A. Pendahuluan
Komunikasi antar sel berperan penting untuk pengaturan dan
pengendalian kegiatan sel, jaringan, organ tubuh, dan untuk
mempertahankan homeostasis. Dalam tubuh manusia terdapat dua jenis
komunikasi antar sel, yaitu: wired system (komunikasi melalui saraf atau listrik) dan non-wired system (komunikasi
kimiawi). Sedangkan komunikasi intra sel adalah komunikasi yang terjadi
di dalam sel. Komunikasi intra sel merupakan proses pengubahan sinyal
di dalam sel itu sendiri. Komunikasi antar sel biasnya melewati enam
tahap:
1)sintesis,
2) pelepasan hormon,
3) transpor ke organ target,
4)
pengenalan petunjuk (sering oleh reseptor protein yang spesifik),
5)
penerjemahan,
6)respons.
Informasi yang dihantarkan sepanjang sel saraf berbentuk potensial
aksi. Penghantaran informasi dari sel saraf ke sel target berlangsung
melalui sinaps, yang dikenal sebagai transmisi sinaps. Sedangkan
komunikasi kimiawi berlangsung lebih lambat namun efeknya lebih lama.
Komunikasi saraf dan komunikasi kimiawi dapat terjadi secara tumpang
tindih. Beberapa zat kimia seperti neurotransmitter, hormon, dan
neurohormon tidak dapat menembus sel. Informasi yang akan dihantarkan
harus dirubah dulu oleh protein membran sel ke sinyal kimia di dalam
sel.
Komunikasi sel berperan penting dalam menyelenggarakan homeostasis
karena tubuh harus senantiasa memantau adanya perubahan-perubahan nilai
berbagai parameter, lalu mengkoordinasikan respons yang sesuai sehingga
perubahan yang terjadi dapat diredam. Untuk itu sel-sel tubuh harus
mampu berkomunikasi satu dengan lainnya. Komunikasi antar sel merupakan
media yang menopang pengendalian fungsi sel atau organ tubuh.
Pengendalian yang paling sederhana terjadi secara lokal (intrinsik)
yaitu dengan komunikasi antar sel yang berdekatan. Pengendalian jarak
jauh (ekstrinsik) lebih kompleks dan dimungkinkan melalui refleks yang
dapat melibatkan sisitem saraf (lengkung refleks) maupun sistem endokrin
(pengaturan umpan balik).
B. Penyampaian Molekul Sinyal
Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe, yaitu:
- Endokrin: sel target jauh, mengggunakan mediator hormon. Hormon
dibawa melalui pembuluh darah. Contohnya komunikasi hipofisis ke gonad,
harus menggunakan substansi tertentu untuk menghantarkan sinyal.
- Parakrin: mediator lokal. Mempengaruhi sel target tetangga, dirusak
oleh suatu enzim ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Cellular
Matriks. Contohnya Sel folikel menghasilkan estrogen yang hanya
diketahui oleh sel folikel saja.
- Autokrin: Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel
itu sendiri, contohnya komunikasi yang terjadi ketika pertukaran ion
pada sel dalam jaringan.
- Sinaptik: Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein
dari suatu sel berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain.
C. Metode Komunikasi Antar Sel
Di dalam tubuh terdapat tiga metode komunikasi antar sel, yaitu:
1) Komunikasi langsung, adalah komunikasi antar sel yang sangat
berdekatan. Komunikasi ini terjadi dengan mentransfer sinyal listrik
(ion-ion) atau sinyal kimia melalui hubungan yang sangat erat antara sel
satu dengan lainnya. Gap junction merupakan protein saluran khusus yang
dibentuk oleh protein connexin. Gap junction memungkinkan terjadinya
aliran ion-ion (sinyal listrik) dan molekul-molekul kecil (sinyal
kimia), seperti asam amino, ATP, cAMP dalam sitoplasma kedua sel yang
berhubungan. Contohnya pertukaran ion dan garam antar sel dalam 1
jaringan.
2) Komunikasi lokal, adalah komunikasi yang terjadi melalui zat kimia
yang dilepaskan ke cairan ekstrasel (interstitial) untuk berkomunikasi
dengan sel lain yang berdekatan (sinyal parakrin) atau sel itu sendiri
(sinyal autokrin). Contohnya Endoprin dikeluarkan oleh sel-sel otak,
untuk merasakan sensasi puas, hanya dirasakan oleh otak saja.
3) Komunikasi jarak jauh: adalah komunikasi antar sel yang mempunyai
jarak cukup jauh. Komunikasi ini berlangsung melalui sinyal listrik yang
dihantarkan sel saraf dan atau dengan sinyal kimia (hormon atau
neurohormon) yang dialirkan melalui darah. Contohnya komunikasi yang
terjadi antara hipofisa ke sel gonad.
D. Transduksi Sinyal
Transduksi sinyal mencakup pengubahan sinyal dari satu bentuk ke
bentuk lain dalam sel. Akhirnya, respon terjadi sebagai hasil dari
sinyal awal. Sinyal-sinyal kimia dapat berupa protein, asam amino,
peptida, nukleotida, steroid, dan gas. Sebagian besar sinyal bersifat
hidrofilik sehingga tidak dapat melewati membran (contohnya protein,
asam amino, dan peptida). Beberapa sinyal bersifat hidrofobik dan mampu
melalui membran untuk memulai respon (contohnya hormon steroid).
Sinyal-sinyal tersebut diproduksi oleh signal cell dan dideteksi oleh
protein reseptor pada sel target.
Transduksi sinyal meliputi aktifitas sebagai berikut:
1) Pengenalan berbagai sinyal dari luar terhadap reseptor spesifik yang terdapat pada permukaan membran sel.
2) Penghantaran sinyal melalui membran sel ke dalam sitoplasma.
3) Penghantaran sinyal kepada molekul efektor spesifik pada bagian
membran sel atau efektor spesifik dalam sitoplasma. Hantaran sinyal ini
kemudian akan menimbulkan respon spesifik terhadap sinyal tersebut.
Respon spesifik yang timbul tergantung pada jenis sinyal yang diterima.
Respon dapat berupa peningkatan atau penurunan aktifitas enzim-enzim
metabolik, rekonfigurasi sitoskeleton, perubahan permeabilitas membran
sel, aktifasi sintesa DNA, perubahan ekspresi genetik atupun program
apoptosis.
4) Terputusnya rangkaian sinyal. Terjadi apabila rangsangan dari luar
mulai berkurang atau terputus. Terputusnya sinyal juga terjadi apabila
terdapat kerusakan atau tidak aktifnya sebagian atau seluruh molekul
penghantar sinyal. Informasi yang terjadi akan melewati jalur rangsang (
signal transduction pathway)
yang terdiri dari berbagai protein berbeda atau molekul tertentu
seperti berbagai ion dan kanalnya, berbagai faktor transkripsi, ataupun
berbagai tipe sububit regulator. Setiap protein yang terlibat pada jalur
ini mampu menghambat atau mengaktifasi protein yang berada dibawah
pengaruhnya (
down stream). Protein utama yang terlibat dalam
jalur rangsang pada umumnya adalah kinase dan posphatase, yang beberapa
diantaranya merupakan protein yang terdapat/larut dalam sitoplasma.
Kedua protein ini mampu melepaskan atau menerima grup posphat dari
protein lain sehingga proses penghantaran atau penghentian sinyal dapat
berlangsung.
Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah:
1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal.
2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal.
3) Transpor sinyal oleh sel target.
4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan aktivasi reseptor tersebut.
5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel.
6) Perubahan spesifik fungsi, metabolisme, atau perkembangan sel.
7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel.
Disamping reseptor, terdapat pula berbagai kanal ion yang ikut
berperan pada transduksi sinyal. Aktifitas kanal ion (khususnya ion-Ca)
ataupun reseptor kalsium seperti
calcium sensing receptor(CaSR) yang termasuk dalam kelompok
C-family of G-protein coupled receptor dapat mempengaruhi keseimbangan kalsium dengan merubah konsentrasi ion sitosolik. Ion-Ca dalam sitoplasma akan bekerja sebagai
second messenger dan dapat memicu timbulnya tranduksi sinyal yang berkelanjutan.
Pengubahan sinyal di dalam sel dapat terjadi sebagai berikut:
1) Sinyal molekul ekstrasel berikatan dan mengaktifkan protein atau
glikoprotein membran sel. Molekul protein yang diikat reseptor akan
mengaktifkan: a) protein kinase, b) enzim penguat yang menggiatkan
second messengers.
2)
Second messengers, berperan:
a)Mengubah kegiatan enzim, khususnya protein kinase
b)Meningkatkan ion kalsium intrasel
c)Menggiatkan kanal ion tertentu
E.Reseptor Pada Membran Sel
Reseptor yang terdapat pada membran sel meliputi:
1)
G-protein (GTP-binding protein)-coupled receptors, merupakansuatu reseptor pada sel membran yangmempunyai tujuh helix transmembran. Penyaluransinyal yang timbul setelah
G-protein coupled receptors berikatan
dengan ligan, baru mungkinterjadi bila G-protein ikut berperan aktif
untukmempengaruhi efektor yang berada dibawahpengaruhnya.
2) Reseptor tirosin-kinase (RTK). Reseptor yang terdapat pada membran
sel, terkadang bukan hanya suatu protein yang bekerja sebagai reseptor
saja, namun juga merupakan suatu enzim yang mampu menambah grup posphat
kepada residu tirosin spesifik dari protein itu sendiri. Terdapat dua
macam tirosin kinase (TK) yakni: pertama, RTK yang merupakan protein
transmembran yang memiliki domain diluar membrane sel yang mampu
berikatan dengan ligan serta domain didalam membrane sel yang merupakan
suatu katalitik kinase. Jenis kedua, merupakan non-RTK yang tidak
memiliki protein transmembran serta terdapat dalam sitoplasma, inti dan
bagian dalam dari membran sel. Pada
G-proteincoupled receptors terdapat
tujuh helix transmembran, sedangkan reseptor tirosin kinase hanya
mempunyai satu segmen transmembran meskipun reseptor tipe ini dapat
berupa monomer, dimmer ataupun tetramer.
3) Reseptor kinase serin, berperan pada aktivitas kerja dari aktivin, TGF-beta,
mulerianinhibiting substance (MIS), dan
bone morphegenic protein (BMP).
Sebagai efektor dari reseptor kinase serin adalah kinase serin sendiri.
Keluarga dari reseptor ini meneruskan signal melalui suatu protein yang
disebut sebagai s
mads. Protein ini dapat berperan ganda, baik berperan sebagai penerus sinyal (
transducer) maupun sebagai faktor transkripsi.
4) Integrin. Hubungan antara sel dengan substrat dimediasi dengan
adanya integrin yang merupakan suatu protein transmembran yang mempunyai
tempat ikatan dengan berbagai material ekstra sel seperti fibronektin,
kolagen ataupun proteoglikan. Pada proses inflamsi, makrofag maupun
fibroblast akan mensintesa fibronektin yang merupakan matriks protein
yang besar. Fibronektin mempunyai fungsi sebagai
chemotractant dan
fungsi mitogenik untuk fibroblast. Untuk menjalankan fungsi tersebut
perlu adanya ikatan fibronektin dengan reseptor integrin pada sel
mononuklear maupun fibroblast.
Setiap reseptor pada membrane sel memiliki protein efektor dan jalur
sinyal tertentu. Efektor berperan dalam amplifikasi (peningkatan) suatu
signal yang timbul akibat adanya ikatan suatu ligan dengan reseptor
spesifik pada membran sel.
.
