Plant Stem Cell sebagai Antipenuaan Kulit

Abstract

PENDAHULUAN Stem cell sering disebut sebagai sel punca atau sel induk, bertanggung jawab atas regenerasi dan pemeliharaan jaringan serta memiliki karakteristik yang unik yaitu menghasilkan salinan dirinya dan keturunan sel yang berbeda ketika membelah.1 Stem cell yang berasal dari tumbuhan memiliki sifat membantu merangsang dan meregenerasi tanaman setelah cedera. Sifat unik plant stem cell telah menjadi bidang yang banyak diminati baru-baru ini, terutama dalam mengembangkan kosmetik baru dan mempelajari bagaimana ekstrak/phytohormone ini dapat mempengaruhi kulit. Usaha regeneratif yang dilakukan tumbuh-tumbuhan tidak hanya pada perbaikan jaringan akibat kerusakan, tetapi juga perkembangan tumbuhan yang baru.2,3Penuaan kulit merupakan suatu proses kompleks yang dipengaruhi faktor internal dan eksternal serta melibatkan seluruh lapisan epidermis dan dermis.4,5 Tujuan dari kosmetik antipenuaan modern adalah untuk memperbaiki tampilan kulit dengan menstimulasi dan meregenerasi proses fisiologis alami demi perbaikan kondisi kulit dan perlindungan dari berbagai faktor yang menyebabkan penuaan, terlepas berapapun usia sesungguhnya. Kandungan yang menarik perhatian adalah plant stem cell, telah dinyatakan memberikan efek proteksi terhadap stem cell manusia dengan cara menstimulasi regenerasi kulit dan mencegah proses penuaannya.4 Penuaan KulitPenuaan adalah proses biologis yang tak terhindarkan, kompleks dan dinamis yang ditandai dengan kemunduran progresif dari berbagai sistem pada tubuh dan penurunan kapasitas cadangan fisiologis.5 Kulit manusia mengalami dua jenis penuaan yaitu penuaan intrinsik dan ekstrinsik. Penuaan intrinsik mencakup serangkaian perubahan fisiologis bertahap yang merupakan konsekuensi dari waktu ke waktu dan dipengaruhi genetik dan hormonal. Penuaan ekstrinsik merupakan perubahan struktural dan fungsional yang disebabkan oleh faktor eksogen, terutama paparan sinar matahari (disebut juga photoaging), alkohol, merokok, malnutrisi dan lingkungan yang merugikan, namun dalam kondisi tertentu masih dapat dihindari.5-7Proses penuaan kulit intrinsik ditandai dengan adanya proses penuaan seluler, penurunan kapasitas proliferasi, penurunan kemampuan perbaikan deoxyribonucleic acid (DNA), stres oksidatif dan mutasi gen.8 Fungsi sawar kulit terganggu akibat perubahan struktur filamen keratin dan penurunan filagrin.Dalam hormonal, hormon seks terutama estrogen mempengaruhi sintesis kolagen, asam hialuronat, elastin dan komponen lain dari matriks ekstraseluler. Bersama-sama, ketiga komponen ini memberikan tampilan kulit yang sehat dan muda.Perubahan biokimia yang terjadi pada kolagen, elastin dan komponen dasar kulit menyebabkan penuaan kulit.5,9 Umumnya terjadi pada area kulit yang terlindungi dari paparan sinar matahari dengan klinis yang relatif lebih ringan, ditandai dengan tampilan kulit kering, pucat dan kendur dengan kerutan halus dan atau berbagai bentuk neoplasma jinak.10Sumber terbesar penuaan ekstrinsik adalah akumulasi dan paparan sinar matahari pada area yang tidak terlindungi seperti wajah, leher, dada dan lengan ekstensor. Faktor lain yang berpengaruh adalah merokok, terbukti kadar matrix metalloproteinase-1 (MMP-1) lebih tinggi pada perokok.5,6 Diet nutrisi seimbang memperlambat penuaan dengan menyediakan nutrisi, air dan oksigen yang diperlukan sel dalam pembelahan, mengirimkan informasi dan memperbaiki kerusakan.5 Photoaging atau penuaan kulit dini merupakan istilah yang digunakan untuk menggambarkan klinis dan histologi akibat paparan sinar matahari kronis.5-7,11 Peningkatan kerusakan dan penurunan produksi kolagen adalah landasan dari photoaging, ditandai dengan penampilan kulit yang kasar, kerutan, warna kulit menjadi pudar, telangiektasis, pigmentasi tidak merata, dan berbagai lesi jinak, premaligna dan neoplasma ganas.5,9-11 Stres oksidatif dan penuaanSalah satu teori penuaan melibatkan proses penuaan seluler atau apoptosis sekunder adalah stres oksidatif. Stres oksidatif merupakan kondisi ketidakseimbangan antara reactive oxygen species (ROS) dengan mekanisme antioksidan. Pertahanan antioksidan sistem enzimatik dan non-enzimatik pada kulit cenderung melemah seiring bertambahnya usia.5,10 Kerusakan oksidatif menyebabkan peningkatan pembentukan faktor-faktor yang berhubungan dengan stres, kemudian memicu proses penuaan intrinsik. Misalnya, hypoxia-inducible factor dan nuclear factor ĸB menginduksi ekspresi sitokin interleukin 1, interleukin 6, vascular endothelial growth factor (VEGF) dan tumor necrosis factor α (TNFα), yang telah terbukti merupakan regulator proinflamasi dan modulator penghancuran MMP. Selain itu, kerusakan oksidatif terhadap protein seluler bersamaan dengan penurunan aktivitas proteasom sejalan usia membentuk akumulasi kerusakan protein yang dapat mengganggu fungsi seluler normal.5Stres oksidatif juga mampu memodifikasi telomer yang awalnya bertahan terhadap degradasi, fusi atau rekombinasi abnormal.3,5 Pemendekan telomer adalah hasil dari ketidakmampuan DNA polimerase untuk mereplikasi pasangan basa akhir kromosom. Ketika mencapai ambang "sangat pendek", sel akan mengalami penuaan proliferatif atau apoptosis. Mekanisme umum penuaan intrinsik dan photoaging disebabkan oleh gangguan struktur siklus putaran normal pada akhir telomer. Pemaparan ini kemudian mengaktifkan pensinyalan p53 yang mengarah pada peristiwa penuaan proliferatif dan apoptosis.5Penuaan kulit merupakan proses kompleks yang melibatkan seluruh lapisan epidermis dan dermis, mencakup denaturasi protein dan penurunan fungsi regeneratif stem cell.3 Penurunan fungsi stem cell epidermis telah diamati berhubungan dengan telomer yang lebih pendek, yang mengurangi potensi proliferatif sebagai respon terhadap paparan UV.5 Plant Stem CellKarakteristik plant stem cellSalah satu teori Weismann mengenai penuaan menjelaskan bagaimana organisme multiselular menua melalui germ line yang imortal dengan akumulasi kerusakan lebih didistribusikan pada sel somatik. Tumbuhan tidak secara jelas memisahkan mana germ line dan sel somatik, sehingga menjadi pertanyaan apakah teori penuaan berlaku untuk tumbuh-tumbuhan. Plant stem cell memiliki tampilan seperti germ line, sementara jaringan tumbuhan yang mati pada saat musiman, seperti daun dan xilem, memiliki sifat seperti sel somatik. Bagaimana sebuah tumbuhan dapat mencapai usia yang ekstrem, plant stem cell mungkin memegang kunci dalam hal ini karena tumbuhan memiliki pasokan stem cell terus menerus.12Stem cell dipertahankan secara terus menerus melalui mekanisme pembaruan diri yang terjadi di dalam niches stem cell atau dediferensiasi struktur dewasa. Sel-sel ini memunculkan organ baru sehingga memungkinkan bertahan dalam kondisi ekstrem. Sebuah studi mengenai model embriogenesis somatik menunjukkan sistem yang menarik yaitu regenerasi tanaman dari protoplas mesofil sebagai jenis sel yang terpapar dan berkemungkinan dapat mengakumulasi kerusakan lalu berdediferensiasi menjadi sel pluripoten. Contoh model protoplas dari sel-sel mesofil yaitu Arabidopsis, dapat diinduksi dengan menambahkan phytohormones cytokinin dan auksin. Akar dan pucuknya dapat beregenerasi dari callus untuk menghasilkan tanaman dewasa dan memungkinkan untuk digunakan dalam perangkat molekuler genetik yang tersedia. 12Plant stem cell dikelompokkan menjadi niches yang disebut meristem, terdiri atas primer dan sekunder. Meristem primer adalah meristem apikal (pucuk pertumbuhan batang dan akar), meristem interkalari (sisipan) dan meristem germ. Meristem sekunder adalah bagian lateral yaitu kambium (smear) dan phellogen serta bagian traumatik (callus). Pada meristem apikal pucuk batang, proliferasi dan diferensiasi plant stem cell dikendalikan oleh banyak faktor, termasuk proses siklus putaran reversibel negatif antara produk ekspresi gen, yaitu protein WUSCHEL (WUS) dan CLAVATA3 (CLV3). Protein WUS disekresi oleh sel-sel pusat organisasi dan merupakan sinyal untuk proliferasi stem cell, sedangkan protein CLV3 disekresikan oleh stem cell dan terbatas pada area  WUS. Kelebihan stem cell menyebabkan CLV3 berlebihan dan merangsang pengurangan sekresi WUS sehingga sinyal proliferasi menurun. Namun, jika jumlah stem cell terlalu rendah (defisit CLV3), maka WUS akan meningkatkan jumlah stem cell.2,13Meristem traumatik (callus) muncul pada bagian tumbuhan yang terlukai, paling sering berdiferensiasi menjadi kambium. Fenomena penciptaan callus pertama kali dijelaskan oleh ahli botani Austria, Gottlieb Heberlandt pada tahun 1902. Dia menyatakan bahwa sel tumbuhan mampu meregenerasi seluruh tanaman dan percobaan pada tahun 1958, wortel berhasil dikloning dari sel wortel yang dibudidayakan secara in vitro. Proses pembuatan callus adalah satu tahap embriogenesis sel-sel somatik (pembentukan zigot tanpa pembuahan) atau disebut juga tumbuhan mengalami dediferensiasi menjadi stem cell yang mampu menghasilkan jaringan baru atau bahkan seluruh organ. Penelitian menunjukkan bahwa sitokin bertanggung jawab dalam memproduksi batang dari callus, sedangkan auksin bertanggung jawab memproduksi akar.2,13 Contoh lain adalah pada pucuk akar Arabidopsis sp., bagian pusatnya tidak aktif bermitosis namun dikelilingi oleh stem cell yang membentuk bagian distal, lateral serta bagian sel akar proksimal.12Kemampuan diferensiasi plant stem cell untuk dediferensiasi kembali menjadi status pluripotensial saat ini banyak dimanfaatkan untuk menghilangkan gejala penuaan kulit pada manusia dalam bentuk sediaan perawatan kulit atau prosedur kosmetik. Teknologi kultur plant stem cellTeknologi kultur sel tumbuhan memastikan pertumbuhan sel tumbuhan, jaringan atau organ dalam lingkungan dengan nutrisi yang bebas mikroba dan memungkinkan untuk sintesis zat aktif biologis. Kultur ini memungkinkan akses dengan material bebas polusi, mikroorganisme atau toksin, mampu di setiap musim, dengan kandungan zat aktif yang hampir sama di setiap bagian.4 Teknik kultur sel tumbuhan dengan metode perbanyakan plant stem cell bertujuan mendapatkan metabolit tu