Metabolisme Rantai Pendek Seramid Melalui Implikasi Sel Kanker Manusia untuk Pendekatan Terapi

hahahaha... ini revisi ke 7 kalinyaaaaaa!!!!!!
pokoke,,, dunia ku teralihkan olehnya (baca:Seminar KIMIA)
mendadak rajin baca buku ke perpus gituuuu hahahahah... googling cari bahan, de el el laaaa... emang harusnya gitu sih mahasiswa tingkat akhir mah. eh?? tua dunk gue?? -__-
________________________________________________


Seminar Kimia
Judul Jurnal    : Metabolisme Rantai Pendek Seramid Melalui Implikasi Sel Kanker Manusia untuk Pendekatan Terapi
Bidang    : BIOKIMIA
Penyaji    : Santi Nur Aisyah
Pembimbing    : Prof. Dr. Liliasari, M.Pd.
Tempat    : S 210

ABSTRAK
Makalah ini membahas tentang penggunaan tamoxifen dan P-glikoprotein antagonis yang efektif untuk meningkatkan potensi sitotoksik rantai pendek seramid dalam pengobatan kanker. Sel yang diujikan yaitu terhadap sel kanker MDA-MB-231 (kanker payudara), DU-145 (kanker prostat), Panc-1
(Kanker pankreas), Lovo (kanker kolorektal), dan KG-1 (leukemia myeloid akut). Sel-sel kanker payudara MDAMB-231 menurunkan jumlah metabolisme C6-seramid untuk C6-sfingomielin (C6-SM) dan meningkatkan jumlah metabolisme untuk C6-glukosilseramid (C6-GC) dalam menanggapi untuk meningkatkan konsentrasi. Kecenderungan serupa terlihat di sel DU-145 (kanker prostat), Panc-1 (pankreas kanker), dan lovo (kanker kolorektal). Gabungan antara C6-seramid dengan tamoxifen, P-glikoprotein antagonis yang menghambat glikosilasi seramid, adalah bagian yang efektif untuk meningkatkan sitotoksisitas dalam sel.
Kata kunci : C6-glukosilseramid, C6-sfingomielin, Seramid, Tamoxifen, P-glikoprotein antagonis

Daftar Pustaka
Chapman, J. et al.(2010). “Metabolism of short-chain ceramide by human cancer cells implications for therapeutic approaches”.Biochem Pharmacol. 80(3): 308–315. doi:10.1016/j.bcp.2010.04.001
Reynolds, C.P.et al.(2003). “Seramid synthesis and metabolism as a target for cancer therapy”. Cancer Letters 206:169–180
Senchenkov,Alex.(2001). “Targeting ceramide metabolism—a strategy for overcoming drug resistance”. Journal of the National Cancer Institute, Vol. 93, No. 5


A.    Pendahuluan
Dewasa ini, perkembangan IPTEK semakin canggih. Berkembangannya suatu teknologi menyebabkan pola hidup manusianya pun ikut menyesuaikan. Hal ini berpotensial timbulnya  berbagai macam jenis penyakit yang bersumber dari makanan, ataupun efek dari teknologi yang digunakan.

Kanker merupakan salah satu penyakit yang berkembang saat ini. Penyakit kanker adalah penyakit yang disebabkan oleh pertumbuhan sel tubuh yang tidak biasa dan penyebab kematian. Sel itu berkembang dengan cepat, terus menerus membelah diri, tidak terkendali kemudian menyebar ke jaringan tubuh disekitarnya melalui jaringan ikat, sirkulasi darah atau sistem limpa. Kanker lalu menyerang organ-organ tubuh yang penting, syaraf tulang belakang dan menekan jaringan tubuh tersebut, inilah yang disebut tumor ganas.

Peneliti mulai mencari solusi dengan berbagai cara, seperti mengembangkan teknologi dalam medis. Pengobatan penyakit kanker ganas biasanya adalah dengan kemoterapi, terapi radiasi, pembedahan, imunoterapi dan itu dilakukan secara rutin terhadap penderita.
Seramid adalah metabolit utama dan memainkan peran kunci dalam berbagai selular tanggapan, termasuk regulasi pertumbuhan sel, viabilitas, diferensiasi, dan penuaan. Berperan juga terhadap proses terapi dalam pengobatan kanker.(Reynolds, et al. 2003)
Melihat pentingnya seramid ini, penting juga untuk mempelajari metabolisme seramid yang dikembangkan bersama senyawa lain untuk menghasilkan hasil yang lebih optimal dalam pengobatan kanker.

B.    Metabolisme Rantai Pendek Seramid Melalui Implikasi Sel Kanker Manusia untuk Pendekatan Terapi 

1.    Seramid
Seramid adalah derivat sfingosin yang mengandung gugus asil dari asam lemak. Gugus ini terikat pada gugus amino dalam bentuk amida. (Poedjiadi, 2006). Seramid terdiri dari sfingosin dan asam lemak (gambar 1). Seramid ditemukan dalam kosentrasi tinggi di dalam membran sel-sel. Seramid adalah salah satu komponen lipid yang membentuk sfingomielin, salah satu lipid utama dalam lapisan ganda lipid. (Christy,2012)
Seramid adalah metabolit utama dan memainkan peran kunci dalam berbagai selular tanggapan, termasuk regulasi pertumbuhan sel, viabilitas, diferensiasi, dan penuaan.(Reynolds, et al. 2003)

2.    Biosintesis Seramid
Jalur sintesis de novo, jalur ini terjadi di retikulum endoplasma.
Ada 4 reaksi dari prekursor palmitoil-KoA dan serin (gambar 2):
a.    3-ketosfinganin sintase : piridoksal fosfat, Mn2+, mengkatalisis konsentrasi palmitoil-KoA dengan serin menghasilkan 3-ketosfinganin (reaksi dependent piridoksal fosfat)
b.    3-ketosfinganin reduktase mengkatalisis reaksi dependent NADPH dari 3-ketosfinganin menjadi sfinganin (dihidrosfingosin)
c.    Dihidroseramid dibentuk dengan transfer gugus asil dari asil-KoA ke grup sphinganin 2-amino membentuk ikatan amida
d.    Dihidroseramid reduktase mengubah dihidroseramid menjadi seramid melalui reaksi oksidasi FAD

Jalur Sfingomyelin, (gambar 3) jalur ini melibatkan aktivasi dari netral sfingomielinase. Pentingnya sfingomielin (SM) sebagai sumber seramid dapat dibuktikan oleh fakta bahwa aktivasi dari jalur ASAase merupakan respon bersama terhadap efek sitokin, stres, radiasi, obat-obat kemoterapi, dan patogen dan agen sitotoksik.(King, 2012).
Jalur Seramid-daur ulang eksogen, jalur ini berasal dari seramid yang membentuk sfingosin melalui seramidase yang sfingosin ini dapat membentuk sfingosin 1-fosfat juga, lalu sfingosin yang telah terbentuk bisa kembali dengan asam lemak-KoA membentuk seramid melalui seramid sintase yang melepaskan Ko-A.

Jalur Penyelamatan (Salvage pathway), jalur ini terjadi di lisosom. Penelitian terbaru telah mengungkapkan mekanisme yang lebih kompleks akumulasi dari seramid, katabolisme sfingolipid kompleks yang dipecah akhirnya menjadi sfingosin, yang kemudian kembali melalui reaksilasi untuk memproduksi seramid. Ini jalur yang terakhir telah dirujuk sebagai salah daur ulang sphingolipid atau jalur penyelamatan. Jalur ini melibatkan jumlah enzim kunci yang meliputi SMases, mungkin glukoserebrosidase (asam-β-glukosidase), seramidase, dan (dihidro) seramid sintase. (Kitatani, 2008)


3.    Seramid dan Kemoterapi Kanker
Kemoterapi adalah pemberian obat anti kanker (sitostatika) yang bertujuan untuk membunuh sel kanker. Tujuan kemoterapi dapat sebagai terapi kuratif, bagian dari terapi paliatif atau sebagai radiosensitizer. Strategi pemberiannya dapat sebagai terapi ajuvan, konsolidasi, induksi, intensifikasi, pemeliharaan, neoadjuvan, ataupun paliatif. Cara pemberiannya dapat secara oral, intra vena, intraarterial, intraperitoneal, atau intrakavitas (Sander,2010)
Peningkatan glukosilseramid ditemukan resistan terhadap obat tumor, menunjukkan bahwa perpindahan seramid ke bentuk glikosilasi, dapat menurunkan efek sitotoksik tingkat seramid yang dirangsang oleh kemoterapi. Dengan demikian, glikosilasi dari seramid melalui sintesis glukosilseramid (GCS) menjadi salah satu mekanisme, sehingga sel-sel tumor dapat meningkatkan kemampuan mereka untuk bertahan hidup pada beberapa kemoterapi, dan dengan menghambat aktifitas GCS dapat menghasilkan potensi sitotoksisitas obat dengan meningkatkan seramid. (Reynolds, et al. 2003)

Zat yang meningkatkan seramid, ditampilkan dalam gambar 4. Obat obatan yang ditampilkan bagian kiri pada gambar 4 yaitu 4-HPR ( N-(4-hidroksifenil) retinamide), Paklitasel, Etoposid, Antrasiklin, Vinka alkaloid, diyakini dapat meningkatkan seluler seramid oleh jalur sintesis de novo, tidak hanya melalui seramid sintase, serin palmitoiltransferase juga terlibat. Zat-zat yang terdapat di bagian kanan atas pada gambar 4 yaitu radiasi ion, CD95(fas/apo-1), Antrasiklin, Ara-C (1-β-D-arabinofuranosylcytosine (sitarabin)), TNF-α (tumor necrosis factor-α), DT388-GM-CSF (toksin fusi yang terdiri dari racun dipththeria terpotong terkait dengan makropag granulosit manusia faktor perangsang simulasi) telah menunjukkan peningkatkan pembentukan seramid oleh aktivasi sfingomielinase. Zat  yang terdaftar di bagian bawah gambar 4 yaitu Tamoxifen, Toremifen, Mifepriston, Siklosporin A, Ketokonazol, Verapamil, PPMP (1-fenil-2-3-hexadecanoylamine-pyrrolidino-1-propanol), NB-DNJ (N-butildeoksinojirimicin) mempromosikan pelepasan seramid dengan menghambat glikosilasi melalui jalur glukosilseramid sintase. ( Senchenkov, et al.2001)

( Senchenkov, et al. 2001)
Mekanisme untuk keterlibatan seramid dalam proses apoptosis melibatkan aktivasi protease aspartat katepsin D. Katepsin D dikaitkan dengan membran dan ketika diaktifkan oleh seramid, dilepaskan ke sitosol dimana hal tersebut memicu jalur apoptosis mitokondria. Bukti lebih lanjut untuk peran seramid dalam respon pertumbuhan negatif terlihat pada kultur sel analog seramid yang ditambahkan. Jenis tes menunjukkan bahwa seramid menginduksi stres oksidatif, penangkapan pertumbuhan, dan apoptosis atau nekrosis.(King, 2012)

4.    Metabolisme Rantai Pendek Seramid melalui Implikasi Sel Kanker Manusia untuk Pendekatan Terapi 

Selain memainkan peran penting dalam sel sinyal kematian dalam menanggapi agen kemoterapi, seramid juga penting untuk radiasi mematikan sel.
Obat dapat berdampak dalam metabolisme seramid dengan mempromosikan sintesis de novo seramid, mengaktifkan sfingomielinase, dan atau dengan memblokir pembentukan glukosilseramid. Dari berbagai zat sitotoksik yang telah diteliti, seperti Etoposid, dapat meningkatkan seluler seramid de novo melalui aktivasi serin palmitoyltransferase.( Senchenkov, et al.2001)

Glukosilseramid adalah metabolit perantara dalam sintesis dan degradasi dari gangliosid lebih kompleks. Selain itu merupakan glikosfingolipid sederhana yang paling menonjol di jaringan selain saraf serta terdapat juga di otak dalam jumlah sedikit (Murray et al, 2009). Pada analisis tumor yang dipilih, pasien kanker yang gagal merespon pengobatan kemoterapi, menunjukkan tingkat glukosilseramid yang tinggi. Ini menunjukkan bahwa tingkat glukosilseramid yang meningkat pada sel-sel kanker atau tumor, menjadi resistan terhadap obat fenotip. Tingkat aktifitas GCS, yang mengubah seramid untuk glukosilseramid, dapat menentukan sifat resistensi banyak obat pada sel kanker.( Senchenkov, et al.2001)
P-Glikoprotein dapat menghambat konversi dari seramid ke glukosilseramid. P-glikoprotein (P-gp) adalah membran plasma protein yang bertindak sebagai mekanisme transportasi obat lokal, secara aktif mengekspor obat keluar dari sel. Pengaruh P-gp pada distribusi, metabolisme dan ekskresi obat dalam tubuh sangat besar, termasuk inhibitor protease (Action,2000). P-glikoprotein adalah kontributor paling banyak dipelajari dari resistensi banyak macam obat. Pada penelitian ini menggunakan Temoxifen sebagai penghambat sistesis glukosilseramid. Sel yang diujikan adalah sel-sel kanker yang diperoleh dari American Type Culture Collection yaitu sel MDA-MB-231 (kanker payudara), DU-145 (kanker prostat), Panc-1 (Kanker pankreas), Lovo (kanker kolorektal), dan KG-1 (leukemia mieloid akut).
Penelitian ini menunjukkan fleksibilitas dari sel-sel kanker untuk mengubah sfingolipid C6-seramid yang lebih tinggi oleh GCS dan sintase SM, serta untuk menghidrolisis C6-seramid untuk komponen dasar sfingoid oleh seramid. Percobaan ini menunjukkan bahwa pada sel-sel kanker yang diuji, dosis C6-seramid yang tinggi menghapus seramid terutama oleh glikosilasi melalui GCS, sedangkan dosis yang lebih rendah disalurkan ke SM melalui sintase SM, sehingga mempengaruhi efek sitotoksik seramid (Gambar 6).

Di sini ditunjukkan untuk pertama kalinya bahwa berbagai jenis sel kanker menghasilkan metabolisme C6-seramid berbeda-beda.(gambar 5 dan gambar 6) Jalur metabolisme dapat didikte dengan takaran diberikan, dan bahwa tamoxifen, melalui kapasitasnya memblokir metabolisme sphingolipid, merupakan peningkatan efektif sitotoksisitas C6-seramid.
Berdasarkan jalur metabolik, satu atau kombinasi dari inhibitor enzim bisa digunakan untuk meningkatkan efektivitas. Di sini ditunjukkan bahwa C6-seramid/tamoxifen adalah bagian yang efektif untuk menginduksi kematian sel pada beberapa jenis sel tumor berbahaya. Tamoxifen secara efektif menghambat sintesis C6-GC dari C6-seramid di MDAMB-231, Lovo, dan KG-1 sel, namun menunjukkan pengaruh sel-spesifik pada metabolisme C6-SM. Dalam sel Lovo, tamoxifen memblokir pembentukan C6-GC dan diarahkan C6-seramid menuju C6-SM sintesis (gambar 7). Hal ini menunjukkan peningkatan anabolisme C6-seramid dalam sel lovo dan hidrolisis yang meningkat ditandai oleh generasi seramid rantai panjang.

Meskipun C6-seramid itu sendiri dapat menginduksi kematian sel, penelitian lain menunjukkan bahwa dalam keratinosit apoptosis terjadi melalui jalur daur ulang seramid, dimana sfingosin dihidrolisis dari
C6-seramid yang berdaur dalam rantai panjang seramid (Takeda, et al. 2006). Penelitian lain juga menunjukkan A549 di sel adenokarsinoma paru-paru yang generasi seramid endogen dalam menanggapi C6-seramid disebabkan daur ulang dari tulang punggung sfingosin C6-seramid (Ogretmen, et al. 2002).  Pada penelitian ini menunjukkan bahwa masuknya C6-seramid tidak berlebel dengan [3H] asam palmitat (sumber rantai asil untuk sintase seramid) meningkat 3 kali lipat dalam sintesis rantai panjang-seramid 3H di KG-1 sel. Kecenderungan serupa juga terlihat pada MDA-MB-231, dan Panc-1 dan sel Lovo. Tamoxifen  memblokir sintesis GC dan SM di sel KG-1, peneliti berhipotesis bahwa sel-sel yang terkena tamoxifen, intraseluler C6-seramid akan disalurkan ke hidrolisis. Hasil menunjukkan, C6-seramid tidak berlebel menghasilkan peningkatan 2,1 kali lipat di 3H-seramid, dan dengan menambahkan tamoxifen dengan C6-seramid menghasilkan peningkatan 9,5 kali lipat lebih dari kontrol dalam rantai panjang 3H-seramid 

Untuk menentukan apakah C6-seramid dirangsang dalam penggabungan asam [3H] palmitat ke dalam rantai panjang seramid oleh aktivasi sintesis de novo, diuji efek penghambat sintesis de novo. Miriosin adalah inhibitor serin palmitoiltransferase, langkah awal dalam biosintesis seramid, dan  Fumonisin B1 merupakan inhibitor sintase seramid, dalam transfer palmitat dari palmitoil KoA ke sphingosine. Hasil menunjukan kenaikan 3H-seramid tidak terpengaruh oleh penambahan myriocin, namun, Fumonisin B1 hampir benar-benar memblokir peningkatan rantai panjang 3H-seramid yang diproduksi ketika ada C6-seramid.

Percobaan menggunakan Fumonisin B1, penghambat reaksi asil transferase dikatalisis oleh sintase ceramide, menunjukkan keterlibatan jelas sintase seramid dalam generasi rantai panjang seramid dari C6-ceramide.

Peneliti mengusulkan bahwa obat intrasitoplasmik transporter protein, seperti P-gp menjanjikan target terapi. Dengan menggunakan model sel Hela dengan ekspresi kondisional dari P-gp bahwa keberhasilan tamoxifen untuk meningkatkan sitotoksik C6-seramid tergantung pada kehadiran P-gp. Menggabungkan C6-seramid dengan tamoxifen jelas meningkatkan dampak sitotoksik zat tunggal.

Studi ini mendukung penggunaan C6-seramid/tamoxifen untuk mentargetkan sel-sel tumor di vivo. Penambahan tamoxifen untuk perumusan nanoliposomal bisa memperpanjang keberhasilan dengan membatasi izin seramid melalui glikosilasi dan / atau jalur sintase SM. Efek  dari kombinasi C6-seramid/tamoxifen pada viabilitas sel tidak berkorelasi dengan pembentukan rantai panjang seramid, melainkan dengan tingkat dasar sfingoid, sfingosin dan dengan C6-seramid (Wang, et al.2008).

C.    Rangkuman

Seramid adalah metabolit utama dan memainkan peran kunci dalam berbagai selular tanggapan, termasuk regulasi pertumbuhan sel, viabilitas, diferensiasi, dan penuaan. Berperan juga terhadap proses terapi dalam pengobatan kanker. Selain memainkan peran penting dalam sel sinyal kematian dalam menanggapi agen kemoterapi, seramid mungkin juga
penting untuk radiasi kematian sel.

Perpindahan seramid ke bentuk glikosilasi dapat menurunkan efek sitotoksik tingkat tinggi seramid dirangsang oleh kemoterapi. Obat dapat berdampak dalam metabolisme seramid dengan mempromosikan sintesis de novo seramid, mengaktifkan sfingomyelinase, dan atau dengan memblokir pembentukan glukosilseramid. 

Gabungan antara C6-seramid dengan tamoxifen, mampu menghambat terjadinya glukolisasi, sehingga mampu meningkatkan efek sitotoksik  seramid. Namun keberhasilan tamoxifen untuk meningkatkan sitotoksik C6-seramid tergantung pada kehadiran P-gp, sehingga penggunaan tamoxifen dan P-glikoprotein antagonis efektif untuk meningkatkan potensi sitotoksik rantai pendek seramid dalam pengobatan kanker




Daftar Pustaka

Action group,treatment.(2000).What's This About P-Glycoprotein?.(Online). Tersedia:http://www.thebody.com/content/art1660.html.[22 November 2012]
 

Chapman, J. et al.(2010). “Metabolism of short-chain ceramide by human cancer cellsimplications for therapeutic approaches”.Biochem Pharmacol. 80(3): 308–315. doi:10.1016/j.bcp.2010.04.001
 

Christy,William.(2012).Ceramides, Chemistry, Occurennce, Biology, and Analisys.(Online).Tersedia:http://lipidlibrary.aocs.org/lipids/ceramide/index.htm.[ 1 Oktober 2012]
 

King, Michael.(2012). Synthesis of Sphingosine and the Seramids.( Online ). Tersedia : http://themedicalbiochemistrypage.org/sphingolipids.php. [6 Oktober 2012]
 

Kitatani, K. et al.(2008). “The sphingolipid salvage pathway in ceramide metabolism and signaling”. Cell Signal.20(6): 1010–1018.
 

Murray, Robert K. et al.(2009).Biokimia Harper.Jakarta:EGC
Ogretmen, B, et al.(2002). “Biochemical mechanisms of the generation of endogenous long chain ceramide in response to exogenous short chain ceramide in the A549 human lung adenocarcinoma cell line. Role for endogenous ceramide in mediating the action of exogenous ceramide”. J Biol Chem;277:12960–9
 

Poedjiadi, A. et. al.(2006). Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: Universitas Indonesia Press.
 

Reynolds, C.P.et al.(2003). “Seramid synthesis and metabolism as a target for cancer therapy”. Cancer Letters 206:169–180
 

Sander,Aleq.(2010).Kemoterapi.(Online).Tersedia:http://bedahunmuh.wordpress.com/2010/05/18/kemoterapi/.[22 November 2012]
 

Senchenkov,Alex.(2001). “Targeting ceramide metabolism—a strategy for overcoming drug resistance”. Journal of the National Cancer Institute, Vol. 93, No. 5
 

Takeda, et al.(2006). “Apoptosis occurs via the ceramide recycling pathway in human HaCaT keratinocytes”. J Biochem;139:255–62.
 

Wang, et al.(2008). “N-(4-Hydroxyphenyl)retinamide increases dihydroceramide and synergizes with dimethylsphingosine to enhance cancer cell killing”.Mol Cancer Ther;7:2967–76

--------------------------------------------------------------------------------

dan kata dosen tetangga (bukan dosen pembimbing maksudnya).. bedakan nyalin (kata-kata, titik koma dari referensi sama banget sama yang kita tulis, copas deh istilah kerennya) sama merujuk (baca referensi, ditulis ulang dengan bahasa kita sendiri)... bisa jadi makalah yang dibuat nyalin semua..hehehehe,,, tapi insya allah, makalah ini tidak nyalin semua kooo beneran deh.. penambahan minimal koma duank dah termasuk merujuk ko kata dosen tersebut juga :D