Peranan Nitric Oxide (NO) dan Asymetric dimethylarginine (ADMA) dalam sistem kardiovaskuler

AKHIR-akhir ini kelainan kardiovaskuler sering dikaitkan dengan disfungsi  endotel. Endotel memegang peranan penting dalam mempertahankan tonus dan struktur pembuluh darah. Endotel menghasilkan mediator vasoaktif terpenting yaitu Nitric Oxide (NO), mediator ini akan mempengaruhi beberapa mekanisme sistem  kardiovaskuler seperti, mengatur tonus pembuluh darah (mediator vasodilatasi pembuluh darah), struktur pembuluh darah (menghambat proliferasi sel otot polos pembuluh darah). <1> 
Gangguan pembentukan NO akan mengganggu tonus, struktur pembuluh darah, dan menyebabkan terjadinya arteriosklerosis. Disfungsi endotel ditandai dengan penurunan bioavaibilitas dari produksi Nitric Oxide Synthase (NOS). NO terbentuk dari asam amino arginin melalui Nitric Oxide Synthase (NOS) yang bersamaan dengan Citruline, diketahui terdapat tiga  bentuk NOS; neuronal NOS (nNOS atau NOS1), endothelial NOS (eNOS atau NOS2), dan inducible NOS (iNOS atau NOS3). Dengan adanya disfungsi endotel akan menyebabkan peningkatan vasokonstritor dan atau panurunan vasodilatasi.<1>
Asymetric dimethylarginine (ADMA) adalah inhibitor endogen terhadap NOS, oleh karena itu adanya ADMA menghambat pembentukan NO sehingga fungsi endotel dalam mengatur tonus dan struktur pembuluh darah terganggu. Peningkatan kadar ADMA sering ditemukan pada penderita dengan diabetes mellitus, hipertensi, gagal jantung kronik dan penyakit arteri koroner. Dikarenakan dampak yang merugikan   dengan meningkatnya kadar ADMA, maka kelainan kardiovaskular dapat meningkat juga.<1>

1.   Nitric Oxide (NO)
Pada awal penemuannya pada tahun 1980 oleh Furchgott dan Zawadzki, Nitric Oxide dikenal sebagai Endhothelium Deriveted Relaxing Factor (EDRF). NO merupakan gas radikal bebas dan sangat reaktif. Nitric Oxide (NO) disintesa dari L-Arginine, dengan pengaruh enzim Nitric Oxide Synthase (NOS). Terdapat tiga bentuk isoform NOS yaitu : neuronal NOS (nNOS atau NOS1), endothelial NOS (eNOS atau NOS2), dan inducible NOS (iNOS atau NOS3). Enzim eNOS, suatu bentuk enzim yang bersifat dependen Ca, berperan dalam produksi sebagian besar NO pada pembuluh darah yang sehat dilepas secara kontinyu oleh sel endotel arteri dan vena. nNOS merupakan bentuk khusus dari eNOS yang berfungsi pada sistem saraf. iNOS, merupakan suatu bentuk enzim yang dapat diinduksi, dapat ditemukan dan dilepas oleh miosit, makrofag, dan sel endotel pembuluh darah kecil yang diaktifkan serta dapat diinduksi oleh stimulus imunologis oleh sitokin dan endotoxin. Nitric oxide disintesis oleh sel  endotel dari L-arginine dan oksigen molekular. Aliran darah dan tekanan pada endotel yang disebabkan oleh aliran darah menginduksi sintesis NO melalui fosforilasi nitric oxide synthase (NOS). Nitric oxide synthase mengkatalisis reaksi dengan mengkonversi L-arginine menjadi citrulline dan NO serta memerlukan bantuan calmodulin dan pteridintetrahydrobiopterin (BH4) sebagai kofaktor. <2>
Efek biologik NO adalah: <3>
1.    Mencegah disfungsi endotel, menghambat beberapa molekul adesi (e-selektin, ICAM, VCAM), menghambat pengikatan monosit maupun PMN.
2.    Menghambat terjadinya agregasi trombosit sehingga mencegah terjadinya hiperkoagulasi darah.
3.    Vasodilatasi
4.    Mencegah Oksidasi LDL sehingga dapat menghambat terbentuknya foam cell.
5.    Menghambat terbentuknya growth factor sehingga menghambat terjadinya proliferasi ototpolos pembuluh darah.
6.    Mencegah terbentuknya stres oksidatif sehingga mencegah kematian endotel (apoptosis intriksi).

Gambar 1. Efek pleiotropic nitric oxide pada sistem kardiovaskular.

2.   Asymmetric dimethylarginine (ADMA)
Asimetris dimethylarginine (ADMA) adalah molekul endogen yang dapat dideteksi dalam darah manusia dan urin, sebagai   inhibitor dari NOS. Sintesis NO berasal dari prekursor asam amino L-arginin, dimana reaksi ini diperantarai oleh enzim yang disebut NO sintetase. Vallance et al melaporkan bahwa asimetris dimethylarginine adalah anggota salah satu kelompok zat yang hadir dalam konsentrasi cukup tinggi untuk menghambat sintesis NOS. Beberapa penelitian menunjukkan ADMA menghambat produksi NO secara in vitro dan konsentrasinya dapat diukur dalam plasma pasien dengan penyakit kardiovaskular.<5>
Asimetrik dimetilarginin disintesa ketika residu arginin pada protein mengalami metilasi oleh enzim Protein Arginine Methyl Transferase (PRMT). Selain ADMA, PRMT dapat menghasilkan Symmetric Dimethylarginine (SDMA) dan N-monomethyl L-arginine (L-NMMA). ADMA dan L-NMMA merupakan inhibitor terhadap NOS, sedangkan SDMA tidak dapat menginhibisi NOS. Jumlah ADMA dalam darah lebih besar 10 x lipat dibandingkan L-NMMA sehingga peningkatan kadar ADMA sangat bermakna terhadap penurunan jumlah produk NO.<1>
Metabolisme ADMA, asimetrik dimetilarginin yang dihasilkan dari metilasi protein melalui proteolisis akan diatur kadarnya dalam darah melalui dua mekanisme, yaitu melalui metabolism dihati dan ekskresinya oleh ginjal. Pada keadaan normal 80% ADMA akan dimetabolisme di hati menjadi sitrulin dan dimetilamin. ADMA di ekskresi kurang lebih 20% melalui ginjal dan 80% dimetabolisme dihati menjadi sitrulin dan dimetilamin, sedangkan SDMA hampir 100% di eksresi melalui ginjal tanpa modifikasi. Pada penyakit ginjal kronis, ada penurunan produksi nitric oxide dan terjadi peningkatan ADMA dan SDMA. Sehingga pada penderita penyakit ginjal kronis memiliki risiko tinggi terjadinya  kelainan kardiovaskuler.<1>

Gambar 2. Efek ADMA terhadap kardiovaskuler.<8>

3.   ADMA dan Nitric Oxide Synthase (NOS)
ADMA merupakan inhibitor reversibel yang cukup poten terhadap ketiga NOS (nNOS,eNOS,iNOS). Agar aktivitas NOS Optimal, maka dibutuhkan adanya sejumlah kofaktor termasuk nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH), tetrahydrobiopterin (BH4), substrat L-Arginine dan Ca++ NO berdifusi dari sel asal ke sel target. NO reversibel mengikat kelompok heme di guanylate cyclase (GC), larut untuk membentuk kompleks Nitrosyl dalam jaringan target yang mengarah ke produksi cGMP. cGMP pada gilirannya  mengaktifkan protein kinase G (PKG) di otot polos, menurunkan Ca++ intraselular, menghasilkan defosforilasi rantai ringan myosin yang menyebabkan penurunan   tonus vaskuler. Aksi dari cGMP dapat dihentikan pada keadaaan hidrolisis oleh golongan phosphodiesterases atau pemakaian jangka panjang phosphodiesterase  inhibitor. Ketika NO diproduksi dalam   jumlah cukup besar, seperti pada keadaan setelah induksi iNOS, NO mampu mengadakan umpan balik negatif untuk menghambat aktivitas NOS oleh enzim s-nitrosylating. Produk akhir dari aktivitas NOS  meliputi nitrat (NO2-) dan nitrit (NO3-), spesies oksigen dismutase (SOD), jika bereaksi dengan superoksida, menjadi bentuk peroxynitrite (ONOO-).<1>
Dalam kondisi patologis konsentrasi plasma ADMA meningkat tiga kali sampai sembilan kali lipat, itu berarti keluaran NO dapat dihambat sekitar 30-70%. Efek ini  dapat diperkuat oleh aksi transporter cationic amino acid transporter family (CAT) yang mampu meningkatkan konsentrasi methylarginin hingga 10 × lebih didalam daripada di luar sel. Beberapa transporter memiliki afinitas yang lebih tinggi untuk methylarginin dari arginin dan karena itu akan cenderung meningkatkan methylarginine intraseluler. Dengan demikian, perubahan kecil dalam tingkat plasma ADMA dapat menghasilkan perubahan besar intrasel. Efek lain dari meningkatnya kadar ADMA intraseluler adalah uncoupling dari eNOS, yang mengarah ke produksi superoksida dan kenaikan stres oksidatif yang mendasari patologi banyak penyakit kardiovaskular. Sifat selektif metabolisme ADMA oleh DDAH adalah berarti ADMA /rasio SDMA efektif menunjukkan metabolisme DDAH. Akibatnya, tingkat SDMA ditentukan oleh aktivitas PRMT dan klirens ginjal dan karena itu dapat menjadi penanda yang berguna fungsi ginjal. Memang, SDMA berkorelasi dengan bersihan kreatinin, sementara tingkat ADMA tidak berkorelasi dengan tingkat filtration glomerulus.<1> 
Kesimpulan adanya ADMA dalam jumlah yang berlebih dapat menghambat pembentukan NO sehingga terjadi penurunan vasodilatasi, peningkatan adhesi sel, peningkatan agregasi platelet, dan peningkatan proliferasi sel otot polos pembuluh darah. Peningkatan ADMA juga mengakibatkan peningkatan ROS yang diikuti peningkatan stres oksidatif. Pada akhirnya peningkatan ADMA memberikan efek negatif terhadap fungsi kardiovaskuler seperti penurunan fungsi sel otot jantung, penurunan fungsi endotel, penurunan perfusi otot jantung, dan penurunan angiogenesis. Sehingga peningkatan ADMA menunjukkan adanya gangguan fungsi kardiovaskuler. 

Ahmad Yasa
Residen Kardiologi FK UNS