RANK berikatan dengan RANK ligand, jadi, akan menginduksi resorpsi tulang. RANKL (yang dikenal juga sebagai OPGL atau ODF), merupakan satu protein transmembran tipe II dari residu asam amino 317. Bagian N-terminal dari protein ini meng-kode satu domain intrasel pendek diikuti oleh satu domain transmembran hidrofob. Bagian C terminal meng-kode domain ekstrasel dari RANKL. RANKL diekspresikan utamanya oleh sel-sel dalam garis osteoblastik. Limfosit T adalah di antara tipe-tipe sel lainnya yang mengekspresikan RANKL. Pecahnya RANKL akan melepaskan satu zat yang aktif dan dapat larut. RANKL mengaktifasi diferensiasi osteoklastik sel-sel progenitor hematopoietik murine dan manusia, merangsang aktifasi osteoklas, dan memperpanjang usia hidup osteoklas. In vivo, tikus percobaan yang diberikan RANKL menunjukkan kehilangan tulang dengan hipokalsemia, di mana tikus percoban yang dengan penghentian fungsi RANKLnya gagal memproduksi osteoklas dewasa dan berkembang menjadi osteopetrosis. Ekspresi RANKL oleh osteoblas adalah dikuatkan oleh agen-agen yang meningkatkan perkembangan osteoklas secara in vitro, termasuk vitamin D3, IL-1, PGE2, dan hormon paratiroid (agen-agen ini juga menurunkan ekspresi OPG oleh osteoblas). Hormon-hormon kalsiotropik dan berbagai sitokin mungkin mengatur penyerapan tulang lewat memodulasikan osteoprotegerin (OPG) dan pengekspresian RANKL selama remodeling tulang.
OPG merupakan satu sitokin dari asam amino 401 yang merupakan anggota dari superfamili reseptor TNF. Penghambatan penyerapan tulang telah diketahui sebagai efek utama OPG. OPG bukanlah satu reseptor membran namun adalah merupakan satu protein yang tersekresikan, dengan dua buah domain fungsional. Setengah bagiannya adalah N- terminal mengandung empat tandem, rangkaian berulang yang kaya sistein yang merupakan karakteristik dari domain berikatan ligand dari semua anggota famili ini. Setengah bagian lainnya adalah C-terminal yang tidak memiliki homolog yang jelas dengan setiap jenis protein yang dikenal dan tersangkut dalam homodimerisasi OPG setelah biosintesisnya. Domain C-terminalnya berikatan ke heparin dan mungkin tersangkut dalam lokalisasi ke matriks ekstrasel. OPG telah secara kuat terpertahankan selama masa evolusi, dengan homologi sebesar 94% di antara protein-protein tikus besar dan tikus kecil dan 89% di antara protein tikus dan manusia. Pada manusia, OPG secara kuat terekspresikan pada paru, ginjal, usus, limfa, thimus, dan jantung. OPG juga ditemukan dalam sel-sel osteoblastik, dan mRNA dari OPG telah dapat dideteksi dalam sel-sel dendritik dan limfosit.
Reseptor decoy OPG memainkan satu peranan sentral dalam pengaturan metaboli
sme tulang melalui penghambatan diferensiasi dan aktifasi osteoklas dan melalui peningkatan apoptosis osteoklas (gambar 1). Berbagai studi in vitro telah menunjukkan bahwa baik OPG aslinya maupun bentuk rekombinannya mengeblok pembentukan sel-sel multinukleat serupa osteoklas dan menurunkan ekspresi berbagai penanda osteoklas, sebut saja, reseptor kalsitonin, integrin alpha upsilonn beta3, dan tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP). Berbagai efek ini dihubungkan hanya ke pada bagian N-terminal dari protein ini.Tikus-tikus percobaan transgenik dengan ekspresi gen OPG berlebih memiliki satu peningkatan dalam massa tulang yang sama sebagaimana terlihat pada tikus-tikus dengan osteopetrosis(op/op). Pemberian OPG rekombinan meningkatkan massa tulang tibia dan femur pada tikus percobaan normal dan melawan kehilangan tulang terkait dengan deprivasi estrogen pada tikus-tikus percobaan yang diovariektomi. Tikus-tikus percobaan transgenik dengan defisiensi OPG (OPG -/-) menjadi osteoporosis parah dengan tingkat kepadatan mineral tulang rendah dan fraktur multipel. OPG diproduksi oleh osteoblas, dan ekspresinya diatur oleh faktor-faktor pertumbuhan dan hormon-hormon steroid: TGF-beta dan BMP-2, yang mendorong osteoblas berdiferensiasi, dapat menginduksi ekspresi OPG; agen-agen kalsiotropik (VITD3, PGE2, dan hidrokortison), merupakan agen yang meningkatkan penyerapan tulang dan menurunkan ekspresi OPG oleh osteoblas. Jadi, OPG merupakan sitokin antagonis yang menurunkan aktivasi dan perkembangan osteoklas melalui sequestering ligand-nya, yaitu RANKL, yang mana berikatan secara spesifik dan dengan afinitas tinggi dengan OPG. Sebagai hasilnya adalah penghambatan resorpsi tulang.
Dalam patologi, di mana terdapat peningkatan dalam destruksi tulang yang disebabkan oleh produksi dan aktivasi osteoklas abberant seperti pada myeloma, maka RANKL, RANK dan OPG nampaknya memainkan satu peran penting. Pearse dkk menemukan terjadinya banyak perubahan dalam ekspresi RANKL dan OPG pada pasien-pasien myeloma. Pada sumsum tulang pasien-pasien seperti ini, RANKL diekspresikan oleh sel-sel stromal dan sel-sel T teraktifasi. Dalam kokultur, perkembangan osteoklas memerlukan ekspresi RANKL oleh sel-sel stroma dan di blok oleh penambahan RANK. Pemberian RANK-Fc in vivo abrogates perkembangan penyakit tulang pada model SCID-Hu murine dari myeloma manusia. Pada akhirnya, secara in vitro, ekspresi OPG stromal utamanya diturunkan.
MODULASI SISTIM IMUN OLEH RANKL, RANK, DAN OSTEOPROTEGERIN
Sebagai tambahan terhadap berbagai efek sistim RANKL/RANK/OPG pada remodeling tulang, terdapat beberapa poin debatan dalam interaksi sistim ini dengan respon imun.
RANKL, RANK, dan OPG nampaknya tersangkut dalam respon imun melalui berbagai efek pada sel-sel T dan sel-sel dendritik. Ekspresi RANK telah dijumpai pada sel-sel dendritik (DCs) dan aktifasi RANK oleh RANKL mencegah terjadinya apoptosis (melalui peningkatan Bcl-xl), dan meningkatkan usia hidup DCs, sehingga menyebabkan proliferasi sel-sel T (yang teraktifasi oleh DCs). OPG menekan semua efek tersebut, menurunkan produksi sitokin sebagai respon terhadap stimulasi DC oleh RANKL/RANK, misalnya, sitokin-sitokin proinflamasi seperti IL-6, IL-1, dan sitokin-sitokin yang diproduksi oleh proliferasi sel-T (IL-12, IL-15). RANKL dan RANK adalah juga indispensable dalam pertumbuhan & perkembangan jaringan limfoid. Tikus percobaan yang kekurangan RANKL atau RANK berkembang menjadi memiliki banyak abnormalitas imunologis parah sekunder terhadap pertumbuhan dan perkembangan abnormal sel-sel B dan timosit; juga, sel-sel T mereka tidak berrespon secara tepat terhadap stimulasi oleh DCs. Hal yang sama, sebagai tambahan terhadap osteopetrosis parah, binatang-binatang ini tidak memiliki kelenjar-kelenjar limfe, dan timus dan Peyer’s patches mereka adalah hipoplastik. Lien mereka membesar, yang mengindikasikan hematopoiesis ekstrameduler. Jadi, sistim RANKL adalah berada pada episenter dari dua fungsi sistim imun pivotal:
- perkembangan dan pertumbuhan dan pendewasaan awal sel-sel pre-B dan pre-T dalam sumsum tulang dan timus;
- dan adanya interaksi di antara sel-sel T dan DCs dewasa.
Ketersangkutan sistim RANKL/RANK/OPG baik dalam resorpsi tulang dan berbagai respon imun menyarankan adanya satu peranan dalam interaksi di antara sel-sel T dan remodeling tulang.
RANKL/RANK dan sel-sel T
Banyak studi telah menemukan bahwa terjadi peningkatan ekspresi mRNA RANKL dalam sel-sel T teraktifasi. Induksi RANKL kemungkinan bergantung pada protein kinase C. Ekspresi RANKL terjadi pada permukaan sel-sel T murine yang teraktifasi, namun tidak quiescent. Adalah juga telah ditunjukkan bahwa sel-sel T teraktifasi menyekresi RANKL yang dapat larut ke dalam medium kultur (supernatan sel-sel CD4+ yang teraktifasi untuk 4 hari oleh sel-sel alphaCD3 dan alphaCD8).
Kong dkk menunjukkan bahwa baik RANKL yang terlarut maupun yang membrane-spanning diproduksi oleh sel-sel T teraktifasi menginduksi osteoklastogenesis in vitro. Mereka mengkultur prekursor-prekursor hematopoietik dari sumsum tulang tikus baik dengan se-sel T CD4+ atau dengan supernatan kultur-kultur sel-sel T CD4+. Dalam kedua kasus tersebut, sel-sel osteoklastik berkembang. Efek-efek ini secara spesifik diblok oleh penambahan OPG ke medium kultur namun tetap seperti itu setelah penambahan antibodi-antibodi antisitokin. Ketika OPG ada di sana, sitokin-sitokin IL-1, IL-6, TNF, INF-gamma, IL-3, dan GM-CSF gagal untuk menginduksi pertumbuhan dan perkembangan osteoklas, yang berarti bahwa RANKL yang disekresikan oleh sel-sel T mungkin merupakan faktor kunci dalam perkembangan dan pertumbuhan osteoklas. Jadi, banyak jenis bukti mengindikasikan bahwa sel-sel T mungkin bekerja pada resorpsi tulang melalui satu efek bermediasikan RANKL.
Guna mengevaluasi seberapa banyak aktifasi sel-T yang mungkin memengaruhi remodeling tulang melalui satu efek bermediasikan RANKL in vivo, maka dilakukan penelitian terhadap tikus CTLA4-/-. Tikus-tikus ini ditandai oleh aktifasi sel T spontan (spontaneous) dan oleh osteoporosis yang parah. Mouse line lainnya, yaitu rag1-/-, memiliki limfosit rendah namun memiliki fisiologi tulang yang normal. Tindakan penyulihan sel-sel sumsum tikus CTLA4-/- ke tikus rag1-/- menginduksi penurunan dalam kepadatan mineral tulang total dan trabekuler dibandingkan dengan kontrol. Pemeriksaan histologisnya menunjukkan resorpsi tulang yang parah dengan satu populasi osteoklas yang diperbesar. Lebih jauh, pemberian injeksi RANKL setiap hari ke tikus CTLA4-/- meningkatkan kepadatan mineral tulang dan menurunkan jumlah sel-sel osteoklas. Akhirnya, studi terkini pada relawan sehat menunjukkan bahwa sel-sel T yang teraktifasi yang mengekspresikan RANKL dapat menginduksi pembentukan sel-sel serupa osteoklas dari sel-sel mononuklear darah tepi. Berbagai temuan ini menunjukkan bahwa aktifasi sel T in vivo mengawali terjadinya kehilangan tulang melalui satu efek bermediasikan RANKL.
Efek berbagai Sitokin Imuno-Inflamatori pada Sistim RANKL/RANK/OPG
Dukungan lebih lanjut akan adanya satu hubungan di antara sistim imun dan resorpsi tulang datang dari bukti-bukti bahwa sitokin-sitokin seperti TNF-α, IL-1, IL-11, dan IL-17, yang mengatur fungsi-fungsi imun, adalah juga ikut berada dalam pengaturan homeostasis tulang.
Banyak sitokin-sitokin proinflamatori mengaktifasi resorpsi tulang (IL-1, IL-6, IL-11, IL-17, M-CSF, TNF- α, dan PTHrp). Sitokin-sitokin ini telah terdeteksi dalam membran sinovial pasien-pasien yang dengan arthritis rheumatoid (RA). Terdapat fakta bahwa mereka mendorong inflamasi sinovial dan resorpsi osteokartilagenous melalui stimulasi mediator-mediator osteoklastik. Peran kunci RANKL, RANK, dan OPG dalam metabolisme tulang dan fungsi-fungsi imun telah membangkitkan hipothesis bahwa sitokin-sitokin ini dan sistim RANKL/RANK/OPG mungkin bekerja bersama untuk memicu resorpsi tulang melalui pengaturan rasio RANKL/OPG. Dalam mendukung hipothesis ini, berbagai studi telah menunjukkan bahwa IL-1, IL-11, IL-17, TNF, PTHrp, dan PGE2 meningkatkan ekspresi mRNA RANKL oleh sel-sel T dan bahwa baik PTHrp dan PGE2 menurunkan ekspresi OPG. Efek dari IL-1 dan TNF-α adalah kuranglah jelas karena mereka merangsang baik RANKL maupun OPG. Lebih lanjut, kedua sitokin ini dapat menginduksi aktifasi osteoklastik melalui satu mekanisme yang tak bergantung RANKL. Bagaimanapun, TNF secara dramatik merangsang diferensiasi dalam macrophage primed oleh kurang dari satu persen jumlah RANKL yang diperlukan untuk menginduksi pembentukan osteoklas. Mirroring (mencerminkan) efek-efek sinergistik mereka pada diferensiasi osteoklas, TNF secara bersama-sama dengan RANKL me-potensiasi aktifasi NFkappaB dan stress-activated protein kinase c-Jun NH2-terminal kinase. Sementara TNF secara sendiri-sendiri tidak menginduksi osteoklastogenesis, ia melakukan hal itu baik in vitro dan in vivo melalui secara langsung menargetkan makrofag dalam satu lingkungan stromal yang mengekspresikan level RANKL yang tepat. IL-6 adalah sejenis sitokin yang ditandai oleh satu efek resorptif yang kuat dan dapat menginduksi pembentukan mRNA RANKL dalam kultur sel-sel stromal dari sumsum tulang binatang pengerat namun tidak dari sumsum tulang manusia. IL-7 nampaknya juga memainkan satu peran major dalam mekanisme-mekanisme yang mendasari destruksi tulang. Tikus-tikus percobaan berrespon terhadap injeksi IL-7 oleh adanya satu peningkatan dalam resorpsi tulang. Tikus-tikus yang dengan rekayasa genetik diubah dalam reseptor IL-7 mereka memiliki satu massa tulang trabekuler yang lebih tinggi dibandingkan normal. IL-1 bersama dengan TNF-alpha mungkin menyebabkan sel-sel stromal dan osteoblas memroduksi IL-7, yang mana sebaliknya akan menginduksi osteoklastogenesis melalui sistim RANKL yang tidak bergantung pada keberadaan M-CSF. Akhirnya, satu studi pada manusia menyarankan bahwa IL-17 yang diproduksi oleh sel-sel T teraktifasi mungkin memainkan satu peran major dalam resorpsi tulang melalui satu mekanisme bermediasi RANKL. Mem-blok IL-17 endogen yang berasal dari tulang (bone derived endogenous IL-17) dengan berbagai penghambat spesifik mengakibatkan satu penghambatan dalam pencegahan destruksi tulang. Sebaliknya, pemberian IL-17 intraartikuler ke dalam satu sendi tikus normal, terjadi induksi degradasi kartilago.
Sel-sel T tidak hanya memroduksi RANKL, mereka juga terhubungkan ke pada metabolisme tulang melalui sitokin lainnya. Adalah worth nothing bahwa beberapa dari sitokin berasal sel T seperti INF-gamma, IL-4, dan IL-10, dapat menghambat pembentukan tulang in vitro.
Efek-efek IL-12 dan IL-18 adalah mengejutkan. Kedua jenis sitokin ini pada awalnya dijelaskan sebagai agen-agen yang menginduksi INF-gamma dan telah menunjukkan kerja secara sinergis, di mana dengan pengobatan menggunakan kombinasi keduanya menghasilkan produksi INF-gamma yang jauh lebih besar dibandingkan dengan penggunaannya secara sendiri-sendiri. Sebagai tambahan terhadap efek kombinasi mereka pada INF-gamma, kombinasi IL-12 dan IL-18 telah menunjukkan dapat meningkatkan proliferasi dan aktifasi sel-sel T dan sel-sel NK dan dapat mendrong respon Th1. Bagaimanapun, IL-18 dapat menghambat pembentukan osteoklas melalui produksi sel T oleh GM-CSF, me-highlighting satu peran bagi tipe-tipe sel lain selain osteoblas dalam pengaturan osteoklastogenesis. IL-12 juga dapat menghambat pembentukan osteoklas kokultur mouse dan adult spleen cultures in vitro. Aksi ini mungkin dimediasi oleh sel-sel T: IL-12 dapat menghambat pembentukan osteoklas dalam M-CSF dan dalam kultur-kultur RANKL-stimulated splenic, meskipun dengan penghilangan sel T dari kultur-kultur ini penghentian aktifitas IL-12 adalah tidak efektif. Mekanisme pastinya belumlah diketahui. Kecuali aksi penghambatan yang telah diketahui dari INF-gamma terhadap pembentukan osteoklas in vitro, hal ini kemungkinan bukan major intermediate dalam efek penghambatan dari IL-12. Dalam kokultur menggunakan sel-sel lien dan osteoblas dari tikus-tikus INF-gammaR-/-, ablasi penuh pembentukan osteoklas dalam responnya terhadap IL-12 adalah tetap terbukti.
Pengaturan Hormonal
Defisiensi estrogen menginduksi kehilangan tulang melalui pengaturan ke hulu osteoklastogenesis lewat berbagai mekanisme yang belum lengkap diketahui. Se-sel T yang mengekspresikan estrogen (T cells expressing estrogen) secara langsung mengatur fungsi sel T dan produksi sitokin. Lebih lanjut, berbagai perubahan subset sel-sel T terjadi pada wanita dengan osteoporosis pascamenopause. Dari semuanya, berbagai temuan ini menyarankan bahwa sel-sel T mungkin menyumbang bagi penguatan pembentukan osteoklas dan menginduksi kehilangan tulang tidak hanya selama proses inflamasi, namun juga dalam kondisi-kondisi defisiensi estrogen. Genci dkk menyelidiki peran sel-sel T pada kehilangan tulang terinduksi ovariektomi. Mereka melaporkan bahwa ovariektomi meningkatkan produksi TNF-alpha oleh sel T, yang bekerja lewat respetor TNF-alpha p55, dan meningkatkan M-CSF dan osteoklastogenesis yang terinduksi RANKL. Mereka juga menunjukkan bahwa ovariektomi gagal dalam hal-hal: menginduksi kehilangan tulang, mendorong resorpsi tulang dan meningkatkan pembentukan osteoklas pada tikus-tikus dengan defisiensi sel T, yang memastikan bahwa sel-sel T adalah merupakan mediator esensiil dalam berbagai efek bone wasting dalam defisiensi estrogen in vivo. Oleh karena tikus-tikus dengan defisiensi sel T memiliki fisiologi tulang normal dan hanya terjadi peningkatan sedang dalam densitas mineral tulangnya, sel-sel T kemungkinan tidak dibutuhkan dalam remodeling tulang normal. Berbagai laporan menunjukkan bahwa TNF-alpha pada level konsentrasinya yang tinggi (>20ng/ml) mendorong pembentukan osteoklas yang tidak bergantung RANKL, melalui aktifasi NFkappaB dan Jun NH2-terminal (JNK). Aktifasi dari kedua jalur pesinyalan ini adalah juga bertanggung jawab bagi aktifitas osteoklastogenik RANKL. Jadi hal ini sepertinya bahwa efek-efek aditif RANKL dan TNF-alfa pada aktifasi JNK dan NFkappaB diperhitungkan pada keadaan sebagaimana yang telah terobservasi bahwa adanya efek potensiasi osteoklastogenesis yang terinduksi kombinasi TNF-alpha dan RANKL dan M-CSF. Secara bersama, observasi-observasi ini menyediakan satu mekanisme untuk menjelaskan bagaimana peningkatan yang kecil saja dari TNF-alpha yang diproduksi oleh sel T, yang terinduksi defisiensi estrogen, akan memulai timbulnya peningkatan pembentukan osteoklas dan kehilangan tulang. Meski diketahui bahwa TNF-alfa me-stimulasi produksi baik M-CSF maupun RANKL, hal ini tidaklah menyingkirkan kemungkinan bahwa dalam kondisi-kondisi di mana level-level RANKL dan M-CSF yang suboptimal nampak dalam sumsum tulang, maka satu mekanisme tambahan pada mana TNF-alpha yang diproduksi sel T merangsang pembentukan osteoklas adalah melalui meningkatkan produksi sitokin-sitokin ini.
Mekanisme aksi molekuler
Anggota-anggota dari superfamili tumor necrosis factor receptor (TNFR) dikenal mediate important dan berfungsi fisiologi yang lebar, termasuk apoptosis, osteoklastogenesis, dan regulasi sistim imun. Hasil-hasil luaran biologis spesifik yang diatur oleh reseptor-reseptor permukaan sel ini adalah bergantung tidak hanya pada stimulasi oleh cognate ligand mereka namun juga pada berbagai protein transducing sinyal sitoplasmik. TNFR-associated factor (TNFRs) telah diketahui berimplikasi dalam memediasi sinyal-sinyal yang diinduksi oleh satu subset dari anggota-anggota famili TNFR, yang mengawali aktifasi dari NFkappaB. NFkappaB merupakan satu faktor yang terekspresikan secara luas yang mengontrol satu banyak jenis gen-gen, termasuk yang tersangkut dalam pengaturan apoptosis, respon-respon imun dan perkembangan embrionik. Meskipun berbagai peranan fisiologis dari protein TRAF individual dalam pensinyalan CD40 tetap harus diklarifikasikan, ex vivo data telah menyarankan satu peran penting potensiil dari TRAF6. TRAF6 berikatan ke satu domain sitoplasmik dari CD40, yang mana adalah berbeda karena adanya kandungan lokasi pengikatan bagi protein TRAF lainnya. Lebih lanjut, regio pengikatan TRAF6 adalah diperkirakan dibutuhkan bagi aktifasi NFkappaB bermediasi CD40, IL1, dan pensinyalan LPS. Sebagai tambahannya, TRAF6 memainkan peranan dalam pengaturan metabolisme tulang, seperti dijelaskan pada tikus-tikus dengan defisiensi TRAF6 menunjukkan osteopetrosis. Defisiensi ini nampaknya berkaitan lebih kepada defek pada bagian fungsi osteoklas daripada bagian perkembangannya. Tikus-tikus TRAF6 dengan fenotip osteopetrotik memiliki jumlah normal osteoklas matur yang terganggu, dengan pembentukan ruffled borders, sehingga tidak dapat menyerap tulang dengan tepat. Beberapa data mendebat peran TRAF6 dalam pensinyalan CSF-1, namun peran sebenarnya selama proses pendewasaan dan aktifasi osteoklas adalah tidak diketahui. Sepertinya hal ini menyangkut transduksi sinyal dari satu reseptor permukaan osteoklas. Satu kandidat reseptor pensinyalan adalah RANK. Yang paling terkini yang telah dapat ditunjukkan adalah bahwa protein TRAF berganda termasuk TRAF6 dapat berinteraksi dengan terminus karboksil dari RANK.
Perhatian tambahan telah dicurahkan akhir-akhir ini pada mekanisme molekuler yang mendasari berbagai efek sel T bermediasikan RANKL. Interferon-gamma (INF-gamma) kelihatannya memainkan peranan krusial. Perusakan tulang yang meningkat pada tikus yang tidak memiliki reseptor bagi INF-gamma (INF-gamma-R-/-), menyarankan satu peran kunci bagi INF-gamma dalam remodeling tulang. Dalam banyak ko-kultur sel-sel sumsum dan sel-sel T dari tikus, interferon yang disekresikan oleh sel-sel T menyebabkan satu penurunan dalam pembentukan osteoklas melalui satu efek bergantung RANKL, namun memiliki pengaruh kecil pada proliferasi dan ketahanan hidup sel sumsum, yang bergantung pada M-CSF, menyarankan bahwa INF-gamma mungkin secara selektif menghalangi sinyal yang dibangkitkan oleh RANKL.
Sinyal INF-gamma ditransmisikan melalui faktor Stat1 transcription. Bentuk aktifnya, INF-gamma-activated factor (GAF), menginduksi respon dari gen target interferon
, baik secara langsung atau melalui induksi faktor transkripsi lainnya, yaitu IRF-1. Bagaimanapun, jalur bermediasikan GAF kelihatannya lebih kuat untuk sinyal yang terbangkitkan oleh RANKL. Stimulasi oleh RANKL terhadap reseptornya, RANK, menginduksi perekrutan berbagai protein anggota dari keluarga TRAF, dan mengaktifasi jalur menyangkutkan faktor-faktor transkripsi NFkappaB dan Jun N-terminal. Di antara protein-protein ini, TRAF-6 kemungkinan memainkan satu peran major, seperti nampak pada tikus-tikus yang dengan TRAF-6-/- berkembang menjadi osteopetrosis dengan keadaan yang benar-benar tanpa osteoklas. INF-gamma mencegah RANKL dari pengaktifan jalur-jalur transkripsi ini melalui penghambatan ekspresi TRAF-6 dalam satu cara selektif yang adil (gambar 2).Bagaimanapun, INF gamma sendiri-sendiri adalah tidak memiliki efek pada TRAF-6: RANKL haruslah juga terdapat di sana. Lebih lanjut, TRAF-6 dapat didegradasi hanya setelah ubiquitination. Meskipun proses ini diawali oleh RANKL, aktifasi dari sistim ubiquitin/proteasome adalah juga bergantung pada INF-gamma. Jadi, berbagai interaksi nampaknya terjadi di antara INF-gamma dan RANKL, dengan satu keseimbangan di antara kedua bahan ini pada mana satu keberlebihan RANKL menginduksi satu peningkatan dalam osteoklastogenesis. Konsekuensinya, sel-sel T mungkin mengatur resorpsi tulang baik melalui sekresi RANKL-nya bila mereka teraktifasi ataupun sekresi INF-gamma-nya ketika mereka tidak teraktifasi, selama inflamasi, yang menjelaskan kenapa kehilangan tulang tidak lebih sering terjadi dibandingkan dengan keadaan seperti ini.
RHEUMATOID ARTHRITIS AND OSTEOPROTEGERIN
Kehilangan tulang lokal dan umum telah dilaporkan terjadi dalam banyak penyakit inflamatori (hepatitis, infeksi HIV, berbagai leukemia, gangguan-gangguan otoimun, berbagai alergi, dan arthritis rheumatoid [RA]), sehingga semakin memberi keuntungan kepada hipothesis bahwa aktifasi sistim imun dapat memengaruhi fisiologi tulang.
RA ditandai oleh destruksi sendi yang sedikit demi sedikit yang disebabkan oleh inflamasi kronik. Mekanisme yang mendasari destruksi kartilago dan tulang adalah masih sangat kurang difahami namun kemungkinan dimediasi sebagian oleh berbagai proteinase seperti misalnya berbagai metalloproteinase yang dilepaskan oleh sel-sel sinovial teraktifasi, dan oleh sel-sel khondrosit. Bagaimanapun, studi terkini menyarankan bahwa osteoklas mungkin memainkan satu peran major dalam banyak erosi tulang yang terlihat pada pasien dengan RA. Pada penyakit ini, yang mengombinasikan inflamasi dan destruksi tulang, berbagai interaksi di antara sistim OPG dan sel-sel T mungkin menjelaskan bagian dari fenomena abnormal ini.
Dalam arthritis yang terinduksikan kolagen pada tikus, sel-sel multinukleat dengan TRAP positif telah teridentifikasi pada daerah pertemuan antara pannus sinovial dan tulang. Sel-sel ini telah ditemukan dalam diafisis tibia dari tikus-tikus setelah induksi arthritis adjuvan. Telah ditunjukkan akhir-akhir ini bahwa sel-sel ini memperlihatkan banyak penanda osteoklastik (TRAP expression, vibronectin receptor, calcitonin receptor, dan kemampuan untuk membentuk resorption bays pada tulang). Lebih lanjut, mereka membentuknya di dalam jaringan sinovial, misalnya, pada satu lokasi tanpa adanya osteoblas. Ini menyarankan bahwa sinovium rheumatoid mengandung baik prekursor-prekursor osteoklastik maupun sel-sel yang berkemampuan menginduksi diferensiasi dari prekursor-prekursor dimaksud.
Sel-sel osteoklas dapat berdiferensiasi dari monocyte-macrophage lines pada keadaan tidak adanya sel-sel hematopoietik. Lebih lanjut, in vitro, makrofag-makrofag sinovial dapat berdiferensiasi menjadi sel-sel serupa osteoklas dalam keberadaan sel-sel fibroblastik sinovial. Makrofag-makrofag sinovial dari pasien-pasien RA dapat berdiferensiasi menjadi osteoklas dalam keberadaan M-CSF dan RANKL. RANKL adalah kemungkinan merupakan pemain kunci pada proses diferensiasi ini. RANKL diekspresikan dalam membran sinovial pada lokasi di mana erosi-erosi tulang berkembang, yang mana juga mengandung RANKL reseptor RANK. Sebaliknya, RANKL tidak dijumpai dalm membran sinovial normal, yang menyarankan bahwa mRNA RANKL mungkin dikaitkan dengan berbagai abnormalitas membran sinovial yang telihat pada RA.
Sel-sel T teraktifasi merupakan jenis sel terbanyak dalam populasi sel-sel yang berada dalam sinovium rheumatoid. Sel-sel ini mengekspresikan RANKL dan dapat menginduksi pembentukan osteoklas-osteoklas fungsional. Dalam arthritis adjuvan pada tikus-tikus Lewis, lesi-lesi adalah bergantung pada aktifasi sel T. Telah ditunjukkan bahwa RANKL diekspresikan pada permukaan sel-sel T teraktifasi yang diisolasi dari tikus-tikus dengan bukti klinis arthritis incipient, dan mRNA RANKL dapat dideteksi pada sel-sel sinovial dan sel-sel infiltrat inflamatori melalui teknik hibridisasi in situ. Satu pemberian awal OPG selama tujuh hari dalam penyakit ini mencegah hilangnya tulang, di mana destruksi kartilago dan tulang yang parah terjadi pada tikus-tikus yang tidak menerima pengobatan. Sebaliknya, tidak terdapat efek pada tingkat parah berbagai manifestasi klinis inflamatorinya. Jadi aktifasi sel T dapat mengatur resorpsi tulang melalui sistim OPG/RANKL pada tikus-tikus dengan arthritis.
Kemungkinan sebagai sumber kedua RANKL dalam membran sinovial adalah populasi dari fibroblas-fibroblas sinovial, yang terstimulasikan oleh sitokin-sitokin inang. Selama berlangsungnya arthritis adjuvan, fibroblas-fibroblas sinovial dan sel-sel inflamatori mengekspresikan RANKL pada satu level yang tinggi. Dalam tujuh hari, terjadi perkembangan hilangnya tulang kortikal dan trabekuler, meluasnya populasi osteoklas, dan jumlah erosi meningkat.
Fibroblas dari sinovium rheumatoid yang terkultur dengan sel-sel mononuklear darah tepi menginduksi osteoklastogenesis dalam keberadaan 1,25(OH)2D3, dan sel-sel permukaan kemudian menunjukkan satu level yang tinggi ekspresi RANKL, di mana produksi OPG dalam supernatan sel-sel ini adalah berkurang dengan jelas. Hal ini menambah bukti bahwa OPG menghambat pembentukan osteoklas dalam model kultur ini.
Pada pasien-pasien dengan RA, studi-studi hibridisasi in situ dan imunohistokimia telah dapat mengidentifikasi RANKL pada sel-sel T dalam membran sinovial abnormal dari pasien-pasien RA, namun tidak dalam membran sinovial dari sendi-sendi normal atau sendi-sendi dengan osteoarthritis. Sel-sel osteoklas juga dijumpai pada lokasi-lokasi yang ditandai oleh tingginya level-level ekspresi RANKL, seperti pada daerah pertemuan antara pannus sinovial dan tulang.
Akhirnya, level-level OPG di dalam cairan sendi nampaknya lebih rendah pada pasien-pasien dengan RA dibandingkan pada pasien-pasien dengan pola-pola arthritis lainnya yang dengan tingkatan destruksi lebih rendah.
Semua argumen di atas menyarankan bahwa aktifasi sel-sel T mungkin mengawali pembentukan osteoklas di dalam membran sinovial. Efek ini kemungkinan menyangkutkan sekresi RANKL oleh sel-sel T teraktifasi, yang membuat lingkungan mikro cocok bagi diferensiasi osteoklastik dari makrofag-makrofag sinovial. Hal ini mungkin menjelaskan bagian dari destruksi tulang yang nampak pada pasien-psien dengan RA (gambar 3)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar