Bhataramedia.com – Sementara jantung manusia tidak dapat menyembuhkan dirinya sendiri, jantung ikan zebra dapat dengan mudah mengganti sel-sel yang hilang oleh kerusakan atau penyakit. Saat ini, para peneliti telah menemukan sifat dari lapisan luar misterius jantung (epikardium), yang dapat membantu menjelaskan kemampuan luar biasa ikan zebra untuk menumbuhkan kembali jaringan jantung.
Setelah cedera, sel-sel di dalam epikardium ikan zebra mulai beraksi. Menghasilkan sel-sel baru untuk menutupi luka, mensekresi bahan kimia yang mendorong sel-sel otot untuk tumbuh dan membelah, serta mendukung produksi pembuluh darah untuk membawa oksigen ke jaringan baru.
Studi yang muncul tanggal 4 Mei di jurnal Nature menemukan bahwa ketika lapisan kritis dari jantung rusak, seluruh proses perbaikan tertunda. Penelitian baru ini menunjukkan bahwa proses tersebut membutuhkan sinyal melalui protein yang disebut sonic hedgehog, serta menunjukkan bahwa menambahkan molekul ini ke permukaan jantung dapat mendorong respon epikardial terhadap cedera.
Temuan ini mengarah ke target yang memungkinkan untuk memperbaiki kerusakan yang disebabkan oleh serangan jantung, penyebab utama kematian dan kecacatan di Amerika Serikat. Lebih dari lima juta orang Amerika saat ini mengalami gagal jantung dan lebih dari 900.000 menderita serangan jantung setiap tahun.
“Cara terbaik untuk memahami bagaimana organ meregenerasi adalah dengan mendekonstruksi. Jadi untuk jantung, biasanya mendapatkan semua perhatian karena otot jantung tampaknya melakukan semua pekerjaan,” kata Kenneth D. Poss, Ph.D., penulis senior dari studi dan profesor biologi sel di Duke University School of Medicine. “Tetapi kami juga harus melihat komponen lain dan belajar bagaimana jantung menanggapi cedera. Jelas, ada sesuatu yang khusus mengenai epikardium di ikan zebra yang memungkinkan bagi mereka untuk beregenerasi dengan mudah,” lanjut dia.
Poss telah mempelajari regenerasi jantung pada ikan zebra selama 13 tahun terakhir. Sebagai postdoctoral fellow dia adalah orang pertama yang menunjukkan bahwa ikan zebra dapat menumbuhkan kembali bagian jaringan jantung yang rusak, sama seperti kadal menumbuhka kembali ekornya yang putus. Sejak saat itu, kelompoknya telah menemukan bahwa regenerasi ini melibatkan masukan dari epikardium, lapisan sel tipis yang menutupi permukaan jantung.
“Epikardium ini kurang dihargai, tetapi kami justru berpikir bagian ini penting karena jaringan yang sama membungkus sebagian besar organ dan melapisi rongga organ kita,” kata Poss.
“Beberapa orang berpikir itu sebagai sel punca [stem cell], karena dapat memperbanyak sendiri dan dapat memberikan kontribusi terhadap semua jenis sel yang berbeda bila ada cedera. Kenyataannya adalah kita sangat sedikit mengetahui mengenai lapisan ini atau bagaimana cara kerjanya. Ini adalah sebuah misteri,” ungkap Poss.
Di dalam studi ini, Poss dan rekan-rekannya bertekad untuk mengidentifikasi sifat-sifat epikardium yang membuatnya seperti pembangkit tenaga listrik regeneratif. Pertama, Duke postdoctoral fellow, Jinhu Wang, melakukan operasi jantung terbuka pada ikan zebra hidup dan menghilangkan sekitar seperlima dari organ jantung. Setelah itu, dia menggunakan satu set alat genetik canggih untuk membunuh 90 persen sel-sel epikardial dan kemudian mengukur seberapa baik jantung dapat sembuh pada berbagai titik waktu. Dia menemukan bahwa dengan menghilangkan lapisan luar ini, terjadi lag yang jelas di dalam regenerasi. Namun, pada akhirnya proses penyembuhan akan mencapai hal yang sama dengan ikan zebra dengan epikardium utuh.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa 10 persen dari sel epikardial yang tertinggal mampu membangun kembali lapisan epikardial sebelum pindah ke otot jantung. Penasaran dengan temuan tersebut, Poss memutuskan untuk memfokuskan eksperimen pada epikardium dan kemampuannya untuk regenerasi sendiri. Jingli Cao, postdoctoral fellow lainnya di laboratorium, menemukan cara untuk memindahkan jantung dari ikan zebra dan menumbuhkannya pada cawan petri di laboratorium, dimana organ kecil dengan dua bilik tersebut terus berdetak dan berperilaku seolah-olah masih berada di dalam organisme.
Sama seperti sebelumnya, para peneliti menghancurkan sebagian besar dari lapisan epikardial jantung, tetapi kali ini mereka menempatkan organ di bawah mikroskop setiap hari untuk menangkap regenerasi yang sedang berlangsung. Mereka menunjukkan bahwa epikardium meregenerasi dengan cepat, melapisi jantung seperti gelombang dari pangkal satu ruang ke ujung yang lain hanya dalam satu atau dua minggu.
Para peneliti kemudian menggunakan model ini untuk mencari senyawa molekul kecil atau obat-obatan yang akan mempengaruhi kemampuan untuk regenerasi. Mereka menskrining molekul yang telah diketahui terlibat di dalam perkembangan embrio, seperti faktor pertumbuhan fibroblast dan sonic hedgehog, Mereke kemudian menemukan bahwa sonic hedgehog merupakan faktor penting untuk proses regenerasi. Para peneliti kini merencanakan untuk melakukan skrining yang lebih besar untuk molekul yang dapat meningkatkan perbaikan jantung pada ikan zebra, dan mungkin suatu hari dapat memberikan pengobatan baru bagi manusia dengan gangguan jantung.
Di dalam naskah ilmiah kedua yang muncul 1 April, 2015, di jurnal eLife, Poss dan rekan-rekannya menemukan bahwa epikardium menghasilkan molekul yang disebut neuregulin1 yang membuat sel-sel otot jantung membelah di dalam menanggapi cedera. Ketika mereka secara artifisial meningkatkan tingkat neuregulin1, bahkan tanpa cedera, jantung mulai membangun sel-sel otot lebih dan lebih. Temuan lebih lanjut menggarisbawahi peran jaringan ini di dalam kesehatan jantung.
“Studi epikardium di dalam berbagai organisme telah menunjukkan bahwa jaringan ini sangat mirip di antara ikan dan mamalia. Hal ini menunjukkan bahwa apa yang kita pelajari di dalam model ikan zebra memiliki potensi besar untuk merangsang regenerasi jantung pada manusia,” kata Poss, seperti dilansir Duke University (04/05/2015).
Referensi :
Jinhu Wang, Jingli Cao, Amy L. Dickson, Kenneth D. Poss. Epicardial regeneration is guided by cardiac outflow tract and Hh signaling. Nature, May 4, 2015 DOI: 10.1038/nature14325.
