Essayb5 H1a016032

HUBUNGAN ANTARA HOMOZIGOT VARIAN MTHFR DENGAN KEJADIAN NEURAL TUBE DEFECT DAN HYPERHOMOCYSTEINEMIA

OLEH: FITRIA RIZQIFIERA OCTAVIA H1A016032 Word Count : 1437 TEMA ESAI: “Homosyteine dan metabolism asam folat” Nama Pembimbing: dr. Deasy Irawati, M.Sc., PhD

Fakultas Kedokteran Universitas Mataram Nusa Tenggara Barat 2017

TOPIK: Homosysteine dan metabolisme asam folat

PENDAHULUAN

Neural tube defect (NTD) merupakan suatu jenis kelainan kongenital kompleks pada sistem saraf pusat dengan prevalensi yang bervariasi sekitar 1 hingga 10 per 1000 kelahiran bergantung pada lokasi geografis dan etnik (Imbard, Benoist and Blom, 2013). NTD terjadi akibat dari kegagalan penutupan lempeng saraf atau neural plate pada masa embriogenesis (Imbard, Benoist and Blom, 2013)(Pitkin, 2007). Berdasarkan bagian di mana terjadinya, NTD dapat dibedakan menjadi dua kategori utama yaitu anencephaly, suatu kondisi di mana korteks serebri dan calvarium gagal terbentuk. Dan yang kedua adalah spina bifida yang merupakan istilah untuk kecatatan pada bagian lumbosakral di mana terdapat dysplasia dari korda spinalis dan tidak adanya kolumna spinal (Pitkin, 2007). Umumnya, Anencephaly bersifat letal sehingga kasusnya jarang ditemukan(Imbard, Benoist and Blom, 2013). Tetapi, pada bayi dengan kelainan Spina Bifida didapatkan angka survival rate yang lebih tinggi sehingga kasus ini masih sering ditemukan(Pitkin, 2007).

Etiologi NTD masih sangat kompleks dan beragam faktor bekontribusi pada kejadiannya mulai dari genetik, gaya hidup, dan juga faktor lingkungan (Imbard, Benoist and Blom, 2013). Pada beberapa studi, didapatkan bahwa kadar folat yang rendah dapat dikaitkan dengan kejadian NTD (Safi, Joyeux and Chalouhi, 2012; Imbard, Benoist and Blom, 2013). Ini dikarenakan folat merupakan faktor yang krusial dalam proses pembelahan sel dan sebagai regulator dalam ekspresi gen epigenetik. Selain itu juga, folat sangat penting dalam jalur metabolisme homocysteine (Li et al., 2015). Homocysteine adalah asam amino mengandung sulfur yang diproduksi pada metabolisme methionine (Škovierová et al., 2016). Umumnya, homocysteine dimetabolisme melalui dua jalur biokimia; re-metilasi yang mengubah homocysteine menjadi methionine dan transsulfurasi yang mengubah homocysteine menjadi sistein dan taurine (Škovierová et al., 2016) (Miller, 2003). Enzim methylenetetrahydrofolate reduktase (MTHFR) adalah enzim yang bekerja sebagai katalisator reaksi yang memproduksi donor metil untuk homosistein dalam reaksi re-metilasi menjadi methionine yaitu, 5-methyltetrahydrofolate (5methylTHF) (Li et al., 2015). Adanya mutasi homozigot varian terhadap gen MTHFR 677C menyebabkan penurunan aktivitas enzim MTHFR sehingga laju perubahan folat dalam serum menjadi 5-methyltetrahydrofolate (5-methylTHF) berkurang. Ini menyebabkan terjadinya peningkatan resiko hyperhomocysteinemia. Keadaan ini merupakan salah satu faktor resiko terjadinya neural tube defect(Li et al., 2015)(Mayorolea et al., 2008).

ISI Homocysteine (Hcy) adalah asam amino yang berperan sebagai intermediat pada metabolisme methionine (Blom and Smulders, 2011).. Methionine merupakan asam amino yang digunakan pada proses pembentukan protein dan juga sebagai bahan untuk membuat molekul yang berperan pada reaksi biokimia lainnya (Miller, 2003). Methionine dapat diubah menjadi s-asenosylmethionine (SAMe) yang merupakan donor methyl yang terpenting dalam tubuh dengan bantuan enzim mathionine adenosyltransferase (MAT). Setelah medonorkan gugus methylnya, SAMe berubah menjadi Sadenosylhomocysteine (SAH) yang mana jika kehilangan adenosinenya akan menjadi Hcy. Pada jalur metabolismenya Hcy dapat mengalami transsulfurasi menjadi cysteine dan taurine atau mengalami remetilasi yang dikatalisis oleh enzim methionine synthase (MTR) untuk membentuk methionine kembali dengan mengambil gugus methyl dari methylcobalamin (Blom and Smulders, 2011) Pada proses re-metilasi Hcy dan siklus folat terdapat keterkaitan. Ini dikarenakan folat dengan bentuk koenzim N-5-methyl tetrahydrofolate (THF) berperan sebagai donor methyl untuk Hcy dalam reaksi yang dikatalisasi oleh enzim MTR yang dependen cobalamin. Folat dalam serum masuk ke dalam sel melalui reseptor folat, yang kemudian oleh dihydrofolate reductase (DHFR) diubah menjadi tetrahydrofolate.

Selanjutnya,

tetrahydrofolate

akan

ditransformasi

menjadi

5,10-

methylenetetrahydrofolate, dengan vitamin B6 sebagai kofaktornya. Kemudian, enzim MTHFR akan mengubah kembali 5,10-methylenetetrahydrofolate menjadi 5-methyltetrahydrofolate yang nantinya akan menyediakan donor metil untuk reaksi re-metilasi Hcy menjadi methionine yang dikatalisis oleh enzim MTR (Li et al., 2015; Škovierová et al., 2016). MTR membutuhkan cobalamin sebagai koenzim, bersama sama mereka membentuk kompleks Cbl(I)MTR yang kemudian akan berikatan dengan gugus metil dar 5-methyl THF untuk membentuk methylcbl(III)MTR. Ketika gugus metil ditransfer ke Hcy, maka Cbl(I)MTR akan mengalami perubaha bentuk sehingga bisa menerima kembali gugus metil dari 5-methyl THF atau bisa teroksidasi menjadi kompleks Cbl(II)MTR yang inaktif. Methionine synthase reduktase (MTRR) dapat mengaktifkan kembali kompleks Cbl(II)MTR dengan metilasi reduktif menggunakan SAMe sebagai donor metil (Miller, 2003; Blom and Smulders, 2011; Škovierová et al., 2016) Sehingga, baik folat maupun vitamin B12 memegang peran penting dalam keseimbangan Hcy di dalam sel dan sirkulasi tubuh (Blom and Smulders, 2011).

(Škovierová et al., 2016)

Enzim MTHFR adalah salah satu enzim regulator dalam metabolisme homocysteine (Hcy) yang mengkatalisis reduksi 5,10-methylenetetrahydrofolate menjadi 5-methyltetrahydrofolate, di mana fungsi dari 5-THF adalah sebagai donor metil untuk proses re-metilasi Hcy menjadi methionine (Castro et al., 2004)(Li et al., 2015). Adanya mutasi pada gen MTHFR dapat menyebabkan penurunan fungsi dari enzim yang diproduksi (Yan et al., 2012). Gen MTHFR terletak pada kromosom 1p36.3 dengan panjang 2.2 kb dan 11 total ekson yang mana gen ini merupakan gen penyandi yang menginstruksikan produksi dari enzim methylenetetrahydrofolate reduktase (MTHFR) itu sendiri (Yan et al., 2012) (Genetic Home Reference, 2017). Salah satu mutasi pada gen MTHFR yang telah banyak dipelajari adalah mutasi titik yang mengubah cytosine (c) menjadi thymine (t) pada nukleotida 677 di ekson 4 yang menyebabkan perubahan asam amino dari alanine menjadi valine (Yan et al., 2012)(Li et al., 2015). Mutasi ini terjadi pada domain N-termial catalytic dari protein sehingga terjadi penurunan stabilitas termal dari enzim yang diproduksi (Castro et al., 2004; Yan et al., 2012; Li et al., 2015). Selain itu pada mutasi homozigot gen MTHFR C677T, ditemukan penurunan aktivitas enzim hingga 50% yang menyebakan laju reduksi 5,10-methylenetetrahydrofolate menjadi 5-methyltetrahydrofolate menurun. Ini kemudian membuat adanya peningkatan kadar Hcy yang dikarenakan oleh penurunan laju re-metilasi Hcy menjadi methionine (Yan et al., 2012; Li et al., 2015) Selain mutasi pada gen MTHFR 677C, terdapat juga mutasi pada nukleotida 1298 di ekson 7. Mutasi yang terjadi adalah mutasi titik yang menyebabkan transversi adenosin menjadi sitosin sehingga didapatkan substitusi glutamate menjadi alanine pada domain C- terminal regulatori protein MTHFR (Li et al., 2015). Pada subjek dengan genotype 1298CC didapatkan penurunan aktivitas enzim MTHFR tetapi tidak sebanyak penurunan aktivitas enzim pada subjek dengan genotype 677TT. Ini dikaenakan perbedaan lokasi dari dua polimorfisme tersebut, dimana mutasi 1298ARC terjadi pada domain C-

terminal regulatori dari protein MTHFR (Li et al., 2015) Metabolisme homocysteine dan folat yang terganggu dapat menyebabkan kejadian NTD. Ini dibuktikan oleh sebuah studi yang dilakukan pada wanita dengan riwayat kehamilan dipengaruhi NTD dan ditemukan bahwa terdapat penurunan risiko recurrence kehamilan dengan NTD ketika mereka mengkonsumsi suplemen dengan 0,4 – 0,5 mg asam folat per hari sebelum fertilisasi hingga saat kehamilan. Selain itu, proses metilasi DNA yang terprogram saat awal embriogenesis adalah bagian dari kode epigenetik yang menjadi regulator utama pada proses ekspresi gen. Enzim MTHFR merupakan enzim yang dapat berperan sebagai regulator untuk reaksi metilasi pada saat sintesis purin dan pirimidin. Observasi bahwa genotype MTHFR 677TT menurunkan ketersediaan 5-methylTHF untuk proses metilasi menyebabkan berkurangnya reaksi metilasi DNA. Kejadian ini yang merupakan faktor genetik terjadinya NTD(Castro et al., 2004)(Blom and Smulders, 2011) Hyperhomocysteinemina (hHcy) adalah kondisi di mana kadar Hcy di dalam plasma meningkat (Brustolin, Giugliani and Félix, 2011). Berdasarkan kadarnya hHcy dapat diklasifikasikan menjadi moderate (15–30mmol/L), intermediate (31– 100mmol/L), atau severe (>100mmol/L). HHcy terjadi pada 5% populasi dan selain hubungannya dengan kejadian NTD, telah banyak dikaitkan dengan berbagai macam kelainan dan penyakit. Salah satu yang ditemukan adalah peningkatan resiko terjadinya cleft lip or palate (CL/P) pada janin yang dikandung ibu dengan genotype MTHFR 677TT atau 1298CC yang juga tidak mendapat asupan asam folat yang cukup ketika kehamilan. Selain itu juga, ditemukan bahwa hHcy sebagai faktor risiko independen terhadap coronary artery disease (CAD). Ini dibuktikan dengan ditemukannya kadar Hcy yang lebih tinggi pada subjek dengan polimorfisme homozigot varian terhadap MTHFR 677C yang memiliki CAD dan menjalani coronary bypass surgery jika dibandingkan dengan subjek control yang tidak memiliki polimorfisme pada gen MTHFR dan mengidap CAD dan menjalani coronary bypasss surgery (Blom and Smulders, 2011; Brustolin, Giugliani and Félix, 2011)

PENUTUP Adanya mutasi homozigot varian terhadap gen MTHFR 677C menyebabkan enzim menjadi termolabil ini kemudian menyebabkan penurunan aktivitas enzim MTHFR sehingga laju perubahan folat dalam serum menjadi 5-methyltetrahydrofolate (5-methylTHF) yang dibutuhkan sebagai donor metil untuk proses re-metilasi Hcy berkurang. Ini mengakibatkan terjadinya peningkatan kadar Hcy dalam plasma oleh karena terganggunya proses re-metilasi Hcy ke dalam bentuk methionine. (Li et al., 2015)(Mayor-olea et al., 2008). Selain polimorfisme gen MTHFR 677C, terdapat juga

polimorfisme gen MTHFR 1298CC yang mana juga menyebabkan terjadinya penurunan aktivitas enzim MTHFR tetapi penurunannya tidak sebanyak yang terjadi pada polimorfisme gen MTHFR 677C. Adanya gangguan pada metabolisme Hcy atau folat merupakan salah satu faktor terjadinya NTD. Ini dikarenakan pada ibu hamil dengan genotipe gen MTHFR 677TT kadar ketersediaan 5methylTHF di dalam tubuhnya rendah. Sehingga proses metilasi DNA yang terjadi pada saat embriogenesis secara global terganggu. Selain itu juga, dampak dari genotipe homozigot varian gen MTHFR 677TT adalah peningkatan kadar Hcy di dalam plasma (hHcy). HHcy dapat dikaitkan dengan berbagai penyakit dan kelainan, seperti cleft lip or palate, dan juga coronary artery disease. Untuk mengurangi risiko terjadinya NTD, maka disarankan bagi wanita dengan gen homozigot varian terhadap MTHFR 677C agar mengkonsumsi suplemen yang mengandung asam folat, baik sebelum kontrasepsi maupun hingga kehamilan (Safi, Joyeux and Chalouhi, 2012)(Pitkin, 2007).

DAFTAR PUSTAKA Blom, H. J. and Smulders, Y. (2011) ‘Overview of homocysteine and folate metabolism . With special references to cardiovascular disease and neural tube defects’, pp. 75–81. doi: 10.1007/s10545-010-9177-4. Brustolin, S., Giugliani, R. and Félix, T. M. (2011) ‘Genetics of homocysteine metabolism and associated disorders’, 43(1), pp. 1–7. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3078648/. Castro, R., Rivera, I., Ravasco, P., Camilo, M. E., Jakobs, C., Blom, H. J. and Almeida, I. T. de (2004) ‘5,10methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR) 677CRT and 1298ARC mutations are associated with DNA hypomethylation’, pp. 454–458. doi: 10.1136/jmg.2003.017244. Genetic Home Reference (2017) ‘Genetics Home Reference MTHFR gene’. Available at: https://ghr.nlm.nih.gov/gene/MTHFR. Imbard, A., Benoist, J. and Blom, H. J. (2013) ‘Neural Tube Defects , Folic Acid and Methylation’, pp. 4352– 4389. doi: 10.3390/ijerph10094352. Li, W., Dai, S.-X., Zheng, J.-J., Liu, J.-Q. and Huang, J.-F. (2015) ‘Homocysteine Metabolism Gene Polymorphisms (MTHFR C677T, MTHFR A1298C, MTR A2756G and MTRR A66G) Jointly Elevate the Risk of Folate Deficiency’, (December 2005), pp. 6670–6687. doi: 10.3390/nu7085303. Mayor-olea, Á., Callejón, G., Palomares, A. R., Jiménez, A. J., Gaitán, M. J., Rodríguez, A., Ruiz, M. and Reyes-engel, A. (2008) ‘Human genetic selection on the MTHFR 677C>T polymorphism’, 7, pp. 1–7. doi: 10.1186/1471-2350-9-104. Miller, A. L. (2003) ‘The Methionine-Homocysteine Cycle and Its Effects on Cognitive Diseases’, 8(1), pp. 7– 19. Available at: http://www.altmedrev.com/publications/8/1/7.pdf. Pitkin, R. M. (2007) ‘Folate and neural tube defects’, 85, pp. 285–288. Available at: http://ajcn.nutrition.org/content/85/1/285S.long. Safi, J., Joyeux, L. and Chalouhi, G. E. (2012) ‘Periconceptional Folate Deficiency and Implications in Neural Tube Defects’, 2012. doi: 10.1155/2012/295083. Škovierová, H., Vidomanová, E., Mahmood, S. and Sopková, J. (2016) ‘The Molecular and Cellular Effect of Homocysteine Metabolism Imbalance on Human Health’, pp. 1–18. doi: 10.3390/ijms17101733. Yan, L., Zhao, L., Long, Y., Zou, P., Ji, G., Gu, A. and Zhao, P. (2012) ‘Association of the Maternal MTHFR C677T Polymorphism with Susceptibility to Neural Tube Defects in Offsprings : Evidence from 25 CaseControl Studies’, 7(10). doi: 10.1371/journal.pone.0041689.