Jurnal Keperawatan dan Fisioterapi (JKF), e-ISSN 2655-0830 Vol. 3 No.1 Edisi Mei – Oktober 2020 https://ejournal.medistra.ac.id/index.php/JKF =========================================================================================== Received: 19 Juni 2020 :: Accepted: 26 Juni 2020 :: Published: 31 Oktober 2020

## PERAN POLIMORFISME GEN MATRIKS METALLOPROTEINASE-9 DENGAN KEJADIAN PENYAKIT PARU OBSTRUKTIF KRONIK
WILSON ARTHUR ZEIN 1 , YAHWARDIAH SIREGAR 2 , AMIRA P. TARIGAN 3
1 Program Studi Magister Ilmu Biomedik, Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara
2 Departemen Biokimia, Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara
3 Departemen Pulmonologi dan Kedokteran Respirasi, Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara/RSUP H. Adam Malik Medan
Email. drwilsonarthurzein@gmail.com
DOI : 10.35451/jkf.v3i1.427

## Abstract
Excessive secretion of MMP-9 is one of the cause of COPD is which can cause undesirable  lung  tissue  degradation.  Increased  expression  of  MMP-9  is associated  with  increased  gene  promoter  activity.  The  purpose  of  this  study was to determine the role of mettaloproteinase-9 matrix gene polymorphisms with  COPD  events.  This  was  a  case-control  study.  With  a  total  sample  of  60 patients  consisting  of  30  COPD  patients  and  30  non-COPD  patients.  Samples were  amplified  by  PCR  (Polymerase  Chain  Reaction)  The  results  of  DNA amplification  were  digested  with  SphI  restriction  enzyme  to  see  the  allele variant of MMP-9 C-1562T. Visualization of restriction results with 2% agarose gel electrophoresis will show 2 bands on the T allele (188bp, 247bp), 1 band on the C allele (435bp). The results obtained were homozygous CC variants in COPD 20 (66.67%) and non-COPD 21 (70%). Heterozygous variant of CT 10 (33.33%) in COPD and 9 (30%) in non-COPD. TT variant is not found at all. Based on the results obtained by the most CC homozygous variants in COPD (66.67%) and non-COPD (70%) and no association was found between MMP-9 polymorphism and COPD events (p> 0.05). Based on the results of this study, there is no significant relationship that we can conclude.
Keywords: COPD, MMP-9, Polymorphism
1. PENDAHULUAN
Penyakit Paru Obstruktif Kronik (PPOK)  adalah  penyakit  paru  kronik yang  ditandai  oleh  hambatan  aliran udara  khususnya  udara  ekspirasi  di saluran  napas  yang  bersifat  progressif non  reversible  atau  reversible  parsial. Gejala  utamanya  adalah  sesak  napas memberat  saat  aktivitas,  batuk  dan produksi  sputum  purulen.  PPOK  terdiri dari  bronchitis  kronik  dan  emfisema atau gabungan keduanya. 7,10
PPOK disebabkan oleh pajanan faktor  risiko  seperti  merokok,  polusi udara  di  dalam  maupun  di  luar ruangan.  Awal  terjadinya  penyakit
biasanya  pada  usia  pertengahan  dan tidak  hilang  dengan  pengobatan.
Didefinisikan sebagai PPOK jika pernah mengalami sesak napas yang bertambah  ketika  beraktifitas  dan  / atau  bertambah  dengan  meningkatnya usia  disertai  batuk  berdahak  atau pernah mengalami sesak napas disertai batuk  berdahak  dan  nilai  Indeks Brinkman ≥ 200.  Indeks  Brinkman adalah  jumlah  batang  rokok  yang dihisap, dihitung sebagai lama merokok (dalam tahun) dikalikan dengan jumlah rokok yang dihisap per hari. Hasil yang didapat  melalui  kuesioner  akan  lebih rendah
dibanding pemeriksaan
spirometri  karena  PPOK  baru  ada
Jurnal Keperawatan dan Fisioterapi (JKF), e-ISSN 2655-0830 Vol. 3 No.1 Edisi Mei – Oktober 2020 https://ejournal.medistra.ac.id/index.php/JKF =========================================================================================== Received: 19 Juni 2020 :: Accepted: 26 Juni 2020 :: Published: 31 Oktober 2020
keluhan  bila  fungsi  paru  sudah menurun banyak. 8
PPOK  merupakan  penyebab utama  angka  kesakitan  dan  kematian di  seluruh  dunia.  Pada  perokok  jangka panjang  menyebabkan  lebih  dari  90% penyakit  PPOK. 1 Pada  perokok  berat atau  orang  yang  sering  terpapar dengan  asap  rokok  terjadi  perubahan struktur  di  paru-paru.  PPOK  juga berhubungan dengan inflamasi sistemik yang  ringan  yang  berpotensial  untuk peningkatan komplikasi pada paru-paru dan  menjadi  faktor  risiko  pada  pasien PPOK. 4 Dan PPOK dihubungkan dengan eksaserbasi  periodik  yaitu  terjadi perburukan gejala. Eksaserbasi memicu kondisi  klinis  yang  beragam  sesuai derajat  serangan.  Eksaserbasi  akut ditandai  oleh  gejala  sesak  meningkat, peningkatan jumlah sputum dan perubahan purulensi sputum.
Prevalensi PPOK tertinggi
terdapat  di  Nusa  Tenggara  Timur (10,0%),  diikuti  Sulawesi  Tengah (8,0%),  Sulawesi  Barat,  dan  Sulawesi Selatan  masing-masing  6,7  persen. Prevalensi  PPOK  meningkat  seiring dengan  bertambahnya  usia,  pada  usia 25-34thn  (1,6%),  35-44  thn  (2,4%), 45-54  thn  (3,9%),  55-64  thn  (5,6%), 65-74  thn  (8,6%),  >75  thn  (9,4%). Prevalensi  PPOK  lebih  tinggi  pada  laki- laki dibanding perempuan dan cenderung lebih tinggi pada masyarakat dengan pendidikan rendah. 8 PPOK merupakan penyakit ketiga  terbesar  yang  menyebabkan peningkatan  angka  kesakitan  dan kematian  pada  negara  berkembang, namun  penyakit  ini  belum  bisa terdiagnosa dengan baik. Guideline dari Global  Initiative  of  Chronic  Obstructive Lung  Disease  (GOLD) mendefinisikan PPOK  di  tahun  2016  sebagai  penyakit umum  yang  bisa  dicegah  dan  diobati dengan karakteristik tersumbatnya jalan  nafas  yang  berlangsung  secara progresif  yang  berhubungan  dengan respon  peradangan  kronik  pada  jalan nafas. 2
Pada  PPOK,  paparan  berulang dari  partikel  berbahaya,  biasanya berasal dari rokok, dapat mencetuskan kaskade  inflamasi  pada  saluran  napas kecil  dan  parenkim  paru  yang  meliputi beberapa  tipe  sel  (contohnya  neutrofil, makrofag,  limfosit)  dan  mediator inflamasi (contohnya faktor pertumbuhan, sitokin, kemokin, proteinase). Peningkatan produksi proteinase  dan  apoptosis  sel  septal alveolar  menyebabkan  destruksi  dari struktur alveolar (emfisema). Proteinase juga mencetuskan
hipersekresi  mukus  akibat  peningkatan jumlah  sel  goblet  dan  menyebabkan pembesaran  dari  kelenjar  submukosal saluran napas besar. Desposisi jaringan ikat  disekitar  saluran  napas  kecil menyebabkan  penyempitan  dinding saluran  napas  kecil  (bronkhiolitis obstruktif).  Komponen  selular  utama pada  PPOK,  selain  sel  epitel,  yaitu neutrofil dan makrofag. Aktivasi beberapa sel seperti faktor pertumbuhan, sitokin, metalloproteinase, dan proteinase serin menyebabkan hipersekresi mukus, degradasi  matriks  ekstraseluler,  dan cedera pada sel epitel alveolar. 9
Banyak  penelitian  yang  telah menunjukkan  bahwa  metalloproteinase (MMP)  berperan  dalam  patogenesis PPOK dan metalloproteinase 9 (MMP-9) mempunyai peran utama dalam proses ini. 13 MMP-9  diproduksi  terutama  oleh makrofag  dan  neutrofil,  dan  juga  oleh sel  epitelial,  sel  mast,  fibroblas,  dan miosit.  Struktur  MMP-9  dibentuk  oleh sekuensi  propeptid,  domain  katalitik, domain fibronektin, dan domain hemopeksin. MMP-9 mengatur aktivitas gelatinolitik, elastolitik dan
kolagenolitik,  dan  kunci  utama  dalam turnover matriks ekstraselular. 3 Sekresi berlebih dari MMP-9 dapat menyebabkan  degradasi  jaringan  paru yang  tidak  diharapkan,  dan  ini merupakan salah satu penyebab PPOK, terutama  diakibatkan  stimuli  dari  asap rokok.  Peningkatan  ekspresi  MMP-9 berhubungan dengan peningkatan aktivitas  promoter  gen.  Polimorfisme  - 1572C/T  (rs3918242)  pada  promoter gen  MMP-9  dihubungkan  dengan
Jurnal Keperawatan dan Fisioterapi (JKF), e-ISSN 2655-0830 Vol. 3 No.1 Edisi Mei – Oktober 2020 https://ejournal.medistra.ac.id/index.php/JKF =========================================================================================== Received: 19 Juni 2020 :: Accepted: 26 Juni 2020 :: Published: 31 Oktober 2020
ekspresi  MMP-9  dan  alel  -1562T menyebabkan aktivitas transkripsi yang lebih tinggi. 13
Dari  hasil  meta-analisis  yang dilakukan  Jiang  (2016),  polimorfisme MMP-9 SNP – 1562 C/T rs3918242 C>T diasosiasikan dengan PPOK (model alel: OR = 1,363, CI = 1,155 - 1,608, model dominan:  OR  =  1,472,  CI  =  1,214  – 1,785).  Polimorfisme  dari  gen  ini menyebabkan  hilangnya  ikatan  dengan protein  represor  nuklear,  sehingga meningkatkan  ekspresi  MMP-9  dan mencetuskan  eksaserbasi  pada  PPOK. 5 Atas dasar landasan penelitian
tersebut, peneliti ingin melihat hubungan  antara  polimorfisme  gen MMP-9 dengan kejadian PPOK
dibandingkan  dengan  non  PPOK  pada pasien di Medan.

## 2. METODE
Penelitian ini merupakan penelitian analitik , menggunakan desain  penelitian case-control .  Dengan jumlah  sampel  60  pasien  yang  terdiri dari 30 pasien PPOK dan 30 pasien non PPOK. Sampel berasal dari Bahan Baku Tersimpan  (BBT)  yang  disimpan  di Laboratorium Terpadu Fakultas Kedokteran  USU.  Penelitian  dilakukan setelah  mendapat  persetujuan  oleh Komisi Etik Penelitian Kesehatan Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara dengan No:748/TGL/KEPK FK USU-RSUP HAM/2019.  Penelitian  ini  dilaksanakan pada  bulan  Oktober  2019-Desember 2019. Bahan baku tersimpan diamplifikasi  dengan  PCR  ( Polymerase
Chain Reaction) menggunakan PCR mix
(Go  Taq®  Green  Master  Mix  (Promega USA)  dengan  primer  yang  digunakan Primer forward MMP-9: 5’GCC TGG CAC ATA  GTA  GGC  CC-3’  ;  Primer  reverse MMP-9: 5’CTT CCT AGC CAG CCG GCA TC-3’.  PCR dengan  suhu  pre- denaturasi 94 o C selama 5 menit, diikuti 35  siklus  denaturasi  pada  suhu  94 o C selama  20  detik,  annealing  pada  suhu 59 o C  selama  30  detik,  dan  elongasi pada  suhu  72 o C  selama  30  detik,  dan tahap  akhir  pada  suhu  72 o C  selama  2 menit. Hasil dari amplifikat DNA digesti dengan enzim restriksi SphI (Promega,
Madison,  USA)  untuk  melihat  varian alel  dari  MMP-9  C-1562T.  Visualisasi hasil restriksi dengan Elektroforesa Gel Agarosa 2% maka akan terlihat 2 band pada  alel  T  (188bp,  247bp),  1  band pada alel C (435bp).

## 3. HASIL
Berdasarkan analisa polimorfisme terhadap 30 sampel PPOK dan  30  sampel  non  PPOK  diperoleh varian  homozigot  CC  hampir  sama pada  PPOK  20  (66,67%)  maupun  non PPOK 21 (70%). Varian heterozigot CT ditemukan  10  (33,33%)  pada  PPOK dan 9 (30%) pada non PPOK. Varian TT sama  sekali  tidak  dijumpai  sehingga kemungkinan  pada  populasi  yang diteliti dominan jenis wildtype.
Analisa  data  diuji  secara statistik  dengan  menggunakan  teknik chi  square untuk  melihat  adanya hubungan  antara  frekuensi  distribusi polimorfisme gen MMP-9 homozigot CC, heterozigot  CT  dan  homozigot  TT  pada PPOK  dan  non  PPOK.  Hasil  uji  statistik chi  square menyatakan  tidak  ada hubungan  polimorfisme  gen  MMP-9 pada PPOK (p>0,05) Polimorfisme PPOK Non PPOK Total Nilai p* N % N % N % CC 20 33,3 21 35 41 68,3 0.781 CT 10 16,7 9 15 19 31,7 Total 30 50 30 50 60 100
Tabel 1. Hubungan antara polimorfisme gen MMP-9 dengan Kejadian PPOK
Jurnal Keperawatan dan Fisioterapi (JKF), e-ISSN 2655-0830 Vol. 3 No.1 Edisi Mei – Oktober 2020 https://ejournal.medistra.ac.id/index.php/JKF =========================================================================================== Received: 19 Juni 2020 :: Accepted: 26 Juni 2020 :: Published: 31 Oktober 2020

## 4. PEMBAHASAN
Pada hasil penelitian ini
polimorfisme gen MMP-9 tidak berperan secara  signifikan  dalam  menentukan seseorang  terkena  PPOK  atau  non PPOK. Penelitian ini menunjukkan hasil yang  tidak  signifikan  (nilai  p>0,5).  Hal ini sejalan dengan penelitian Xu L, et al (2017) yang menemukan pada populasi di China yang berarti bahwa hasil yang diperoleh juga tidak signifikan.
Sejalan dengan penelitian Zhou, et al (2013) pada populasi Asian dan kaukasia dan penelitian Lee S.Y, et al (2010)  pada  populasi  Korea  juga mendapatkan hasil yang tidak signifikan yang artinya
tidak menemukan  hubungan  antara  MMP-9 dengan kejadian PPOK.
Sampel  (PPOK  dan  Non  PPOK) pada  penelitian  ini  adalah  populasi orang  Medan.  Penelitian  Xu  L, et  al (2017)  adalah  populasi  China,  dan penelitian Lee S.Y, et al (2010) adalah populasi Korea.
Hal  sebaliknya  ditemukan  oleh Montoya  J.H, et  al (2015)  pada populasi Mexico menemukan polimorfisme  gen  MMP-9  berhubungan dengan  peningkatan  faktor  resiko terjadinya PPOK.
Isolat  DNA  tersimpan  yang digunakan  pada  penelitian  ini  tidak dilakukan  pengukuran  kalibrasinya. Bahan  biologi  tersimpan  ini  masih dalam  keadaan  cukup  baik  dengan dibuktikan  dari  hasil  amplifikasi  isolat DNA  pengukuran  PCR  dan  RFLP  pada analisa  elektroforesa  gel  agarose  2% tampak  band  pada  435bp,  247bp  dan 188bp.
MMP-9  atau  gelatinase  B, diproduksi terutama oleh makrofag dan neutrofil, dan juga oleh sel epitelial, sel mast,  fibroblast,  dan  miosit.  Struktur MMP-9 dibentuk oleh sekuensi propeptid,  domain  katalitik,  domain fibronektin,  dan  domain  hemopeksin. MMP-9  mengatur  aktivitas  gelatinolitik, elastolitik  dan  kolagenolitik,  dan  kunci
utama dalam turnover matriks ekstraselular. 3
Polimorfisme  dari  gen  ini menyebabkan  hilangnya  ikatan  dengan protein  represor  nuklear,  sehingga meningkatkan  ekspresi  MMP-9  dan mencetuskan eksaserbasi pada PPOK.

## 5. KESIMPULAN
Berdasarkan  temuan-temuan tersebut,  telah  diperoleh  hasil  yang berbeda  yaitu  ada  yang  mendapatkan hasil  positif  dan  berhubungan  dengan kejadian  PPOK,  tetapi  ada  pula  yang hasilnya  negatif  dan  tidak  ditemukan hubungan  antara  polimorfisme  MMP-9 dengan kejadian PPOK. Hal ini disebabkan  pada  populasi  Indonesia yang  diteliti  pada  studi  ini  hanya ditemukan  distribusi  genotif  homozigot CC  dan  heterozigot  CT  sedangkan homozigot TT tidak ditemukan.
Berdasarkan  hasil  penelitian  ini,  tidak terdapat  hubungan  yang  signifikan yang dapat kita simpulkan.

## DAFTAR PUSTAKA
Caramori  G,  Ruggeri  P,  Stefano  AD, Mumby S, Girbino G, Adcock IM, et  al .  2017.  Autoimmunity  and COPD: clinical implications. CHEST , doi:
10.1016/j.chest.2017.10.033.
Andreeva  E,  Pokhaznikova  M,  Lebedev A,  Moiseeva  I,  Kuznetsova  O, Degryse JM. 2017. Spirometry is not enough to diagnose COPD in epidemiological studies: a follow- up  study,  npj  Primary  Care Respiratory  Medicine  27:62  ; doi:10.1038/s41533-017-0062- 6.
Grzela  K,  Litwiniuk  M,  Zagorska  W,
Grzela T. 2015. Airway Remodeling in Chronic Obstructive  Pulmonary  Disease and  Asthma:  the  Role  of  Matrix Metalloproteinase-9, Arch.
Immunol. Ther. Exp.
Lee  S.Y, et  al .  2010.  Polymorphism  in Matrix  Metalloproteinase-1,  -9
Jurnal Keperawatan dan Fisioterapi (JKF), e-ISSN 2655-0830 Vol. 3 No.1 Edisi Mei – Oktober 2020 https://ejournal.medistra.ac.id/index.php/JKF =========================================================================================== Received: 19 Juni 2020 :: Accepted: 26 Juni 2020 :: Published: 31 Oktober 2020
and  -12  Genes  and  the  Risk  of Chronic  Obstructive  Pulmonary Disease  in  a  Korean  Population. Respiration , Volume 80:137.
Jiang S, Yang ZH, Chen YY, He Z, Zhou
Y,  Gao  Y, et  al .  2016.  MMP-9 genetic polymorphism may confer  suspectibility  to  COPD.
Genetics and Molecular Research
15 (2): gmr. 15026272.
Montoya  JH,  Ramos  JP,  Montaño  M, Venegas AR, Sansores RH, Rubio
GP, et  al .  2015.  Genetic polymorphisms of matrix metalloproteinases  and  protein levels  in  chronic  obstructive pulmonary  disease  in  a  Mexican population. Biomark Med, 9(10): 979 – 988.
[PDPI]  Perhimpunan  Dokter  Paru Indonesia.  2003.  Penyakit  Paru Obstruktif Kronik :Pedoman Diagnosis  &  Penatalaksanaan  di
Indonesia.
[Riskesdas]  Riset  Kesehatan  Dasar.
2013.
Sethi  S,  Mahler  DA,  Marcus  P,  Owen
CA,  Yawn  B,  Rennard  S.  2012. Inflammation in COPD: Implications  for  Management, Am J Med, 125: 1162 – 1170.
Tarigan,  R,  Tarigan  AP,  Wahyuni  DD, Eyanoer  PC.  2019.  Hubungan Pola  Kuman  dengan  Derajat Obstruksi  (VEP 1 )  pada  Penyakit Paru  Obstruktif  Kronik  (PPOK) Eksaserbasi  Akut.  J  Respir  Indo Vol. 39 No. 3
Xu  L,  Bian  W,  Gu  XH,  Shen  C.  2017.
Genetic  polymorphism  in  matrix metalloproteinase-9 and
transforming  growth  faktor- β 1 and  susceptibility  to  combined pulmonary fibrosis and emphysema in a Chinese population, KJMS, 33, 124 – 129.
Zhou H, Wu Y, Jin Y, Zhou J, Zhang C, Che  L, et  al .  2013.  Genetic Polymorphism
of Matrix
Metalloproteinase  Family  and Chronic  Obstructive  Pulmonary Disease  Susceptibility:  a  Meta- analysis.  Scientific  Reports  (3: 2818).
Gilowska  I,  Kasper  A,  Bogacz  K, Szczegielniak  J,  Szymasek  T, Kasper M, et al . 2018. Impact of Matrix  Metalloproteinase  9  on COPD  Development  in  Polish Patients:  Genetic  Polymorphism, Protein Level, and Their Relationship  with  Lung  Function. Research Article. BioMed Research  International.  Volume 2018,  Article  ID  6417415,  11 pages.
https://doi.org/10.1155/2018/64 17415