Regenerasi sel: pengertian, contoh, mekanisme dan peran

Regenerasi sel adalah ilmu di mana prosedur pembangunan kembali, reklamasi dan pengembangan yang membuat genom, sel, makhluk hidup dan sistem biologis. Regenerasi sel adalah perubahan karakteristik atau kesempatan yang menyebabkan pemburukan atau kerusakan. Beberapa bagian tubuh kita dapat memperbaiki diri dengan cukup baik setelah cedera, tetapi yang lain tidak memperbaiki sama sekali.

Kita tentu saja tidak dapat menumbuhkan kembali seluruh kaki atau lengan, tetapi beberapa hewan dapat menumbuhkan kembali bagian tubuh mereka. Regenerasi terjadi pada manusia dan hewan. Pada manusia pertumbuhan kembali bagian organ yang rusak dari jaringan yang tersisa dikenal sebagai regenerasi. Manusia mampu meregenerasi beberapa organ, misalnya hati. Jika bagian organ hilang karena penyakit atau cedera, organ tumbuh kembali ke ukuran aslinya. Contoh regenerasi terbesar pada manusia adalah kulit kita karena terus diperbarui dan diperbaiki. Regenerasi juga terjadi pada hewan. Ada beberapa hewan yang dapat meregenerasi bagian tubuh mereka. Misalnya, cacing pipih atau planarian dapat meregenerasi kepala dari potongan ekor, dan ekor dari potongan kepala.

Pengertian

Regenerasi sel adalah fitur biologis dari semua organisme hidup dari bakteri sampai tumbuhan dan amfibi sampai mamalia. Regenerasi sel adalah tindakan pembaharuan, pertumbuhan, atau restorasi sel yang terlibat dalam pematangan, penyembuhan luka, perbaikan jaringan, dan fungsi biologis yang sama.

Regenerasi sel dalam bentuk yang paling ekstrim adalah apa yang memungkinkan bintang laut, cacing pipih, dan kadal untuk menumbuhkan kembali anggota tubuh yang rusak, ekor, atau dalam kasus cacing pipih, mengkloning seluruh struktur tubuh untuk tujuan reproduksi. Manusia memiliki kemampuan regenerasi sel terbatas tertentu yang memungkinkan untuk penggantian jaringan usang atau rusak.

Sementara semua organisme, termasuk bakteri, jamur, dan ragi, memiliki kemampuan biologis untuk regenerasi sel, proses penyajiannya yang berbeda di setiap organisme. Menjaga integritas biologis suatu organisme adalah tujuan utama regenerasi sel, meskipun beberapa organisme juga menggunakan regenerasi sel sebagai bentuk reproduksi vegetatif.

Misalnya, menyebarkan ragi dan memperbaiki itu sendiri melalui proses regenerasi sel vegetatif yang dikenal sebagai sel tunas. Sebuah sel baru tumbuh bersama inti yang melekat pada sel tua, mengumpulkan informasi DNA untuk mereproduksi duplikat sel yang tepat. Pada saat dewasa, sel baru terdiam dan menjadi independen dari sel inangnya, sehingga memungkinkan ragi dan jamur serupa untuk mereproduksi, tumbuh, atau memperbaiki kerusakan.

Reptil dan amfibi tertentu memiliki kemampuan untuk regenerasi sel yang kompleks, yang memungkinkan seluruh struktur jaringan untuk tumbuh kembali setelah kerusakan melalui proses yang dikenal sebagai autotomi. Ketika cedera terjadi atau makhluk seperti berada dalam bahaya dari predator, sel-sel dewasa dalam ekor, sirip, dan pelengkap lainnya dapat terpisah dari tubuh utama, meninggalkan embel di belakang.

Sebagai bagian dari proses biokimia alami makhluk itu, sel-sel di tepi cedera seperti berubah kembali ke sel induk, memungkinkan untuk proses regenerasi sel identik dengan pertumbuhan awal dan perkembangan embel yang hilang.

Pada manusia, regenerasi sel menyajikan proses yang sedikit berbeda. Sel induk, bahan bangunan seluler generik yang memungkinkan embrio untuk akhirnya membentuk organ tertentu, jaringan, dan pelengkap, yang hadir hanya dalam vitro.

Setelah sel berkembang menjadi sel matang, mereka tidak dapat kembali lagi ke sel induk, seperti yang terlihat pada reptil dan amfibi tertentu. Sebaliknya, sel-sel otak dewasa, sel-sel kulit, sel saraf, dan klasifikasi selular lain hanya dapat membagi dan bereproduksi seperti sel-sel, sehingga membatasi regenerasi sel pada manusia.

Peranan

Meskipun terbatas, regenerasi sel pada manusia memainkan peran penting dalam pembangunan, penyembuhan, dan perbaikan jaringan. Sel-sel pada manusia secara alami meninggal pada tingkat miliaran per hari karena baik nekrosis, kematian sel akibat kerusakan atau cedera, atau melalui apoptosis.

Apoptosis adalah suatu bentuk kematian sel terprogram yang memungkinkan sel menjadi fragmen atau mati sebagai bagian dari proses biokimia yang normal yang terlibat dalam pengembangan, pertumbuhan, dan penuaan.

Tanpa beberapa bentuk regenerasi sel, nekrosis dan apoptosis pada akhirnya akan mengakibatkan kehancuran seluruh organ dan daerah jaringan. Sebaliknya, regenerasi sel memungkinkan tubuh untuk menumbuhkan sel-sel baru untuk menggantikan yang mati, sekarat, atau ada kerusakan sel dengan memisahkan sel sehat tunggal menjadi dua sel terpisah.

Meskipun manusia mempertahankan kemampuan untuk meregenerasi sel berdasarkan kondisi tertentu, kemampuan untuk sepenuhnya meregenerasi seluruh struktur terbatas ke jaringan dan organ-organ tertentu seperti hati dan kulit. Sel-sel otak, misalnya, perlahan-lahan beregenerasi dari waktu ke waktu, tapi manusia tidak bisa menumbuhkan otak baru melalui regenerasi sel.

Atau, tubuh manusia dapat regenerasi hati, asalkan setidaknya seperempat dari organ tetap utuh. Demikian juga, kulit dapat tumbuh kembali untuk menutupi area  kerusakan yang luas, asalkan ada persentase yang cukup dari sisa kulit untuk mereplikasi sel-sel baru.

Mekanisme diferensiasi

Pada organisme tingkat tinggi, seperti mamalia, organ dan jaringan memiliki kapasitas regenerasi yang terbatas. Penentuan nasib sel terjadi selama perkembangan embrio hewan-hewan ini, dari zigot. Zigot, diklasifikasikan sebagai totipoten, memiliki potensi untuk berasal dari semua jenis sel, di antara lebih dari dua ratus jenis sel yang ditemukan pada pria dewasa, misalnya. Namun, selama perkembangan embrionik, terutama dalam fase gastrulasi, bentuk ekspresi gen yang lebih intens dan berbeda dimulai.

Fase perkembangan embrionik ini masih ditandai oleh penurunan kapasitas proliferasi sel dan oleh pergerakan morfogenetik, atau migrasi sel. Dari tahap ini, morfogen, faktor induktif terlarut, memainkan peran penting dalam diferensiasi sel. Sel-sel secara bertahap menunjukkan perubahan dalam pola ekspresi gen, menghasilkan pengembangan jenis sel tertentu, yaitu, diferensiasi sel. Sel-sel yang dibedakan menjaga pola ekspresi gen tetap stabil, memungkinkan ekspresi fenotip karakteristiknya.

Oleh karena itu, hubungan antara potensi dan diferensiasi sel berbanding terbalik. Dengan diferensiasi sel, potensinya secara bertahap menjadi lebih terbatas, dan sel-sel yang lebih berdiferensiasi memiliki kapasitas lebih sedikit untuk berasal dari tipe sel lain. Dalam sistem kultur sel adalah mungkin untuk secara jelas mengamati situasi yang mendukung kapasitas proliferasi sel, seperti pertumbuhan dalam lapisan tunggal dengan suplementasi serum sapi janin, sementara umumnya kerangka tiga dimensi, dan suplementasi khusus dengan faktor pertumbuhan, merupakan induktor untuk diferensiasi sel.

Pada organisme dewasa, sel-sel sebagian besar terspesialisasi, atau dibedakan, membentuk bagian dari jaringan dan organ yang kompleks, dan memiliki kapasitas proliferasi yang rendah, sehingga membatasi kemungkinan regeneratif. Penting untuk menekankan bahwa beberapa vertebrata mempertahankan kapasitas regeneratif yang lebih signifikan yang, dalam sejumlah kasus, meluas ke substitusi tungkai lengkap. Beberapa strategi memungkinkan organisme mempertahankan, meskipun secara terbatas, potensi regenerasi jaringan, melalui: 1) keberadaan sel-sel progenitor atau sel-sel induk; 2) pembalikan proses diferensiasi sel, meskipun terbatas, dengan cara dedifferensiasi, transdifferensiasi atau pemrograman ulang sel, yang terakhir dengan pembatasan tertentu karena pada dasarnya diperoleh dengan menggunakan manipulasi sel buatan dan jarang terjadi secara alami pada organisme dewasa.

Regenerasi dalam model hewan

Mengingat pentingnya diferensiasi untuk perolehan fungsi sel mengenai pembentukan dan pemeliharaan organisme, disarankan untuk mengumpulkan informasi tentang proses regenerasi yang, sebagaimana disebutkan sebelumnya, melibatkan kapasitas untuk komposisi ulang dan pembaruan bagian-bagian melalui perombakan jaringan somatik. Regenerasi pada hewan dewasa tampaknya menjadi contoh penting morfogenesis postembryonic. Ini melibatkan pengenalan kehilangan atau cedera jaringan, diikuti oleh mekanisme rekonstruksi atau pemulihan struktur yang dipertanyakan.

Salah satu mekanisme yang terkait dengan regenerasi alami adalah dedifferensiasi, yang melibatkan sel yang terdiferensiasi kembali ke fase yang kurang terdiferensiasi dari garis keturunannya sendiri. Proses ini memungkinkan sel untuk berproliferasi lagi sebelum redifferensiasi, yang mengarah pada penggantian sel-sel ini yang hilang. Dediferensiasi sel mengubah suatu program yang mengarahkan fungsi spesifik dari sel somatik ke program lain atau untuk proliferasi, terlepas dari apakah tujuannya sama dengan asal.

Transdifferensiasi adalah mekanisme alami lain yang diamati untuk pertama kalinya dalam regenerasi lensa salamander lebih dari 100 tahun yang lalu. Seperti disebutkan di atas, proses ini melibatkan konversi tipe sel yang dibedakan menjadi yang lain. Ini terjadi karena sel-sel surut ke titik di mana perubahan garis keturunan mereka menjadi mungkin.

Kita harus menunjuk proses lain, yang bertujuan untuk menginduksi sel yang berdiferensiasi untuk mengembalikan pluripotensi mereka: pemrograman ulang. Dari titik ini, mereka dapat berdiferensiasi menjadi hampir semua jenis sel. Meskipun pemrograman ulang terjadi secara alami selama pembuahan untuk menghasilkan sel totipoten yang dapat berdiferensiasi menjadi jenis sel apa pun, itu belum secara resmi ditampilkan sebagai respon regeneratif yang benar. Selain itu, pemrograman ulang menghindari kebutuhan untuk menggunakan embrio untuk terapi regeneratif menggunakan sel-sel berbeda yang dibuat dari pasien. Dari sudut pandang klinis, ini memiliki bonus tambahan untuk menghindari masalah imunologis yang terkait dengan okulasi (seperti penolakan transplantasi dan penyakit graft versus host).

Related Posts