REGENERASI DAN
PENYEMBUHAN JARINGAN
Dr. Henny Sulastri, Sp.PA (K)
PENDAHULUAN
Reaksi pemulihan timbul segera setelah terpapar jejas.
Tidak dapat tuntas sampai penyebab jejas di hancurkan/di netralkan.
Contoh jejas: luka operasi, luka akibat trauma, penyakit kronis
Hasil ideal pemulihan jaringan ke keadaan sebelum cedera
2 proses pemulihan :
Regenerasi mengembalikan jaringan yg hilang
Healing mengembalikan struktur asli namun melibatkan deposit kolagen & pembentukan scar
DEFINISI
Regenerasi : suatu proses
pertumbuhan/penggantian sel dan jaringan untuk mengembalikan struktur yang hilang.
Penyembuhan : biasanya berupa suatu respon jaringan terhadap luka, proses peradangan di
organ interna, atau nekrosis sel pada organ yang tidak mampu melakukan regenerasi.
Respon jaringan terhadap Cedera
Proses utama dalam penyembuhan
1. Migrasi sel
2. Penyusunan kembali (organisasi &
reorganisasi) serta remodeling matriks ekstraselular
3. Proliferasi sel
Migrasi sel
mediator
1.1. Mengontrol penghantaran lewat Mengontrol penghantaran lewat vaskular
vaskular
2.2. Mendegradasi jar. rusakMendegradasi jar. rusak
3.3. Menginisiasi jalur penyembuhanMenginisiasi jalur penyembuhan
Dihasilkan oleh platelet & basofilDihasilkan oleh platelet & basofil Sitokin
Sitokin
Kemoaktran Kemoaktran
Protease Protease
Mediator radang Mediator radang
Migrasi sel
Interaksi Matriks Ekstraselular & sel Matrix
ECM kompleks makromolekul yg mengalami
remodeling scr dinamis & konstan yg disintesis scr lokal & menyusun bagian penting pd setiap jaringan
Fungsi ECM :
Memberi turgor pd jar. Lunak
Memberi kekerasan pd tulang
Menyediakn sublapisan untuk perlengketan sel
Mengatur pertumbuhan, pergerakan serta diferensiasi sel yg hidup didalamnya
Interaksi antar sel mempengaruhi pertumbuhan sel
& organisasi jar pd penyembuhan luka
Interaksi antar sel & ECM mempengaruhi migrasi, proliferasi &diferensiasi sel.
Interaksi dengan protein extra sel
perubahan intrasel terjadi interaksi dengan elemen sitoskeleton pergerakan sel & diferensiasi sel.
Interaksi antar reseptor sel integrins pada permukaan thrombocyte & leucocyte.
Integrin berikatan dgn protein matriks arginin, glysin, aspartat acid & berperan pada adhesi sel
2 bentuk dasar ECM
1. Matriks interstitial
Dalam ruang antar sel jar. ikat, epitel & pemb. darah & otot polos
Disintesis oleh sel mesenkim (fibroblas, myofibroblas, adiposit)
Penyusun utama : kolagen fibriler & non fibriler, proteoglikan, glikoprotein, elastin, fibronektin, hyaluronat, serta sel asal
sumsum tulang (sel mast, makrofag, leukosit)
2. Membrana basalis
Terletak dibawah epitel
Disintesis oleh epitel diatasnya & sel mesenkim di bawahnya
Unsur utama : kolagen tipe IV non fibril amorf & glikoprotein adhesif, laminin, entactin/nidogen, perlecan, heparan sulfat
Komponen Utama ECM
3 komponen dasar ECM
1. Protein struktural fibrosa (kolagen & elastin) memberi kekuatan regang & rekoil
2. Gel yg dihidrasi oleh air (proteogliksn &
hyaluronan) memungkinkan adanya daya pegas & pelumasan
3. Glikoprotein adhesif melekatkan unsur
matriks satu sama lain serta melekatkannya pd sel
Pengendalian Proliferasi sel
Mekanisme regulasi
populasi sel. Jumlah sel dapat berubah akibat
peningkatan atau
penurunan laju masukan sel stem/induk karena kematian sel akibat apoptosis atau
karena perubahan laju
proliferasi atau diferensiasi.
Proliferasi sel
Di stimulasi oleh:
Stimuli fisiologis Intrinsic growth factors
Stimuli patologis Injury, kematian sel, kerusakan mekanik dari jaringan
Sel regenerasi berhenti proliferasi bila proliferasi sel cukup terjadi kontak inhibisi dikeluarkan TGF β sel berhenti proliferasi.
Pembagian sel tubuh berdasarkan daya proliferasinya:
sel labil
sel stabil
sel permanen
Sel Labil
Normal selalu berproliferasi mengganti sel yang rusak
contoh :
epitel permukaan kulit, tract digest,tract resp, tract urinarius, RES
Sel sumsum tulang & jaringan hematopoesis
Sel-sel permukaan selalu di lepaskan dan diganti reserve cell ( sel cadangan)
ex: pertumb endometrium setelah menstruasi
Sel yang rusak akibat trauma diganti epitel baru melalui proliferasi sel cadangan
Sel Stabil
daya proliferasi rendah
Penyembuhan jaringan dari sel stabil harus ada jaringan penyangga / stroma.
Contoh regenerasi sel stabil:
. Penyembuhan hati stlh hepatektomi
. Hepatitis virus, jar penyangga msh baik regenerasi sempurna. Jika nekrosis berlebihan sirosis
. Abses hati: sel hepar rusak, jar ikat stroma rusak fibrosis
Sel Permanen
Sel tidak mampu ber-mitosis setelah lahir
Termasuk sel permanen
sel saraf
sel otot bergaris
sel otot jantung
Sel neuron dan ganglion rusak diganti sel glia
Bila sel neuron masih baik regenerasi axon
Myocard infark fibrinolisis
Siklus sel
Terdiri atas
Go fase diam
G1 presintesis
S sintesis DNA
G2 premitotik
M mitosis
Sel diam mula-mula mengalami transisi dari G0 G1
Melibatkan aktivasi transkripsional sejumlah besar gen
Sel akan masuk ke fase G1 dari G0 atau setelah menyelesaikan mitosis.
Sel mencapai stadium kritis pada transisi G1 / S : Restriction Point.
Sel normal menjadi irreversibel dalam menjalani replikasi DNA.
Progresi siklus sel diatur oleh protein:
Cyclin,berhubungan dengan CDK (cylin dependent kinase).
CDK berikatan dan membentuk kompleks dengan cyclin.
Kompleks CDK teraktivasi mengendalikan siklus sel.
Aktivitas kompleks cyclin – CDK diatur oleh inhibitor Inhibitor CDK.
Kontrol kualitas dari siklus sel Check Point.
Aktivasi checkpoint akan menunda siklus sel &
mencetuskan mekanisme repair DNA.
Jika kerusakan DNA terlalu berat untuk diperbaiki
sel tereliminasi melalui apoptosis.
Kerusakan check point menyebabkan perubahan jaringan dan neoplasia.
Siklus sel. Gambar memperlihatkan fase-fase siklus sel (G0, G1, G2, S dan M), lokasi titik restriksi G, serta checkpoint
(titik/gardu pemeriksaan) G1/S dan G2/M pada siklus sel.
CELL CYCLE
CELL CYCLE
STEM SEL
Definisi: Sel yg tdk/blm terspesialisasi
Memiliki 2 sifat
1. kemampuan untuk berdiferensiasi mjd sel lain. Stem sel mampu berkemban menjadi
berbagai jenis sel dewasa
2. kemampuan untuk self regenerative/sel renew
mampu membuat salinan yg persis sama dgn dirinya melalui pembelahan sel
Pembagian stem sel
Berdasarkan kemampuan diferensiasi
TOTIPOTENT TOTIPOTENT
dpt berdiferensiasi mjd dpt berdiferensiasi mjd
semua jenis sel. Contoh: zigot semua jenis sel. Contoh: zigot
PLURIPOTENT PLURIPOTENT
dpt berdiferensiasi mjd 3 lapis
germinal yaitu ektoderm, mesoderm & , mesoderm &
endoderm, namun tidak dapat mjd jar.
endoderm, namun tidak dapat mjd jar.
ekstraembrionik.
ekstraembrionik.
MULTIPOTENT MULTIPOTENT
dapat berdiferensiasi mjd banyak dapat berdiferensiasi mjd banyak jenis sel. Misal: hematopoetic stem cell jenis sel. Misal: hematopoetic stem cell
UNIPOTENT UNIPOTENT
hanya dpt berdiferensiasi mjd 1 hanya dpt berdiferensiasi mjd 1 jenis sel, memiliki sifat regenerasi diri jenis sel, memiliki sifat regenerasi diri
sendiri (self)/
sendiri (self)/self renewself renew
Sumber stem sel
1. Zigot
2. Stem sel embrionik diambil dari inner cell
mast blastocyst (embrio yg terdiri dari 50-150 sel fertilisasi) atau dari sisa embrio yg IVF.
3. Fetus dari klinik aborsi
4. Tali pusat bayi baru lahir 5. Adult stem cell
diambil dari jar.dewasa, sumsum tulang
hematopoetic stem cell & mesenchymal stem cell
bersifat plastis selain berdiferensiasi mjd jar.asal, dpt juga mjd jar.lain. Misal: stem sel otot jantung
Domain stem sel di berbagai jaringan. A, Sel stem epidermis terletak di bagian folikel yang menonjol dan berfungsi sebagai sel stem untuk folikel rambut dan epidermis. B, Sel stem usus terletak di dasar kriptus kolon, di atas sel Paneth. C, Sel stem hati (sel oval) terletak di kanal Hering (tanda panah tebal), struktur yang menghubungkan duktulus empedu (tanda panah tipis) dengan hepatosit parenkim. D, Sel stem kornea terletak di daerah limbus, antara konjungtiva dan kornea.
Diferensiasi sel mudigah dan regenerasi jaringan oleh prekusor sumsum tulang.
Pertumbuhan Sel
► Proliferasi Proliferasi proses yang diatur dengan ketat, melibatkan proses yang diatur dengan ketat, melibatkan sejumlah besar molekul dan jalur saling terkait
sejumlah besar molekul dan jalur saling terkait
. .
► Sejumlah besar polipeptida faktor pertumbuhan bekerja Sejumlah besar polipeptida faktor pertumbuhan bekerja pada sel, sebagian lagi pada sel-sel target tertentu.
pada sel, sebagian lagi pada sel-sel target tertentu.
► Fungsi faktor pertumbuhan Fungsi faktor pertumbuhan stimulasi: stimulasi:
► Pertumbuhan sel membutuhkan faktor-faktor Pertumbuhan sel membutuhkan faktor-faktor pertumbuhan (growth factors)
pertumbuhan (growth factors)
proliferasi selproliferasi sel
pergerakan selpergerakan sel
KontraktilitasKontraktilitas
differensiasi differensiasi
angiogenesis.angiogenesis.
FAKTOR PERTUMBUHAN
Epidermal Growth Factor (EGF) &
Transforming Growth Factor-α (TGF-α)
Hepatocyte Growth Factor (HGF)
Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF)
Platelet Derived Growth Factor (PDGF)
Fobroblast Growth Factor (FGF)
TGF-β & faktor pertumbuhan lain yg berhubungan
Growth Factor Symbol Source Functions
Epidermal growth α EGF Platelets, macrophages,
saliva, urine, milk, plasma
Mitogenic for keratinocytes and fibroblasts; stimulates keratinocyte migration and granulation tissue formation
Transforming growth factor α TGF-α Macrophages, T lymphocytes,
keratinocytes, and many tissues
Similar to EGF; stimulates replication of hepatocytes and most epithelial cells
Heparin-binding EGF HB-EGF Macrophages, mesenchymal
cells
Keratinocyte replication
Hepatocyte growth factor/scatter factor HGF Mesenchymal cells Enhances proliferation of hepatocytes, epithelial cells, and endothelial cells; increases cell motility, keratinocyte replication
Vascular endothelial cell growth factor (isoforms A, B, C, D)
VEGF Many types of cells Increases vascular permeability; mitogenic for endothelial cells (see Table 3-3 ); angiogenesis
Platelet-derived growth factor (isoforms A, B, C, D)
PDGF Platelets, macrophages,
endothelial cells,
keratinocytes, smooth muscle cells
Chemotactic for PMNs, macrophages, fibroblasts, and smooth muscle cells; activates PMNs, macrophages, and fibroblasts; mitogenic for fibroblasts, endothelial cells, and smooth muscle cells; stimulates
production of MMPs, fibronectin, and HA; stimulates angiogenesis and wound contraction
Fibroblast growth factor 1 (acidic), 2 (basic), and family
FGF Macrophages, mast cells, T
lymphocytes, endothelial cells, fibroblasts
Chemotactic for fibroblasts; mitogenic for fibroblasts and
keratinocytes; stimulates keratinocyte migration, angiogenesis, wound contraction, and matrix deposition
Transforming growth factor β (isoforms 1, 2, 3);
other members of the family are BMPs and activin
TGF-β Platelets, T lymphocytes,
macrophages, endothelial cells, keratinocytes, smooth muscle cells, fibroblasts
Chemotactic for PMNs, macrophages, lymphocytes, fibroblasts, and smooth muscle cells; stimulates TIMP synthesis, angiogenesis, and fibroplasia; inhibits production of MMPs and keratinocyte
proliferation
Keratinocyte growth factor (also called FGF-7) KGF Fibroblasts Stimulates keratinocyte migration, proliferation, and differentiation
Tumor necrosis factor TNF Macrophages, mast cells, T
lymphocytes
Activates macrophages; regulates other cytokines; multiple functions
Growth Factors and Cytokines Involved in Regeneration and Wound Healing.
Mekanisme Signaling pd Pertumbuhan Sel
Faktor pertumbuhan + spesifik sinyal ke sel target
• Menstimulasi transkripsi genMenstimulasi transkripsi gen
• Mengatur masuknya sel kedalam siklus Mengatur masuknya sel kedalam siklus
sel dan pasasinya melalui berbagai tahapan siklus sel.sel dan pasasinya melalui berbagai tahapan siklus sel.
3 model sinyaling
Sinyaling Autokrin
Sel berespons terhadap molekul sinyaling yang diekskresikan oleh sel itu sendiri
Sinyaling Parakrin
Sel menghasilkan ligand yang bekerja pada sel target yang letaknya
berdekatan.
Sinyaling Endokrin
Hormon disintesa oleh organ endokrin & bekerja pada sel target yang jauh dari tempat sintesanya
Mekanisme Penyembuhan
Penyembuhan penggantian jaringan atau sel yang mati oleh jaringan yang sehat.
2 macam:
- Regenerasi parenkim Sel-sel yg rusak diganti oleh sel parenkim yg sama.
- Penyembuhan dengan pembentukan jar. ikat Sel yang rusak diganti dengan stroma jar. ikat
Penyembuhan dgn pembentukan jar. ikat :
- Proses penyembuhan jaringan dgn membentuk jar.
granulasi
- Penyembuhannya : Primer & Sekunder
Jaringan Granulasi
Jaringan ikat baru yang terbentuk karena proliferasi fibroblast & sel endotel serta
pembentukan pembuluh darah baru & sel-sel radang
Makroskopik:
. Seperti granula merah muda . Granulosa Jaringan parut
Jaringan parut / fibrosis - Sel fibrosit
- Serabut kolagen - Serabut elastis
- Pembuluh darah sedikit
Bila pembentukan kolagen berlebihan pada proses penyembuhan jaringan ikat keloid
Pengembalian struktur normal pd penyembuhan jar.
ikat tergantung:
1. Jenis sel yg mengalami trauma.
2. Luas trauma, luasnya kerusakan jar. penyangga.
3. Sifat proliferasi jar. ikat dlm stroma.
ANGIOGENESIS
Penyembuhan Luka
Penyembuhan Primer - Mis : luka operasi
- Luka steril
- Jaringan yang rusak sedikit dan teratur
- Penyembuhan jaringan ikat sedikit, sebagian besar diganti oleh jaringan parenkim
Penyembuhan sekunder
- Mis : ulkus,abses,luka terkontaminasi & besar - Penyembuhan jaringan ikat lebih banyak
- Menimbulkan kontraktur pada permukaan luka - Waktu lebih lama
Penyembuhan luka dengan penyambungan primer
Hari I : Hari I :
. Garis incisi diisi bekuan darah yang menutupi luka . Garis incisi diisi bekuan darah yang menutupi luka
. Reaksi radang akut disekeliling luka . Reaksi radang akut disekeliling luka
Hari ke II
. Reepitelisasi permukaan luka
. Bekuan darah terdapat fibrin,merupakan kerangka bagi sel epitel . Terjadi migrasi fibroblast dan sel endotel
. Setelah 40 jam luka ditutup epitel muda yang selanjutnya berproliferasi membentuk epitel squamous
Hari ke III
. Netrofil ( sel radang akut ) diganti makrofag yang bertugas memfagosit sel fibrin dan debris
Minggu ke II Minggu ke II
. Jaringan kolagen bertambah,fibroblast berproliferasi aktif . Jaringan kolagen bertambah,fibroblast berproliferasi aktif
. Reaksi radang hampir hilang . Reaksi radang hampir hilang
Hari ke V
. Celah incisi di isi jaringan granulasi
Akhir minggu ke II Akhir minggu ke II
Jaringan parut telah terbentuk Jaringan parut telah terbentuk Hari ke VII
. Celah incisi di isi serabut kolagen,luka ditutup epidermis,pembuluh darah banyak
Penyembuhan luka dengan penyambungan sekunder
Pada luka irregular & terkontaminasi, ulkus abses
Proses lebih lama
Jaringan mati / nekrosis & exudat lebih banyak
Reaksi radang lebih padat
Terjadi kontraksi luka : kontraksi sel-sel fibroblast dalam jaringan granulasi
Penyembuhan terbentuk jaringan parut yang luas
Hilangannya fungsi khas organ
Kekuatan Luka
Luka dijahit dgn cermat →70% kekuatan
dibandingkan kekuatan kulit yg tidak terluka
Jika jahitan dilepas, 1 minggu, kekuatan10%, meningkat cepat selama 4 minggu berikutnya.
Pemulihan kekuatan peregangan → sintesis kolagen yg melebihi degradasinya selama 2
bulan pertama, dan olah perubahan struktural kolagen.
Kekuatan luka 70-80% dari normal pada bulan ke-3, tetapi biasanya tidak akan meningkat
melebihi angka tersebut.
PENYEMBUHAN LUKA YANG SUBOPTIMAL
Kekurangan formasi Skar (Deficient scar formation)
Pembentukan jaringan granulasi yg tidak adekuat / tidak tersedianya ekstra selluler matriks
menyebabkan kurangnya skar yang terbentuk dgn
komplikasinya yaitu luka yang tidak tertutup (wound dehiscence/scar splitting open).
Faktor sistemik yg menjadi predisposisi : defisiensi metabolik, hipoproteinemia, kanker metastase
Ulserasi
Luka mengalami ulserasi → supplai pembuluh
darah tidak adekuat selama penyembuhan. Mis:
luka di kaki pada vena varicose atau severe atheroslerosis sering timbul ulserasi.
Perbedaan keloid dan skar hipertropi : lebih tingginya tingkat sintesis kolagen dan rasio komposisi kolagen tipe III dan tipe I.
Insiden dari keloid lebih banyak pada kulit
berwarna daripada pada kulit putih dan biasanya bersifat herediter.
Kontraksi yang berlebihan
Pengurangan ukuran luka tergantung adanya
miofibroblast, perkembangan hubungan antar sel, &
sel-sel yang mendukung proses kontraksi
Kontraktur timbul pada luka dan jaringan dengan deformitas berat. Bagian tubuh dengan kontraksi minimal seperti palmar, telapak kaki dan bagian anterior thoraks sering terjadi kontraktur.
Kontraktur sering pada luka bakar serius → kesulitan untuk menggerakkan sendi. Pada saluran cerna
dapat menyebabkan obstruksi jalannya makanan.
Regenerasi dan Penyembuhan yang berlebihan
Respon terhadap jejas yang berlebihan antara lain adalah pyogenic granuloma.
Reaksinya local, persistent, pertumbuhan
berlebihan dari jaringan granulasi. Misalnya
terdapat pada transitional zone pada servik uteri dan tempat lainnya.
Pyogenik granuloma adalah lesi transisional yang menyerupai jarinngan granulasi tetapi hampir
menjadi neoplasma jinak.
Formasi Skar Berlebihan
Penyebaran matriks ekstra seluler yang
berlebihan, khususnya kolagen pada luka dapat menimbulkan skar hipertrofi.
Keloid adalah skar hipertropi yang banyak dan progressif pada sisi jejas dan timbul lagi setelah eksisi.
Secara histology keduanya memperlihatkan
gambaran yang sama yaitu collagen bundle yang banyak dan irregular, kapiler dan fibroblast
Penyembuhan Patah Tulang
Celah tulang di isi bekuan darah, dimulai jika fibrin dibentuk jaringan granulasi.
Hari ke II dan III osteoblast & chondroblast proliferasi
Akhir minggu I tbntk pulau-pulau tulang rawan di dalam jaringan granulasi (prokalus).
Osteoblast di endosteum dan periosteum
membentuk osteoid ( jar. pembentuk tulang )
membentuk susunan jala osteoid yg melintasi prokalus.
PENYEMBUHAN PADA ORGAN TUBUH TERTENTU
Terjadi kalsifikasi progresif pada prokalus menjadi kalus.
Kalus meliputi ruangan sumsum tulang &
periosteum selanjutnya kalus direabsorbsi oleh osteoclast.
Pemulihan tercapai pada minggu 4 – 6, tgt lokasi dan kondisi.
Faktor yang mempengaruhi : . Pergerakan
. Jaringan lunak yang ada diantara ke dua ujung tulang
. Ketidaklurusan letak tulang . Infeksi
. Penyakit tulang yang sudah ada sebelumnya
Penyembuhan Hati
Sel hepatosit kemampuan regenerasi yg sangat baik.
Arsitektur hati tidak dapat dibentuk kembali dengan sempurna bila mengalami kerusakan berat.
Kegagalan memperbaiki arsitektur hati sirosis hepatis.
Proliferasi hepatosit hepar yang sdg regenerasi dimediasi oleh sitokin & faktor-faktor pertumbuhan.
Penyembuhan Ginjal
sel epitel ginjal dapat beregenerasi tapi arsitekturnya tidak dapat di perbaiki
Kerusakan epitel tubulus akibat iskemia atau toksin gagal ginjal klinis
Umumnya cukup banyak sel epitel yang masih hidup dapat membentuk tubulus lagi sehingga fungsi ginjal normal kembali.
Penyembuhan Otot
Serabut otot jantung & otot polos sel permanen.
Kerusakan otot diganti jaringan parut.
Bila hanya protein kontraktil yang hilang masih mungkin untuk mensintesis yang baru didalam endomesium yang lama.
Otot volunter mempunyai kemampuan terbatas untuk regenerasi dari sel satelit.
Jaringan Saraf
Regenerasi neuron efektif tidak dapat terjadi didalam
SSPSel-sel glia dapat berproliferasi dalam merespons cedera gliosis.
Bila saraf putus, bagian proximal axon degenerasi sejauh 1-2 nodus.
Bagian distal alami degenerasi wallerian,diikuti dengan proliferasi sel schwan untuk antisipasi pertumbuhan kembali akson.
Bila saraf putus, ujung axon tidak berproliferasi dengan teratur massa axon dan stroma
Neuroma amputasi
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Penyembuhan
Faktor sistemik: Gizi, status metabolik, Status sirkulasi, Hormon.
Faktor lokal: Infeksi, Faktor mekanis, Benda asing, Ukuran, lokasi dan jenis luka.
Penyembuhan patah tulang.
Hematom pada tempat fraktur,memberi kerangka untuk penyembuhan yang kemudian diganti oleh kalus,selanjutnya diganti oleh tulang lamelar,yang kemudian
mengalami remodeling untuk memperbaiki pola trabekuler yang normal dari tulang
Sirosis hepatis
Myocard infark
Scarred kidney
Perbaikan infark myocardium dengan pembentukan parut
B. Infark menimbulkan respon radang akut dan diserang dari pereifer oleh neutrofil yang melikuefikasi jaringan nekrotik
A. Myocardium normal A. Myocardium normal
C. Masuknya makrofag dan jaringan granulasi yang menghilangkan debris nekrotik dan menyebabkan penggantian zona nekrotik dengan parut
D. Pembentukan parut