Saat ini, sebuah penelitian mengenai kemampuan potensial sel punca untuk mengobati penyakit mendapatkan begitu banyak perhatian. Sel punca dapat menggantikan, memulihkan, atau meregenerasi sel, jaringan, organ yang rusak ke fungsi normalnya. Sel punca memiliki tingkat proliferasi potensial yang baik, pembaruan diri, diferensiasi menjadi garis keturunan mesenkimal yang cocok untuk pendekatan kedokteran gigi regeneratif. Di bidang kedokteran gigi, periodontitis, defek kelenjar saliva, defek tulang alveolar, dan relaps perawatan pasca ortodontik merupakan masalah yang dapat diselesaikan melalui pendekatan kedokteran gigi regeneratif.
Sel punca mesenkimal (MSCs) merupakan salah satu jenis sel punca yang dapat diisolasi dari berbagai sumber seperti tali pusat, jaringan adiposa, folikel rambut dan daerah orofasial. Saat ini, studi MSC turunan orofasial muncul dan menjanjikan. MSC biasanya berasal dari daerah orofasial, seperti sel punca mesenkimal gingiva (GDMSCs), sel punca pulpa gigi dari gigi permanen atau sulung. MSC dapat mengeluarkan berbagai faktor pertumbuhan yang membantu proses penyembuhan luka.
GDMSC unik dan cocok untuk rekayasa jaringan. GDMSC dapat dengan mudah diisolasi dengan prosedur invasif minimal. GDMSC mengekspresikan penanda permukaan MSC seperti CD73, CD90, CD105 dan kurangnya ekspresi CD45. GDMSC juga berdiferensiasi menjadi garis keturunan mesenkim seperti diferensiasi osteogenik yang dikonfirmasi oleh ekspresi alkaline phosphatase, osteocalcin, osteopontin, osteonektin, RUNX2 sebagai penanda tulang.
MSC yang terisolasi menunjukkan penurunan proliferasi, diferensiasi, dan kelangsungan hidup. Selain itu, diperlukan strategi untuk meningkatkan kemampuan mereka. Pengkondisian awal MSC selama kultur mungkin mempengaruhi batangnya. Prakondisi hipoksia menginduksi keadaan adaptif dan mempertahankan kemantapan MSC. Kultur MSC in vitro niche tidak mengacu pada niche normal MSC yang hipoksia di beberapa jaringan (4-7% oksigen). Untuk alasan itu, sebelum aplikasi klinis apa pun, karakteristik MSC harus dipertahankan melalui prakondisi kultur in vitro.
Cobalt Chloride (CoCl2) dapat digunakan sebagai hypoxia mimicking agent (HMA) yang menginduksi ekspresi hypoxia inducible factor-1α (HIF-1α) dalam kultur sel. Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkonfirmasi bahwa CoCl2 dapat merangsang Ekspresi HIF-1α dalam GDMSC secara in vitro.
Ekspresi HIF-1α dalam GDMSC berhasil dirangsang oleh 100 µM CoCl2. Ekspresi HIF-1α terbesar ditemukan pada GDMSC yang diobati dengan CoCl2 selama 24 jam. Ekspresi HIF-1α terendah ditemukan pada kondisi normoksia GDMSC dalam 24 jam. Terdapat perbedaan bermakna ekspresi HIF-1α antara GMSCs normoksia (24 jam dan 48 jam) dan GMSCs hipoksia pada kelompok 24 jam tetapi tidak pada kelompok 48 jam (p<0,01).
Studi ini menemukan bahwa CoCl2 dapat merangsang ekspresi HIF-1α dari GDMC. Ekspresi HIF-1α terbesar ditemukan pada GDMSC yang diobati dengan CoCl2 (kondisi hipoksia) selama 24 jam. Sebagai perbandingan, ekspresi HIF-1α terendah terdeteksi pada kondisi normoksia GDMSC dalam 24 jam. Terdapat perbedaan nyata ekspresi HIF-1α antara kondisi normoksia GDMSC (24 jam dan 48 jam) dengan kondisi hipoksia GDMSC pada kelompok 24 jam tetapi tidak pada kelompok 48 jam.
Hasil penelitian kami ini sejalan dengan penelitian sebelumnya yang menyebutkan bahwa ekspresi HIF-1α meningkat secara signifikan pada MSC pasca pemberian CoCl2 sebagai HMA. Penelitian sebelumnya juga mendukung hasil penelitian ini yang menunjukkan bahwa kondisi hipoksia berhasil diinduksi pada MSC pulpa gigi dan MSC tali pusat dengan memanfaatkan CoCl2. Selain itu, CoCl2 tidak mempengaruhi persentase viabilitas sel tetapi berhasil menginduksi prakondisi hipoksia dalam Sel Punca Mesenkimal Adiposa Manusia.
Prakondisi hipoksia adalah karakteristik lingkungan mikro endogen MSC. Prekondisi hipoksia MSC mampu menunda penuaan sel, memperpanjang rentang hidup dan kelangsungan hidup seluler, dan juga mempertahankan batang dari gen terkait MSC. Transplantasi MSC di jaringan yang ditargetkan merupakan langkah penting dari pengobatan regeneratif MSC. Prekondisi hipoksia MSC dapat meningkatkan regenerasi tulang melalui peningkatan neovaskularisasi dibandingkan dengan MSC dalam kondisi normoksia. MSC mensekresi faktor migrasi yang berperan penting untuk pergerakan/migrasi menuju jaringan target yang dirangsang dengan kondisi hipoksia.
Selain peningkatan penanda molekuler lainnya, HIF-1α merupakan regulator seluler terpenting pada kondisi hipoksia. HIF-1α dapat meningkatkan gen yang terlibat dalam metabolisme glukosa, transportasi besi, neovaskularisasi, dan eritropoiesis. Kemampuan CoCl2 sebagai agen peniru hipoksia melalui penghambatan FIH dan HIF-P4Hs menyebabkan okupasi situs pengikatan Fe2+ dan blokade degradasi HIF-1α.
Meskipun GDMSC unik dan memiliki banyak keuntungan untuk kedokteran gigi regeneratif, prekondisi hipoksia GDMSC mungkin diperlukan sebelum transplantasi. Selain itu, keberhasilan transplantasi GDMSC untuk pendekatan regeneratif berbasis MSC tergantung pada pemeliharaan dan stabilisasi kondisi oksigen fisiologis di MSC. Berdasarkan hasil di atas, dapat disimpulkan bahwa CoCl2 dapat meningkatkan ekspresi GDMSCs HIF-1α secara signifikan selama 24 jam secara in vitro. Penelitian lebih lanjut masih diperlukan untuk mengkaji mekanisme CoCl2 pada ekspresi HIF-1α pada MSC lain.
Penulis: Prof. Dr. Diah Savitri Ernawati, drg., M.Si., Sp.PM(K)
Link jurnal: https://rjptonline.org/AbstractView.aspx?PID=2021-14-5-49
