Mengenal Stem Cell pada Pengobatan Penyakit Jantung

Pengobatan penyakit jantung melalui stem cell selalu dikembangkan melalui penelitian-penelitian. Artikel ini akan membahas secara singkat tentang stem cell pada penyakit jantung, stem cell embrionik dan keuntungannya. Kemajuan mutakhir dalam bidang penelitian stem cell telah dikonfirmasi berpotensial untuk digunakan untuk regenerasi jaringan. Penyakit jantung, termasuk infark miokard dan iskemi merupakan penyakit yang berhubungan dengan kehilangan yang permanen dari kardiomiosit dan vaskuler, baik dengan cara apoptosis ataupun nekrosis. 

Kemampuan alami tubuh untuk memperbaki dan memperbarui jaringan miokard tidak efektif seperti yang terjadi pada terapi yang saat ini dipergunakan  untuk mencegah remodeling dari ventrikel kiri. Transplantasi sel, yang secara langsung bertujuan untuk mrmpopulasikan jaringan memberikan metode terapi yang dapat digunakan untuk memperbaiki jaringan miokard yang rusak.

Bagaimanaupun, disamping kemajuan yang mengagumkan pada bidang ini, terdapat masalah yang cukup signifikan pula, terutama masalah etik, tumorigenic, potensial arrythmogenic  yang pada tehnik ini menyajikan diferensiasi pada sel somatic. Terlebih, ketidakpastian mengenai apakah sel membentuk jaringan baru atau apakah sel akan mengeluarkan materi yang justru akan merugikan sel yang sudah ada. (Baca: Sistem Reproduksi Pria)

Mengenal stem cell pada pengobatan penyakit jantung

Penyakit jantung merupakan masalah kesehatan endemic terbesar di dunia. Terlepas dari pertimbangan klinis dan usaha yang besar pada dekade terakhir ini dan perkembangan obat-obatan baru dan terapi bedah, mortalitas dan morbiditas tetap sangat tinggi. Karena keterbatasan potensial sel miokard untuk memperbaiki dan memperbarui dirinya sendiri, maka sejumlah proporsi otot jantung secara signifikan kehilangan kemampuannya untuk bekerja, dan kehilangan ini mungkin menjadi faktor terpenting pada kejadian gagal jantung yang timbul pada pasien dengan penyakit coronary artery dan dilatasi kardiomiopati.

Sampai akhir-akhir ini, metode reperfusi untuk iskemik miokard merupakan satu-satunya intervensi yang tersedia untuk mengganti beragam fungsi selular yang terimbas oleh iskemi miokard, termasuk mencegah kematian sel karena proses nekrosis atau apoptosis. Sayangnya, metode reperfusi menghasilkan kerusakan miokard yang luas, termasuk miokard  stunning, dan pemulihan jantung dapat muncul hanya setelah periode disfungsi kontraktile yang dapat memakan waktu berjam-jam sampai beberapa hari. 

Hal ini merupakan bukti bahwa keterbatasan kapasitas regenerasi dan proliferasi dari kardiomiosit manusia tidak  dapat mencegah pembentukan formasi scar yang mengikuti infark miokard maupun kehilangan dari fungsi jantung yang muncul pada pasien dengan gagal jantung dan kardiomiopati. Fungsi penggantian dan regenarasi otot jantung merupakan tujuan akhir yang sangat penting, yang dapat didapatkan baik dengan menstimulus autologous kardiomiosit resident atau dengan trasplantasi sel allogenic (contoh: stem sel embrionik, sel mesenchym sumsum tulang, atai myoblast tulang). (baca: Penyebab Penyakit Kanker)

Stem Cell Embrionik (ES) untuk penyakit jantung

Stem sel yang paling primitive dari semua stem sel adalah stem sel ambrionik (ES) yang berkembang sebagai massa pada inner cell pada blastosit manusia pada hari 5 setelah fertilisasi. Pada tahap awal ini, sel ES mempunyai potensial masa perkembangan yang tercepat dikarenakan sel ini dapat berkembang menjadi 3 lapis bakal embrio.  Jika diisolasi dan dikembangkan pada media kultur yang tepat, pluripotenst tikus dan sel ES manusia dapat melakukan proliferasi sel dan membentuk bentukan  agregasi embrio (embryoid bodies) in vitro,  beberapa dapat berkontraksi spontan (gambar). 

Badan embrio berisi populasi campuran dari berbagai diferensiasi tipe sel termasuk didalamnya kardiomiosit, berdasar pada tanda gen spesifik kardiak seperti cardiac –myosin heavy chain, troponin I dan T kardiak, factor natriuretik atrial, dan factor transkripsi kardiak GATA-4, Nkx2.5, dan MEF-2. Ultrastruktur selular, dan aktivitas elektrik  ekstraselular [1-3]. Kardiomiosit ini dapat dari atrium pacemaker dan tipe seperti ventrikel dan keduanya dapat dibedakan berdasarkan pola spesifik aksi potensial. (Baca: Tanda terkena stroke)

Gambar diatas menjelaskan Pluripoten sel induk embrionik secara spontan berdiferensiasi menjadi sel-sel progenitor endotel (EPC), hemangioblasts, sel-sel batang mesenchymal dan badan embryoid (agregat embrio-suka). Hemangioblasts menghasilkan lebih membedakan kedua sel induk hematopoietik (HSC) dan EPC yang menimbulkan baik darah pembuluh darah dan komponen myocyte. Di bawah kondisi yang sesuai (sebagian besar yang tetap akan ditentukan), kardiomiosit dapat membentuk dari tubuh embryoid maupun dari EPC dan stem sel mesenchymal.

Sementara itu peristiswa selular dan molekular yang tepat yang  berisi jalur sel ES pada diferensiasi spesifik kardiomiosit sebagian besar masih tetap belum ditentukan, proses yang signifikan telah dibuat untuk mengidentifikasi faktor yang meregulasi dimana factor tersebut dapat menigkatkan atau menghambat proses.

Diferensiasi sampai ke tipe sel partikular tergantung pada faktor ini. Misalnya , penghambatan sinyal  bone morphogenetic protein (BMP) oleh antagonisnya Noggin menginduksi diferensiasi kardiomiosit dari sel ES tikus, sementara asam retinoic secara spesifik menginduksi pembentukan formasi dari kardiomiosit ventricular yang spesifik. Nitrit oxide (NO), dihasilkan pula oleh aktivitas NO sintetase atau eksposur NO eksogen yang juga telah terlibat pada kemajuan diferensiasi spesifik kardiomiosit dari sel ES tikus. 

Diferensiasi kardiomiosit pada sel ES manusia dapat ditingkatkan menggunakan treatmen 5-aza-2’deoxycytidine. Juga IGF-1 dapat meningkatkan diferensiasi fenotip dan ekspresi dari fenotip kardiomiosit pada sel ES secara in vivo. Menariknya, peningkatan level dari stress oksidatif muncul untuk mengurangi perkembangan kardiotipik dari badan embrio.

Keuntungan Transplantasi Sel ES

Sel-sel ES yang diperoleh dari lapisan bagian dalam blastocyst dapat dengan mudah dan reproduktif, dan menunujukkan pertumbuhan fenotipe yang sangat baik, baik secara in vivo maupun in vitro. Pengembangan dan penerapan jalur sel ES (P19 misalnya), yang sangat informatif dalam hal indentifikasi dan karakterisasi faktor regulasi., activator transkripsi dan transduksi terlibat dalam diferensiasi kardiomiosit, juga mungkin berguna pada terapi transplantasi sel.

Data awal menunjukkan bahwa sel ES dapat menjadi suatu nilai tertentu sebagai target dan memodifikasi fenotipe cacat jantung bawaan [20-21]. Setelah keamanan dikonfirmasi, studi klinis lebih lanjut  harus membahas penggunaan sel ES yang ditargetkan sebagai terapi pada bayi / anak-anak dengan penyakit jantung berat termasuk cardiomiopati, cacat jantung bawaan  dan aritmia.

Sel-sel ES juga mungkin lebih dapat menerima rekayasa ex vivo melalui modifikasi DNA (misalnya terapi gen, transfeksi virus, knockouts dan gen over-expressed). Faktanya, transformasi dari kardiomiosit normal pada sel pacemaker telah berhasil dicapai pada hewan model dengan cara menginjeksi vector plasmid atau virus yang membawa gen pengkode terapi berupa protein yang spesifik [22-24]. Dalam cara ini, sel ES ditransfeksi dengan reseptor adrenergic β-2 yang ter-over-ekspresi, atau protein pada channel ion dapat ditransplantasikan untuk mengembalikan fungsi sel-sel miokard yang rusak. Namun, keamanan dan kemanjuran metodologi ini harus benar-benar terbukti sebelum digunakan pada manusia yang mengalami aritmia jantung.

Sumber: Djanggan Sargowo. Stem cell dalam Terapi Penyakit Kardiovaskular. Jurnal Kedokteran Univ. Wijaya Kusuma. Surabaya