TINJAUAN KEPUSTAKAAN
Radikal Bebas
pada Eritrosit dan Lekosit
Jensen Lautan
Kopertis Wilayah-I dpk Laboratorium Biokimia Fakultas Kedokteran Universitas Islam Sumatera Utara, Medan
PENDAHULUAN
Oksidan, yang sebagian besar merupakan radikal bebas,
kiranya makin penting untuk diteliti karena makin banyak penya-
kit atau kelainan yang disebabkan oleh kehadirannya. Namun
tanpa kehadirannyapun dapat menimbulkan kelainan, seperti
yang kita lihat pada lekosit yang tidak berdaya terhadap masuk-
nya mikroba karena tidak mampu membentuk oksidan atau radi-
kal bebas ini.
SPESIES OKSIGEN REAKTIF
Senyawa-senyawa maupun reaksi-reaksi kimia yang cen-
derung menghasilkan spesies oksigen reaktif (spesies oksigen
yang potensial toksik) disebut pro-oksidan
(1)
.
Radikal bebas adalah atom/molekul yang pada kulit ter-
luarnya mengandung satu/lebih elektron tak berpasangan. Tidak
semua spesies oksigen reaktif adalah radikal bebas
(1,2,3)
, umpama-
nya H
2
O
2
& singlet oksigen bukan radikal bebas, tetapi termasuk
spesies oksigen reaktif. Karena adanya kecenderungan meng-
ambil sebuah elektron (e-) dan senyawa-senyawa lain maka
spesies oksigen ini sangat reaktif
(1)
.
Beberapa spesies oksigen reaktif yang dijumpai dalam tu-
buh:
1) Radikal Bebas Superoksida (O
2
-
)
2) Radikal Bebas Hidroksil (OHฐ).
3) Radikal Bebas Alkoksil (ROฐ).
4) Radikal Bebas Peroksil (ROOฐ).
5) Peroksida lipid (LOOH).
6) Hidrogen peroksida (H
2
O
2
).
7) Singlet Oksigen (IO
2
)
8) Ion Hipokiorit (Ocl
-
).
Asap rokok, polusi, NO
2
dan Ozon (O
3
) merupakan con-
toh oksidan eksternal yang masuk ke dalam tubuh melalui
inhalasi. Setiap hembusan asap rokok sigaret mengandung 10
14
radikal bebas dan 800 ppm Nitrogen Oksida (NO
2
) yang dapat
bereaksi dengan peroksida sel radang membentuk oksiradikal
lain yang sangat kuat
(7)
.
ANTIOKSIDAN
Senyawa-senyawa yang mampu menghilangkan, member-
sihkan (scavenging), menahan pembentukan ataupun meniada-
kan efek Spesies Oksigen Reaktif disebut antioksidan
(1)
. Bebe-
rapa Antioksidan yang dapat mencegah kerja Spesies Oksigen
Reaktif adalah Vitamin E (Tokoferol). Senyawa ini dapat
mengatasi Singlet Oksigen, Superoksida dan Radikal Bebas
peroksil.
ROOฐ + TocOH ญญญญญญญญ> ROOH + TocOฐ
ROO + TocO ญญญญญญญ> ROOH + Produk Non-Radikal Bebas
(1)
Reaksi di atas menunjukkan aktivitas Tokoferol
(TocOH) terhadap Radikal Peroksil.
Vitamin A mampu mengatasi Singlet Oksigen B-karoten
terhadap superoksida, peroksil dan singlet oksigen. Vitamin C
mengatasi Radikal Peroksil, Superoksida dismutase terhadap
Radikal Superoksida, katalase terhadap H
2
O
2
dan Glutation
Peroksidase mengatasi H
2
O
2
dan LOOH.
Kemampuan B-karoten untuk menginaktifkan radikal bebas
bukan karena dapat berubah menjadi Provitamin A, tetapi karena
adanya ikatan rangkap yang banyak pada struktur molekul
(6)
. Ia
menangkap Radikal peroksil di dalam jaringan pada tekanan
parsial oksigen yang rendah. Oleh karena itu sifat antioksidan-
nya merupakan komplemen dengan sifat antioksidan tokoferol
karena sifat antioksidan ini efektif pada tekanan parsial oksigen
yang tinggi
(1)
.
AKIBAT OXYDATIVE STRESS PADA SEL/JARINGAN
Pada keadaan normal, terdapat balans antara Pro-Oksidan
dan Anti-Oksidan. Bila balans ini beralih ke arah kelebihan Pro-
oksidan, maka keadaan ini disebut oxydative stress. Jika oxyda-
Cermin Dunia Kedokteran No. 116, 1997 49
tive stress berlangsung berat dan lama, akan menimbulkan keru-
sakan sel/jaringan, yang selanjutnya mungkin merupakan penye-
bab timbulnya keganasan, inflamasi (misal: rematoid artritis),
ateroskierosis, penuaan, iskemia dan hemolisis sebagainya
(1,6)
.
Zat-zat yang dapat bereaksi dengan DNA, sangat potensial
bersifat karsinogen. Efek mutagenik radikal superoksida yang
terbentuk selama aktivasi sel-sel fagosit pada inflamasi kronik,
dapat mendorong terjadinya keganasan
(4)
.
Men urut hasil penelitian, LDL yang teroksidasi lebih mudah
dan cepat diambil oleh makrofag dan foam cell jika dibanding
dengan LDL normal
(1)
. Keadaan ini mendorong terjadinya
ateroskierosis.
Proses peradangan diperantarai oleh sintesis prostaglandin
yang dikatalisasi oleh siklooksigenase. Zat antara pada proses
sintesis ini adalah terbentuknya radikal bebas
(4)
.
Dengan semakin bertambahnya usia, radikal bebas yang
terbentuk selama proses metabolisme normal dapat merusak
DNA dan makromolekul lain sehingga terjadi penyakit degene-
ratifdan kematian sel-sel vital tertentu, yang pada akhirnya akan
menyebabkan penuaan
(4)
.
Proses metabolisme tubuh cenderung menghasilkan ber-
bagai oksidan kuat; dan oksidan ini, radikal hidroksil merupakan
oksidan yang paling toksik karena dapat bereaksi dengan ber-
macam-macam senyawa elementer seperti protein, asam nukleat,
lipid dan lain-lain sehingga ia dapat dengan mudah dan cepat
merusak struktur sel/jaringan
(3)
.
Reaksi dengan protein mempercepat terjadinya proteolisis.
Fosfolipid dan kolesterol membran sel yang mengandung Asam
Jemak tak jenuh lebih rentan terhadap oksidasi
(3)
.
SUMBER OKSIGEN REAKTIF
Pada keadaan normal, reduksi O
2
menjadi H
2
O
2
dalam rantai
pernafasan yang dikatalisir enzim Sitokrom Oksidase membu-
tuhkan 4 buah elektron, namun pada 5% total konsumsi oksigen
terjadi proses yang lain dari biasa yaitu hanya sebuah elektron
yang diambil (rcduksi univalen) sehingga terbentuk Spesies
Oksigen yang toksik
(1,3)
.
Diagram 1.
Diagram I menunjukkan produksi spesies ok reaktif pada reaksi reduksi
oksigen menjadi air. Reduksi 1 mol O
2
via sistim sitokrom oksidase dari rantai
pernafasan membutuhkan 4 buah e
-
. Namun sebagian daripadanya menempuh
satu seri reduksi univalen dimana masing-masing hanya men gambil sebuah e
-
sehingga dengan demikian terbentuk spesies oksigen reaktif, yaitu O
2
, H
2
O
2
dan OHฐ. (ท= Radikal bebas)
Dengan menerima 1 e+ (elektron) pertama, terbentuk O
2
.
Reaktivitas ini dibatasi oleh adanya dismtitasi spontan yang
terjadi pada pH fisiologis dimana akan terbentuk H
2
O
2
(setelah
menerima e
-
kedua).
H
2
O
2
merupakan oksidan kuat namun bereaksi lambat de-
ngan substrat organik. Oksidan ini dianggap toksik hanya dalam
konsentrasi tinggi. Akumulasi H
2
O
2
dapat berbahaya bila ter-
dapat bersama dengan ion Fe
2+
atau chelating agent karena akan
terbentuk Radikal hidroksiI yang juga akan terbentuk setelah
menerima e
-
ketiga.
ANTI-OKSIDAN SEBAGAI PELINDUNG ERITROSIT
DARI STRES & KERUSAKAN OKSIDATIF
Oksidan yang mungkin terbentuk di dalam sel eritrosit
adalah superoksida (O
2
-
), hidrogen peroksida (H
2
O
2
), radikal
peroksil (ROOฐ).
Superoksida di dalam eritrosit terbentuk karena proses
autooksidasi Hb (pada manusia terjadi hampir 3% autooksidasi
Hb perhari) menjadi metHb. Di jaringan lain, oksidan ini ter-
bentuk akibat kerja berbagai enzim, seperti sitokrom P-450 re-
duktase, santin oksidase dan NADPH-oksidase (dalam neutrofil
pada saat kontak dengan bakteri)
(2)
.
Produksi superoksida : O
2
+ e
-
ญญญญญญญญญญญ>
O
2
-
NADPH-oksidase :
2O
2
+ NADPH ญญญญญ> 2O
2
+ NADP + H
+
S.oksidase
Santin
oksidase
:
Hiposantin
ญญญญญญญญญญญญญญญ>
Santin
2H
2
O + O
2
2H
2
O
2
s. oksidase
Santin
ญญญญญญญญญญญญญญญญญญ>
Asam
urat
2H
2
O + O
2
2H
2
O
2
Ion Fe
2+
dari Hb sangat rentan terhadap oksidasi oleh oksidan,
misal O
2
, di mana terbentuk metHb yang tidak mampu meng-
angkut oksigen. Pada keadaan normal, hanya dijumpai sedikit
metHb di dalam darah karena enitrosit memiliki sistim yang
efektif untuk mereduksi kembali Fe
3+
menjadi Fe
2+
.
Pada eritrosit dan beberapa jaringan, enzim glutation
peroksidase yang mengandung Selenium (Se) mengkatalisasi
penguraian H
2
O
2
dan hidroperoksida lipid oleh glutation (GSH)
sehingga lipid membran sel menjadi aman dan oksidasi Hb
menjadi metHb dapat dicegah.
Diagram 2. Menunjukkan peranan jatur pentosaphosphat pada reaksi
Glutation
perokaidase
di
dalam
sel
eritrosit
Keterangan:
GญS--SญG = oxidized Glutathione; GญSH = reduced Glutathione; Se = Selenium
(kofaktor)
Cermin Dunia Kedokteran No. 116, 1997
50
NADPH yang dihasilkan oleh reaksi yang dikatalisasi oleh
Glukosa-6-fosfat dehidrogenase di dalam Jalur pentosaphosphat
memegang peranan penting dalam mensupply Reducing equiva-
lent pada eritrosit dan hepatosit. Boleh dikatakan satu-satunya
jalur/rangkaian reaksi yang menghasilkan NADPH adalah Jalur
Pentosa Phosphat. Maka eritrosit sangat rentan terhadap kerusak-
an oksidatif bila terdapat gangguan (misalnya defisiensi enzim
G6Pdehidrogenase) pada Jalur penghasil NADPH ini. Salah satu
fungsi NADPH adalah mereduksi GSSG menjadi GSH yang
dikatalisasi oleh enzim Glutathion Reduktase
(11)
.
G6PD + NADP ญญญญญญญญญญ> 6-Phosphoglukonat + NADPH + H
+
Superoksida dapat mereduksi sitokrom c (oxidized) :
O
2
+ cyt.c (Fe
3+
) ญญญญญญญญญญ > O
2
+ Cyt.c (Fe
2+
)
Superoksida ini dapat terurai secara spontan tapi lambat, atau dengan bantuan
enzim superoksida dismutase yang berlangsung jauh lebih cepat sehingga tidak
memberi peluang kepada oksidan untuk menimbulkan kerusakan pada sel mau-
pun jaringan.
S. dismutase
O
2
+ O
2
+ 2H
+
ญญญญญญญญญญญ > H
2
O
2
+ O
2
Pada defisiensi Glukosa-6-phosphat dehidrogenase (G6PD),
eritrosit tidak mampu menyediakan NADPH yang cukup bagi
reduksi GSSG menjadi GSH yang seterusnya mengganggu proses
penetralan H
2
O
2
dan radikal oksigen lainnya. Senyawa-senyawa
ini dapat menyebabkan:
1) Oksidasi Gugus SH kritis dan protein.
2) Peroksidasi lipid pada membran eritrosit yang seterusnya
mengalami lisis.
3) Gugus SH dan Hb teroksidasi dan protein mengalami pre-
sipitasi di dalam eritrosit, membentuk apa yang disebut Heinz
bodies. Adanya Heinz bodies di dalam eritrosit menunjukkan
bahwa eritrosit sedang menderita stres oksidatif.
Peroksidasi (autooksidasi) lipid akibat berkontak dengan
oksigen dapat menyebabkan kerusakan sel/jaringan tubuh. Efek
merusak ini diawali oleh pembentukan radikal bebas (ROO,
RO, OH) yang dihasilkan sewaktu terjadinya reaksi pemben-
tukan peroksida dan asam lemak yang terdapat di dalam struktur
molekul polyunsaturated fatty acid (PUVA). Peroksidasi lipid
ini merupakan suatu rantai reaksi yang tidak putus-putusnya
menghasilkan radikal bebas.
Kelainan yang ditimbulkan oleh defisiensi G6PD ini adalah
anemia hemolitik. Beberapa obat atau makanan dapat bertindak
sebagai faktor pencetus kelainan ini, antara lain Vicia faba
(broad bean), primakuin, sulfonamid dan naphthalene karena
intake senyawa ini menyebabkan menumpuknya H
2
O
2
dan O
2
-
.
SEL FAGOSIT DAN NADPH-OKSIDASI
Respiratory burst terjadi pada saat lekosit memfagosit
mikroorganisme yang merupakan refleksi utilisasi oksigen
yang sangat meningkat disertai produksi sejumlah besar derivat
reaktif, yaitu O
2
-
, H
2
O
2
, OH dan OCl
-
. Sebagian derivat ini me-
rupakan mikrobisidal yang poten.
Sistim rantai transport elektron yang bertanggung jawab
terhadap respiratory burst ini memiliki komponen-komponen
antara lain
(2)
:
1) NADPH oksidase (NADPH O
2
-oksidoreduktase).
2) Sitokrom tipe b: mampu mereduksi oksigen menjadi super-
oksida.
Karena pengaruh oksidase dan sitokrom di atas, maka oksi-
gen direduksi menjadi superoksida. Kemudian superoksida se-
cara spontan dengan bantuan enzim superoksida dismutase diubah
menjadi H
2
O
2
.
Superoksida yang terbentuk disalurkan ke luar sel atau ke
dalam phagolisosom. Di dalam phagolisosom, bakteri dibunuh
oleh adanya aksi kombinasi dan pH yang meninggi, ion su-
peroksida, derivat oksigen lain, peptida/protein lain yang bersifat
bakterisid.
NASIB H
2
O
2
YANG TERBENTUK
Senyawa ini:
1) Dipakai oleh mieloperoksidase.
Mieloperoksidase
H
2
O
2
+ X
-
+ H
+
ญญญญญญญญญญญญญญ> HOX + H
2
O
(1,3)
(X = Cl, Br, I
-
, SCN
-
; HOCI = asam hipoklorit)
H
2
O
2
dihasilkan oleh sistim NADPH-oksidasde.
HOCI adalah oksidan dan mikrobisid kuat.
2) Diubah menjadi (OH) dengan bantuan enzim Glutation
peroksidase.
3) Diubah oleh Katalase menjadi Air dan O
2
-.
2H
2
O
2
ญญญญญญญญญญญญญญญญญ> 2H
2
O + O
2
Radikal hidroksil (OH) juga dapat terbentuk dari H
2
O
2
yaitu bila terdapat ion-ion logam (misal : Fe
2+
menurut Reaksi
Fenton, dan Reaksi Haber-Weiss
(1,3)
.
(i) Fe
2+
+ H
2
O
2
ญญญญญญญญญ> Fe
3+
+ OH + OH
-
(ii) O
2
-
+ H
2
O
2
ญญญญญญญญญ> O
2
+ OH
-
+ OH
PENYAKIT GRANULOMA KRONIK
Terjadi defek pada respiratory burst; ditandai dengan ter-
jadinya infeksi rekuren dan granuloma yang meluas. Granuloma
terbentuk karena adanya usaha tubuh untuk membungkus bakteri
yang terbunuh sebab tidak terbentuk derivat oksigen/oksidan
yang cukup. Dalam hal ini terjadi mutasi pada gen-gen dari salah
satu komponen sistim NADPH oksidase di atas.
KESIMPULAN
Telah dijelaskan tentang pengertian pro-oksidan, spesies
oksigen reaktif, radikal bebas dan anti-oksidan. Tubuh kita
memiliki mekanisme pertahanan terhadap pengaruh destruktif
radikal bebas dengan tetap menjaga keseimbangan antara pro-
oksidan dan anti-oksidannya. Namun pada keadaan tertentu di
mana terjadi pergeseran keseimbangan ke arah pro-oksidan,
maka akan timbul kelainan-kelainan patologis seperti keganas-
an, inflamasi, ateroskierosis, penuaan, iskemi, hemolisis dan
sebagainya.
Defisiensi enzim Glukosa 6 Phosphat Dehidrogenase
(G6PD) pada eritrosit akan menyebabkan anemia hemolitik
karena terjadi gangguan pada Jalur Pentosa Phosphat dimana
supply NADPH yang sangat berkurang akan menghambat proses
reduksi GSSG menjadi GSH. GSH sendirm penting untuk me-
rubah H
2
O
2
menjadi H
2
O.
Cermin Dunia Kedokteran No. 116, 1997 51
Hadirnya radikal bebas tidak selalu berbahaya bagi tubuh
kita. Masuknya mikroba ke dalam tubuh akan merangsang akti-
vitas fagositik sehsel fagosit (neutrofil, eosinofil, makro fag)
sehingga terjadi respiratory burst secara cepat yang diikuti ter-
bentuknya radikal bebas yang banyak. Sebagian radikal bebas ini
bersifat mikrobisidal. Pada Penyakit Granuloma Kronik di mana
terjadi kelainan gen-gen dan komponen NADPH oksidase,
pembentukan radikal oksigen terganggu sehingga mikroba yang
sudah difagosit tidak bisa dibunuh.
KEPUSTAKAAN
1. Mayes PA. Structure & Function of The Lipid-Soluble Vitamins. Dalam:
Murray KM, Granner DX, Mayes PA, Rodwell VW. Harpers Biochemistry.
23rd ed. Connecticut: Appleton & Lange, 1993; 592ญ5.
2. Murray RK. Red & White Blood Cells. Dalam: Murray KM, Granner DK,
Mayes PA, Rodwell VW. Harper's Biochemistry. 23rd ed. Connecticut:
Appleton & Lange, 1993; 688ญ703.
3. Suyatna F'D. Radikal Bebas dan Iskemia. Cermin Dunia Kedokt 1989; 57:
25ญ8.
4. Gitawati R. Radikal Bebas-Sifat dan Peran dalam menimbulkan Kerusakan/
KematianSel. Cermin Dunia Kedokt 1995; 102: 33ญ6.
5. Mayes PA. Lipids of Physiologic Significance. Dalam: Murray KM. Granner
DK, Mayes PA, Rodwell VW. Harpers Biochemistry. 22nd ed. Connecticut:
Appleton & Lange, 1990; 142ญ3.
6. Cole AS, Eastoe JE. Chemistry and Oral Biology, 2nd ed; Wright, 1988:
157ญ9.
7. Assegaff H, Widjaja A. Peranan Oksidan dan Antioksidan pada Penyakit
Paru Obstruktif Kronik. Seputar Bronkitis Kronik dan Antioksidan 1993;
6ญ9.
.
HEALTH CARE MEDICAL SPECIALIST
.
PT PUTRAMAS MULIASANTOSA is a company with a solid track record in the health care industry. We
have recently partnered with a reputable Australia Health Care firm to expand and bring the company to an
international standard in the industry.
In support of this growth, we are seeking highly qualified medical specialists to assume the following
appointments:
GYNECOLOGISTS
NEUROLOGISTS
INTERNISTS
ANAESTHESIOLOGISTS
OPTHALMOLOGISTS
RADIOLOGISTS
CLINICAL
PATHOLOGIST
SURGEONS
PEDIATRICIANS
CARDIOLOGIST
The successful candidates should have completed the WAJIB KERJA SARJANA and are willing to be
employed on a full-time basis. Highly motivated, dynamic and willingness to learn new ideas and practices
are qualities we are looking for.
We offer opportunities for growth and advancement plus exposure and training to international standards of
medical practice.
We welcome your CV with photo and certificates. Please address it to:
THE DIRECTOR
P0 BOX 4087
JKT 13040
Cermin Dunia Kedokteran No. 116, 1997
52