Pengaruh Pemberian Exosome Dari Human Wharton’s Jelly Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cells Terhadap Marker Apoptosis Pada Lobus Frontal Tikus Model Iskemia Serebral Global Transien (Kajian terhadap Fungsi Memori Spasial, Ekspresi mRNA BAX, SOD-1, dan Ekspresi Protein Caspase-3)

Sulthanah Syahirah, Prof. Dr. dr. Dwi Cahyani Ratna Sari, M.Kes., PA(K).; dr. Junaedy Yunus, M.Sc., Ph.D.

2025 | Tesis | S2 Ilmu Kedokteran Dasar dan Biomedis

Latar Belakang: Pada kondisi stroke iskemia terjadi pengurangan suplai darah secara tiba- tiba sehingga menyebabkan cedera reperfusi iskemia dan gangguan fungsional otak, termasuk lobus frontal. Lobus frontal merupakan area otak yang cukup rentan mengalami kematian sel akibat cedera iskemia reperfusi, yang mana akan menyebabkan gangguan dalam mengendalikan perilaku emosi, kognitif dan memori spasial. Exosome menunjukkan potensi besar sebagai agen terapi dalam pengobatan stroke iskemia reperfusi.

Tujuan: Penelitian ini mengkaji pengaruh pemberian exosome terhadap fungsi memori spasial serta marker apoptosis pada lobus frontal tikus model stroke iskemia serebral global transien.

Metode: Tiga puluh lima tikus Wistar (Rattus norvegicus) jantan (usia 12-14 minggu, berat badan (250-350 gram) dibagi secara acak menjadi 5 kelompok (n=5): SO (kontrol), BCCAO (iskemia serebral global transien tanpa exosome), EXO-1 (iskemia serebral global transien + injeksi exosome dengan target 8,5 x 104 partikel/ ekor, dalam 300 ?l), EXO-2 (iskemia serebral global transien + injeksi exosome dengan target 8,5 x 105 partikel/ekor, dalam 300 ?l) dan EXO-3 (iskemia serebral global transien + injeksi injeksi exosome dengan target 8,5 x 106 partikel/ ekor, dalam 500 ?l). Induksi iskemia serebral global transien dilakukan dengan bilateral carotis communis artery occlusion (BCCAO) selama 20 menit. Exosome diberikan secara injeksi intravena ekor, dilakukan 1 kali.

Hasil: Kelompok BCCAO memiliki fungsi memori spasial yang lebih buruk dibandingkan kelompok SO. Pemberian exosome khususnya kelompok EXO-2 memiliki fungsi memori spasial lebih baik dibandingkan dengan kelompok BCCAO. Ekspresi mRNA BAX pada kelompok BCCAO lebih tinggi dibandingkan dengan kelompok SO, pemberian exosome khususnya kelompok EXO-2 mendapatkan hasil lebih rendah dibandingkan dengan kelompok BCCAO. Sedangkan ekspresi mRNA SOD1 tidak terjadi perbedaan bermakna antara 5 kelompok. Selain itu, pada ekspresi protein caspase-3 pada kelompok BCCAO sel yang tampak imunopositif terlihat pada kelompok BCCAO, EXO-1 serta EXO-3, sedangkan pada kelompok SO dan EXO-2 tidak tampak adanya sel imunopositif.

Kesimpulan: Pemberian exosome dapat meningkatkan memori spasial, serta memberikan efek neuroprotektif terhadap lobus frontal dapat menurunkan ekspresi mRNA BAX, serta caspase-3, akan tetapi tidak dapat meningkatkan ekspresi SOD1 pada tikus model iskemia serebral global transien.

Background: Ischemic stroke, there is a sudden reduction in blood supply, causing ischemic reperfusion injury and functional disorders of the brain, including the frontal lobe. The frontal lobe is an area of the brain that is quite susceptible to cell death due to ischemic reperfusion injury, which will cause disorders in controlling emotional behavior, cognition and spatial memory. Exosome show great potential as therapeutic agents in the treatment of ischemic reperfusion stroke.

Objective: This study examines the effect of exosome administration on spatial memory function and apoptosis markers in the frontal lobe of mice in a transient global cerebral ischemic stroke model.

Methods: Thirty-five male Wistar rats (Rattus norvegicus) (aged 12-14 weeks, body weight (250-350 grams) were randomly divided into 5 groups (n=5): SO (control), BCCAO (transient global cerebral ischemia without exosome), EXO-1 (transient global cerebral ischemia + exosome injection targeting 8,5 x 104 particles/head, in 300 ?l), EXO-2 (transient global cerebral ischemia + exosome injection targeting 8,5 x 105 particles/head, in 300 ?l) and EXO-3 (transient global cerebral ischemia + exosome injection targeting 8,5 x 106 particles/head, in 500 ?l). Induction of transient global cerebral ischemia was performed by bilateral common carotid artery occlusion (BCCAO) for 20 minutes. Exosome was given by intravenous tail injection, done once.

Results: The BCCAO group had worse spatial memory function than the SO group. Exosome administration, especially the EXO-2 group, had better spatial memory function compared to the BCCAO group. BAX mRNA expression in the BCCAO group was higher compared to the SO group, exosome administration, especially the EXO-2 group, had lower results compared to the BCCAO group. Meanwhile, there was no significant difference in SOD1 mRNA expression between the 5 groups. In addition, in the expression of caspase-3 protein in the BCCAO group, immunopositive cells were seen in the BCCAO, EXO-1 and EXO-3 groups, while in the SO and EXO-2 groups there were no immunopositive cells.

Conclusion: Exosome administration can improve spatial memory, and provide neuroprotective effects on the frontal lobe, can reduce BAX mRNA expression, and caspase-3, but cannot increase SOD1 expression in transient global cerebral ischemia model mice.

Kata Kunci : Exosome, memori spasial, BAX, SOD1, caspase-3, iskemia serebral global transien.