MATERI LANGKA NAPAS KERING ( HIPOKSIA ) PADA PERGURUAN MERPATI PUTIH DAN HUBUNGANNYA DENGAN REGENERASI SEL BERIKUT ANALISA PUSTAKA

Dalam menyampaikan beberapa materi pernapasan penyembuhan kadang saya mendapat tentangan dari beberapa teman teman yang tidak selalu sejalan dengan konsep “ Sembuh Sehat Bugar Tanpa Obat “. Mereka menganggap itu adalah hal yang mustahil.Untuk itu saya berikan referensi daftar pustaka saya tentang REGENERASI SEL dan hubungannya dengan manipulasi terkendali OKSIGEN dan KARBONDIOKSIDA yang bisa dilakukan dengan organ pernapasan, khususnya pada salah satu jenis olah pernapasan langka dari MERPATI PUTIH yaitu NAPAS KERING.

Apabila kaidah NAPAS KERING ini di modifikasi sedemikian rupa maka akan ditemukan beberapa hal yang akan merubah beberapa kimia darah sehingga mengaktifkan sistem regenerasi sel. Paparan ini adalah terjemahan bulat-bulat dari sebuah jurnal Perpustakaan Kedokteran Nasional Amerika Serikat dari Institut Kesehatan Nasional dengan No PMCID : PMC2891942Materi bacaan ilmiah kedokteran ini mungkin terasa berat, tetapi mungkin sebaiknya anda mau membacanya untuk menambah wawasan dan pengetahuan.

PERAN HIPOKSIA DALAM DIFERENSIASI SEL PUNCA DAN TERAPI

Hamid Abdollahi , MDLisa J. Harris , MDPing Zhang , PhDStephen McIlhenny , BSThomas Tulenko , PhDPaul J. DiMuzio , MD

PENJELASAN UMUM

Sel induk berdiferensiasi menjadi beragam garis sel, membuatnya menarik untuk rekayasa jaringan dan kedokteran regeneratif. Isyarat mikro-lingkungan spesifik mengatur kemampuan pembaruan dan diferensiasi diri. Oksigen adalah komponen penting dari lingkungan mikro seluler, berfungsi sebagai substrat metabolik dan molekul pemberi sinyal. Oksigen telah terbukti memiliki berbagai efek pada sel induk embrionik dan dewasa. Ulasan ini meneliti peran hipoksia dalam mengatur biologi sel punca, secara khusus berfokus pada pertumbuhan, pemeliharaan pluripotensi, diferensiasi, dan produksi faktor pertumbuhan. Perhatian khusus diberikan pada hipoksia dan sel induk sehubungan dengan angiogenesis terapeutik. Kami menyimpulkan bahwa penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengoptimalkan penggunaan hipoksia sebagai stimulus untuk berbagai fungsi sel induk termasuk peran potensial dalam angiogenesis terapeutik.

PENGANTAR

Sel induk dapat memperbaharui diri sendiri atau berdiferensiasi tergantung pada berbagai isyarat mikro-lingkungan termasuk faktor pertumbuhan yang larut, matriks ekstra seluler, dan kekuatan mekanik. Laboratorium kami telah menggunakan berbagai rangsangan ini secara in vitro untuk membedakan sel induk dewasa yang berasal dari jaringan adiposa (ASC) menjadi sel endotel untuk tujuan menciptakan pembuluh darah autologus / cangkok pembuluh darah. Sementara ASC dapat memperoleh beberapa karakteristik penting dari sel endotel, diferensiasi tampak tidak lengkap sebagaimana dibuktikan oleh ekspresi minimal eNOS.

Ini mengarahkan kami untuk mengevaluasi efek komponen kunci mikro-lingkungan lainnya, tekanan oksigen, pada diferensiasi dan fungsi sel-sel ini. Yang mengejutkan kami, hipoksia tampaknya menekan komitmen ASC terhadap sel endotel; sebaliknya, ini merangsang ekspresi faktor pertumbuhan endotel vaskular (VEGF) melalui pengaturan faktor yang diinduksi hipoksia (pengamatan yang tidak dipublikasikan). Mengingat lokasi peri-vaskular sel-sel induk ini, temuan ini menunjukkan bahwa ASC memainkan peran parakrin dalam merangsang angiogenesis, dan bahwa hipoksia mungkin merupakan stimulus yang berguna dalam memanipulasi sel-sel ini untuk tujuan terapeutik.

Oksigen molekuler berfungsi sebagai substrat metabolisme dan molekul pensinyalan untuk sel-sel baik in vitro dan in vivo. Efeknya pada pembaharuan diri sel, diferensiasi dan fungsi pamungkas sel in vitro tidak sepenuhnya dipahami, sebagian besar karena efek diferensial dari isyarat ini tergantung pada konsentrasi oksigen dan jenis sel. Pada beberapa jenis sel punca dewasa, konsentrasi oksigen rendah in vitro meningkatkan proliferasi dan pemeliharaan keadaan multipoten. Sebaliknya, peneliti lain telah menunjukkan hipoksia menjadi stimulus yang kuat untuk diferensiasi menjadi garis sel tertentu. Atau, hipoksia dapat merangsang produksi sitokin, sehingga berpotensi berperan dalam terapi angiogenesis.

Partisipasi dalam angiogenesis oleh sel induk dapat terjadi secara langsung melalui diferensiasi sel yang berpartisipasi dalam angiogenesis, atau secara tidak langsung melalui produksi sitokin yang distimulasi oleh hipoksia. Ulasan ini berfokus pada efek hipoksia yang diketahui pada sel induk. Kami mengeksplorasi peran konsentrasi oksigen rendah yang diketahui saat ini pada pemeliharaan sifat yang dapat memperbaharui diri, diferensiasi, dan produksi faktor pertumbuhan angiogenik. Terakhir, kami menguraikan potensi manfaat klinis hipoksia pada sel induk dalam mempromosikan angiogenesis terapeutik.

KONSENTRASI OKSIGEN DALAM LINGKUNGAN STEM SEL MICRO

Sebagian besar kultur jaringan dipertahankan secara in vitro pada tingkat oksigen sekitar 20%. Ironisnya, lingkungan mikro sel alami tampaknya mengandung tekanan oksigen yang jauh lebih rendah: konsentrasi oksigen rata-rata darah arteri mendekati 12%, dan jaringan 3%, dengan variasi yang cukup besar berdasarkan lokasi. Optimalisasi dan pemahaman pertumbuhan dan fungsi sel induk memerlukan pengetahuan tentang kondisi lingkungan mikro tertentu in vivo. Demikian pula, kita perlu memperhatikan tekanan oksigen ketika menafsirkan eksperimen yang melibatkan sel induk in vitro.

Sel-sel induk embrionik, khususnya, hidup pada konsentrasi oksigen rendah yang dimulai saat implantasi dan berlanjut melalui perkembangan janin. Selama implantasi embrio, kurangnya akses ke sirkulasi ibu menghasilkan lingkungan hipoksia. Permukaan uterus biasanya memiliki konsentrasi oksigen 2% selama awal kehamilan. Bahkan setelah embrio membuat koneksi ke pembuluh darah ibu, kadar oksigen plasenta hanya meningkat menjadi sekitar 8%.

Oleh karena itu, lingkungan fisiologis normal sel induk embrionik adalah salah satu hipoksia relatif dibandingkan dengan kondisi kultur in vitro tradisional. Sel induk dewasa juga hidup dalam kondisi hipoksia in vivo. Bukti paling langsung muncul dari penelitian tentang sel-sel induk hematopoietik yang berbagi lingkungan dengan sel-sel induk mesenkim yang diturunkan dari sumsum tulang (BM-MSC).

Dalam sebuah penelitian yang mengevaluasi aspirasi sumsum tulang dari sukarelawan, spesimen ditemukan secara konsisten hipoksia, dengan beberapa level serendah 1-2%. Demikian pula, tekanan oksigen di sumsum tulang tikus secara signifikan lebih rendah daripada jaringan lain. Sementara lokasi anatomi ASC yang tepat dalam lemak tidak diketahui secara pasti, dipostulasikan bahwa mereka mengelilingi kapiler tempat mereka berinteraksi dengan sel endotel dan memberikan stabilitas struktural pembuluh darah.Mengingat bahwa konsentrasi oksigen yang lebih rendah diamati dalam jaringan adiposa dibandingkan dengan jaringan lain, ASC cenderung hidup dalam lingkungan hipoksia meskipun kedekatannya dengan pembuluh darah.

PENGARUH HYPOXIA TERHADAP PERTUMBUHAN BATANG STEM DAN PEMBARUAN DIRI

Mengingat kondisi hipoksia adalah norma fisiologis untuk berbagai ceruk sel induk, penelitian lebih lanjut telah memasukkan hipoksia ke dalam teknik kultur jaringan. Berbagai penelitian menunjukkan manfaat yang signifikan dalam hal proliferasi sel menggunakan tekanan oksigen rendah. Sel induk embrionik, khususnya, tampaknya tumbuh lebih efisien di bawah konsentrasi oksigen rendah bila dibandingkan dengan udara ruangan. Misalnya, blastokista sapi menunjukkan massa sel dalam yang lebih signifikan ketika dikultur dalam hipoksia. Manfaat serupa terjadi pada berbagai spesies lain, termasuk sel embrionik manusia.

Dukungan lebih lanjut untuk manfaat hipoksia pada pertumbuhan dan ekspansi sel muncul dari penelitian tentang sel induk dewasa, terutama BM-MSC manusia. Dalam sebuah studi oleh Grayson et al. kultur oksigen rendah menghasilkan peningkatan ekspansi sel 30 kali lipat dibandingkan kondisi normoksik. Studi yang melibatkan ASC, bagaimanapun, telah menghasilkan hasil yang bertentangan mengenai manfaat konsentrasi oksigen rendah dalam kultur jaringan.

Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menggambarkan efek hipoksia pada proliferasi ASC.Selain peningkatan pertumbuhan sel dan ekspansi pada berbagai sel punca, beberapa peneliti mencatat bahwa kondisi kultur hipoksia memungkinkan pemeliharaan potensi. Sel induk embrionik tetap tidak dibeda-bedakan dalam hipoksia hingga empat minggu, dengan satu studi menunjukkan pluripotensi berkepanjangan hingga durasi 18 bulan. Temuan ini dikuatkan oleh penampilan morfologis normal dan pelestarian OCT-4. Pada BM-MSC dewasa, kultur dalam kondisi hipoksia (2% O 2 ) hingga enam minggu meningkatkan ekspresi penanda embrionik seperti OCT-4. Beberapa peneliti mengamati bahwa hipoksia menghentikan diferensiasi ASC, memungkinkan perpanjangan keadaan terdiferensiasi. Meskipun studi-studi ini menunjukkan bahwa hipoksia menghasilkan pemeliharaan potensi, seringkali perubahan kecil dalam ketegangan oksigen merangsang diferensiasi. Lebih jauh lagi, respons terhadap hipoksia ini tergantung pada berbagai kondisi kultur. Dibutuhkan lebih banyak informasi untuk memahami tekanan oksigen yang optimal untuk mendorong pembaruan diri dan mempertahankan potensi.

HYPOXIA SEBAGAI STIMULUS UNTUK PERBEDAAN STEM SEL

Sementara penelitian menunjukkan peran menguntungkan dari hipoksia dalam mempertahankan sel induk yang tidak berbeda, beberapa peneliti telah mengeksplorasi kemungkinan menggunakan hipoksia untuk merangsang diferensiasi. Manipulasi tekanan oksigen menunjukkan hasil yang menjanjikan dalam mendorong sel-sel induk menuju garis sel tertentu, terutama kondrosit dan kardiomiosit.

Konsentrasi oksigen optimal untuk merangsang diferensiasi versus pemeliharaan batang tidak diketahui, bagaimanapun, dan kemungkinan dipengaruhi oleh kondisi kultur lainnya. Mayoritas bukti untuk efek hipoksia pada diferensiasi melibatkan pembentukan tulang rawan. Sebagai jaringan, tulang rawan avaskular dan menerima nutrisi dan oksigen terutama dari cairan sinovial sekitarnya. Konsentrasi oksigen dalam tulang rawan dilaporkan antara 1-8%. Dalam sebuah penelitian oleh Kaoy et al, sel induk embrionik manusia yang dikultur dalam konsentrasi oksigen 2% secara signifikan meningkatkan produksi protein matriks tulang rawan, terutama kolagen II. Temuan ini telah dikonfirmasi dalam garis sel induk lainnya, termasuk MSC dan ASC yang berasal dari sumsum tulang.

Demikian pula, osteosit hidup pada tekanan oksigen rendah (4-7%) in vivo. Tidak seperti chondrogenesis, bagaimanapun, hasil untuk stimulasi osteogenesis tampak beragam. Penelitian menunjukkan respons menguntungkan dan merusak hipoksia untuk merangsang osteogenesis. Dalam studi MSC yang diturunkan dari sumsum tulang tikus, kultur dalam 5% oksigen menghasilkan peningkatan yang signifikan pada penanda produksi tulang dan proliferasi sel-sel yang berbeda. Sebaliknya, Malladi dkk menunjukkan bahwa 2% oksigen menghambat diferensiasi osteogenik dalam ASC.

Tampaknya bahwa efek utama hipoksia tergantung pada beberapa faktor, termasuk garis sel induk, derajat dan durasi hipoksia, serta kondisi kultur lainnya.Studi lain, walaupun jumlahnya sedikit, meneliti peran hipoksia adipogenik, kardiogenik, dan endotel serta diferensiasi. Fink menunjukkan bahwa kultur dalam 1% oksigen menginduksi fenotip adiposa pada MSC yang berasal dari sumsum tulang tetapi tidak ada peningkatan gen spesifik adiposit. Sebaliknya, Lee mencatat bahwa kultur pada 2% oksigen menghambat adipogenesis dalam ASC.

Sekali lagi, temuan umum tetap tidak meyakinkan dan mengamanatkan penelitian lebih lanjut. Dalam sebuah penelitian yang menggunakan sel batang embrionik, para peneliti mengungkapkan peningkatan jumlah kardiomiosit dalam kultur pada tekanan oksigen 4% dibandingkan dengan yang tumbuh dalam kondisi normoksik. Cao menunjukkan neovaskularisasi yang signifikan dalam model iskemia tungkai belakang in vivo mouse setelah perawatan dengan ASC; diberikan bukti penggabungan sel induk ke dalam pembuluh baru, mereka menduga bahwa sel batang berdiferensiasi menjadi sel endotel, mungkin dalam kondisi hipoksia ini. Studi lain menunjukkan bahwa hipoksia menstimulasi fenotip endotel pada ASC, tetapi tidak ada penanda sel endotel tertentu. Dalam kondisi kultur yang sebelumnya terbukti menginduksi diferensiasi endotel pada ASC, kami menemukan bahwa hipoksia (2-5%) selama periode tiga minggu menghambat ekspresi baik von Willebrand Factor dan CD31 (data yang tidak dipublikasikan).

PENGARUH HYPOXIA TERHADAP ANGIOGENESIS TERAPEUTIK

Oksigen adalah molekul pensinyalan penting yang memengaruhi aktivitas seluler. Dalam sel induk, seperti yang lain, hipoksia dikenal untuk meningkatkan ekspresi gen spesifik yang melibatkan glikolisis, erythropoiesis dan angiogenesis (masing-masing glut-1, Epo, dan VEGF).

Menggunakan hipoksia untuk menstimulasi angiogenesis melalui sel punca karena itu dapat menjanjikan untuk mengobati oklusi vaskular dalam sirkulasi koroner dan perifer.Independen dari hipoksia, sel-sel punca dapat meningkatkan angiogenesis melalui beberapa mekanisme, termasuk diferensiasi menjadi sel-sel yang berpartisipasi dalam pembentukan pembuluh darah baru (misalnya, sel endotel) dan produksi faktor pertumbuhan.

Meskipun ada bukti untuk mekanisme sebelumnya, yang disebutkan di atas, beberapa penelitian menunjukkan sel induk dapat mempengaruhi angiogenesis melalui mekanisme parakrin. MSC dan ASC yang diturunkan dari sumsum tulang menghasilkan berbagai sitokin angiogenik, termasuk VEGF. Selain itu, ketika distimulasi oleh hipoksia, ASC menyatakan peningkatan 5 kali lipat dalam produksi VEGF.

Dalam lingkungan hipoksia, VEGF yang diproduksi oleh sel induk berdampak langsung pada sel di sekitarnya. Ketika dikultur bersama dengan sel endotel dalam kondisi hipoksia, ASC menghasilkan VEGF yang merangsang peningkatan pembentukan kapiler oleh sel endotel secara in vitro. Demikian pula, penelitian lain menunjukkan bahwa media terkondisi dari ASC atau BM-MSC yang dikultur dalam hipoksia meningkatkan pertumbuhan sel endotel dan mencegah apoptosis.

Manfaat perlindungan terakhir juga terlihat pada sel lain; Sadat el al mencatat bahwa kultur bersama dengan ASC menurunkan apoptosis yang diinduksi hipoksia pada kardiomiosit tikus. Model in vivo memberikan dukungan lebih lanjut untuk penggunaan sel punca dalam mempromosikan angiogenesis. Sejumlah penelitian menunjukkan peningkatan signifikan dalam revaskularisasi menggunakan ASC dan BM-MSC dalam model iskemia tungkai belakang tikus. Dalam model ini, peningkatan ditunjukkan baik secara histologis, di mana peningkatan kepadatan vaskular pada kelompok yang dirawat terlihat, dan dengan pengujian laser doppler. Dalam uji klinis pasien dengan klaudikasio, ada peningkatan 3,7 kali lipat dalam jarak berjalan tanpa rasa sakit dan peningkatan indeks pergelangan kaki-brakial pasien yang menerima transplantasi intra-arterial dan intramuskuler dari MSC yang diturunkan dari sumsum tulang autologous. Peningkatan fraksi ejeksi tercatat pada tikus dengan kardiomiopati iskemik setelah perawatan dengan ASC. Dalam penelitian ini, tidak ada diferensiasi kardiomiosit yang signifikan yang ditunjukkan oleh penulis untuk menyimpulkan bahwa efek sel induk berasal dari peningkatan faktor pertumbuhan.

Dalam mempelajari pengaruh BM-MSC pada pembentukan pembuluh darah baru, Ziegelhoffer tidak mengamati penggabungan langsung dari BM-MSC ke dalam pembuluh darah baru; sebaliknya, mereka melihat lokalisasi yang kuat dari sel-sel ini di sekitar arteri kolateral yang baru lahir, menunjukkan mekanisme penggabungan tidak langsung.

KESIMPULAN

Konsentrasi oksigen merupakan faktor penting dalam pemeliharaan, diferensiasi dan fungsi sel induk. Penggunaan konsentrasi oksigen rendah sebagai sarana untuk mensimulasikan norma fisiologis lingkungan mikro sel induk dapat berguna dalam mempertahankan dan memperluas populasi sel yang mungkin terbatas suplai atau sulit untuk dibudidayakan. Dalam kondisi lain, hipoksia dapat digunakan sebagai stimulus untuk mendorong diferensiasi menjadi berbagai garis sel.

Akhirnya, hipoksia memiliki pengaruh signifikan pada produksi faktor pertumbuhan yang terlibat dalam mempromosikan angiogenesis. Mengingat efek sel punca dalam mempromosikan angiogenesis in vitro dan in vivo, termasuk dalam uji klinis, ada kemungkinan bahwa pra-pengkondisian sel dalam budaya hipoksia, sebelum penggunaan klinis, dapat lebih lanjut kemanjurannya dalam penggunaan klinis.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *