(Paper)Dinamika Aqueous Humour semoga bermanfaat ya

I.

Pendahuluan Aqueous Humour adalah cairan jernih yang dihasilkan oleh korpus siliaris

yang mengisi kamera okuli posterior dan kamera okuli anterior. Volumenya sekitar 250 mikroliter dan kecepatan pembentukannya bervariasi diurnal sekitar 23 mikroliter/menit. 1,2,4,6,8 Komposisi aqueous humour serupa dengan plasma, kecuali bahwa cairan ini memiliki konsentrasi askorbat, piruvat, dan laktat yang lebih tinggi serta protein, urea, dan glukosa yang lebih rendah. 1,2,4,6,8 Struktur dasar mata yang berhubungan dengan aqueous humour adalah korpus siliaris, sudut kamera okuli anterior, dan sistem aliran aqueous humour. Sistem aliran aqueous humour melibatkan trabecular meshwork, kanalis schlemm, dan saluran kolektor.3,5,6,8,9 Aqueous humour memegang peranan penting dalam fisiologi mata yaitu antara lain sebagai pengganti sistem vaskular untuk bagian mata yang avaskular

seperti

kornea

dan

lensa.

Aqueous

humour

berputar

dan

mempertahankan tekanan intraokular yang penting bagi pertahanan struktur dan penglihatan mata.1,2,4,6,8,9 Aqueous humour diproduksi melalui tiga mekanisme fisiologis yaitu secara difusi, ultrafiltrasi, dan transport aktif. 1,2,3,4,5,8,9 Mekanisme aliran aqueous humour dari kamera okuli posterior melalui pupil ke kamera okuli anterior keluar ke sistem sistemik melalui dua rute berbeda yaitu melalui trabecular flow dan uveoscleral outflow. 2,3,5,7,9 Penyakit yang berhubungan dengan gangguan pembentukan dan mekanisme aliran aqueous humour adalah glaukoma. 2,3,4,5,6,10 Tekanan intraokuli yang tinggi merupakan salah satu tanda dari penyakit glaukoma. Dimana terjadi gangguan dalam pembentukan aqueous humour., gangguan resistensi aliran keluar dan peningkatan tekanan vena episklera. 2,6,7 Ada beberapa teknik pemeriksaan untuk mengukur pembentukan dan aliran aqueous humour yaitu teknik yang tergantung pada tekanan dan metode tracer.4 Ada beberapa jenis obat yang berpengaruh pada pembentukan dan aliran aqueous humour, seperti golongan beta bloker, adrenergik agonis, dan prostaglandin analog. 11 II.

Anatomi

Struktur dasar mata yang berhubungan dengan aqueous humour adalah korpus siliaris, sudut kamera okuli anterior, dan sistem aliran aqueous humour. 3,5,6,8,9 A.

Korpus Siliaris Berfungsi sebagai pembentuk aqueous humour. Memiliki panjang 6 mm,

berbentuk segitiga pada potongan melintang, membentang ke depan dari ujung anterior koroid ke pangkal iris. Terdiri dari dua bagian : pars plicata (2mm) dan posterior: pars plana (4mm). Tersusun dari dua lapisan sel epitel siliaris a.

Non pigmented ciliary epithelium (NPE)

b.

Pigmented ciliary epithelium (PE)

Aqueous humour disekresikan secara aktif oleh epitel tak berpigmen. Sebagai hasil proses metabolik yang tergantung pada beberapa sistem enzim, terutama pompa Na+/K+-ATPase, yang mensekresikan ion Na+ ke ruang posterior. Sawar darah-aqueous

mengontrol secara selektif dalam mensekresikan

substansi (aqueous humour). Kapiler badan siliaris yang permeabel (fenestrated) menyebabkan molekul besar dapat melewati kapiler. Namun, zonula tight junction pada NPE mencegah molekul melewati antarsel, hal ini menyebabkan molekul lebih bergerak ke posterior chamber dibandingkan bergerak antarsel. Hal lain yang berperan dalam mekanisme transpor ini adalah kadar protein. Kadar protein di aqueous humour jauh lebih rendah dibandingkan kadarnya pada plasma, sehingga protein keluar melewati pembuluh darah siliaris melalui fenestrata tetapi tidak masuk ke posterior chamber dikarenakan adanya sawar tight junction pada sel NPE. ( clinical anatomy of the visual system). Sementara itu, iris merupakan organ yang permeable terhadap aqueous humour, dimana aqueous humour masuk ke stroma melalui permukaan kripta.Untuk mencegah molekul besar keluar dari pembuluh darah iris dan mengganggu komposisi dari aqueous humour, kapiler iris tidak berlubang (no fenestration) dan sel endotel iris yang mempunyai zonula okluden junctions. ( clinical anatomy of the visual system).

Gambar. Anatomi korpus siliaris (clinical anatomy of the visual system)

Gambar. Anatomi Mata yang berhubungan dengan Aqueous Humour. Pada gambar terlihat zonula membatasi kapitas vitreus dan posterior chamber, serta iris menjadi pembatas antara anterior chamber dengan posterior chamber. Shaffer,Becker. Aqueous

Humour Formation in Diagnosis and Therapy of the Glaucomas, 8th edition, Mosby Inc, 2009,

B.

Sudut Kamera Okuli Anterior Memegang peranan penting dalam proses aliran aqueous humour. Dibentuk oleh akar iris, bagian paling anterior korpus siliaris, sklera spur, trabecular meshwork, dan garis schwalbe (bagian akhir dari membran descement kornea).

C.

Sistem Aliran Aqueous Humour Melibatkan trabecular meshwork, kanalis schlemm, saluran kolektor, vena aqueous, dan vena episklera. 1.

Trabecular Meshwork Suatu struktur mirip saringan yang dilalui oleh aqueous humour, 90%

aqueous humour mengalir melalui bagian ini. Terdiri dari 3 bagian: a. Uvea Meshwork Bagian paling dalam dari trabecular meshwork, memanjang dari akar iris dan badan siliaris ke arah garis schwalbe. Susunan anyaman trabekular uvea memiliki ukuran lubang sekitar 25 mikrometer hingga 75 mikrometer. Ruangan intertrabekular relatif besar dan memberikan sedikit tahanan pada jalur aliran aqueous humour. b. Corneoscleral Meshwork Membentuk bagian tengah terbesar dari trabecular meshwork, berasal dari ujung sklera sampai garis schwalbe. Terdiri dari kepingan trabekula yang berlubang elips yang lebih kecil dari uveal meshwork (5 mikrometer-50 mikrometer). c. Juxtacanalicular (endothelial) Meshwork Membentuk bagian paling luar dari trabecular meshwork yang menghubungkan corneoscleral meshwork dengan endotel dari dinding bagian dalam dari kanalis schlemm. Bagian trabecular meshwork ini berperan besar pada tahanan normal aliran aqueous humour. Studi Gray, dkk menyatakan sawar pertama, yaitu sel

endotel dari canalicular outflow pathway memegang peranan penting dalam resistensi pergerakan aqueous humour, dimana hal ini bermakna dalam pengaturan dinamika aqueous humour dan pengaturan tekanan intraokuli. (gray, 2009)

Anatomi aliran kanal. (a) uveal meshwork; (b) corneoskleral meshwork; (c) garis schwalbe; (d) kanal schlemm; (e) kanal konektor; (f)muskulus longitudinalis dari prosesus siliaris; (g) scleral spur (Kanski)

2.

Kanalis Schlemm Merupakan saluran pada perilimbal sklera, dihubungkan oleh septa. Dinding bagian dalam dari kanalis schlemm dibatasi sel endotel yang ireguler yang memiliki vakuola yang besar. Dinding terluar dari kanal dibatasi oleh sel rata yang halus dan mencakup pembukaan saluran pengumpul yang meninggalkan kanalis schlemm pada sudut miring

dan berhubungan secara langsung atau tidak langsung dengan vena episklera. 3.

Saluran Kolektor Disebut juga pembuluh aqueous intrasklera, berjumlah 25-35 dan meninggalkan kanalis schlemm pada sudut lingkaran ke arah tepi ke dalam vena episklera. Pembuluh aqueous intrasklera ini dibagi ke dalam dua sistem. Pembuluh terbesar berjalan sepanjang intrasklera dan berakhir langsung ke dalam vena episklera (sistem direk) dan beberapa saluran kolektor membentuk pleksus intrasklera sebelum memasuki vena episklera (sistem indirek).

Gambar. Bagian-bagian dari trabecular meshwork yang terdiri dari tiga lapisan, yaitu uveal, corneoskleral, dan juxtakanalikular (AAO, glaucoma) yang no 1

III.

Fisiologi Aqueous humour disekresi oleh epitel badan siliaris dengan kecepatan 2-3 mikroliter/menit mengisi kamera okuli posterior 0,06 mililiter dan kamera

okuli anterior 0,25 mililiter 1,2,4,5,6 Aqueous humour memegang peranan eanting dalam fisiologi mata manusia yaitu : -

Sebagai pengganti sistem vaskuler untuk bagian mata yang avaskuler, seperti kornea dan lensa.

-

Memberi nutrisi penting bagi mata seperti oksigen, glukosa, dan asam amino.

-

Mengangkut metabolit dan substansi toksik seperti asam laktat dan karbondioksida.

-

Aqueous humour mengandung askorbat dalam kadar yang sangat tinggi yang berperan daam membersihkan radikal bebas dan melindungi mata dari serangan sinar ultraviolet dan radiasi lainnya.

-

Dalam kondisi yang berbeda seperti inflamasi dan infeksi, aqueous humour memberi respon imun humoral dan seluler. Selama inflamasi pembentukan aqueous humour menurun dan meningkatkan mediator imun. 1,4,6,8,9

Rute aliran aqueous. (a) trabekular; (b) uveoskleral; (c) iris (kanski)

Komposisi Aqueous Humour

Komposisi aqueous humour normal antara lain air (99,9%), protein (0,04%), dan yang lainnya yaitu Na+ (144 mm/kg), K+

(4,5 mm/kg), Cl-

(110mmol/kg), glukosa (6,0 mm/kg), asam laktat (7,4 mm/kg), asam amino (0,5 mm/kg), inositol (0,1 mmol/kg). 4,6,8 Komposisi aqueous humour ditentukan oleh transfer selektif (contoh : Na+, K+, Cl-,Water channel, Na+/ K+ ATP ase , K+ Channel , ClChannel , H+ATP-ase) yang berperan dalam sekresi aqueous humour oleh epitel siliaris. Aktivitas dan distribusi seluler di sepanjang membran sel PE dan NPE menentukan pengaturan sekresi dari stroma ke kamera okuli posterior yang meliputi tiga langkah : -

Mengambil larutan dan air dari permukaan stroma oleh sel PE.

-

Pemindahan dari sel PE ke NPE melalui gap juncton

-

Pemindahan larutan dan air dari sel NPE ke kamera okuli posterior. Dengan cara yang sama mekanisme transpor larutan dan air dari

kamera okuli posterior kembali ke stroma. Dalam resorpsi ini, transpor lain mungkin juga terlihat dalam pengeluaran Na+, K+, dan Cl- kembali ke stroma. 1 Komposisi aqueous humour merupakan keseimbangan yang dinamis yang ditentukan oleh produksi, aliran keluar, dan pertukaran dalam jaringan pada kamera okuli anterior. Komposisi aqueous humour lainnya yaitu : ion anorganik, ion organik, karbohidrat, glutation, urea, protein, faktor pengatur pertumbuhan, oksigen, dan karbondioksida. 1

Gambar. Sel PE dan NPE, serta arah transport substrat nya, dimana gap junction antara sel PE dan NPE antarsel melewatkan ion dan zat terlarut secara bebas. PE, pigmented ciliary epithelium; NPE, nonpigmented ciliary epithelium; GJ, gap junction; TJ, tight junction. (journal, mohammad) Pembentukan Aqueous Humour Pembentukan aqueous humour adalah suatu proses biologis yang mengikuti irama sirkadian. Aqueous humour dibentuk oleh korpus siliaris yang masing-masing dibentuk oleh dua lapis epitel diatas stroma dan dialiri oleh kapiler-kapiler fenestrata, yang berisi pembuluh kapiler yang sangat banyak, yang terutama difasilitasi oleh cabang lingkar arteri utama dari iris. 2,3,4,6,9 Permukaan apikal dari lapisan epitel luar yang berpigmen dan lapisan epitel dalam yang tak berpigmen berhadapan satu dengan yang lainnya dan disatukan oleh tight junction, yang merupakan bagian penting berhubungan dengan sawar darah-aqueous. Lapisan epitel dalam yang tak

berpigmen yang menonjol ke kamera okuli posterior, berisi banyak mitokondria dan mikrovili, sel-sel ini diduga sebagai tempat yang pasti dari produksi aqueous humour. 2,3,4,6,9 Aqueous humour diproduksi melalui tiga mekanisme fisiologis yaitu : 1,4,6,9 1.

Difusi Adalah pergerakan pasif ion-ion melalui membran karena perbedaan

konsentrasi. Sewaktu aqueous humour lewat dari kamera okuli posterior sampai ke kanalis schlemm, mengalami kontak dengan korpus siliaris, iris, lensa, vitreus, kornea, dan trabecular meshwork. Terjadi pertukaran secara difusi dengan jaringan sekitarnya, sehingga aqueous humour pada kamera okuli anterior lebih menyerupai plasma dibandingkan dengan aqueous humour pada kamera okuli posterior. 2.

Ultrafiltrasi Adalah suatu proses dimana cairan dan bahan terlarut melewati

membran semipermeabel di bawah gradien tekanan. Setiap menitnya ± 150 mL darah mengalir melalui kapiler prosesus siliaris. Selama darah melewati kapiler prosesus siliaris, sekitar 4% filter plasma mengalami penetrasi dalam dinding kapiler ke dalam rongga interstitial antara kapiler dan epitel siliaris. Dalam korpus siliaris, gerakan cairan dipengaruhi oleh perbedaan tekanan hidrostatik antara tekanan kapiler dan tekanan cairan interstitial, ditahan oleh perbedaan antara tekanan onkotik plasma dan aqueous humour. Konsentrasi koloid dalam ruang jaringan prosesus siliaris ± 75 % dari konsentrasinya di plasma. Konsentrasi tinggi koloid dalam ruang jaringan prosesus siliaris mempengaruhi pergerakan cairan dari plasma ke dalam stroma siliar tapi mengurangi gerakan cairan dari stroma ke kamera okuli posterior. 3.

Transpor Aktif Merupakan proses yang membutuhkan energi yang menggerakkan

substansi secara selektif melawan gradien elektrokimia menyebrangi membran sel.

Proses ini diperankan oleh berjuta sel epitel tidak berpigmen yang mensekresikan aqueous humour, setara dengan 1/3 volume intraselnya per menit. Ion-ion yang diangkut melalui epitel siliaris tidak berpigmen belum jelas, menurut kebanykan teori termasuk sodium, klorida, dan bikarbonat. Pembentukan aqueous humour kebanykan merupakan hasil dari transpor aktif dari epitel tak berpigmen korpus siliaris yang melibatkan Na +/ K+ ATP ase pada membran sel. Aktivitas enzim karbonik anhidrase II juga terlibat dalam proses ini.

Gambar. Mekanisme Pembentukan Aqueous Humour

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Aqueous Humour 1.

Variasi Diurnal

Aliran aqueous humour lebih tinggi pada pagi hari dibandingkan sore hari. Laju pembentukan aqueous humour selama tidur kira-kira setengah kali laju pada saat bangun. 2.

Umur Penurunan pembentukan aqueous humour berhubungan dengan usia,

terutama usia 60 tahun.Hal ini kemungkinan berhubungan dengan penurunan ultrasturktur sel epitel siliaris. 3.

Tekanan Intraokuler Beberapa peneliti telah menemukan mekanisme feedback yang

menyebabkan peningkatan atau penurunan pembentukan aqueous humour berhubungn dengan perubahan tekanan intraokuler. 4.

Aliran Darah ke Badan Siliaris Penurunan aliran plasma yagn sedikit menuju prosesus siliaris tidak

menurunkan

produksi

aqueous

humour

secara

bermakna.

Namun

vasokonstriksi yang kuat mengurangi laju aliran aqueous humour. 5.

Kontrol Saraf Perangsanan saraf simpatetik servikal dapat menurunkan produksi

aqueous humour. 6.

Pengaruh Hormon Baker, dkk mempelajari melatonin, progesteron, dan desmopresin

memiliki efek terhadap laju pembentukan aqueous humour, namun tidak ada yang menemukan efek yang begitu berarti. 7.

Regulasi Intraseluler Kemungkinan

guanosin monofosfat

siklik

merupakan

second

messenger beta bloker, simpatomimetik, dan penghambat karbonik anhidrase. 8.

Penggunaan Obat-obatan Sekresi aqueous humour berkurang oleh karena penggunaan obat

seperti betabloker, simpatomimetik, dan penghambat karbonik anhidrase. 9.

Tindakan Pembedahan

Tindakan cyclodestructive seperti cyclocryotherapy dan laser ablatio mengurangi produksi aqueous humour. IV.

Mekanisme Aliran Aqueous Humour Aqueous humour mengalir dari kamera okuli posterior melalui pupil ke

kamera okuli anterior,keluar ke aliran sistemik melalui dua rute berbeda: 2,3,4,9 A.

Trabecular Outflow/Pressure Dependent Outflow/Konvensional Merupakan aliran utama aqueous humour dari sudut kamera okuli

anterior.Kira-kira 90% aqueous humour totaldialirkan melalui aliran ini. aqueous humour dialirkan dari sudut kamera okuli anterior ke trabecular meshwork kemudian ke kanalis schlemm menuju ke vena episklera. Jaringan trabekular dibentuk oleh beberapa lapisan yang

masing-

masing memiliki inti jaringan ikat berkolagen dilapisi lapisan endotel. Ini merupakan tempat aliran bergantung tekanan. Jaringan trabekular berfungsi sebagai katup satu arah yang melewatkan aqueous humour meninggalkan mata tetapi membatasi aliran dari arah lain tanpa meggunakan energi. Kanalis schlemm dilapisi oleh endotel dan dipotong oleh tubuli. Kanal ini adalah saluran tunggal dengan diameter rata-rata 370 mikrometer. Dinding dalamnya berisi vakuola raksasa yang memiliki hubungan langsung dengan ruang intertrabekular. Kanalis schlemm memiliki lapisan endotel yang komplit dan tidak menempel pada membran basal. Dinding luar berupa sel endotel satu lapis tak berpori. Suatu sistem yang kompleks menghubungkan kanalis schlemm dengan vena episklera, yang kemudian dialirkan ke vena siliaris anterior dan vena ophthalmika superior yang selanjutnya diteruskan ke sinus kavernosus. Teori

vakuolisasi

merupakan

mekanisme

transport

aqueous humor melewati dinding dalam dari kanal Schlemm. Teori ini menyatakan bahwa jarak transelular yang ada di sel endotel membentuk dinding dalam kanal Schlemm sehingga berbentuk seperti vakuola dan pori-pori yang respon terhadap tekanan dan mentransport aqueous humor melalui jaringan ikat jukstakanalikular ke kanal Schlemm. Dari kanal Schlemm,

aqueous ditransport melalui 25-35 kanal-kanal pengumpul ke vena episklera melalui jalur direk maupun indirek (Khurana, 2007).

Pengeluaran dari rute trabekular dapat ditingkatkan oleh obat-obatan (miotik, simpatomimetik), laser trabekuloplasti, dan trabekulotomi.

Gambar.

Trabecular meshwork conventional outflow pathway. Aqueous humor diproduksi oleh korpus siliaris dan aqueous humour mengalir dari posterior chamber ke anterior chamber melalui pupil (gambar anak panah). Dari sana aqueous humour mengalir melewati trabecular meshwrk menuju kanal schlemm dan diserap oleh vena episkera melalui kanalis kolektor. (Manik Goel, journal)

Gambar . Teori vakuolisasi mengenai transport aqueous melewati dinding dalam kanalis Schlemm: 1. Stadium non-vakuola; 2. Stadium awal lipatan dalam dari permukaan basal di sel endotel; 3. Stadium pembentukan struktur makrovakuola; 4. Stadium pembentukan kanal vakuola transelular; 5. Stadium oklusi dari lipatan basal (Khurana, 2007)

B.

Uveoscleral

Outflow/Pressure

Independent

Outflow/Non-

Konvensional Diperkirakan 5-15 % aliran keluar aqueous humour melalui rute ini, tetapi penelitian terbaru mengindikasikan bahwa persentase yang lebih besar dijumpai normal pada usia muda.

Pada mekanisme aliran ini, aqueous humour mengalir dari sudut kamera okuli anterior menuju ke otot siliar dan kemudian ke rongga suprasiliar dan suprakoroidal. Cairan ini kemudian meninggalkan mata melalui sklera atau mengikuti saraf dan pembuluh darah yang ada. Aliran ini meningkat pada penggunaan sikloplegik dan obat-obatan adrenergik serta operasi seperti cyclodialisis serta menurun pada penggunaan miotikum.

Gambar. Uveoscleral outflow pathway (manik, journal)

Gambar. Fisiologi Sirkulasi Aqueous Humour. Aqueous humour mengalir dari sel tak berpigmen dari epitel siliaris A ke sekitar konjungtiva D, aqueous humour menahan resistensi fisiologis dari dua sumber : resistensi oleh pupil (B) dan resistensi oleh trabecular meshwork (C).

Tekanan Intraokuli (TIO) Faktor yang banyak mengatur tekanan intraokuli adalah keseimbangan dinamis produksi aqueous humour oleh korpus siliaris dan pengeluarannya melalui kanalis schlemm. Faktor lainnya seperti koroid, volume darah vitreus dan tekanan otot ekstra okuli dapat mempengaruhi TIO. 2,6,7 Perubahan berkepanjangan tekanan intraokuli adapat disebabkan oleh tiga faktor utama, yaitu: 2,3,4,7,9 1.

Peningkatan pembentukan aqueous humour

2.

Peningkatan resistensi aliran keluar aqueous humour

3.

Peningkatan tekanan vena episklera Faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan intraokuli adalah: 2,3,4,7,9

1.

Variasi tekanan hidrostatis dalam kapiler

2.

Peningkatan permeabilitas kapiler, menyebabkan pembentukan aqueous yang plasmoid dengan kadar protein tinggi

3.

Perubahan tekanan osmotik darah, meningkatkan proses difusi sepanjang dinding kapiler

4.

Perubahan volume, seperti perdarahan vitreus

5.

Hambatan sirkulasi aqueous humour

V.

Diagram drainase aqueous humour (Ak Khurana)

Penyakit yang Berhubungan dengan Gangguan Pembentukan dan Aliran Aqueous Humour GLAUKOMA

Glaukoma adalah penyakit optik neuropati progresif Pada kebanyakan kasus glaukoma, peningkatan TIO lebih berhubungan dengan abnormalitas aliran dari sudut kamera okuli anterior dibandingkan dengan peningkatan laju pembentukan aqueous humour. 2,4,6,10

Tabel . Klasifikasi Glaukoma

A.

Glaukoma Sudut Terbuka 1.

Glaukoma Sudut Terbuka Primer Glaukoma primer sudut terbuka atau Primary Open Angle

Glaucoma (POAG) merupakan suatu optik neuropati kronik yang tidak

disebabkan oleh penyakit mata atau sistemik lainnya, bersifat progresif lambat dengan hilangnya fungsi penglihatan, yang ditandai dengan terbukanya sudut bilik mata depan, kerusakan papil saraf optik, gangguan lapang pandang. Tekanan bola mata yang meningkat merupakan faktor risiko penting pada glaukoma primer sudut terbuka, faktor lainnya seperti ras, ketebalan kornea sentral yang kurang dari normal, meningkatnya umur, adanya riwayat keluarga, perfusi yang rendah pada saraf optik, kelainan metabolisme sel akson atau ganglion dan kelainan matriks ekstraselular pada lamina kribrosa juga berperan pada perkembangan penyakit ini. Glaukoma primer sudut terbuka biasanya tidak diketahui dapat terjadi bilateral ataupun asimetris. Gangguan lapang pandang dapat terjadi signifikan sebelum terlihat adanya gejala (Oduntan dan Mashige, 2011). Risiko terjadinya glaukoma meningkat signifikan setelah usia 40 tahun. Prevalensi glaukoma primer sudut terbuka di Amerika pada individu diatas usia 40 tahun adalah 1,86% yaitu sekitar 2,22 juta penduduk Amerika. Berdasarkan data tersebut, 84.000 hingga 116.000 menjadi buta pada kedua mata dengan best-corrected visual acuity ≤20/200 atau lapang pandang