imunoglobulin

PENGERTIAN

Immunoglobulin atau Antibodi merupakan suatu fraksi plasma (serum) yang bereaksi secara khusus dengan antigen yang merangsang produksinya. Berat molekulnya dari terendah sekitar 150.000 (angka sedimentasi 7S) untuk  komponen IgG hingga fraksi dengan berat molekul 900.000 (19S) untuk IgM.

Imunoglobulin merupakan rangkaian 4 rantai polipeptida yang terdiri dari 2 rantai “berat” (Heavy Chain =H) dan 2 rantai “ringan” (Light Chain = L) yang tersusun secara simetris dan saling berhubungan satu sama lainnya melalui ikatan disulfida (Interchain Disulfide Bonds). Struktur dasar ini ditemukan oleh Porter.

Molekul Imunoglobulin dapat dipecah oleh enzim Papain menjadi 3 fragmen. Dua fragmen adalah identik dan dapat mengikat antigen untuk membentuk kompleks yang larut dan bervalensi satu (Univalen), disebut Fab (Fragment Antigen Binding). Sedangkan untuk fragmen ketiga tidak dapat mengikat antigen dan membentuk kristal Fc (Fragment Crytallizable).

Disamping itu, enzim proteolitik Pepsin juga dapat memecah antibodi pada tempat Fc sehingga tertinggal satu fragmen besar yang masih dapat mengendapkan antigen, sehingga masih bervalensi dua (divalen),  disebut F(ab’)2.

Analisa asam amino menunjukkan bahwa terminal-N dari rantai L maupun rantai-H sehingga urutan asam amino yang ditemukan tidak konstan yang disebut Variabel. Sisa dari rantai ternyata menunjukkan struktur yang relatif konstan yang disebutKonstan. Bagian variabel dari rantai-L dan rantai-H, yang membentuk ujung dari Fab menentukan sifat khas antibodi. Oleh karena itu, setiap molekul Imunoglobulin dapat mengikat 2 determinan antigen.

Untuk bagian yang konstan, sama  sekali tidak berpengaruh langsung terhadap antigen, tetapi kemungkinan besar bagian Fc dari Imunoglobulin menentukan aktivitas biologis dari antibodi tersebut. Selain itu, bagian Fc juga meningkatkan aktivitas tertentu setelah antibodi bergabung dengan antigen, misalnya kemampuan mengikat zat Komplemen, perlekatan dengan sel Makrofag atau menyebabkan degranulasi Mast Cell. Fungsi biologis dari bagian Fc pada berbagai jenis Imunoglobulin berbeda satu sama lain, tergantung dari struktur primer molekul dan mungkin memerlukan ikatan dengan antigen sebelum fungsi menjadi aktif.

Sifat dan kemampuan imunoglobulin dan fungsinya

Sifat	IgA1,2	IgD	IgE	IgM	IgG1	IgG2	IgG3	IgG4
Bentuk	Dimer YY	Monomer Y	Monomer Y	Pentamer YYYYY	Monomer Y	Monomer Y	Monomer Y	Monomer Y
dalam serum (mg/ml)	3,5	0,03	0,00005	1,5	9	3	1	1,5
Aktifasi komplemen	(-)	(-)	(-)	+++	+++	+	+++	(-)
Transfer plasenta	(-)	(-)	(-)	(-)	+	+	+	+
Ikatan dengan makrofag / Fc reseptor	(-)	(-)	(-)	(-)	+	(-)	+	(-)

Struktur Imunoglobulin

Imunoglobulin atau antibodi adalah sekelompok glikoprotein yang terdapat dalam serum

atau cairan tubuh pada hampir semua mamalia. Imunoglobulin termasuk dalam famili glikoprotein

yang mempunyai struktur dasar sama, terdiri dari 82-96% polipeptida dan 4-18% karbohidrat.

Komponen polipeptida membawa sifat biologik molekul antibodi tersebut. Molekul antibodi

mempunyai dua fungsi yaitu mengikat antigen secara spesifik dan memulai reaksi fiksasi

komplemen serta pelepasan histamin dari sel mast.

Pada manusia dikenal 5 kelas imunoglobulin. Tiap kelas mempunyai perbedaan sifat fisik, tetapi

pada semua kelas terdapat tempat ikatan antigen spesifik dan aktivitas biologik berlainan.

Struktur dasar imunoglobulin terdiri atas 2 macam rantai polipeptida yang tersusun dari rangkaian

asam amino yang dikenal sebagai rantai H (rantai berat) dengan berat molekul 55.000 dan rantai 

L (rantai ringan) dengan berat molekul 22.000. Tiap rantai dasar imunoglobulin (satu unit) terdiri

dari 2 rantai H dan 2 rantai L. Kedua rantai ini diikat oleh suatu ikatan disulfida sedemikian rupa

sehingga membentuk struktur yang simetris. Yang menarik dari susunan imunoglobulin ini adalah

penyusunan daerah simetris rangkaian asam amino yang dikenal sebagai daerah domain, yaitu

bagian dari rantai H atau rantai L, yang terdiri dari hampir 110 asam amino yang diapit oleh ikatan

disulfid interchain, sedangkan ikatan antara 2 rantai dihubungkan oleh ikatan disulfid interchain.

Rantai L mempunyai 2 tipe yaitu kappa dan lambda, sedangkan rantai H terdiri dari 5 kelas, yaitu

rantai G (γ), rantai A (α), rantai M (μ), rantai E (ε) dan rantai D (δ). Setiap rantai mempunyai

jumlah domain berbeda. Rantai pendek L mempunyai 2 domain; sedang rantai G, A dan D masing

masing 4 domain, dan rantai M dan E masing-masing 5 domain.

Rantai dasar imunoglobulin dapat dipecah menjadi beberapa fragmen. Enzim papain memecah

rantai dasar menjadi 3 bagian, yaitu 2 fragmen yang terdiri dari bagian H dan rantai L. Fragmen

ini mempunyai susunan asam amino yang bervariasi sesuai dengan variabilitas antigen. Fab

memiliki satu tempat tempat pengikatan antigen (antigen binding site) yang menentukan

spesifisitas imunoglobulin. Fragmen lain disebut Fc yang hanya mengandung bagian rantai H saja

dan mempunyai susunan asam amino yang tetap. Fragmen Fc tidak dapat mengikat antigen

tetapi memiliki sifat antigenik dan menentukan aktivitas imunoglobulin yang bersangkutan,

misalnya kemampuan fiksasi dengan komplemen, terikat pada permukaan sel makrofag, dan yang

menempel pada sel mast dan basofil mengakibatkan degranulasi sel mast dan basofil, dan

kemampuan menembus plasenta.

Enzim pepsin memecah unit dasar imunoglobulin tersebut pada gugusan karboksil terminal sampai

bagian sebelum ikatan disulfida (interchain) dengan akibat kehilangan sebagian besar susunan

asam amino yang menentukan sifat antigenik determinan, namun demikian masih tetap

mempunyai sifat antigenik. Fragmen Fab yang tersisa menjadi satu rangkaian fragmen yang

dikenal sebagai F(ab2) yang mempunyai 2 tempat pengikatan antigen.

  Klasifikasi Imunoglobulin

Klasifikasi imunoglobulin berdasarkan kelas rantai H. Tiap kelas mempunyai berat molekul, masa paruh, dan aktivitas biologik yang berbeda. Perbedaan antar subkelas lebih sedikit dari pada perbedaan antar kelas.

Antibodi	Rantai pendek       (CL)	Subtipe	Rantai panjng   (CH)
IgA IgE IgD Ig	Kappa /lambda Kappa / lambda Kappa / lambda  Kappa / lambda  Kappa / lambda	IgA1 IgA2 - - -	Alfa 1 Alfa 2 ε δ μ

ImunoglobulinG (IgG)

Adalah reaksi imun yang diproduksi terbanyak sebagai antibodi utama dalam proses sekunder dan merupakan pertahanan inang yang penting terhadap bakteri yang terbungkus dan virus. Mampu menyebar dengan mudah ke dalam celah ekstravaskuler dan mempunyai peranan penting menetralisir toksin kuman, serta  melekat pada kuman sebagai persiapan fagositosis.

Manusia				mencit
Antibodi	Rantai pendek*)	Subtipe	Rantai panjang	Subtipe	Rantai panjang
IgG	Kappa / lambda Kappa / lambda Kappa / lambda Kappa / lambda	IgG1 IgG2 IgG3 IgG4	γ1 γ2 γ3 γ4	IgG1 IgG2 IgG2b IgG3	γ1 γ2a γ2b γ3

Merupakan proteksi utama pada bayi terhadap infeksi selama beberapa minggu pertama setelah lahir, dikarenakan mampu menembus jaringan plasenta. IgG yang dikeluarkan melalui cairan kolostrum dapat menembus mukosa usus bayi dan menambah daya kekebalan. 

Imunoglobulin G terdiri dari 4 subkelas, masing-masing mempunyai perbedaan yang tidak banyak, dengan perbandingan jumlahnya sebagai berikut: IgG1 40-70%, IgG2 4-20%, IgG3 4-8%, dan IgG4 2-6%. Masa paruh IgG adalah 3 minggu, kecuali subkelas IgG3 yang hanya mempunyai masa paruh l minggu. Kemampuan mengikat komplemen setiap subkelas IgG juga tidak sama, seperti IgG3 > IgGl > IgG2 > IgG4. Sedangkan IgG4 tidak dapat mengikat komplemen dari jalur klasik (ikatan C1q) tetapi melalui jalur alternatif. Lokasi ikatan C1q pada molekul IgG adalah pada domain CH2.

Sel makrofag mempunyai reseptor untuk IgG1 dan IgG3 pada fragmen Fc. Ikatan antibodi dan makrofag secara pasif akan memungkinkan makrofag memfagosit antigen yang telah dibungkus antibodi (opsonisasi). Ikatan ini terjadi pada subkelas IgG1 dan IgG3 pada lokasi domain CH3.

Bagian Fc dari IgG mempunyai bermacam proses biologik dimulai dengan kompleks imun yang hasil akhirnya pemusnahan antigen asing. Kompleks imun yang terdiri dari ikatan sel dan antibodi dengan reseptor Fc pada sel killer memulai respons sitolitik (antibody dependent cell-mediated cytotoxicity = ADCC) yang ditujukan pada antibodi yang diliputi sel. Kompleks imun yang berinteraksi dengan sel limfosit pada reseptor Fc pada trombosit akan menyebabkan reaksi dan agregasi trombosit. Reseptor Fc memegang peranan pada transport IgG melalui sel plasenta dari ibu ke sirkulasi janin.

Imunoglobulin A (IgA)

Adalah Imunoglobulin utama dalam sekresi selektif, misalnya pada susu, air liur, air mata dan dalam sekresi pernapasan, saluran genital serta saluran pencernaan atau usus (Corpo Antibodies). Imunoglobulin ini melindungi selaput mukosa dari serangan bakteri dan virus. Ditemukan pula sinergisme antara IgA dengan lisozim dan komplemen untuk mematikan kuman koliform. Juga kemampuan IgA melekat pada sel polimorf dan kemudian melancarkan reaksi komplemen melalui jalan metabolisme alternatif.

Tiap molekul IgA sekretorik berbobot molekul 400.000 terdiri atas dua unit polipeptida dan satu molekul rantai-J serta komponen sekretorik. Sekurang-kurangnya dalam serum terdapat dua subkelas IgA1 dan IgA2. Terdapat dalam serum terutama sebagai monomer 7S tetapi cenderung membentuk polimer dengan perantaraan polipeptida yang disintesis oleh sel epitel untuk memungkinkan IgA melewati permukaan epitel, disebut rantai-J. Pada sekresi ini IgA ditemukan dalam bentuk dimer yang tahan terhadap proteolisis berkat kombinasi dengan suatu protein khusus, disebut Secretory Component yang disintesa oleh sel epitel lokal dan juga diproduksi secara lokal oleh sel plasma.

Tiap molekul IgA terdiri atas dua unit H₂L₂ dan satu molekul terdidi atas rantai J dan komponen sekresi, molekul yang disebut terakhir merupakan protein yang diturunkan dari celah reseptor poli-Ig. Reseptor ini mengikat dimer IgA dan mempermudah transpornya melintasi epitel mukosa. Beberapa bakteri (misalnya neisseria) dapat merusak IgA1 dengan cara menghasilkan protase sehingga menghalangi imunitas yang diperantarai antibodi pada permukaan mukosa.

IgA dihasilkan paling banyak dalam bentuk dimer yang tahan terhadap proteolisis berkat kombinasi dengan suatu zat protein khusus, disebut secretory component, oleh sel-sel dalam membrane mukosa. Imunoglobin yang dikeluarkan secara selektif di dalam sekresi air ludah, keringat, air mata, lendir hidung, kolostrum, sekresi saluran pernapasan dan sekresi saluran pencernaan. IgA yang keluar dengan sekret juga diproduksi secara lokal oleh sel plasma. Kehadirannya dalam kolostrum (air susu pertama keluar pada mamalia yang menyusui) membantu melindungi bayi dari infeksi gastrointestinal. Fungsi utama IgA adalah untuk mencegah perlautan virus dan bakteri ke permukaan epitel. Fungsi IgA setelah bergabung dengan antigen pada mikroorganisme mungkin dalam pencegahan melekatnya mikroorganisme pada sel mukosa.

Imunoglobulin M (IgM)

Imunoglobulin M merupakan 10% dari seluruh jumlah imunoglobulin, dengan koefisien sedimen 19 S dan berat molekul 850.000-l.000.000. Molekul ini mempunyai 12% dari beratnya adalah karbohidrat. Antibodi IgM adalah antibodi yang pertama kali timbul pada respon imun terhadap antigen dan antibodi yang utama pada golongan darah secara alami. Gabungan antigen dengan satu molekul IgM cukup untuk memulai reaksi kaskade komplemen. 

Imunoglobulin utama yang pertama dihasilkan dalam respon imun primer. IgM terdapat pada semua permukaan sel B yang tidak terikat. Struktur polimer IgM menurut Hilschman adalah lima subunit molekul 4-peptida yang dihubungkan oleh rantai-J. Pentamer berbobot molekul 900.000 ini secara keseluruhan memiliki sepuluh tempat pengikatan antigen Fab sehingga bervalensi 10, yang dapat dibuktikan dengan reaksi Hapten. Polimernya berbentuk bintang, tetapi apabila terikat pada permukaan sel akan berbentuk kepiting.

Disebabkan bervalensi tinggi, maka antibodi ini paling sering bereaksi di antara semua Imunoglobulin, sangat efisien untuk reaksi aglutinasi dan reaksi sitolitik, pengikatan komplemen, reaksi antibodi-antigen yang lain dan karena timbulnya cepat setelah terjadi infeksi dan tetap tinggal dalam darah, maka IgM merupakan daya tahan tubuh yang penting untuk  bakteremia dan virus. Antibodi ini dapat diproduksi oleh janin yang terinfeksi.

ImunoglobulinE (IgE)

Didalam serum ditemukan dalam konsentrasi sangat rendah. IgE apabila disuntikkan ke dalam kulit akan terikat pada Mast Cells dan Basofil. Kontak dengan antigen akan menyebabkan degranulasi dari Mast Cells dengan pengeluaran zat amin yang vasoaktif. IgE yang terikat ini berlaku sebagai reseptor yang merangsang produksinya dan kompleks antigen-antibodi yang dihasilkan memicu respon alergi Anafilaktik melalui pelepasan zat perantara.

Pada orang dengan hipersensitivitas alergi berperantara antibodi, konsentrasi IgE akan meningkat dan dapat muncul pada sekresi luar. IgE serum secara khas juga meningkat selama infeksi parasit cacing.

Dihasilkan pada saat respon alergi seperti asma dan biduran. Peranan IgE belum terlalu jelas. Di dalam serum, konsentrasinya sangat rendah, tetapi kadarnya akan naik jika terkena infeksi parasit tertentu, terutama yang disebabkan oleh cacing. IgE berukuran sedikit lebih besar dibandingkan dengan molekul IgG dan hanya mewakili sebagian kecil dari total antibodi dalam darah. Daerah ekor berikatan dengan reseptor pada sel mast dan basofil dan, ketika dipicu oleh antigen, menyebabkan sel-sel itu membebaskan histamine dan zat kimia lain yang menyebabkan reaksi alergi.

Regio Fc dari IgE terikat pada reseptor pada permukaan sel mast dan basofil. IgE yang terikat ini bertindak sebagai reseptor antigen yang menstimulasi produksinya sehingga terbentuk kompleks antigen-antibodi yang memicu terjadinya respon alergi tipe cepat (anafilaksis) melalui pelepasan mediator. Pada orang dengan hipersensivitas alergi yang diperantarai antibodi tersebut, IgE meningkat dengan cepat dan IgE dapat terdapat pada sekresi eksternal. IgE serum juga meningkat secara tipikal selama infeksi cacing.

ImunoglobulinD (IgD)

Antibodi ini fungsi keseluruhannya belum diketahui secara jelas. Dalam serum IgD ditemukan dalam jumlah yang sangat sedikit dan IgD merupakan antibodi inti sel. Zat ini juga terdapat pada sel penderita leukemia getah bening.

Telah dibuktikan pula bahwa IgD dapat bertindak sebagai reseptor antigen apabila berada pada permukaan limfosit B tertentu dalam darah tali pusar janin dan mungkin merupakan reseptor pertama dalam permulaan kehidupan sebelum diambil alih fungsinya IgM dan Imunoglobulin lainnya, setelah sel tubuh berdiferensiasi lebih jauh. 

Imunoglobulin ini tidak mengaktifkan system komplemen dan tidak dapat menembus plasenta. IgD terutama ditemukan pada permukaan sel B, yang kemungkinan berfungsi sebagai suatu reseptor antigen yang diperlukan untuk memulai diferensiasi sel-sel B menjadi plasma dan sel B memori. Ini juga terjadi pada beberapa sel leukemia limfatik. Di dalam serum immunoglobulin ini hanya terdapat dalam jumlah sedikit.

DAFTAR PUSTAKA

http://teknologilaboratoriumkesehatan.blogspot.com/2009/07/struktur-imunoglobulin.html

Ernets, Jawetz. 1996. “Mikrobiologi Kedokteran Edisi 20”. Penerbit Buku Kedokteran EGC. Jakarta

Staf Pengajar Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia. 1994. “Buku Ajar Mikrobiologi Kedokteran Edisi Revisi”. Penerbit Binarupa Aksara. Jakarta

Handout Kuliah Mikrobiologi Fakultas Kedokteran Universitas Udayana. 2004

Anonim. http://en.wikipedia.org/wiki/Antibody

http://www.facebook.com/pramesemara