[Science Corner August 2016] Nerve Growth Factor (NGF): Target Terapi Terbaru sebagai Alternatif Pengobatan Penyakit Alzheimer

Gede Nyoman Jaya Nuraga,1 Dela Ulfiarakhma,1 Monika Kristi Levania1

1Program Studi Pendidikan Dokter, Fakultas Kedokteran, Universitas Indonesia, Jakarta

Abstrak

 

Latar belakang: Alzheimer merupakan penyakit neurodegeneratif pada otak yang telah mencapai 44 juta kasus di seluruh dunia pada tahun 2015. Hingga saat ini pengobatan penyakit Alzheimer hanya terbatas untuk mengatasi gejala-gejala kognitif dan perilaku, bukan menyembuhkan. Oleh sebab itu, dibutuhkan modalitas terapi terbaru yang lebih efektif untuk menyembuhkan atau memperlambat progresifitas penyakit Alzheimer, salah satunya adalah terapi nerve growth factor (NGF). Metode: Karya ini dibuat dengan metode tinjauan pustaka berdasarkan website dan jurnal. Literatur-literatur didapatkan dari search engine www.pubmed.com, www.clinicalkey.com, www.sciencedirect.com, dan google scholar, dengan kata kunci “nerve growth factor and Alzheimer”, “current research on Alzheimer”, serta “gene therapy and Alzheimer”. Dari pencarian tersebut, sebanyak 47 jurnal ditinjau penulis dan sebanyak 18 jurnal yang sesuai dijadikan sebagai referensi karya ini. Hasil: Pada penyakit Alzheimer, ditemukan gangguan pada sistem neurotropik NGF sehingga muncul gangguan fungsi kognitif. Terdapat tiga metode utama terapi dengan target NGF antara lain administrasi NGF eksogen, transplantasi graft jaringan otak fetus atau biomaterial pensekresi NGF, dan terapi gen NGF. Metode yang paling berpotensi untuk dikembangkan adalah terapi gen NGF yang menunjukkan hasil positif ditandai dengan adanya pertumbuhan aksonal, hipertrofi sel, dan aktivasi marker fungsional pada otak. Terapi gen NGF juga tidak menunjukkan efek samping terkait NGF pada jangka waktu panjang. Simpulan: Pemanfaatan NGF sebagai agen terapeutik memberikan peluang selain untuk mencegah degenerasi neuron lebih lanjut, juga mengembalikan fungsi dari sel yang mengalami degenerasi. Saran: Perlu penelitian lebih lanjut khususnya dalam efikasi, prosedur yang lebih aman, serta efek samping terapi dengan target NGF ini, khususnya terapi gen.

 

Kata Kunci: penyakit Alzheimer, nerve growth factor, NGF, terapi gen.

Abstract

Background: Alzheimer’s disease is neurodegenerative disease which counts for 44 millions cases worldwide in 2015. Treatment for Alzheimer’s disease is currently limited to treat cognitive and behavioral symptoms. So, the new modalities of therapy are needed to cure or slow the progression of the disease, one of which is nerve growth factor (NGF) therapy. Method: This literature review is based on website and journal. Literature is obtained from search engine such as www.pubmed.com, www.clinicalkey.com, www.sciencedirect.com, and google scholar, with keywords of “nerve growth factor and Alzheimer”, “curret research on Alzheimer”, and “gene therapy and Alzheimer”. From the literature searching, we reviewed 47 journals and 18 journals were used as the references of this paper. Result: In Alzheimer’s disease, there is a disruption in NGF neurotropic system which causes cognitive function symptoms. There are three main potential methods of NGF-targeted therapy; administration of exogenous NGF, fetal brain’s tissue grafting or NGF-secreting biomaterial, and NGF gene therapy. The most promising method is NGF gene therapy, which results in axonal sprouting, cell hypertrophy, and activation functional marker in the brain. NGF gene therapy does not show any long-term side effects related to NGF itself. Conclusion: The use of NGF as therapeutic agent gives a promising chance to prevent degeneration of neurons and to restore the function of degenerated cells. Suggestion: Further research is needed, especially in efficacy, safer procedure, and side effects of NGF-targeted therapy, especially gene therapy.

 

Keywords: Alzheimer’s disease, nerve growth factor, NGF, gene therapy,

 


PENDAHULUAN

Alzheimer merupakan penyakit neurodegeneratif pada otak yang paling sering menyebabkan demensia dan terjadi pada usia lebih dari 65 tahun.[1] Berdasarkan data dari Alzheimer Disease International, jumlah penderita Alzheimer di seluruh dunia pada tahun 2015 mencapai 44 juta jiwa yang diprediksikan akan terus meningkat setiap tahunnya. Sementara menurut data WHO, jumlah penderita Alzheimer di Indonesia telah mencapai 1 juta jiwa. [2]

 

Meskipun telah banyak penelitian yang membahas mengenai potensi modalitas terapi penyakit Alzheimer, hingga saat ini belum ada satu pun terapi Alzheimer yang memuaskan. Pengobatan yang digunakan masih terbatas untuk mengatasi gejala Alzheimer, bukan menyembuhkan penyakit. Padahal penyakit Alzheimer tidak hanya mengganggu kualitas hidup pasien, namun juga membutuhkan biaya perawatan yang besar karena harus diberikan seumur hidup. Oleh sebab itu, diperlukan suatu inovasi modalitas terbaru yang dapat menyembuhkan atau memperlambat progresivitas penyakit Alzheimer.

 

Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa berbagai gangguan tropik nerve growth factor (NGF) terjadi pada pasien Alzheimer.[3] Karena terapi penyakit Alzheimer saat ini berupa inhibitor kolinesterase tidak dapat berperan untuk mengembalikan neuron yang terdegenerasi, maka pemanfaatan NGF sebagai target terapi Alzheimer memiliki potensi yang sangat baik untuk dikembangkan. Selain untuk mencegah degenerasi neuron lebih lanjut, NGF sebagai agen terapeutik dapat mengembalikan fungsi dari sel yang mengalami degenerasi. Gagasan yang mungkin untuk mengembangkan potensi NGF tersebut adalah dengan terapi gen, sebuah modalitas terapi yang sedang diteliti untuk mengatasi penyakit neurodegeneratif, seperti Alzheimer dan Parkinson.

 

Oleh sebab itu, tujuan penulisan tinjauan pustaka kali ini adalah untuk mengetahui (i) potensi NGF sebagai target terapi penyakit Alzheimer, (ii) metode administrasi terapi yang menargetkan NGF, serta (iii) hambatan dan peluang pengembangan terapi Alzheimer berbasis NGF. Pengembangan modalitas terapi dengan NGF sebagai targetnya diharapkan dapat memberikan harapan yang menjanjikan dalam tatalaksana penyakit Alzheimer.

 

 

PEMBAHASAN

Penyakit Alzheimer

Alzheimer merupakan penyakit neurodegeneratif yang ditandai dengan penurunan kemampuan mengingat, berpikir, berkomunikasi, dan kemampuan dasar lain yang dapat mempengaruhi kehidupan sosial pasien maupun keluarganya. Penyakit ini merupakan bentuk demensia yang paling sering, yaitu sekitar 60-80% demensia disebabkan oleh Penyakit Alzheimer.[1]

 

Pada penyakit Alzheimer, terjadi beberapa perubahan patologis pada otak yaitu: (i) plak amiloid ekstrasel, terutama oleh peptida Aβ, (ii) neurofibrillary tangles yang terdiri atas protein tau yang terhisperfosforilasi, (iii) inflamasi, (iv) gliosis, (v) stress oksidatif, (vi) distrofi neuronal, (viii) hilangnya sinaps, dan (ix) perubahan kadar neurotransmitter. Secara klinis, pada tahap awal perubahan patologis tersebut dimanifestasikan sebagai kehilangan memori jangka pendek. Ketika penyakit Alzheimer berkembang, fungsi kognitif memburuk, serta dengan cepat terbentuk plak amiloid, neurofibrillary tangles, inflamasi, kerusakan sinaps dan sel saraf. Atrofi otak atau penurunan volume otak dan hipokampus juga terlihat pada fase awal penyakit Alzheimer.[4]

 

Saat ini, tidak ada satu pun obat untuk menyembuhkan Alzheimer atau mengehentikan penyebab kematian sel di otak pada pasien Alzheimer. Namun beberapa obat telah digunakan untuk mengatasi gejala kognitif dan perilaku pasien Alzheimer. Obat-obatan yang saat ini digunakan adalah untuk meningkatkan fungsi kognitif pasien Alzheimer adalah inhibitor kolinesterase yang mencegah degradasi asetilkolin, contohnya donepezil, rivastigmin, dan galantimin. Jenis obat kedua bekerja dengan mengatur aktivitas glutamat, seperti memantin. Sementara itu, pengobatan lain ditujukan untuk mengatasi gejala yang berkaitan dengan perilaku pasien, baik melalui terapi farmakologi maupun non-farmakologi.

 

Penelitian yang berkembang saat ini adalah pengobatan dengan menargetkan plak beta amiloid. Namun sayangnya, penelitian klinis terhadap obat tersebut memberikan hasil yang mengecewakan. Akibatnya hingga saat ini belum ada terapi efektif untuk menyembuhkan atau memperlambat progress penyakit Alzheimer. Di sisi lain, peneliti mulai melirik aspek lain sebagai target terapi dari penyakit Alzheimer, yaitu nerve growth factor, protein yang diketahui berperan penting dalam perkembangan penyakit Alzheimer.

 

Nerve Growth Factor (NGF)

Nerve growth factor (NGF) adalah protein persinyalan sekaligus faktor pertumbuhan yang berperan secara luas untuk perkembangan dan juga maintenance jaringan saraf. Nama NGF digunakan sebab peran penting yang dimiliki pada pertumbuhan dan organisasi sistem saraf pada fase embrionik. Meskipun demikian sejak ditemukan pertama kali pada tahun 1950, NGF diketahui memiliki aktivitas di berbagai jaringan selama masa perkembangan dan dewasa. NGF memiliki peran pada fungsi imun, respons stres, perawatan jaringan saraf sehingga berperan pada berbagai jenis penyakit neurodegeneratif.[5]

Kemampuan mempertahankan keseimbangan antara kesintasan dan kematian sel merupakan peran penting yang dimiliki oleh NGF. Pembelahan dan kesintasan sel yang berlebih akan mengakibatkan timbulnya berbagai jenis tumor, sedangkan kematian sel yang prematur dan berlebih mengakibatkan timbulnya berbagai penyakit degeneratif salah satunya adalah penyakit Alzheimer. NGF merupakan suatu protein neurotropik yang penting untuk menjaga proses keseimbangan ini baik di sistem saraf pusat ataupun di sistem saraf perifer. NGF disekresikan di dalam area sistem saraf pusat dan di jaringan yang ditarget oleh neuron simpatis dan beberapa neuron sensoris. NGF dapat berikatan dengan reseptor permukaan TRKA dengan afinitas tinggi yang memicu pertumbuhan dan kesintasan neuron (neuroprotektif), atau pada beberapa sel dapat berikatan dengan reseptor neurotropik p75 (p75 NTR) dengan afinitas rendah yang memicu apoptosis sel.[6,7]

 

Jalur survival dan pertumbuhan neuronals serta apoptosis sel akibat NGF

Gambar 1. Jalur survival dan pertumbuhan neuronals serta apoptosis sel akibat NGF

 

Peran NGF pada Penyakit Alzheimer

Hingga saat ini patogenesis Alzheimer belum dapat diketahui secara pasti. Akan tetapi diketahui terdapat beberapa mekanisme mengapa neuron mengalami degenerasi pada penyakit Alzheimer. Berbagai mekanisme hilangnya sistem kolinergik pada penderita Alzheimer diperkirakan disebabkan oleh beberapa mekanisme yaitu (1) penurunan biosintesis asetilkolin pada badan sel akan mengakibatkan sel mati diperkirakan sebuah ekspresi fenotip, (2) neuron kolinergik yang rentan terhadap adanya timbunan peptida amyloid, (3) adanya gangguan pada transport akzional mengakibatkan kurangnya nutrisi neuron, (4) overekspresi peptida galanin, sehingga mengakibatkan deperesi aktivitas di neuron kolinergik yang masih tersisa.[8] Akan tetapi teori yang paling baik untuk menjelaskan adanya degenerasi secara terus menerus adalah hilangnya neurotropisme. Hilangnya NGF pada penyakit Alzheimer diamati pertama kali sebagai mekanisme degenerasi basal forebrain cholinergic neuron (BFCN).[8,9]

 

Pada patologi penyakit Alzheimer diketahui terdapat degenerasi sel BFCN. Selain itu sel-sel tersebut juga mengalami perubahan neurotropik selama fase prodromal dan tahap awal penyakit Alzheimer. Perubahan neurotropik yang terjadi contohnya seperti berkurangnya ekspresi reseptor TRKA. Hal ini mendukung hipotesis dimana penurunan fungsi kolinergik disebabkan oleh hilangnya dukungan neurotropis pada neuron neuron tersebut, mengakibatkan kelaparan sel, hingga terjadi hilangnya fenotip kolinergik pada penyakit Alzheimer tahap lanjut. Penelitian yang dilakukan oleh Counts, et. al menunjukkan perubahan perubahan neurotropik pada pasien dengan penyakit Alzheimer ringan dan berat dibandingkan dengan kelompok kontrol dan pasien dengan mild cognitive impairment (MCI).[9]

screen-shot-2017-01-05-at-12-09-09-pm

Gambar 2. Perubahan neurotropik pada pasien MCI, Alzheimer ringan, dan Alzheimer berat.

Diperoleh bahwa terdapat perubahan pada konsentrasi NGF dan ekspresi NGF pada penyakit Alzheimer. Pada pasien dengan MCI, terdapat penurunan pada jumlah NGF, TRKA, dan p75 di basal forebrain. Hal yang sama juga diamati pada pasien dengan penyakit Alzheimer ringan. Akan tetapi terdapat perbadaan dimana pada MCI tidak terjadi perubahan neurotropik pada situs proyeksi kortikal, dan pada penyakit Alzheimer ringan ditemukan adanya penurunan ekspresi TRKA. Hal lain yang terjadi pada MCI dan pasien dengan penyakit Alzheimer ringan adalah adanya penigkatan kadar proNGF; suatu prekursor prematur NGF di dendrit hipokampus atau di korteks. Pada pasien dengan penyakit Alzheimer yang berat terjadi perubahan morfologi pada BFCN dan juga penurunan ekspresi choline acetyltransferase (ChAT); enzim yang berfungsi untuk produksi asetilkolin, dan ACh yang tidak terjadi pada MCI dan penyakit Alzheimer berat. Meskipun demikian tidak terjadi perubahan atau sedikit peningkatan pada kadar NGF di kortikal, dan dendrit hipokampus; lokasi dimana NGF diproduksi.[9]

 

Data tersebut menunjukkan pada tahap prodromal penyakit Alzheimer, terjadi berkurangnya dukungan neurotropik tanpa hilangnya fenotip kolinergik. Hal ini juga menunjukkan bahwa hilangnya fungsi memori pada pasien Alzheimer berat dipengaruhi oleh perubahan ekspresi reseptor NGF yang meghambat proses neurotropik sebab nilai korelasi penurunan ekspresi reseptor NGF pada penelitian ini lebih tinggi daripada korelasi yang diketahui terhadap penumpukan beta amyloid.[10] Sebagai tembahan adanya penurunan ekspresi TRKA yang tidak disertai penurunan ekspresi p75NTR akan mengakibatkan terganggunaya keseimbangan TRKA/p75 NTR dimana NTR menjadi relatif lebih banyak sehingga dapat memicu apoptosis atau mengganggu jalur persinyalan lain yang berakibat adanya disfungsi kognitif.[11]

 

Potensi Nerve Growth Factor (NGF) sebagai Target Terapi Penyakit Alzheimer

NGF memiliki kaitan yang kuat dengan adanya penyakit neurodegenertif termasuk Alzheimer. Berbagai penelitian telah menunjukkan bahwa berbagai gangguan tropik NGF terjadi pada pasien Alzheimer.[8] Oleh karena terapi penyakit Alzheimer saat ini berupa inhibitor ACh esterase tidak dapat berperan untuk mengembalikan neuron yang terdegenerasi, maka pemanfaatan NGF sebagai target terapi Alzheimer memiliki potensi yang sangat baik untuk dikembangkan. NGF sebagai agen terapeutik memberikan peluang selain untuk mencegah degenerasi neuron lebih lanjut, juga mengembalikan fungsi dari sel yang mengalami degenerasi.

 

Terdapat berbagai metode yang dilakukan sebagai terapi dengan target NGF. Akan tetapi saat ini terdapat 3 kategori utama pemanfaatan NGF sebagai target terapi penyakit Alzheimer; administrasi NGF eksogen, graft jaringan pensekresi NGF, dan penggunaan vektor virus, cell lines, atau biomaterial untuk mensekresi NGF.[8]

 

Administrasi NGF eksogen dilakukan dengan menginjeksikan NGF terkonjugasi transferin reseptor antibodi (TrAb) untuk membawa NGF menembus sawar darah otak.[8,12] Injeksi NGF terkonjugasi diketahui dapat mengembalikan memori sekaligus meningkatkan kadar NGF di BFCN pada objek mencit. Selain itu injeksi NGF eksogen juga dapat menurunkan kadar NGF di hipokampus yang meningkat akibat upregulation dari berkurangnya peran NGF di efektor.[12] Hal ini kemungkinan akibat neuron kolinergik memperoleh cukup NGF, atau sistem persinyalan TRKA dan aksonal transport yang dapat bekerja lebih efisien. Efek NGF eksogen tetap bertahan hingga 2 bulan pasca pemberhentian terapi menunjukkan bahwa pemberian NGF eksogen tidak mengganggu fungsi normal NGF pada objek mencit.[12] Akan tetapi pada penggunaan NGF eksogen pada manusia menimbulkan efek samping yang serius seperti rasa sakit yang kuat akibat stimulasi neuron nosiseptif, sehingga masih memerlukan banyak penyempurnaan.[13]

 

Metode kedua yang dapat dilakukan adalah dengan implantasi graft dari jaringan otak fetus, atau sel yang sudah dilakukan rekayasa genetik dapat memproduksi NGF dan bertahan dalam jangka waktu yang lama. Graft jaringan otak fetus menyediakan elemen permisif untuk regenerasi neural dan dapat mengembalikan fungsi kolinergik yang hilang.[14,15] Akan tetapi metode ini sulit untuk diaplikasikan pada manusia sebab terkendala permasalahan etik, sehingga modalitas ini tidak dapat digunakan di manusia.[15] Selain implantasi graft jaringan otak, metode implantasi lain juga telah diteliti pada model hewan coba. Niomaterial polimer seperti poly-(DL-lactide)co-glycolide; suatu mikrosfer mengandung NGF yang akan dilepaskan sencara terus menerus hingga 8-10 bulan setelah implantasi.12 Akan tetapi implantasi mikrosfer ini harus diletakkan pada jarak 1-2 mm dari sel, sehingga sulit untuk diujikan pada manusia yang memiliki bentuk otak depan ireguler.[16]

 

Metode lain yang paling menjanjikan adalah penggunaan terapi gen. Terdapat 2 metode terapi gen yang dapat digunakan yaitu ex vivo dan in vivo. Ex vivo adalah modifikasi genetik sel secara in vitro, sedangkan in vivo adalah modifikasi genetik sel otak secara langsung. Metode terapi gen ex vivo dilakukan dengan transfeksi pada sel dan kemudian diimplantasikan di otak. Berbagai sel yang dimodifikasi secara genetik seperti sel otot skeletal, sel sertoli, dan berbagai galur sel lain seperti NT2N atau HEK-293[8] kemudian akan ditransplantasi dengan dienkapsulasikan di dalam kapsul polimer atau langsung di parenkim otak, biasanya di regio yang dekat dengan BFCN.13 Tahapan yang dilakukan pada terapi gen ini adalah memodifikasi sel menjadi sel penghasil NGF, kemudian diuji sifat penghasil NGF secara in-vitro, lalu di transplantasi di parenkim otak.[17]

 

Transplantasi dilakukan dengan cara menginjeksikan sel yang telah termodifikasi di lima tempat yang tersebar di nukleus basalis pada setiap belahan otak melalui burr hole menggunakan leksell stereotaxic appartus laju 1μL/menit, selama 5 menit. Transplantasi sel juga dapat dimodifikasi dengan cara mengenkapsulasikan sel sehingga apabila terjadi reaksi abnormal setelah transplantasi, sel yang ditransplantasi dapat diangkat.[18] Metode kedua adalah dengan transfeksi in vivo. Terapi ini menggunakan vektor virus seperti adenoassociated virus (AAV), atau lentivirus untuk membawa materi genetik pengkode NGF masuk menuju jaringan otak. Cara yang sama dilakukan seperti pada terapi gen ex vivo yaitu dengan menginjeksikan virus pembawa materi genetik pengkode NGF ke bagian otak.[18]

 

Saat ini terapi gen NGF untuk penyakit Alzheimer telah melalui tahap I uji klinis. Tuszynski, et. al melakukan uji klinis dengan menggunakan 10 pasien dengan penyakit Alzheimer kemudian dilakukan penilaian dengan mengevaluasi ekspresi gen in vivo, respon kolinergik neuronal terhadap NGF, dan aktivasi persinyalan terkait NGF. Kesepuluh pasien dengan degenerasi neuron akibat penyakit alzheimer memberikan respons terhadap NGF. Seluruh pasien menunjukkan respon tropik terhadap NGF dalam bentuk pertumbuhan axonal menuju sumber NGF. Hipertrofi neuron kolinergik ditunjukkan pada sisi otak yang diterapi gen NGF dibandingkan dengan sisi otak yang tidak dilakukan terapi gen (p < 0,05).[18] Pasien yang memperoleh NGF gen transfer termediasi adenoassociated virus (AAV) menunjukkan aktivasi persinyalan dan marker fungsional. Selain itu diketahui pula bahwa sel yang mengalami degenerasi dapat terinfeksi dengan gen terapeutik sehingga proses persinyalan kembali teraktivasi. Selain itu tidak ditemukan efek samping patologis terkait NGF. Hasil tersebut menunjukkan bahwa neuron otak yang terdegenerasi tetap memiliki kemampuan merespon terhadap NGF dengan adanya pertumbuhan axonal, hipertrofi sel, dan aktivasi marker fungsional, Pertumbuhan terinduksi NGF dapat bertahan selama 10 tahun setelah transfer gen, dan terapi gen NGF aman pada jangka waktu yang panjang dan dapat melanjutkan ke tahap uji klinis selanjutnya.[18]

 

Hambatan dan Permasalahan NGF Sebagai Terapi Alzheimer

Meskipun NGF tidak terbukti menyebabkan efek samping anatomis pada pasien setelah terapi, studi lain menunjukkan bahwa NGF menyebabkan perubahan pada beberapa sistem lain yang tidak merespon NGF. Hambatan lain adalah administrasi NGF yang berisiko. Apabila administrasi dilakukan di perifer, NGF tidak dapat menembus sawar darah-otak karena ukuran dan polaritasnya. Sedangkan bila administrasi dilakukan di sistem ventrikel otak, NGF memicu terjadinya beberapa efek samping. Efek samping yang tidak dapat ditoleransi yaitu distribusinya yang luas hingga mencapai neuron nosiseptif pada ganglia dorsal sehingga menyebabkan nyeri, stimulasi hipotalamus yang mengakibatkan penurunan berat badan pasien dan migrasi sel Schwann menuju medula spinalis.[19] Selain itu, administrasi NGF eksogen memakan biaya yang cukup besar.[20]

 

Untuk mencegah berbagai efek samping di sistem yang tidak diinginkan terdapat beberapa solusi seperti menggunakan cell line penghasil NGF, terenkapsulasi, dan diadministrasikan secara lokal. Kemungkinan lain adalah dengan menggunakan small molecule seperti L-735.000; sebuah derivat staurospine yang berperan untuk mempotensiasi persinyalan neurotropin terhadap TRKA. Akan tetapi metode ini baru diuji secara in vitro, dan masih memerlukan penelitian lebih lanjut. Hambatan yang lain adalah NGF juga berikatan dengan p75 NTR sehingga berpeluang untuk memicu apoptosis sel, apabila penurunan ekspresi TRKA terjadi secara signifikan, sehingga penelitian untuk pendekatan terapi dengan kembali menyeimbangkan TRKA/p75 NTR perlu dipertimbangkan.[8}

 

Peluang Pengembangan dan Penelitian NGF Sebagai Tatalaksana Alzheimer

Untuk administrasi NGF, kriteria yang harus dipenuhi adalah jumlah yang cukup untuk menstimulasi sel saraf dengan efektif serta distribusi yang dibatasi pada area yang berdegenerasi agar tidak terjadi efek samping pada area lain. Terapi gen NGF baik secara ex vivo maupun in vivo telah memenuhi kriteria diatas. Terapi gen in vivo yang paling potensial saat ini dengan menggunakan vektor adenoassociated virus 2 adalah terapi gen AAV2-NGF. Gene delivery dengan transfer gen terbukti aman dengan distribusi terbatas pada lingkup 2-5 mm dan memiliki efikasi tinggi pada pencegahan kematian sel kolinergik basal serta efektif menstimulasi fungsi sel saraf.[19]

 

Studi lain yang dilakukan oleh Salvinelli et al menunjukkan hasil percobaan adanya peningkatan efek NGF terhadap sel neuron otak apabila diberikan bersama dengan larutan fisiologis saline isotonis bertekanan tinggi. Pemberian larutan fisiologis saline pada PEL 7g/ram per detik dengan waktu emisi 0.5 detik meningkatkan sebanyak 25% jumlah NGF pada bulbus olfaktorius, hipokampus, korteks dan septum.[20]

 

gambar-3-kak-dela

Gambar 3. Kadar NGF pada bulbus olfaktorius, hipokampus, korteks dan septum[21]

 

Studi tersebut menunjukkan bahwa pemberian larutan fisiologis saline isotonis bertekanan tinggi melalui nasal spray dapat menjadi terapi tinnitus dan gangguan ujung saraf sensoris pada pasien SNHL (sensory neural hearing loss). Selain itu, larutan saline bertekanan tinggi juga membantu peningkatan jumlah NGF pada neuron kolinergik otak yang berperan besar pada penyakit Alzheimer. Efek saline tidak hanya terbatas pada peningkatan jumlah NGF dan reseptornya, namun juga pada ekspresi messenger RNA sehingga memperbaiki gangguan memori dan perilaku. Pemberian larutan fisiologis saline isotonis bertekanan tinggi meningkatkan NGF endogen sehingga bersifat protektif terhadap neuron NGF-damaged, terutama pada pasien dengan penyakit neurologis seperti Parkinson dan Alzheimer.[21]

 gambar-4-kak-dela

Gambar 4. Hasil analisis Western blot pada reseptor NGF berafinitas rendah (reseptor p75) setelah 10 hari pemberian nasal spray larutan fisiologis saline isotonis bertekanan tinggi.[21]

 gambar-5-kak-dela

Gambar 5. Hasil analisis Western blot pada reseptor NGF berafinitas tinggi (protein Trk A) setelah pemberian nasal spray larutan fisiologis saline isotonis bertekanan tinggi.[21]

 

Agar dapat menyembuhkan penyakit Alzheimer, terapi NGF harus disertai dengan dukungan trophic factors, baik endogen maupun eksogen, untuk mencegah kematian neuron yang memicu progresi penyakit Alzheimer. Solusi yang dapat diteliti adalah penggunaan sel punca untuk menggantikan peran fibroblast. Sel punca berasal dari saraf sehingga akan lebih mudah terintegrasi ke dalam otak dan termobilisasi menuju area tertentu di bawah pengaruh sinyal kimia. Sel punca saraf juga terbukti dapat beradaptasi pada berbagai variasi gangguan saraf dan dapat memproduksi trophic factors secara stabil.[19]

 

SIMPULAN

Nerve Growth Factor (NGF) berperan penting untuk mempertahankan keseimbangan pertumbuhan, kesintasan dan kematian sel. Pada penyakit Alzheimer, ditemukan gangguan pada sistem neurotropik NGF. Terdapat pula penurunan ekspresi TRKA pada proyeksi kolinergik menuju korteks/ hipokampus dan di basal forbrain cholinergic neuron (BFCN) sehingga terjadi gangguan fungsi kognitif pada fase prodromal/Alzheimer ringan terjadi degenerasi neuron, serta kehilangan fungsi memori pada penyakit Alzheimer berat.

 

Selain karena NGF terbukti memiliki peran yang sangat penting dalam perkembangan penyakit Alzheimer. terapi saat ini pun belum dapat mengembalikan fungsi neuron yang terdegenerasi. Menyadari hal tersebut, potensi NGF sebagai terapi penyakit Alzheimer sangat menjanjikan dan perlu dikembangkan. Terdapat tiga metode utama terapi dengan target NGF antara lain administrasi NGF eksogen, transplantasi graft jaringan otak fetus atau biomaterial pensekresi NGF, dan terapi gen NGF. Metode yang paling berpotensi untuk dikembangkan adalah terapi gen NGF, baik dilakukan secara ex vivo dengan memodifikasi sel untuk menghasilkan NGF kemudian ditransplantasikan, atau secara in vivo dengan transfeksi jaringan otak dengan gen penghasil NGF menggunakan vektor virus. Uji coba metode terapi gen secara in vivo dan ex vivo pada manusia menunjukkan hasil positif ditandai dengan adanya pertumbuhan aksonal, hipertrofi sel, dan aktivasi marker fungsional. Terapi gen NGF juga tidak menunjukkan efek samping terkait NGF pada jangka waktu panjang. Oleh karena itu, pemanfaatan NGF sebagai agen terapeutik memberikan peluang selain untuk mencegah degenerasi neuron lebih lanjut, juga mengembalikan fungsi dari sel yang mengalami degenerasi

 

Meskipun memberikan hasil positif, modalitas terapi dengan target NGF ini memiliki beberapa keterbatasan, diantaranya adalah efek samping yang dihasilkan. Terapi NGF menggunakan NGF eksogen langsung dapat memicu rasa nyeri dan penurunan berat badan, terapi gen dengan graft jaringan otak fetus sulit diaplikasikan dan terkandala permasalahan etik, sementara administrasi terapi gen NGF masih terbatas pada pemberian melalui intraserebral yang invasif meskipun di penelitan Tuszynski MH, et al disebutkan bahwa metode ini tidak menyebabkan efek samping patologis. Beberapa peluang penggunaan dan penelitian terkait NGF sebagai pengobatan alternatif Alzheimer adalah dengan memanfaatkan virus AAV tipe 2 sebagai carrier gen NGF, menggunakan sel punca untuk menggantikan peran fibroblas, serta menggunakan nasal spray larutan saline isotonis bertekanan tinggi sebagai adjuvan terapi gen NGF untuk meningkatkan NGF endogen.

 

SARAN

Perlu penelitian lebih lanjut khususnya dalam efikasi, prosedur yang lebih aman, serta efek samping terapi dengan target NGF ini, khususnya terapi gen. Selain itu perlu dipertimbangkan pula pengembangan modalitas serupa untuk penyakit neurodegeneratif lain, seperti Parkinson.

 

Daftar Pustaka

 

  1. Seeley WW, Miller BL. Alzheimer disease and other dementias. In: Kasper DL, Fauci SA, Hasuer SL, Longo DL, Jameson JL, Loscalzo J, et al. Harrison’s principles of internal medicine. 19th New York: McGraw-Hill Education; 2015.
  2. Alzheimer’s Disease International. Dementia: a public health problem. Geneva: World Health Organization; 2015.
  3. Williams BJ, Eriksdotter-Jonhagen M, Granholm A. Nerve growth factor in treatment and pathogenesis of Alzheimer’s disease. Prog in Neurobio. 2006; 80(3): 114-28.
  4. Amtul Z. Why therapies for Alzheimer’s disease do not work: Do we have consensus over the path to follow? Ageing Research Reviews 2016;25:70–84
  5. Sofroniew MV,Howe CL,Mobley WC.Nerve growth factor signaling,neuroprotection,and neural repair. Annu Rev Neurosci. 2010; 24:1217-81. Review.
  6. Freund-Michel V,Bertrand C,Frossard N. TrkA signalling pathways in human airway smooth muscle cell proliferation. Cell Signal. 2005.
  7. Chao MV,Rajagopal R,Lee FS. Neurotrophin signalling in health and disease. Clin Sci (Lond). 2006 Feb;110(2):167-73.
  8. Williams BJ, Eriksdotter-Jonhagen M, Granholm A. Nerve growth factor in treatment and pathogenesis of Alzheimer’s disease. Prog in Neurobio. 2010; 80(3): 114-28.
  9. Counts SE, Mufson EJ. The role of nerve growth factor receptors in cholinergic basal forebrain degeneration in prodromal Alzheimer disease. J. Neuropathol. Exp. Neurol., 2005; 64:263–72
  10. Guillozet AL, Weintraub S, Mash DC, Mesulam MM. Neurofibrillary tangles, amyloid, and memory in aging and mild cognitive impairment. Arch. Neurol., 2003;60:729-36
  11. Wu CK, Thal L, Pizzo D, Hansen L, Masliah E, Geula C. Apoptotic signals within the basal forebrain cholinergic neurons in Alzheimer’s disease. Exp. Neurol. 2015; 195: 484-96
  12. Albeck D, Mesches MH, Juthberg S, Browning M, Bickford PC, Rose GM, Granholm AC. Exogenous NGF restores endogenous NGF distribution in the brain of the cognitively impaired aged rat. Brain Res. 2003; 967:306–10.
  13. Jonhagen ME. Nerve growth factor treatment in dementia. Alzheimer Dis. Assoc. Disord. 2005: 14 (Suppl. 1): S31–8
  14. Willis L, Quintero EM, Nelson M, Granholm A. Regulation of trophic factor expression by innervating target regions in intraocular double transplants. Cell Transplant. 2005; 14:21–9
  15. Dalrymple-Alford JC, Behavioral effects of basal forebrain grafts after dorsal septo-hippocampal pathway lesions. Brain Res. 1994; 661:243–58
  16. Mahoney MJ, Saltzman WM. Millimeter-scale positioning of a nerve-growth-factor source and biological activity in the brain. Natl. Acad. Sci. 2011;96: 4536–39
  17. Tuszynski MH, Blesch A. Nerve growth factor: from animal models of cholinergic neuronal degeneration to gene therapy in Alzheimer’s disease. Brain Res. 2004; 146: 441–49
  18. Tuszynski MH, Yang JH,Barbara D, Hoi-Sang U, Bakay RAE, Pay MM, Masliah E, Conner JM, Kobalka P, Roy R, NagaharaAH. Nerve growth factor gene therapy: activation of neuronal responses in Alzheimer’s disease. JAMA Neurol. 2015;72(10):1139-47
  19. Ebert AD, Svendsen CN. A new tool in the battle against Alzheimer’s disease and aging: ex vivo gene therapy. Rejuvenation Res 2005;8(3):134.
  20. Tuszynski MH, Thal L, Pay M. Salmon DP, U HS, Bakay R, et al. A phase 1 clinical trial of nerve growth factor gene therapy for Alzheimer disease. Nature med 2005;11(5):551-2.
  21. Salvinelli F, Frari V, Rocco ML, D’Eramo A, Salvinelli E, Salvinelli B, et al. High-pressure physiological saline isotonic solution administration enhances brain NGF and NGF-receptors expression. Eur Rev for Med and Pharmacol Sci 2015;19(1):382

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *