghilang, Angiogenesis , kongesti , infiltrasi sel

radang

Kontrol 400x PAS

Kelainan :

 hipertrofi kardiomiosit (H21 & H28)

 kehilangan struktur ID

 perinuclear space (halo)

 inti sel berkurang (nekrosis /apoptosis)

 Angiogenesis

 fibrosis tipis

Hasil

Hasil Running

Running Sampel

Sampel

Analisis Data

Analisis Data Metode Livak

Metode Livak

Tingkat Ekspresi HIF-1α

Hasil Deteksi Apoptosis

Korelasi ekspresi

Korelasi ekspresi HIF-1α dan indeks apoptosis

HIF-1α dan indeks apoptosis

(

R=0.464,

=0.464, p

p=0.294)

=0.294)

Korelasi pO2 dan indeks apoptotik

(

R=-1,

=-1, p

p=0.001)

=0.001)

Diskusi

Studi eksperimental terhadap efek hipoksia,

Studi eksperimental terhadap efek hipoksia,

dipengaruhi berbagai variabel

Corno et al

Corno et al. 2004

. 2004

cara induksi hipoksia dengan

cara induksi hipoksia dengan hipoxic chamber

hipoxic chamber

10% perubahan parameter gas darah,

hematologi, morfologi jantung

Ekspresi HIF-1

Ekspresi HIF-1α

α mengalami peningkatan secara

mengalami peningkatan secara

gradual, dengan puncak pada hipoksia 21 hari,

setelah itu menurun

Ning et al.

Ning et al. 2007

2007

siklus-pendek hipoksik

meningkatkan kadar

protein serta mRNA HIF-1α. Namun hipoksia

yang lebih berat dan lama ternyata akan

menekan akumulasi HIF-1α diduga akibat

deplesi ATP dan meluasnya apoptosis

Indeks apoptotik pada kelompok hipoksia

Indeks apoptotik pada kelompok hipoksia

meningkat terus secara bermakna dibandingkan

dengan kelompok normoksia

Indeks apoptosis yang didapat konsisten dengan

Indeks apoptosis yang didapat konsisten dengan

hasil studi Bitar et al. 2002 (O

hasil studi Bitar et al. 2002 (O2

2 10%, 7 dan 28

10%, 7 dan 28

hari)

Long et al. 1997

Long et al. 1997

kardiomiosit yang dipaparkan terhadap hipoksia

akan mengalami apoptosis disertai peningkatan

p53 (peran penting dalam apoptosis)

Narula et. al

Narula et. al 1996

1996

- indeks apoptotik dipengaruhi oleh: distribusi sel

apoptosis, bagian dari sampel jantung yang

digunakan, prosedur pewarnaan

Narula et. al

Narula et. al 1999

1999

- apoptosis pada gagal jantung disebabkan oleh

pelepasan sitokrom-C dan aktivasi

pelepasan sitokrom-C dan aktivasi caspase-3

caspase-3

(jalur intrinsik)

- tidak tampak sel apoptotik pada jaringan

tidak tampak sel apoptotik pada jaringan

jantung yang normal

KESIMPULAN

Ekspresi gen HIF-1α meningkat secara gradual

Ekspresi gen HIF-1α meningkat secara gradual

dengan puncak pada hipoksia hari ke-21.



Hipoksia menyebabkan Asidosis metaboik

dengan kompensasi alkalosis respiratorik.

Hipoksia menyebabkan perubahan struktur dan

Hipoksia menyebabkan perubahan struktur dan

morfologi jantung

Hipoksia akan menimbulkan apoptosis,

Hipoksia akan menimbulkan apoptosis,

sejalan dengan berat dan lamanya hipoksia.

AnalisisStatistik

Perbedaan antara dua kelompok: Mann

Perbedaan antara dua kelompok: Mann

Whitney-U Test

Whitney-U Test (kelompok kontrol dengan

(kelompok kontrol dengan

masing-masing kelompok perlakuan)

Korelasi antar parameter: uji korelasi Spearman

Korelasi antar parameter: uji korelasi Spearman

P

P<0.05 dianggap bermakna secara statistik

<0.05 dianggap bermakna secara statistik

Metode TUNEL

Jalur Apoptosis

Real-Time RT PCR

Disain primer

Disain primer

Rat HIF-1α sequence

Rat HIF-1α sequence (

(GenBank Accession

GenBank Accession no. AF057308)

no. AF057308)

[forward 5’-ACA-GTG-GTA-CTC-ACA-GTC-GG, reverse

5’-CCC-TGC-AGT-AGG-TTT-CTG-CT]

Rat β-aktin sequence

Rat β-aktin sequence (

(GenBank Accession

GenBank Accession no.

no.

NM_031144) [forward 5’-ACC-ACA-GCT-GAG-AGG-

GAA-ATC-G, reverse 5’-AGA-GGT-CTT-TAC-GGA-TGT-

CAA-CG].

TerimaKasih

ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.

ResearchGate has not been able to resolve any references for this publication.

PBBMI-2008 Padang

Abstract

Recommended publications

Hubungan Peran Keluarga Dengan Pengendalian Kadar Gula Darah Pada Pasien Diabetes Melitus di Wilayah...

PENAMBAHAN ENZIM FITASE PADA PAKAN BUATAN TERHADAP NILAI KECERNAAN PROTEIN DAN ENERGI IKAN BAUNG (My...

Gambaran Radiografis Penyakit Paget Di Rahang

HUBUNGAN POLA MAKAN DAN GAYA HIDUP DENGAN KADAR ASAM URAT PRALANSIA DAN LANSIA DI WILAYAH KERJA PUSK...