UCMSC (umbilical cord-derived mesenchymal stem cell) adalah sel punca mesenkimal yang berasal dari tali pusat. UCMSC memiliki kemampuan untuk memproduksi secretome, yaitu kumpulan protein, eksosom, dan zat bioaktif lain yang disekresikan oleh sel punca.
Dengan meningkatnya perhatian pasien terhadap kualitas perawatan kesehatan, penyembuhan luka dan perbaikan estetika kulit menjadi tantangan utama dalam pengobatan klinis. Sel punca mesenkimal (mesenchymal stem cells atau MSCs) digunakan sebagai metode terapi berbasis sel yang menarik untuk regenerasi kulit karena sifatnya yang dapat berdiferensiasi menjadi berbagai jenis sel, imunomodulasi, regenerasi mandiri, dan stimulasi proliferasi. MSCs dapat diperoleh dari berbagai sumber, seperti sumsum tulang, jaringan adiposa, tali pusat, dan membran amnion. UCMSCs, khususnya yang berasal dari Wharton’s jelly dan endotelium vena tali pusat, dianggap sebagai sumber MSC terbaik karena mudah diekstraksi, berbiaya rendah, prosedurnya non-invasif, memiliki kandungan sel melimpah, dan imunogenisitas rendah. UCMSC secretome, berupa faktor bioaktif seperti conditioned medium (UCMSC-CM), telah terbukti efektif dalam memperbaiki luka kulit, termasuk luka akut, luka bakar, luka kronis, hingga luka diabetik, serta mendukung peremajaan kulit seperti efek anti-penuaan, regenerasi folikel rambut, pemutihan kulit, dan mengurangi sensitivitas kulit. Studi ini bertujuan mengulas mekanisme, terapi terkait, dan prospek aplikasi UCMSC secretome dalam regenerasi kulit dan peremajaan.
UCMSC secretome adalah kumpulan protein yang dilepaskan oleh UCMSCs, seperti growth factors, sitokin, kemokin, serta faktor terlarut lainnya dan vesikel ekstraseluler, termasuk metabolit, ion, peptida, microvesicles (MVs), dan eksosom. Medium terkondisi (conditioned medium) yang tersisa setelah pengangkatan sel dari kultur biasanya dianggap sebagai bagian utama dari secretome. UCMSC secretome mendukung berbagai proses fisiologis seperti angiogenesis, neurogenesis, perbaikan jaringan, imunomodulasi, penyembuhan luka, dan anti-fibrosis. Dibandingkan dengan terapi berbasis sel menggunakan transplantasi sel punca yang memiliki risiko infeksi dan tumorigenisitas, terapi tanpa sel dengan injeksi secretome lebih aman, ekonomis, dan praktis untuk aplikasi klinis.
Luka kulit (cutaneous wound) adalah kondisi patologis akibat cedera mekanis, kimia, atau penyakit, yang dapat bersifat akut atau kronis tergantung pada penyebab dan durasi penyembuhan, dengan luka kronis biasanya membutuhkan lebih dari 3 bulan untuk sembuh. Proses penyembuhan luka melibatkan empat tahap: hemostasis, inflamasi, proliferasi, dan remodelling. Hemostasis menghentikan perdarahan melalui pembentukan bekuan darah, sedangkan tahap inflamasi membersihkan debris dan mencegah infeksi melalui peran neutrofil dan makrofag. Tahap proliferasi melibatkan keratinosit, fibroblas, dan sel endotel untuk membentuk jaringan granulasi, kolagen, dan pembuluh darah baru, sementara tahap remodelling merombak matriks ekstraseluler (ECM) dan mengecilkan luka melalui diferensiasi miofibroblas. UCMSC secretome mempercepat penyembuhan luka dengan menghambat inflamasi, mendukung proliferasi, merekrut sel punca epidermis, fibroblas, dan imunosit, serta merangsang sekresi sitokin dan growth factors untuk mendukung regenerasi jaringan secara efektif.
Mekanisme UCMSC dalam Memperbaiki Luka Akut
UCMSC secretome berperan penting dalam setiap tahap penyembuhan luka akut. Pada tahap hemostasis, UCMSC-CM membantu menyeimbangkan sistem koagulasi dan antikoagulasi, serta memobilisasi sel regeneratif melalui growth factors seperti EGF dan G-CSF. Pada tahap inflamasi, UCMSC-exo menunjukkan efek imunomodulasi kuat dengan mengurangi leukosit, menghambat jalur sinyal TLR4 dan NF-κB, serta menekan sitokin inflamasi, seperti TNF-α dan IL-1β, melalui mekanisme miRNAs (miR-21, miR-146a, miR-181). UCMSC-EVs juga mendorong diferensiasi monosit menjadi Treg dan makrofag dengan fenotipe anti-inflamasi M2, yang membantu mengurangi peradangan kronis. Selain itu, eksosom menghambat presentasi antigen oleh sel dendritik untuk mengurangi aktivasi sel T dan sekresi sitokin inflamasi.
Pada tahap proliferasi, UCMSC secretome mendukung angiogenesis, re-epitelialisasi, dan pembentukan jaringan granulasi. Komponen seperti VEGF-A, FGF2, dan TGF-β dalam UCMSC-CM merangsang migrasi dan proliferasi sel endotel, fibroblas, dan keratinosit untuk regenerasi jaringan. MiRNA dalam UCMSC-exo, seperti miR-146a dan miR-17-92, juga berperan penting dalam meningkatkan angiogenesis dan regenerasi kolagen. Pada tahap remodelling, UCMSC secretome membantu mengatur diferensiasi fibroblas menjadi miofibroblas, menghambat deposisi kolagen, dan mencegah pembentukan jaringan parut melalui jalur TGF-β/Smad. Pada keloid, UCMSC-CM efektif menghambat proliferasi fibroblas keloid dan pembentukan jaringan parut melalui peran miR-138-5p yang menekan gen SIRT1. Selain itu, KGF dalam UCMSC-CM berkontribusi pada pengurangan pembentukan jaringan parut, sehingga UCMSC secretome tidak hanya mendukung penyembuhan luka tetapi juga memiliki potensi besar dalam terapi keloid dan fibrosis kulit.
Mekanisme UCMSC dalam Memperbaiki Luka Kronis
Luka kronis adalah luka yang tidak sembuh setelah lebih dari 3 bulan dan gagal memulihkan integritas anatomis serta fungsional secara cepat dan teratur. Luka kronis meliputi empat kategori utama: ulkus tekanan, ulkus diabetes, ulkus vena, dan ulkus arteri. Berbeda dengan luka akut seperti luka bakar atau pasca-bedah yang dapat sembuh dengan sendirinya, luka kronis sering kali memerlukan waktu yang sangat lama untuk pulih, terutama pada pasien dengan trauma diabetes. Luka kronis memiliki karakteristik seperti jumlah sel punca kulit yang lebih sedikit, tingginya kadar sitokin proinflamasi, protease ECM, ROS, dan sel penuaan, yang menyebabkan luka tertahan di tahap inflamasi dan tidak dapat melanjutkan ke tahap proliferasi. UCMSC secretome telah banyak dilaporkan efektif dalam penanganan ulkus arteri dan diabetes dengan mekanisme yang terkait dengan perbaikan kondisi seperti infeksi bakteri resisten obat, vasopati, hipoksia, dan kerusakan akibat stres oksidatif.
Pada ulkus diabetes, UCMSC-CM dan UCMSC-EVs dapat menurunkan produksi ROS fibroblas, mengurangi kerusakan oksidatif akibat hipoksia, dan mempercepat penyembuhan luka dengan meningkatkan re-epitelialisasi dan pasokan vaskular. Hal ini ditunjukkan melalui peningkatan kepadatan sel, jumlah kelenjar sebaseus, folikel rambut, dan ekspresi positif ICAM-1, TIMP-1, VEGF-A, serta penanda keratinosit (cytokeratin, involucrin, filaggrin) di dasar luka. Selain itu, UCMSC-CM mengaktifkan konversi makrofag ke fenotipe M2, meningkatkan fungsi sel endotel vaskular seperti produksi, migrasi, dan kemotaksis. Eksosom UCMSC (UCMSC-exo) juga mempercepat penyembuhan luka diabetes dengan mengatur respons sel endotel vaskular terhadap stres oksidatif dan meningkatkan angiogenesis melalui ekspresi circHIPK3, yang mengikat miR-20b-5p untuk mendorong sintesis Nrf2 dan VEGF-A. Untuk ulkus arteri, UCMSC-exo dengan kandungan miR-24 dapat disuntikkan ke area cedera untuk meningkatkan perfusi darah, fungsi otot, dan mencegah perkembangan ulkus arteri. Dengan demikian, UCMSC secretome menunjukkan potensi besar dalam terapi luka kronis.
Mekanisme UCMSC dalam Memperbaiki Penuaan Kulit
Penuaan kulit ditandai oleh perubahan kumulatif pada struktur, fungsi, dan tampilan kulit, seperti munculnya keriput, kulit kendur, penurunan elastisitas, pelebaran kapiler, dan pigmentasi yang tidak normal. Selain proses penuaan alami, kulit lebih rentan terhadap faktor lingkungan, terutama paparan radiasi UV. UCMSC secretome memiliki efek anti-penuaan dengan mengurangi kerusakan akibat UV dan melemahkan photoaging. Penelitian menunjukkan bahwa UCMSC-CM dapat menghambat photoaging dengan menurunkan apoptosis, mengurangi produksi ROS, dan meningkatkan pergerakan sel melalui gen dan protein seperti MYC, IL-8, FGF-1, C-FOS, dan TGF-β. Medium terkondisi UCMSC juga mencegah kerusakan yang disebabkan UVA dan UVB dengan menghambat penurunan aktivitas SOD dan GSH-Px serta pembentukan malondialdehida. UCMSC-EVs melindungi fibroblas dermal dari kematian sel akibat UVB, mengurangi sel-sel tua, dan membatasi pembentukan ROS. Selain itu, UCMSC-exo yang mengandung protein 14-3-3ζ dapat mengaktifkan autofagi dan melindungi sel dengan mengatur jalur antioksidan SIRT1-dependent, sehingga mengurangi kerusakan kulit akibat UV dan H2O2.
Mekanisme UCMSC dalam Regenerasi Rambut
Rambut rontok disebabkan oleh berbagai faktor, termasuk perubahan hormonal, defisiensi nutrisi, genetik, pengobatan, peradangan, cedera, hingga prosedur pembedahan. UCMSC secretome menawarkan solusi non-obat, non-steroid, dan non-agresif untuk mengatasi masalah kerontokan rambut. Studi pada hewan dan uji klinis mendukung efektivitas UCMSC-CM dalam merangsang pertumbuhan kembali rambut berkat kandungan growth factors, sitokin, dan protein bermanfaat. Penelitian oleh Dong, et al, menunjukkan bahwa komponen efektif dalam UCMSC-CM, seperti Wnt7a, bekerja secara sinergis dengan UCMSC untuk mendorong regenerasi folikel rambut. Protein Wnt diketahui berperan penting dalam perkembangan struktur kulit, termasuk rambut. Dalam uji klinis, hasil positif terlihat pada 86,6% subjek yang diobati, mengindikasikan potensi besar UCMSC secretome sebagai terapi kerontokan rambut.
Mekanisme UCMSC dalam Rejuvenasi Kulit
UCMSC-CM dan UCMSC-exo memiliki berbagai fungsi untuk meningkatkan kesehatan kulit. Penelitian oleh Park, et al, menunjukkan bahwa UCMSC-CM memiliki efek pengurangan melanin, anti-stres oksidatif seluler, dan anti-keriput. Mereka mengidentifikasi 18 sitokin dalam UCMSC-CM, seperti amphiregulin, bFGF, EGF, HGF, dan IGF-1, yang berperan dalam mencerahkan kulit dan menghambat penuaan. Studi lain oleh Xin Wang, et al, menemukan bahwa UCMSC-CM dapat memperkuat lapisan pelindung kulit, mengatur apoptosis sel kulit, detoksifikasi, serta memulihkan homeostasis kulit, dengan potensi untuk mengatasi dermatitis atopik dan jerawat. Selain itu, UCMSC-exo membantu mengurangi sensitivitas kulit, memperbaiki fungsi lapisan pelindung kulit, dan dalam penggunaan klinis, efektif mengatasi roughness, eritema, tension, sensasi terbakar, gatal, serta mengobati melasma.
Kesimpulan:
UCMSC (umbilical cord-derived mesenchymal stem cell) adalah sel punca mesenkimal yang berasal dari tali pusat. UCMSC memiliki kemampuan untuk memproduksi secretome, yaitu kumpulan protein, eksosom, dan zat bioaktif lain yang disekresikan oleh sel punca. UCMSC secretome berperan penting dalam setiap tahap penyembuhan luka dan peremajaan kulit sehingga dapat menjadi terapi potensial yang mendukung penyembuhan luka, mengurangi pembentukan jaringan parut, meningkatkan peremajaan kulit, dan regenerasi rambut.
Gambar: Ilustrasi (Sumber: Freepik)
Referensi:
Li X, Zhang D, Yu Y, Wang L, Zhao M. Umbilical cord‐derived mesenchymal stem cell secretome promotes skin regeneration and rejuvenation: From mechanism to therapeutics. Cell Proliferation 2024 Apr;57(4):e13586.
