the description of level vitamin d, calcium serum...
TRANSCRIPT
THE DESCRIPTION OF LEVEL VITAMIN D, CALCIUM SERUM AND MANDIBULAR BONE DENSITY IN HIV/AIDS CHILDRENS
1Primarti R.S, 1Riyanti E, 2Sufiawati I, 3Azhari Departement of Pediatric Dentistry ,Oral Medicine and Oral Radiology,
Faculty of Dentistry, Universitas Padjadjaran, Bandung Indonesia
Background: Human immunodeficiency virus (HIV) is a virus attacks the immune system of the body, ussualy was caused by HIV type 1. The proportion of women in new HIV infections in Indonesia has grown from 34 percent in 2008 to 44 percent in 2011 will lead a rise infections among children. There is an association between low vitamin D and HIV disease progression. Vitamin D is not only involve in calcium homeostasis which is have a negative impact on bone health, but also in regulation of immune system. Bone alteration have been observed in the course of HIV which reduced bone mineral density is the common bone lesion found in HIV patients. Bone mineral density is a parameter that predict fracture risk which in turn correlates with a shorter life expectancy. This research will study the relationship between level vitamin D and calcium serum with mandibular bone density in HIV/AIDS childrens. Method : The research method is cross sectional study, serum 1,25-dihydroxyvitamin D and calcium levels were assessed from blood for randomly selected subject of HIV infected children enrolled treatment at Klinik Teratai FKUP Rumah Sakit Hasan Sadikin Bandung, West Java, Indonesia during March-June 2015. Panoramic radiograph were taken for measuring mandibular bone density. Result: All 40 subject HIV/AIDS children showed serum 1,25-dihydroxyvitamin D were classified as vitamin D deficient (≤ 20nm/ml). A few subject showed an insuficient serum calcium level and all patient have low mandibular bone density. Conclusion: Deficient vitamin D levels may lead lower mandibular bone density in HIV/AIDS children.
Correspodency : Risti Saptarini Primarti Office: Department of Pedodontik Dentistry Faculty of Dentistry, Padjadjaran University Adress: Sekeloa Selatan I Bandung, West Java, Indonesia Post Code: 40132 Telephone/ Fax: +62-22-2532683 Email : [email protected]
Research Background
Human immunodeficiency virus (HIV) is a virus causing acquired immunodeficiency
syndrome (AIDS). Researches conducted in several countries showed a rapid increase in infected
women, which correspondingly increase the number of HIV infected children. HIV infection is
passed from infected mothers to their children through vertical transmission: through the
placenta during pregnancy (intrauterine), at birth (intrapartum), and afterbirth through
breastfeeding (Cowan et al., 1984). To date, it has been reported that as many as 3.3 million
children were infected with HIV (UNAIDS, 2013).The proportion of women in new HIV
infections in Indonesia has grown from 34 percent in 2008 to 44 percent in 2011 which lead to an
increase number of infections among children.
Ever since the introduction of highly active antiretroviral therapy (HAART) in mid 1990s,
the incidence and mortality rate related to opportunistic infections and malignancies that occured
due to the low immune system has been dramatically decreased. In the other hand, the use of
HAART caused various side effects, one of which is, according to several studies, the
relationship between antiretroviral therapy (ART) and vitamin D deficiency and low bone
density in infected patients. (Brown & Qaqish, 2006; Welz et al., 2010; Dao et al., 2011;
Adeyemi et al., 2011; Childs et al., 2012).
Numerous studies assessing bone mineralisation and metabolism in adult patients receiving
ART showed contradictory results (Paton et al., 1997; Nolan et al., 2001, Mondy et al., 2003).
Other studies involving HIV-positive children and teenagers receiving ART showed astonishing
bone metabolism rate, which was asessed by bone turnover biochemical (O’Brien et al., 2001;
Mora et al., 2001; Tan et al., 2001). A longitudinal study lso confirmed low bone mineral density
as well as bone metabolism abnormality in HIV- infected children treated with etabolismral
(Mora et al., 2014). Results of stidues above showed that HAART was suspected to contribute
to the decrease of bone mass and bone metabolism alteration in HIV- infected children.
Klinik Rawat Jalan Teratai FKUP - RS. Dr. Hasan Sadikin Bandung merupakan pusat
pelayanan dan penelitian untuk penderita HIV yang ada di Provinsi Jawa Barat, Indonesi. Total
populasi pasien anak HIV yang tercatat di klinik Teratai sebanyak 170 anak. Penelitian ini
bertujuan untuk mengetahui kadar kalsium serum, vitamin D dan densitas tulang mandibula pada
anak HIV yang mendapat terapi HAART lebih dari tiga tahun
Research Method
Penelitian yang dilakukan adalah penelitian cross sectional dan populasi penelitian anak
yang terinfeksi HIV-AIDS di Klinik Rawat Jalan Teratai FKUP - RS. Dr. Hasan Sadikin
Bandung berusia di bawah 15 tahun. Jumlah sampel ditentukan dengan menggunakan
consecutive sample atau sampel seadanya, artinya seluruh sampel yang memenuhi persyaratan
inklusi diikutsertakan pada penelitian. Kriteria inklusi adalah 1) penderita HIV-AIDS yang
sedang melakukan rawat jalan di Klinik Teratai FKUP-RS Dr. Hasan Sadikin Bandung; 2) Laki-
laki atau perempuan berusia kurang dari 5-15 tahun. Kriteria eksklusi adalah 1) pasien HIV –
AIDS yang mendapatkan pengobatan HAART kurang dari tiga tahun; 2) pasien dengan kelainan
genetic; 3) pasien dengan kelainan tumbuh kembang lainnya.
Penelitian dilaksanakan setelah mendapatkan ijin dari Komite Etik Penelitian Kesehatan
dan mendapatkan ijin orang tua setelah menandatangani informed consent, anak yang memenuhi
kriteria inklusi dilakukan pengambilan darah untuk pemeriksaan kadar kalsium serum dan
vitamin D. Kadar Kalsium dengan menggunakan metode O-Cresol Phtalein, darah yang
digunakan sebangak 200 µl sedangkan untuk kadar Vitamin D dengan menggunakan metode O-
Cresol Phtalein diperlukan darah sebanyak 300 µl.
Densitas tulang mandibula diukur dengan menggunakan radiograf panoramik,
pengukuran dilakukan dengan menggunakan 1 set komputer dan software untuk mengukur
kualitas tulang : 1) kepadatan tulang diukur dari kepadatan trabekula tulang kortikal mandibula
adalah sebagai luas area trabekula yang tergambar sebagai gambaran putih pada radiograf; 2)
area Region of Interest (ROI) adalah area yang berbentuk persegi, digunakan untuk mengukur
satuan pixel; Pixel adalah representasi sebuah titik terkecil dalam suatu gambar grafis dengan
ukuran Dot Per Inch; Dot Per Inch adalah kumpulan titik dalam bentuk linier dengan ukuran
inch (1 inch = 2,54 cm). Prosedur pengukuran kepadatan tulang mandibula : 1) Radiograf
panoramik dalam bentuk digital radiograf; 2) menentukan pusat ROI 30x30 pixels di posterior
kiri dan kanan rahang bawah tulang alveolar; 3) processing radiograf untuk analisis mikro
struktur pola trabekula tulang menggunakan program Adobe photoshop software. Digital
radiograf dibuka dengan ROI (30x30 pixel) yang diambil di daerah regio mentalis tulang
mandibula, kemudian image di crop dan disimpan dalam format Tiff; 4) hasil gambar yang
dicrop difilter dengan cara high pass filtering menggunakan Gaussian blur untuk melepas variasi
brighness oleh adanya perbedaan ketebalan objek dan superimpos dengan jaringan lunak; 5)
tahap selanjutnya melepas semua fine dan medium scale yang tertinggal dengan skala densitas
yang besar; 6) melakukan binerisasi pada gambar yang mempunyai kecerahan dengan
menampakkan daerah trabekula dan sumsum tulang; 7) gambaran binerasasi di erosi sebanyak
tiga kali dan dilatasi untuk menghilangkan noise; 8) dilakukan perhitungan luas trabekula tulang.
Result
Penelitian dilakukan di Klinik Teratai FKUP RSHS Bandung didapatkan subjek penelitian
yang memenuhi kriteria inklusi dan eksklusi sebanyak 40 anak penderita HIV/AIDS yang telah
diterapi HAART lebih dari dua tahun dengan rentang usia 6-15 tahun. Pengambilan data berupa
pengambilan darah untuk kadar kalsium dan Vitamin D. Selain itu juga dilakukan pengambilan
radiograf panoramik untuk dilakukan pemeriksaan densitas tulang mandibula.
Hasil pemeriksaan rerata kadar serum kalsium adalah pada anak HIV adalah 9.32±
0.09mg/dl. Rerata kadar vitamin D pada anak HIV adalah 18.84±1.2 mg/ml. Pemeriksaan
densitas tulang mandibula dilakukan pada daerah trabekula dan kortikal tulang mandibula.
Pemeriksaan pada derah trabekula tulang dinyatakan dalam fractal dimensi yang menunjukkan
hasil rerata pada anak HIV adalah 22.8±2.9. Pemeriksaan densitas tulang pada daerah kortikal
dinyatakan dengan mandibular cortical index, dan tulang kortikal dikategorikan menjadi c1 yang
menunjukkan gambaran tulang kortikal masih normal yaitu batas endosteal margin masih jelas
dan halus (gambar 5.1); c2 menunjukkan gambaran tolang kortikal yang mengalami osteopenia
yaitu endosteal margin sudah mengalami erosi (gambar 5.2); c3 menunjukkan tulang kortikal
sudah cenderung terjadi osteoporosis yaitu batas endosteal margin sudah mengalami erosi parah
dan batas tulang kortikal tidak jelas (gambar 5.3).
Gambar 5.1 Gambaran mandibular cortical index masih normal
Gambar 5.2 Mandibular cortical index menunjukkan osteopenia
Gambar 5.3 Mandibular cortical index kecenderungan osteoporosis
Hasil penelitian menunjukkan hasil mandibular cortical index pada anak HIV adalah C1
30% , C2 50% dan C3 sebanyak 20% (grafik 3).
Discussion
Virus HIV menginfeksi sel T manusia menyebabkan terganggunya fungsi imun,
sedangkan penderita AIDS menunjukkan adanya penurunan jumlah CD4 yang kurang dari 200
sel/mm3 atau pasien sudah mengalami infeksi oportunistik seperti kandidiasis atau pneumonia.
Harapan hidup penderita HIV/ AIDS meningkat sejalan dengan berkembangnya alat diagnosis
dan terapi penyakit, tetapi disisi lain hal tersebut menyebabkan potensi berkembangnya
komplikasi kronis. Hasil penelitian menunjukkan adanya gangguan metabolisme vitamin D pada
penderita HIV terutama yang mendapatkan terapi HAART.
Hasil pemeriksaan rerata kadar serum kalsium adalah pada anak HIV adalah 9.32±
0.09mg/dl, yang menunjukkan kadar kalsium serum penderita HIV masih di kisaran normal.
Kalsium diperlukan sebagai kation intraseluler dan ekstraseluler yang penting pada proses
fisiologis seperti konstraksi otot, vaskular dan sekresi hormone pada tubuh. Kadar kalsium dalam
tubuh selalu dipertahankan dalam keseimbangan antara absorpsi kalsium, remodeling tulang dan
ekskresi kalsium. Beberapa penelitian menunjukkan pada keadaan intake kalsium rendah maka
tubuh mempunyai mekanisme adaptasi yang selalu mempertahankan kadar kalsium darah yang
0
10
20
C1 C2 C3
Cor$cal Mandibular Bone Density
Cor)cal Mandibular Bone Density
disebut homeostasis kalsium. Teori terdahulu menyatakan apabila kadar kalsium dalam darah
berkurang maka kalsium akan dilepaskan oleh tulang dibawah kontrol vitamin D dan parathyroid
hormone (PTH) sehingga homeostasis kalsium tetap terjaga. Menurut Garg dkk tahun 2014
terdapat mekanisme adaptasi lokal pada intestinal saluran pencernaan, yang disebut dengan
intestinal calcistat yang mempertahankan homeostasis kalsium darah. Mekanisme intestinal
calcistat adalah kalsium yang terdapat pada saluran pencernaan dioptimalkan absorpsinya oleh
tubuh dan meregulasi bentuk aktif vitamin D yang mempengaruhi absorpsi kalsium. Homeostasis
kalsium juga tetap terjaga walaupun tubuh mengalami kondisi insufisiensi vitamin D (Garg dkk,
2014).
Rerata kadar vitamin D pada anak HIV adalah 18.84±1.2 ng/ml, Hasil penelitian ini
menunjukkan bahwa pada anak HIV sudah terjadi defisiensi vitamin D. Defisiensi vitamin D
didefinisikan apabila kadar serum 1,25 hydroxy vitamin D (25OHD) dibawah 20 ng/ml.
Beberapa hasil penelitian sebelumnya menunjukkan penurunan kadar vitamin D pada penderita
HIV/AIDS berkaitan dengan keparahan penyakit. Penelitian kohort yang dilakukan oleh Rustein
dkk menunjukkan anak yang terinfeksi HIV secara perinatal mengalami defisiensi vitamin D
dibandingkan dengan anak sehat sebagai kontrol, hal tersebut diduga sejalan dengan keparahan
penyakit. Wiboonchutikul dkk menyatakan prevalensi defisiensi vitamin D pada penderita HIV
sangat tinggi walaupun penderita tinggal di daerah tropis. Selain itu tidak ada perbedaan kadar
vitamin D pada pasien yang diterapi ART atau tidak, tetapi penelitian tersebut menunjukkan obat
efavirenz sangat signifikan dengan berkaitan dengan status defisiensi vitamin D pada pasien
HIV.
Mekanisme penurunan vitamin D pada penderita HIV/AIDS terjadi dengan cara infeksi
virus HIV mempengaruhi kadar sitokin TNFα yang akan meningkat dengan adanya inflamasi,
serta dapat mempengaruhi proses hidroksilasi pada ginjal. Adanya peningkatan konsumsi
25(OH)D oleh makrofag dan limfosit sejalan dengan perkembangan penyakit. Penurunan kadar
vitamin D juga tergantung pada obat antiretroviral yang digunakan seperti obat golongan
Protease inhibitor dapat menghambat hidroksilasi 25(OH)D, sedangkan obat non nucleoside
reverse transcriptase inhibitor dapat meningkatkan proses katabolisme 25(OH)D dan
1,25(OH)2D (Tereza C et al, 2010).
Campbell menunjukkan mekanisme defisiensi vitamin D dapat mempengaruhi imunitas
alami melawan infeksi HIV melalui jalur stimulasi agonist TLR 8 yang meningkatkan regulasi
ekspresi CYP27B1 dan VDR sehingga dapat menginduksi CAMP dan proses autophagi. Hal
tersebut mendukung keuntungan dan peran penting vitamin D dalam mengontrol infeksi HIV
(Campbell dkk, 2012).
Hasil penelitian pengukuran densitas tulang mandibula melalui foto panoramik
menunjukkan hasil mandibular cortical index pada anak HIV adalah C1 30% , C2 50% dan C3
sebanyak 20%. Defisiensi vitamin D berhubungan dengan progresivitas keparahan penyakit
pada pasien terinfeksi HIV dan kecenderungan terjadinya penurunan densitas tulang dan
osteoporosis. Mekanisme vitamin D berpengaruh terhadap massa tulang melalui perubahan
remodeling tulang pada tubuh dapat mengakibatkan penurunan berat badan, dan gangguan
kapasitas fungsi yang berkaitan dengan sistem OPG/KANKL/RANK. Remodeling tulang
merupakan proses komplek yang melibatkan sejumlah besar hormom yang berperan juga
terhadap keseimbangan kalsium (seperti PTH and, calcitriol, calcitonin, estrogens androgens).
Hormon tersebut berinteraksi dengan beberapa faktor local seperti IL1, IL-6, TGF, TNF, CSF
yang kesemuanya terlibat dalam sistem OPG/RANKL/RANK sebagai proses akhir
osteoclastogenesis (Teichman dkk, 2003; Giusti dkk, 2011).
Penelitian lain menunjukkan pasien terinfeksi HIV dengan kadar 1,25(OH)2D3 yang
sangat rendah dapat menyebabkan berhentinya produksi PTH walaupun kadar kalsitonin dalam
darahnya normal. PTH dapat meningkatkan absorpsi kalsium yang memicu ekspresi RANKL
pada osteoblas sehingga dapat menstimulasi maturasi osteoklas. Teichman melakukan penelitian
terjadinya osteopenia pada pasien wanita HIV yang mendapat terapi HAART terutama obat yg
sifatnya protease inhibitor. Penelitian ini menunjukkan adanya kaitan antara rendahnya penanda
kecepatan pembentukan tulang dan reabsorpi tulang yang ditandai oleh peningkatan ekskresi
kalsium. Lebih lanjut penurunan kadar 1,25(OH)2D3 berkontribusi terhadap ketidak seimbangan
kadar kalsium dan penghambatan pembentukan tulang (Ross dkk, 2012).
Infeksi HIV juga dapat menurunkan jumlah monosit dan makrofag dan reseptor TNF,
sehingga akibatnya menuruhkan reseptor PTH dan respon cAMP yang berperan untuk stimulasi
produksi PTH (Teichman dkk, 2003). Mekanisme vitamin D menyebabkan osteopenia dan
osteoporosis belum diketahui dengan pasti, tetapi pada pasien HIV sejalan dengan lamanya
infeksi, viral load yang tinggi dan kadar laktat dan alkalin fosfatase yang tinggi. Oleh karena itu
kadar vitamin D yang adekuat dan kadar PTH herus selalu dievaluasi sedini mungkin pada
pasein yang terinfeksi HIV.
Beberapa penelitian yang telah dipaparkan diatas menunjukkan adanya keterkaitan
langsung antara infeksi HIV dengan defisiensi vitamin D. Efek 1,25(OH)2D3 diperantarai oleh
interaksinya dengan reseptor vitamin D (VDR) sehingga memudahkan untuk berikatan dengan
nukleus yang berikatan dengan elemen reseptor vitamin D (VDRE) yang ikut membatu regulasi
transkripsi gen (Beard dkk, 2011; Ross dkk, 2012). Ekspresi gen VDR tidak hanya pada jaringan
sistem skeletal tetapi juga pada monosit, makrofag, sel dendritik, sel natural killer, sel T dan B
yang membantu efek imunomodulasi (immunomodulatory) vitamin D (Ross dkk, 2012). Efek
imunomudulasi vitamin D berkaitan juga dengan polimorfisme gen VDR dan berbagai tingkat
keparahan penyakit HIV/AIDS.
Conclusion
Deficient vitamin D levels may lead lower mandibular bone density in HIV/AIDS children.
References
Adeyemi OM, Agniel D, French AL, Tien P, Weber K, Glesby MJ, et al. 2011. Vitamin D deficiency in HIV-infected and un-infected women in the US. J Acquir Immune Defic Syndr 57:197–204.
Beard JA, Bearden A, Striker R .2011. Vitamin D and the anti-viral state. J Clin Virol 50: 194-200.
Campbell GR, Spector SA.2012. Vitamin D inhibits human immunodeficiency virus type 1 and Mycobacterium tuberculosis infection in macrophages through the induction of autophagy. PLoS Pathog 8: e1002689.
Childs K, Welz T, Samarawickrama A, Frank AP. 2012. Effects of vitamin D deficiency and combination antiretroviral therapy on bone in HIV-positive patients. AIDS 26:253–262.
Dao CN, Patel P, Overton ET, Rhame F, Pals SL, Johnson C, et al. 2011. Low vitamin D among HIV-infected adults: prevalence of and risk factors for low vitaminDLevels in a cohort of HIV-infected adults and comparison to prevalence among adults in the US general population. Clin Infect Dis 52:396–405.
Garg MK, Mahalle N. 2014. Calcium homeostasis and clinical or subclinical vitamin D deficiency-can a hypothesis of intestinal calcistat explain it all?. Medical hypotheses : 1-6
Giusti A, Penco G, Pioli G (2011) Vitamin D deficiency in HIV-infected patients: a systematic review. Nutrition and Dietary Supplements 3: 101-111.
Kini U, Nandeesh BN. 2012. Physiology of bone formation remodeling and metabolism In radionuclide and hybrid bone imaging. Verlag Berlin Heidelberg: Springer: 29-57.
Ross AC, McComsey GA. 2012. The Role of Vitamin D Deficiency in the Pathogenesis of Osteoporosis and in the Modulation of the Immune System in HIV-Infected Patients. Clinical Reviews in Bone and Mineral Metabolism 10: 277-287.
UNAIDS. Global report: UNAIDS report on the global AIDS epidemic 2013. Available at: http://www.unaids.org/en/media/unaids. Aceessed on January 10, 2014.
Ungchusak K. Global and Regional Epidemiology of HIV and Its Imlications. 5th World Workshop on Oral Health and Disease in AIDS 2004. Aceessed on January 10, 2014.
Wiboonchutikul S, Sungkanuparph S, Kiertiburanakul S, Chailurkit LO, Charoenyingwattana A. 2012. Vitamin D insufficiency and deficiency among HIV-1-infected patients in a tropical setting. J Int Assoc Physicians AIDS Care (Chic) 11: 305-310.