STEM CELL DALAM TERAPI PENYAKIT KARDIOVASKULARDjanggan Sargowo

Dosen Fakultas Kedokteran Universitas Wijaya Kusuma SurabayaAbstrakPenyakit jantung, termasuk didalamnya Infark miokard dan Iskemik miokard merupakan penyakityang berhubungan dengan kehilangan yang permanen dari kardiomiosit dan vaskuler, baik dengan caraapoptosis ataupun nekrosis. Bagaimanapun, kemampuan alami tubuh untuk memperbaki danmemperbarui jaringan miokard tidak efektif seperti yang terjadi pada terapi yang saat ini dipergunakanuntuk mencegah remodeling dari ventrikel kiri. Transplantasi sel telah muncul sebagai terapi yangberpotensial untuk mempopulasikan dan memperbaiki miokard yang rusak secara langsung. Suatuanalisa yang detail dan melihat ke depan sedang di kembangkan pada aplikasi stem cell, keduanyadalam bidang penelitian dan kardilogi klinis disajikan pada tulisan ini, menyorot mengenaipenggunaan stem cell/ progenitor sel pada spektrum luas termasuk di dalamnya mengenai stem selembrionik dan fetal, mieloblast, dan stem sel sumsum tulang pada orang dewasa. Sebuah diskusimengenai perbandingan yang terbaru dari penggunaan tipe sel donor, dan evaluasi dari gangguanmiokard yang mungkin paling dapat diterima sebagai terapi stem cell. Fusi sel dan transdiferensiasidari sel miokard memiliki peranan penting pada transplantasi stem cell, kekurangan khususnya dalambidang teknologi, dan rekomendasi cara-cara praktis untuk mengatasi masalah ini juga disajikan dalamtulisan ini.Kata Kunci : Stem cell, diferensiasi, kardiomiosit, penyakit jantung, infark miokard, iskemiamiokard.

STEM CELL THERAPY IN CARDIOVASCULAR DISEASEDjanggan Sargowo

Lecturer Faculty of Medicine, University of Wijaya Kusuma SurabayaAbstractHeart disease including myocardial infarction and ischemia is associated with the irreversible loss ofcardiomyocytes and vasculature, both via apoptosis or necrosis. However, the native capacity for therenewal and repair of myocardial tissue is inadequate as have been current therapeutic measures toprevent left ventricular remodeling. Cell transplantation has emerged as a potentially viable therapeuticapproach to directly repopulate and repair the damaged myocardium. A detailed analysis and a visionfor future progress in stem cell application, both in research and clinical cardiology are presented inthis review, highlighting the use of wide spectrum of stem/progenitor cell types including embryonicor fetal stem cell, myoblast, and adult bone marrow stem cells. An up-to-date comparison of donorcell-types used, and evaluation of the myocardial disordersthat migh be most amenable to stem celltherapy are discussed. The roles that myocardial cell fusion and transdifferentiation play in stem celkltransplantation, the specific shortcomings of available technologies, and recommenadations forpractical ways that these concerns might be overcome, are also presented.Keywords : stem cells, differentiation, cardiomyocytes, heart disease, myocardial infarct, myocardialischemia.

1. Latar BelakangKemajuan mutakhir dalam bidangpenelitian stem cell telah dikonfirmasiberpotensial untuk digunakan untukregenerasi jaringan. Penyakit jantung,termasuk infark miokard dan iskemimerupakan penyakit yang berhubungandengan kehilangan yang permanen darikardiomiosit dan vaskuler, baik dengancara apoptosis ataupun nekrosis.Kemampuan alami tubuh untukmemperbaki dan memperbarui jaringanmiokard tidak efektif seperti yang terjadipada terapi yang saat ini dipergunakanuntuk mencegah remodeling dari ventrikelkiri. Transplantasi sel, yang secaralangsung bertujuan untuk mrmpopulasikanjaringan memberikan metode terapi yangdapat digunakan untuk memperbaikijaringan miokard yang rusak.Bagaimanaupun, disamping kemajuanyang mengagumkan pada bidang ini,terdapat masalah yang cukup signifikanpula, terutama masalah etik, tumorigenic,potensial arrythmogenic yang pada tehnikini menyajikan diferensiasi pada selsomatic. Terlebih, ketidakpastianmengenai apakah sel membentuk jaringanbaru atau apakah sel akan mengeluarkanmateri yang justru akan merugikan selyang sudah ada.2.PendahuluanPenyakit jantung merupakan masakesehatan endemic terbesar di dunia.Terlepas dari pertimbangan klinis danusaha yang besar pada dekade terakhir inidan perkembangan obat-obatan baru danterapi bedah, mortalitas dan morbiditastetap sangat tinggi. Karena keterbatasanpotensial sel miokard untuk memperbaikidan memperbarui dirinya sendiri, makasejumlah proporsi otot jantung secarasignifikan kehilangan kemampuannyauntuk bekerja, dan kehilangan inimungkin menjadi factor terpenting padakejadian gagal jantung yang timbul padaapasien dengan penyakit coronary arterydan dilatasi kardiomiopati.Sampai akhir-akhir ini, metode reperfusiuntuk iskemik miokard merupakan satu-satunya intervensi yang tersedia untukmengganti beragam fungsi selular yangterimbas oleh iskemi miokard, termasuk

mencegah kematian sel karena prosesnekrosis atau apoptosis. Sayangnya,metode reperfusi menghasilkan kerusakanmiokard yang luas, termasuk miokardstunning, dan pemulihan jantung dapatmuncul hanya setelah periode disfungsikontraktile yang dapat memakan waktuberjam-jam sampai beberapa hari. Hal inimerupakan bukti bahwa keterbatasankapasitas regenerasi dan proliferasi darikardiomiosit manusia tidak dapatmencegah pembentukan formasi scar yangmengikuti infark miokard maupunkehilangan dari fungsi jantung yangmuncul pada pasien dengan gagal jantungdan kardiomiopati. Fungsi penggantiandan regenarasi otot jantung merupakantujuan akhir yang sangat penting, yangdapat didapatkan baik denganmenstimulus autologous kardiomiositresident atau dengan trasplantasi selallogenic ( contoh : stem sel embrionik,sel mesenchym sumsum tulang, ataimyoblast tulang). Bagaimanapun,berbagai masalah untuk mencapaikeberhasilan implantasi sel ini tetap ada,dan akan dibahas pada tulisan ini.3. Stem Cell Embrionik (ES)Stem sel yang paling primitive dari semuastem sel adalah stem sel ambrionik (ES)yang berkembang sebagai massa padainner cell pada blastosit manusia pada hari5 setelah fertilisasi. Pada tahap awal ini,sel ES mempunyai potensial masaperkembangan yang tercepat dikarenakansel ini dapat berkembang menjadi 3 lapisbakal embrio. Jika diisolasi dandikembangkan pada media kultur yangtepat, pluripotenst tikus dan sel ESmanusia dapat melakukan proliferasi seldan membentuk bentukan agregasiembrio (embryoid bodies) in vitro,beberapa dapat berkontraksi spontan(gambar 1). Badan embrio berisi populasicampuran dari berbagai diferensiasi tipesel termasuk didalamnya kardiomiosit,berdasar pada tanda gen spesifik kardiakseperti cardiac myosin heavy chain,troponin I dan T kardiak, factor natriuretikatrial, dan factor transkripsi kardiakGATA-4, Nkx2.5, dan MEF-2.Ultrastruktur selular, dan aktivitas elektrikekstraselular [1-3]. Kardiomiosit ini dapatdari atrium pacemaker dan tipe seperti

ventrikel dan keduanya dapat dibedakan berdasarkan pola spesifik aksi potensial.

Gambar. (1). Pluripoten sel induk embrionik secara spontan berdiferensiasi menjadi sel-selprogenitor endotel (EPC), hemangioblasts, sel-sel batang mesenchymal dan badanembryoid (agregat embrio-suka). Hemangioblasts menghasilkan lebih membedakan keduasel induk hematopoietik (HSC) dan EPC yang menimbulkan baik darah pembuluh darahdan komponen myocyte. Di bawah kondisi yang sesuai (sebagian besar yang tetap akanditentukan), kardiomiosit dapat membentuk dari tubuh embryoid maupun dari EPC danstem sel mesenchymal (Gracia JM. CSCRT. 2006).Sementara itu peristiswa selular danmolekular yang tepat yang berisi jalur selES pada diferensiasi spesifik kardiomiositsebagian besar masih tetap belumditentukan, proses yang signifikan telahdibuat untuk mengidentifikasi faktor yangmeregulasi dimana factor tersebut dapatmenigkatkan atau menghambat proses(gambar 2). Diferensiasi sampai ke tipe selpartikular tergantung pada faktor ini.Misalnya , penghambatan sinyal bonemorphogenetic protein (BMP) olehantagonisnya Noggin menginduksidiferensiasi kardiomiosit dari sel ES tikus[7], sementara asam retinoic secaraspesifik menginduksi pembentukanformasi dari kardiomiosit ventricular yangspesifik. Nitrit oxide (NO), dihasilkanpula oleh aktivitas NO sintetase ataueksposur NO eksogen yang juga telahterlibat pada kemajuan diferensiasispesifik kardiomiosit dari sel ES tikus.Diferensiasi kardiomiosit pada sel ESmanusia dapat ditingkatkan menggunakantreatmen 5-aza-2deoxycytidine [10]. JugaIGF-1 dapat meningkatkan diferensiasifenotip dan ekspresi dari fenotipkardiomiosit pada sel ES secara in vivo

[1]. Menariknya, peningkatan level daristress oksidatif muncul untuk mengurangiperkembangan kardiotipik dari badanembrio.Penelitian awal dengan menggunakankardiomiosit fetus dan transplantasi sel ESdilaporkan sukses membentuk formasigrafts yang stabil dan discus intercalatesnascent diantara graft dan host selmiokardial. [13-14]. Sebagai tambahan,kedaua-duanya, baik fetal maupun stemsel embrionik menghasilkan kardiomiositmempertahankan propertielektromechanical miokard. Sel ESmanusia berasal. Demikian pula,transplantasi turunan sel ES kordiomiositmanusia mampu berintegrasi dengan cepatsecara in vivo pada jantung babi yangmengalami blok atroventrikular lengkap,seperti yang telah ditunjukkan secara rincidengan menggunakan pemetaanelektrofisiologi yang detail dan penelitianhistopatologi. Kesamaan fenotipe sel ESterdiferensiasi yang telahditransplantasikam sulit untuk dibedakandengan cardiomiosit fetalt (terutama padamanusia) menunjukkan bahwa sel ESdapat menjadi pengganti kardiomiosit

janin pada manusia pada dalammelakukan prosedur engraftment jantung[14].Ketika kardiomiosit janin tikusditransplantasikan ke jantung yang telahmengalami iskemik, sebagian besarkardiomiosit mati setelahditransplantasikan [15]. Penemuan bahwatidak terdapat peningkatan ukuran graftyang muncul ketika jumlah kardiomiosityang disuntikkan ditingkatkan mendoronguntuk dilakukan pertimbangan ulangmengenai penggunaan klinis tranplantasikardiomiosit sebagai pengobatan padapenyakit jantung iskemik. Hal inimemperjelas bahwa dibutuhkan lebihbanyak penelitian untuk mengembangkanstrategi yang sukses yang dapatmemaksimalkan kemampuan bertahanhidup dan proses diferensiasi dari selkardiomiosit yang dicangkokkan.

3.1 Keuntungan Transplantasi Sel ESSel-sel ES yang diperoleh dari lapisanbagian dalam blastocyst dapat denganmudah dan reproduktif, danmenunujukkan pertumbuhan fenotipeyang sangat baik, baik secara in vivomaupun in vitro. Pengembangan danpenerapan jalur sel ES (P19 misalnya),yang sangat informatif dalam halindentifikasi dan karakterisasi faktorregulasi., activator transkripsi dan

transduksi terlibat dalam diferensiasikardiomiosit, juga mungkin berguna padaterapi transplantasi sel [17-19].Data awal menunjukkan bahwa sel ESdapat menjadi suatu nilai tertentusebagai target dan memodifikasi fenotipecacat jantung bawaan [20-21]. Setelahkeamanan dikonfirmasi, studi klinis lebihlanjut harus membahas penggunaan selES yang ditargetkan sebagai terapi padabayi / anak-anak dengan penyakit jantungberat termasuk cardiomiopati, cacatjantung bawaan dan aritmia.Sel-sel ES juga mungkin lebih dapatmenerima rekayasa ex vivo melaluimodifikasi DNA (misalnya terapi gen,transfeksi virus, knockouts dan gen over-expressed). Faktanya, transformasi darikardiomiosit normal pada sel pacemakertelah berhasil dicapai pada hewan modeldengan cara menginjeksi vector plasmidatau virus yang membawa gen pengkodeterapi berupa protein yang spesifik [22-24]. Dalam cara ini, sel ES ditransfeksidengan reseptor adrenergic -2 yang ter-over-ekspresi, atau protein pada channelion dapat ditransplantasikan untukmengembalikan fungsi sel-sel miokardyang rusak. Namun, keamanan dankemanjuran metodologi ini harus benar-benar terbukti sebelum digunakan padamanusia yang mengalami aritmia jantung.

Gambar. (2). Signaling jalur berpotensi terlibat dalam diferensiasi kardiomiosit. BMP,protein morphogenetic tulang; Wnt, campuran dari bersayap (Wg) dan int (lokus integrasi);FGF, faktor pertumbuhan fibroblast, OM, membran luar; transisi permeabilitas (PT)membuka pori-pori, PLC, fosfolipase C.

3.2. Keterbatasan dan KekhawatiranMengenai Transplantasi ESCPertimbangan mengenai kekhawatiranmasalah etika dan hukum tentangpenggunaan sel-sel ES tetap ada, danmasalah ini telah merintangi penelitianupaya lebih lanjut, dimana upaya tersebutdiperlukan karena dapt memberikan jalursel sehingga dapat menjawab banyakpertanyaan mengenai efikasi, stabilitasjangka panjang, fungsi dan bahkan tingkatefek negatif dari transplantasi sel ES padapenyakit kardiovaskuler (dan juga dipenyakit manusia lainnya).Sebuah keprihatinan sering diajukantentang penggunaan sel-sel ESberhubungan dengan sumbernya (yakniapakah sel-sel tersebut berasal dari jalurselatau langsung dari embrio), terutamaheterolog versusautologous, muncul problem potensialjika menghasilkan reaksi alogenik ataurejeksi imun pada saat transplantasi.Sebagai tambahan, sel ES pluripoten yangberpotensial mempunyai pertumbuhanyang tak terbatas dapt menghasilkan efek

tumorigenic, sehingga merupakan saranyang baik untuk dilakukan screeningpembentukan teratoma. Terlebih lagi,terdapat bukti bahwa diferensiasi daripopulasi sel ES yang heterogen tidakterlalu efisien, meskipun beberapa agen(misalnya asam retinoat) tampaknyaefektif dalam mengaktifkan perluasanyang lebih bagus pada mediated-sel ESyang terdiferensiasi sel kardiomiositspesifik. Stablitas jangka panjang padafenotipe sel ES yang terdiferensiasi jugamendapat perhatian yang beragam karenabeberapa penelitian telah menunjukkanhilangnya diferensiasi sel ESkardiomiosit dari waktu ke waktu.Transplantasi sel ES progeny mungkintidak selalu memiliki fungsi normalkarena sel-sel ES dapat memicu aritmiapada jantung yang ditransplantasi. Di sisilain, penerapan sel-sel ES dalammemperbaiki jantung yang rusak akibatpenuaan juga terbatas; bagaimanapun jugaketerbatasan ini telah diusulkan, saat initidak ada pendukung data yang solid.Namun demikian, tranplantasi sel (baikES atau stem sel dewasa) pada jantung

manula telah terbukti kurang efektif.Ketidakmampuan miokardium yang rusakuntuk menyediakan molekul sinyal yangtepat untuk engraftment stem seltampaknya membatasi kapasitas sel-seltersebut untuk rekrutment dan berintegrasike dalam miokardium yang telahmengalami penuaan [16].3.3. Rekomendasi1. Penggunaan terapi tranplantasi selES pada penyakit jantung terutamamembutuhkan demonstrasi yang ketatyang dapat bekerja secara stabil dandengan efek samping yang terbatas.2. Meskipun dikenakan dana yangterbatas dari pemerintah federal, sumberbaru sel-sel ES dan cell-lines untukpenelitian transplantasi sel ES perlu untukditingkatkan dan tampaknya akanditingkatkan, memberikan kekuatan yangluas pada dunia, korporasi dan dana dariNegara yang berminat pada teknologi danmanfaat dari peneltiian ini. Invenstigasimenjadi cara baru untuk mengisolasi danmengkultur autolog sel ES juga harusterbukti menjadi sesuatu yang penting.3. Pemahaman secara menyeluruhtentang faktor-faktor yang mungkin dapatmenghambat penempatan sel-sel ES kejantung dan menstimulasi ataumengarahkan diferensiasi sel-sel ES untukmenjadi kardiomiosit yang berfungsionalsaat ini tampaknya belum sempurna.(kritik juga berlaku untuk stem seldewasa). Identifikasi factor-faktor iniseperti juga mekanisme kerjanyasepertinya akan mengoptimalkanpenempatan dan proses diferensiasi sertaberkontribusi untuk mendefinisikanscenario kasus terbaik dimanatransplantasi sel ES akan bermanfaat.4. Sel Rangka Myoblast DewasaTransplantasi satelit sel stem (myoblast)dari otot rangka dapat dengan suksesditempatkan dan ditanamkan padamikoard yang rusak, mencegahprogresifitas dilatasi ventrikel danmeningkatkan fungsi jantung. Myoblastini dapat disalurkan ke miokardiumdengan cara impalantasi intra mural ataumelalui arteri, dan akhir-akhir inipenyebaran yang efektif dari metodekateter yang kurang invasif telah

dilaporkan [30]. Sel otot rangka satelitpada kultur dapat berproliferasi secaraberlimpah, dan dapat dengan mudahtumbuh dari pasien sendiri (diturunkansendiri atau autolog) dengan demikianmenghindari respon imun yang potensial.Myoblast relatif resisten terhadap iskemi(dibandingkan dengan kardiomiosit yangmenjadi rusak dalam waktu 20 menit)karena myoblasts dapat bertahan beberapajam dari proses iskemia berat tanpa terjadicedera yang ireversibel. Manfaatfungsional dari transplantasiintramiokardial myoblast skeletal dalammeningkatkan miokardium yang rusaksekunder terhadap iskemia telahdidokumentasikan [32]. Percobaan klinismenunjukkan efikasi dari transplantasimyoblast rangka autolog pada pasiendengan disfungsi ventrikel kiri [27,33].Penggunaan myoblast rangka, disalurkanvia injeksi intramiokard multiple, efektifdalam memulihkan fungsi ventrikel kiripada model hewan hamster Syrian yangmengalami dilatasi kardiomiopati,menunujukkan bahwa manfaat fungsionaldari transplantasi myoblast rangka dapatdiperpanjang untuk kardiomiopatinoniskemik [34].4.1 Keuntungan TransplantasiMyoblastSejak myoblast dapat berasal dari autologdan menyebar secara baik dalam sediaankultur, sejumlah besar sel dapat diperolehhanya sejumlah kecil sampel biopsi ototskeletal (seperti yang didapatkan daripasien) dalam periode yang relatif singkat.Apabila dibandingkan dengantransplantasi sel otot jantung, sel mioblastampak lebih tahan terhadap kerusakanapoptosis yang sedang berlangsung, yangseringkali berlangsung pada lokasiiskemik.4.2 Batasan dan Perihal MengenaiTransplantasi MioblastSementara beberapa laporan menunjukkanbahwa subpopulasi dari mioblas skeletaltertransplantasi telah mampubertransdifrensiasi menjadi sebuahfenotip-sel otot jantung denganpeningkatan ekspresi dari genetic jantung(35-36),sedangkan yang lainnya tidak

mampu berreplikasi dari donor mioblastransdifrensiasi menjadi sel otot jantung(37). Konsensus yang ada dari sebagianbesar ahli pada bidang ini menyatakanbahwa cangkokan sel mioblas awalnyatetap bukanlah sel otot jantung.Sedangkan, sejumlah bukti menyatakanbahwa ketika mioblast dimplantasikan kedalam jantung, proses perkembangannyadipengaruhi sebagaimana cara lingkunganjantung sehingga hal tersebut mampumemperbaiki kinerja jantung. Mioblastskeletal ditanamkan ke dalam sebuahmiokard yang cedera berdifrensiasimenjadi bersifat tahan-kelelahan, fenotipekejangan lambat diadaptasi untuk menjadibeban kerja jantung. Terlebih, graftmyoblast mungkin menunjukkan koneksiantar sel yang tidak kompetibel dengankardiomiosit residen dan tidak berespondengan cara yang sama terhadap sinyalelektrik dan stimulus. Sementrara studipreklinis awal tidak tidak mendeteksiadanya bukti aritmia, studi klinis baru-baru ini telah mengungkapkan bahwasubset dari pasien yang menerimatransplantasi myoblast rangka dapatmengalami aritmia yang parah danmembahayakan nyawa. Penyebab yangtepat terhadap terjadinya aritmia ini masihbelum jelas namun mungkin terkaitdengan sifat listrik heterogen dan interaksianatra sel donor dengan sel penerima. Dilain pihak, aritmia mungkin dipicu olehmedium yang digunakan untukmemperkenalkan sel, bukan oleh sel-selsendiri [41]. Sebagai sisipan, manfaatfungsional dari tranplantasi myoblastmungkin berhubungan dengan denganketerbatasan remodeling pos infark dan /atau efek parakrine dari myoblast yangditransplantasikan pada jaringan resipien,bukan kontribusi pencagkokan myoblastuntuk meningkatkan fungsi sistolikventrikel.

4.3 Rekomendasi Lebih LanjutSementara studi preklinis dengantransplantasi sel stem dan myoblast telahmenunjukkan efikasi yang sama [42-43],ada kebutuhan untuk evaluasi rincimengenai menfaat relatif, efek sampingdan efisiensi myoblast rangka dantranplantasi stem sel dalam setting klinis

(misalnya kegagalan jatung) vis a visperbaikan infark miokard. Metode baruuntuk menilai dan mengoptimalkanperekrutan dan kelangsungan hidup pascatranplantasi secara lebih baik, khususnyadalam jangka panjang, perlu untukdkembangkan dan repertoar yang efektif,penyaluran sel yang kurang invasif perludiperluas.5. Stem Sel Turunan Sel SumsumDewasa (BMCS)Perhatian dalam stem sel turunansumsum tulang telah termotivasi olehproperty neovaskularisasi danangiogenesis dan efek ini meningkatdengan kehadiran hormone pertumbuhanspesifik dan sitokin (misalnya GCSF). Efekmanfaat sel ini pada pada sistem vaskuleryang mengalami kerusakan telahdikonfirmasi dan dan kemudian diperluasuntuk penelitian pada infark miokardtikus [44] yang mana sel sumsum tulangdiimplantasikan dapat berdiferensiasimenjadi miosit dan pembuluh darahkoroner dan dengan demikianmemperbaiki fungsi jantung yang rusak.Karena implantasi BMCs memerlukanintervensi pembedahan dan prosedurnyasering disertai angka kematian yangtinggi, dengan hanya 4055 pencangkokanyang berhasil, pengembangan metodeinvasif menjadi sangat penting. Salah satupendekatan adalah yang sepertidigunakan pada pengobatan sitokin,faktor stem sel (SCF) dan faktorperangsangan koloni granulosit (G-CSF),untuk mobilisasi endogen (BMCs) danlangsung berintegrasi atau menempatkanpada jantung yang infark sehinggamenimbulkan perbaikan. Tikus disuntikdengan SCF 9200mcg/kg/hari) dan G-CSF(50mcg/kg/ghari) menunjukkanpeningkatan yang substansial dalamjumlah stem sell yang bersirkulasi dari 29kontrol yang tidak diobati menjadi 7.200sitokin tikus yang diobati. BMCs endogenditunjukkan untuk meningkatkan miositkardiak yang baru dan pembuluh darahkoroner, dan turunan BMCs meregenarasimiokard menghasilkan peningkatan fungsidan ketahanan hidup jantung. Temuan

serupa mengenai perbaikan yangdimediasi sel pada infark miokard tikustelah diperoleh dengan menggunakantransplantasi BMCs dimana telahmenimbulakan proliferasi pada miosit danstruktur vaskuler [45].Merupakan sesuatu yang penting untukmenunjukkan bahwa sumsum tulangberisi beberapa populasi stem sel denganfenotip yang saling tumpang tundih,termasuk stem sel hemapoeitic (HSCs),stem sel precursor endhotel (EPCs), stemsel mesenchy (MSCs), sel progenitormultipotent dewasa (MAPCs). Ketika selprogenitor endhotel (EPCs) berasal dariprekursor sel hemangioblast di sumsumtulang ditransfer pada target areaimpalantasi miokard , akanberidiferensiasi secara in situ danmendorong pertumbuhan pembuluhdarah baru, sebuah metode yang telahdiaplikasikan mada beberapa modelhewan yang mengalami iskemi miokard[46]. Turunan prekursor / stem selsumsum tulang ini dapat juga mencegahprogresi dari apoptosis kardiomiosit danremodeling stem kardiak. Terlebih,terdapat bukti bahwa EPCs dewasa dapatbertrans-diferensiasi menjadikardiomiosit aktif [48], walaupun sejauhmana hal ini terjadi masih belumdiketahui. Pada lain pihak stem selturunan sumsum tulang menghamabatplastisitas tingkat tinggi sehinggamemungkinkan mereka untuk digunakansebagai sumber autolog dari selprogenitor (dari dewasa). Dengankemampuan yang potensial untukberdiferensiasi menjadi kardiomiosit dandapat digunakan pada kardiomioplastiselular. Setelah pengobatan dengan agenkhusus (misalnya 5-azacytidine), MSCsdapat berferensiaasi menjadi hentakankardiomiosit yang sinkron [49].Penyuntukan MSCs setelah berekspansipada kultur dapat juga digunakan untukmenyelamatkan fenotipe kardiak tikusyang abnormal [50] dan dapatmeningkatkan efektifitas dalammemperbaiki kerisakan kardiak yang lebihluas termasuk infark miokard. Selain itu,HSCS sumsum tulang yang berasal dan

subpopulasi sel HSC disebut SP sel telahdilaporkan pada transplantasi untukmemperbaiki infark miokardium,mendorong pertumbuhan kardiomiositbaru, sel-sel otot endotel dan halus [51].Sementara ini perbaikan sel miokardtermediasi dikarakteristikkan sebagai hasilkemampuan HSCs untuk berdiferensiasimenjadi kardiomiosit, plastisitas HSCtelah sulit untuk mereproduksi dan baikmaknanya dan dasar tetapnya belumditentukan.5.1. Keuntungan Transplantasi Sel BMDewasaAda bukti bahwa pengobatan denganBMCs dapat memperbaiki kerusakanmiokard dan pembuluh darah denganmeningkatkan angiogenesis. Pengaruhtransplantasi BMCs (yang dapatmencakup prekursor sel endotel) vaskularpada pertumbuhan secara signifikan dapatmempengaruhi pemulihan jantung yangrusak, yaitu dengan meningkatkanketersediaan oksigen, meskipun hal initergantung pada setting miokard apakahinfark miokard akut atau gagal jantung[47]. Selain itu, autologously yangditurunkan untuk transplantasi adalahalternatif yang menarik, karena sumsumtulang sel mesenchymal dapat segeradiisolasi dalam kebanyakan kasus. Selainitu, perluasan jumlah BMC olehpertumbuhan in vitro dapat dengan mudahdicapai dengan pertumbuhan kuat selmesenchymal dalam budaya. Hal inipenting bahwa metode ini melewatibanyak pusaran etika dan hukum yangterkait dengan penggunaan ESCs.5.2. Keterbatasan / Masalah denganTransplantasi BMC DewasaMekanisme augmentasi BMC-dimediasijumlah kardiomiosit dan fungsinya masihkontroversial. Beberapa studi telahmenyarankan bahwa efek daritransplantasi sel induk dewasa padajantung resipien bukan merupakan akibatdari transdifferensiasi [52], tetapimungkin timbul sebagai akibat dari fusisel dengan kardiomiosit yang sudah adaatau terjadi sebagai fungsi efek parakrindari transfected sel [53] sementara yang

lain mempertahankan bahwa ada buktiuntuk transdiferensiasi [46,54-57]. Fusisel telah ditunjukkan antara kardiomiositdan nonkardiomiosit secara in vivo dan invitro [58-59] dan data dalam mendukungtransdifferentiation (terutama denganHSCS) tidak selalu dapat ditiru. Penelitianlebih lanjut diperlukan untukmengklarifikasi isu-isu ini danmendamaikan klaim yang bertentanganserta memberikan informasi tambahantentang tingkat fusi sel dan waktu ketikaitu terjadi. Demikian pula diperlukanpenggambaran secara hati-hati mengenaitransdifderensiasi dari orang dewasayang terdefinisi dengan baik pada jenissel induk. Sayangnya, masalah pentingdalam replikasi percobaan ini dan dalammenentukan efek dari BMCs terletakpada heterogenitas besar dari populasiBMCs yang digunakan.Keterbatasan dari sebagian besar studiklinis dengan transplantasi stem seldewasa non-sel jantung berkaitan denganstabilitas potensi diferensiasi fenotipe,karena penelitian ini terutama memeriksakeuntungan jangka pendek. Namun,penting untuk menggarisbawahi tidakadanya efek samping di lebih dari 100pasien diteliti. Hal ini berbeda denganaritmia pada pencangkokan myoblast [40].Karena kurangnya teknik yang berhasilsecara efektif mengobati gagal jantung,ada tekanan (terutama dari dokter) untukmempercepat aplikasi klinis seltransplantasi bahkan sebelum mekanisme(dan juga efek jangka panjang)sepenuhnya dipahami.5.3 Bagaimana Informasi TerdahuluDiterjemahkan pada Studi KlinisManusiaKarena sebagian besar penelitian BMCsaat ini dilakukan pada tikus, pertanyaankritis adalah apakah model ini benar-benar berlaku untuk manusia. Studi awalpada manusia menunjukkan bahwatransplantasi BMC dan sitokin rumahdapat ke daerah cedera danmempromosikan neovaskularisasi didaerah-daerah dimana merekadibutuhkan. Apakah BMCs cukup bisadicangkokkan untuk memperbaiki daerah

yang rusak dalam hati manusia yangcenderung lebih besar dalam ukurandaripada di jantung tikus masih harusdilihat. Selain itu, dipertanyakan jikaterapi sel sumsum tulang manusia dewasabekerja terhadap salah satu dari berikut:kematian sel apoptosis, cedera iskemik,kardiomiopati, yang cardiomyopathypenuaan, konduksi jantung cacat aritmia /dan cacat jantung pada bayi / anak-anak.Hasil awal dari uji klinis pada manusiatelah menunjukkan perbaikan moderatdalam fungsi jantung pasien denganiskemia miokard akut dan infark [60-62].Ketika transplantasi diterapkan padapasien dengan penyakit jantung kronisatau kerusakan sekunder infark miokardhasil kurang definitif.6. Stem Sel Jantung Dewasa (ACS)

Informasi yang saat ini tersediapada berbagai populasi stem sel dijantung dewasa telah muncul daripenelitian di beberapa laboratorium.Namun, masih banyak pertanyaantentang asal-usul, struktur, fungsi lokasi,tepat dan peraturan sel-sel ini.Keberadaan Lin-kit c-+ sel dalammiokardium dewasa tikus dengan sifat-sifat sel-sel induk telah dilaporkan [63].Sel-sel ini memperbaharui diri dan dapatdiperbanyak selama beberapa bulan, dapatdikembangkan dalam kultur, danmultipoten, dan dapat menimbulkankardiomiosit, otot polos, dan sel endotel.Ketika disuntikkan ke jantung iskemik,Lin-c-kit + sel berkontribusi padapembentukan endotelium dan otot polospembuluh darah dan regenerasimiokardium di kawasan nekrosis,meningkatkan fungsi pompa dan geometriruang ventrikel [64].

Isolasi dan karakterisasi populasikecil pada sel-sel jantung dewasa yangditurunkan dari sel progenitor jantung(dari miokardium tikus postnatal)mengekspresikan penanda permukaan selinduk-antigen 1 (SCA-1 +) dan aktivitastelomerase reverse transcriptase, terkaitdengan potensi pembaharuan diri, baru-baru ini juga telah dilaporkan [65-66]. Sel-sel ACS ini secara selektif diisolasi olehsistem pemilahan sel magnetik dan tidak

menyatakan gen struktural jantung atauNkx2.5. Sel-sel dapat berdiferensiasisecara in vitro membentuk kardiomiositberdenyut, sebagai tanggapan terhadapDNA demethylating 5'agen-azacytidine.Peningkatan ekspresi lain faktortranskripsi kardiogenik (gata-4, MEF-2C)ditunjukkan oleh microarray profilmembedakan sel ACS seperti yangditemukan dalam sel-sel sumsum tulangstroma dengan potensi kardiogenik.Demikian pula, ketika diobati denganoksitosin, stem sel jantung SCA-1 +mengekspresikan gen faktor transkripsijantung dan protein kontraktil dan struktursarcomeric ditunjukkan dan berdenyutspontan. [67]. Setelah produksi intravena,stem sel -SCA 1 + jantung dapatditempatkan di miokardium yang terlukaoleh iskemia / reperfusi dan fungsionaldapat berdiferensiasi in situ.Laugwitz dan asosiasi [68] baru-baru inimelaporkan adanya populasi cardioblastsbaik pada jantung embrio maupunpostnatal (dari tikus, tikus dan manusia)berjumlah hanya beberapa ratus perjantung diidentifikasi berdasarkanekspresi mereka dari faktor transkripsiLIM-homeodomain , Isl1. Kelompok inistem sel jantung terutama lokal di atrium,ventrikel kanan, dan daerah saluran keluar(di mana Isl1 paling lazim disajikanselama organogenesis jantung). Stem selturunan miokard dapat diisolasi,ditransplantasikan, bertahan danbereplikasi dalam jantung yang rusakdengan bukti perbaikan fungsional [69].

6.1. Keuntungan Sel ACSSementara implantasi myoblasts rangkadan transplantasi BMC dewasa munculdan tampak menjanjikan, transplantasi selACS mungkin lebih efektif daripadatransplantasi BMC dewasa, karena sel-selinduk jantung mungkin lebih baikdiprogram. Identifikasi lebih jauh,pemurnian dan karakterisasi lebih lanjutdan sel ACS serta pengetahuan yangterperinci dari interaksi mereka denganlingkungan jantung atau niche sangatpenting dilakukan jika kita ingin mencapaitujuan utama dari regenerasi /

transplantasi jaringan untuk mengobatiinfark miokard.

6.2. Keterbatasan Sel ACSSampai saat ini, data tentang keberadaansel ACS langka. Subset stem sel initampaknya sangat terbatas jumlahnya,sulit untuk mengidentifikasi danberkembang dalam kultur sehinggamembatasi karakterisasi dan pemanfaatan,cenderung memberikan kontribusi berupakesulitan dalam reproduksi eksperimenmengenai proses isolasi dan transplantasi.Selain itu, saat ini tidak ada konsensusmengenai definisi penanda selektifspesifik untuk jenis-sel (lihat Tabel 1).6.3. RekomendasiPerlu usaha yang besar untuk secarapenuh mengambarkan populasi selprogenitor jantung yang relavan danmengoptimalkan konsidi untuktransplantasi yang efisien, penempatan,diferensiasi dan integrasi ke dalammiokardium. Memahami faktor-faktoryang bertanggung jawab untukpertumbuhan, penempatan, dandiferensiasi memungkinkan cara-carakhusus untuk meningkatkan produksi danmanfaat fungsional atas transplantasi.Selain itu, informasi ini juga dapatmenjelaskan pengaktifan endogen selinduk jantung yang berkontribusi untukmemperbaiki jantung. Juga, untukmendefinisikan jenis-jenis cacat jantungserta jenis gangguan yang paling baikdiobati dengan sel ini, termasukpengetahuan yang jelas tentang tempatterbaik di jantung untuk menempatkanlangsung sel-sel ini. Misalnya, penanamansel dalam suatu daerah nekrosis dan /atau ketersediaan oksigen rendahmungkin tidak berhasil sedangkan sel-seldi daerah hibernating myocardiummungkin bisa berhasil.Stabilitas jangka panjang dan fungsi selACS yang dicangkokkan menunggu untukdidefinisikan. Apakah sel ACS dapatdigunakan sebagai platform untukmodifikasi gen ex vivo, termasukpengenalan gen terapi, apakah suatu

ekspresi yang kuat dari gen tertentudapat diarahkan dalam sel tersebut, danjika respon proliferasi meningkat padasel-sel progenitor jantung dapatdipengaruhi oleh pengenalan genperkembangan sel-siklus tetap terlihat.

7. Penggambaran dari Identitas SelDari pembahasan sebelumnya, harus jelasbahwa elemen kritis dalammengidentifikasi sel yang dicangkokkandalam jantung dan dalam sejumlah kasusbahkan sebelum transplantasi, adalahtugas penting untuk mengetahui identitastipe sel. Pada Tabel 1, kami menyediakandaftar penanda molekuler endogen yangtelah digunakan untuk membentuk suatufenotipe jantung yang berbeda yangdihasilkan dari transplantasi sel indukyang berbeda, termasuk sel-sel sumsumtulang, sel induk embrionik dan sel stemjantung yang diturunkan. Selain penandaendogen yang tersedia untuk menetapkanidentitas sel, GFP telah banyak digunakansebagai reporter untuk menentukan seldonor. Menandai sel-sel dengankromosom DAPI noda telah berhasil,karena DAPI noda dari sel-sel mati dapatdengan mudah dimasukkan oleh sel non-ditandai [75].Penanda genotipe juga telah ditunjukkanuntuk menjadi alat yang ampuh dalammenilai identitas sel. Dalam beberapastudi perbaikan kardiovaskular diri dimana hati perempuan allografted kepenerima laki-laki manusia, keberadaankromosom Y dinilai dalam pembuluhdarah koroner dan di kardiomiosit [76-79]karena kromosom Y dapat mudah dilihatoleh pewarnaan cyto-chemical ataudengan hibridisasi in situ fluoresensi.Namun, penilaian tingkat chimerismjantung yang dilaporkan dalam studi ini

mengungkapkan variasi yang sangatmencolok mulai dari tingkat rendah dariY-kromosom mengandung kardiomiosit(0,02-01%) [77-78] untuk tingkat tinggi(30%) [79], menekankan kebutuhan kritisuntuk menetapkan kriteria ketat olehyang chimerism diidentifikasi. Identifikasiinti dengan kromosom-Y sendiri tidakcukup, tetapi harus tegas terkait denganbaik kapal miokard atau strukturkardiomiosit (yaitu dengan mikroskopconfocal). Jika tidak, itu adalah mungkinuntuk atribut inti kromosom Y-positifmenjadi tuan rumah sel-sel yang terlibatdalam respon imun dan infiltrasiinflamasi, dan tidak untuk regenerasijantung. Ada juga beberapa indikasibahwa penggunaan analisis kromosomdapat menyebabkan meremehkan seltransfected karena adanya inti yangmungkin tidak dihitung ketika di bagianhistologi [46].Deteksi penanda fenotipe sel dengananalisa real-time, mikroskop confocal danmetodologi deteksi non-invasifmenggunakan Magnetic ResonanceImaging (MRI) baru saja mulai diterapkandalam penilaian dari transplantasi sel.Real-time visualisasi dapat memberikanidentifikasi daerah infark miokard danpengiriman tepat dipandu MRI-agenterapeutik, dengan situs injeksidiidentifikasi oleh agen kontras. Agenkontras MRI Novel izin visualisasiekspresi gen pada resolusi selular, dandapat digunakan juga untuk mendeteksisel apoptosis [80-81]. Label yang sesuaidan deteksi sel induk oleh MRI harusdapat melacak mereka dalam distribusi invivo, dan memungkinkan sekilas nasibmereka dari waktu ke waktu [82-83].

(Gracia JM. CSCRT. 2006).

8. Tipe Stem Sel Manakah yangDigunakan untuk Penyakit Jantung ?

Sebuah perbandingan singkat darikeuntungan dan keterbatasan tipe sel yangbaru-baru ini digunakan dalam cardiactransplantation seperti yang tertera padatabel 2. Saat cara yang jelas/cepat belumada, dimana tipe sel paling baik untukditransplantasikan dalam perbaikanmyocardial, ada beberapa sebab untukpercaya bahwa perkembangankeserberagaman pendekatan dalamaplikasi rekayasa sel akan diperlukanuntuk mengembangkan terapi baru padagangguan cardiac yang berbeda.

Pendekatan ini untuk mengobati gagaljantung mungkin memerlukantransplantasi sel-jenis (misalnya, tulangmyoblasts) yang berbeda dari yangdigunakan dalam target pengobatanaritmia jantung, gangguan konduksi dancacat bawaan. Hal ini juga kemungkinanbahwa jangka panjang perbaikan darimiokardium berfungsi penuh, mungkinmemerlukan lebih banyak dari satu seltunggal tipe-misalnya, kardiomiosit,fibroblast, dan sel endotel-dalamgenerasi dan integrasi cangkok jantungstabil dan responsif.

(Gracia JM. CSCRT. 2006).

9. Perkembangan Lain Dalam TeknologiRekayasa Sel

Penyempurnaan dari nuklir,cybrid transfer dan fusi sel memungkinkanrekayasa teknik lebih lanjut dari stem selmemberikan proteksi jantung, ataumerangsang antioksidan atau tanggapanantiapoptotic dalam miokardium. Teknikin juga mungkin mengizinkan penargetanspesifik cytopathies berbasis mitokondria[84].

Untuk mengidentifikasi aspeklingkungan jantung yang mungkinberkontribusi pada pertumbuhan danperkembangan transplantasi myoblasts invivo, matriks 3-dimensi telah dirancangsebagai sebuah novel dalam sistem invitro yang meniru beberapa aspek darilingkungan listrik dan biokimia darimiokardium asli. Struktur inimemungkinkan resolusi yang lebih baiksinyal listrik dan biokimia yang mungkinterlibat dalam proliferasi myoblast dan

plastisitas. Myoblasts telah ditumbuhkanpada asam mesh 3-D polyglycolicperancah dalam kondisi kontrol dihadapan arus listrik fluks seperti jantung,dan di hadapan media kultur yang telahdikondisikan oleh kardiomiosit matur[85]. Seperti perancah yang mengandungbaik janin atau agregat neonatal dari seljantung yang berdenyut telah digunakanuntuk menghasilkan cangkok jantungbuatan ditransplantasikan ke miokardiumyang terluka dengan penyembuhanfungsi ventrikel ,dan pembentukan darigap-junction fungsional antara sel yangdicangkokkan dan miokardium [86-87].Kombinasi terapi gen dan rekayasa selinduk adalah sebuah pendekatan menarikuntuk mengobati gangguan jantung.Ekspresi (dan dalam beberapa kasuspenghambatan ekspresi) protein tertentudapat mengakibatkan perubahanmencolok dalam kardiomiosit danfenotipe jantung. Kardiomiosit fungsi

spesifik, termasuk saluran ion, konduksijantung, kontraktilitas dan proliferasimyocyte telah terbukti dipengaruhi olehtransfer gen dan ekspresi protein spesifik[88-90]. Terapi Cell-based untuk hatiterluka atau disfungsional dapatditingkatkan dengan menggunakan exvivo rekayasa genetika sel punca untukmemberikan gen dan protein. Sebagaicontoh, transplantasi sel batangmesenchymal telah terbukti menjadiperangkat efektif untuk menyampaikanprotein saluran yang terlibat dalamaktivitas pacemaker aktivitas (misalnya,saluran HCN2 protein) mengakibatkanmodifikasi irama jantung in vivo [91].Pada hewan model kardiomiopati iskemik,pengenalan faktor pertumbuhan endotelvaskular (VEGF) dan pengaruhnya padakedua angiogenesis dan fungsi ventrikelkiri nyata ditingkatkan dalam hati denganmyoblasts rangka VEGF-transfecteddibandingkan dengan hati langsungdisuntik dengan adenoviral-VEGFmembangun [92].

10. Komentar PenutupPenemuan cardiogenesis pada

hewan dewasa dan manusia merupakansalah satu kemajuan yang sangatsignifikan di bidang kardiologi dalam 25tahun terakhir. Sebelumnya, ahli jantungyang paling percaya bahwa kelahirankardiomiosit baru hanya terbatas padajantung janin dan bayi. Dogma ini baru-baru ini runtuh ketika para penelitimenemukan bahwa jantung tikusdewasa, tikus dan manusia mengalamiperubahan jantung yang signifikansebagai fungsi dari usia. Kardiomiositbaru lahir / homing ke daerah miokardrelevan dengan jalur jantung, dankemudian dapat mengintegrasikan secarastruktural sehingga fungsi miokard dapatdipulihkan dan jaringan baru dapatdiproduksi. Temuan ini telah memicusejumlah besar penemuan paralel padatikus, tikus, dan manusia, denganimplikasi dramatis bagi bagaimana kitaberpikir plastisitas tentang jantung dan

peran potensial dalam merehabilitasiindividu dengan iskemia miokard / infark,gagal jantung dan berbagai jeniskardiomiopati, termasuk kardiomiopatipenuaan. Secara ringkas, meningkatkankemampuan kita untuk memahami fungsiyang berbeda kardiomiosit / jalurdiferensiasi jantung secara detail akhirnyaakan memungkinkan penggantianjaringan, transplantasi orang lain, danketidakseimbangan pergeseran padamolekul dan biokimia jantung. Denganawal dan kemajuan pesat dalam rekayasasel, kita mengharapkan untuk melihatakhir kelainan jantung yang melemahkankehidupan manusia dan membangkrutkansistem perawatan kesehatan.

11. Daftar Pustaka1. Hunt SA. Current status of cardiac

transplantation. J Am Med Assoc1998;280:1692 1698.

2. Risau W. Mechanisms ofangiogenesis. Nature1997;386:671674.

3. Braunwald E, Pfeffer MA.Ventricular enlargement andremodeling following acutemyocardial infarction:mechanisms and management.Am J Cardiol 1991;68:1D6D.

4. Scorsin M, Marotte F, Sabri A etal. Can grafted cardiomyocytescolonize peri-infarct myocardialareas? Circulation 1996;94:II337II340.

5. Soonpaa MH, Koh GY, Klug MG,Field LJ. Formation of nascentintercalated disks between graftedfetal cardiomyocytes and hostmyocardium. Science1994;264:98101.

6. Menasche P, Hagege AA, ScorsinM et al. Myoblast transplantationfor heart failure. Lancet2001;357:279280.

7. Marelli D, Desrosiers C, el-AlfyM, Kao RL, Chiu RC. Celltransplantation for myocardial

repair: an experimental approach.Cell Transplant 1992;1:383390.

8. Taylor DA, Atkins BZ,Hungspreugs P et al. Regeneratingfunctional myocardium: improvedperformance after skeletalmyoblast transplantation. NatMed 1998;4:929933.

9. Tomita S, Li RK, Weisel RD et al.Autologous transplantation ofbone marrow cells improvesdamaged heart function.Circulation 1999;100:II247II256.

10. Orlic D, Kajstura J, Chimenti S etal. Bone marrow cells regenerateinfarcted myocardium. Nature2001;410:701705.

11. Jackson KA, Majka SM, Wang Het al. Regeneration of ischemiccardiac muscle and vascularendothelium by adult stem cells. JClin Invest 2001;107:13951402.

12. Asahara T, Murohara T, SullivanA et al. Isolation of putativeprogenitor endothelial cells forangiogenesis. Science1997;275:964967.

13. Toma C, Pittenger MF, Cahill KS,Byrne BJ, Kessler PD. Humanmesenchymal stem cellsdifferentiate to a cardiomyocytephenotype in the adult murineheart. Circulation 2002;105:9398.

14. Shi Q, Rai S, Wu MH et al.Evidence for circulating bonemarrow-derived endothelial cells.Blood 1998;92:362367.

15. Klug MG, Soonpaa MH, Koh GY,Field LJ. Genetically selectedcardiomyocytes fromdifferentiating embryonic stemcells form stable intracardiacgrafts. J Clin Invest 1996;98:216224.

16. Yamashita J, Itoh H, Hirashima Met al. Flk1-positive cells derivedfrom embryonic stem cells serveas vascular progenitors. Nature2000;408:9296.

17. Tabibiazar R, Rockson SG.Angiogenesis and the ischaemicheart. Eur Heart J 2001;22:903918.

18. Ware JA, Simons M.Angiogenesis in ischemic heartdisease. Nat Med 1997;3:158164.