BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Stem cell merupakan sel

1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Stem cell merupakan sel yang belum terdiferensiasi dan mempunyai
potensi yang tinggi untuk berkembang menjadi jenis sel berbeda di dalam tubuh
misalnya sel otot, sel darah, sel otak atau sel jantung. Stem cell berfungsi sebagai
sistem perbaikan untuk mengganti sel tubuh yang telah rusak demi kelangsungan
hidup organisme (Djauhari, 2013). Pada dekade terakhir, penelitian stem cell
mengalami kemajuan pesat. Aplikasi stem cell bermanfaat untuk mengetahui,
mempelajari proses pertumbuhan dan perkembangan jaringan tubuh manusia,
patogenesis penyakit dan regenerative medicine seperti diabetes, stroke dan
penyakit kardiovaskular (Jusup, 2008).
Penyakit kardiovaskular adalah penyakit yang berhubungan dengan
terganggunya fungsi jantung terutama gangguan aliran darah sistemik pada
pembuluh darah arteri maupun vena (Ahmed, 2003). Sekitar 17,3 juta kematian
setiap tahun didunia terjadi akibat penyakit kardiovaskular dan pada tahun 2030
kematian yang disebabkan oleh penyakit kardiovaskuler diperkirakan akan terus
meningkat mencapai 23,3 juta pertahun. Infark miokard akut (IMA) tercatat
sebagai salah satu penyakit kardiovaskuler yang sering terjadi dan sebagai
penyebab utama gagal jantung kongestif dan kematian. Prevalensi IMA mencapai
1,2 juta jiwa per tahun di AS dengan mortalitas sebesar 525.600 jiwa pertahun
(Boyle dan Jaffe, 2009). Berdasarkan Riset Kesehatan Dasar 2007, ditemukan
bahwa kematian akibat infark miokard sebesar 5,1% (Atsari, 2012). Infark
1
2
miokard terjadi karena berkurangnya aliran darah ke area jantung (iskemia
miokardium)
akibat
penyumbatan
pembuluh
darah
dan
menyebabkan
ketidakseimbangan antara kebutuhan dan suplai oksigen (Shaw et al., 2009).
Berkurangnya suplai darah ke jantung mengakibatkan terjadinya nekrosis
cardiomyocyte secara masif dan progresif yang berdampak pada turunnya kondisi
klinis secara cepat dan mendadak, menyebabkan gagal jantung hingga
menimbulkan kematian (Roger, 2007).
Studi terbaru menyatakan bahwa terdapat sistem perbaikan alamiah dari
cardiomyocyte yang mengalami kerusakan, akan tetapi mekanisme itu tidak
bekerja pada kerusakan sel yang lebih lanjut (Perin, 2006). Pengobatan dan terapi
konvensional belum mampu mengatasi kerusakan sel secara sempurna. Selama ini
terapi hanya berperan dalam memperlambat maupun mencegah kerusakan
jaringan atau organ yang lebih luas (Halim dkk, 2010). Stem cell yang dapat
dikembangkan secara in vitro menjadi suatu harapan terapi mutakhir berbagai
penyakit degeneratif yang merupakan penyebab kematian sekaligus menurunkan
kualitas hidup manusia khususnya penyakit kardiovaskular.
Stem cell merupakan sel yang memiliki ciri mampu melakukan self
renewal, clonogenecity dan dapat berdiferensiasi menjadi sel dengan struktur dan
fungsi tertentu (Leri et al., 2011). Stem cell dapat diperoleh dari beberapa sumber
seperti inner cell mast pada embrio dan jaringan dewasa. Berdasarkan penelitian,
stem cell jantung yang diisolasi dari jaringan jantung memiliki kemampuan
membentuk sel jantung fungsional yang lebih efektif dibandingkan dari sumber
stem cell lainnya (William dan Harre, 2011). Cardiac resident stem cell (CRSC)
3
merupakan populasi stem cell yang diisolasi dari jaringan jantung yang mampu
berdiferensiasi menjadi cardiomyocyte, endothelium, otot polos (Anversa et al.,
2006; Leri et al., 2011) dan juga fibroblast (Beltrami et al., 2003; Linke et al.,
2005; Bearzi et al., 2007; Husoda et al., 2009).
Populasi CRSC yang ditemukan pada jaringan tunggal spesifik stem cell
dewasa adalah sel C-kit positif, sel Sca-1, sel Islet-1 positif, side population
progenitor dan cardiosphere (Leri et al., 2011). Cardiac resident stem cell spesifik
dapat diidentifikasi berdasarkan ekspresi molekul penanda menggunakan C-kit,
islet-1 dan stem cell antigen-1 (Sca-1) (Matsuura et al., 2014). Menurut Pfister et
al., (2008) sel C-kit positif dan Sca-1 progenitor merupakan sel yang memiliki
potensi cardiomyogenic tinggi pada populasi CRSC.
Sel C-kit positif merupakan sel resident dengan kelengkapan struktur dan
fungsi biologi pada jaringan spesifik stem cell dewasa (Leri et al., 2011). C-kit
secara umum terekspresi pada stem sel jantung dan digunakan sebagai marker
untuk mengidentifikasi CRSC pada jaringan jantung (Messina et al., 2004). Pada
populasi CRSC menunjukkan bahwa sel C-kit positif merupakan populasi sel
primitif pada jantung. Ketika ada luka endogenous C-kit-positif pada CRSC
bermigrasi ke daerah iskemik dan berdiferensiasi menjadi cardiomyocyte (Dye et
al., 2013). Stem cell antigen 1 (Sca-1) CRSC membentuk 70% sel pada jantung
mencit setelah depletion pada cardiomyocyte (Matsuura et al., 2014). Isolasi sel
Sca-1 CRSC dari jantung dewasa menggunakan anti-mouse Sca-1 antibody
mengekspresikan cardiac transcription factors (GATA-4, Mef2c, Isl1, and
4
Nkx2.5) dan berdiferensiasi menjadi contractile cardiomyocytes (Smith et al.,
2009).
Untuk mendapatkan hasil terapi yang baik diperlukan stem cell yang
berkualitas tinggi, salah satu cara untuk mengidentifikasi kualitas CRSC adalah
dengan mengetahui ekspresi mikroRNA (Serradifalco et al., 2012). MikroRNA
(miRNA) merupakan molekul kecil non-coding RNA yang memiliki fungsi
sebagai regulator ekspresi gen transkripsional dan post-transkripsional, meregulasi
berbagai proses seperti cell fate specification, apoptosis dan metabolisme.
Berdasarkan penelitian Wang et al., (2008) menunjukkan bahwa miRNA
mempengaruhi cell renewal dan diferensiasi. Hal tersebut didukung oleh Boettger
et al., (2014) yang mengatakan bahwa miRNA merupakan kelompok terbesar
regulator pasca-transkripsi mempunyai peran penting pada berbagai proses
biologik, dan berperan penting pada self-renewal serta diferensiasi stem cell.
Kelainan pada miRNA, baik ekspresi berlebihan maupun delesi, dapat
berpengaruh pada berbagai proses seluler.
mikroRNA berfungsi menghambat atau mengaktivasi ekspresi protein
yang mengakibatkan diferensiasi dan proliferasi stem cell. miR-1 dan miR-133a
merupakan miRNA yang berperan penting dalam perkembangan cardiac stem cell
secara in vitro (Izarra et al., 2014). Berdasarkan beberapa penelitian diketahui
bahwa miRNA berperan penting dalam regulasi diferensiasi myocardial melalui
penghambatan ekspresi gen pada cardiac. Menurut Liu et al., (2008) miR-1 dan
miR-133a merupakan spesifik mikroRNA yang berperan penting dalam
perkembangan jantung. Menurut Abdellatif (2010) penghilangan miR-133a
5
mengakibatkan hipertopi dan gangguan fungsi normal pada jantung. Berdasarkan
penelitian Mishima et al., (2009) down-regulation miR-1 pada hewan coba
merubah ekspresi gen pada otot jantung dan merubah bentuk atau pola jaringan
otot jantung.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan perkembangan
populasi CRSC dan tipe stem cell spesifik C-kit dan Sca-1 berdasarkan profil
ekspresi miR-1 dan miR-133a.
B. Rumusan Masalah
1. Bagaimana profil ekspresi miR-1 dan miR-133a pada populasi CRSC?
2. Bagaimana profil ekspresi miR-1 dan miR-133a pada tipe stem cell spesifik
C-kit ?
3. Bagaimana profil ekspresi miR-1 dan miR-133a pada tipe stem cell spesifik
Sca-1 ?
C. Tujuan
1. Mempelajari profil ekspresi miR-1 dan miR-133a pada populasi CRSC.
2. Mempelajari profil ekspresi miR-1 dan miR-133a pada tipe stem cell
spesifik C-kit.
3. Mempelajari profil ekspresi miR-1 dan miR-133a pada tipe stem cell
spesifik Sca-1.
6
D. Manfaat Penelitian
1. Memberikan informasi ilmiah pengembangan stem cell bersumber dari
CRSC berdasarkan profil ekspresi miR-1 dan miR-133a.
2. Sebagai informasi dalam pengembangan stem cell untuk pengobatan
penyakit degeneratif khususnya penyakit kardiovaskular.
E. Ruang Lingkup Penelitian
Sampel penelitian adalah kultur populasi CRSC yang diisolasi dari auricle
jantung. Stem cell spesifik C-kit dan Sca-1 dipisahkan dari populasi CRSC
menggunakan Flowcytometer. Untuk mengetahui kemampuan perkembangan
cardiac stem cell yang berasal dari populasi CRSC, tipe stem cell spesifik C-kit
dan Sca-1 dilakukan uji ekspresi miR-1 dan miR-133a menggunakan Real TimePCR.