BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Regenerasi tulang alveolar dibutuhkan pada perawatan gigi, selain itu juga

menjadi kunci pada perawatan periodontal. Rekayasa jaringan merupakan salah satu

teknik yang menjanjikan pada regenerasi tulang dan mempunyai tiga elemen yaitu

seed cells, carriers, dan sitokin. Penelitian sekarang terfokus pada pemilihan seed

cells yang tepat dan carriers untuk mencapai hasil perawatan yang lebih baik.

Berbagai seed cells seperti jaringan periodontal ligamen, sel periosteal, sel tulang

alveolar, dan stem sel sumsum tulang dipilih untuk rekayasa jaringan periodontal,

namun efektivitas masih kontroversial. Oleh karena itu, pada penelitian dicari

kombinasi dari sel diferensiasi osteogenik dan rangka biodegradable yang tepat untuk

secara efektif merangsang regenerasi tulang dan menghasilkan perbaikan yang sangat

berarti dan urgen (Zhang et al, 2010).

Stem sel sumsum tulang (BMSCs) digunakan secara luas dalam penelitian

seed cells, karena stem sel dapat diperoleh dengan mudah dan kemudian

berdiferensiasi menjadi beberapa jenis sel mesenkimal termasuk osteoblas dan

kondrosit. Biasanya, BMSCs yang dikultur dalam kondisi osteo induktif in vitro

untuk diferensiasi osteogenik. Selama osteo induksi, kemampuan osteogenetik dari

BMSCs bertambah kuat, tetapi kemampuan mereka berdiferensiasi menjadi beberapa

sel bersifat lemah. BMSCs yang dikembangkan secara progresif kehilangan

kemampuan mereka untuk berproliferasi dan berdiferensiasi menjadi beberapa jenis

sel mesenkimal setelah ekspansi in vitro (Zhang et al, 2010).

Hanya stem sel asli atau sel-sel ganas yang mampu memperbaharui diri

karena adanya ekspresi yang tinggi dari enzim telomerase. BMSCs tidak

mengekspresikan telomerase ketika mereka mengalami tahapan sel selanjutnya

dalam kultur, sehingga ditemukan telomer yang kurang dan mengakibatkan penuaan

sel. Hal ini menunjukkan bahwa BMSCs pada kultur kehilangan kemampuan

proliferasi secara progresif. Sementara itu perpanjangan ekspansi ex vivo juga

1

mempengaruhi potensi diferensial dari BMSCs termasuk preosteoinduksi.

Selanjutnya, ekspresi gen menunjukkan kecenderungan BMSCs untuk berdiferensiasi

spontan menjadi garis keturunan osteogenik selama ekspansi in vitro expansion. Pada

penelitian Anita Muraglia et al, ditemukan gambaran kehilangan multi-potensi di

tingkat klonal, dengan mempertahankan potensi osteogenik lebih lama. Pada studi

BMSCs manusia, kapasitas untuk pembentukan tulang dari BMSCs yang segar

meningkat sekitar 36 kali sehubungan dengan diperluasnya BMSCs (Zhang et al,

2010).

Pada makalah ini, BMSCs tanpa in vitro pra osteo induksi ditransplantasikan

ke tulang alveolar yang mengalami kerusakan untuk diamati proliferasi dan

diferensiasinya. Efikasi perbaikan tulang in vivo juga diperkirakan. Fibrin, produk

final pembekuan darah, merupakan salah satu elemen yang paling penting, tidak

hanya dalam proses pembekuan, tetapi juga dalam penyembuhan luka. Sebagai

matriks ekstraseluler alami, fibrin glue (FG) dapat memfasilitasi proliferasi BMSCs.

Selain itu, manipulasi FG cocok untuk aplikasi scaffold. Diyakini bahwa kombinasi

dari BMSCs dan FG akan menyebabkan regenerasi tulang yang menjanjikan pada

lingkungan mikro lokal dalam memperbaiki kerusakan tulang alveolar (Zhang et al,

2010).

1.2 Tujuan

Tujuan dari makalah ini adalah menjelaskan bahwa regenerasi tulang yang

lebih baik dapat menggunakan BMSCs tanpa pre osteo induksi yang dikombinasikan

dengan scaffold yang tepat.

1.3 Manfaat

Manfaat dari makalah ini adalah agar kombinasi dari BMSCs dan FG akan

lebih sering diaplikasikan oleh dokter gigi dalam perawatan kerusakan tulang alveolar

2

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tulang Alveolar

Tulang alveolar adalah bagian tulang yang menonjol dan menebal yang berisi

soket gigi (alveoli gigi) yang berfungsi untuk menyangga gigi. Tulang alveolar

berisi tulang kompak yang berhubungan dengan ligamen periodontal. Pada gambaran

radiografi terdapat gambaran lamina dura yang merupakan bagian dari tulang alveolar

yang berada di sebelah ligament periodontal. Lamina dura tampak radiopak pada

gambaran radiografik dan penting ketika mempelajari radiografi lesi patologis

(Nanci, 2013).

2.1.1 Struktur Tulang Alveolar

Tulang alveolar dibagi menjadi alveolar bone proper dan supporting alveolar

bone. Secara mikroskopis, alveolar bone proper dan supporting alveolar bone

memiliki komponen yang sam yaitu serat, sel, zat antarsel, saraf, pembuluh darah,

dan limfatik. Alveolar bone proper adalah bagian yang melapisi soket gigi atau

alveolus. Meskipun alveolar bone proper terdiri dari tulang kompak tetapi disebut

cribriform plate karena mengandung banyak lubang di mana kanal Volkmann

melewati tulang alveolar ke ligament periodontal. Alveolar bone proper disebut juga

bundle bone karena merupakan tempat masuknya serat Sharpey yang merupakan

bagian dari serat ligament periodontal. Seperti serat sharpey pada sementum seluler,

serat sharpey pada tulang umumnya termineralisasi hanya sebagian pada daerah

perifer (Nanci, 2013).

Puncak alveolar adalah pinggiran pada daerah servikal dari alveolar bone

proper. Dalam keadaan yang sehat, puncak alveolar sedikit kearah apikal ke

cementoenamel junction (CEJ) sekitar 1,5 sampai 2 mm. Puncak alveolar antara gigi-

gigi sebelahnya sepanjang rahang pada keadaan sehat sama tingginya (Balogh &

Fehrenbach, 2011).

Supporting alveolar bone terdiri dari tulang kortikal dan tulang trabekular.

Tulang kortikal atau kortikal plates, terdiri dari tulang kompak pada permukaan fasial

3

dan lingual dari tulang alveolar. Kortikal plates tebalnya sekitar 1,5 sampai 3 mm

pada gigi posterior, namun ketebalan sangat bervariasi pada gigi anterior. Tulang

trabecular terdiri dari tulang cancellous yang terletak antara alveolar bone proper dan

tulang kortikal plates. Tulang alveolar yang berada di antara dua gigi bersebelahan

adalah septum interdental (atau tulang interdental) (Balogh & Fehrenbach, 2011).

Gambar 1. Gambaran alveolar bone proper dan supporting alveolar bone.

2.1.2 Sel Tulang

Tulang adalah jaringan yang sangat dinamis yang terdiri dari matriks

ekstraselular termineralisasi yang tertanam dengan sel-sel tulang, vesels darah, dan

saraf. Tulang mengandung tiga jenis sel tulang spesifik utama yaitu osteosit,

osteoblast, dan osteoklas (Barbara et al, 2013).

Osteosit adalah sel matang yang terdapat pada lakuna, sel-sel osteosit saling

berhubungan melalui proses seluler yang panjang. Osteosit berfungsi untuk merespon

stres mekanik di tulang dan mengirimkan sinyal untuk remodeling tulang. Sel-sel

yang menanggapi respon tersebut adalah osteoblas yang merupakan sel-sel khusus

yang mengeluarkan matriks ekstraselular kaya kolagen dalam tulang yang

memungkinkan terjadinya mineralisasi. Osteoblas dijumpai dipermukaan luar dan

dalam tulang. Osteoblas berespon terhadap berbagai sinyal kimiawi untuk

menghasilkan matriks tulang. Sewaktu pertama kali dibentuk, matriks tulang disebut

4

osteoid. Dalam beberapa hari garam-garam kalsium mulai mengendap pada osteoid

dan mengeras selama beberapa minggu atau bulan berikutnya. Sebagian osteoblast

tetap menjadi bagian dari osteoid, dan disebut osteosit atau sel tulang sejati. Seiring

dengan terbentuknya tulang, osteosit dimatriks membentuk tonjolan-tonjolan yang

menghubungkan osteosit satu dengan osteosit lainnya membentuk suatu sistem

saluran mikroskopik di tulang. Sedangkan osteoklas adalah sel-sel seperti makrofag

yang menurunkan struktur tulang melalui kombinasi dari pengasaman lokal

(menghilangkan mineral) dan sekresi protease (merusak matrix). Osteoklas biasanya

diikuti oleh osteoblas. Pada orang sehat, tulang mengalami remodeling secara konstan

(Barbara et al, 2013).

2.1.3 Regenerasi Tulang

Tulang terbentuk melalui sebuah proses perkembangan dan selama

penyembuhan luka, baik oleh osifikasi endokondral atau osifikasi intramembran.

Dalam proses osifikasi endokondral, sel-sel progenitor mesenchymal pertama-tama

membentuk tulang rawan. Kondrosit kemudian mengalami hipertrofi dan mineralisasi

matriks ekstraseluler. Pembuluh darah kemudian meninvasi daerah tersebut dengan

membawa sel-sel yang berfungsi untuk memecah matriks. Sel osteoprogenitor

kemudian membentuk tulang. Tulang panjang terbentuk melalui proses tersebut

selama perkembangan normal. Pembentukan tulang intramembran adalah proses di

mana sel-sel osteoprogenitor membentuk tulang secara langsung. Tulang tengkorak

dibentuk oleh proses ini selama perkembangan. Penyembuhan luka pada tulang dapat

melalui proses osifikasi endokondral atau osifikasi intramembran, tergantung pada

faktor-faktor lingkungan setempat yang meliputi berapa banyak bagian ujung tulang

yang dapat bergerak relatif satu sama lain, dengan gerakan mendukung proses

endokondral (Barbara et al, 2013).

5

Gambar 2. Gambar proses osifikasi intramembran. Pusat osifikasi terdapat

pada membrane jaringan ikat fibrous. Matrix tulang (osteoid) disekresikan

diantara membrane fibrous. Kemudian terjadi bentukan anyaman tulang dan

periosteum. Terakhir, terbentuk formasi tulang kompak dan sumsum merah

(Cummings, 2004).

Gambar 3. Gambar proses osifikasi endokondral. Stem sel berdiferensiasi

menjadi kondroblas, kemudian matriks tulang rawan hialin menggantikan

jaringan ikat fibrosa. Osteoklas dan pembuluh darah menembus tulang rawan

sementara stem sel lainnya mengikuti dan berdiferensiasi menjadi osteoblas dan

matriks tulang mulai menggantikan tulang rawan (Cummings, 2004).

6

2.2 Stem Sel

Ketika sel-sel dikeluarkan dari tubuh dan dipelihara dalam kultur, pada

umumnya mereka mempertahankan karakter asli mereka. Keratinosit terus

berperilaku seperti keratinosit, kondrosit sebagai kondrosit, sel-sel hati sebagai sel-sel

hati, dan sebagainya. Setiap jenis sel yang terspesialisasi memiliki memori sejarah

perkembangan dan tampaknya tetap seperti itu, meskipun beberapa transformasi yang

terbatas dapat terjadi. Stem sel dalam kultur, seperti dalam jaringan, dapat terus

membagi atau mungkin berdiferensiasi menjadi satu atau lebih jenis sel, namun jenis

sel yang dapat dihasilkan terbatas. Setiap jenis stem sel berfungsi untuk pembaharuan

satu jenis sel tertentu dari jaringan. Untuk beberapa jaringan, seperti otak, regenerasi

tidak mungkin terjadi dalam kehidupan dewasa karena tidak ada stem sel tersisa.

Namun ada sedikit harapan dengan mengganti sel-sel saraf yang hilang dalam otak

mamalia melalui genesis yang baru, atau regenerasi setiap jenis sel lain yang

progenitor normalnya tidak lagi ada (Bruce et al, 2002).

Dalam tubuh orang dewasa normal, kelas stem sel yang berbeda bertanggung

jawab atas perbaharuan jaringan dengan jenis yang berbeda pula. Beberapa jaringan,

tidak mampu diperbaiki oleh genesis sel baru karena tidak ada stem sel yang

kompeten. Penemuan terbaru membuka kemungkinan baru untuk memanipulasi

perilaku stem sel buatan sehingga dapat memperbaiki jaringan yang sebelumnya

tampak tidak bisa diperbaiki. Stem sel epidermis yang diambil dari kulit yang rusak

dari pasien dengan luka bakar parah dapat dengan cepat tumbuh dalam jumlah

banyak dalam kultur dan dicangkokkan kembali untuk merekonstruksi epidermis

untuk menutupi luka bakar. Stem sel saraf bertahan dalam beberapa daerah pada otak

mamalia dewasa, dan ketika dicangkokkan ke otak yang sedang berkembang atau

otak yang rusak dapat menghasilkan neuron baru dan glia yang sesuai ke lokasi

pencangkokan (Bruce et al, 2002).

Stem sel embrionik dapat berdiferensiasi menjadi jenis sel apapun dalam

tubuh, dan mereka dapat diinduksi untuk berdiferensiasi menjadi berbagai jenis sel

dalam kultur. Sel induk dari beberapa jaringan dewasa, seperti sumsum tulang, ketika

7

ditempatkan di lingkungan yang sesuai, mampu menghasilkan diferensiasi dengan

rentang yang lebih luas (Bruce et al, 2002).

2.3 Stem sel sumsum tulang

Stroma Sumsum tulang mengandung stem sel mesenkimal (MSCs), juga

dikenal sebagai sel stroma sumsum. Sel ini merupakan stem sel multipoten yang

dapat berdiferensiasi menjadi berbagai jenis sel. MSCs dapat berdiferensiasi secara in

vitro ataupun in vivo menjadi osteoblas, kondrosit, miosit, adiposit dan pulau beta-

pancreatic islets cells.

2.3.1 Morfologi stem sel mesenkimal

Morfologi stem sel mesenkimal adalah sel dengan badan kecil dengan

beberapa sel processes yang panjang dan tipis. Badan sel berisi inti yang besar dan

bulat dengan nukleolus yang prominen, dan dikelilingi oleh partikel kromatin halus

yang tersebar, sehingga memberikan penampilan inti yang jelas. Sisa dari badan sel

mengandung sejumlah kecil golgi aparatus, retikulum endoplasma kasar,

mitokondria, dan poliribosom. Sel-sel yang panjang dan tipis, secara luas tersebar dan

matriks ekstraselular yang berdekatan didapati beberapa fibril retikuler yang

merupakan fibril kolagen (Brighton & Hunt, 1991). 

Gambar 4. Stem sel mesenkimal dari sumsum tulang manusia (Barry &

Murphy, 2004).

8

2.3.2 Peran stem sel mesenkimal dalam regenerasi tulang

Ketika integritas tulang rusak (misalnya setelah fraktur), dalam keadaan

normal MSCs memainkan peran penting dalam penyembuhan. MSCs adalah sel

multipoten yang berasal dari dari mesodermal yang mampu berdiferensiasi menjadi

osteoblas, kondrosit, adiposit, tenosit dan mioblas. Sel-sel ini diidentifikasi sebagai

sel stroma sumsum (pendukung sel-sel sumsum tulang), karena mereka relatif banyak

terdapat di sumsum tulang. Selain sumsum tulang, dapat ditemukan dalam endosteum

tulang trabekular, dan periosteum. MSCs ditemukan dalam jumlah kecil dalam darah

perifer dan jaringan lainnya (Porada et al. 2006).

MSCs sumsum tulang dan endosteum berasal dari periosteum. Selama

perkembangan janin tulang rawan yang terkalsifikasi dari tulang endokhondral secara

bertahap mengalami rekonstruksi dan vaskularisasi, MSCs ditransfer dari periosteum

ke rongga sumsum dimana MSCs lebih lanjut berdiferensiasi menjadi osteoblas

menggantikan tulang rawan, fibroblas dan adiposit yang membentuk jaringan

pendukung dari sumsum tulang dalam formasi . Secara bersamaan, sebagian dari

MSCs di sumsum tulang tetap tidak berubah dan membentuk sumber stem sel yang

tidak berdiferensiasi. Regenerasi tulang merupakan analog dengan perkembangan

embrio dari kerangka. Faktor selular, humoral dan mekanik terlibat dalam

pembentukan tulang baru di mana MSCs memainkan peran penting. Pada garis

fraktur di tulang rusak, disertai juga dengan perdarahan. Sitokin dilepaskan dari

matriks tulang yang rusak dan dari trombosit yang berdegranulasi, kemudian

membentuk campuran protein biologis aktif yang beberapa di antaranya

mempengaruhi kemotaktik MSCs. MSCs dari periosteum dan sumsum tulang

ditransfer ke lokasi kerusakan tulang. MSCs kemudian mereka terus memperbanyak

diri dan berdiferensiasi menjadi osteoblastik, chondroblastik dan fibroblastik yang

bertanggung jawab untuk produksi materi tulang dan tulang rawan yang membentuk

kalus di daerah yang fraktur (Oe et al, 2007).

Pada masa tulang cedera, MSCs dari sumsum tulang bergerak ke dalam

pembuluh darah perifer. Melalui pembuluh darah darah perifer MSCs dipindahkan ke

lokasi cedera tulang di mana mereka akan meningkatkan potensi penyembuhan MSCs

9

lokal. Protein tulang morfogenik (BMPs) memainkan peran penting selama

perkembangan prenatal dan regenerasi tulang. Osteogenesis merupakan hasil interaksi

berbagai jenis BMPs, misalnya BMP-2, -4, dan -7 bertanggung jawab terutama untuk

induksi osteogenesis, sedangkan BMP-12, -13, dan -14 dihubungkan dengan

pembentukan tulang rawan (Edgar et al. 2007).

Metode isolasi MSCs didasarkan pada kemampuan sel tersebut untuk

membagi dan melekat pada substrat atau permukaan wadah kultur. Selama kultur

yang diperoleh dari aspirasi sumsum tulang, MSCs dapat dipisahkan oleh perubahan

media kultur dari sel-sel yang tidak memiliki kemampuan adhesi dan bergerak bebas

dalam larutan kultur (misalnya garis stem sel haematopoietik, HSCs). Pada sebuah

hasil penelitian ditemukan bahwa selama kultur in vitro, transformasi MSCs dapat

diarahkan menjadi sel-sel yang mampu menghasilkan materi tulang dengan terkena

efek dari sejumlah zat, seperti transforming growth factor (TGF), vascular

endothelial growth factor (VEGF), insulin-like growth factor (IGF), dexamethasone

atau glycerol phosphate, vitamin D dan protein tulang morfogenik 2 (BMP-2) (Chra

et al, 2009).

Pada suatu studi ekperimental melaporkan bahwa MSCs mempunyai

kemampuan untuk mempertahankan kemungkinan pembelahan setelah

kriopreservasi. Beberapa studi menunjukkan bahwa MSCs mempunyai reseptor

tertentu pada permukaan mereka yang sedikit dan memungkinkan mereka untuk

melarikan diri dari komponen sel-T. Penelitian lain bahkan menunjukkan sifat

imunosupresif dari MSCs setelah ditransplantasikan. Hal ini diasumsikan bahwa

karena sifat-sifat imunologi, MSCs alogenik dapat digunakan dalam transplantasi dan

sama efektifnya dengan MSCs autogenous (Chra et al, 2009).

2.4 Fibrin glue sebagai scaffold untuk regenerasi tulang

Scaffolds memberikan dukungan yang diperlukan bagi sel-sel untuk

mempertahankan fungsi yang berbeda dan menentukan bentuk akhir dari tulang baru.

Sebelum mempertimbangkan fitur yang potensial untuk bahan rekayasa jaringan,

perlu memahami dua konsep regenerasi tulang untuk konstruksi rekayasa jaringan

yaitu osteoinduksi dan osteokonduksi. Osteoinduksi didefinisikan sebagai

10

kemampuan untuk menyebabkan sel pleuripotent, dari lingkungan non-osseous, untuk

berdiferensiasi menjadi kondrosit dan osteoblas, yang memuncak pada pembentukan

tulang. Osteokonduksi mendukung kapiler dan sel ingrowth dari host ke dalam

struktur 3-dimensi untuk membentuk tulang. Material osteokonduktif melakukan

perbaikan di lokasi di mana penyembuhan yang normal biasanya akan terjadi bahkan

jika tidak diobati (Oskar, 2008).

Konsep osteokonduksi dan osteoinduksi menjadi pertimbangan dalam

mememilih kualitas yang diinginkan dari desain scaffold rekayasa jaringan tulang.

Pertama-tama, scaffold harus mampu mendorong pertumbuhan tulang ke dalam

secara maksimal melalui osteoinduksi dan osteokonduksi, dan tidak menyebabkan

pertumbuhan jaringan lunak pada interface tulang atau scaffold. Selain itu, syarat

scaffold adalah tidak menyebabkan efek merugikan pada jaringan sekitarnya,

sterilizable tanpa kehilangan sifat, dapat diserap oleh komponen biokompatibel, dapat

diserap dengan cara yang dapat diperkirakan dalam pertumbuhan tulang, menjadi

lunak dan mudah beradaptasi ke daerah defek pada tulang yang tidak teratur, dan

memiliki sifat mekanik dan fisik yang tepat, khususnya, pada tahap awal setelah

implantasi. Yang paling penting adalah mudah untuk diterapkan dan tersedia untuk

ahli bedah dalam waktu singkat (Oskar, 2008).

Salah satu materi potensial yang dapat digunakan sebagai scaffold untuk

rekayasa jaringan pada jaringan tulang adalah fibrin glue. Fibrin glue adalah matriks

fisiologis yang relevan dengan komponen utamanya adalah fibrin. Fibrin memiliki

peran mendasar dalam proses pembekuan darah dan penyembuhan luka. Fibrin glue

merupakan gabungan dari fibrinogen dan trombin adalah kendaraan biologis yang

berpotensi untuk transplantasi sel karena telah terbukti biokompatibilitas,

biodegradabilitas dan mempunyai kapasitas mengikat sel. Fibrin-stabilizing faktor

XIII terkandung dalam fibrin glue mendukung migrasi sel mesenkimal yang tak

terdiferensiasi pada struktur cross-linked dari lem, dan meningkatkan proliferasi sel-

sel ini. Tingkat resorpsi fibrin glue dapat dikontrol dengan memvariasikan

konsentrasi apoptin fibrinolitik inhibitor. Apoptin fibrinolitik inhibitor menyebabkan

11

sel-sel tetap pada tempatnya, meningkatkan kelangsungan hidup sel, dan

meningkatkan sifat mekanik implant (Oskar, 2008).

Matriks ekstraselular fibrin tetap pada tempatnya sementara sel-sel

berproliferasi dan berdiferensiasi menjadi jaringan baru, sebelum scaffold sudah

benar-benar diserap. Yang paling penting, fibrin glue mendorong terjadinya

angiogenesis melalui rangsangan kemotaktik dan mitogenik yang mendorong migrasi

sel, proliferasi dan sintesis matriks. Fibrin glue dapat digunakan sebagai media stem

sel mesenkimal untuk memfasilitasi regenerasi tulang normal. Sebuah penelitian

menunjukkan kegunaan fibrin glue autologous sebagai media stem sel mesenkimal

untuk regenerasi defek pada tulang kranial pada kelinci. Studi menunjukkan bahwa

fibrin glue autologous lebih baik sebagai fasilitas regenerasi tulang daripada bifasik

kalsium fosfat makroporus untuk stem sel mesenkimal (Oskar, 2008).

12

BAB 3 PEMBAHASAN

Penyembuhan defek tulang yang lebih baik dan secara signifikan terjadi lebih

banyak pembentukan tulang baru diamati pada pemberian BMSCs dan fibrin glue.

Pemberian BMSCs dan fibrin glue untuk regenerasi tulang alveolar adalah cara yang

menjanjikan untuk memperbaiki defek tulang alveolar (Liang et al, 2012).

Penggunaan BMSCs sebagai seed cells untuk rekayasa tulang sangat populer

saat ini karena potensi diferensiasi multi lineage dan kemampuan berproliferasi yang

relatif kuat secara in vitro. Beberapa studi telah menunjukkan bahwa BMSCs dapat

berdiferensiasi menjadi osteoblas atau sel yang memiliki karakteristik serupa secara

in vitro. Ketika BMSCs disajikan sebagai seed cells, penyembuhan defek tulang dapat

ditingkatkan. Namun, arah BMSCs untuk berdiferensiasi ke sel osteogenik secara in

vivo masih menjadi kendala. Pada suatu penelitian, hasil penelitian tidak stabil.

Dalam beberapa penelitian sebelumnya, pada BMSCs dilakukan pra kultur di media

osteogenik untuk mendapatkan fitur osteoblas sebelum transplantasi. Sayangnya,

untuk mendapatkan fitur osteoblas memerlukan potensi diferensiasi dan proliferasi

BMSCs dalam batas tertentu. Pada sebuah penelitian, pre kultur BMSCs pada media

osteogenik digunakan untuk memperbaiki defek tulang alveolar terdapat gambaran

“band”, yang terdiri dari sel-sel spindle-like, yang jelas antara tulang baru dan tulang

alveolar utama. Namun, mekanisme pembentukan dan peran “band” masih belum

jelas (Zhou et al, 2007).

Kemungkinan asal sel osteoblas selama regenerasi tulang adalah sel-sel

osteoblas progenitor di ligamen periodontal yang dapat berdiferensiasi menjadi

matriks pembentuk osteoblasts yang terkalsifikasi. Hal ini didukung oleh sebuah

penelitian, bahwa stem cells multipoten ada di ligament periodontal gigi permanen

manusia. Sehingga masuk akal bila BMSCs yang ditransplantasikan ke defek tulang

alveolar merupakan sumber utama dari tulang baru yang terbentuk. Karena sumsum

tulang memiliki diferensiasi intrinsik osteogenik yang dibuktikan dengan ekspresi

gen, osteoblas atau sel osteosit yang diamati di daerah tulang baru diduga berasal dari

BMSCs (Bartold et al, 2004).

13

BMSCs yang segar dan tanpa induksi osteogenik memberikan potensi

diferensiasi multi lineage lebih, dan dapat berdiferensiasi menjadi jenis sel selain

osteoblas atau sel osteogenic-like dalam lingkungan mikro in vivo. BMSCs mampu

mengorganisir progenitor hematopoietik penerima setelah transplantasi. Ada tiga

jenis transplantasi: non-bone forming, bone forming tanpa hematopoiesis, dan bone

forming dengan hematopoiesis. Hematopoiesis tanpa bone forming pada proses

transplantasi belum pernah diamati. Dua teori mungkin menjelaskan fenomena ini.

Hipotesis yang pertama adalah kehadiran hematopoiesis mereflekan kapasitas

multipoten dari BMSCs. Penjelasan kedua adalah hematopoiesis hanya terjadi ketika

ada jumlah tulang yang signifikan telah terbentuk dibentuk dan hanya jika tulang baru

ini cukup besar untuk membungkus ruang hematopoietik. Wilayah hematopoiesis

biasanya diselubungi oleh tulang baru. Ditemukan pembuluh darah baru di band yang

terdiri dari sel-sel fibroblast, mungkin menandakan bahwa angiogenesis di band

memberikan elemen penting untuk band dan bahkan tulang baru (Wang et al, 2010).

Transplantasi tidak hanya diberikan sel progenitor yang memadai untuk

memperbaiki cacat tetapi juga memberikan lingkungan yang relatif baik. Fibrin glue

juga memainkan peran penting dalam prosedur perbaikan ini. Fibrin glue adalah

produk akhir dari pembekuan darah normal yang merupakan unsur penting tidak

hanya dalam proses pembekuan, tetapi juga dalam penyembuhan luka. Fibrin glue

digunakan sebagai bahan suturing pada awalanya di eksperimen perbaikan saraf

perifer. Baru-baru ini penggunaannya telah diterapkan di banyak bidang, seperti

sebagai pembawa sel untuk regenerasi tulang dan perbaikan tulang rawan. Fibrin glue

tersedia secara komersial sekarang dan digunakan sebagai perekat biologis dalam

operasi bedah. Fibrin glue bersifat histokompatibel in vivo dan bisa meningkatkan

pembentukan matriks ekstraselular dan pembuluh darah baru (Bensaid et al, 2003).

Fibrin glue adalah material biodegradable dan umumnya terdegradasi dua

minggu setelah transplantasi. Sebelum benar-benar diserap, fibrin glue berfungsi agar

seed cells tetap di tempatnya sementara seed cells BMSCs proliferasi dan

berdiferensiasi ke dalam jaringan baru. Hal ini menguntungkan kelangsungan hidup

sel dan meningkatkan sifat mekanik implan. Tingkat penyerapan fibrin glue dapat

14

dikendalikan dengan memvariasikan konsentrasi fibrinolytic inhibitor apoptin.

Dilaporkan bahwa fibrin glue dapat digunakan untuk menunjang stem sel mesenkimal

untuk memfasilitasi regenerasi tulang dalam perawatan tumor tulang. Fibrin glue

memfasilitasi regenerasi tulang lebih baik daripada makroporus bifasik kalsium fosfat

dengan adanya stem sel mesenkimal. Fibrin glue yang menyediakan BMSCs

lingkungan yang ideal untuk berproliferasi tanpa deformasi struktur sel dan

memperpanjang waktu kelangsungan hidup BMSCs (Oda et al, 2010).

15

BAB 4 PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Penggunaan BMSCs sebagai seed cells untuk rekayasa tulang mempunyai

potensi diferensiasi multi lineage dan kemampuan berproliferasi yang relatif kuat

secara in vitro. BMSCs dapat berdiferensiasi menjadi osteoblas atau sel yang

memiliki karakteristik serupa secara in vitro. Ketika BMSCs disajikan sebagai seed

cells, penyembuhan defek tulang meningkat. Sedangkan pengunaan fibrin glue

berfungsi agar seed cells tetap di tempatnya sementara seed cells BMSCs proliferasi

dan berdiferensiasi ke dalam jaringan baru. Hal ini meningkatkan sifat mekanik

implan. Secara keseluruhan, sumber dan lingkungan sekitarnya dari transplantasi

komposit menentukan pembentukan tulang alveolar.

4.2 Saran

Sehubungan dengan banyaknya manfaat dan kegunaan dari stem sel,

pentingnya bank jaringan untuk menyediakan MSCs kultur untuk tujuan klinis,

dimana hal ini belum belum sepenuhnya dipahami oleh tenaga kesehatan di Rumah

Sakit dan masyarakat pada umumnya. Di Indonesia sendiri sudah dilakukan

penelitian mengenai manfaat dari stem sel sumsum tulang namun masih dibutuhkan

fasilitas, sarana dan prasarana yang memadai, tenaga ahli, dan donor.

16

DAFTAR PUSTAKA

Barbara Young, Geraldine O'Dowd, Phillip Woodford. (2013). Wheater's

Functional Histology. 6th ed. Elsevier.

Barry, F. P., and J. M. Murphy. (2004). Mesenchymal stem cells: clinical applications and biological characterization. Int J Biochem Cell Biol. 36(4):568-84.

Bartold PM ,Seo BM, Miura M, Gronthos S, Batouli S, Brahim J, et al.

(2004). Investigation of multipotent postnatal stem cells from human periodontal

ligament. Lancet. 364:149-155.

Bensaid W, Triffitt JT, Blanchat C, Oudina K, Sedel L, Petite H. (2003). A

biodegradable fibrin scaffold for mesenchymal stem cell transplantation.

Biomaterials. 24:2497–502.

Brighton CT, Hunt RM. (1991). Early histological and ultrastructural changes

in medullary fracture callus. The Journal of Bone and Joint Surgery. 73 (6): 832–47.

Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts,

and Peter Walter. (2002). Molecular Biology of the Cell. 4th ed. New York: Garland

Science.

Crha, Michal et al. (2009). Mesenchymal Stem Cells in Bone Tissue

Regenerationand Application to Bone Healing. ACTA VET. BRNO. 78: 635-642.

Edgar CM, Chakravarthy V, Barnes G, Kakar S, Gerstenfeld LC, Einhorn TA.

(2007). Autogenous regulation of a network of bone morphogenetic proteins (BMPs)

mediates the osteogenic differentiation in murine marrow stromal cells. 40: 1389-

1398.

17

Oda S, Morita S, Tanoue Y, Eto M, Matsuda T, Tominaga R. (2010).

Experimental use of an elastomeric surgical sealant for arterial hemostasis and its

long-term tissue response. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 10:258–61.

Oe K, Miwa M, Sakai Y, Lee SY, Kuroda R, Kurosaka M. (2007). An in vitro

study demonstrating that haematomas found at the site of human fractures contain

progenitor cells with multilineage capacity. J Bone Joint Surg. 89: 133-138.

Oskar K Lee. (2008). Fibrin Glue as a Vehicle for Mesenchymal Stem Cell

Delivery in Bone Regeneration. J Chin Med Assoc. 71 (2), 60.

Porada CD, Zanjani ED, Almeida-Porad G. (2006). Adult mesenchymal stem

cells: a pluripotent population with multiple applications. Curr Stem Cell Res Ther. 1:

365-369.

Ten Cate's Oral Histology, Nanci, Elsevier. (2013). Illustrated Dental

Embryology, Histology, and Anatomy, Bath-Balogh and Fehrenbach. Elsevier. p17

Wang L, Fan H, Zhang ZY, Lou AJ, Pei GX, Jiang S, et al. (2010).

Osteogenesis and angiogenesis of tissue-engineered bone constructed by

prevascularized beta-tricalcium phosphate scaffold and mesenchymal stem cells.

Biomaterials. 31:9452–61.

Zhou Y, Chen F, Ho ST, Woodruff MA, Lim TM, Hutmacher DW. (2007).

Combined marrow stromal cell-sheet techniques and high-strength biodegradable

composite scaffolds for engineered functional bone grafts. Biomaterials. 28:814–824.

18