Kebutuhan pasien terhadap perawatan implan gigi saat ini terlihat ada peningkatan karena tingkat keberhasilannya yang cukup baik. Namun, penempatan implan pada tulang yang rusak dapat menyebabkan masalah fungsional, struktural, dan estetika yang memerlukan cangkok tulang atau augmentasi ridge horizontal.
Cangkok tulang autologus tetap menjadi gold standart untuk augmentasi tulang alveolar karena memiliki semua sifat yang diperlukan dalam regenerasi tulang, yaitu, osteokonduksi, osteoinduksi, dan osteogenesis. Namun, ada kekhawatiran bahwa cangkok tulang terbatas dan dapat menyebabkan komplikasi di tempat donor. Untuk mengatasi keterbatasan ini, pengganti tulang dari bahan sintetis dan penggunaan faktor biologis dikembangkan sebagai alternatif.
Berbagai penelitian telah menunjukkan keterlibatan beberapa jalur sinyal selama perkembangan embriogenik tulang dan selama penyembuhan patah tulang. Studi terbaru tentang bahan berbasis tulang sapi telah menunjukkan bahwa mineral tulang sapi terdeproteinasi (DBBM) memiliki potensi regenerasi tulang yang baik. Namun, bahan ini menunjukkan biodegradasi yang buruk yang dapat berisiko osseointegrasi implan gigi dengan tulang alveolar.
Oleh karena itu, Demineralized Freeze-dried Bovine Bone Xenograft (DFDBBX), dikembangkan sebagai alternatif. Bahan ini diproses demineralisasi dengan perendaman dalam asam klorida sehingga akan membuka komponen matriks tulang yang terkait dengan fibril kolagen yang disebut BMP.
Bahan DFDBBX memiliki faktor osteokonduktif jika dibandingkan dengan bahan cangkok tulang berupa koagulum tulang, campuran tulang, atau tulang beku-kering. Proses demineralisasi ini membuat potensi osteoinduktif meningkat karena protein morfogenik tulang (BMP), komponen osteoinduktornya, menjadi terbuka.
Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi tingkat faktor pertumbuhan, biokompatibilitas, dan potensi osteoinduksi DFDBBX dibandingkan dengan DBBM yang saat ini dianggap sebagai standar emas bahan pengganti tulang sapi.
Tahap pertama penelitian ini adalah pemeriksaan kandungan protein pada bahan DFDBBX. Secara singkat, kandungan protein masing-masing kelompok diekstraksi menggunakan metode guanidin hidroklorida. Kadar PDGF, VEGF, FGFa, TGFb1, BMP2, dan BMP4 dalam supernatan diukur menggunakan ELISA Kit.
Hasil kami menunjukkan bahwa PDGF, VEGF, dan FGFa ditemukan di DFDBBX dan FDBBX. Hal ini menunjukkan bahwa faktor pertumbuhan tidak hanya berasal dari sel-sel osteoblas tetapi juga dari matriks tulang yang tersisa di partikel tulang sapi xenograft. Kadar PDGF dan VEGF didapatkan signifikan lebih tinggi di DFDBBX. Proses demineralisasi pada DFDBBX menyebabkan paparan osteonektin yang mengikat VEGF; dengan demikian menjelaskan tingkat yang lebih tinggi VEGF di DFDBBX daripada FDBBX.
Sementara itu, kadar TGFb1, BMP2, dan BMP4, yang berperan dalam induksi osteogenik, pada DFDBBX lebih rendah daripada FDBBX, meskipun perbedaan yang signifikan hanya diamati pada tingkat TGFb1. Kami berasumsi bahwa hasil ini mungkin disebabkan oleh demineralisasi berlebihan yang tidak diinginkan dengan larutan asam yang dilakukan pada DFDBBX, pertama, selama pemrosesannya dan, kedua, selama protein ekstraksi.
Selanjutnya kami melakukan tes MTT untuk menilai sitotoksisitas DFDBBX pada rBM-MSC, dan menghitung nilai IC50. Sel rBM-MSC dibiakkan di media kontrol, media DFDBBX yang dikondisikan, dan media DBBM yang dikondisikan dengan berbagai konsentrasi selama 72 jam. Tidak terdapat perbedaan yang bermakna pada viabilitas sel antara kontrol, DFDBBX 2,5%, dan DBBM pada semua konsentrasi. Perlakuan dengan DFDBBX 5% dan 10% menurunkan viabilitas sel (p<0,05). Hal ini menunjukkan bahwa DFDBBX pada 2,5% biokompatibel untuk penggunaan in vitro.
Potensi osteoinduksi DFDBBX dinilai dengan membandingkan jumlah sel yang mengekspresikan RUNX-2 dan ALP setelah terpapar DFDBBX atau DBBM dalam kultur sel sel punca mesenkimal Adiposa manusia (hAD-MSC) melalui pemeriksaan imunofluoresensi. Sel hAD-MSC dikultur dengan penambahan media osteogenik, DFDBBX atau DBBM selama kurun waktu yang ditentukan. Hasil kami menunjukkan bahwa semua perlakuan meningkatkan RUNX2 pada hari kedua. Ekspresi RUNX2 pada perlakuan DFDBBX bertahankan hingga hari ke-14, sedangkan ekspresi RUNX2 pada medium osteogenik dan DBBM mengalami penurunan pada hari ke-7 dan ke-14. Peningkatan kadar mRNA ALP dimulai secara bertahap 2 hari setelah induksi osteogenik dengan peningkatan yang stabil disertai dengan peningkatan diferensiasi osteoblas hingga 14 hari.
Tingkat induksi RUNX2 pada DFDBBX sebanding dengan medium osteogenik dan DBBM, dengan perbedaan ekspresi RUNX2 yang signifikan hanya ditemukan pada hari ke 7 antara DFDBBX dan DBBM. Potensi osteoinduksi DBBM dan DFDBBX umumnya setara dengan periode pengamatan. Regulasi diferensiasi osteoblas secara keseluruhan oleh RUNX-2 menunjukkan pergeseran RUNX-2 dari regulator positif ke negatif pada diferensiasi osteoblas sehingga ekspresi tertinggi diperoleh pada tahap awal osteogenesis dan akan menurun seiring dengan proses maturasi osteoblas.
Sementara itu, proses diferensiasi osteogenik yang ditunjukkan oleh ekspresi ALP menunjukkan keunggulan DBBM dibandingkan DFDBBX. Hal ini mungkin disebabkan oleh perbedaan mekanisme osteoinduksi antara kedua bahan cangkok tulang, dimana DFDBBX melewati jalur yang diinduksi oleh BMP-2 yaitu, kaskade MAPK atau melalui Smad1/5/8 terlebih dahulu, sedangkan DBBM in vitro merangsang diferensiasi MSC langsung tanpa melalui jalur BMP.
Eksplorasi tingkat faktor pertumbuhan, biokompatibilitas, dan potensi osteoinduksi bahan DFDBBX yang kami lakukan di penelitian ini menunjukkan bahwa bahwa DFDBBX memiliki potensi regenerasi tulang yang baik. Hal ini sejalan dengan penelitian sebelumnya dari bahan xenograft berbasis tulang sapi. Di sini, kami menjelaskan profil rinci DFDBBX dari kandungan proteinnya hingga kemampuan potensial osteoinduksi. Data kami dapat digunakan sebagai referensi dalam penelitian lebih lanjut untuk pengembangan cangkok tulang, terutama dalam penggunaan klinis. DFDBBX lebih siap untuk melepaskan faktor pertumbuhan ketika ditanamkan pada defek tulang. Proses demineralisasi pada DFDBBX meninggalkan protein kolagen tipe I, protein nonkolagen , dan faktor pertumbuhan, yang akan meningkatkan sifat osteoinduktif butiran DFDBBX.
Sifat osteoinduksi DFDBBX yang diperiksa dalam penelitian ini terbatas pada ekspresi RUNX2 dan ALP yang mencirikan proses awal osteogenesis. Dengan demikian, studi lebih lanjut diperlukan untuk menjelaskan sifat osteoinduksi pada tahap selanjutnya dengan membiakkan sel untuk waktu yang lebih lama untuk mengamati ekspresi osteokalsin. Studi pada jenis sel osteoblast yang berbeda, dan efek in vivo pada hewan untuk mengamati efek langsung osteogenesis bahan DFDBBX juga diperlukan.
Sebagai kesimpulan, bisa disebutkan bahwa partikel DFDBBX terbukti mengandung faktor pertumbuhan proliferatif dan osteogenik yang penting, biokompatibel karena bioviabilitasnya secara in vitro dan menunjukkan sifat osteoinduksi awal yang setara dengan DBBM. Studi in vivo lebih lanjut diperlukan untuk mengkonfirmasi potensi osteogenik DFDBBX sebelum aplikasi klinis.
Penulis: Muhammad Subhan Amir, drg., Ph.D.
Link Jurnal: http://www.jidmr.com/journal/wp-content/uploads/2021/07/30-D21_1422_Muhammad_Subhan_Amir_Indonesia-1.pdf
