HEMOPOIESIS (HEMATOPOIESIS)

DEFINISIHematopoiesis adalah proses pembentukan dan perkembangan sel darah di mana terjadi pematangan “hematopoietic stem cell” menjadi sel-sel darah fungsional, bersifat dinamis dan berlangsung terus menerus. Sistem hematopoietik mempunyai karakteristik berupa pergantian sel yang konstan dengan konsekuensi untuk mempertahankan populasi eritrosit, leukosit, dan trombosit.

PEMBENTUKAN SISTEM HEMOPOIESIS1. Periode Mesoblastik

masa embrio → sampai umur 2 bulanYolk sac : pulau-pulau darah (blood island) → jaringan mesenkimDari pulau-pulau darah → sel darah primitif → eritroblas, granulosit dan

megakaryosit.2. Periode Hepatik/limpa

embrio sejak umur 2 bulan – 7 bulanjaringan mesenkim hati dan limpaLimpa → dibentuk eritropoesis dan leukopoesis tapi hanya sampai 5 bln.Timus membentuk limfosit dan juga sedikit mielosit dan eritroblas.

3. Peride Mieloidjanin sejak umur 5 bulan → kelahiran → seumur hidup.Sumsum tulang (bone marrow) menggantikan fungsi hati dan limpaAktifitas optimal mulai bayi umur 2-3 bulan

TEMPAT HEMOPOIESISProduksi sel-sel darah (hemopoiesis) telah dimulai di dalam yolk sac dari embrio

manusia pada hari ke 14 -19. Dalam beberapa minggu pertama kehamilan indung telur (yolk sac) merupakan tempat utama hemopoiesis. Pada trimester kedua kehamilan (6-7 bulan kehidupan janin), hati dan limpa adalah organ-organ utama yang diperlukan dan keduanya diperlukan terus untuk menghasilkan sel darah sampai sekitar 2 minggu setelah lahir. Setelah lahir, sumsum tulang merupakan satu-satunya tempat hemopoiesis. Dalam 4 tahun pertama kehidupan, hampir semua rongga-rongga sumsum tulang berisi sel-sel hemopoiesis darah merah dengan sedikit sel-sel lemak. Pada umur 25 tahun, hemopoiesis secara aktif terjadi di dalam tulang tengkorak, tulang iga, tulang dada, skapula, klavikula, tulang belakang, tulang panggul, setengah bagian atas dari sakrum, dan ujung proksimal femur dan humerus.

Selama masa intrauterine, hemopoiesis terdapat pada tulang (skletal) dan ekstraskletal dan waktu lahir hemopoiesis terutama pada skletal. Secara umum hemopoiesis ekstramedullar terutama pada organ perut, terjadi akibat penyakit yang menyebabkan produksi satu atau lebih tipe sel darah, seperti eritroblastosis fetalis, anemia perniciosa, talasemia, sickle sel anemia, sferositosis herediter dan leukemia.

Tabel tempat pembentukan sel darahUSIA TEMPAT HEMOPOIESIS

Janin 0 - 2 bulan 2 - 7 bulan 7 - 9 bulan

Bayi

Indung telur (yolk-sac) Hati, limpa Sum-sum tulang

Sumsum tulang (semua tulang)

Dewasa tulang belakang, iga, sternum, tengkorak, sakrum, pelvis, ujung proksimal femur.

SEL STEMSel stem merupakan satu sel induk (klonal) yang mempunyai 2 karakteristik yaitu kemampuan berdiferensiasi menjadi beberapa turunan, membelah diri dan memperbaharui populasi sel stem sendiri (proliferasi) di bawah pengaruh faktor pertumbuhan hemopoiesis. Sel stem (pluripotential) merupakan sel induk hemopoiesis yang paling primitif, berasal dari sel mesenkim (mesodermal). Sel ini menghasilkan 2 jenis sel induk yang berbeda, yaitu sel-sel induk mieloid mutipoten dan sel-sel induk limfoid. Sel-sel induk mempunyai kemampuan untuk mempertahankan jumlahnya dengan cara proliferasi dan mampu untuk tumbuh matang menjadi sel-sel jenis lain. Sel induk limfoid menghasilkan sel-sel progenitor limfosit jenis T, B dan non T, non B. Sel induk multipoten mieloid berdiferensiasi menjadi berbagai sel progenitor menjadi eritrosit, neutrofil dan monosit, eosinofil, basofil dan trombosit. Sel stem memiliki kemampuan untuk memperbaharui diri kembali sehingga walaupun sumsum tulang adalah tempat utama produksi sel baru, jumlah sel keseluruhan tetap konstan pada keadaan seimbang dan normal.

SEL PROGENITORTidak seperti sel-sel induk, sel-sel progenitor mieloid dan limfoid mempunyai kemampuan terbatas dalam berproliferasi. Semakin kurang matang suatu jenis sel progenitor maka sel ini mampu untuk berdiferensiasi menjadi 2 atau 3 jalur diferensiasi yang berbeda. Semakin matang sel progenitor, maka kemampuan berdiferensiasinya menjadi semakin terbatas sampai akhirnya hanya mampu berdiferensiasi dalam satu jalur.Progenitor mieloid yang paling dini, mampu membentuk granulosit, eritroblas, monosit dan megakariosit diberi nama CFUGEMM (CFU-Colony Forming Unit). Progenitor yang lebih matang dan khusus dinamakan CFUGM (granulosit dan monosit), CFUEO(eosinofil), CFUe(eritroid) dan CFUmeg(megakariosit), BFUe (burst forming unit, eritroid) merupakan progenitor eritroid yang lebih dini daripada CFUe.

PREKURSORMerupakan turunan dari progenitor. Precursor awal berproliferasi namun terbatas, precursor akhir hanya berdiferensiasi menuju sel matur. Sel prekursor sanggup memberi respon terhadap berbagai rangsang dan pesan hormonal dengan meningkatnya produksi satu atau lain garis sel bila kebutuhan meningkat.

FAKTOR REGULATORRegulasi hemopoiesis sangat kompleks dan banyak faktor pertumbuhan yang berfungsi tumpang tindih serta banyak tempat untuk memproduksi faktor-faktor tersebut, termasuk organ hemopoiesis. Proliferasi dan maturasi dari sel sel progenitor dipengaruhi oleh berbagai faktor pertumbuhan hemopoietik yang disekresi oleh sel stroma (makrofag, sel-sel endotel dan fibroblas). Hal ini meliputi Interleukin 3 (IL-3), faktor pemacu pertumbuhan koloni granulosit makrofag (GM-CSF), faktor pemacu pertumbuhan granulosit (G-CSF) dan faktor pemacu pertumbuhan koloni makrofag (M-CSF)

ERITROPOIESIS

Sel eritroid yang paling awal dapat dikenal dalam sumsum tulang adalah proeritroblas, yang selanjutnya akan berdiferensiasi menjadi eritroblas basofil, eritroblas polikromatofil, eritroblas asidofil, retikulosit sumsum, yang diikuti oleh retikulosit darah. Retikulosit sumsum memasuki aliran darah dan beredar selama 1-2 hari sebelum eritrosit menjadi matang. Satu sel pronormoblas akan menghasilkan 16 sel darah merah matur.Karena sangat besar jumlah sel darah merah baru yang diproduksi setiap hari, sumsum memerlukan banyak prekursor untuk mensintesis sel baru dan sejumlah besar hemoglobin. Komponen dasar eritropoiesis tersebut adalah :1. Mineral : terutama besi. Juga mangan dan kobalt2. Vitamin : terutama vitamin B12 dan asam folat. Juga vitamin C, vitamin E, vitamin B6, tiamin, riboflavin, dan asam pantotenat.3. Asam amino4. Hormon eritropoietin, androgen, tiroksinAktivitas eritropoietik diatur oleh hormon eritropoietin yang dihasilkan oleh gabungan faktor ginjal dengan protein plasma. Rangsang untuk produksi eritropoietin adalah tekanan O2 dalam jaringan ginjal. Bila terjadi anemia atau hemoglobin karena suatu sebab tidak mampu memberi O2 secara normal, produksi eritropoietin meningkat dan merangsang eritropoiesis dengan :1. Meningkatkan jumlah sel stem yang diperlukan untuk eritropoiesis. Proporsi sel eritroid dalam sumsum meningkat dan pada keadaan kronis, terdapat perluasan jaringan eritroid sepanjang tulang panjang dan kadang-kadang ke dalam tempat-tempat di luar medula. Pada bayi, ruang sumsum dapat meluas ke dalam tulang kortek dan mengakibatkan deformitas tulang misalnya penonjolan os frontal dan maksilla.2. Meningkatkan sintesis hemoglobin dalam prekursor sel darah merah3. Mengurangi waktu pematangan prekursor sel darah merah4. Melepaskan retikulosit sumsum ke dalam darah tepi pada stadium lebih dini dari pada normal (shift reticulocyte).Fungsi utama sel darah merah adalah mengangkut oksigen ke jaringan dan mengembalikan karbondioksida dari jaringan ke paru-paru. Untuk mencapai pertukaran gas ini, sel darah merah mengandung protein khusus, hemoglobin. Setiap sel darah merah mengandung 640 juta molekul hemoglobin dan setiap molekul hemoglobin dewasa normal (Hb A) terdiri atas 4 rantai polipeptida α2β2, masing-masing dengan gugus hem nya sendiri. Berat molekul HbA adalah 68.000. Darah dewasa normal juga berisi Hb F α2γ2 dan Hb A2 α2δ2. Pada embrio dan janin hemoglobin Gower 1,Gower 2, Portland, dan fetal. Gen untuk rantai globin ini terdapat dalam 2 kelompok; kelompok β,δ, γ,ε pada kromosom 11 dan kelompok α,ζ pada kelompok 16. Pergeseran utama dari hemoglobin janin ke dewasa terjadi 3-6 bulan setelah lahir. 65% hemoglobin disintesa dalam eritroblas dan 25% pada stadium retikulosit.

GRANULOSITOPOIESIS

Granulopoiesis : mieloblast – promielosit – mielosit – metamielosit – granulosit batang - segmen

NeutrofilSel ini berdiameter 12-15 mm memiliki inti yang khas padat terdiri atas sitoplasma

pucat di antara 2 lobus dan 5 lobus dengan rangka yang tidak teratur dan banyak mengandung granula.

Prekursor paling dini dari neutrofil adalah mieloblas, sel yang mempunyai kontur yang halus dan tajam tidak bergerak, nukleusnya bundar atau oval, nucleoli 2-5, sitoplasma basofilik, dan mengandung sedikit granula. Mieloblas dengan pembelahan sel menjadi promielosit dengan kontur yang halus dan jelas, tidak bergerak, nucleus bundar atau oval, kromatin makin tebal, nucleoli berangsur menghilang, sitoplasma abu-abu, granula merah atau biru kehitaman. Sel ini menjadi mielosit yang memiliki granula spesifik, kromatin inti lebih padat dan nukleoli tidak terlihat. Dengan pembelahan sel, mielosit menjadi metamielosit dengan kontur ireguler, bergerak seperti amuba, nukleus bentuk tapal kuda, nucleoli tidak ada, sitoplasma abu-abu dengan granula primer. Sel ini kemudian membelah menjadi netrofil polimorfonuklear dengan kontur ireguler, bergerak seperti amuba , inti berlobus, kromatin kasar, granula merah muda keunguan.

Fungsi normal neutrofil sama dengan monosit, dapat dibagi dalam tiga fase :a. Kemotaksis (mobilisasi dan migrasi sel), sel fagosit akan ditarik ke bakteri atau tempat peradangan yang mungkin terjadi karena ada zat kemotaktik yang dibebaskan oleh jaringan yang rusak atau oleh komplemen b. Fagositosis, terjadi dengan cara zat asing (misalnya bakteri, jamur dll) atau sel tubuh hospes yang mati atau rusak di”makan” (fagositosis). c. Membunuh dan mencerna. Cara ini terjadi dengan 2 cara yaitu yang tergantung oksigen dan tak tergantung oksigen.

EosinofilSel ini serupa dengan neutrofil kecuali sitoplasmanya lebih kasar dan berwarna lebih

merah gelap dan jarang terdapat lebih dari 3 lobus inti. Mielosit eosinofil dapat dikenali tetapi stadium sebelumnya tak dapat dibedakan dengan prekursor neutrofil.

Fungsi eosinofil yaitu sebagai sel killer mirip neutrofil dan berfungsi juga sebagai sel imunomodulator yang melayani respons imun dan mencegah penyebaran.

BasofilBasofil terlihat hanya kadang-kadang dalam darah tepi normal. Basofil memiliki

banyak granula sitoplasma yang menutupi inti dan mengandung heparin dan histamin. Dalam

jaringan ia menjadi sel mast. Berfungsi sebagai sumber utama mediator kimia yang berperan dalam proses imunologi dan inflamasi.

MONOSITOPOIESIS

Pembagian sel-sel yang berasal dari proses pematangan monosit-makrog (fagosit mononuklear) adalah sebagai berikut myeloblas, promonosit, monosit sumsum, monosit darah dan makrofag jaringan. Monosit mencerna sel-sel yang mati atau yang rusak dan memberikan perlawanan imunologis terhadap berbagai organisme penyebab infeksi.

LIMFOPOIESISSel induk limfoid di dalam sumsum tulang menghasilkan sel progenitor B di dalam jaringan tersebut. Sel progenitor B ini akan mengalami pematangan menjadi sel B di dalam lingkungan sumsum tulang tersebut dan sel ini kemudian akan beredar melalui aliran darah menuju ke daerah sel B dari jaringan limfoid perifer. Sel pre B awal→ sel pre B → sel B imatur→ sel B matur.Sel induk limfoid maupun sel progenitor T primitif yang berasal dari sumsum akan berpindah melalui aliran darah dari sumsum tulang ke jaringan timus dimana terjadi pematangan (maturasi) menjadi sel T. Sel-sel T ini akan berpindah ke daerah sel T dari jaringan limfoid perifer. Limfoblas timus (protimosit) → tahap I atau timosit awal → tahap II atau timosit biasa → tahap III atau timosit matur → sel T matur.

MEGAKARIOSITOPOIESIS

Megakariosit jarang didapatkan pada darah perifer. Intinya biasa seperti jelly, sitoplasma berwarna biru muda dengan massa granula yang lebih tua. Massa ini akan pecah dan menjadi trombosit, yang merupakan partikel yang menyerupai sel, dengan ukuran yang lebih kecil dibanding eritrosit dan granulosit. Sekitar 60-70% trombosit yang telah dilepas dari sumsum tulang berada dalam peredaran darah, sedangkan sisanya sebagian besar terdapat dalam limpa. Trombosit berperan dalam hemostasis, modulasi respons inflamasi, sel efektor sitotoksik dan penyembuhan jaringan.

KESIMPULAN

Sistem hematopoietik mempunyai karakteristik berupa pergantian sel yang konstan dengan konsekuensi untuk mempertahankan populasi sel-sel darah melalui eritropoiesis, granulopoiesis, monositopoiesis, megakariositopoiesis, limfopoiesis. Stem sel adalah sebagai sumber yang tiada habisnya.

DAFTAR PUSTAKA

1. Lang, F. Color Atlas of Pathophysiology. New York: Thieme;20002. Hoffbrand AV. Pediatric Haematology. 3rd ed.Massachussetts: Blackwell Publishing; 20063. http://alexandria.healthlibrary.ca/documents/notes/bom/unit_5/Unit%205%202005/Lec-

01%20HEMATOPOISIS.xml.pdf