Pengembangan Penggunaan Enzim Collagenases dan Matrix Metallopeptidase sebagaI Pengobatan Keloid

Akhir-akhir ini banyak dilakukan penelitian untuk mencari alternatif pengobatan keloid menggunakan bahan alam yang diyakini dapat menyembuhkan dan menekan efek samping obat. Salah satu bahan alam berkhasiat obat yang banyak diteliti manfaatnya untuk kasus seperti keloid adalah enzim collagenases dan matrix metallopeptidase. Matrix metallopeptidase atau yang disebut juga dengan matrix metalloproteinase (MMP) merupakan enzim yang paling penting dalam degradasi molekul makro matriks ekstraselular dalam jaringan penyambung yaitu proteinase atau endopeptidase yang memecah ikatan peptida internal dari suatu protein. 

Matrix metalloproteinases (MMPs) memainkan peran sentral dalam pengembangan, remodelling, dan perbaikan jaringan vertebrata. Mereka dapat ditemukan didalam lisosom yang mana bekerja saat terjadi proses pengambilan protein secara endositosis atau dapat juga ditemukan ekstraselular didalam ruang periselular dan jauh dari sel.

Enzim Collagenases merupakan salah satu anggota keluarga matrix metalloproteinase. Matriks metallaproteinase yang tergolong sebagai Collagenases adalah MMP-1, MMP-8, dan MMP-13 [8]. Kolagenase diproduksi oleh sel-sel jenis sel stromal, sel ephitel, makrofagus dan leukosit. Usus merupakan organ dalam pencernaan ikan yang tersusun dari sel-sel epitel. Selain pada usus, kolagenase terdapat pada organ dalam ikan tuna (Thunnus sp.) dan hepatopankreas kepiting raja (Paralithodes camtschaticus). 

Dengan kemampuannya untuk memotong rantai protein kolagen tiga heliks, enzim kolagenase bekerja dengan menargetkan semua kolagen dari mamalia, menghasilkan isolasi sel. Lebih khusus lagi, enzim kolagenase bekerja dengan mendegradasi kolagen yang ditemukan dalam matriks ekstraseluler. Kumpulan molekul inilah yang pada dasarnya menambatkan sel ke jaringan, memberikan dukungan biokimia dan struktural. tergantung dari jenis enzim kolagenase, setelah jaringan terpapar enzim kolagenase, ia akan mengikat dan memotong ujung fibril kolagen atau bagian tengah monomer kolagen. 

Setelah struktur triple heliks dipotong, mereka mulai terurai dan terjadi denaturasi. Pada titik ini, pada dasarnya menjadi gelatin. mekanisme kerja inilah yang dimanfaatkan untuk menyembuhkan luka kulit, kontraktur bekas luka (keloid) hingga penelitian dan pencegahan penyakit lainnya.

Enzim telah digunakan sebagai obat terapi untuk berbagai patologi. Kemajuan dalam bioteknologi dan rekayasa protein telah menjelaskan studi tentang potensi enzim sebagai alat terapeutik dan jalur metabolisme yang terlibat dalam berbagai penyakit. Akibatnya, enzim rekombinan telah muncul sebagai pengobatan baru untuk banyak penyakit seperti kelainan genetik (LSD, CF, dan lain-lain) dan kanker, di antara aplikasi medis lainnya. Pendekatan yang berbeda sedang dikembangkan untuk mengatasi kekurangan detail, seperti enkapsulasi dan modifikasi enzim, serta pemantauan respon imun pasien. 

Bekas luka keloid disebabkan oleh pertumbuhan jaringan granulasi (kolagen tipe 3) yang berlebihan di tempat cedera kulit yang telah sembuh, yang tidak segera digantikan oleh kolagen tipe 1. Keloid adalah lesi elastis yang stabil atau nodul berserabut cerah yang dapat berubah warna dari merah muda menjadi merah atau coklat tua. Keloid tidak boleh disamakan dengan bekas luka hipertrofik, yang merupakan bekas luka yang tumbuh yang tidak tumbuh di luar batas-batas luka asli. Kolagenase yang diupayakan dengan kompresi tampaknya merupakan perawatan yang aman dan cukup efektif untuk penyakit keloid.

Kolagenase serta MMP-13 dan MMP-18 adalah enzim yang memecah empat jenis kolagen (I, II, III, dan IV), dan hanya enzim protease yang mampu menghidrolisis domain triplehelical kolagen dalam berbagai kondisi fisiologis. Fibril kolagen interstisial tahan terhadap degradasi oleh sebagian besar enzim protease. Hanya MMP-1, MMP-2, dan MMP-3 yang dapat memulai degradasi kolagen heliks tiga yang utuh dan kolagen tipe I, II, dan III menjadi bagian satu dan tiga perempat. MMP-1 dan MMP-13 secara istimewa membelah kolagen tipe II dan III, masing-masing, sementara kolagenase memiliki penutup yang merupakan bagian dari spesifisitas substrat. 

MMP-8, bagaimanapun, mendegradasi kolagen tipe I tiga kali lebih kuat daripada MMP-1 atau MMP-13. Setelah pembelahan awal, fragmen kolagen fibrilar menjadi rentan terhadap degradasi lebih lanjut oleh berbagai MMP seperti MMP-2, MMP-3, dan MMP-9 [6]. Pada saat kolagen dibelah menjadi potongan-potongan yang lebih kecil, enzim endogen membantu memecah zat berserat.

Peran langsung dari HMGB-1, MMPs, dan vitamin D pada keloid dan bekas luka hipertrofik belum dapat dijelaskan, dan hubungan antara ketiga faktor ini dalam patogenesis kondisi ini masih belum jelas. Namun, temuan dari literatur saat ini menunjukkan kemungkinan interaksi antara MMP dan vitamin D yang dapat mempengaruhi pembentukan bekas luka. Studi oleh Zhang et al65 menemukan bahwa 1,25(OH)2D3 menghambat produksi ECM yang diinduksi TGF-, meningkatkan aktivitas MMP-9, dan meningkatkan ekspresi faktor pertumbuhan hepatosit. 

Oleh karena itu, 1,25(OH)2D3 dapat mengerahkan efek antifibrotik melalui mekanisme yang sebagian dimediasi oleh MMP. Kekurangan vitamin D kemudian akan meningkatkan kecenderungan fibrosis berlebihan. 

Keterlibatan HMGB-1 lebih tidak jelas. Sebuah studi oleh Kao et al70 menemukan bahwa HMGB-1 mendorong sel stellate hati in vitro menuju fibrogenesis dan menekan aktivitas MMP-2 (tetapi bukan MMP-9). Hasil ini bertepatan dengan diskusi sebelumnya tentang HMGB-1 sebagai mediator profibrotik, tetapi agak bertentangan dengan hasil studi oleh Limana et al,71 yang menemukan bahwa HMGB-1, ketika disuntikkan ke jantung tikus yang gagal dan mengalami infark, mengurangi deposisi kolagen, meningkatkan aktivitas MMP-2 dan MMP-9, dan menurunkan tingkat TIMP-3. Ada kemungkinan bahwa HMGB-1 memiliki efek yang berbeda pada fibrosis dan efek ini bergantung pada lokasi dan/atau organ.

 Diperlukan studi tambahan yang menyelidiki peran HMGB-1 dalam fibrosis kulit dan aktivitas MMP.

Dalam penelitian Bae-Harboe, ditemukan bahwa injeksi kolagenase yang dikombinasikan dengan anting kompresi menghasilkan pengurangan ukuran keloid secara keseluruhan sebesar 66% secara signifikan. Pengurangan ukuran maksimal terjadi setelah bulan pertama pada dua pasien yang keloidnya dipotong sebelum pengukuran terjadwal berikutnya pada bulan ke-10; setelah 10 bulan pada dua pasien yang terlihat pada setiap kunjungan studi terjadwal dengan kekambuhan yang sedikit dan ditandai pada bulan ke-12; dan 12 bulan setelah penyuntikan pada dua pasien lainnya. Hasilnya sangat menjanjikan pada pasien-pasien ini, yang semuanya memiliki riwayat kambuhnya keloid setelah eksisi.