Tesis

Perbandingan Efek Injeksi Vesikel Ekstraseluler Sel Punca Mesenkimal Asal Tali Pusat Dengan Asam Zoledronat Pada Osteoporosis Dengan Model Tikus Sprague-Dawley = Comparison of the Effects of Umbilical Cord-Derived Mesenchymal Stem Cell Extracellular Vesicle Injection Versus Zoledronic Acid in Osteoporosis Using Sprague-Dawley Rat Model.

Pendahuluan: Fraktur fragilitas adalah fraktur patologis yang disebabkan oleh trauma energi rendah, sering dikaitkan dengan osteoporosis. Secara global, satu dari tiga wanita dan satu dari lima pria mengalami fraktur fragilitas yang menyebabkan kunjungan ke rumah sakit. Pengobatan osteoporosis seperti bisfosfonat memiliki keterbatasan dan efek samping, sehingga mendorong minat terhadap pengobatan regeneratif. Vesikel ekstraseluler (EV) yang berasal dari sel punca mesenkimal (MSC) menawarkan alternatif yang menjanjikan karena kemampuannya dalam merangsang aktivitas osteoblas dengan risiko imunogenik yang minimal. Studi ini meneliti perbandingan EV-MSC yang berasal dari tali pusat dibandingkan dengan asam zoledronate dalam pengobatan osteoporosis pada tikus Sprague-Dawley. Metode: Penelitian eksperimental in vivo ini menggunakan 15 tikus betina Sprague Dawley (usia 6 bulan), yang dibagi menjadi tiga kelompok: OVX + larutan garam fisiologis (kontrol), OVX + Bisfosfonat, dan OVX + EV-MSC Tali Pusat. Osteoporosis diinduksi melalui ovariektomi bilateral (OVX), diikuti dengan pemberian perlakuan masing-masing melalui injeksi intravena. Penanda bone turnover (osteocalcin dan CTX) dianalisis dari sampel darah. Mikroarsitektur tulang dievaluasi menggunakan pemindaian mikro-CT pada tibia proksimal, dengan pengukuran parameter seperti BV/TV, Tb.Th, Tb.S, Tb.N, dan parameter trabekular lainnya 13 minggu setelah OVX. Data dianalisis secara statistik untuk membandingkan efektivitas perlakuan EV dengan bisfosfonat. Hasil dan diskusi: Analisis mikro-CT menunjukkan peningkatan fraksi volume tulang (BV/TV), jumlah trabekula (Tb.N), dan penurunan jarak antar trabekula (Tb.S) pada kelompok yang disuntik EV, yang mengindikasikan parameter protektif terhadap osteoporosis yang lebih baik, meskipun tidak terdapat perbedaan yang bermakna secara statistik antar kelompok. Namun, analisis darah menunjukkan peningkatan signifikan pada penanda pergantian tulang, di mana kadar osteocalcin dan CTX menunjukkan respons terhadap perlakuan EV. Temuan ini menunjukkan bahwa meskipun EV mungkin tidak secara signifikan mengubah mikroarsitektur tulang, mereka mempengaruhi metabolisme tulang dan berpotensi memberikan manfaat terapeutik yang sebanding dengan bisfosfonat. Kesimpulan: Studi ini menemukan bahwa meskipun EV tidak secara signifikan menunjukan perbaikan mikroarsitektur tulang, mereka meningkatkan penanda bone turnover, yang menunjukkan peran dalam metabolisme tulang. EV menunjukan kualitas yang sebanding dan tidak inferior dibandingkan dengan bisfosfonat, sehingga memiliki potensinya sebagai alternatif pengobatan osteoporosis. Penelitian lanjutan diperlukan untuk mengonfirmasi aplikasinya dalam dunia klinis.
Kata kunci: Osteoporosis, eksosom, sel punca mesenkimal, bisfosfonat, microCT


Introduction: Fragility fractures are pathological fractures caused by low-energy trauma, often associated with osteoporosis. Globally, one in three women and one in five men experience fragility fractures, leading to hospital visits. Osteoporosis treatments, such as bisphosphonates, have limitations and side effects, driving interest in regenerative medicine. Extracellular vesicle (EV), derived from mesenchymal stem cells (MSC), offer a promising alternative due to their ability to stimulate osteoblast activity with minimal immunogenic risk. This study investigates the comparison of umbilical cord-derived MSC EV compared to Zoledronic Acid in treating osteoporosis in Sprague-Dawley rats. Methods: This in vivo experimental study used 15 female Sprague Dawley rats (6 months old), divided into three groups: OVX + Saline (control), OVX + Bisphosphonate, and OVX + Umbilical Cord MSC EV. Osteoporosis was induced through bilateral ovariectomy (OVX), followed by respective treatments via intravenous injection. Bone turnover markers (osteocalcin and CTX) were analyzed from blood samples. Bone microarchitecture was evaluated using micro-CT scans of the proximal tibia, measuring BV/TV, TbTh, TbS, TbN, and other trabecular parameters. Data were statistically analysed to compare the effectiveness of exosome treatment with bisphosphonates. Results and discussion: Micro-CT analysis showed higher bone volume fraction (BV/TV), trabecular number (Tb.N), and lower trabecular separation (Tb.S) in the EV injected group indicating better protective osteoporosis parameter although without statistically significant differences among groups. However, blood analysis revealed significant improvements in bone turnover markers, with osteocalcin and CTX levels demonstrating a response to EV treatment. These findings suggest that while EV may not alter bone microarchitecture significantly, they influence bone metabolism, potentially offering therapeutic benefits comparable to bisphosphonates. Conclusions: This study found that while EV did not significantly improve bone microarchitecture, they enhanced bone turnover markers, suggesting a role in bone metabolism. Their effects were comparable and not inferior to bisphosphonates, highlighting their potential as an alternative osteoporosis treatment. Further research is needed to confirm their clinical applicability. Acknowledgements: This research (Project no AOTAP24-11) was supported by AO Asia Pacific Limited, is an affiliate of AO Foundation (Switzerland) – an independent medically-guided not-for-profit organization.
Keywords: Osteoporosis, exosome, mesenchymal stem cell, biphosphonate, microCT