Wednesday, March 24, 2010

Fungsi Cystatin C dalam Kedokteran

Cystatin C atau Cystatin 3 (dulunya disebut runut Gamma, post-gamma-globulin atau polipeptida basa neuroendokrin), sebuah protein yang dikodekan oleh gen CST3, utamanya digunakan sebagai penanda-biologis (biomarker) untuk fungsi ginjal. Baru-baru ini, cystatin C telah diteliti peranannya dalam mempredksikan onset-baru atau pemburukan penyakit kardiovaskular. Protein ini juga kelihatannya memegang peranan dalam gangguan otak yang melibatkan amyloid (sebuah tipe deposisi protein khusus), seperti penyakit Alzheimer.
   

Pada manusia, semua sel yang berinti (inti sel yang mengandung DNA) menghasilkan cystatin C sebagai sebuah rantai yang terdiri dari 120 asam amino. Protein ini ditemukan hampir pada semua cairan jaringan dan cairan tubuh. Protein ini merupakan inhibitor potensial untuk proteinase lisosomal (enzim-enzim dari subunit khusus sel yang mengurai protein) dan kemungkinan merupakan salah satu dari inhibitor ekstraseluler yang paling penting dari cystein protease (dia mencegah penguraian protein di luar sel melalui tipe enzim pendegradasi protein tertentu). Cystatin C termasuk ke dalam famili gen cystatin tipe 2.

Peranan dalam kedokteran

Fungsi ginjal
   
GFR paling baik diukur dengan menginjeksikan senyawa-senyawa seperti inulin, radioisotop seperti 51kromium-EDTA, 125I-iothalamat, 99mTc-DTPA atau agen-agen radiokontras seperti ioheksol, tetapi teknik-teknik ini rumit, mahal, memerlukan banyak waktu dan memiliki efek-samping potensial. Kreatinin merupakan biomarker fungsi ginjal yang paling umum digunakan. Kreatinin tidak akurat dalam mendeteksi gangguan ginjal ringan, dan kadar-kadar yang dideteksi bisa bervariasi seiring dengan massa tulang dan asupan protein. Formula-formula seperti formula Cockroft dan Gault dan formula MDRD mencoba untuk menyesuaikan variabel-variabel ini.
   
Cystatin 3 memiliki berat molekul rendah (sekitar 13,3 kilodalton), dan dikeluarkan dari aliran darah melalui filtrasi glomerular dalam ginjal. Jika fungsi ginjal dan angka filtrasi glomerular menurun, kadar cystatin C dalam daerah meningkat. Kadar cystatin C dalam serum merupakan uji yang lebih tepat untuk fungsi ginjal (sebagaimana direpresentasikan oleh laju filtrasi glomerular, GFR) dibanding kadar kreatinin serum. Temuan ini sebagian besar didasarkan pada penelitian-penelitian cross-sectional. Penelitian-penelitian longitudinal lebih jarang; beberapa penelitian menunjukkan hasil-hasil yang menjanjikan. Kadar cystatin C kurang tergantung pada usia, jenis kelamin, ras dan massa otot sebagaimana dengan kreatinin. Pengukuran cystatin C sendiri belum terbukti lebih baik dari estimasi fungsi ginjal yang disesuaikan formula. Sebagai yang diusulkan oleh klaim-klaim terdahulu, cystatin C telah ditemukan dipengaruhi oleh komposisi tubuh. Juga telah disarankan bahwa cystatin C bisa memprediksikan risiko untuk mengalami penyakit ginjal kronis, sehingga mensinyalir sebuah keadaan disfungsi ginjal “pra-klinis”.
   
Penelitian-penelitian juga telah mengamati cystatin C sebagai sebuah penanda fungsi ginjal dalam penyesuaian dosis obat. Kadar cystatin C telah dilaporkan berubah pada pasien-pasien kanker, disfungsi tiroid (bahkan yang sangat kcil) dan terapi glukokortikoid pada beberapa tetapi tidak semua situasi. Laporan-laporan lain telah menemukan bahwa kadar cystatin C dipengaruhi oleh merokok dan kadar protein C-reaktif. Kadar cystatin C kelihatannya meningkat pada infeksi HIV, yang bisa mencerminkan disfungsi ginjal aktual (dan bisa juga tidak). Peranan cystatin C untuk memantau GFR selama kehamilan masih kontroversial. Seperti keratinin, eliminasi cystatin C melalui rute-rute selain ginjal semakin meningkat dengan memburuknya GFR.

Kematian dan penyakit kardiovaskular
   
Disfungsi ginjal meningkatkan risiko kematian dan penyakit kradiovaskular. Beberapa penelitian telah menemukan bahwa kadar cystatin C yang meningkat terkait dengan risiko kematian, beberapa tipe penyakit kradiovaskular (termasuk infakrsi miokardial, stroke, gagal jantung, penyakit arteri perifer dan sindrom metabolisme) dan penuaan sehat. Beberapa penelitian telah menemukan cystatin C lebih baik dalam hal ini dibanding kreatinin serum atau persamaan GFR berbasis kreatinin. Karena hubungan cystatin C dengan dampak jangka panjang tampak lebih kuat dibanding yang diharapkan untuk GFR, maka telah dihipotesiskan bahwa cystatin C juga bisa terkait dengan mortalitas dengan cara yang tidak tergantung fungsi ginjal. Sesuai dengan sifat-sifat gen “penjaga” yang dimiliki, telah diduga bahwa cystatin C bisa dipengaruhi oleh laju metabolisme basal.

Gangguan-gangguan neurologi
   
Mutasi-mutasi pada gen cystatin 3 bertanggung jawab untuk angiopati amiloid serebral bawaan tipe Icelandic, sebuah kondisi yang menyebabkan rentan terhadap perdarahan intraserebral, stroke dan demensia. Kondisi ini diwariskan dengan cara dominan.
   
Karena cystatin 3 juga mengikat amiloid β dan mengurangi agregasi dan deposisinya, maka protein ini merupakan target potensial dalam penyakit Alzheimer. Walaupun tidak semua penelitian telah menguatkan hal ini, namun bukti keseluruhan mendukung peranan CST3 sebagai sebuah gen kerentanan untuk penyakit Alzheimer. Kadar cystatin C telah dilaporkan lebih tinggi pada subjek-subjek yang menderita penyakit Alzheimer.
   
Peranan cystatin C pada sklerosis ganda dan penyakit-penyakit demyelinasi lainnya (yang ditandai dengan kehilangan daun saraf myelin) masih kontroversial.

Peranan-peranan lain
   
Kadar cystatin C berkurang pada lesi-lesi atherosclerotik (disebut “pengerasan” arteri) dan aneurismal (saccular bulging) pada aorta. Penelitian genetik dan prognostik menunjukkan sebuah peranan untuk cystatin C. penguraian bagian-bagian dinding pembuluh darah pada kondisi-kondisi ini dianggap sebagai akibat dari ketidakseimbangan antara proteinase (protase cystein dan matriks metaloproteinase, meningkat) dan inhibitor-inhibitornya (seperti cystatin C, berkurang).
   
Beberapa penelitian telah meneliti peranan cystatin C atau gen CST3 dalam degenerasi makular terkait usia. Cystatin C juga telah diamati sebagai sebuah penanda prognostik pada beberapa bentuk kanker. Peranannya dalam pre-eklampsi masih perlu dikonfirmasikan.

Pengukuran Laboratorium
   
Cystatin C bisa diukur dalam sebuah sampel serum acak (cairan dalam darah dari mana sel-sel darah merah dan faktor-faktor pembekuan telah dihilangkan) dengan menggunakan imunoasai seperti nefelometri atau turbidimetri tertingkat partikel. Uji ini lebih mahal dibanding kreatinin serum, yang bisa diukur dengan reaksi Jaffe.
   
Nilai-nilai rujukan berbeda pada banyak populasi dan jenis kelamin serta usia. Pada beberapa penelitian, interval referensi rata-rata (sebagaimana didefinisikan dengan persentil ke-5 dan ke-95) adalah antara 0,52 sampai 0,98 mg/L. Untuk wanita, rata-rata interval referensi adalah 0,52 sampai 0,9 mg/L dengan nilai mean 0.71 mg/L. Untuk pria, rata-rata interval referensi adalah 0,56 sampai 0,98 mg/L dengan nilai mean 0,77 mg/L. Nilai-nilai normal berkurang sampai tahun pertama masa hidup, dengan tetap relatif stabil sebelum meningkat kembali, khususnya setelah usia 50 tahun. Kadar kreatinin meningkat sampai masa pubertas dan berbeda menurut jender sejak dari masa ini, sehingga menjadikan interpretasi sulit untuk pasien-pasien pediatri.
   
Pada sebuah penelitian skala besar dari United  States National Health and Nutritional Examination Survey, interval referensi (sebagaimana didefinisikan sebagai persentil ke-1 dan ke-99) adalah antara 0,57 sampai 1,12 mg/L. Interval ini adalah 0,55 – 1,18 untuk wanita dan 0,60 – 1,11 untuk pria. Kulit hitam non-hispanis dan Amerika Meksiko memiliki kadar cystatin normal yang lebih rendah. Penelitian-penelitian lain menemukan bahwa pada pasien yang memiliki fungsi ginjal terganggu, wanita memiliki kadar cystatin C yang lebih rendah dan kulit hitam lebih tinggi untuk GFR yang sama. Sebagai contoh, nilai penggalan dari cystatin C untuk penyakit ginjal kronis bagi seorang wanita kulit putih usia 60 tahun adalah 1,12 mg/L dan 1,27 mg/L pada pria kulit hitam (peningkatan 13 persen). Untuk nilai kreatinin serum yang disesuaikan dengan persamaan MDRD, nilai-nilai ini adalah 0,95 mg/dL sampai 1,46 mg/dL (peningkatan 54%).
   
Berdasarkan kadar ambang-batas 1,09 mg/dL (persentil ke-99 pada sebuah populasi 20 sampai 39 tahun tanpa hipertensi, diabetes, mikroalbuminia atau makroalbuminia atau lebih tinggi dari penyakit ginjal kronis tahap 3), prevalensi kadar cystatin yang meningkat di Amerika Serikat adalah 9,6% pada subjek yang berberat badan normal, yang meningkat seiring dengan pertambahan berat dan pada orang yang gemuk. Orang-orang Amerika yang berusia 60 sampai 80 tahun atau lebih, kreatinin serum meningkat pada 41% dan lebih dari 50%.

Biologi Molekuler
   
Superfamili cystatin mencakup protein-protein yang mengandung banyak rantai-rantai mirip cystatin, beberapa anggotanya adalah inhibitor cystein protease aktif, sedangkan yang lainnya telah kehilangan atau kemungkinan tidak pernah mendapatkan aktivitas inhibitori ini. Ada tiga famili inhibtory dalam superfamily ini, termasuk cystatin tipe 1 (stefins), cystatin tipe 2 dan kininogen. Protein cystatin tipe 2 adalah golongan inhibitor cystein proteinase yang ditemukan pada berbagai cairan dan sekresi manusia, dimana mereka tampak memberikan fungsi protektif. Lokus cystatin pada lengan pendek dari kromosom 20 mengandung kebanyakan gen-gen cystatin tipe 2 dan pseudogen.
   
Gen CST3 terletak dalam lokus cystatin dan terdiri dari 3 ekson (daerah-daerah pengkodean, yang berlawanan dengan intron, daerah-daerah non-pengkodean dalam sebuah gen, dengan 4,3 pasangan kilo-basa. Ini mengkodekan inhibitor cystein protease ekstraseluler yang paling melimpah. Gen ini ditemukan dengan konsentrasi tinggi dalam cairan-cairan biologis dan diekspresikan hampir pada semua organ (CST3 merupakan gen penjaga). Kadar tertinggi ditemukan pada air seni, diikuti dengan air susu, air mata dan saliva. Urutan leader hidrofob menunjukkan bahwa protein-protein normalnya isekresikan. Ada tiga polimorfisme dalam daerah promoter gen ini, yang menghasilkan dua varian umum. Beberapa polimorfisme nukleotida tunggal telah dikaitkan dengan kadar cystatin C yang berubah.
   
Cystatin C merupakan sebuah protein basa non-glikosilasi (titik isoelektrik pada pH 9,3). Struktur kristal dari cystatin C ditandai dengan alfa heliks pendek dan alfa heliks panjang yang melintasi lembar beta berantai lima anti paralel yang besar. Seperti cystatin tipe 2 lainnya, dia memiliki dua ikatan disulfida. Sekitar 50% dari molekul membawa prolin terhidroksilasi. Cystatin C membentuk dimer (pasangan molekul) dengan menukar sub-sub domain, dalam keadaan berpasangan, masing-masing belahan tersusun atas alfa heliks panjang dan salah satu rantai beta dari salah satu partner, dan empat rantai beta dari partner lainnya.

Sejarah
   
Cystatin C pertama kali disebut sebagai “runut-Gamma” pada tahun 1961 sebagai sebuah protein runut bersama dengan yang lainnya (seperti runut-beta) dalam cairan serebrospinal dan dalam urin pasien yang mengalami gagal ginjal. Grubb dan Lofberg pertama kali melaporkan urutan asam aminonya. Mereka menyebutkan bahwa gen ini meningkat pada pasien-pasien yang memiliki gagal ginjal tahap lanjut. Ini pertama kali diusulkan sebagai tolak ukur filtrasi glomerular oleh Grubb dan rekan-rekannya di tahun 1985.

No comments:

Post a Comment