Peran Tenascin C dalam Regenerasi Otot Jantung

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 jantungsel 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


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


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.


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.


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

Peran Tenascin C dalam Regenerasi Otot Jantung

Recommend Documents