Defek tulang merupakan kondisi serius yang disebabkan oleh keadaan patologis seperti osteoporosis, osteopenia ataupun trauma. Di Indonesia diperkirakan 41,8% pria dan 90% wanita mengalami osteopenia serta defek tulang panggul mencapai 50% pada wanita usia lanjut. Proses penyembuhan cacat tulang mikro dapat terjadi secara fisiologi meskipun membutuhkan waktu yang relative lama. Semakin besar celah yang timbul maka proses penyembuhan memerlukan waktu yang lebih lama dan semakin besarnya peluang infeksi. Lebih lanjut, kajian farmakoekonomi menunjukkan kebutuhan biaya yang besar untuk penanganan dan dampak immaterial yang ditimbulkan. Untuk itu diperlukan strategi penanganan gangguan tulang ini dengan baik, salah satu nya adalah tindakan pengisian celah tulang dengan bone filler ataupun pemasangan implan tulang. Material yang ideal yang digunakan pada kedua tujuan tersebut adalah autograft yang bersumber dari penderita. Tetapi mendapatkan autograft juga tidak mudah dan sederhana. Untuk itu dikembangkan komposit yang menyerupai tulang pada manusia termasuk penambahan polimer seperti gelatin maupun kitosan.
Pada penelitian ini telah dilakukan kajian secara in-silico docking komponen polimer kitosan pada biomaterial bone graft yang diprediksi dapat memediasi percepatan penyembuhan tersebut. Kitosan merupakan polisakarida yang tersusun atas unit N-asetilglukosamin dan D-glukosamin. Pada kondisi defek tulang, diperlukan peningkatan proliferasi dan diferensiasi osteoblas. Beberapa laporan dengan pendekatan in-silico, in-vitro dan in-vivo glukosamin dalam kitosan mampu memicu proses deferensiasi osteoblas. Lebih jauh, kitosan yang mengandung komponen glukosamin memiliki aktivitas anti inflamasi dan anti katabolik sehingga efektif dalam perbaikan kondisi osteoartritis. Kajian meta-analisis yang dilakukan juga menunjukkan glukosamin dalam menurunkan kekakuan sendi dan meningkatkan kondrogenesis melalui penyediaan substrat matriks tulang.
Mekanisme molekuler glukosamin yang berhubungan dengan proses kondrogenesis telah dikaji dengan baik secara in-silico melalui penghambatan aktivasi NF-kappaB. Beberapa protein lain juga memiliki aktivitas osteogenik seperti bone morphogenic protein 2 (BMP-2) yang dapat meningkatkan diferensiasi osteoblas, fibronektin yang berperan dalam bahan osteokonduktivitas, dan fibroblast growth factor (Fgf) serta phosphate transporter (PiT) yang berperan dalam induksinya. Hasil penelitian menunjukkan kemungkinan bahwa BMP-2, fibronektin, Fgf dan PiT berkontribusi pada sifat osteogenik kitosan. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa studi docking molekuler in–silico pada monomer kitosan yaitu D-glukosamin dan glukosamin 6-fosfat berperan memperahuhi aktivitas protein yang terlibat dalam deferensiasi osteoblast. Prediksi ini mendasari mekanisme kerja osteogenik glukosamin dan kitosan dalam perbaikan tulang yang mengalami defek.
Penulis: Junaidi Khotib
Laman: https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/jbcpp-2020-0403/html
Judul: Predicting the molecular mechanism of glucosamine in accelerating bone defect repair by stimulating osteogenic proteins
Penulis: Maria Apriliani Gani, Ahmad Dzulfikri Nurhan, Aniek Setiya Budiatin, Siswandono Siswodihardjo and Junaidi Khotib
Jurnal: Journal of Basic and Clinical Physiology and Pharmacology 2021; 32(4): 373–377
