Efek Pemberian Eksosom Dari Human Umbilical Vein Endothelial Cells (Huvec) Terhadap Peningkatan Neovaskularisasi Pada Mencit Model Iskemia Tungkai

MUHAMAD TAUFIK ISMAIL, Prof. Dr. dr. Budi Yuli Setianto, Sp.PD(K), Sp.JP(K); dr. Dyah Wulan Anggrahini, Ph.D, Sp.JP(K); Prof. dr. Sofia Mubarika Harjana, M.Med.Sc, Ph.D

2025 | Disertasi | S3 Kedokteran Umum

Latar belakang: Chronic limb-threatening ischemia (CLTI) merupakan penyakit arteri oklusif kronis dengan tingkat amputasi dan kematian yang tinggi meskipun telah dilakukan revaskularisasi. Terapi berbasis sel menggunakan eksosom berpotensi mengobati penyakit kardiovaskular melalui peningkatan neovaskularisasi.

Metode: 40 mencit BALB/c dibagi menjadi empat kelompok intervensi: kelompok eksosom (n=10), sekretom (n=10), PBS (n=10), dan sham-operated (n=10). Tujuh tikus dari tiap kelompok (n=28) dinilai derajat nekrosis secara makroskopis maupun mikroskopis serta dilakukan pemeriksaan densitas kapiler dan diameter lumen arteriol untuk menilai neovaskularisasi. Tiga tikus dari tiap kelompok (n=12) dilakukan pemeriksaan profil mikroRNA menggunakan analisis Nanostring untuk menentukan kemungkinan proses biologis yang terlibat. Analisis in silico digunakan untuk mengidentifikasi mekanisme yang mungkin terjadi.

Hasil: 3 dari 7 mencit (43%) pada kelompok HLI+PBS mengalami autoamputasi, sedangkan kelompok HLI+eksosom dan HLI+ sekretom tidak ada yang mengalami autoamputasi. Densitas kapiler secara signifikan lebih tinggi pada kelompok HLI+eksosom dibandingkan kelompok HLI+PBS [1,28 (0,33–2,25) vs 0,25 (0,00-0,89), p = 0,026]. Lumen arteriol pada kelompok HLI+eksosom lebih tinggi dibandingkan kelompok HLI+PBS (4,28 ± 3,13 vs 1,32 ± 1,08, p = 0,033), dan kelompok sham-operated (4,28 ± 3,13 vs 1,23 ± 0,50, p = 0,034). Derajat nekrosis mikroskopis pada kelompok HLI+eksosom lebih rendah dibandingkan kelompok HLI+sekretom dan HLI+PBS (3,71 ± 1,6 vs 4,67 ± 2,58 vs 6,86 ± 3,39 berturut- turut), namun tidak signifikan (p = 0,86 dan 0,193). Kelompok HLI+eksosom memiliki derajat nekrosis makroskopis yang lebih rendah dibandingkan HLI+PBS [0.00 (0.00-1.00) vs 3.00 (0.00-4.00), p = 0.005]. Analisis in silico menunjukkan eksosom HUVECs memodulasi neovaskularisasi melalui beberapa mekanisme yaitu regulasi energi, jalur persinyalan PI3K/AKT dan TGF-?, sistem ubiquitin- proteasome, dan reseptor tirosin kinase.

Kesimpulan: Eksosom yang berasal dari HUVEC meningkatkan neovaskularisasi dan menurunkan derajat nekrosis dan pada model tikus iskemia tungkai belakang melalui beberapa proses biologis dan jalur persinyalan tertentu.

Introduction: Chronic limb-threatening ischemia (CLTI) is a chronic occlusive arterial disease, with a high rate of amputation and mortality despite revascularization therapy. Cell-based therapy, such as exosome, offers a promising alternative treatment for cardiovascular diseases through increasing neovascularization.

Method: Forty BALB/c mice were divided into groups: exosome   (n=10), secretome (n=10), PBS (n=10), and sham-operated (n=10). Seven mice from each group (n=28) were assessed for their capillary density and arteriole lumen diameter as parameters of neovascularization, and degree of necrosis was measured macroscopically and microscopically. Three mice from each group (n=12) underwent microRNA profiling using nanostring analysis to determine the possible biological processes involved. In silico analysis was used to identify the potential mechanisms.

Result: Three of 7 mice (43%) in HLI+PBS group showed autoamputation, while no amputation was found in HLI+exosome and HLI+secretome groups. The capillary density was significantly higher in HLI+exosome group compared to HLI+PBS group (1,28 [0,33–2,25] vs 0,25 [0,00–0,89], p = 0,026). The arteriole lumen of HLI+exosome group was higher than HLI+PBS (4,28 ± 3,13 vs 1,32 ±1,08, p = 0,033) and sham-operated group (4,28 ± 3,13 vs 1,23 ± 0,50,  p = 0,034). The degree of microscopic necrosis in HLI+exosome group was lower than HLI+secretome and HLI+PBS groups (3.71 ± 1.6 vs 4.67 ± 2.58 vs  6.86 ± 3.39 consecutively), but insignificant (p = 0.86 and 0.193). HLI+exosome had lower degree of macroscopic necrosis than HLI+PBS group [0.00 (0.00-1.00) vs 3.00 (0.00-4.00), p = 0.005]. In silico analysis showed HUVECs-derived exosomes potentially modulating neovascularization via several mechanisms, including energy regulation, PI3K/AKT and TGF-? signaling pathways, ubiquitin- proteasome system, and tyrosine kinases receptors.

Conclusion: HUVECs-derived exosomes improve neovascularization and decrease necrosis in a hindlimb ischemia mouse model potentially by modulating several possible mechanisms.

Kata Kunci : Eksosom, neovaskularisasi, amputasi, iskemia tungkai belakang, chronic limb-threatening ischemia, Exosome, neovascularization, amputation, hindlimb ischemia, chronic limb-threatening ischemia