Peran Sel Darah Merah Tidak Sesederhana yang Dikira

SEBUAH studi baru menunjukkan bahwa sel darah merah berperan aktif dalam membantu mengencangkan dan mengontraksikan gumpalan, yang berperan dalam pengobatan gangguan pembekuan darah.

Penelitian baru mengungkapkan bahwa sel darah merah memainkan peran aktif yang tak terduga dalam mengencangkan gumpalan darah. Temuan ini dapat mengubah cara menangani penyakit yang berhubungan dengan pembekuan darah.

Selama bertahun-tahun, para ilmuwan percaya bahwa sel darah merah hanya ikut serta dalam pembentukan gumpalan tanpa melakukan banyak hal.

Sebuah studi baru dari Universitas Pennsylvania kini menunjukkan bahwa sel darah merah berperan aktif dalam membantu mengencangkan dan mengontraksikan gumpalan.

“Penemuan ini mengubah cara kita memahami salah satu proses terpenting dalam tubuh,” kata Rustem Litvinov, peneliti senior di Perelman School of Medicine (PSOM) dan rekan penulis studi tersebut dikutip dari laman Scietech Daily.

“Hal ini juga membuka pintu bagi strategi baru untuk mempelajari dan berpotensi mengobati gangguan pembekuan darah yang menyebabkan perdarahan berlebih atau gumpalan berbahaya, seperti yang terlihat pada stroke,” ungkapnya.

Penelitian yang baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Blood Advances ini menantang keyakinan lama bahwa hanya trombosit fragmen kecil yang bertanggung jawab untuk menutup luka yang bertanggung jawab atas kontraksi gumpalan.

Tim Penn menunjukkan bahwa sel darah merah sendiri berperan langsung dalam memperkuat dan menstabilkan gumpalan saat menyusut.

“Sel darah merah telah dipelajari sejak abad ke-17,” kata rekan penulis Prashant Purohit, Profesor Teknik Mesin dan Mekanika Terapan di Penn Engineering. “Fakta yang mengejutkan adalah kita masih menemukan hal-hal baru tentang mereka pada abad ke-21,” paparnya.

Temuan Tak Terduga

Hingga saat ini, para peneliti percaya bahwa hanya trombosit yang bertanggung jawab atas kontraksi gumpalan. Fragmen sel kecil ini menarik untaian protein fibrin yang seperti tali untuk mengencangkan dan menstabilkan gumpalan.

“Sel darah merah dianggap sebagai pengamat pasif,” kata rekan penulis John Weisel, Profesor Biologi Sel dan Perkembangan di PSOM dan afiliasi kelompok pascasarjana Bioteknologi di Penn Engineering. “Kami pikir mereka hanya membantu gumpalan untuk membuat segel yang lebih baik,” ucapnya.

Asumsi itu mulai terbantahkan ketika Weisel dan Litvinov menjalankan tes yang mereka perkirakan akan gagal. Mereka menciptakan gumpalan darah tanpa trombosit. “Kami tidak menduga akan terjadi apa-apa,” kata Weisel. “Sebaliknya, gumpalan menyusut lebih dari 20 persen,” tambahnya.

Untuk memeriksa ulang hasil mereka, tim Universitas Pennsylvania mengulangi percobaan menggunakan darah biasa yang diolah dengan bahan kimia untuk memblokir aktivitas trombosit. Gumpalan tersebut tetap berkontraksi.

“Saat itulah kami menyadari bahwa sel darah merah pasti melakukan lebih dari sekadar mengisi ruang,” kata Litvinov.

Memodelkan Mekanika

Untuk mengetahui bagaimana sel darah merah mendorong perilaku tak terduga ini, tim tersebut berkonsultasi dengan Purohit, seorang insinyur mekanik yang terlatih. Sebagai pakar material lunak seperti gumpalan darah dan gel, Purohit mengembangkan model matematika yang menunjukkan bahwa sel darah merah memadat terutama karena “deplesi osmotik.”

Deplesi osmotic merupakan efek dari peningkatan tekanan osmotik dalam larutan di sekitarnya. Ketika koloid berada cukup dekat, yaitu ketika volume yang dikeluarkan saling tumpang tindih, zat deplesi dikeluarkan dari daerah antarpartikel yang membuat di antara koloid ini kemudian menjadi fase pelarut murni.

Pembekuan Darah

Proses ini juga menjelaskan bagaimana partikel dalam koloid campuran seperti cat, susu, atau air berlumpur dapat berkumpul dan membentuk gugus ketika kondisi di sekitarnya berubah.

“Pada dasarnya, protein dalam cairan di sekitarnya menciptakan ketidakseimbangan tekanan yang mendorong sel darah merah menyatu,” kata Purohit. “Gaya tarik ini menyebabkan mereka memadat lebih rapat, membantu gumpalan berkontraksi bahkan tanpa trombosit,” terang.

Saat darah mulai menggumpal, protein seperti jaring yang disebut fibrin membentuk jaring yang menjebak sel darah merah dan menariknya agar saling berdekatan. “Penggumpalan ini membuka jalan bagi kekuatan deplesi osmotik untuk mengambil alih,” kata Purohit.

Setelah sel darah merah terkemas rapat di dalam jaring fibrin, protein dalam cairan di sekitarnya terdorong keluar dari ruang sempit di antara sel-sel. Hal ini menciptakan ketidakseimbangan: konsentrasi protein lebih tinggi di luar sel yang terkemas daripada di antara sel-sel, yang mengakibatkan perbedaan “tekanan osmotik.”

Perbedaan tekanan tersebut bertindak seperti tekanan dari luar, mendorong sel-sel darah merah agar semakin rapat. “Daya tarik ini menyebabkan sel-sel beragregasi dan mentransfer kekuatan mekanis ke jaringan fibrin di sekitarnya,” tambah Purohit. “Hasilnya adalah gumpalan yang lebih kuat dan lebih padat, bahkan tanpa aksi trombosit,” paparnya.

Memvalidasi Model

Penelitian sebelumnya menunjukkan kemungkinan penjelasan lain: bridging, di mana tarikan antar molekul kecil di permukaan sel darah merah menyebabkan mereka melekat. “Model kami menunjukkan bahwa efek bridging itu nyata,” kata Purohit, “tetapi jauh lebih kecil daripada efek deplesi osmotik,” ujar.

Untuk menguji model tersebut, penulis pertama Alina Peshkova, yang kini menjadi peneliti pascadoktoral Farmakologi di PSOM, melakukan serangkaian eksperimen pada gumpalan darah yang dimodifikasi.

Tanpa adanya molekul yang menyebabkan efek bridging, gumpalan darah tetap berkontraksi, tetapi hanya sedikit kontraksi yang terjadi dalam lingkungan yang dirancang untuk mencegah deplesi osmotik.

“Kami secara eksperimental mengonfirmasi apa yang diprediksi oleh model tersebut,” kata Peshkova. “Ini adalah contoh bagaimana teori dan praktik bekerja sama untuk saling mendukung,”  ujarnya.

Memerangi Penyakit

Memahami peran sel darah merah dalam pembentukan dan pematangan bekuan darah dapat menghasilkan pengobatan baru untuk kondisi seperti trombositopenia, di mana jumlah trombosit yang rendah dapat menyebabkan perdarahan yang tidak terkontrol.

Temuan ini juga dapat menjelaskan bagaimana bekuan darah pecah menjadi fragmen-fragmen yang bergerak melalui aliran darah dan menyebabkan penyumbatan yang dikenal sebagai emboli yang dapat memicu stroke.

“Pada akhirnya, model kami akan bermanfaat dalam memahami, mencegah, dan mengobati penyakit yang berkaitan dengan pembekuan darah di dalam aliran darah,” kata Purohit. hay