Tinjauan Pustaka Peran Tenascin C dalam Regenerasi Otot

Tinjauan Pustaka
Peran Tenascin C dalam
Regenerasi Otot Jantung
Radiana D Antarianto
Departemen Histologi Fakultas Kedokteran Universitas Indonesi, Jakarta
Abstrak: Regenerasi otot jantung oleh sel stem lokal di jantung memiliki keterbatasan. Sel stem
jantung bermukim dalam kompartemen sel stem (niche jantung) yang mengatur penggantian sel
dan jaringan jantung setelah lahir untuk homeostasis. Niche jantung tidak dapat berespons
efektif terhadap jejas akibat iskemi atau penuaan organ (senilis). Hal tersebut menyebabkan sel
stem jantung mengalami perubahan yakni apoptosis dan senescent/aging. Tenascin C adalah
protein yang terdapat di lingkungan mikro jantung dan berperan dalam remodelling otot
jantung serta neovaskularisasi. Dua peran penting dalam proses regenerasi otot jantung.
Makalah ini memberikan perkembangan dalam regenerasi jantung oleh sel stem jantung lokal
dan peran Tenascin C dalam regenerasi otot jantung.
Kata kunci: tenascin C, sel stem jantung, niche jantung, regenerasi otot jantung
The Role of Tenascin C in Cardiac Muscle Regeneration
Radiana D Antarianto
Department of Histology Faculty of Medicine University of Indonesia, Jakarta
Abstract: Cardiac muscle regeneration by cardiac resident stem cells are limited. Cardiac stem
cells reside inside cardiac niche that govern cell turnover and post-natal cardiac growth for
homeostasis. Cardiac niche can not responsse effectively against ischemic injury and aging
organ (old heart). This causes changes in cardiac stem cells, they underwent apoptotic and
senescent. Tenascin C is an extracellular matrix protein in cardiac microenvironment and play a
role in cardiac muscle remodelling and neovascularization. Two important role in cardiac muscle
regeneration. This article presents highlight in cardiac regeneration by resident cardiac stem cells
and role of Tenascin C in cardiac muscle regeneration.
Key Words: Tenascin C, cardiac stem cells, cardiac niche, cardiac regeneration
Maj Kedokt Indon, Volum: 58, Nomor: 1, Januari 2008
13
Peran Tenascin C (TN-C) dalam Regenerasi Otot Jantung
Pendahuluan
Identifikasi sel-sel progenitor jantung memberikan
konsep jantung manusia memiliki populasi sel stem yang
mampu membuat sel otot jantung dan pembuluh koroner
sendiri. Karakter sel stem jantung memiliki implikasi klinis
dalam tata laksana gagal jantung. Kini, sel stem jantung
manusia telah dapat diisolasi dan ekspansi secara in vitro
dari biopsi sebagian kecil jaringan jantung. Secara in vitro,
sel-sel stem jantung dengan penanda c-kit positif dapat
memperbanyak jumlahnya, berupa klon, bersifat multipoten
dan sebagian besar berdiferensiasi menjadi sel otot jantung,
sebagian lainnya menjadi sel otot polos dan sel endotel.
Sel stem jantung juga mengalami perubahan senilis
dengan bertambahnya usia, mirip dengan sel-sel kardiomiosit
dewasa. Hal tersebut kontradiktif dengan kemampuan sel
stem untuk memperbaharui diri (self-renewing) atau
mengembalikan jumlah populasinya. Penyebab perubahan
senilis sel stem jantung diduga berubahnya lingkungan mikro
(CSC niche) akibat proses penuaan. Perubahan lingkungan
mikro tersebut dapat menghambat kemampuan sel stem. Oleh
karena itu penelitian tentang perubahan yang terjadi pada
lingkungan mikro sel stem jantung akibat proses penuaan
dapat memberikan dasar pengembangan terapeutik yakni
meningkatkan kemampuan regenerasi sel stem residen
jantung sendiri lewat transfer faktor pertumbuhan, sitokin
atau protein tertentu.3
Tenascin C adalah faktor di lingkungan mikro jantung
yang meningkatkan angiogenesis dan regenerasi sel otot
jantung yang berasal dari sel stem jantung.3,4
Makalah ini membahas kompartemen sel stem jantung
(niche sel stem jantung), kaitan tenascin C dengan niche
tersebut, regenerasi jantung dan peran tenascin C dalam
regenerasi otot jantung.
Kompartemen Sel Stem Jantung (Niche Jantung)
Jantung menampilkan struktur berbeda di antara seratserat otot jantung (interstisial) di mana tampak kelompo sel
stem jantung dan sel berkomitmen terhadap galur jantung
bersama-sama membentuk niche jantung. Niche definisinya
adalah struktur berbentuk elips yang letaknya acak, disusun
oleh komponen sel dan matriks ekstrasel. Sejumlah 50 niche
masing-masing diukur di regio atrium, basis-midregion, dan
apeks. Volume rata-rata niche adalah =11,000 µm.3 Niche di
atrium =2 x lipat lebih besar daripada niche vetrikel. Jumlah
niche per mm3 atrium dan apeks miokard 8x lipat lebih tinggi
dibandingkan regio basis-midregion. 2
Laporan bahwa niche jantung terdapat di miokardium
orang dewasa berdasarkan penemuan kantung-kantung
berisi sel stem jantung- sel komitmen galur jantung dan
deteksi taut antar sel yang menghubungkan sel stem jantungsel komitmen galur jantung dan sel otot jantung dan fibroblas.
Pada jantung dan organ yang dapat beregenerasi, sel stem
dihubungkan secara struktural dan fungsional oleh protein
perlekatan dan pertautan diwakili oleh connexins dan
14
cadherin. Connexins adalah protein kanal taut imbas yang
memediasi masuknya molekul kecil yang berperan dalam
komunikasi antar sel. Cadherin adalah molekul adhesi/
perlekatan transmembran yang bergantung kalsium dan
memiliki dua fungsi yaitu menambatkan sel stem ke
lingkungan mikro dan meningkatkan komunikasi antar selsel stem dan sel stem dengan sel pengasuh (nurse cells).
Niche jantung diperlukan untuk tempat bermukim jangka
panjang sel stem jantung, mempertahankan keberlangsungan
hidupnya dan pertumbuhannya.2
Susunan sel stem jantung-sel komitmen galur jantung
dan sel-sel penyokong di niche jantung mirip dengan yang
ditemukan di sumsum tulang dan otak, memberikan analogi
untuk organ tersebut. Pada sumsum tulang, osteoblas dan
sel stroma berfungsi sebagai sel penyokong. Analogi sel
tersebut di jantung adalah sel otot jantung dan fibroblas. Sel
endotel tidak berperan sebagai sel pengasuh di jantung, tapi
merupakan kandidat sel pengasuh di otak dan fungsinya
dapat dibandingkan di sumsum tulang. Lamina basalis yang
utuh memisahkan niche endotel dan saraf (sawar-darah otak),
hal tersebut tidak ditemukan di sumsum tulang maupun
jantung. 2
Integrin adalah molekul reseptor adhesi untuk perlekatan
sel-sel ke protein ekstrasel yakni fibronektin dan laminin. β1Integrin paling sering ditemukan pada permukaan membran
sel stem dan sel komitmen galur dalam niche. Fibronektin
dan rantai α2 laminin adalah ligan untuk α4β1-integrin.
Lokalisasi bersamaan dari rantai α2 laminin dan fibronektin
dengan α4-integrin terbatas untuk sel stem jantung yang tidak
memiliki peanda galur (Lin–CSCs), menandakan ikatan α4integrin mungkin berhubungan dengan preservasi stemness
dari sel stem jantung. β1-Integrin diekspresikan tinggi oleh
sel-sel stem interfolikuler di epidermis dan sel stem saraf,
sementara α4 -integrin telah dihubungkan dengan perbanyakan jumlah sel stem hematopoetik. Rantai α2 laminin
dideteksi pada sel-sel stem kulit dan kriptus usus halus, tapi
tidak ditemukan pada sel stem sumsum tulang. Laminin-8/9
dan -10/11 adalah komponen umum niche sumsum tulang
tapi jarang ditemukan di jantung. Pada niche jantung, rantai
α2 laminin dan fibronektin mentransduksi sinyal mekanik dari
kompartemen ekstrasel lewat kompleks reseptor α4β1-integrin,
yang mengaktifkan jalur efektor melawan program komitmen
dan diferensiasi sel stem jantung.2
Homeostasis niche jantung dimediasi oleh pembelahan
simetris dan asimetris sel stem jantung. Pembelahan asimetris
lebih mendominasi, dan mekanisme ini menurunkan sel stem
jantung dan sel komitmen galur.2
Lokalisasi seragam dan tak seragam dari numb dan αadaptin, bersama dengan identifikasi ekspresi phosphohistone-H3 menentukan terjadinya pembelahan simetris atau
asimetris. Pemisahan protein tersebut secara intrasel pada
saat mitosis menyebabkan penentuan intrinsik nasib sel stem.
Numb dan α-adaptin berinteraksi untuk membuat sel stem
menurunkan sel anak dengan nasib yang berbeda. Numb
Maj Kedokt Indon, Volum: 58, Nomor: 1, Januari 2008
Peran Tenascin C (TN-C) dalam Regenerasi Otot Jantung
diekspresikan dari tahap profase akhir hingga telofase siklus
hidup sel anak. Numb menempati vesikel endositik, tempat
berikatan dengan protein endositik α-adaptin, menyebabkan
internalisasi dan inaktivasi reseptor notch. Sel Numb-negatif
tetap memiliki tanggapan terhadap notch dan mengikuti nasib
(program diferensiasi) sesuai dengan aktivasi notch. 2
Lokalisasi nonhomogen dari numb dan α-adaptin pada
sel stem jantung yang bermitosis mengendalikan produksi
sel anak yang program diferensiasinya berbeda. Sepanjang
waktu, jumlah sel-sel stem jantung dan sel komitmen galur
jantung yang terbatas dalam niche tetap konstan,
menandakan pembelahan asimetrik mendominasi sebagian
besar pertumbuhan sel-sel stem jantung di miokardium.
Mekanisme perbanyakan ini dinamakan “invariant” dan
biasanya muncul pada organ dalam keadaan steady state.
Kondisi patologis, termasuk jejas akibat iskemia diikuti
reperfusi mengakibatkan pembentukan reactive oxygen species (ROS). Stres oksidatif memicu respons sel yang berbedabeda; dalam kadar rendah menginisiasi pertumbuhan, kadar
menengah mempromosi apoptosis dan kadar tinggi
memediasi nekrosis sel. Apakah sel-sel stem jantung dan sel
komitmen galur dalam niche bereaksi terhadap stres oksidatif
dengan cara yang sama masih merupakan pertanyaan yang
belum terjawab. 2
Kaitan Tenascin C dengan Niche Jantung
Tenascin C masuk dalam keluarga matriks ekstrasel
berupa glikoprotein bernama tenascin yang membentuk dua,
tiga hingga enam struktur lengan dan memiliki tipe domain
struktural yang sama. Lima anggota keluarga tenascin telah
ditemukan pada vertebrata sampai saat ini adalah tenascin/
cytotactin (tenascin-C, TNC), restrictin/J1-160-180 (tenascinR, TNR), tenascin-X (TNX), tenascin-Y (TNY) dan tenascin
W (TNW).6
Tenascin-C (TN-C), adalah molekul matriks ekstrasel
yang diekspresikan tinggi selama masa embrionik dan jaringan
kanker, juga sebagai respons terhadap jejas, diketahui
mempengaruhi aktivitas bermacam-macam sel. Tiap subunit
dari glikoprotein heksamer ini disusun oleh TA (tenascin
assembly domain), 14-1/2 epidermal growth factor (EGF)like repeats, fibronektin tipe III (FN III)-like repeats dengan
jumlah yang bervariasi, dan domain yang terkait fibrinogen
(Fbg)-related domain pada C terminal.7
Gen yang mengkode tenascin C terletak pada kromosom
9; 9q33.8
Ukuran monomer tenascin C bervariasi sebagai hasil
alternative splicing di daerah repetisi FN III pada tingkat
pre-mRNA. Terdapat delapan repetisi FN III yang dipertahankan (conserved) disimbolkan dengan nomor 1-8. Pada
manusia terdapat sembilan alternatif splice di repetisi FN III
disimbolkan dengan huruf A-D, disisipkan antara repetisi
yang dipertahankan no 5 dan 6. Pada orang dewasa, varian
terkecil TN-C membuang domain yang di-splice alternatif
dan ini terdapat di jaringan statis, sementara varian besar
Maj Kedokt Indon, Volum: 58, Nomor: 1, Januari 2008
mengandung domain FN III yang di-splice alternatif dalam
kombinasi yang bervariasi dan ditemukan pada jaringan yang
berkembang, keadaan patologis, remodelling jaringan, dan
juga regenerasi, inflamasi dan tumorigenesis.6,7
Ekspresi dari tenascin C bersifat spasial dan temporal,
terbatas pada jaringan tertentu.
Tenascin C pada jaringan embrio terutama di mesenkim
padat sekitar epitel yang berkembang dan tulang rawan serta
tulang yang berkembang. Pada orang dewasa, tenascin
terdapat di tendon dan perbatasan otot-tendon (disebut juga
myotendinous antigen ) di perikondrium dan periosteum, juga
di jaringan otot polos. Ekspresi tenascin C ditemukan juga di
pembuluh darah baru (neovasculature) dan stroma tumor
yang tidak berdiferensiasi. Nama lain dari tenascin C adalah
hexabrachion, cytotactin, myotendinous antigen (MI) dan
glioma mesenchymal extracellular matrix (GMEM).9
Kerja dari tenascin C antara lain meningkatkan pertumbuhan, hemaglutinasi, imunosupresi sel limfosit T,
meningkatkan angiogenesis dan kondrogenesis. Selain itu
memiliki efek anti-adhesi (perlekatan) pada banyak tipe sel
dan meningkatkan motilitas atau migrasi sel. Ekspresi tenascin
C yang tinggi pada jejas akut berperan penting dalam proses
inflamasi dan reparasi di tempat jejas. Induksi tenascin C
yang menonjol dapat dilihat di berbagai keadaan reaktif,
seperti inflamasi dan penyembuhan luka dan di stroma
berbagai karsinoma.10
Penelitian terhadap kerja spesifik tenascin C pada
berbagai jenis sel, seringkali menunjukkan efek kontradiksi.
Tenascin C meningkatkan perlekatan sel-sel endotel vena
umbilikalis manusia (HUVEC) dan fibroblas in vitro, tapi
menjadi anti perlekatan untuk oligodendrosit dan sel-sel
krista neuralis. Tenascin-C meningkatkan migrasi dari HUVEC
dan sel-sel endotel retina bovine tapi menghambat migrasi
sel-sel glioma dan oligodendrosit. In vivo, tenascin C sering
ditemukan sebagai komponen lingkungan migrasi sel motil
seperti sel progenitor hematopoetik dan sel neuron di embrio,
tapi dapat mewakili zona restriksi yang tak dapat dilewati sel
misalnya di separuh anterior somit. Beragam kerja tenascin C
menyesuaikan dengan jenis sel dan lingkungan disebabkan
oleh beberapa faktor di antaranya partner ikatan yang
tersedia, variasi isoform tenascin C yang diekspresikan, dan
proses enzimatik terhadap isoform oleh berbagai proteinase,
contohnya MMP, yang dapat mengekspos atau menghancurkan berbagai domain yang mengatur aktivitas sel.11,12
Pada jantung, ekspresi TN-C muncul saat tahap awal
perkembangan embrio. TN-C secara singkat diekspresikan
pada tahap-tahap penting perkembangan jantung: (1) sel
mesoderm prekardiak berdiferensiasi menjadi sel otot jantung
dan sel endokardium pada E 7.5-8.5; (2) sel otot jantung di
outflow tract pada E 8.5-12; (3) sel endokardium membentuk
jaringan cushion pada E 9.5-13; dan (4) sel mesenkim di
organ pro-epikardia [proepicardial organ (PEO)], yaitu
prekursor pembuluh koroner pada E 9.5. Ketika sel PEO
dipindahkan ke permukaan jantung, ekspresi TNC diturunkan,
15
Peran Tenascin C (TN-C) dalam Regenerasi Otot Jantung
namun ekspresinya secara spesifik terlihat saat transformasi
sel epitel mesenkim dari PEO di ruang subepikardial menjadi
sel interstisial miokardium. Sementara TNX (komplementer
tenascin C = tenascin X) ekspresinya meningkat pada E 11.
TNX berperan dalam vaskulogenesis koroner, namun tidak
dapat mengkompensasi hilangnya TNC. Pada mencit defisien
TNC jantung masih dapat berkembang normal.
Berdasarkan temuan di atas, maka tenascin C berperan
penting dalam transformasi sel-sel epitel mesenkim PEO
menjadi sel-sel interstisial miokardium, yang kini kita ketahui
sebagai sel-sel di niche jantung. 13,14
Mekanisme Regenerasi Otot Jantung
Regenerasi miokardium setelah infark akut berasal dari
sel stem jantung yang multipoten, mengalami komitmen
terhadap galur dan membentuk sel amplifikasi yang aktif
membelah diri dan mengalami maturasi. Pada model hewan
percobaan, injeksi sel stem jantung ke miokardium yang infark
menghasilkan penggantian jaringan nekrosis dan perbaikan
fungsi jantung. Sel otot jantung yang baru dibentuk di model
hewan, memiliki fungsi dan struktur yang serupa dengan
fokus reparasi spontan pada manusia. Sel otot jantung
tersebut seperti sel otot jantung neonatal berfungsi dan
berkontraksi dengan kekuatan yang sama bahkan lebih baik
dari sel-sel otot jantung yang hipertrofi. Selama fase akut
infark, luasnya daerah infark dapat melebihi respons sel stem
jantung dan regenerasi jaringan sehingga terjadi syok
kardiogenik. Meskipun prognosis klinis dubia ad malam,
identifikasi regenerasi miokardium spontan pada infark akut
menunjukkan sebagian jaringan yang mati digantikan oleh
sel-sel otot jantung baru yang diturunkan oleh sel-sel progenitor endogen (peran sel stem jantung). 5,15-17
Mekanisme yang memungkinkan miokardium viable
dibentuk di daerah dengan pasokan darah minim atau tidak
ada pasokan darah sama sekali dan lingkungan mikro yang
kurang mendukung masih belum dipastikan. Terbukanya
pembuluh darah kolateral dapat memberikan pasokan oksigen
yang cukup untuk pertumbuhan dan fungsi sel dan
menjelaskan keberadaan sel stem jantung di daerah infark.
Dengan cara serupa, difusi oksigen dari darah di ruang
ventrikel kiri lewat endokardium ke miokardium dapat
mempertahankan sel progenitor di region iskemi. Sebagai
alternatif, sel stem jantung dapat bermigrasi dari miokardium
yang jauh dari daerah infark ke daerah infark dan
berdiferensiasi menjadi sel otot jantung dan arteri koroner.
Pemberian secara eksogen sel progenitor dari sumsum
tulang pasien kardiomiopati iskemik telah ditemukan
memperbaiki remodelling ventrikel dan performa jantung.
Apakah efek positif ini dimediasi oleh diferensiasi sel stem
hematopoetik menjadi sel otot jantung dan pembuluh darah
koroner atau sel-sel yang diinjeksikan mensekresi faktorfaktor yang mengaktifkan sel stem lokal di jantung masih
diperdebatkan. Diduga kedua mekanisme tersebut mendasari
16
regenerasi jantung oleh sel stem hematopoetik. Lengkung
parakrin positif menunjukkan pentingnya pertumbuhan sel
stem jantung sebagai strategi terapetik untuk mengembalikan
area miokardium yang rusak.
Sel progenitor dapat memperbaiki fungsi miokardium
yang mengalami infark atau kegagalan lewat beberapa
mekanisme, termasuk perbaikan langsung atau tidak langsung neovaskularisasi. Faktor-faktor parakrin yang dilepaskan sel progenitor dapat menghambat apoptosis sel otot
jantung, mempengaruhi remodelling atau meningkatkan
reparasi endogen (oleh sel stem jantung). Diferensiasi menjadi
sel-sel otot jantung berperan dalam regenerasi jantung.
Lingkup aktivitas masing-masing mekanisme ini bergantung
pada jenis sel dan perjalanan penyakit, misalnya penyakit
akut atau kronik
Sel stem jantung adalah sel ideal untuk sumber
regenerasi miokardium. Keberadaan sel stem lokal di jantung
sudah memiliki program diferensiasi untuk menjadi sel otot
jantung nantinya, akan memberikan hasil regenerasi yang
lebih efisien. Regenerasi cepat dari miokardium yang berubah
ireversibel akibat infark luas sangatlah kritis karena diperlukan
reduksi segera luas infark untuk bertahan hidup.
Regenerasi sel berkurang >70% pada tahap kronik
setelah infark (gagal jantung kronik), merupakan faktor
penting untuk gagal jantung terminal. Reduksi kompartemen
sel stem jantung muncul akibat replicative senescence dan
terhentinya pertumbuhan bersamaan dengan apoptosis. Hal
itu dibuktikan dengan pemendekan telomer dan peningkatan
ekspresi p16 dan p53. Lamanya penyakit jantung diderita
dibarengi dengan mitosis sel stem jantung yang berkompensasi untuk jangka panjang, terjadi pemendekan telomere, aktivasi jalur p53 dan p16, dan akhirnya senescent/
aging.
Pada gagal jantung kronik, aktivitas telomerase menurun,
dan pembelahan sel stem jantung terhambat karena telomere
sangat pendek dan mengalami penuaan (cellular senescence).
Di samping itu, apoptosis sel-sel stem jantung meningkat
menyebabkan penurunan jumlah sel-sel stem jantung yang
kompeten dan fungsional. Oleh karenanya, pembentukan selsel otot jantung baru dan pembuluh darah koroner tidak dapat
memulihkan hilangnya sel-sel parenkim dan struktur vaskular
akibat proses kronik. Keseimbangan negatif antara regenerasi miokardium dengan kematian sel dan jaringan menuju
dilatasi ventrikel dan deteriorasi performa ventrikel.
Peran Tenascin C dalam Regenerasi Otot Jantung
Peran Tenascin C dalam Remodelling Jantung
Ekspresi tenascin C di jantung tidak terbatas pada masa
embrionik. Pada jantung orang dewasa normal, tidak
ditemukan ekspresi tenascin C. Ekspresi TNC ditemukan
kembali setelah jejas miokardium dan mengatur remodelling
jaringan dengan mengubah perlekatan sel-sel otot jantung
ke jaringan ikat, peningkatan migrasi dan diferensiasi
Maj Kedokt Indon, Volum: 58, Nomor: 1, Januari 2008
Peran Tenascin C (TN-C) dalam Regenerasi Otot Jantung
miofibroblas dan menginduksi MMP (matriks metalo proteinase). TNC juga berinteraksi dengan molekul matriks
ekstrasel lainnya dan dapat mengubah progresivitas fibrosis. Lebih lanjut, kadar TNC dapat digunakan sebagai penanda
aktivitas penyakit yang mengenai miokardium seperti infark
miokard akut, miokarditis akut dan beberapa kasus kardiomiopati.18
Penelitian Imanaka et al17 menemukan peningkatan kadar
tenascin C dalam serum 107 pasien Dilated Cardio Myopathy (DCM) menandakan tingkat keparahan gagal jantung,
disfungsi ventrikel kiri dan remodelling jantung. Kadar TNC
serum diukur dengan kit ELISA. Terdapat korelasi bermakna
antara peningkatan kadar TNC serum dengan stadium gagal
jantung berdasar klasifikasi New York Heart Association
functional class (NYHA), kadar natriuretik tipe B, rasio
jantung: thorax dalam X-ray, diameter ventrikel kiri pada akhir
sistol dan diastol.19
Ekspresi tenascin C diregulasi dengan ketat di jaringan
orang dewasa. Penelitian sebelumnya telah mengidentifikasi
beberapa sitokin yang dapat menginduksi ekspresi tenascin
C pada berbagai sistem kultur jaringan. Namun, jalur
transduksi sinyal yang meregulasi ekspresi TNC tidak
diketahui.
In vitro, Platelet Derived Growth Factors (PDGF)
menginduksi ekspresi protein dan mRNA TNC pada tingkat
transkripsi via jalur sinyal PI3K (phosphoinositide 3-kinase)/
Akt. Overexpression Sp1, Ets1, atau Ets2 mengaktifkan promoter TNC dan superinduksi aktivitas promotor TNC
dirangsang oleh PDGF. Analisis lanjutan menunjukkan Sp1,
Ets1, dan Ets2 membentuk kompleks transkripsi aktif. Hasil
penelitian tersebut menunjukkan upregulation ekspresi TNC oleh PDGF melibatkan faktor transkripsi dari kerabat Ets,
bekerja sama dengan Sp1.20
Upregulation tenascin-C pada tepi jejas jaringan
menginduksi fenotip motilitas sel dan longgarnya ikatan
dengan matriks ekstra sel. Fungsi TNC di tempat tersebut
untuk menghambat kontraksi matriks dan mencegah deposisi
ekstensif matriks fibronektin yang baru disintesis.
Pembuangan tenascin C seiring proses penyembuhan
menyebabkan kembalinya interaksi yang stabil antara sel
dan matriks dan deposisi matriks fibronektin yang baru.
Tenascin C memprogram jalur sinyal ke intrasel melalui
perubahan aktivasi RhoA dan FAK, dengan efek downstream
pada sitoskeleton aktin.21
Setelah infark miokard, ekspresi TNC muncul selama
fase akut, di perbatasan antara daerah infark dan miokardium
yang intak. TNC dapat melonggarkan taut antar sel-sel otot
jantung dan jaringan ikat dan karenanya membantu remodelling jaringan pada tepi sisa-sisa miokard intak. Terdapat
miofibroblas dengan penanda α-smooth muscle actin (αSMA)-positif di area TN-C-positif dan rekrutment mereka
didahului oleh penumpukan TN-C. 23
Miofibroblas adalah fibroblas khusus yang memiliki
sifat seperti sel otot polos dan mengekspresikan á-SMA. Sel
Maj Kedokt Indon, Volum: 58, Nomor: 1, Januari 2008
tersebut berperan penting dalam penyembuhan luka dengan
mensintesis kolagen dan memberikan gaya kontraksi yang
kuat untuk meminimalkan luasnya luka. 23
Pada mencit dengan knockout gen TNC, jejas miokardium lambat penyembuhannya, hal ini disebabkan oleh
minimnya rekrutment miofibroblas yang berperan dalam
pembentukan dan kontraksi jaringan parut.23
Pada jejas jaringan akibat stres mekanik, fibroblas
interstisial berevolusi menjadi proto-miofibroblas dengan
aparatus mikrofilamen kontraktil kamudian setelah dirangsang
berdiferensiasi menjadi miofibroblas yang mengekspresikan
α-SMA. Miofibroblas kemudian bermigrasi ke daerah jejas,
menghasilkan gaya kontraksi, mensintesis, organisir dan
degradasi kolagen dan matriks ekstrasel lainnya dan akhirnya
menghasilkan pemendekan matriks kolagen dengan
penutupan luka.24
Lewat pengamatan sekuensial terhadap model infark
miokard pada tikus, ditemukan bahwa awalnya sel-sel
interstisial di zona perbatasan dengan penanda α-SMAnegatif mengekspresikan TN-C, kemudian miofibroblas
muncul di daerah tersebut. Hasil yang sama ditunjukkan pada
model jejas miokardium pada tikus akibat sengatan listrik,
ditemukan sel-sel interstisial mensintesis TN-C yang secara
autokrin dan parakrin menyebabkan perubahan fenotip selsel interstisial, berdiferensiasi menjadi miofibroblas dan
meningkatkan migrasi ke jaringan yang rusak.24
Percobaan in vitro menunjukkan fibroblas jantung dari
mencit dengan knock out gen TN-C memiliki kemampuan
migrasi dan ekspresi α-SMA lebih rendah daripada sel-sel
WT (wild type) yang mensintesis TN-C dalam kultur.
Penambahan TN-C ke sel-sel TN-C null mengembalikan
kemampuan migrasi sel dan ekspresi α-SMA. Ekspresi αSMA adalah langkah kritis untuk diferensiasi miofibroblas
dan penting secara fungsional untuk membangkitkan
kekuatan. Meskipun kontraksi jejas dipengaruhi oleh
berbagai faktor seperti diferensiasi miofibroblas, perlekatan
antar sel dan matriks dan maturasi apparatus kontraktil
sitoskeleton. Peningkatan kontraksi dengan penambahan TNC men-cerminkan upregulation ekspresi α-SMA.23,24
Domain fungsional yang bertanggung jawab dalam
diferensiasi miofibroblas terletak pada repetisi FN III yang
di-splice alternatif dan domain Fbg-like TN-C. Sebaliknya,
domain yang bertanggung jawab dalam pengaturan migrasi
fibroblas jantung adalah conserved FNIII repeats dan domain Fbg-like. Beberapa reseptor dapat berikatan dengan
domain dari TN-C dan terjadi transmisi banyak sinyal yang
memicu beragam fungsi sel. Sejumlah molekul, misalnya
anggota kerabat integrin, annexin II, reseptor EGF, molekul
adesi sel (CAMs, cell adhesion molecules), syndecan, dan
phosphacan/receptor-type protein tyrosine phosphatase æ/
α, telah dilaporkan sebagai reseptor TN-C. TN-C juga dapat
mengatur perilaku sel secara langsung maupun tak langsung
lewat protein matriks ekstrasel. Misalnya, dilaporkan bahwa
TN-C dapat menghambat sinyal yang diinisiasi fibronektin
17
Peran Tenascin C (TN-C) dalam Regenerasi Otot Jantung
dengan mengganggu ikatan fibronektin dengan syndecan 4.
Aktivitas fungsional TN-C dapat melalui mekanisme berbeda,
mungkin lewat reseptor berbeda, tergantung jenis selnya.23,24
Tenascin C adalah molekul kunci dalam mengendalikan
keseimbangan respons sel yang menguntungkan dan
merugikan dalam remodelling jantung. Responss sel yang
menguntungkan antara lain rekrutmen miofibroblas pada
tahap awal reparasi jaringan miokardium akan meningkatkan
kekuatan kontraksi untuk menghindari dilatasi ventrikel,
selama remodelling jaringan TN-C melonggarkan perlekatan
sel-sel otot jantung, merangsang ekspresi MMP dan
mengurai integrin untuk memudahkan modifikasi interaksi
sel dengan matriks ekstrasel. Respons merugikan yaitu
inhibisi kontraksi sel karena penekanan aktivitas FAK dan
RhoA di matriks fibrinogen-fibronektin, potensi tergelincirnya
sel otot jantung di zona perbatasan mengakibatkan dilatasi
ventrikel.23,24
TN-C sebagai Agen Neovaskularisasi Jantung
Secara fungsional, tenascin-C menghambat penyebaran
sel endotel jantung dan meningkatkan migrasi sebagai
respons terhadap faktor pertumbuhan angiogenik. Analisis
trombus di arteri koroner manusia mengungkapkan ekspresi
tenascin-C bersamaan dengan endothelial cell/EPC marker
Tie-2 di kanal intratrombus. Dengan pewarnaan imunohistokimia terhadap jantung tikus ditemukan tenascin C
letaknya bersamaan dengan tempat induksi angiogenik
jantung, tempat bermigrasinya sel progenitor endotel (EPC).25
Pada perbandingan model transplantasi jantung mencit
WT dan tenascin-C-/-, mencit tanpa ekspresi TN-C gagal
mendarahi allograft jantungnya. Disimpulkan bahwa
tenascin C adalah regulator lingkungan mikro untuk aktivitas
endotel jantung/EPC.
Pada mencit defisiensi tenascin C terjadi penekanan
aktivitas hematopoetik. Di sumsum tulang tenascin C
diekspresikan di stroma dan melekat dengan sel hematopoetik.
Hasil penelitian menunjukkan tenascin C berperan
penting dalam reparasi lokal jantung setelah infark miokard
dan pengaktifan serta mobilisasi sel progenitor endotel dari
sumsum tulang untuk meningkatkan angiogenesis.
Berdasarkan hasil temuan, tenascin C diekspresikan
bergantung usia sel-sel di sumsum tulang dan jaringan
mikrovaskular jantung. TN-C mempertahankan sel-sel endotel
jantung dan mungkin juga sel progenitor endotel dari sumsum
tulang (EPC) dalam kondisi tidak berdiferensiasi. Sel-sel yang
dipertahankan dalam keadaan tidak berdiferensiasi kehilangan adesi antar sel dan tersedia sebagai sel-sel prekursor
yang bermanfaat untuk remodelling vaskular. TN-C
meningkatkan angiogenesis jantung lewat mekanisme
sistemik dan lokal.
Penambahan tenascin C secara eksogen untuk mengembalikan fungsi angiogenik jantung pada pasien lanjut
usia merupakan pengembangan terapi yang potensial. Dapat
18
dimanfaatkan pada fase akut infark miokard atau kondisi
stroke, yang memerlukan neovaskularisasi cepat.26
Peran spesifik tenascin C dalam mengatur fenotip sel
endotel vaskular dijelaskan sebagai berikut pada awalnya
TN-C membuat sel-sel tersebut saling berpisah (efek antiadesi), tapi efek ini hilang dalam 24 jam, kemudian sel-sel
tersebut siap untuk melekat dan menyebar di atas tenascin
C. Interaksi annexin II dengan regio yang di-splice alternatif
dari tenascin C diketahui menghambat perlekatan sel. Hal itu
konsisten dengan perubahan ekspresi annexin II untuk selsel yang dikultur dalam TN-C selama 3 jam, sebagian besar
sel-sel berbentuk bulat dan setelah 24 jam sebagian besar
sel-sel menampakkan fenotip gepeng, melekat sempurna.
Perubahan morfologi ini dapat disebabkan oleh proses
proteolitik dari tenascin C oleh satu atau kombinasi beberapa
protease. TN-C sendiri diketahui upregulate ekspresi MMP.
Di samping itu, annexin II membentuk kompleks dengan cysteine protease cathepsin B, yang memecah beragam protein
matriks ekstrasel, termasuk TN-C. Oleh karenanya, upregulation ekspresi MMP dan atau interaksi dengan cathepsin selama periode ini menyebabkan terjadinya proteolisis
tenascin C, yang dapat merusak domain ikatan annexin II
atau membuka domain pro-adhesive, menginduksi
perubahan morfologi sel endotel.26 TN-C berperan dalam
angiogenic switch, memfasilitasi menyatunya sel progenitor endotel atau sel endotel lokal ke pembuluh darah yang
mengalami remodelling dan meningkatkan migrasi sel-sel
tersebut. Oleh karenanya, TN-C memiliki peran penting dalam
mekanisme reparasi vaskuler jantung.26
Kesimpulan
Sel stem jantung di daerah infark mengalami perubahan
apoptosis seperti sel otot jantung lainnya. Sel stem jantung
mengalami penuaan/ senescent. Tenascin C pada masa
embrionik berperan dalam transformasi sel-sel epitel mesenkim
POE menjadi sel-sel di interstisial miokardium, yakni sel-sel
di niche jantung. Peran TN-C dalam regenerasi otot jantung
: remodelling jaringan otot jantung di zona perbatasan pasca
infark miokard akut dan neovaskularisasi.
Ucapan Terima Kasih
Ucapan terima kasih ini disampaikan kepada Prof. dr.
Jeanne Adiwinata Pawitan, Guru Besar di bidang Histologi
Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia atas bimbingan,
bantuan dan penjelasan beliau yang membantu penulis dalam
memahami dan menulis makalah tinjauan pustaka ini.
Daftar Pustaka
1.
2.
Bearzi C, Rota M, Hosoda T, Tillmans J, Nascimbene A, De
Angelis A, et al. Human cardiac stem cells. Proc Natl Acad Sci
U.S.A. 2007;104(35): 14068-73.
Urbanek K, Cesseli D, Rota M, Nascimbene A, De Angelis A,
Hosoda T, et al. Stem cell niches in the adult mouse heart. Proc
Natl acid Sci U.S.A. 2006;103(24):9226-31.
Maj Kedokt Indon, Volum: 58, Nomor: 1, Januari 2008
Peran Tenascin C (TN-C) dalam Regenerasi Otot Jantung
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Ballard VLT, Edelberg JM. Stem cells and the regeneration of the
aging cardiovascular system. Circulation Research. 2007;100:
1116.
Anversa P, Rota M, Urbanek K, Hosoda T, Sonnenblick EH, Leri
A, Kajstura J, Bolli R. Myocardial aging-a stem cell problem.
Basic Res Cardiol 2005;100: 482–93.
Leri A, Kajstura J, Anversa P. Cardiac stem cells and mechanisms
of myocardial regeneration. Physiol Rev 2005;85:1373-416.
Hyvonen P. On the pathogenesis of Shoulder impingement syndrome [Dissentation]. Oulu: University of Oulu;2003. Available
from: http://herkules. oulu.fi/isbn 9514270258/html/index.html.
Tenascin C antibody [T2H5] (ab3970) datasheet. [home page on
the internet] Update. Accessed available from www.abcam. com.
NCBI Entrez Gene. Data TNC tenascin C (hexabrachion) [Homo
sapiens]. Gene ID: 3371.
Tsunoda T, Inada H, Kalembeyi I, Imanaka-Yoshida K, Sakakibara
M, Okada R, et al. Involvement of large tenascin-c splice variants in breast cancer progression. Am J of Path, 2003;162:185767.
Matsumoto K, Takayama N, Ohnishi J, Ohnishi E, Shirayoshi Y,
Nakatsuji N, Ariga H. Tumour invasion and metastasis are promoted in mice deficient in tenascin-X. Genes Cells 2001;6: 110111.
Galoian KA, Garamszegi N, Garamszegi SP, Scully SP. Molecular
mechanism of tenascin-c action on matrix metalloproteinase-1
invasive potential. Ex Biol and Med 2007;232:515-22.
Von Holst A, Egbers U, Prochiantz A, Faissner A. Neural stem/
progenitor cells express 20 tenascin C isoforms that are differentially regulated by pax6. J Biol Chem; 2007:282(12):917281
Imanaka-Yoshida K, Matsumotot K, Hara M, Sakakura T, Yoshida
T. The dynamic expression of tenascin-C and tenascin-X during
early heart development in the mouse. Differentiation 2003
J.71(4-5):291-8.
Miyagawa-Tomita S, Nakagawa M, Sugimura H. Nakazawa M,
Imanaka-Yoshida K. Tenascin-C may regulate behavior of
proepicardial organ-derived cells [Abstract]. Procceding of the
12th Annual Weinstein Cardiovascular Development Conference;
2005 May 19-22; Tucson, Arizona, U.S.A. Available from: http:/
/weinstein.cba.arizona.edu/pw/I.proepiepicardium.htm.
Urbanek K, Torella D, Sheikh F, De Angelis A, Nurzynska D,
Silvestri F, et al. Myocardial regeneration by activation of
multipotent cardiac stem cells in ischemic heart failure. Proc
Natl Acad Sci, U.S.A. 2005,102(24): 8692-97.
Dimmeler S, Zeiher AM, Schneider MD. Unchain my heart: the
scientific foundation of cardiac repair. J Clin Invest,
(2005)115:572-83.
Maj Kedokt Indon, Volum: 58, Nomor: 1, Januari 2008
17. Imanaka-Yoshida K, Hiroe M, Yoshida T. Interaction between
cell and extracellular matrix in heart disease: multiple roles of
tenascin C in tissue remodelling. Histol Histopathol
2004,19(2):517-25.
18. Xaymardan M, Tang L, Zagreda L, Pallante B, Zheng J, Chazen
JL, Chin A, Duignan I, Nahirney P, Rafii S, Mikawa T, Edelberg
JM. Platelet-derived growth factor-AB promotes the generation
of adult bone marrow-derived cardiac myocytes. Circ R. 2004;
94:e39–e45.
19. Terasaki F, Okamoto H, Onishi K, Sato A, Shimomura H, Bin
Tsukada, et al. Higher Serum Tenascin-C Levels Reflect the Severity of Heart Failure, Left Ventricular Dysfunction and Remodelling in Patients With Dilated Cardiomyopathy. Circ J
2007;71:327-30.
20. Jinnin M, Ihn H, Asano Y, Yamane K, Trojanowska M, Tamaki
K. Platelet derived growth factor induced tenascin-C transcription is phosphoinositide 3-kinase/Akt-dependent and mediated
by Ets family transcription factors. J Cell Physiol 2006;
206(3):718-27.
21. Midwood KS, Schwarzbauer JE. Tenascin-C Modulates Matrix
Contraction via Focal Adhesion Kinase- and Rho-mediated Signaling Pathways. Molecular Biology of the Cell 2002,
13(10):3601-13.
22. Tamaoki M, Imanaka-Yoshida K, Yokoyama K, Nishioka T,
Inada H, Hiroe M, et al. Tenascin-C Regulates Recruitment of
Myofibroblasts during Tissue Repair after Myocardial Injury.Am
J Pathol 2005;167(1):71-80.
23. Imanaka-Yoshida K, Hiroe M, Nishikawa T, Ishiyama S, Shimojo
T, Ohta Y, et al. Tenascin-C Modulates Adhesion of Cardiomyocytes to Extracellular Matrix during Tissue Remodelling after Myocardial Infarction. Lab Invest 2001,81:1015-24.
24. Yamamoto K, Dang QN, Kennedy SP, Osathanondh R, Kelly
RA, Lee RT. Induction of Tenascin-C in Cardiac Myocytes by
Mechanical Deformation Role of Reactive Oxygen Species. J
Biol Chem, 1999; 274(31):21840-6.
25. Ballard VL, Sharma A, Duignan I, Holm JM, Chin A, Choi R,
Hajjar KA, Wong SC, Edelberg JM. Vascular tenascin-C regulates
cardiac endothelial phenotype and neovascularization. FASEB J
2006;20(6):717-9.
26. Restoring Vascular Function US Patent no 20060172943.
Edelberg, Jay (New York, NY, US).Ballard, Victoria (New York,
NY, US).
SS
19