prinsip dasar sistem imun

PRINSIP DASAR SISTEM IMUN
OLEH :
Purnomo Soeharso
Departemen Biologi Medik FKUI
Imunitas : Daya tahan tubuh untuk melawan penyakit 
melawan infeksi.
Semua sel dan molekul yang terlibat dalam imunitas
tubuh, merupakan suatu kesatuan fungsional disebut :
sistem imun.
Tanggap (respon) terhadap substansi asing yang masuk
ke dalam tubuh, secara kolektif disebut respon imun .
Definisi spesifik :
Imunitas adalah reaksi untuk melawan substansi asing
yang masuk ke dalam tubuh seperti mikroorganisme
(bakteri, virus, parasit) & molekul besar (protein,
polisakharida). Reaksi yang terjadi meliputi reaksi
seluler dan molekul.
Manfaat imunologi untuk kesehatan / kedokteran
1. Sistem imun dapat dimanipulasi agar fungsi sistem
imun dapat dikontrol untuk melawan penyakit.
Manipulasi sistem imun dapat dilakukan dengan:
- memanipulasi antigen asing yang masuk – vaksinasi
- memanipulasi pertemuan substansi asing dengan
sel/molekul sistem imun – imunoterapi.
Contoh : vaksinasi terhadap smallpox oleh Edward
Jenners (1758).
Observasi Jenners  pemerah susu yang menderita
smallpox setelah sembuh jarang/tidak pernah terkena
smallpox untuk kedua kalinya.
- Suntikkan cairan dari lesi cowpox ke anak umur 8 th
beberapa minggu.
- Setelah selesai, anak tersebut diinfeksi virus smallpox
 tidak sakit (kebal terhadap smallpox).
Metoda Jenners disebut vaksinasi (vaccine – dari sapi)
 metoda vaksinasi dipakai secara luas untuk menginduksi imunitas terhadap bermacam-macam penyakit.
2. Reaksi imun in vitro dan in vivo dapat dimanfaatkan
untuk : diagnosis & terapi penyakit infeksi dan/atau
terpapar toksin.
Contoh : antibodi terhadap virus/bakteri dalam darah
dipakai sebagai indikator perkembangan
penyakit.
Antibodi terhadap toksin/bisa digunakan untuk
mengobati penderita terpapar toksin/bisa i.e
pasien digigit ular, dsb.
Komponen imunitas tubuh :
1. Innate/natural immunity
- imunitas yang sudah ada sejak fetus/dilahirkan.
- bersifat nonspesifik  imunitas nonspesifik
- berperan sebagai garis pertahanan pertama
terhadap invasi substansi asing ke dalam tubuh.
2. Acquired/adaptive immunity
- imunitas yang didapat
- bersifat spesifik  imunitas spesifik
- berkembang karena diinduksi/distimulasi oleh
intervensi substansi asing yang masuk ke dalam
tubuh.
- substansi asing yg menginduksi imunitas spesifik
disebut antigen.
Elemen/struktur yang mendukung imunitas tubuh.
Innate / natural
immunity
Resistensi
Resistensi tidak
berubah pada infeksi
berikutnya
Soluble
factors
Lisozim, komplemen,
interferon
Cells
Epitel permukaan &
mukosa, fagosit, sel
NK
Adaptive/acquired
immunity
Resistensi menjadi
lebih baik pada infeksi
berikutnya
Antibodi
Limfosit T
Patogen (infectious agents) bila mengintervensi tubuh
mula-mula akan berhadapan dengan elemen sistem
imun natural (innate).
Bila sistem imun natural dapat dirusak, patogen akan
berhadapan dengan sistem imun adaptif  bereaksi
secara spesifik untuk mengeliminasi & menghancurkan
patogen.
Sistem imun adaptif menghasilkan imun memory 
memberi reaksi sejenis yang lebih baik pada infeksi/
intervensi patogen yang sama berikutnya.
Elemen/unsur yang terlibat dalam innate immunity
1. Permukaan luar tubuh
- epidermis kulit adalah barier efektif untuk mencegah
penetrasi mikroorganisme.
- mukosa nasofaring, saluran pencernaan, saluran
pernafasan dan genitourinarius dilengkapi barier fisik
(silia) dan kimia (enzim) untuk melawan/ mengham
bat masuknya mikroorganisme.
2. Fagosit
sel yang memfagosit mikroorganisme/partikel yang
melewati epitel  sistem retikuloendotelial 
diproduksi oleh sel-sel primordia (stem cells) dalam
sumsum tulang: sel makrofag dlm jaringan
netrofil & monosit dalam darah
3. Sel NK  leukosit yg dapat mengenali perubahanperubahan permukaan sel yg diinfeksi virus  NK
akan berkontak (bind) dan membunuh sel terinfeksi.
4. Soluble factors
- interferon  protein diproduksi sel terinfeksi virus &
limfosit  mengaktifkan sel NK & menginduksi
resistensi sel yang berdekatan dg sel terinfeksi.
- komplemen  protein serum
aktifasi komplemen dpt menyelubungi bakteri shg
menarik (ready) utk difagosit  opsonosasi.
menyebabkan lisis membran sel bakteri 
lytic pathway
Inflamasi
Adalah reaksi respon tubuh terhadap injury (cedera)
karena invasi mikroorganisma/partikel asing atau jejas
lain. Reaksi inflamasi menyebabkan elemen sistem imun
dikerahkan ke situs infeksi
Reaksi inflamasi meliputi :
1. Peningkatan suplai darah ke tempat infeksi.
2. Peningkatan permeabilitas kapiler darah karena
retraksi endotel kapiler darah  menyebabkan
molekul besar (protein serum) keluar menuju ke
tempat infeksi.
3. Leukosit terutama neutrofil dan monosit keluar dari
kapiler menuju ke situs infeksi karena chemotaksis.
Tanda-tanda inflamasi :
rubor  merah
tumor  bengkak
kalor  panas
dolor  sakit
 functio laesa (kehilangan fungsi) jaringan yang
terinfeksi.
Specific/acquired immunity
Imunitas yang didapat karena induksi & pemaparan
(exposure) pada substansi asing (antigen).
Sifat dasar imunitas spesifik
- menghasilkan “immune memory”  memberi respon
lebih efektif pada infeksi yang sama berikutnya 
prinsip dasar vaksinasi.
- menghasilkan respon yang fokus pada antigen yang
menginvasi tubuh dan mengeliminasinya 
meningkatkan kapasitas protektif innate immunity.
Imunitas spesifik diperankan oleh 2 sistem imun :
1. Imunitas humoral : dibawakan oleh molekul (protein)
serum yang mengenal dan mengeliminasi antigen
bebas (tidak terikat/bukan bagian) sel  disebut
antibodi  mengikat dan bereaksi dengan antigen
secara spesifik.
2. Imunitas seluler (cell mediated immunity) : dibawakan
oleh sel  limfosit T, mengenal antigen dipermukaan
sel atau antigen nonself dan menghancurkan sel yang
mengekspresikan antigen tsb.
Antibodi dan limfosit T spesifik dapat ditransfer secara
pasif ke individu yang belum imun (naive)
 imunisasi pasif.
Respon humoral dan seluler terhadap stimulasi antigen
mempunyai ciri/sifat yang mendasar (fundamental).
1. Specificity
Respon imun adalah spesifik terhadap antigen tertentu.
Antibodi atau limfosit dapat mengenal bagian dari
protein komplex atau molekul besar lainnya. Bagian
molekul yang dikenali antibodi atau limfosit secara
spesifik disebut determinan atau epitop.
2. Diversity
Tubuh manusia mempunyai sistem imun yang
berpotensi mengenal antigen di lingkungan hidupnya.
Limfosit yang mempunyai spesifisitas thd antigen di dlm
tubuh seluruhnya disebut “lymphocyte repertoire” 
diperkirakan dapat mendeferensiasi 109 determinan.
Bila suatu limfosit terinduksi antigen  limfosit akan
berproliferasi membentuk satu klon spesifik  “clonal
selection theory”.
3. Memory
Respon imun terhadap antigen akan meningkat
efektifitasnya apabila terpapar/bertemu antigen yang
sama untuk kedua kali dan seterusnya  disebut
“immunological momory” & diperankan oleh “memory
cells”.
4. Self limitation
Respon imun yang normal akan menurun dan
menghilang beberapa waktu setelah stimulasi dihentikan
5. Descrimination of self from nonself
Dapat membedakan antigen asing dari komponen
sendiri. Limfosit akan bereaksi terhadap stimulasi
antigen asing tetapi tidak memberi respon pada molekul
& komponen sendiri  toleransi imun (immune
tolerance).
Kegagalan toleransi imun pada komponen sendiri 
kelainan/penyakit autoimun  menimbulkan
konsekuensi patologi tertentu.
Organ-organ yang terlibat dalam sistem imun.
Organ-organ dalam sistem imun dibedakan menjadi 2
golongan berdasarkan fungsinya dlm sistem imun :
- organ limfoid primer (sentral).
- organ limfoid sekunder (periferal).
Limfosit imatur akan mengalami maturasi shg menjadi
matur didalam organ limfoid primer  menjadi sel
imunokompeten.
Pada mamalia organ limfoid primer adalah :
- sumsum tulang (bone marrow)  maturasi sel B
- timus
 maturasi sel T
Organ limfoid sekunder  mengambil antigen dari
jaringan atau dari darah (sirkulasi) & memberi tempat sel
imunokompeten untuk berinteraksi secara efektif dengan
antigen.
Limfonodus mengkoleksi antigen dari cairan intraseluler
jaringan.
Lien (limpa/spleen) menyaring antigen dalam darah &
sirkulasi  sehingga dapat merespon infeksi sistemik.
Mucosa associated lymphoid tissue (MALT) pada traktus
respiratorius, digestivus, genitourinarius  (Peyer’s
patch, tonsil, adenoid) menangkap Ag yang masuk via
membran mukosa.
Sel-sel yang terlibat dalam sistem imun spesifik.
Semua sel dalam sistem imun (spesifik) berasal dari
“stem cells” yang pluripoten di dalam sumsum tulang
(bone marrow), berkembang melalui proses
hematopoeisis.
Terbagi dalam 2 jalur diferensiasi:
1. jalur mieloid  memproduksi fagosit dan sel-sel lain
2. jalur limfoid  memproduksi limfosit
Fagosit dibedakan menjadi 2 jenis :
- monosit  fagosit yang dapat meninggalkan sistem
vaskuler & berubah menjadi fagosit
jaringan  makrofag
- polimorfonukleus  neutrofil, basofil & eosinofil
Limfosit diproduksi dalam sumsum tulang, beredar
dalam sirkulasi dan sistem limfoid & menempati organorgan limfoid.
Limfosit berinteraksi & mengenal antigen melalui
reseptor antigen dipermukaan selnya.
Ada 2 macam limfosit : limfosit B & limfosit T 
dibedakan berdasarkan marka protein membran sel 
CD3 pada sel T ; CD11 pada sel B.
Limfosit B  diproduksi & berkembang dalam sumsum
tulang. Mempunyai reseptor antigen mol. Ab yang
terfiksasi membran sel pada Ch terminalnya. Bila sel B
naive kontak dengan Ag, sel B berproliferasi &
berdiferensiasi menjadi sel B memori yang mensekresi
Ab spesifik, disebut sel plasma.
Limfosit T
Berkembang dari stem cells dalam sumsum tulang,
bermigrasi ke dalam timus dan berdiferensiasi menjadi
sel T matur.
Sel T matur mengekspresikan “antigen binding protein”
dipermukaan selnya, disebut reseptor sel T (TCR) 
terdiri dari 2 protein subunit  atau , dihubungkan
oleh ikatan disulfida.
TCR mengenal Ag dipermukaan sel yang berasosiasi/
dipresentasikan molekul MHC (HLA).
Bila sel T naive kontak dengan Ag  sel T berproliferasi
& berdiferensiasi menjadi sel T memori dan sel efektor.
Subpopulasi sel T : Sel T helper (TH) & sel T sitotoksik
(TC)  dibedakan berdasarkan marka protein membran
sel  CD4 pada TH dan CD8 pada TC.
TH setelah kontak dengan Ag berubah menjadi efektor
yang mensekresi sitokin (limfokin)  mengaktifkan sel
B, TC , sel-sel fagosit dan efektor lainnya.
TC setelah kontak dengan Ag berubah menjadi efektor
yang memediasi reaksi sitotoksik  membunuh/melisis
sel yang mengekspresikan Ag :
- sel terinfeksi virus
- sel terinfeksi mikroorganisme intrasel
- sel tumor
- sel alograf
Antigen Precenting Cells (APC).
Sistem imun humoral & seluler diaktifkan oleh TH yang
mengenal Ag dipermukaan sel berasosiasi dengan
MHC.
Ag dipresentasikan oleh antigen presenting cells (APC)
 makrofag, limfosit B, sel-sel dendritik.
APC mengambil Ag dengan fagositosis atau endositosis
 mengekspresikannya kembali dalam bentuk fragmen
antigen yang berasosiasi dengan MHC (HLA).
Major Histocompatibility Complex (MHC)
Protein membran sel, diekspresikan oleh kelompok gen
(gene cluster) yang terangkai sempurna (tight linkage).
Produk MHC berperan penting dalam pengenalan Ag
antar sel dan diskriminasi self dari nonself 
menentukan kompatibilitas jaringan antar individu dalam
satu spesies  disebut transplantation antigen.
Pada sistem imun MHC berpengaruh pada kreasi
respon humoral dan seluler (cell mediated)  sel TH &
TC mengenal Ag yang berasosiasi dengan molekul MHC
 MHC menentukan repertoire (daftar) Ag yang dapat
direspon TH & TC  MHC berimplikasi pada
suseptibilitas thd penyakit & autoimun.
MHC adalah kumpulan gen (gene array); pada manusia
terletak pada khromosom 6 disebut kompleks HLA, pada
tikus terletak pada khromosom 17 disebut kompleks H2.
HLA mengkode 3 macam molekul : HLA klas I, klas II &
klas III.
HLA klas I dikode oleh regio A, B dan C
HLA klas II dikode oleh regio DP, DQ, DR
Setiap regio mempunyai alel yang sangat majemuk 
mempunyai variasi sangat besar, meskipun pada
saudara sekandung.
Molekul HLA klas I mempresentasikan Ag yang
dikenal TC  terdapat pada semua sel berinti.
Molekul HLA klas II mempresentasikan Ag yang dikenal
TH  terdapat pada antigen presenting cells (APC) 
makrofag, sel dendritik, limfosit B, dll.
Imunitas humoral
Diperankan oleh antibodi, protein yg tdpt dalam serum &
cairan tubuh mamalia  merupakan fraksi  globulin
disebut imunoglobulin (Ig)
Diproduksi dan disekresikan oleh limfosit B yang
distimulasi antigen (sensitized B lymphocytes)
sehingga berubah menjadi sel plasma.
Berfungsi sebagai efektor untuk mengikat antigen
yang bebas (tidak terikat atau merupakan bagian sel),
menetralkan atau mengeliminasinya dari dalam tubuh.
Molekul Ig.
Terdiri dari protein BM 150.000., disusun oleh 4 subunit:
2 rantai H (heavy chain) masing-masing berpasangan
dengan (2) rantai L (light chain). Setiap subunit
dihubungkan dengan pasangan (komplemennya) oleh
ikatan disulfida.
Terbagi atas:
domain V  bagian aminoterminal, bervariasi &
menentukan spesifisitas Ig terhadap Ag.
Bag. Ujung (aminoterminal) bermodifikasi
& berfungsi sebagai “antigen binding site”.
domain C  konstan, identik pada Ig sejenis.
Variasi molekul imunoglobulin :
Ditentukan oleh determinan pada molekul Ig, apabila
molekul Ig digunakan sebagai antigen (imunogen) untuk
menginduksi pembentukan anti Ig (antibodi).
1. Variasi isotip  ditentukan determinan isotip 
determinan pada domain Ch dan Cl yang membedakan
Ig dalam/antar spesies.
2. Variasi alotip  ditentukan oleh perbedaan as. amino
rantai H dan rantai L yang dikode oleh alel yang berbeda
 diekspresikan oleh individu dalam satu spesies.
3. Variasi idiotip – ditentukan oleh variasi Vh dan Vl yang
membentuk Ag binding site  menentukan
spesifisitas Ig terhadap Ag.
Ada 5 klas Ig pada semua spesies (isotip), ditentukan
oleh rantai H yang mengkonstruksinya
IgG – bagian terbesar Ig dalam serum normal, meliputi
70 – 75% total Ig. Terdistribusi intra dan
ekstravaskular. Antibodi dominan pada respon
imun sekunder, terutama sebagai anti-toxin.
IgM – meliputi 10% total Ig. Berbentuk pentamer,
terdistribusi intravaskular, Sebagai antibodi
predominan pada respon awal (“early response”)
infeksi mikroorganisme.
IgA – meliputi 15 – 20% total Ig. Berbentuk dimer
dilengkapi “secretory component”, disebut sIgA
Predominan pada sekret seromukosa spt saliva,
sekret tracheobronkhial, genitourinarius dll.
IgD – Kurang dari 1% total Ig. Imunoglobulin yg
terfiksasi pada membran sel limfosit B. Berfungsi
sbg Ag reseptor & menstimulasi deferensiasi sel B
menjadi sel plasma.
IgE – Mempunyai proporsi sangat kecil, berasosiasi
pada permukaan basofil dan sel mast. Berperan
pada imunitas thd parasit (helminthes) dan
penyakit hipersensitivitas spt asma.
Respon imun berlangsung dalam beberapa fase :
1. Fase kognitif  pengenalan antigen dengan
pengikatan (binding) antigen pada reseptor spesifik
di permukaan limfosit.
limfosit B  mengikat Ag pada Ig permukaan.
limfosit T  mengikat fragmen Ag – MHC (HLA)
pada TCR.
2. Fase aktifasi
- limfosit berproliferasi  expansi klonal dari limfosit
spesifik terhadap antigen tsb.
- limfosit berdiferensiasi
limfosit B  secreting cells (sel plasma) 
Ab mengikat Ag bebas (soluble Ag).
limfosit T  mediated killing
 mengaktifkan makrofag membunuh
mikroba intraseluler.
 melisis sel yang mengekspresikan Ag
asing atau Ag virus.
3. Fase efektor  eliminasi dan/atau netralisasi Ag.
Memerlukan partisipasi sel-sel nonlimfoid  secara
kolektif disebut sel-sel efektor.
Kompleks Ag-Ab difagosit sel-sel polimorfonukleus &
mononukleus (dlm sirkulasi).
~ mengaktifkan sistem komplemen utk melisis &
fagosit mikroorganisme.
Limfosit T tersensitasi mensekresi sitokin 
mengaktifkan sitolisis & fagositosis.
Kelainan / malfungsi sistem imun.
Sistem imun yang bekerja tidak normal  memberi
respon / reaksi tidak normal  menyebabkan
konsekuensi patologi tertentu pada individu ybs.
1. Reaksi hipersensitivitas  respon berlebihan 
reaksi alergi. Dipicu overproduksi IgE; kompleks
IgE-Ag mengaktifkan sel mast mengalami
degranulasi menghasilkan histamin  alergi.
2. Autoimun  mengenal komponen self sebagai Ag
asing.
Sistemik lupus erimatosus
Rematik  Rhematoid arthritis, Diabetes tipe I,
Rematik jantung.
3. Imunodefisiensi  sistem imun kehilangan
kapasitasnya mengenal dan mengeliminasi Ag.
Ex. Bayi lahir dengan kegagalan sintesis enzim
adenosin deaminase (ADA)  sistem imun gagal
bereaksi dengan hampir semua jenis Ag 
diisolasi dalam ruang steril  hanya dapat diatasi
dengan terapi gen.
Acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) 
sel TH dirusak oleh infeksi HIV  immune
paralysis  suseptibel terhadap infeksi
mikroorganisme, virus dan maligna.
Thank You & Good Luck