Osteoblas adalah sel multifungsi yang mengontrol metabolisme tulang dan respon imun dengan memproduksi berbagai jenis protein matriks tulang. Ekspresi penanda diferensiasi seperti kolagen tipe I, alkaline phosphatase (ALP), sialoprotein tulang (BSP), OPN, dan OCN dapat digunakan untuk mengevaluasi proses diferensiasi osteoblastik dalam model eksperimental. OPN dikenal secara khusus diekspresikan dalam tahap menengah osteogenesis, sedangkan OCN diekspresikan pada tahap akhir dan dianggap sebagai penanda maturasi diferensiasi osteoblastik. OPN adalah glikoprotein matriks ekstraseluler yang memainkan peran penting dalam proses remodeling tulang, merangsang resorpsi tulang dengan menginduksi adhesi, migrasi, dan diferensiasi osteoklas. Sedangkan OCN, di sisi lain, adalah protein matriks tulang non-kolagen yang paling banyak dan telah banyak digunakan sebagai penanda klinis pembentukan tulang.
Sebuah penelitian baru-baru ini juga menunjukkan bahwa osteoblas yang berdiferensiasi terdiri dari kelompok-kelompok yang berbeda secara fenotip dan bahwa diferensiasi osteoblastik bersifat lebih multidirectional daripada unidirectional. Dalam penelitian ini, peneliti mengeksplorasi apakah aktivitas JNK mempengaruhi diferensiasi osteoblas tipe-OPN. Diferensiasi osteoblast tipe-OPN yang diinduksi oleh JNK terlepas dari tipe sel, tipe sel primer, atau tipe penginduksi osteogenik.
Peneliti membiakkan sel osteoblastik tipe MC3T3-E1 dari tikus dan osteoblas primer yang diisolasi dari calvariae tikus C57BL/6 yang baru lahir dan sehat dalam media osteogenik selama kurun waktu yang telah ditentukan. Kemudian peneliti melakukan beberapa pemeriksaan seperti Alizarin red S, PCR real time, dan analisis western blot. Hasil menunjukkan bahwa peningkatan ekspresi OPN dalam kondisi JNK yang dihambat selama diferensiasi osteoblastik. Ada dua jenis JNK. Eksperimen kami menemukan bahwa gangguan aktivitas pada JNK2 sangat penting untuk diferensiasi osteoblastik tipe-OPN. Selanjutnya, untuk mengklarifikasi fenotipe spesifik osteoblas tipe-OPN, kami menganalisis ekspresi kemokin dalam osteoblas terdiferensiasi yang diberi penghambat aktivitas JNK. Dan hasilnya menunjukkan bahwa osteoblas tipe-OPN mengekspresikan faktor transkripsi karakteristik, sitokin, dan penanda permukaan sel.
Untuk menjelaskan regulator utama diferensiasi osteoblastik tipe-OPN, kami selanjutnya menganalisis pola ekspresi gen kandidat dari data microarray dalam kondisi JNK yang dihambat. Peneliti menemukan bahwa penggunaan SP600125, penghambat JNK secara signifikan meningkatkan ekspresi mRNA Id4 dalam osteoblas yang dikultur dalam semua tipe media osteogenik. Dan terakhir, untuk memvalidasi keberadaan osteoblas tipe-OPN dalam kondisi patologis, kami membiakkan sel MC3T3-E1 yang diberi rangsangan LPS-PG, bakteri utama yang menyebabkan periodontitis kronis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa osteoblas tipe-OPN mungkin diinduksi oleh model kultur sel dari gangguan metabolisme tulang.
Singkatnya, kami menunjukkan bahwa diferensiasi osteoblastik adalah bertipe spesifik, dengan kondisi tertentu yang membuat osteoblas yang lebih mengekspresikan OPN. Secara khusus, kami menemukan bahwa penghambatan JNK menginduksi diferensiasi osteoblastik tipe OPN melalui induksi Id4. Hasil ini menunjukkan sebuah potensi dari teori bahwa osteoblast mempunyai tipe diferensiasi multidirectional. Studi ini juga memberikan wawasan baru tentang gangguan metabolisme tulang dan terapi regenerasi tulang.
Penulis: Muhammad Subhan Amir, drg., Ph.D
https://www.fasebj.org/doi/10.1096/fj.201802465R
Kusuyama J, Amir MS, Albertson BG, Bandow K, Ohnishi T, Nakamura T, Noguchi K, Shima K, Semba I, Matsuguchi T. 2019. JNK inactivation suppresses osteogenic differentiation, but robustly induces osteopontin expression in osteoblasts through the induction of inhibitor of DNA binding 4 (Id4). FASEB J. Jun;33(6):7331-7347. doi: 10.1096/fj.201802465R. Epub 2019 Mar 18.
