4 GENETIKA REPRODUKSI

Joserizal Serudji, Djusar Sulin

Pada fertilisasi terjadi penyatuan antara dua gamet yaitu ovum dan spermatozoa . Kedua gamet ini mengandung semua faktor sehingga individu yang baru terbentuk mewarisi faktor tersebut dari kedua orang tuanya. Dengan demikian konstitusi anak (keturunan) ditentukan oleh konstitusi herediter (yang diwariskan), dari orang tuanya, dalam perkembangannya diperngaruhi oleh sifat-sifat alam dan lingkungan .

Pembawa unsur-unsur pewarisan ini, yaitu gen, adalah kromosom yang berada dalam inti sel . Perbedaan gen menyebabkan terdapatnya perbedaan antar individu . Bila terjadi kelainan pada pembawa sifat maka kelainan ini punya potensi untuk diwariskan kepada anak-anaknya, yang bermanifestasi sebagai penyakit bawaan (keturunan). Oleh sebab itu terhadap pasien dalam usia reproduksi, harus diselidiki adanya riwayat kelainan bawaan, retardasi mental, Down syndrome dan lain-lain. Analisa terhadap keturunan akan membuka peluang untuk mengidentifikasi potensi transmisi genetik yang mungkin secara anamnesa tidak terungkapkan. Jika keturunan (anak) tidak dipunyai, maka informasi yang sangat relevan akan hilang.

SITOGENETIKA Manusia terdiri dari 23 pasang kromosom pada setiap selnya. Kromosom terdiri

dari lengan pendek (disimbulkan dengan p) dan lengan panjang (disimbulkan dengan q) yang keduanya dihubungkan oleh centromere .

Kromosom ini diberi nomor 1 s/d 22 dengan ukuran yang semakin kecil sementara kromosom seks ditempatkan pada urutan setelah kromosom autosom . Untaian kromosom digambarkan sebagai bentuk kerakteristik yang disebut dengan karyotipe.

Karyotipe dapat dilihat dari sel darah putih dengan proses tertentu di laboratorium Karyotipe yang normal ditulis dengan standar penamaan sebagai 46.XY (laki-laki) dan 46.XX (wanita). Euploid yaitu bila terdapat kromosom haploid (23) atau kelipatannya didalam germ cell. Kromosom diploid didapatkan pada individu normal. Walaupun triploidi (3 n) dan tetraploidi (4 n) digolongkan ke dalam haploid, tapi dapat menghasilkan abnormalitas fenotip yang biasanya mengakibatkan abortus spontan dan jarang sekali bisa lahir hidup. Penggunaan utama sitogenetik secara klinis adalah untuk mendiagnosa adanya aneuploidi (kelainan jumlah kromosom yang bukan kelipatan jumlah haploid) dan abnormalitas struktur, seperti deletion (hilangnya salah satu bagian kromosom) translocation. dan inversion. Aneuploidi yang paling sering adalah trisomi dan monosomi.Kelainan kromosom harus lebih di waspadai pada keadaan tertentu seperti usia ibu yang lebih tua. Pada keadaan ini sering ditemui Trisomi 21 (Down Syndrome), Trisomi 18, Trisomi 13; dan juga Trisomi kromosom seks seperti Klinefelter syndrome (47 XXY) dan 47 XXX). Kelainan pada kromosom autosom lebih sering menimbulkan kelinan fenotip yang berat dan retardasi mental dibandingkan dengan kelainan pada kromosom seks.

Sitogenetik sangat membantu dalam memahami kematian janin (reproductive fetal losse). Lebih dari separuh abortus yang terjadi pada trimester pertama mengalami kelainan kromosom dan walaupun resikonya berkurang dengan bertambahnya usia kehamilan namun resiko terulang pada trimester berikutnya masih cukup berarti. Resiko terulang pada kehamilan berikutnya juga lebih tinggi. Kelainan yang sering adalah translocation yang terdiri dari 2 tipe yaitu Roberstonian dan resiprocal. Translokasi bisa berimbang yang menunjukkan seperti fenotip normal dan tidak ada atau hanya sedikit material kromosom yang hilang. Translokasi tidak berimbang menimbulkan efek fenotip termasuk retardasi mental dan beberapa kelainan somatic. Pada Roberstonian translokation terjadi kerusakan lengan pendek dua kromosom acrocentric dan lengan panjang satu kromosom bergabung dengan lengan panjang kromosom yang lain. Sedangkan resiprocal translocation timbul bila dua kromosom rusak dan terjadi pertukaran material kromosom.

Analisa sitogenetik harus diutamakan pada individu dengan beberapa kelainan genetik dan retardasi mental. Dalam bidang Obstetri & Ginekologi di.antaranya adalah hipogonadism. Bila didapatkan pubertas yang terlambat disertai peninggian kadar gonadotropin harus diperiksa karyotipe untuk menyingkirkan adanya kelainan kromosom. Wanita dengan amenore primer dan adanya peninggian kadar gonadotropin bisa saja mempunyai koryotipe 46 XY . Demikian juga bila didapatkan amenore primer atau sekunder disertai kelainan jantung dan ginjal dengan koryotipe 45X. Kira-kira separuh dari wanita dengan amenore primer dan hipergonadotropic hipogonadism mempunyai kelainan pada kromosom X. Pemeriksaan sitogenetik juga harus dilakukan pada laki-laki dengan hipergonadotropic hipogonadism. Kelainan. karyotipe mungkin saja ditemukan pada kasus ini seperti Klinefelter syndrome (47 XXY).

GENETIKA MEDIK MOLEKULERDengan kemajuan dibidang genetik molekuler, penelusuran kromosom sampai ke

tingkat gen dapat dilakukan. Pengetahuan tentang struktur DNA penting sekali dalam memahami teknik biologi molekuler. DNA terdiri dari untai helik ganda (double stranded structure). Di samping gula posfat sebagai pembangun utama, didapatkan komplemen yang terdiri dari adenine (A) yang berikatan dengan thymine (T) dan guanine (G) yang berikatan dengan cytosine (C).Denaturation adalah pemisahan DNA menjadi dua untaian tunggal. Bila untaian tunggal bergabung sesamanya disebut dengan hibridization atau annealing.

Teknik DNABeberapa teknik DNA telah digunakan dalam diagnostik klinik.

Southern Blot AnalisisUntuk mempelajari struktur gen dengan deletion yang luas atau rearagement. Dengan teknik ini dapat diperiksa antara lain gen 21-hydroxilase pada congenital adrenal hyperplasia, gen reseptor androgen pada androgen insensitivity, gen globin pada thalasemia , gen dystrophin pada Duhene muscular destrophy dan gen cystic fibrosis tranmembrane conductance regulator protein pada cystic fibrosis.

Polymerase Chain Reaction (PCR)Hasilnya diperoleh dalam waktu yang lebih cepat. Dapat mendeteksi kelainan yang lebih kecil (point mutation). Penyakit yang dapat didiagnosis antara lain : cystic fibrosis, fragile X syndrome, achondroplasia, Duchene muscular dystrophy dan Hutington desease.

Dot Blots and Allele-Specific Oligonucleotide Hybridization (ASO)Sering didapat penyakit-penyakit mempunyai variasi mutasi yang berbeda diantara keluarga yang berbeda sehingga diagnosis klinik lebih sulit. Deteksi secara PCR terhadap setiap mutasi akan memerlukan waktu yang lama, Untuk itu digunakan pemeriksaan dengan cara Dot Blots and ASO. Harus diketahui bahwa cara ini hanya untuk mengetahui ada tidaknya suatu mutasi spesifik. Cara ini terutama dilakukan pada sickle cell anemia.

Tipe Mutasi Pada Penyakit Genetik ManusiaTipe mutasi pada penyakit genetik tergantung kepada penyakit tersebut dan adanya faktor etnik. Secara umum deletion terjadi pada 10% kasus. Mutasi yang lebih sering terjadi adalah point mutation. Sedangkan tipe lain adalah triple repeat expantion yang disebut juga anticipation .

Flourescent Insitu Hybridization (FISH) FISH adalah teknik yang dapat digunakan dalam hubungan dengan analisa karyotipe, tapi tidak bisa menggantikan teknik analisa karyotipe. Sama seperti pada teknik DNA, cuma disini sample dinilai dibawah mikroskop fluorecent. FISH dapat mendiagnosa trisomi, translocation dan gene deletion yang terlalu kecil untuk diperiksa dengan sitogenetik. Dengan perkembangan teknik mejadi multiple FISH kemampuan diagnostik semakin tinggi.

Teknik Evaluasi RNARNA dibentuk dari DNA oleh enzim RNA polymerase. Strukturnya hampir bersamaan dengan DNA. RNA sukar dianalisa karena enzim yang menghancurkan RNA (RNA ase) ada dimana-mana. Tidak seperti DNA, RNA hanya ada pada organ tertentu., seperti gonadotropin releasing hormone (GnRH) pada hypotalamus dan plasenta, FSH pada hypofise. Analisa dapat dilakukan dengan Dot Blot. Jika gen sangat sedikit dapat diperiksa dengan teknik Reverse transcriptase (RT)-PCR. Dengan cara ini RNA dicopy menjadi Complementary DNA oleh enzim reverse trancriptase.

POLA PEWARISAN PENYAKIT GENETIK

Penyakit genetik klasik

Pola pewarisan genetik klasik meliputi penyakit autosomal dan X-linked. Secara praktik penurunan penyakit Y-linked tidak penting kecuali gen penentu seks dan kemungkinan beberapa gen spermatogenesis. Bila dibutuhkan 2 kopi mutan gen (satu dari ibu dan satu dari bapak) untuk mendapatkan fenotip, maka gangguan ini disebut resesif . Jika hanya

dibutuhkan satu kopi gen mutan. disebut dominant. Pada penyakit tertentu didapatkan 2 mutasi pada lokus yang berbeda, disebut compound heterozigot.

Autosomal Resesif, Individu yang di kenai kelainan autosomal - resesif adalah homozigot (terdapat dua gen yang sifatnya sama) sedangkan orang tuanya heterozigot (terdapat dua gen yang sifatnya berbeda). Karakteristik penyakit autosomal-resetif adalah : a). Transmisi horizontal (saudara, kakak - adik), b). distribusi yang sama untuk laki-laki dan perempuan, c). resiko pewarisan 25 % untuk setiap kehamilan berikutnya bagi pasangan heterozigot, d). bagi keturunan (anak-anak) yang tampaknya normal, 2/3 adalah carier dan 1/3 nya adalah homozigot yang normal. Kelainan autosomal resesif diantaranya adalah sebahagian besar defekt enzim-enzim, Tay Sach, cystic fibrosis , sickle cell anemia, thalassemia dan ataxia telangectasia.. Bila terjadi perkawinan sedarah (consanguinitas) maka terjadi peningkatan resiko penyakit autosomal - resesif karena terjadinya sharing alele.

Autosomal-dominan, Pada kelainan ini hanya dibutuhkan satu kopi gen mutan untuk menghasilkan fenotip. Kadang-kadang didapatkan homozigot dan keadaan ini meningkatkan derajat kesakitan pada individu yang dikenai seperti yang terlihat pada pasien dengan familial type-2 hyperlipoteinemia, yang mengalami mutasi pada reseptor LDL. Type heterozigot meningkatkan resiko penyakit jantung pada usia pertengahan dan menderita lipoma, sedangkan type homozigot menderita penyakit jantung yang lebih hebat pada usia yang lebih muda ; dan biasanya merupakan penyakit jantung yang fatal di usia anak-anak. Karakteristik yang penting dari penyakit autosomal-dominan adalah a). tranmisi vertikal ( dari orang tua ke anak ), b). seks ratio, 50 : 50 , c). resiko rekuren untuk kehamilan berikutnya 50%. Contoh penyakit autosomal - dominan antara lain : neurofibromatosis, miotonic dystrophy, sebagian osteogenesis inperfecta, achodro plasia, penyakit Hutington, dan sebagian familial cancer syndrome seperti sindroma Li-Fraumeni, retino blastoma, Ca mamae & Ca ovarium . Mutasi dominan biasanya menimbulkan penyakit bila “protein encoded” dari alele mutan bergabung dengan produk protein encoded dari alele normal. Mekanisme seperti ini disebut dengan dominant-negative effect.

Gambaran penting penyakit autosomal-dominan adalah penetrance, variable expressivity dan anticipation. Penetrance adalah all or none phenomenan yang menunjukkan apakah orang tersebut mendapatkan atau tidak mendapatkan gen mutan yang memunculkan penyakit . Bila suatu gen mutan tidak selalu memunculkan penyakit, keadaan ini disebut dengan penetrance inkomplit / parsial ; misalnya penetrance 70%, maksudnya adalah hanya 70% dari mereka yang mengalami mutasi yang muncul menjadi penyakit. Penetrance inkomplit misalnya pada retinoblastoma dan split hand deformity. Variable expressivity menunjukkan variasi manifestasi suatu penyakit, baik dalam beratnya penyakit maupun bentuk kelainan yang muncul, termasuk yang terjadi dalam satu keluarga ; misalnya pada neurofibromatosis tipe I dan Marfan syndrome. Kadang kala derajat beratnya penyakit autosomal dominan meningkat dari satu generasi ke generasi berikutnya misalnya seperti pada myotonic distropy, keadaan seperti ini disebut anticipation.

X-linked resesif. Terjadi pada laki-laki dimana mutasi terjadi pada kromosom X. Gambaran klinis adalah a). hampir semuanya terjadi pada laki-laki, b). didapatkan dari carier wanita oleh separoh anak laki-lakinya, c). separoh anak wanita dari carier adalah carier yang beresiko tinggi untuk menurunkan kepada separoh anak laki-lakinya, d). tidak pernah diwariskan oleh laki-laki yang terkena penyakit ini kepada anak laki-lakinya, e). penyakit diwariskan melalui carier wanita. Laki-laki yang tekena disebut hemizigous karena mempunyai satu gen kromosom X mutan. Wanita jarang sekali dikenai penyakit ini, dan bila ada, kromosom X abnormal harus ada, misalnya wanita dengan karyotip 45 X atau yang mengalami translokasi X -autosom. Pada kasus ini analisa kromosom perlu dilakukan pada wanita dengan penyakit X-linked resesif, seperti pada Duchene muscular distrophy, Kallman syndrome, hemophilia A dan B dan androgen insensitivity syndrome.

X-linked dominant. Sangat jarang dan sukar dibedakan dengan penyakit turunan lain kerena memiliki karakteristik autosomal-dominant dan X-linked resesive. Sama seperti pada autosomal-dominant, gen mutan pada X-linked dominant terdapat hanya pada satu kromosom dan laki-laki maupun wanita dapat dikenai. Gambaran yang menonjol adalah : a). laki-laki yang terkena dengan pasangan normal tak mewariskan penyakit ini kepada anak laki-lakinya, b). laki-laki maupun wanita yang lahir dari carier wanita mendapat kemungkinan 50% dikenai pada setiap kehamilan, c). laki-laki dan wanita dapat dikenai, tapi pada kasus-kasus yang jarang wanita hampir dikenai 2 kali laki-laki. Penyakit X-linked dominant misalnya vitamin D resistant (hypophos phatemic) rickets, the urea cycle defect ornithine transcarbamilase (OTC) deficiency dan Rett syndrome. Pada Rett syndrome terdapat retardasi mental pada wanita sedangkan pada laki-laki bersifat letal, sehingga seolah-olah hanya mempunyai anak wanita saja. Pada fragille X syndrome terdapat retardasi mental dan macro-orchidism.

Pola pewarisan non klasikDisamping pola klasik , terdapat pula pewarisan non klasik seperti pada mitochondrial inheritance, uniparental disomy, genomic imprinting dan somatic cell and germline mosaicism.

Mitochondrial inheritance. Wanita mewariskan kelainan ini kepada seluruh anak-anaknya sedangkan laki-laki tidak demikian. Hal ini disebabkan ovum terdiri dari beberapa ribu sampai 100 ribu DNA mitochondria, sedangkan spermatozoa hanya beberapa ratus saja. Secara praktis setelah terjadi fertilisasi boleh dikatakan bahwa semua DNA mitochondria berasal dari pihak ibu. Penyakit DNA mitochondria biasanya mengenai organ yang membutuhkan energi tinggi seperti otot, otak, sistem syaraf pusat, jantung, ginjal dan organ kelenjar terutama pankreas. Penyakit yang tergolong disini antara lain Leber hereditary optic neuropathy (LHON), myoclonus epilepsy with ragged red fiber (MERRF) dan mitochonrial encephalopathy

Uniparental disomy ( UPD) . UPD adalah keadaan dimana kedua kromosom pada suatu pasangan kromosom berasal dari salah satu orang tua, misalnya pada Prader Willi syndrome, Angelman syndrom dan cytic fibrosis. Meskipun cytic fibrosis merupakan penyakit autosomal resesif, tapi dapat ditemukan keadaan yang membingungkan pada satu keluarga. Salah satu orang tua heterozigot sedangkan yang lain homozigot normal ,

mendapatkan anak dengan cytic fibrosis. Analisa DNA menunjukan bahwa kedua kromosom berasal dari orang tua yang sama (ibu). Ini memperlihatkan pentingnya pewarisan pasangan kromosom baik dari bapak maupun ibu .

Genomic imprinting . Dimaksudkan sebagai ketidak seimbangan expreasi alele dari bapak maupun ibu, misalnya Prader Willi syndrom dan Angelman syndrom dimana terjadi deletion pada kromosom 15 q11q13. Pada Prader Willi syndrom deletion terjadi pada kromosom paternal sedangkan pada Angelman terjadi pada kromosom maternal .

Germline mosaicism . yaitu terdapatnya alele mutan pada gamet tetapi tidak terdapat pada sel-sel lain . Keadaan ini dapat menerangkan mengapa orang tua dengan fenotip normal mempunyai anak dengan kelainan autosomal dominan atau non carier melahirkan anak laki-laki dengan penyakit X-linked, misalnya achondroplasia dan Duchene muscular distrophy. Pada somatic sel mosaicism mutasi hanya terjadi pada beberapa sel saja pada satu organ misalnya ; pada neoplasma jinak dan cancer .

Kelainan kompleks ( poligen / multi faktor ),

Kebanyakan penyakit manusia tidak mengikuti pola pewarisan Mendel dengan tegas, yang mungkin merupakan pengaruh dari sejumlah faktor-faktor gen dan lingkungan. Tidak ditemukan riwayat adanya penyakit tersebut atau individu yang dikenai dalam suatu keluarga, seperti hipertensi, DM, cleft palate, schizophrenia, manic depressive, neural tube defect, pyloric stenosis dan congenital heart anomalies. Resiko rekuren berkisar antara 1-4 %, tergantung kepada tipe penyakit, prevalensi dan banyaknya anggota keluarga yang dikenai . Pada kelainan tertentu juga di pengaruhi oleh jenis kelamin.

KEPUSTAKAAN

1. Harper, P.S : Practical Genetic Concelling, Oxford, Butterworth - Heinemann, 1993.

2. Layman, L.C ; Reproductive Genetics (In) Seifer, D.B, Samuels, P & Kniss, D.A ; The Phyiologic Basis of Gynecology and Obstetrics , Philadephia, Lippincott Willliams & Wilkins, 2001.

3. Martin .A.O; Cytogenetic, (In) Sciarra Jip (ed) : Gynecology and Obstetrics, Philadephia, J.B Lippincott Company, 1992.

4. Roberts J.A.F & Pembrey, M.E : An introduction to medical Genetics. alih Bahasa Hartono, Pengantar genetika Kedokteran, Jakarta, 1995.

5. Ward, K : Genetics and Prenatal Diagnosis (In) Scott J.R ( ed ) . Danforth’s Obstetrics and Gynecology, Philadephia J.B, Lippincatt Company , 1994.