images analysis densitas dna pada mola

IMAGES ANALYSIS DENSITAS DNA
PADA MOLA HYDATIDIFORM
OLEH:
FITRIANI LUMONGGA
DEPARTEMEN PATOLOGI ANATOMI
FAKULTAS KEDOKTERAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2009
Dr. Fitriani Lumongga : Images Analysis Densitas Dna Pada Mola Hydatidiform, 2009
USU Repository © 2008
PENDAHULUAN
Pada saat ini sering dijumpai kasus-kasus abortus spontan, tetapi hanya sekitar 15 %
dari seluruh kehamilan yang merupakan abortus spontan pada awal kehamilan. Para
ahli patologi menghubungkan abortus spontan tersebut dengan mola hydatidiform, oleh
karena penyakit ini (complete mole dan partial mole) merupakan penyebab abortus
spontan yang paling sering.
Pada beberapa kasus, diagnosa antara complete mole, partial mole dan hydrophic
abortus sering sulit untuk dilakukan, oleh karena gambaran morfologi sel – sel
trophoblast pada keadaan tersebut sering overlapping . Tetapi secara klinis , prognosis
dan gambaran cytogenetic antara kedua bentuk mola ini terdapat perbedaan. Ahli-ahli
patologi pada saat ini banyak melakukan penelitian pada hasil konsepsi pada trimester
pertama. Diferensial diagnose antara hydrophic abortus, complete mole dan partial
mole pada usia kehamilan trimester pertama sulit dilakukan, oleh karena dapat terjadi
pembuluh darah embryonal villi khorion yang kolaps pada partial mole mirip dengan villi
khorion pada complete mole. Serta adanya gambaran pseudocisterna yang dapat
terlihat pada beberapa kasus hydrophic abortion.
Para ahli patologi pada saat ini sebaiknya dapat mempertajam diagnosa dengan suatu
alat bantu dengan tehnologi yang tinggi untuk diferensiasi lesi secara dini. Pada lesi –
lesi trophoblastik yang mempunyai gambaran yang mirip dapat dilakukan pemeriksaan
dengan melihat kuantitasi DNA yang dapat mendeteksi aneuploidi.
Dr. Fitriani Lumongga : Images Analysis Densitas Dna Pada Mola Hydatidiform, 2009
USU Repository © 2008
COMPLETE MOLE HYDATIDIFORM
Pada waktu yang lalu complete mole rata-rata terjadi pada usia kehamilan 16 minggu,
tetapi pada saat ini dengan kemajuan tehnologi ultrasonografi, complete mole dapat
dideteksi pada usia kehamilan yang lebih muda. Secara klinis tampak pembesaran
uterus yang lebih besar dari usia kehamilan dan pasien memperlihatkan gejala toksik
pada kehamilan. Abortus terjadi dengan perdarahan abnormal dan disertai dengan
keluarnya jaringan mola.
Pada pemeriksaan laboratorium terjadi peningkatan titer
serum β human chorionic
gonadotropin (β-hCG) yang jumlahnya diatas 82,350 mIU/ml.
Gambaran mikroskopis dari complete mole adalah oedem pada villi dengan
pembentukan cistern. Cisterna adalah rongga aseluler yang terletak pada bagian
tengah villous yang berisi cairan oedem. Tetapi tidak semua villi terdapat cistern. Pada
villi dapat dijumpai nekrosis dan kalsifikasi parsial. Pembuluh darah pada villi biasanya
tidak terlihat , oleh karena perkembangan fetus yang terhenti pada awal masa
pembentukan placenta. Sel – sel trophoblast hyperplasia dan proliferasi abnormal yang
terdapat disekeliling villi chorion.
Pada sekitar 2 – 3 % kasus complete mole dapat berkembang menjadi
choriocarcinoma. Pada complete mole yang dini , terjadi pada usia kehamilan yang
masih muda (kurang dari 12 minggu) dengan villi yang masih halus dan cistern yang
belum tampak. Pada pemeriksaan mikroskopis terlihat terminal villi berbentuk bulbous
dan seperti bunga kol , stroma villi hiperseluler dan karyorhexis. Oedem pada villi juga
minimal, hiperplasi trophoblast masih sebagian dan belum disekeliling villi chorion. Sel-
Dr. Fitriani Lumongga : Images Analysis Densitas Dna Pada Mola Hydatidiform, 2009
USU Repository © 2008
sel trophoblast pada complete mole sering atypia dan membesar pleomorfik dengan inti
yang hyperkromatik. Aktifitas mitotik dapat dijumpai
Complete hydatidiform mole mempunyai komplemen genetik yang androgenetik, yaitu
material genetik berasal dari paternal. Pada sebagian besar kasus , complete mole
terjadi dari ovum yang tanpa inti (empty egg) yang kemudian dibuahi oleh satu sel
sperma dan selanjutnya duplikasi komplemen sperma haploid menjadi genotip yang
diploid. Sehingga biasanya complete mole mempunyai karyotipe 46 XX. Pada sebagian
kecil kasus (sekitar 15 % dari kasus), complete mole terjadi dispermy, yaitu pada
proses fertilisasi satu sel telur yang tanpa inti dibuahi oleh dua sel sperma dan
mempunyai karyotip 46XY. Mola dengan karyotipe 46 YY tidak pernah ditemukan,
karena keadaan seperti ini diduga bersifat lethal. Complete mole dengan triploid dan
tetraploid juga jarang dijumpai dan tetap berasal dari DNA paternal.
Dr. Fitriani Lumongga : Images Analysis Densitas Dna Pada Mola Hydatidiform, 2009
USU Repository © 2008
PARTIAL MOLE HYDATIDIFORM
Partial mole secara makroskopis dan mikroskopis mempunyai gambaran yang mirip
dengan complete mole. Perbedaannya, pada partial mole tampak gambaran villi yang
normal dan oedem. Pada partial mole sering dijumpai komponen dari janin. Penderita
sering dijumpai pada usia kehamilan lebih tua, yaitu 18 – 20 minggu. Pada pemeriksaan
laboratorium, peningkatan kadar serum β hCG tidak terlalu tinggi.
Gambaran mikroskopis yang tampak adalah sebagian villi immature yang relative
normal dan sebagian lagi villi dengan yang membesar dengan degenerasi hydrophic.
Pada tepi dari villi terdiri dari sel sel cytotrophoblast dan synsytiotrophoblast yang
tersusun irregular berbentuk scalloping. Cisterna jarang dijumpai. Dapat terlihat
pseudoinklusi trophoblast yang disebabkan oleh pemotongan tangensial villi pada tepi
villi yang irregular. Pada villi dapat terjadi fibrosis yang fokal. Derajat atypia dan
proliferasi trophoblast tidak terlalu banyak bila dibandiingkan dengan complete mole.
Pembuluh darah pada villi sering dijumpai.
Pada pemeriksaan cytogenetic, biasanya partial mole adalah triploid (69 kromosom)
dengan dua set kromosom yang berasal dari paternal(diandric) dan satu set maternal
haploid. Lebih dari duapertiga dari kasus, komposisi dari triploid kromosom ini adalah
69 XXY, jarang XXX dan sangat jarang XYY, dengan perbandingan kromosom paternal
: maternal adalah 2:1. Tetraploid dapat dijumpai pada partial mole yang mempunyai
perbandingan kromosom paternal : maternal adalah 3 : 1.
Dr. Fitriani Lumongga : Images Analysis Densitas Dna Pada Mola Hydatidiform, 2009
USU Repository © 2008
Perbedaan cytogenetic
antara complete mole dan partial mole ini tidak absolute. Oleh karena dapat terjadi
partial mole yang diploid dan kadang-kadang bias terjadi complete mole yang triploid.
Pada beberapa penelitian dilaporkan bahwa antara complete mole dan partial mole
memperlihatkan heterogenitas dalam pola ploidy. Pernah dilaporkan complete mole dan
partial mole yang haploid, aneuploid dan tetraploid. Pemeriksaan analysa DNA Ploidy
dapat membantu untuk membedakan klasifikasi mola tersebut dengan gambaran
morfologi yang mirip. Pada satu studi meneliti bahwa aneuploidy diduga merupakan
persisten pada complete mole. Studi yang lainnya menemukan bahwa aneuploidi pada
complete mole mempunyai resiko progresif yang lebih rendah dibandingkan dengan
diploid ataupun tetraploid.
Imprint gen mempunyai peranan yang penting pada perkembangan mola hydatiform.
Studi yang dilakukan pada mencit memperlihatkan bahwa gen yang berasal dari
paternal mempunyai peranan dalam perkembangan placenta dan gen yang berasal dari
maternal berperan dalam perkembangan fetus. Sehingga perkembangan materi genetik
paternal dapat menyebabkan proliferasi trophoblast yang berlebihan. Pada complete
mole hanya mempunyai DNA paternal sehingga terjadi proliferasi trophoblast yang
banyak bila dibandingkan dengan partial mole. Pada non molar troploid abortus yang
mempunyai perbandingan kromosom maternal : paternal adalah 2 : 1 dan berasal dari
nondisjunctional maternal kromosom sehingga terjadi perkembangan material genetik
maternal. Oleh karena itu pada non molar triploid abortus tidak terjadi proliferasi
triphoblast yang banyak seperti pada mola.
Dr. Fitriani Lumongga : Images Analysis Densitas Dna Pada Mola Hydatidiform, 2009
USU Repository © 2008
Identifikasi paternal kromosom mempunyai peran yang penting dalam diagnosa mole
hydatidiform, maka banyak dikembangkan tehnik pemeriksaan yang berasal dari
paternal kromosom. Pemeriksaan tersebut antara lain adalah : Polymerase Chain
Reaction (PCR). DNA fingerprinting, restriction fragmen length polymorphism (RFLP)
assessment, short tandem repeat – derived DNA polymorphism, flowcytometri dan
analysis DNA dengan menggunakan images analysis.
HYDROPHIC ABORTUS
Mola hydatidiform sering dilakukan diferensial diagnosa dengan hydrophic abortus yang
disertai dengan oedem villi. Pada pemeriksaan mikroskopis , villi tampak oedem dan
avascular. Kadang-kadang dapat dijumpai inklusi trophoblast. Proliferasi trophoblast
pada hydrophic abortus terdistribusi secara polar, hanya tampak pada permukaan
anchoring villi. Hiperplasi trophoblast sedikit dan bersifat fokal. Spesimen dari hydrophic
Dr. Fitriani Lumongga : Images Analysis Densitas Dna Pada Mola Hydatidiform, 2009
USU Repository © 2008
abortus dapat diploid, triploid ataupun aneuploid, sehingga pemeriksaan analysa DNA
ploidy hanya digunakan untuk membedakan mola dari hydrophic abortus.
Dr. Fitriani Lumongga : Images Analysis Densitas Dna Pada Mola Hydatidiform, 2009
USU Repository © 2008
Normal Conception
Monospermic Complete Mole
Dispermic Complete Mole
Partial Mole
Dr. Fitriani Lumongga : Images Analysis Densitas Dna Pada Mola Hydatidiform, 2009
USU Repository © 2008
ANALISA DNA PLOIDY
Gambaran kromatin pada inti sel memperlihatkan morfologi DNA secara garis besar
yang berada pada inti. Gambaran kromatin merupakan gambaran yang paling penting
untuk menandakan suatu proses patologi. Untuk memeriksa gambaran kromatin pada
inti, diperlukan pewarnaan dan fiksasi yang baik. Kromatin ini paling jelas terlihat
dengan menggunakan mikroskop dengan pembesaran yang tinggi (40x, 60x, 100x).
Gambaran kromatin inti pada sel yang normal terlihat halus. Pada keadaan yang
meningkatkan aktivitas sel, seperti proses reaktif ataupun neoplasma, kromatin
mengalami perubahan yaitu menjadi lebih mudah dilihat. Gambaran yang sering terlihat
berupa retikular, granular, kasar, berkelompok dan yang paling penting sebarannya
merata atau tidak. Gambaran kromatin inti yang tersebar tidak merata merupakan salah
satu petunjuk yang kuat terhadap sel malignan.
DNA berada pada kromatin . Struktur kromatin terdiri dari rangkaian bola-bola yang
diikat oleh rantai molekul DNA. Komponen bola tersebut adalah histon yang merupakan
protein dasar khusus kromatin. Kadar DNA dalam inti dapat ditentukan keberadaannya
secara normal dan dapat ditetapkan dengan mengukur densitasnya. Banyaknya DNA
pada inti sel pada fase interfase adalah tetap, tetapi pada sel-sel yang mengalami
pembelahan, jumlah DNA dapat berubah. Pada proses malignansi, terjadi pembelahan
yang hebat pada sel , sehingga DNA dapat bertambah 2 kali , 4 kali, 8 kali dan
seterusnya kelipatan dua. Pada beberapa jenis kanker , terjadi perubahan pada
kandungan DNA inti , dengan metode diagnostik aneuploidi DNA pada saat ini dapat
Dr. Fitriani Lumongga : Images Analysis Densitas Dna Pada Mola Hydatidiform, 2009
USU Repository © 2008
ditetapkan melalui pengukuran inti sel yang diwarnai spesifik untuk DNA, yaitu
pewarnaan feulgen
Untuk memeriksa kandungan DNA pada inti sel dapat dapat dilakukan dengan
pewarnaan feulgen dan kemudian diukur densitas warna merah – ungu yang tampak
pada sediaan sitologi tersebut. Pewarnaan Feulgen ini pertama kali dikemukakan oleh
Robert Feulgen
yang melakukan identifikasi materi kromosom atau DNA pada sel.
Dengan pewarnaan feulgen , struktur kromatin dapat dibedakan dengan melihat
proporsi dari kromatin yang terkondensasi dengan yang tidak terkondensasi ,
tergantung pada penyerapan molekul zat warna terhadap substratnya. Pada analisa
gambar dilakukan penilaian kuantitasi terhadap derajat kepadatan kromatin pada
sejumlah sel dan kemudian dilakukan analisa stastistik.
Tekstur Kromatin Inti Pada Analisa Gambar
Dalam menegakkan diagnosa secara sitologi melalui morfometri, penilaian tekstur
kromatin merupakan salah satu kriteria utama. Pada saat ini penilaian tekstur kromatin
inti merupakan pemeriksaan yang dapat diulang dan digunakan untuk diagnosa yang
rutin ( Einstein et al, 1997). Pada waktu yang lalu penilainan kromatin inti berdasarkan
tekstur primitive atau texton dengan menilai unit struktural (texton) yang tersembunyi
didalam kromatin (Deligdish et al, 1993). Pada analisa gambar, tekstur dihitung melalui
distribusi gray level yang dapat dinilai secara kuantitasi dan menghasilkan gambaran
yang numerik. Cara yang sangat sederhana untuk menilai texton adalah dengan
membagi kisaran intranuklear gray level kedalam tiga ekual sektor , menghitung nilai
rata-rata menempatkan setiap piksel melalui nilai rata-rata setiap kelompok.
Dr. Fitriani Lumongga : Images Analysis Densitas Dna Pada Mola Hydatidiform, 2009
USU Repository © 2008
Selanjutnya inti sel akan memperlihatkan gambaran mosaik berwarna hitam, kelabu
dan putih dalam nilai yang bervariasi. Ukuran dan jumlah dari tekston ini akan
digunakan untuk klasifikasi (diagnosa).
Sebagian besar peneliti menganjurkan untuk menganalisa tektur kromatin ini
berdasarkan pada fraktal analisa ( fraktal analisa dari Mandelbrot , 1993). Dimensi
fraktal merupakan penghitungan yang dapat diulang kembali terhadap ketidakteraturan
bentuk inti sel pada sediaan sitologi. Einstein et al, 1998, meneliti bahwa kromatin inti
mempunyai struktur fractal.
Kuantitasi Images Analisis
Analisa kualitatif dan kuantitatif pada bidang patologi anatomi saat ini didominasi oleh
software yang menggunakan algoritme. Pada penggunaan analisa gambar, hal utama
yang perlu diperhatikan adalah ketergantungan mutlak pada image segmentasi (deteksi
batas inti). Aplikasi analisa gambar dengan menggunakan komputer ini pada bidang
patologi anatomi diharapkan dapat menjadi alat yang dapat diandalkan , dapat diulang
pemeriksaannnya dan objektif dalam menentukan diagnosa.
Analisa gambar merupakan teknik monokromatik yang kuat yang berdasarkan pada
perbedaan intensitas gray level pada area yang berwarna dan yang tidak berwarna.
Kuantitasi pada pemeriksaan imunohistokimia dapat menjadi aplikasi aplikasi
densitometri khusus yang berdasarkan pada skala gray level. Pada banyak kasus ,
jumlah zat warna akan sebanding dengan konsentrasi substratnya, hubungan ini sesuai
dengan Hukum Beer Lambert.
Dr. Fitriani Lumongga : Images Analysis Densitas Dna Pada Mola Hydatidiform, 2009
USU Repository © 2008
Segmentasi Inti
Pengertian segmentasi pada dasarnya adalah membuat suatu batas antara dua buah
kompartemen. Pada analisa gambar, segmentasi inti berarti yang membuat garis batas
disekeliling inti sehingga dapat memisahkan inti dari sitoplasma. Jika inti sel sudah
disegmentasi , maka akan lebih mudah untuk dianalisa dan dilakukan penilaian secara
komputerisasi pada daerah inti yang sudah dibatasi tersebut. Segmentasi ini dapat juga
dilakukan pada sitoplasma sehingga sitoplasma dapat dipisahkan dari latar belakang.
Akan tetapi pada sebagian besar kasus, hal ini sulit untuk dilakukan oleh karena sering
batas sitoplasma tidak jelas sehingga segmentasi sitoplasma menjadi tidak tepat.
Gambar : Segmentasi dari inti sel
Pada beberapa studi dilakukan penelitian terhadap kasus – kasus abortus dengan
melakukan analisa terhadap DNA ploidy.
Tehnik yang menggunakan analisa DNA
cytometri melalui images analysis lebih disukai dibandingkan dengan flowcytometri.
Pada images analysis dapat dilihat secara langsung populasi sel yang akan hitung DNA
nya dengan memeriksa kandungan DNA pada sel ( densitas) maupun morfologinya.
Pada penelitian ploidy analisis pada penyakit mola yang dilakukan oleh Ostherheld et
al, pada histogram memperlihatkan puncak utama G0/G1 pada 2C yang merupakan
Dr. Fitriani Lumongga : Images Analysis Densitas Dna Pada Mola Hydatidiform, 2009
USU Repository © 2008
diploid (index 0,8 – 1.15), pada tetraploid tampak puncak utama pada 1.70 – 2.30,
sedangkan pada triploid mempunyai index antara 1.3 – 1.55.
Untuk mendapatkan diagnosa yang lebih akurat pada kasus abortus spontan dan
penyebabnya sebaiknya dilakukan pemeriksaan patologi yang meliputi
pemeriksan
histopatologi, images analisis DNA cytometri dan immunohistologi. Pemeriksaan ini
dilakukan untuk menyingkirkan diferensial diagnosa pada mola hydatidiforme dan untuk
membantu menentukan prognosis pada pasien.
Dr. Fitriani Lumongga : Images Analysis Densitas Dna Pada Mola Hydatidiform, 2009
USU Repository © 2008
DAFTAR PUSTAKA
1.
Gil J , Wu H , Image Analysis and Morphometry in the Diagnosis of Breast Cancer,
Microscopy Research And Tehnique 59 . 2002 :109-118
2.
Gil J, Wu H, Application of Image Analysis to Anatomic Pathology : Realities and
Promises , Cancer Investigation Vol.21, No.6. 2003 : 950-959
3.
Einstein AJ, Fractal characterization of chromatin appearance for diagnosis in
breast cytology, available at http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/abstract
4.
Moore GW, Berman JJ, Sydnor DL., Fractal Dimension for Pathology Images, a
Repeatable and Quantitative Measurement of Nuclear Rim Irregularity.
Am J Clin Pathol 102. 1994 :538.
5.
Fractal Evolution, available at : http://www.fractal.org/Bewustzijns-BesturingsModel/Fractal-Evolution.htm
6.
Stacey E.Mills , Ming Shih IE, Mazur MT. Gestational Trophoblastic Disease.In :
Stenberg’s Diagnostic Surgicl Pathology . 4th Ed. Vol 2. Lippincott Wiliams and
Wilkins. Philadelphia. 2004 : 2279 - 90
7.
Kumar V, Abbas AK, Fausto N, The Female Genital Tract. In: Robbins and Cotran
Pathology Basis of Disease. 7th Ed, Philadelphia. Elsevier Saunders. 2005 : 129 –
14
8.
Beil M, A dual approach to structural texture analysis in microscopic cell images,
available at : http://www.sciencedirect.com/science
9.
Imaging Research , MCID Analysis TM Version, 7.0 , available at :
www,imagingresearch.com
10. Feulgen stain, available at : http://en.wikipedia.org/wiki/Feulgen_stain
11. Feulgen (DNA) Staining Procedure , available at :
www.cvm.missouri.edu/vmdl/vmdl_histo_sop/sophisto/FEULGEN.DOC
12. Feulgen stain, available at : http://en.wikipedia.org/wiki/Feulgen_stain
13. Lilli RD and Furmer HM, Histopatologic Technic and Practical Histochemistry ,
Fourth Edition, McGraw-Hill , 1976: 171 – 172
Dr. Fitriani Lumongga : Images Analysis Densitas Dna Pada Mola Hydatidiform, 2009
USU Repository © 2008
14. Boon ME, Standarization and Quantitation of Diagnostic Staining in Cytology ,
Coulomb Press Leyden . 1986 :21 – 22
15.
Mazur MT, Kurman RJ. Gestational Trophoblastic Disease. In : Diagnosis of
Endometrial Biopsies and Curetting . 2nd Ed. Springer . USA, 2005: 69-78
16. Baergen RN. Gestational Trophobalstic disease . In : Manual of Benirschke and
Kaufmann’s Pathology of the Human Placenta . Springer. USA. 2005 : 416 – 32
17. Gestational Trophoblastic Disease: Trophoblastic development, down load :
http://www.pathologyresource.com/AFIP/uterine/chap10.htm
18. Osterheld,M.C et al, Combination of Immunohistochemistry and Ploidy Analysis to
Assist Histopathologycal Diagnosis of Molar Disease , Clinical Medicine,Pathology
2008 : 61 – 67
19. Lage J.M, Gestational trophoblastic tumors: refining histologic diagnoses by using
DNA flow and image cytometry, down load :
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7742500?ordinalpos=1&itool=EntrezSystem2.
PEntrez.Pubmed.Pubmed_Re
20. Jeffers M.D, Comparison of Ploidy Analysis by Flow cytometri and Images
Analysisin Hydatidiform Mole and Non-molar Abortion, down load
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8575731?ordinalpos=1&itool=EntrezSystem2.
PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_DiscoveryPanel.Pubmed_Disco
very_RA&linkpos=5&log$=relatedarticles&logdbfrom=pubmed
21. Williams R.A, et al , Image analysis DNA densitometry measurements on complete
and partial hydatidiform mole and nonmolar products of conception, download :
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8598331?ordinalpos=1&itool=EntrezSystem2.
PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_DiscoveryPanel.Pubmed_Disco
very_RA&linkpos=3&log$=relatedarticles&logdbfrom=pubmed
22. Keith Killian , Genomic Imprinting: Parental differentiation of the genome
Download: http://atlasgeneticsoncology.org/Deep/GenomImprintID20032.html
Dr. Fitriani Lumongga : Images Analysis Densitas Dna Pada Mola Hydatidiform, 2009
USU Repository © 2008