Disertasi

Pengaruh Penghambatan Inflamasom NLRP3 terhadap Potensi Regeneratif Sel Punca Mesenkimal Jaringan Tali Pusat pada Model Lingkungan Mikro Jejas In Vitro = Role of NLRP3 Inflammasome Suppression on the Regenerative Capacity of Umbilical Cord Tissue Mesenchymal Stem Cells in an In Vitro Injury Microenvironment Model.

Sel punca mesenkimal dari tali pusat (SPM-TP) memiliki potensi besar dalam kedokteran regeneratif, namun, efektivitasnya dapat terganggu ketika berada di lingkungan mikro jejas, yang terdapat radikal bebas, stres oksidatif dan inflamasi. Kondisi tersebut diketahui dapat mengaktivasi inflamasom NLRP3 sebagai sensor internal seluler. Hingga saat ini penelitian tentang peran inflamasom NLRP3 pada SPM-TP masih terbatas. Penelitian ini bertujuan untuk membuat model lingkungan mikro jejas in vitro yang dapat meningkatkan ekspresi NLRP3 melalui induksi kombinasi H₂O₂ dan LPS pada kultur SPM-TP dan mengkaji efek penghambat spefisik NLRP3 (MCC950) terhadap potensi regeneratif SPM-TP. Penelitian ini dilakukan dalam 3 tahapan, yaitu: 1) optimasi model lingkungan mikro jejas dengan variasi konsentrasi dan waktu induksi H₂O₂ atau LPS pada kultur SPM-TP; 2) optimasi konsentrasi dan waktu induksi kombinasi H₂O₂ dan LPS; serta 3) dilakukan penghambatan ekspresi NLRP3 dengan MCC950 (4,04 µg/mL) pada SPM-TP dengan lingkungan mikro jejas dan diamati pengaruhnya pada viabilitas sel (CCK- 8 assay), ekspresi gen jalur NLRP3, TLR4 dan RelA/NFκB (RT-qPCR), kemampuan migrasi (scratch test), potensi diferensiasi serta kadar MDA dan GSH. Hasil penelitian menunjukkan bahwa induksi kombinasi H₂O₂ (100 µM) dan LPS (50 µg/mL) selama 6 jam pada kultur SPM-TP dapat digunakan sebagai model lingkungan mikro jejas yang mengaktivasi inflamasom NLRP3 dengan viabilitas sel yang masih cukup baik (96,06 ± 0,96%). Pada model ini menunjukkan hasil menurunnya viabilitas, kemampuan migrasi serta diferensiasi SPM-TP secara signifikan dibanding kelompok kontrol. Hal ini diikuti dengan kadar MDA yang meningkat dan GSH yang turun dibanding kelompok kontrol, meskipun tidak signifikan. Penghambatan NLRP3 dengan MCC950 pada model lingkungan mikro jejas ini menunjukkan perbaikan secara signifikan pada viabilitas, kemampuan migrasi, diferensiasi, menurunnya ekspresi gen jalur NLRP3 serta stres oksidatif dibanding kelompok kontrol dan tanpa penghambat. Model lingkungan mikro jejas pada SPM-TP ini juga dapat meningkatkan ekspresi TLR4 dan translokasi NFκB sebagai jalur upstream NLRP3, yang dapat dihambat dengan pemberian MCC950. Hasil penelitian ini menunjukkan peran lingkungan mikro jejas dalam menurunkan potensi regeneratif SPM-TP melalui aktivasi jalur inflamasom NLRP3. Diperlukan penelitian lanjutan secara in vivo untuk mengetahui peran penghambat inflamasom NLRP3 dalam meningkatkan potensi regeneratif SPM-TP pada berbagai model jejas jaringan.
Kata Kunci: H₂O₂, inflamasom NLRP3, lingkungan mikro jejas in vitro, LPS, sel punca mesenkimal, stres oksidatif


Umbilical cord-derived mesenchymal stem cells (UC-MSCs) show promise in regenerative medicine, but their effectiveness may be compromised in a hostile microenvironment characterized by free radicals, oxidative stress and inflammation. These conditions are known to activate the internal cellular sensor, the inflammasome NLRP3. Until now, research on the role of NLRP3 inflammasomes in UC-MSC is still limited. This study aims to establish an in vitro injury microenvironment model inducing NLRP3 expression in UC-MSCs cultures using combination of H₂O₂ and LPS and assess the effects of an NLRP3 inhibitor (MCC950) on their regenerative potential. This study was conducted in 3 stages: optimizing the injury microenvironment model with varying concentrations and induction time of single H₂O₂ or LPS; determining the optimal concentration and induction time of the combination of H₂O₂ and LPS, and inhibiting NLRP3 expression with MCC950 (4,04 µg/mL) on UC-MSC cultured under an injury microenvironment and evaluated its effect on cell viability (CCK-8 assay), gene expression of NLRP3 pathways, TLR4 and RelA/NFκB (RT-qPCR), migration ability (scratch test), differentiation potential as well as MDA and GSH levels. The results showed that the induced microenvironment model by a combination of H₂O₂ (100 µM) and LPS (50 µg/mL) for 6 hours activates the NLRP3 inflammasome in UC-MSC, leading to significantly reduced viability, migration, and differentiation potential compared to the control group, along with increased oxidative stress. Moreover, inhibition of NLRP3 with MCC950 significantly improved cell viability, migration, differentiation, reduced expression of NLRP3 pathway and oxidative stress compared to the control and uninhibited groups. This model also increases TLR4 expression and NFκB translocation as an upstream pathway of NLRP3, which can be mitigated by MCC950. The findings highlight the impact of the microenvironment on UC-MSC regenerative potential through the NLRP3 inflammasome pathway, suggesting potential therapeutic strategies for enhancing their regenerative capacity in injury models. Further in vivo studies are warranted to validate these findings.
Keywords: H₂O₂, in vitro microinjury environment, LPS, mesenchymal stem cells, NLRP3 inflammasome, oxidative stress