Lipopolisakarida (LPS) merupakan endotoksin poten yang diketahui dapat merangsang produksi sitokin proinflamasi, sehingga berkontribusi pada resorpsi tulang patologis, suatu kondisi yang disebut osteolisis. Pada makrofag, kondisi hiperglikemia yang dikombinasikan dengan stimulasi LPS secara signifikan meningkatkan produksi faktor nekrosis tumor-alfa (TNF-伪). Lebih lanjut, gangguan fungsi makrofag ini dapat berkontribusi pada peningkatan kerentanan terhadap infeksi pada kondisi hiperglikemia. Selain itu, dalam penelitian terbaru, LPS Escherichia coli berdampak negatif pada struktur tulang trabekular tetapi tidak pada struktur tulang kortikal, dan peningkatan regulasi resorpsi tulang yang ditunjukkan oleh pewarnaan sel tulang dan biomarker serum telah dilaporkan.
Propolis adalah produk alami ber-resin yang dikumpulkan oleh lebah dari eksudat dan sekresi kuncup tanaman, yang menunjukkan sifat biokimia yang kompleks. Propolis yang berasal dari lebah tanpa sengat (Tetragonula biroi) asli Pulau Sulawesi telah secara tradisional dimanfaatkan karena aktivitas anti-inflamasi, antioksidan, dan imunomodulatornya, dan semakin diakui potensinya dalam aplikasi biomedis.
Propolis, dengan aktivitas multipotensinya, dapat ditingkatkan melalui enkapsulasi dalam nanoemulsi. Nanoemulsi adalah dispersi koloid dengan ukuran tetesan tidak lebih dari 200 nm, yang terbentuk melalui tetesan satu cairan yang terdispersi dalam cairan yang tidak bercampur, yang kemudian distabilkan menggunakan lapisan surfaktan. Sekretom sel punca mesenkimal tali pusat manusia (HUCMSCS), juga dikenal sebagai media terkondisi, memiliki beragam molekul bioaktif yang disekresikan oleh sel punca mesenkimal (MSC), termasuk protein, faktor pertumbuhan, antioksidan, dan proteasom.
HUCMSCS mengandung protein, asam nukleat, dan lipid dalam kadar rendah, yang tidak menginduksi inflamasi. Kombinasi NPE dan HUCMSCS berpotensi sebagai anti-inflamasi dan proregenerasi untuk osteolisis inflamasi yang diinduksi LPS. Salah satu mekanisme pensinyalan penting yang mengatur osteoklastogenesis昿embentukan dan aktivasi osteoklas yang bertanggung jawab atas resorpsi tulang昦dalah reseptor aktivator faktor nuklir kappa-B (RANK), ligannya (RANKL), dan sistem osteoprotegerin (OPG). Reseptor RANK pada osteoklas diaktifkan oleh RANKL, yang mendorong diferensiasi dan aktivasi osteoklas. Osteoklastogenesis dihambat ketika OPG, suatu reseptor umpan, berikatan dengan RANKL dan mencegah interaksinya dengan RANK.
Keseimbangan antara pembentukan dan resorpsi tulang ditentukan oleh rasio RANKL/OPG. Ketika osteoklas berdiferensiasi, RANKL memulai program transkripsi yang berkepanjangan yang bergantung pada faktor nuklir sel T-1 (NFATc1) dengan menginduksi osilasi kalsium yang menghasilkan aktivasi NFATc1 yang dimediasi oleh kalsineurin. Menurut penelitian sebelumnya, sel punca yang kekurangan NFATc1 gagal berdiferensiasi menjadi osteoklas setelah stimulasi RANKL, sedangkan ekspresi ektopik NFATc1 dapat menginduksi diferensiasi sel prekursor yang efektif bahkan tanpa adanya pensinyalan RANKL. Temuan ini menunjukkan bahwa NFATc1 berfungsi sebagai regulator utama diferensiasi terminal osteoklas dengan bertindak di hilir jalur RANKL.
Gen sklerostin (SOST) mengkode sklerostin, yang sebagian besar disekresikan oleh osteosit matur. Karena merupakan antagonis jalur pensinyalan Wnt kanonik (WNT), gen ini mencegah produksi tulang. Interleukin (IL)-6 dan RANKL/OPG juga merupakan molekul pensinyalan yang penting dalam proses inflamasi. Sklerostin telah terbukti mengendalikan remodeling tulang melalui sejumlah jalur yang memungkinkan, termasuk jalur kinase teregulasi sinyal ekstraseluler 1/2 (ERK1/2)-faktor transkripsi terkait runt-2 (Runx2), WNT, dan OPG/Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPK).
Penelitian sebelumnya juga menyebutkan bahwa faktor nekrosis tumor-alfa (TNF-伪) meningkatkan ekspresi sklerostin pada osteosit dan ekspresi RANKL pada osteosit, yang distimulasi oleh sklerostin, meningkatkan osteoklastogenesis selama OTM. Akibatnya, mengendalikan sklerostin dapat menjadi strategi terapi yang berguna untuk melawan resorpsi tulang. Fosfatase asam tahan tartrat (TRAP) adalah glikoprotein yang diproduksi oleh osteoklas matur, sel dendritic teraktivasi, dan makrofag. Peningkatan kadar TRAP dalam cairan sulkus gingiva dan serum telah diamati pada penyakit Gaucher dan periodontitis kronis, menjadikannya
prediktor potensial patologi tulang. Oleh karena itu, ekspresi RANK-RANKL-OPG, NFATc1, dan sklerostin, TRAP, dan kadar serum cathepsin-K (ctsk) dapat bertindak sebagai indikator yang sangat baik untuk osteoklastogenesis dan aktivitas osteoklas. Hingga saat ini, terdapat studi terbatas yang berfokus pada efek potensial HUCMSCS dan NEP pada osteolisis inflamasi yang diinduksi oleh LPS E. coli dan kondisi hiperglikemik. Hipotesisnya adalah bahwa HUCMSCS dan NEP mampu mengurangi kadar serum TRAPase dan Ctsk serta menurunkan ekspresi RANK-RANKL-OPG, NFATc1, dan sclerostin pada osteoklas pada tikus hiperglikemia dengan osteolisis inflamasi yang diinduksi LPS. Oleh karena itu, tujuan penelitian ini adalah untuk menyelidiki efek HUCMSCS dan NEP terhadap kadar TRAPase dan Ctsk dalam serum serta menurunkan ekspresi RANK, RANKL- OPG, NFATc1, dan sklerostin yang berkaitan dengan osteoklastogenesis pada hiperglikemia dengan osteolisis inflamasi yang diinduksi LPS pada tikus Wistar (Rattus novergicus).
Kesimpulannya, pengobatan NEP dan HUCMSCS secara efektif mengurangi osteoklastogenesis pada osteolisis yang diinduksi LPS dengan hiperglikemia dengan menurunkan ekspresi kadar serum NFATc1, sklerostin, RANK-RANKL, TRAP, dan Ctsk sekaligus meningkatkan ekspresi OPG dalam proses remodeling tulang awal. Hasil ini menunjukkan bahwa NEP dan HUCMSCs bersama-sama dapat bermanfaat sebagai terapi regenerasi herbal untuk penyakit tulang inflamasi. Untuk memitigasi resorpsi tulang patologis dan berpotensi membantu pasien, diperlukan penelitian lebih lanjut untuk memahami variabel yang mendorong diferensiasi osteoklas, resorpsi tulang, dan menyelidiki potensi penggunaan NEP dan HUCMSC.
Penulis: Alexander Patera Nugraha
Link:
