Apoptosis: Kematian Terancang Sel

Semasa kita baru dilahirkan ke dunia, sel-sel badan kita tumbuh dengan begitu cepat tanpa berhenti walaupun sesaat. Sel-sel membahagi dan terus membahagi lalu menjalin sesama sendiri membentuk struktur tangan, kaki, organ dan keseluruhan tubuh.

Sehingga umur terus meningkat, sel berterusan berkembang. Namun, perkembangan sel ini bukan tanpa arah tujuan, kerana sel membahagi mengikut perancangan dan arahan daripada Tuhan yang menciptanya.

Akhirnya, sel-sel ini mati apabila tiba masa yang memerlukan ia mati. Sel boleh mati melalui dua cara, samada dicederakan oleh agen luar (secara nekrosis) ataupun diaruh untuk memusnahkan diri sendiri melalui pembunuhan terancang sel (apoptosis).

Umpama dedaunan yang berguguran pada musim luruh, begitulah juga halnya dengan sel-sel pada tubuh kita yang luruh akibat kematian terancang (apoptosis) ini. Semasa anda sedang membaca makalah inipun, berjuta-juta sel di dalam tubuh anda sedang mengalami saat kematiannya. Walaupun bilangan sel dalam tubuh kita berjuta, namun kita tidak perlu menjadi raksasa kerana saiznya yang begitu halus dan tersusun kemas serta mengalami kitaran kematian yang menakjubkan.

Kematian terancang atau juga dinamai sebagai apoptosis merupakan satu mekanisma biologi bagi mengekalkan tubuh kita dalam keadaan baik.

Apoptosis umumnya berlangsung seumur hidup kita. Walaupun kematian seringkali dikaitkan dengan persepsi negatif, namun kematian terancang ini sangat penting bagi tubuh. Umpama kita melihat sebuah pohon tua yang mati. Namun kematian pohon tua inilah yang memungkinkan tumbuhnya anak-anak pokok yang baru dan segar, berbekalkan reputan daunnya yang menjadi baja. Begitulah hikmah sebuah kematian yang wajib dilalui bagi setiap makhluk.

Kepentingan dan kenapa berlakunya apoptosis

Di dalam perut ibu, apoptosislah menjadi sebab mengapa jari jemari kita terpisah di antara satu sama lain. Apoptosis yang berlaku pada sel-sel di celah-celah jari meyebabkan sel-sel tersebut mati dan luruh, lalu jari-jari kita menjadi terpisah-pisah, tidak seperti jari itik, atau ayam yang dicantum oleh beberapa lapis sel yang masih kekal.

Ketika dalam tahap larva dalam kitaran hidup, seekor berudu bernafas melalui insang dalaman atau luaran badannya. Berudu tiada kaki atau organ persenyawaan sehingga usianya meningkat. Berudu mempunyai ekor bersirip yang digunakan untuk berenang melalui alunan sisian, serupa dengan kebanyakan ikan. Sambil membesar, berudu bermetamorfosis dengan menumbuhkan kaki secara perlahan, kemudian berudu itu berkembang. Ekornya memendek akibat proses apoptosis. Paru-paru turut berkembang lebih kurang serentak dengan perkembangan katak, dan pada peringkat lanjut berudu akan berenang ke permukaan air untuk menafaskan udara. Pada peringkat akhir metamorfosis luaran, mulut berudu perlu bertukar dari bentuk bulat yang kecil di hadapan kepala, menjadi mulut besar yang sama lebarnya dengan kepala. Ususnya turut mengecut untuk menampung pemakanan maging seekor katak.

Perubahan-perubahan pada berudu untuk menjadi katak ini sebenarnya diikuti oleh apoptosis sel-sel supaya bentuk yang dirancangkan bakal diperoleh.

Apoptosis juga perlu bagi sel-sel yang mengalami kerosakan pada DNA (asid dioksiribonukleik). Kerosakan pada DNA sel ini boleh mengakibatkan perkembangan embrio yang cacat atau mungkin boleh membentuk sel kanser. Sebagai respons kepada kerosakan tersebut, sel menghasilkan lebih banyak p53, sejenis protein yang mengaruh apoptosis bagi membuang sel yang rosak tadi.

Proses dan peringkat-peringkat apoptosis

Dari sudut molekular, apoptosis terbahagi kepada tiga peringkat iaitu peringkat permulaan, peringkat kesan dan peringkat degradasi. Banyak aktiviti berlaku semasa proses apoptosis dijalankan dan banyak gen-gen terlibat, misalnya gen Bcl-2 dan Bax, protein-protein caspase-3, caspase-8, caspase-9 dan lain-lain lagi.

Dari sudut mekanisma pula, sel mengambil keputusan melakukan apoptosis apabila terdapat dua faktor pencetus, iaitu isyarat dalaman dan isyarat luaran.

Dalam sel yang sihat, membran luar mitokondrianya mengekspres protein Bcl-2 pada permukaannya. Bcl-2 bergabung dengan protein Apaf-1. Namun, apabila sel mengalami kerosakan, Bcl-2 membebaskan Apaf-1 dan sitokrom c keluar dari mitokondria. Apaf-1 dan sitokrom c akan bergabung dengan caspase-9 dan membentuk kompleks apoptosom yang akan berkumpul dalam sitosol. Caspase-9 yang merupakan enzim protease akan mengaktifkan caspase-caspase lain. Pengaktifan berturutan ini meningkatkan aktiviti proteolisis yang mencerna protein di dalam sitoplasma serta mengurai kromosom DNA. Keadaan ini berakhir dengan kematian sel.

Bagi isyarat luaran pula, Fas dan reseptor TNF (faktor nekrosis tumor) merupakan protein membran pada reseptor permukaan sel. Pergabungan FasL dan TNF masing-masing kepada reseptor-reseptor tersebut memindahkan isyarat kepada sitoplasma yang seterusnya mengaktifkan caspase- 8. Caspase-8 juga mengaktifkan caspase-caspase lain secara berturutan dan seterusnya menyebabkan kematian sel.

Ada saintis yang mengistilahkan apoptosis sebagai proses di mana sel membunuh dirinya sendiri. Namun Islam menyangkal dakwaan ini lantaran kematian itu ditentukan oleh Allah dengan pengantaraan malaikat maut, dan haram bagi makhluk ciptaan Allah untuk membunuh dirinya sendiri kerana nyawa bukanlah miliknya, melainkan dipinjam sementara daripada Allah.

Walaupun proses apoptosis kelihatan begitu terancang dan ia berbeza dengan satu lagi jenis kematian mengejut iaitu nekrosis. Nekrosis sel berlaku di mana sel-sel musnah akibat kecederaan mekanikal atau akibat pendedahan kepada bahan toksik yang menyebabkan sel-sel membengkak dan menjadi radang, lalu mati.

Kematian secara apoptosis berlaku dengan teratur sekali. Sel-sel mula mengecut, mitokondria pecah lalu melepaskan sitokrom c dan membran sel bergerak membentuk seperti gelembung pada permukaannya (‘blebbing’). Kromatin (DNA dan protein) dalam nukleus mula terurai dan sel membentuk sel-sel kecil yang masih mempunyai membran, dinamai sebagai apoptosom. Apoptosom-apoptosom ini seterusnya difagositosis (ditelan) oleh sel-sel fagosit seperti sel dendritik dan makrofaj daripada sistem imuniti tubuh. Seterusnya, sel fagosit membebaskan sitokin bagi merencat keradangan dan akhirnya sel mati tanpa radang mahupun kesakitan sehingga kita tidak sedar bahawa di dalam tubuh kita, beribu-ribu sel sedang mati. Berbeza dengan nekrosis, ia menyebabkan berlakunya radang pada sel.

Kesan-kesan apoptosis

Apoptosis memainkan peranan penting dalam kitaran biologi seperti morfogenesis, homeostasis tisu, menghapuskan sel rosak, membuang sel yang dijangkiti virus serta mematikan sel yang boleh merangsang tindak balas imunisasi (ketahanan) tubuh.

Bukan sahaja sel-sel badan mati, bahkan sel neuron di otak juga mengalami apoptosis sehingga sering dikaitkan dengan penyakit-penyakit kemerosotan otak dan dan masalah nyanyuk. Mengapa sel neuron perlu dimatikan? Pertamanya, sekiranya sebuah sel neuron atau DNAnya rosak akibat diserang virus atau toksin, apoptosis terus bertindak dan melupuskan sel-sel rosak. Yang lebih penting adalah apoptosis merupakan sebahagian daripada perkembangan alami sistem saraf pusat di mana pada awal kelahiran, begitu banyak sel-sel neuron yang tumbuh. Ia berlebihan sehingga sebahagiannya perlu disingkirkan.

Sel-sel neuron bersaing antara satu sama lain sehingga hanya yang benar-benar terpilih boleh hidup. Sepanjang proses pematangan otak, 50 peratus sel neuron mati. Apoptosis menyingkirkan neuron-neuron yang tidak diperlukan supaya keadaan otak tidak terlalu padat dengan neuron-neuron yang tidak perlu.

Namun jawapan ini masih belum melegakan hati sehingga pada waktu sekarang, penyelidikan demi penyelidikan terhadap fenomena apoptosis masih giat dijalankan. Adakalanya apoptosis mendatangkan masalah kepada kesihatan otak manusia. Apakah sebabnya? Itu masih belum jelas.

Kerana apoptosis yang tercetus bukan pada masanya mengakibatkan penyakit-penyakit seperti AIDS, kanser, penyakit autoimun, dan jangkitan virus. Dalam kajian ultrastruktur terhadap pesakit kemerosotan otak seperti Parkinson dan Alzheimer, pakar-pakar mendapati sel neuron mati secara apoptosis. Ujian morfologi pada sel-sel neuron yang mati menunjukkan neuron-neuron mengecut, kromatin memendek dan mitokondrianya turut mengecut. Tanda-tanda ini menguatkan kepercayaan saintis bahawa sel-sel neuron pesakit-pesakit ini telah mengalami apoptsis. Subhanallah..

Oleh : Samhani Ismail

p/s: Penulis merupakan seorang Tutor di Universiti Darul Iman, (UDM) Terengganu yang kini sedang menyambung pengajian di peringkat Sarjana dalam bidang Neurogenetik di Jabatan Neurosains Universiti Sains Malaysia, Kubang Kerian.