Cluster of Differentiation 44 (CD44)

Cluster of Differentiation 44 (CD44)

PENDAHULUAN

Molekul adhesi CD44 merupakan glikoprotein transmembran yang berperan dalam aktivasi, resirkulasi, dan keseimbangan limfosit, adhesi matriks ekstraseluler, angiogenesis, proliferasi sel, differensiasi sel dan migrasi sel serta sebagai reseptor untuk asam hyaluronat. Berbagai sifat biologis ini sangat berguna untuk aktivitas fisiologis pada sel normal, tetapi juga dihubungkan dengan aktivitas patologis dari sel tumor.

Peningkatan ekspresi dari CD44 berhubungan dengan buruknya prognosis dari beberapa keganasan seperti kanker paru,kanker ovarium, kanker payudara, kanker kolorektal, tumor neuroendokrin gastrointestinal, dan lain-lain. Beberapa tahun terakhir, ilmuwan lebih terfokus pada hubungan antara CD44 dengan keganasan darah.  Mereka berasumsi bahwa CD44 memegang peranan penting dalam myelopoiesis normal karena antibodi anti-CD44 sangat berubah secara mendasar pada myelopoiesis in vitro pada kultur sumsum tulang jangka panjang. Dalam konteks leukemia, penelitian telah menunjukkan bahwa sangat mungkin terjadi penghentian differensiasi pada beberapa sel leukemik melalui ikatan(ligasi) CD44 dengan antibodi spesifik,mengindikasikan kemungkinan terbaru adanya kemajuan terapi target differensiasi CD44 pada terapi leukemia.1,2

 

Struktur dan fungsi CD44

Gen CD44 pada manusia terletak di lengan bawah pada kromosom 11 yang terdiri dari sedikitnya 20 ekson yang memutar 50 kilobasa dari rantai DNA. Gen ini terdiri dari 2 kelompok ekson, yang terdiri dari ekson 1-5 dan 16-20 yang berekspresi secara bersamaan pada semua tipe sel dan merupakan bentuk standar. 10 variabel ekson (6-15) dapat tersambung secara acak melalui ekson standar pada sisi insersi antara ekson 5 dan 16. Transkripsi untuk gen ini melalui kompleks hubungan alternatif yang dihasilkan dalam bentuk isoform yang berbeda secara fungsional. Jenis isoform dibagi menjadi unit peptida yang terdiri dari daerah ekstraseluler dari protein, menurut teori sambungan alternatif akan menghasilkan lebih dari 1000 variasi molekul CD44 secara keseluruhan.1,3

Molekul CD44 yang terkecil,yang tidak memiliki struktur yang utuh adalah CD44 standar (CD44s) yang terutama diekspresikan oleh sel limfohematopoietik dasar. CD44 juga dikenal sebagai hematopoietik  (CD44H). CD44s dibentuk dari daerah ekstraseluler distal (meliputi “ligand-binding sites”), daerah membran proksimal, daerah lingkaran transmembran dan bagian ujung sitoplasma (gambar 1). Mencakup beberapa sisi glikosilasi dan sisi ikatan asam kondroitik, daerah ekstraseluler dapat mengikat matriks ekstraseluler yang berbeda. N-terminal adalah daerah bertanggung jawab secara primer untuk ikatan asam hialuronat.  Daerah transmembran sangat khas pada kebanyakan glikoprotein membran tunggal meliputi sisi yang dapat berhubungan dengan asam hexadecanoat.  Rangkaian dari sitoplasma dapat difosforilasi sebagai substrat dari protein kinase C. Sebagai  protein pengikat GTP, CD44 dapat berikatan dengan substrat GDP dan memiliki aktivitas enzimatik GTP sehingga dapat meningkatkan interaksi antara CD44 dengan ankirin.2,3,4

CD44 varian (CD44v) sebagian besar diekpresikan pada sel epitelial, ditandai dengan asam amino sisi glikosilasi yang luas dan sisi ikatan asam kondroitik. Tersambung secara terus-menerus atau arah septal, kombinasi ekson memiliki variabel berbeda dan molekul CD44 yang berbeda. Saat ini, terdapat lebih dari 10 macam CD44v pada beberapa baris sel yang dideteksi melalui reaksi rantai polimerase. 1,2

Sambungan alternatif (alternative splicing) merupakan dasar untuk membedakan struktur dan fungsi dari protein ini dan mungkin ada hubungannya dengan metastasis tumor. Setelah aktivasi imunologis, CD44v pada limfosit T dan leukosit lain telah diatur untuk sementara. Cd44 isoform meliputi 3 produk ekson terakhir pada variabel regio (CD44v8-v10) yang dikenal juga dengan CD44 epitelial atau CD44E yang secara khusus diekspresikan pada sel epitelial. Isoform CD44 yang terpanjang diekspresikan dengan perpaduan 8 ekson dari variabel region (CD44v3-v10) yang terdapat dalam keratinosit. pMeta-1 (CD44v4-v7) dan pMeta-2 (CD44v6,v7) disebut sebagai CD44 metastatik karena cDNA nya menyebabkan transfeksi, peluang metastase pada sel tumor nonmetastase pada tikus.1,4

Pada gambar 2 terlihat pengaturan ekson CD44 yang terdiri constant-region exons dan variasi ekson. Gambar 1)  CD44 epitelial (CD44v8-v10), 2) CD44 keratinosit (CD44v3-v10), 3) pMeta-1 (CD44v4-v7), pMeta-2 (CD44v6, v7).

Gambar 1(A) dan 1(B). Struktur CD44
Gambar 2. Pengaturan exon CD44

Fungsi CD44

 CD44 merupakan Cell Adhesion Molecules (CAMs) yang sangat penting untuk menjaga kestabilan struktur jaringan. Dalam situasi dinamis, sel-sel mengubah interaksi sel dan matriks selnya melalui sifat CAMs yang berfungsi sebagai pengubah ekspresi. Ekspresi CAM secara normal diatur dengan ketat, dengan cara mengontrol proliferasi sel, mobilitas, differensiasi, dan daya tahan hidupnya. Sebagai molekul adhesi (pengikat), CD44 berperan dalam banyak hal sebagai contoh memiliki peran dalam menjaga keseimbangan produksi limfosit, aktivasi limfosit T, membantu perlekatan antar fibroblast, limfosit dan materi ekstraseluler (ECM) seperti asam hyaluronat, chondroitin sulfatase, fibronektin, laminin dan kolagen. Berperan pula dalam  transmisi sinyal memperbaharui komposisi jaringan interstisial, membantu penyerapan obat dan sensitivitas obat. Selain itu juga berperan dalam membentuk pseudopod serta berperan dalam migrasi sel.2,3

Ektravasasi limfosit pada lokasi inflamasi terdiri dari beberapa langkah yaitu.. pengenalan dan rolling, adhesi, diapedesis, dan migrasi. Rolling limfosit T pada endotel dapat dimediasi oleh CD44. Interaksi antara CD44 pada limfosit T dan hialuronan pada permukaan endotel cukup untuk menginisiasi proses rolling yang dibutuhkan untuk ekstravasasi ke jaringan. Interaksi rolling ini bersama dengan chemokine memfasilitasi adhesi, dimediasi oleh integrin dan reseptornya pada sel endothelial yang akan memicu diapedesis dan migrasi ke lokasi inflamasi dan infeksi. 2

Peranan CD44 pada tumor

Semua sifat biologis dari CD44 memegang peran penting dalam aktivitas fisiologis dari sel normal tetapi juga berhubungan dengan aktivitas patologis dari sel kanker. CD44 bisa muncul dimana saja tetapi ekspresi CD44 lebih rendah pada jaringan normal.  Pada sel dan jaringan tumor, terjadi peningkatan jumlah CD44 dan ekspresi CD44v.4

Gambar 4. Pengaturan signal cascade oleh interaksi hyaluronan dan CD44

Hyaluronan sintase memproduksi dan mengeluarkan hyluronan. pengeluaran hyaluronan ini berinteraksi secara multivalent dengan CD44 untuk menginduksi atau menstabilkan signaling domain di membrane plasma. Signaling domain ini mengandung reseptor tirosin kinase (ErbB2 dan EGFR) reseptor lain seperti TGFβR1, dan non reseptor kinase (Scr family), yang merupakan oncogenic pathway seperti proliferasi sel oleh  MAP kinase dan P13 kinase. adaptor protein memediasi interaksi CD44 dengan efektor permukaan  seperti RhoA, Rac1, dan Ras. Heparan sulfat mengaktifkan reseptor tirosin kinase yaitu c-Met reseptor yang menginduksi perubahan sitoskeletal untuk mempromosi motilitas dan invasi sel, dengan cara filamen aktin bergabung dengan ekor CD44 melalui ERM family atau ankirin. Semua aktivitas ini dipengaruhi oleh hialuronan yang diproduksi oleh sel tumor (gambar 4).

Sebagian besar sel epitel, sel hematopoietik, dan sel non epitelial umumnya menghasilkan CD44s. Isoform CD44 standar dihasilkan oleh semua jenis sel darah matur, Sebagian besar oleh sel mononuklear prekursor sumsum tulang dan semua CD34+ HPC. Level dari masing-masing ekpresinya berbeda-beda tergantung asal sel hematopoietiknya dan derajat diferensiasinya. Sebagai contoh, CD44 tinggi pada sel monocytic, levelnya sedang pada polimorfonuklear (PMN) dan CD34+ HPC dan rendah pada eritrosit dan trombosit. Jenis isoform CD44-6v dan CD44-9v telah dideteksi pada monosit, makrofag, limfosit, dan sel dendritik..2,3

CD44 dihasilkan dalam level yang sangat tinggi pada banyak jenis tumor, dan berhubungan dengan sifat biologis dari tumor meliputi tumorogenesis, pertumbuhan, metastasis, dan prognosis. Hal ini merupakan indikator pasti dari beratnya tumor dan aktivitas penyakit dan juga disebut protein yang berhubungan dengan metastasis. Pada kenyataannya penyebaran metastasis melibatkan interaksi antara sel tumor dan sel endotel yang diduga CD44 mungkin terlibat dalam proses perluasan metastasis. Ada beberapa pendapat mengenai hubungan aktivasi limfosit dan sel tumor metastase meliputi invasi yang kuat, adhesi reversibel ke migrasi sel, penumpukan dan proliferasi dalam saluran limfonodus dan kadang dikeluarkan ke sistem sirkulasi dan jaringan perifer. Seiter,et al mengasumsikan bahwa kesamaan ini mungkin dalam melihat efek-efek umum dari CD44v6, menunjukkan bahwa mekanisme CD44v6 dalam metastase tumor sama halnya dengan mekanisme aktivasi limfosit. Sel tumor dapat menyebabkan limfosit tersembunyi oleh karena ekspresi berlebihan dari CD44v6 dihilangkan melalui pengenalan dan dibunuh oleh sistem imun, sehingga tumor dapat menginvasi limfonodus  dan dapat bermetastasis secara lebih mudah lagi.2,3

Ekspresi CD44 dalam keganasan hematologi

Penemuan terbaru menunjukkan bahwa CD44 diekpresikan secara berlebihan oleh sel hematopoietik dan terlibat interaksi antara lapisan stromal sumsum tulang dan sel asal hematopoietik dan ekspresi yang berlebihan ini berhubungan dengan buruknya prognosis dari beberapa keganasan hematologik.4

CD44 dan Acute Myeloid Leukemia

Bendall et al. membandingkan ekspresi varian CD44 pada sumsum tulang normal, darah perifer dan CD34+ sel asal hematopoietik yang dihasilkan dalam blast dari 30 pasien dengan acute myeloid leukemia (AML). Sumsum tulang normal, darah perifer dan sel asal CD34+ memberikan hasil negatif pada semua jenis varian di ukur menggunakan flow cytometry dimana ekson v3,v4,v5,v6 dan v7 diekspresikan pada kasus-kasus AML. RT-PCR dan Southern mengungkapkan pola yang lebih kompleks dari ekspresi varian ekson pada sampel leukemia dibandingkan dengan sel hematopoietik normal. Data ini menunjukkan peningkatan signifikan dalam kompleksitas  ekspresi CD44v dalam sel pada pasien AML melalui ekspresi permukaan dari beberapa varian protein CD44. Mereka menganjurkan untuk penelitian selanjutnya  harus dilakukan secara langsung mengenai bagaimana perubahan interaksi dari blast leukemia dengan lingkungan mikro sumsum tulang serta diagnosis, prognosis dan peluang terapinya.  Florian et al menganalisis ekspresi antigen target pada sel CD34+/CD38-  pada pasien dengan AML, sindrom mielodisplasia, Chronic myeloid leukemia, dan mastocytosis sistemik. Dengan menggunakan flow cytometry multi-color, mereka melaporkan bahwa CD44 diekspresikan pada semua pasien dan sel stem neoplastik pada beberapa neoplasma myeloid menghasilkan fenotipe yang sama meliputi antigen target CD13, CD33 dan CD44.4

CD44 dan Acute Lymphocytic Leukemia

Telah dilaporkan bahwa level yang tinggi dari varian CD44 menunjukkan prognosis buruk pada pasien dengan Acute Lymphocytic Leukemia (ALL). Magyarosy et al menganalisis ekspresi CD44v6 dalam sumsum tulang 16 pasien anak dengan ALL menggunakan imunositokimia. Mereka menemukan bahwa epitop protein CD44v6 diekspresikan oleh sel leukemia dalam 6 kasus pasien ALL, khususnya pada kelompok resiko sedang atau resiko tinggi (kecuali pada 1 kasus). Gambarannya sangat mirip dengan observasi yang dilakukan pada beberapa pasien kanker dewasa dan menunjukkan kemungkinan adanya hubungan dengan buruknya prognosis. Potensi ekspresi CD44v6 pada sel-sel leukemia sebagai indikator prognostik pada pasien ALL anak-anak harus dievaluasi lebih lanjut pada uji klinis yang lebih besar. Dengan menggunakan analisis microarray oligonucleotide, Oh et al. melaporkan  bahwa CD44 berhubungan dengan buruknya prognosis setelah menganalisis parameter infiltrasi pada jaringan pada 86 pasien dengan ALL. 4

Tabel 1. Ekspresi CD44 dan CD44v pada keganasan hematologi4

Peranan CD44 pada kemoterapi

Peranan CD44 pada kemoterapi akhir-akhir ini banyak diteliti. Salah satunya adalah pada pemberian doxorubicin. Doxorubicin terikat pada πHNA (π-hyluronan nanocarier) yang selanjutnya CD44 sebagai reseptor hialuronan membantu proses endositosis kompleks πHNA-DOX masuk ke sel target..  Dengan lingkungan pH yang rendah proton dan doxorubicin dilepaskan dan menyebabkan apoptosis nucleus sel (gambar 6).7

Gambar 6. CD44 sebagai reseptor hialuronan membantu proses endositosis kompleks πHNA-DOX masuk ke sel target

KESIMPULAN

  • CD44 merupakan glikoprotein transmembran yang berperan dalam aktivasi, resirkulasi, dan keseimbangan limfosit, adhesi matriks ekstraseluler, angiogenesis, proliferasi sel, differensiasi sel dan migrasi sel serta sebagai reseptor untuk asam hyaluronat.
  • Gen ini terdiri dari 2 kelompok ekson, yang terdiri dari ekson 1-5 dan 16-20 yang berekspresi secara bersamaan pada semua tipe sel dan merupakan bentuk standar. 10 variabel ekson (6-15) dapat tersambung yang merupakan variasi bentuk dari CD44. Sambungan alternatif (alternative splicing) merupakan dasar untuk membedakan struktur dan fungsi dari protein ini dan berhubungan dengan metastasis tumor.
  • Level dari masing-masing ekpresi CD44 berbeda-beda tergantung asal sel hematopoietiknya dan derajat diferensiasinya, tetapi ekspresi CD44 lebih rendah pada jaringan normal dibanding pada jaringan tumor. CD44 sebagai reseptor hyaluronan berperan penting pada kemoterapi.

 

DAFTAR PUSTAKA

 

  1. Naor D, Sionov RV,Ish SD. CD44: Structure, Function, and Association with the Malignant Process. Hebrew University Hadassah Medical School. 1997.241-319.
  2. Liu J, Jiang G. CD44 and Hematologic Malignancies. The Chinese Society of Immunology. 2006. 359-63
  3. Hertweck MK, Erdfelder F, Kreuzer KA. CD44 in hematological Neoplasia. University of Cologne. 2011.493-508.
  4. Sneath RJ, Mangham DC. The Normal Structure and function of CD44 and its role in neoplasia. Journal Mol Pathol. 1998.191-200.
  5. Toole BP. Hyaluronan-CD44 Interactions in Cancer: Paradoxes and Possibilities. Clin Cancer Res in aacjournals. 2009. 7462-8.
  6. Knudson W, Knudson CB,The Hyaluronan Receptor, CD44. Exp Cell Res. 1999.
  7. Jang E et al., π-hyluronan nanocarier for CD44 Targetted and pH-boosted aromatic Drug Delivery. Jurnal Mater Chem Biol. 2013.5686-5693.

 

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You cannot copy content of this page