Jejas dan Kematian Sel


Atrofi, hipertrofi, hyperplasia, metaplasia

Dalam batas waktu tertentu, cedera akan menjadi reversible (dapat kembali normal) dan irreversible (sel akan mati apabila terjadi stress berat)

Dua Pola Dasar Kematian Sel :

  • Nekrosis (Khususnya nekrosis koagulatif) terjadi setelah suplay darah hilang atau terpajan toksin, ditandai dengan pembengkakan sel, denaturasi protein dan organelle. Dapat menyebabkan disfungsi jaringan
  • Apoptosis (kematian sel yang terprogram) . Keadaan tersebut terjadi secara fisiologis, saat sel yang tidak dikehendaki dieliminasi (example. Embryogenesis), dan dalam berbagai kondisi patologis (example : kerusakan mutasi yang tidak dapat diperbaiki).

     

 

Stres dan jejas tidak hanya berpengaruh terhadap gambaran morfologik, tetapi juga pada status fungsional sel dan jaringan.


Penyebab Jejas Sel Deprivasi Oksigen

Hipokisa atau defisiensi oksigen, mengganggu respirasi oksidatif aerobic merupakan penyebab jejas sel yang paling sering dan terpenting, serta menyebabkan kematian.

Iskemia merupakan penyebab tersering dari hipoksia. Selain itu, disebabkan oleh oksigenasi darah yang tidak adekuat (seperti pada pneumonia), berkurangnya kemampuan pengangkutan oksigen darah (seperti pada anemia atau keracunan CO Sehingga menghalau pengikatan oksigen)

Bahan Kimia

Sebenarnya, semua bahan kimia dapat menyebabkan jejas , bahkan zat yang tak berbahaya seperti glukosa atau garam dapat menyebabkan jejas atau kematian sel apabila konsentrasinya cukup banyak). – keseimbangan osmotiknya dapat cedera atau mematikan sel.

Agen Infeksius

Berkisar mulai dari virus submikroskpik sampai cacing pita yang panjangnya beberapa meter, di antara rentang tersebut terdapat bakteri, riketsia, fungi, dan protozoa.

 

Defect (cacat / kegagalan) Genetik

Dapat menyebabkan perubahan patologis yang menyolok (e.g. : malformasi kongential pada sindrom down) atau yang tidak menyolok (seperti : Substitusi asam amino tunggal pada hb S anemia sel sabit).

 

Malnutrition

Ketidakseimbangan nutrisi (there’s over – less)

Reaksi Immunologi

Secara disengaja atau tidak disengaja, reaksi imun dapat menyebabkan jejas sel dan jaringan. Contohnya pada Anafilaksis terhadap protein asing atau suatu obat.

Agen Fisik

Trauma temperature yang ekstrem, radiasi, esyok elektrik, dan perubahan mendadak pada tekanan atmosfer.

Penuaan

Penyembuhan jaringan tidak selalu menghasilkan perbaikan struktur atau fungsi yang sempurna. Trauma berulang juga dapat menyebabkan degenerasi jaringan, meskipun tanpa kematian sel sama sekali.

Proses penuaan sel intrinsic menimbulkan perubahan kemampuan perbaikan dan replikasi sel dan jaringan.

 

 

 

MEKANISME JEJAS SEL

  • Respons selular terhadap stimulus yang berbahaya bergantung pada tipe cedera, durasi, dan keparahannya.

Jadi, toksin berdosis rendah atau iskemia berdurasi singkat dapat menimbulkan jejas sel yang reversible. Begitupun sebaliknya

  • Akibat suatu stimulus yang berbahaya bergantung pada tipe, status, kemampuan adaptasi, dan susunan genetic sel yang mengalami jejas.
  • Empat system intrasel yang paling rentan terkena adalah :

1.      Keutuhan membrane sel yang kritis terhadap homeostatis osmotic dan ionic selular.

2.      Pembentukan adenosine trifosfat (ATP)

3.      Sintesis protein

4.      Keutuhan perlengkapan genetik.

  • Komponen struktural dan biokimiawi suatu sel terhubung secara utuh tanpa memandang lokus awal jejas, efek mutipel sekunder yang terjadi sangat cepat.
  • Fungsi sel hilang jauh sebelum terjadi kematian sel dan perubahan morfologi jejas sel.

Iskemia merupakan kurangnya suplay darah pada pembuluh darah san jaringan tertentu.

Efek pertama hipoksia adalah pada respirasi aerobic sel, yaitu fosforelasi oksidatif oleh mitokondria.

Iskemia mencederai jaringan lebih cepat dibandingkan hipoksia.

 

JEJAS ISKEMIK DAN HIPOKSIK

  • aktivitas “pompa natrium” yang diatur ATP membrane plasma menurun, selanjutnya terjadi akumulasi natrium intrasel dan difusi kalium keliar sel.
  • Glikolisis anaerob meningkat karena ATP berkurang dan disertai peningkatan adenosine monofosfat (AMP) yang merangsang enzim fosfofruktokinase. Peningkatan glikolisis juga menyebabkan akumulasi asam laktat dan fosfat anorganik akibat hidrolisis ester fosfat, jadi menurunkan pH intrasel.
  • Penurunan kadar pH dan ATP menyebabkan ribosom lepas dari RE kasar dan polisom untuk berdisosiasi menjadi monosom, dengan akibatnya terjadi penurunan sintesis protein.

Jika hipoksia tidak dihilangkan, perburukan fungsi mitokondria dan peningkatan permeabilitas membrane selanjutnya menyebabkan kerusakan morfologik.

Apabila sitoskeleton rusak, gambaran ultrastruktur seperti mikrovilii hilang dan permukaan sel akan menggelembung.

Mitokondria, RE, dan semua sel tampak bengkak karena pengaturan osmotic hilang.

Jika oksigen diperbaiki, semua gangguan yang telah disebut akan reversible ; namun jika iskemia tetap terjadi, jejas yang irreversible mengikuti.

 


JEJAS SEL YANG DIINDUKSI RADIKAL BEBAS

•         Radikal bebas: atom / molekul yang memiliki satu elektron bebas pada orbit luarnya

•         Ciri radikal bebas:

-          bereaksi dengan segala unsur kimia organik/anorganik

-          hasil reaksinya berupa radikal bebas baru ® membentuk rantai reaksi

-          reaktifitasnya hilang sendiri atau dihentikan secara enzimatik

Tiga spesies radikal bebas yang penting:

o   Superoksid  (O2÷)

o   Hidrogen peroksid  (H2O2)

o   Hidroksil radikal  (OH)

 

Efek radikal bebas terhadap sel:

o   Peroksidasi membran lipid (terutama oleh OH)

o   Kerusakan protein: cross linking antar asam amino, peningkatan aktifitas enzim protease

o   Kerusakan DNA: pembentukan strand tunggal yang berakhir dengan kematian sel atau malah transformasi ganas

Menetralkan Radikal Bebas :

  • Kecepatan kerusakan spontan meningkat bermakna oleh kerja superoksida dismutase (SOD) yang ditemukan pada banyak tipe sel
  • Glutation (GSH) peroksidase juga melindungi sel agar tidak mengalami jejas dengan mengatalisis perusakan radikal bebas.
  • Katalase terdapat dalam peroksisom, langsung mendegradasi hydrogen peroksida.
  • Antioksidan endogen atau eksogen (misalnya vitamin E,A, dan C, serta Beta-karoten).

 

 

JEJAS KIMIAWI

•         Yang larut dalam air

–        Efeknya langsung (berikatan dengan molekul sel atau komponen organela)

–        Contoh:   HgCl, sianida, antibiotik, dan kemoterapi

–        Merkuri berikatan dengan gugus SH protein membran ®  permeabilitas naik dan transport yang enegy-dependant terhambat

–        Sianida merusak enzim mitokondrial

•         Yang larut dalam lemak

–        Efeknya tak langsung (dimetabolisir dulu menjadi metabolit yang reaktif dan toksik)

–        Contoh: CCl4

ADAPTASI SELULAR TERHADAP JEJAS

Atrofi

Pengerutan ukuran sel dengan hilangnya substansi sel disebut atrofi. Walaupun dapat menurun fungsinya, sel atrofi tidak mati.

Penyebab atrofi :

  • Berkurangnya beban kerja (mis, imbolisasi anggota gerak yang memungkinkan proses penyembuhan fraktur).
  • Hilangnya persarafan, berkurangnya suplay darah nutrisi yang tidak adekuat
  • Hilangnya rangsangan endokrin, dan
  • Penuaan.

Walaupun beberapa rangsangan ini bersifat fisiologis (mis, hilangnya rangsangan hormone pada menopause) dan patologi lain (misal, denervasi), perubahan selular yang mendasar bersifat identik. Perubahan itu menggambarkan kemunduran sel menjadi berukuran lebih kecil dan masih memungkinkan bertahan hidup.

 

Hipertrofi

  • Penambahan ukuran sel dan menyebabkan penambahan ukuran organ.
  • Hiperplasia à ditandai dengan penambahan jumlah sel

Atau dengan kata lain, pada hipertrofi murni, tidak ada sel baru, hanya sel yang menjadi lebih besar. Pembesarannya akibat peningkatan sintesis organela dan protein structural.

  • Hipertrofi dapat fisiologik atau patologik dan disebabkan juga oleh peningkatan kebutuhan fungsional atau rangsangan hormonal spesifik.
  • Hipertrofi dan hyperplasia dapat terjadi bersamaan dan keduanya mengakibatkan pembesaran organ (hipertrofik).

Jadi, hipertrofi fisiologik pada uterus selama kehamilan

terjadi sebagai akibat rangsangan estrogen dari hipertrofi

otot polosdan hyperplasia otot polos.

 

Hiperplasia

Merupakan peningkatan jumlah sel dalam organ atau jaringan.

Hipertrofi dan hyperplasia terkait erat dan seringkali terjadi secara bersamaan, sehingga keduanya berperan terhadap penambahan ukuran organ secara menyeluruh (misalnya pada uterus).

Hiperplasia dapat fisiologik atau patologik

Hiperplasia fisiologik dibagi:

  • Hyperplasia hormonal, ditunjukkan dengan poliferasi epitel kelenjar payudara perempuan saat pubertas dan selama kehamilan.
  • Hiperplasia kompensatoris, yaitu hyperplasia yang terjadi saat sebagian jaringan dibuang atau sakit

Sebagian besar bentuk hyperplasia patologi adalah contoh stimulasi factor pertumbuhan atau hormonal yang berlebih.

 

Metaplasia

Metaplasia adalah perubahan reversible; pada perubahan tersebut satu jenis sel dewasa digantikan oleh jenis sel dewasa lain.

JEJAS REVERSIBEL

Perubahan ultrastruktur jejas sel reversible meliputi :

1.      Perubahan membrane plasma seperti bula; penumpulan atau distorsi mikrovilli; dan longgarnya perlekatan intrasel.

2.      Perubahan mitokondrial, seperti pembengkakan dan munculnya densitas amorf kaya fosfolipid.

3.      dilatasi RE dengan kerusakan ribosom dan disosiasi polisom, dan

4.      perubahan nuclear, dengan disagregasi unsure granular dan fibrilar.

Dua pola perubahan morfologik yang berkaitan dengna jejas reversible dapat dikenali dengan mikroskop cahaya : pembengkakan sel dan degenerasi lemak (perlemakan).

Pembengkakan sel adalah manifestasi yang pertama terjadi dari hampir semua bentuk jejas sel; muncul setiap sel tidak mampu mempertahankan homeostasis ionic dan cairan.

Pola jejas nonletal, ireversibel tersebut kadang-kadang disebut perubahan hidropik atau degenerasi vacuolar.

  • Pembengkakan Sel Bersifat Reversibel

Perlemakan, terjadi pada jejas hipoksisk dan berbagai bentuk jejas toksik atau metabolic, bermanifestasi dengan munculnya vakuola lipid dalam sitoplasma.

 

 

 

JEJAS SEL IREVERSIBLE – NEKROSIS

Nekrosis Koagulatif : pada keadaan digesti enzimatik yang dominan, hasilnya adalah nekrosis liquefaktif , pada keadaan khusus, dapat terjadi nekrosis kaseosa atau nekrosis lemak.

Nekrosis Koagulatif

Menunjukkan pemeliharaan kerangka structural dasar asal atau jaringan terkoagulasi selama jangka waktu beberapa hari.

Ø  Outline sel nekrosis dipertahankan sementara

Ø  Terjadi karena enzim lisosom juga ikut rusak

Ø  karakteristik untuk semua nekrosis karena hipoksia, kecuali pada otak

Nekrosis Liquefaktif

Khas untuk infeksi bacterial fokal atau kadang fungal, karena memberikan rangsang yang sangat kuat untuk akumulasi sel darah putih. Untuk alas an yang tidak jelas, kematian sel hipoksik sel dalam system saraf pusat juga menghasilkan nekrosis liquefaktif. Apapun patogenesisnya, liquefaksi (pencairan) sepenuhnya merencana sel mati. Walaupun nekrosis gangrenosa bukan merupakan pola jejas kematian sel, istilahnya masih sering digunakan dalam praktik pembedahan. Istilah tersebut menunjukkan nekrosis koagulativa iskemik (seringkali ekstremitas); saat terjadi infeksi yang menumpangi dengan komponen liquefaksi, lesi disebut “gangrene basah”.

Ø  Terjadi karena autolisis dan heterolisis

Ø  Karakteristik pada infeksi bakteri (nanah) dan nekrosis hipoksik pada otak

Ø  Nekrosis gangrenosa: nekrosis koagulatif yang terinfeksi dan  berubah menjadi nekrosis liquefaktif

Nekrosis Kaseosa adalah bentuk tersendiri nekrosis yang paling sering ditemukan pada focus infeksi tuberculosis. Istilah “kaseosa” berasal dari gambaran makroskopik putih, seperti keju di daerah nekrotik sentral. Tidak seperti nekrosis koagulatif, arsitektur jaringan seluruhnya terobliterasi (tertutup).

Ø  Bentuk khusus nekrosis koagulatif, pada tbc.

Ø  Makroskopik mirip “keju”

Ø  Makroskopik : massa, amorf, granuler, diselubungi sel radang.

Nekrosis Lemak

Merupakan istilah lain yang telah diterima dengan baik, yang sebenarnya tidak menunjukkan pola spesifik nekrosis. Nekrosis lemak, terjadi pada kegawatdaruratan abdomen yang membahayakan dan dikenal sebagai pancreatitis akut.

Ø  Destruksi lemak oleh enzim lipase pankreas

Ø  Asam lemak yang terbentuk akan berikatan dengan kalsium

Ø  Mikroskopik: area nekrosis, timbunan kalsium (kebiruan), dan inflamasi di sekitarnya

APOPTOSIS

Apoptosis merupakan cara kematian sel yang penting dan tersendiri, yang seharusnya dibedakan dengan nekrosis, meskipun beberapa gambaran mekanistik sama.

Apoptosis adalah jalur “bunuh diri’ sel bukan “pembunuhan sel” yang terjadi pada kematian sel nekrotik

•         Terjadi pada keadaan fisiologis dan patologis

–        “Programmed cell death” pada embriogenesis, involusi organ yang hormon dependent, kematian sel pada tumor, dll)

•         Morfologi:

–        Sel mengkerut

–        Kondesasi kromatin

–        Pembentukan gelembung dan apoptotic bodies

–        Fagositosis oleh sel di sekitarnya

Mekanisme Apoptosis

1. Signaling. Apoptosis dapat dipicu dengan berbagai sinyal yang berkisar dari kejadian terprogram intrinsic (misalnya pada perkembangan), kekurangan factor tumbuh, interaksi ligan-reseptor spesifik, pelepasan granzim dari sel T sitotoksik, atau agen jejas tertentu (misalnya radiasi).

2. Kontrol dan integrasi. Control dan intergrasi dilengkapi oleh protein spesifik yang menghubungkan sinyal kematian asli dengan program eksekusi akhir.

3. Eksekusi. Jalur akhir apoptosis ini ditandai ditandai dengan konstelasi kejadian biokimiawi khas yang dihasilkan dari sintesis dan/aktivasi sejumlah enzim katabolic sistolik.

KESIMPULAN

•         Jejas sel mendasari setiap perubahan patologi

•         Bisa reversibel atau ireversibel (berakhir dengan kematian sel)

•         Morfologi jejas seluler karakteristik

•         Mekanisme jejas sel harus selalu diingat dalam mempelajari kuliah-kuliah BMD selanjutnya