Sumsum tulang, jaringan lunak yang terdapat di dalam sebagian besar tulang kita, menghasilkan sel-sel darah merah serta sel-sel kekebalan tubuh yang membantu melawan infeksi dan menyembuhkan luka. Menurut sebuah penelitian baru yang dilakukan pada tikus dan manusia, terdapat terowongan-terowongan kecil dari sumsum tulang kepala menembus lapisan otak dan dapat memberikan rute singkat untuk sel-sel kekebalan yang merespon luka-luka yang disebabkan oleh stroke dan gangguan otak lainnya. Studi ini didanai sebagian oleh National Institutes of Health dan diterbitkan di Nature Neuroscience.
“Kita selalu berpikir bahwa sel-sel kekebalan dari lengan dan kaki kita melakukan perjalanan melalui darah ke jaringan otak yang rusak. Temuan ini menunjukkan bahwa sel – sel kekebalan tubuh malah mengambil jalan pintas untuk tiba di daerah peradangan,” kata Francesca Bosetti, direktur program di Institut Nasional NIH dari Gangguan Neurologis dan Stroke (NINDS), yang menyediakan dana untuk penelitian. “Peradangan memainkan peran penting dalam banyak gangguan otak dan adalah mungkin bahwa saluran yang baru dijelaskan ini mungkin penting dalam sejumlah kondisi. Penemuan saluran ini membuka banyak jalan baru penelitian.”
Menggunakan alat canggih dan pewarna khusus sel pada tikus, Matthias Nahrendorf, profesor dari Harvard Medical School dan Massachusetts General Hospital di Boston, dan rekan-rekannya mampu membedakan apakah sel-sel kekebalan tubuh melakukan perjalanannya menuju jaringan otak yang rusak akibat stroke atau meningitis, berasal dari sumsum tulang di tengkorak atau tibia, tulang besar. Dalam studi ini, para peneliti berfokus pada neutrofil, jenis sel kekebalan tertentu, yang merupakan salah satu yang pertama tiba di lokasi cedera.
Hasil analisa pada otak tikus menunjukkan bahwa selama stroke, tengkorak lebih mungkin untuk memasok neutrofil ke jaringan yang terluka daripada tibia. Sebaliknya, untuk menindaklanjuti serangan jantung, tengkorak dan tibia memberikan jumlah neutrofil yang sama ke jantung, di mana keduanya berada jauh daerah tersebut.
Kelompok Dr. Nahrendorf juga mengamati bahwa enam jam setelah stroke, neutrofil di sumsum tulang tengkorak jumlahnya lebih sedikit daripada di sumsum tulang tibia, menunjukkan bahwa sumsum tengkorak melepaskan lebih banyak sel ke lokasi cedera. Temuan ini menunjukkan bahwa sumsum tulang di seluruh tubuh tidak secara seragam menyumbangkan sel-sel kekebalan untuk membantu jaringan yang terluka atau terinfeksi dan menunjukkan bahwa otak yang cedera dan sumsum tulang tengkorak dapat “berkomunikasi” dalam beberapa cara yang menghasilkan respon langsung dari leukosit yang berdekatan.
Tim Dr. Nahrendorf menemukan bahwa perbedaan dalam aktivitas sumsum tulang selama peradangan dapat ditentukan oleh stromal cell-derived factor-1 (SDF-1), sebuah molekul yang menjaga sel imun di sumsum tulang. Ketika tingkat SDF-1 menurun, neutrofil dilepaskan dari sumsum. Para peneliti mengamati tingkat SDF-1 menurun enam jam setelah stroke, tetapi hanya di sumsum tulang tengkorak, dan tidak di tibia. Hasilnya menunjukkan bahwa penurunan tingkat SDF-1 mungkin merupakan respons terhadap kerusakan jaringan lokal dan waspada dan memobilisasi hanya sumsum tulang yang paling dekat dengan lokasi peradangan.
Selanjutnya, Dr. Nahrendorf dan rekan-rekannya ingin melihat bagaimana neutrofil tiba di jaringan yang terluka.
“Kami mulai memeriksa tengkorak dengan sangat hati-hati, melihatnya dari semua sudut, mencoba mencari tahu bagaimana neutrofil masuk ke otak,” kata Dr. Nahrendorf. “Tanpa diduga, kami menemukan saluran kecil yang menghubungkan sumsum langsung dengan lapisan luar otak.”
Dengan bantuan teknik pencitraan tingkat tinggi, para peneliti mengamati neutrofil bergerak melalui saluran. Darah biasanya mengalir melalui saluran dari interior tengkorak ke sumsum tulang, tetapi setelah stroke , neutrofil terlihat bergerak ke arah yang berlawanan untuk mendapatkan jaringan yang rusak .
Tim Dr. Nahrendorf mendeteksi saluran di seluruh tengkorak serta di tibia, yang mengarahkan mereka untuk mencari fitur serupa di tengkorak manusia. Pencitraan rinci sampel tengkorak manusia yang diperoleh dari operasi menemukan kehadiran saluran. Saluran di tengkorak manusia berdiameter lima kali lebih besar dibandingkan dengan yang ditemukan pada tikus. Pada tengkorak manusia dan tikus, saluran-saluran itu ditemukan di kedua lapisan dalam dan luar tulang.
Penelitian di masa depan akan berusaha mengidentifikasi jenis sel lain yang berjalan melalui terowongan yang baru ditemukan dan peran yang dimainkan oleh struktur ini dalam kesehatan dan penyakit.
