1
MESENCHYMAL STEM CELLS AND WITHOUT MESENCHYMAL STEM CELLS
IGL Krishna Mahayana* , dr.Heri Suroto**, dr.Sjahjenny Mustokoweni***
ABSTRACT
Background : Injury of muscle tissue has become a difficult situation in traumatic case and muscle disease. It happen due to slow rate of healing.
Recent development in basic science, especially stem cells and regenerative medicine, bringing new hope in such problem. his study tested on hypothesis which bone marrow derived mesenchymal stem cells able to boost muscle healing in injured rabbit muscle.
Materials and Methods : The goal in this study was to compare the fibroblast cell counts in the injured part of a rabbit’s gastrocnemius muscle which was injected with stem cells with muscle that did not receive stem cells injection. Design of this study is post-test only control group. Type of the animals used here are New Zealand White rabbits .Shape of the injury was sharp and completely transected through midsubstance of gastrocnemius muscle. The injury repaired with running suture of the epimysium using pro lene 4.0 and prolene 5.0 for suture of the fascia . The left gastrocnemius muscle treated with bone marrow derived stem cells and the right limb treated without any stem cells then two weeks later the specimens were harvested .
Results : Fibroblast cells counts of the group that was injected with mesenchymal stem cells increased significantly compare to the other group.
Conclusions : Fibroblast cells number markedly increase inside the injured site of gastrocnemius muscle that was injected with bone marrow derived mesenchymal stem cells.
Keyword : Muscle healing, fibroblast cells, mesenchymal stem cells.
PENDAHULUAN
Kemampuan utama dari sekelompok otot adalah berkontraksi baik secara isometrik, isotonik maupun isokinetik. Ketidakmampuan berkontraksi bisa terjadi karena sebab dari sentral ataupun perifer. Sebab dari perifer bisa merupakan wujud problem pada syaraf tepi, neuromuscular
junction maupun otot. Hambatan kontraksi ini dapat muncul disebabkan oleh trauma ataupun karena penyakit herediter antara lain Duchenne muscular dystrophy.1,2
Cedera pada otot skelet yang mengakibatkan hilangnya jaringan otot merupakan suatu tantangan baru di bidang
kedokteran. Pada respon terhadap kerusakan otot, otot skelet mengadakan serangkaian proses penyembuhan dimulai dari proses inflamasi, repair dan remodeling. Pada akhirnya perbaikan dilakukan oleh sel satelit, yang merupakan suatu stem cell otot yang berada di sekeliling jaringan. Proses perbaikan jaringan ini kadangkala tidak adekuat untuk mengisi yang terjadi akibat cedera dan akan terbentuk jaringan parut di daerah tersebut. Hal inilah yang mengkibatkan terjadinya kerusakan pada otot yang mengganggu fungsi otot dan menyebabkan terjadinya kecacatan permanen pada otot.
Kerugian cedera otot berdampak terhadap produktivitas misalnya pada atlet. Pada penelitian yang dilakukan di Merseyside, Inggris, pengamatan dilakukan pada jumlah hari yang hilang karena cedera otot yang dihubungkan besarnya cedera otot yang didapat pada atlet di dua klub sepakbola yaitu Liverpool dan Everton. Pada studi ini cedera otot yang dialami atlet dapat terjadi pada derajat I atau derajat II. Cedera derajat II membutuhkan waktu 4 sampai 6 minggu untuk sembuh sedangkan derajat I membutuhkan waktu yang lebih singkat yaitu kurang dari 3 minggu. Laporan otoritas Liga Inggris menyebutkan bahwa jumlah hari yang hilang dari seluruh pemain yang cedera selama musim 2006/2007 adalah sebanyak 22.716 hari dan total biaya yang harus dihabiskan oleh klub-klub Liga Inggris untuk pemulihan cedera pemain selama musim yang sama adalah 81 juta poundsterling.3
Pada masa sebelum tahun 1960, trauma pada otot rangka mendapatkan terapi bedah berupa pencucian luka dan penjahitan untuk mendekatkan segmen otot yang cedera. Hal ini berlangsung bertahun–tahun hingga adanya dorongan yang muncul dari cedera anggota gerak yang muncul di masa perang dunia kedua. Pada tahun 1960 an, beberapa peneliti menemukan keberadaan sel punca di dalam sumsum tulang. Kelompok sel punca yang ada utamanya adalah hematopoietic stem cells, yang menyusun semua jenis sel darah di badan, dan bone marrow stromal cells, yang ditemukan beberapa tahun setelah grup sel yang pertama. Bone marrow stromal cells atau disingkat sebagai MSCs, mampu menghasilkan jaringan ikat, tulang, tulang rawan maupun lemak, asalkan berada dalam lingkungan yang sesuai.
Dengan kemajuan teknologi dan perkembangan ilmu kedokteran, terutama dalam hal sel punca, diharapkan dapat memproduksi serabut otot yang baru untuk menggantikan otot yang telah rusak, dan menekan proses radang yang dapat memacu proses degeneratif pada otot. Sifat sel punca yang unik dengan kemampuannya memperbanyak diri sendiri dan menghasilkan sel yang sama dengan induknya hingga berdiferensiasi menjadi berbagai jenis sel memberikan harapan baru dalam banyak kasus medis.4,5,6,7,8,9
Post-test only Control Group Design merupakan rancangan penelitian ini. Riset ini diterapkan pada hewan coba yaitu white rabbit New Zealand jenis kelamin laki – laki. Ada dua kelompok hewan yang dijadikan obyek dalam penelitian ini. Grup yang mendapat perlakuan merupakan kelompok pertama. Pada grup ini, otot gastroknemius kanannya dipotong tajam pada sisi pertengahan dan setelah itu didekatkan dengan jahitan pada epimysium memakai benang prolene 4.0 secara running suture. Jahitan ini lalu ditambah
dengan jahitan pada fascia menggunakan benang prolene 5.0. Perlakuan berupa injeksi mesenchymal stem cells dikerjakan di sisi penyambungan. Grup kontrol, dilakukan hal yang sama dengan kelompok pertama tadi, hanya bedanya tidak diinjeksi dengan mesenchymal stem cells. Terminasi dan pemeriksaan dilakukan dilakukan pada minggu ketiga. Dilakukan pemeriksaan penilaian jumlah fibroblas: pengecatan dengan HE dan dihitung jumlah fibroblast per lapangan pandang.
Alur Penelitian
Hewan coba
Dirawat 1 minggu
Incisi otot gastrocnemius Incisi otot gastrocnemius
Jahitan running suture Jahitan running suture
Injeksi stem cells Tidak diinjeksi stemcells
PEMBAHASAN
Hasil penelitian menunjukkan ada perbedaan bermakna pada jumlah fibroblast antara grup perlakuan dan kontrol. Data ini
menunjukkan adanya perbedaan yang bermakna antara jumlah sel fibroblast di kelompok otot gastrocnemius dengan injeksi mesenchymal stem cells saat dibandingkan
Kelompok perlakuan Kelompok kontrol
dengan kelompok otot yang tidak mendapatkan mesenchymal stem cells.
Luka pada otot yang diberi perlakuan dengan injeksi Bone Marrow derived Mesenchymal stem cell menunjukkan peningkatan angiogenesis, bertambahnya vascular endothelial growth factor dan angiopoietin-1. Hasilnya adalah terbentuknya kapiler baru untuk membantu terbentuknya jaringan granulasi.
Faktor lain yang perlu diingat dalam penyembuhan sel otot lurik dengan injeksi sel punca adalah peran sel punca pada sel satelit, melalui fibroblast.33,35,36,37,39,40,46,47 KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Hasil dari penghitungan statistik dengan menggunakan data dari pengamatan histology, didapatkan jumlah fibroblast yang berbeda secara signifikan antara otot gastroknemius kelinci jenis New Zealand white rabbitt, yang diinjeksi mesenchymal stem cells dibandingkan dengan otot gastroknemius kelinci yang tanpa diberi perlakuan.
Saran
1. Luasnya aspek yang dapat dinilai dari penyembuhan otot setelah terjadi trauma, menimbulkan berbagai aspek yang mungkin untuk dievaluasi, selain gambaran histologis pada fibroblast. Aspek lain yang bisa dinilai antara lain perbandingan jumlah serabut otot tertentu yang
muncul setelah injeksi mesenchymal stem cells, evaluasi kondisi biomekanik dari otot paska injeksi mesenchymal stem cells.
2. Rentang evaluasi yang singkat dalam penelitian ini, memberikan keterbatasan dalam evaluasi jumlah fibroblast. Diharapkan dengan rentang evaluasi yang lebih panjang, bisa diperoleh gambaran yang lebih detil tentang efek sel punca dalam penyembuhan otot skeletal. 3. Jumlah sampel yang lebih besar
diharapkan dapat mewakili gambaran yang sebenarnya tentang kondisi otot pasca perlakuan injeksi sel punca. 4. Kejadian rejeksi pasca pemberian
sel punca tidaklah diperhitungkan dalam riset ini, sehingga tidak bisa diketahui apakah respon penyembuhan yang muncul, tanpa disertai respon rejeksi imunitas.
DAFTAR PUSTAKA
1. Ciafaloni E, et al. Delayed diagnosis in Duchenne muscular dystrophy: data from the Muscular Dystrophy Surveillance, Tracking, and Research Network (MD STARnet). Journal Pediatric 2009 Sept;155(3):380-5.
2. Ouyang L, Grosse SD, Kenneson A. Health Care Utilization and
Expenditures for Children and Young Adults With Muscular Dystrophy in a Privately Insured Population. Journal Children Neurology. 2008 Aug;23 (8):883-8. 3. Phsyioroom of England. Average
Days Lost due to Reported Muscle Injury 2006/2007 Season.
Lanchasire: 2007 [diperbarui tanggal 30 September 2007. Diunduh tanggal 3 April 2013]. Tersedia dari:
http://www.physioroom.com
/news/english_premier_league/2006_ 07/injury_analysis_10.php
4. Solomon L, Warwick D, Nayagam S. Apley’s System of Orthopaedics and fractures. New York: Oxford University Press Inc 8th ed.( 2001 )p.201- 228.
5. Young HE, Black AC. Adult Stem Cells :The anatomical record part A 276A (2004):75–102.
6. Bentzinger CF. The Emerging Biology of Muscle Stem Cells: Implications for cell-based therapies. Bioessays available from : http ://www.bioessays-journal.com ( January 12, 2013 )
7. Salter RB. Textbook of Disorders and Injuries of Musculoskeletal System 3rded Philadelphia: Lippincott William and Wilkins. 1999
8. Wikipedia. Stem cell. Available from :http://en.wikipedia.org/wiki/Stem_c ell ( July 3rd2009)
9. Krampera M. Review Mesenchymal Stem Cells for Bone, Cartilage, Tendon and Skeletal muscle repair. Bone. Vol 39, 2006, p678– 683. 10. Gharaibeh B. Biological Approaches
to Improve Skeletal Muscle Healing after Injury and Disease. Birth Defects Research (Part C) Vol 96, 2012 p82–94.
