kirim bab 1-2

Download kirim bab 1-2

Post on 18-Jan-2016

9 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

aa

TRANSCRIPT

BAB I

Diferensiasi Human Umbilical Cord Blood Stem Cell (HUCB Stem Cell) menjadi Neural Progenitor Cell (NPC) dengan Induksi Nerve Growth Factor (NGF) in vitroBAB IPENDAHULUAN

A. Latar Belakang MasalahPenyakit akibat kerusakan sel saraf pada Susunan Saraf Pusat (SSP) masih merupakan masalah kesehatan di dunia dengan angka kesakitan dan kematian yang cukup tinggi. Di Amerika penyakit yang diakibatkan oleh trauma otak dan cidera medula spinalis menyerang 1,4 juta jiwa setiap tahunnya. Sebuah studi di 9 negara menunjukan insidensi stroke yang tinggi yaitu sekitar 0,1 0,3 per seribu individu pada usia kurang dari 45 tahun. Di Indonesia prevalensi penyakit stroke diperkirakan mencapai 500.000 per tahun dengan angka kematian mencapai 125.000 dan sisanya mengalami cacat ringan dan berat Manifestasi klinik yang timbul akibat trauma sel saraf pada penyakit-penyakit tersebut diperantarai oleh proses nekrosis maupun apoptosis sel-sel saraf (Rodriguez et al., 2008; Rashef et al., 2007; Feigin et al., 2003, Yastroki, 2006). Pasca trauma sel saraf, siklus sel akan diaktifkan kembali sebagai upaya menstimulasi proses regenerasi sel-sel tersebut. Akan tetapi, pada orang dewasa sel-sel saraf matur yang teraktivasi pasca trauma sel saraf memiliki kecenderungan untuk mengalami proses apoptosis daripada proliferasi. Selain itu, produksi sitokin proinflamasi yang berlebihan pada lokasi kerusakan dapat menyebabkan hambatan regenerasi sel saraf. Dengan demikian proses perbaikan sel-sel saraf setelah kerusakan merupakan hal yang sulit dilakukan secara otonom (Byrnes et al., 2007; Yiu et al., 2006).Chen et al (2005) melaporkan bahwa transplantasi Human Umbilical Cord Blood stem cell (HUCB stem cell) merupakan suatu terapi yang efektif bagi regenerasi kerusakan sel saraf. Hal ini berkaitan dengan kemampuannya dalam meningkatkan perbaikan fungsional pasca stroke. Sejalan dengan Chen (2005), penelitian yang dilakukan oleh Goldman (2006) menunjukkan bahwa HUCB stem cell dapat memperbaiki kerusakan sel saraf pada hewan coba dengan trauma otak dan cidera medula spinalis. Berbagai studi tersebut telah menunjukkan efek tropik kemampuan HUCB stem cell sebagai terapi pengganti kerusakan sel karena proses patologis. Telah diidentifikasi bahwa efek tropik stem cell ini berkaitan dengan fraksi mononuklear dari umbilical cord blood stem cell (Maslov et al., 2004; Pesce et al., 2003). Chen et al (2005) dan Lommatzsach et al (2005) telah mengidentifikasi bahwa salah satu fraksi mononuklear dari HUCB stem cell, yaitu floating fraction merupakan subfraksi yang mampu mengekpresikan protein sel saraf. Kultur fraksi floating HUCB stem cell dengan beberapa growth factor, antara lain Retinoic Acid (RA), Nerve Growth Factor (NGF), Brain Derived Nerve Factor (BDNF), dan Endothelial Growth Factor (EGF) menujukkan kemampuan diferensiasi stem cell menjadi sel saraf matur. Dalam hal ini, NGF dinilai sebagai growth factor yang spesifik bagi diferensiasi dan pematangan neural progenitor cell (NPC) secara in vitro maupun in vivo (Edling et al., 2004; Lee et al., 2002; Wichterle, 2002). Keberhasilan diferensiasi ini ditunjukkan dengan ekspresi beberapa marker protein sel saraf spesifik seperti nestin, TuJ1, MAP-2 (microtubule-assosiated- protein-2), GFAP (Glial Fibrilary Acidic Protein), trKC (Tyrosin-kinase-C), dan molekul adesi E-NCAM (embryonic neuronal adhesion molecule). Masing-masing marker tersebut spesifik untuk menandakan tahap diferensiasi sel saraf, dimana ekspresi nestin mengindikasikan terbentuknya early neural cell, GFAP mengindikasikan terbentuknya sel glia, TUJ1 mengindikasikan terbentuknya sel saraf matur, dan trKC mengindikasikan terbentuknya faktor neurotropik (Nguyen et al., 2004). Locatelli et al (2003) menyatakan bahwa belum terdapat metode transplantasi HUCB stem cell yang paling tepat untuk memperbaiki kerusakan sel saraf pada sistem saraf pusat. Dalam hal ini, transfusi intravena dinilai sebagai metode yang lebih baik karena kurang invasif. Namun, metode transfusi intravena ini berisiko menimbulkan teratoma pada transfusi stem cell yang belum berdiferensiasi. Sampai saat ini, terdapat beberapa penelitian yang mencoba melakukan transfusi fraksi mononuklear stem cell untuk memperbaiki kerusakan sel saraf pasca stroke (Nayak, 2008). Namun beberapa penelitian tersebut menunjukkan bahwa tidak terdapat perbaikan yang nyata dari sel saraf karena kegagalan stem cell untuk beradaptasi dengan lingkungan neurogenik (Sohur, 2008). Drucker (2004) melaporkan bahwa kultur NPC yang diambil dari subventrikular zone hewan coba telah berhasil ditransplantasikan kembali secara intravena dan mampu beradaptasi dengan baik pada lingkungan neurogenik. Hal ini mengindikasikan bahwa transplantasi stem cell dalam bentuk sel progenitor dapat meminimalkan terjadinya teratoma. Akan tetapi, kultur NPC pada manusia merupakan hal yang sulit untuk dilakukan karena isolasi NPC dari zona subvenrtikular dan gyrus dentatus otak manusia melibatkan proses invasif seperti kraniotomi. Dalam hal ini, induksi HUCB stem cell dengan berbagai growth factor in vitro dapat menjadi alternatif sumber NPC. Studi yang dilakukan oleh Goldman (2006) Nayak (2008) Lee et al (2002) Wichterle (2002) melaporkan bahwa untuk mendapatkan sel saraf matur dibutuhkan rata-rata 30 hari kultur HUCB stem cell dengan induksi berbagai growth factor. Namun, dalam studi tersebut belum dilaporkan profil marker sel saraf pada proses diferensiasi HUCB stem cell mulai dari pembentukan NPC sampai pematangan sel saraf.Atas dasar pemikiran tersebut kami mengajukan proposal penelitian mengenai diferensiasi HUCB stem cell menjadi Neural Progenitor Cell (NPC) dengan induksi Nerve Growth Factor berdasarkan ekspresi marker protein nestin, TuJ1, GFAP, trkC in vitro. Studi awal ini diharapkan dapat memberikan gambaran tentang perkembangan sel saraf, khususnya sel progenitor neural dari HUCB stem cell sehingga dapat menjadi salah satu alternatif pemecahan masalah yang berkaitan dengan metode transplantasi stem cell. Selain itu penelitian ini juga akan membandingkan efektivitas kadar NGF yang digunakan untuk menginduksi diferensiasi HUCB stem cell menjadi NPC sehingga dapat meningkatkan efisiensi penggunaan NGF tersebut dalam kultur.B. Rumusan Masalah Penelitian

Masalah yang kami angkat dalam penelitian ini adalah :

Bagaimana ekspresi marker protein nestin, GFAP, TuJ1, dan trkC pada induksi HUCB stem cell menjadi NPC dengan berbagai konsentrasi NGF in vitro berdasarkan lama induksi?C. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :Mengetahui dan menganalisis ekspresi marker protein nestin, GFAP, TuJ1, dan trkC pada induksi HUCB stem cell menjadi NPC dengan berbagai konsentrasi NGF in vitro berdasarkan lama induksi.D. Luaran yang Diharapkan

Hasil yang diharapkan dari penelitian ini adalah waktu induksi HUCB stem cell menjadi NPC dengan berbagai konsentrasi NGF in vitro.E. Manfaat Penelitian

Manfaat teoritis :1. Memberikan sumbangsih bagi ilmu pengetahuan mengenai pengaruh waktu induksi NGF pada kultur HUCB stem cell terhadap ekspresi marker sel saraf.2. Sebagai pijakan bagi penelitian lanjutan yang akan mengembangkan metode transfusi sel progenitor neural bagi terapi restoratif kerusakan saraf.Manfaat aplikatif :

1. Membantu penentuan waktu induksi NGF yang tepat pada kultur HUCB stem cell agar memperoleh kualitas NPC yang terbaik.2. Membantu penentuan kadar NGF yang optimal pada kultur HUCB stem cell menjadi NPC.BAB IITINJAUAN PUSTAKA

1. Neuron

a. Embriologi Neuron

Neural crest sebagai bakal pembentukan sel-sel neuron pertama kali ditemukan pada tepi lateral neural plate setelah fase gastrula. Pembentukan ektoderm dan mesoderm yang berasal dari neural crest dimulai setelah penutupan dorsal neural tube pada seluruh bagian embrio. Neural crest akan berdiferensiasi menjadi berbagai macam sel diantaranya sel neuron dan sel glia pada Susunan Saraf Tepi (SST), sel melanosit pada kulit, sel fibroblas pada jaringan ikat, dan beberapa sel endokrin. Saat ini telah ditemukan beberapa gen yang mempengaruhi diferensiasi dan migrasi dari neural crest, diantaranya adalah BMP4 (Bone Morphogenic Protein 4) yang berperan dalam penentuan aksis vertikal neural tube, Wnt3 (Wingless-type MMTV integration site family, member 3) yang berperan dalam segmentasi neural crest serta Sox10 (Sex determining region-Y-box 10) yang berperan dalam diferensiasi spesifik neural crest (Begbie, 2008; Sakai and Wakamatsu, 2005; Sarnat and Flores, 2005).Pembentukan neurokorteks pada awal perkembangan Susunan saraf pusat (SSP) merupakan suatu proses yang sangat kompleks. Dalam sebuah penelitian telah dibuktikan bahwa sel-sel neuron berasal dari sel-sel progenitor yang berada pada bagian basal telencephalon. Sel neuron yang terbentuk merupakan hasil dari proses pembelahan sel neuroepitel yang asimetris sedangkan pembelahan yang simetris akan menghasilkan sel neuroepitel yang baru (Haubensak et al., 2003).Pada proses neurogenesis diketahui ada dua macam tipe neuron yang terbentuk yaitu interneuron yang berperan dalam koneksi lokal antar sel neuron dan neuron proyeksi yang berperan dalam perkembangan akson intrakortikal, subkortikal dan subserebral. Interneuron yang mengandung GABA (Gamma Amino Butyric Acid) berasal dari sel-sel progenitor telencephalon ventral sedangkan neuron proyeksi yang terdiri atas neuron-neuron glutamanergik berasal dari sel-sel progenitor dinding dorsolateral telencephalon (Molyneaux et al., 2007).b. Biologi NeuronPerkembangan neurogenesis pada otak yang normal dikontrol oleh siklus sel melalui interaksi beberapa faktor seperti cyclins, CDKs (Cyclin-Activated Kinases) dan CDKIs (Cyclin Dependent Kinase Inhibitors). Proses tersebut akan mengatur mitosis neuroblast sampai pada tahap tertentu. Secara umum, sel-sel yang telah berdiferensiasi seperti halnya sel neuron yang telah matur tidak akan mengalami siklus sel untuk berproliferasi kembali.