1. Kardiomiopati dilatasi pada anak-anak merupakan risiko kesehatan yang serius bagi anak-anak dan tidak ada pengobatan khusus. Kardiomiopati dilatasi (DCM) adalah sekelompok kardiomiopati yang tidak diketahui asalnya, dengan insiden sekitar 84 per 100.000 orang di Tiongkok. Patologi DCM ditandai dengan pembesaran bilik jantung unilateral atau bilateral, berkurangnya fungsi sistolik, hipertrofi serat miokard, konsolidasi, deformasi atau hilangnya inti dan peningkatan jaringan fibrosa.
Pengobatan dasar, termasuk digitalis, diuretik, vasodilator, penghambat neuroendokrin, hormon pertumbuhan, dan imunoglobulin dosis tinggi, dapat memperbaiki prognosis beberapa anak dengan DCM, tetapi tidak mengatasi akar penyebab masalahnya. Meskipun sebagian peneliti percaya bahwa dekompresi ventrikel kiri secara signifikan memperbaiki fungsi ventrikel kiri, namun angka kematian di rumah sakit masih setinggi 10-20% dan tingkat kelangsungan hidup 2 tahun hanya 60%; hampir 50% anak dengan kardiomiopati simtomatik memerlukan transplantasi jantung atau meninggal dalam waktu 2 tahun. Oleh karena itu, eksplorasi inovatif pendekatan baru untuk pengobatan DCM pediatrik sangat penting secara klinis untuk meningkatkan prognosis DCM pediatrik.
2. Kardiomioplasti seluler menawarkan harapan terapi baru untuk DCM masa kanak-kanak. Dengan mengintegrasikan karbon 14 ke dalam DNA kardiomiosit untuk menentukan usia kardiomiosit, Bergmann et al. menemukan bahwa tidak kurang dari 50% kardiomiosit menunjukkan pertukaran karbon 14 selama siklus hidup normal, menegaskan bahwa kardiomiosit manusia memiliki kemampuan untuk memperbaharui diri; ini memberikan dasar teoritis yang kuat untuk terapi regenerasi miokard.
Kemajuan yang menggembirakan telah dibuat dalam terapi regenerasi miokard untuk penyakit jantung iskemik dan non-iskemik, termasuk transplantasi sel punca, faktor pertumbuhan dan transfer gen, dan rekayasa genetika jaringan jantung. Sel benih yang digunakan untuk transplantasi termasuk sel miogenik otot rangka, sel sumsum tulang, sel prekursor yang berasal dari darah yang bersirkulasi, MSC endometrium, sel punca pluripoten jaringan testis dewasa, sel punca mesotelial, sel punca stroma yang berasal dari adiposa, sel punca embrionik, sel punca pluripoten terinduksi dan MSC sumsum tulang.
Pilihan sel benih untuk transplantasi tergantung pada jenis penyakit primer; mereka yang mengalami infark miokard akut harus dipilih karena kemampuannya untuk mengurangi nekrosis miokard dan meningkatkan aliran darah, sementara mereka yang mengalami gagal jantung harus dipilih karena kemampuannya untuk mengganti atau meningkatkan regenerasi miokard, membalikkan mekanisme apoptosis miokard dan mengaktifkan proses sel stroma. Sel benih yang ditransplantasikan meningkatkan fungsi ventrikel dengan mengurangi tingkat jaringan parut infark miokard dan fibrosis, meningkatkan aktivitas miokard, membatasi pelebaran ventrikel lokal, dan meningkatkan kepatuhan ventrikel dan efek parakrin. Data menunjukkan hubungan efek-dosis yang signifikan antara peningkatan fungsi jantung dan jumlah sel benih yang ditransplantasikan yang memasuki area jaringan target.
Proses di mana sel benih yang ditransplantasikan memasuki area jaringan target disebut homing sel, dan jumlah sel yang homing menentukan efek transplantasi sel; homing sel ke area neovaskular aktif adalah proses kompleks yang bergantung pada interaksi antara kemoattraktan (misalnya faktor yang diturunkan dari sel stroma-1), reseptor kemoattraktan, pensinyalan antar sel, molekul adhesi dan protease.
Gap junctions dan pertukaran informasi listrik antara kardiomiosit jantung sendiri dan sel benih yang ditransplantasikan belum teramati; dan juga, kematian sel benih yang ditransplantasikan sangat mengganggu efektivitas transplantasi sel, yang dapat dikaitkan dengan iskemia, apoptosis dan respons inflamasi. Oleh karena itu, pengembangan teknik untuk meningkatkan kelangsungan hidup dan diferensiasi sel, seperti teknik rekayasa jaringan, teknik prevaskularisasi dan teknik pra-adaptasi, sangat penting untuk meningkatkan hasil transplantasi sel.
Indikasi atau indikasi potensial untuk kardiomioplasti berbasis sel adalah infark miokard, DCM idiopatik, kardiomiopati diabetes, penyakit Chagas, regurgitasi mitral iskemik, insufisiensi densifikasi miokard, kardiomiopati pediatrik, dan penyakit terkait rekonstruksi ventrikel bedah. Kardiomiopati non-iskemik telah ditemukan mendapatkan manfaat yang lebih besar dari sito-miokardioplasti daripada kardiomiopati iskemik. Kardiomioplasti sitogenik telah berhasil digunakan dan dengan hasil yang menghentikan jantung pada model hewan kecil dan model anjing DCM idiopatik dan adriamisin, dengan uji klinis yang sudah berlangsung pada pasien dengan DCM idiopatik.
Sel benih yang ditransplantasikan bertahan dengan baik dalam miokardium inang ini, mungkin karena perfusi miokard tidak terlalu terganggu pada kardiomiopati non-iskemik seperti pada pasien dengan kardiomiopati iskemik. Mengingat etiologi pasien DCM pediatrik berbeda dengan orang dewasa, pasien DCM pediatrik lebih cocok sebagai indikasi ideal untuk kardiomioplasti sitogenik, dan mereka lebih mungkin mendapatkan manfaat dari teknik ini. Penelitian telah menunjukkan bahwa sel punca mesenkimal, sel punca embrionik dan sel punca diferensiasi pluripoten yang diinduksi dapat digunakan sebagai sel benih untuk pasien kardiomiopati pediatrik.
3. MSC darah tali pusat layak sebagai sel benih untuk kardiomioplasti seluler pada pasien DCM pediatrik.
Secara teoritis, sel punca embrionik dan sel punca diferensiasi pluripoten yang diinduksi adalah sel benih yang ideal untuk kardiomioplasti seluler pada pasien anak dengan kardiomiopati; namun, sel punca embrionik memiliki sumber yang terbatas dan mungkin memiliki masalah etika; sedangkan sel punca pluripoten memerlukan penambahan zat induksi selama proses kultur dan efek media kultur itu sendiri pada sel benih serta pada kardiomiosit belum jelas, sehingga sangat membatasi aplikasi klinisnya dan sebagian besar terbatas pada hewan percobaan. Yang terakhir ini belum diklarifikasi, serta efek dari media kultur itu sendiri pada sel benih dan kardiomiosit. Sel punca mesenkimal (MSC) adalah kelas sel punca multipoten yang terdiferensiasi dengan kapasitas untuk pembaharuan diri dan ditemukan di sumsum tulang dan banyak jaringan orang dewasa lainnya.
MSC dapat diisolasi dari sumsum tulang dan dapat berdiferensiasi menjadi berbagai macam sel seperti osteoblas, adiposit, kondrosit sel otot dan sel tendon. Karena alasan ini, MSC dalam sumsum tulang dikenal sebagai sel donor universal. Dalam beberapa tahun terakhir, penerapan transplantasi MSC sumsum tulang untuk memperbaiki miokardium yang rusak telah menjadi topik hangat penelitian di dalam dan luar negeri; banyak penelitian telah mengkonfirmasi bahwa transplantasi MSC dapat menghambat respons inflamasi pada miokardium, menghambat apoptosis kardiomiosit dan merangsang revaskularisasi intra-miokard; ada efek terapeutik yang jelas pada model hewan DCM, dan dalam studi klinis, transplantasi MSC dapat secara signifikan meningkatkan fungsi ventrikel pada orang dewasa dengan DCM pada tahap awal. Dalam studi klinis, transplantasi MSC secara signifikan meningkatkan fungsi ventrikel pada orang dewasa dengan DCM.
Namun demikian, sumber MSC sumsum tulang terbatas dan aksesnya invasif; jumlah MSC dengan potensi diferensiasi dalam sumsum tulang menurun seiring dengan bertambahnya usia; dan efisiensi konversi MSC sumsum tulang yang diinduksi menjadi kardiomiosit rendah. Aspirasi sumsum tulang sangat merepotkan bagi anak-anak dan tidak diterima dengan baik oleh anak-anak dan orang tua, sementara jumlah sumsum tulang yang diaspirasi dari anak-anak rendah. Faktor-faktor ini sangat membatasi penggunaan MSC sumsum tulang untuk transplantasi pada pasien DCM pediatrik dan juga sangat mempengaruhi hasil transplantasi MSC sumsum tulang.
4. Dasar pemikiran untuk transplantasi MSC darah tali pusat melalui rute intramuskular perifer untuk pengobatan DCM pada anak-anak.
Telah ditunjukkan bahwa injeksi sel benih melalui sistem intravena tidak berguna untuk regenerasi miokard, karena sebagian besar sel input tetap berada di paru-paru, hati dan limpa dan tidak pulang ke jaringan miokard. Saat ini, rute transplantasi utama untuk sel benih kardiomioplasti seluler adalah rute epikardial, rute endokardial, dan rute intrakoroner. Rute epikardial terutama dicapai dengan teknik bedah, torakoskopik dan robotik, yang memiliki keuntungan dari paparan yang baik dari area transplantasi, tempat injeksi yang tepat dan kemungkinan beberapa suntikan; namun, teknik ini mengharuskan pasien untuk menanggung risiko yang terkait dengan anestesi umum dan prosedur itu sendiri, dan sangat sulit untuk dicapai pada pasien DCM pediatrik.
Baik rute endokardial maupun intrakoroner adalah teknik transplantasi sel berbasis kateter yang tidak terlalu invasif, relatif mudah dilakukan dan dapat diulang beberapa kali, tetapi keduanya mengharuskan pasien anak untuk menjalani anestesi umum atau lokal dan risiko yang terkait dengan prosedur kateterisasi itu sendiri, terutama komplikasi yang terkait dengan yang terakhir, seperti aritmia parah dan kerusakan vaskular. Pada rute endokardial, relatif sulit untuk menemukan area yang ditransplantasikan di dalam ventrikel dengan kateter jantung, dan ada risiko tinggi hilangnya sel benih selama injeksi, yang mengurangi efektivitas transplantasi; sedangkan pada rute intrakoroner, secara teoritis tidak jelas apakah sel benih dapat bermigrasi melalui membran basal ke dalam miokardium, dan ada risiko mikroemboli dalam teknik ini.
Selain itu, ketiga rute tersebut dapat menyebabkan jaringan parut dan kalsifikasi baru dan berbahaya di jantung, yang dapat menyebabkan aritmia baru dan parah, serta semakin memperburuk fungsi jantung. Oleh karena itu, ada kebutuhan mendesak untuk mengembangkan metode implantasi sel benih yang tidak terlalu invasif, tidak memerlukan anestesi, mudah dilakukan, dapat diulang, aman, dan cocok untuk pasien DCM pediatrik.
Injeksi MSC intramuskular telah terbukti memperbaiki distrofi miotonik dan oleh karena itu pasien distrofi dengan kardiomiopati lebih cocok untuk injeksi MSC intramuskular; penelitian sebelumnya telah mengkonfirmasi bahwa MSC yang disuntikkan secara intramuskular ke dalam otot rangka tidak bermigrasi ke jaringan lain. Baru-baru ini, Shabbir dkk. telah berinovasi metode non-invasif baru dari input sel punca dengan memanfaatkan sepenuhnya efek trofik MSC sumsum tulang dengan bantuan model hamster kardiomiopati dilatasi.
Yaitu, injeksi MSC dan kultur MSC yang dikondisikan secara intramuskular menunjukkan peningkatan 40% pemendekan sumbu pendek jantung, 30% dan 80% peningkatan kapiler jaringan miokard dan kepadatan inti miokard, masing-masing, pengurangan 60% apoptosis miokard dan pengurangan 50% fibrosis miokard 1 bulan setelah transplantasi MSC; bukti regenerasi sel miokard menunjukkan bahwa penanda siklus sel (Ki67 dan histone H3 terfosforilasi) Ekspresi meningkat 2 kali lipat dan diameter kardiomiosit berkurang rata-rata 13%; tingkat sirkulasi faktor pertumbuhan hepatosit, faktor transplantasi leukemia dan faktor stimulasi monoklonal makrofag meningkat secara signifikan.
Yoo et al. tidak menemukan perbedaan yang signifikan dalam faktor yang disekresikan antara MSC yang berasal dari sumsum tulang orang dewasa, jaringan testis, darah tali pusat dan jaringan tali pusat, dan tidak ada perubahan dalam ekspresi faktor pertumbuhan hepatosit, mengubah faktor pertumbuhan beta dan siklooksigenase-1 (COX-1) dan COX-2. Hal ini menunjukkan bahwa MSC yang berasal dari darah tali pusat dan MSC yang berasal dari sumsum tulang memiliki efek trofik yang sama. Oleh karena itu, implantasi MSC darah tali pusat melalui rute otot perifer sangat menjanjikan untuk pengobatan DCM pada anak-anak dengan mengeksploitasi efek nutrisi dan parakrin dari MSC darah tali pusat.