Gejalanya ditandai dengan hilangnya memori secara progresif, kebingungan, dan perubahan dalam pemikiran serta perilaku. Gejala gangguan pada otak ini dikaitkan para ilmuwan dengan dua jenis penumpukan protein di otak.
Namun, bagaimana penumpukan sampah protein ini terbentuk dan terakumulasi, serta apakah sampah ini menyebabkan penyakit atau dampak dari penyakitnya masih belum jelas.
Dilansir dari laman psypost.org, salah satu hipotesis dari penyebab penyakit Alzheimer adalah adanya masalah dengan mekanisme pembuangan sisa-sisa limbah protein di otak. Tim peneliti membuat penemuan ini dengan terlebih dahulu mempelajari sistem serupa pada otak laba-laba, karena neuron laba-laba lebih besar dan lebih mudah dipelajari ketimbang manusia, sehingga peneliti dapat mengamati perubahan ini dengan lebih detail.
Kabar baiknya, sebuah studi baru yang diterbitkan dalam Journal of Comparative Neurology telah mengidentifikasi sistem pembersihan limbah yang sebelumnya tidak diketahui di otak manusia dan tampaknya memainkan peran kunci dalam menjaga kesehatan saraf otak (neuron).
Para peneliti menemukan sel glial khusus menggunakan saluran kecil untuk menarik limbah dari neuron ke dalam struktur yang menyerupai wadah mikroskopis. Ketika sistem ini mengalami kerusakan struktural, hal tersebut dapat menyebabkan pembengkakan parah dan kerusakan neuron—tanda khas penyakit Alzheimer.
Penelitian terbaru ini dipimpin Ruth Fabian-Fine dari Saint Michael's College, ia telah mempelajari degenerasi otak pada laba-laba pengembara Amerika Tengah. Beberapa laba-laba di laboratoriumnya menunjukkan tanda-tanda awal degenerasi saraf, yang mendorongnya menyelidiki struktur otak mereka lebih dekat.
Ia menemukan jaringan sel glial membentuk “saluran” terbungkus mielin yang meluas ke dalam neuron untuk membuang puing-puing sel. Saluran-saluran ini tampaknya merupakan sistem pembersihan bawaan untuk otak. Ketika proses tersebut gagal, neuron laba-laba berlubang dan mati.
“Penemuan ini benar-benar tidak disengaja. Kami bekerja dengan sistem model invertebrata menggunakan laba-laba pengembara Amerika Tengah, Cupiennius salei. Ketika saya pindah ke Amerika Serikat, banyak hewan yang menunjukkan tanda-tanda perilaku degenerasi saraf pada usia muda, padahal seharusnya mereka tidak mengalami gejala ini,” jelas Fabian-Fine, seorang profesor biologi dan ilmu saraf.
Untuk menyelamatkan koloni tersebut, peneliti menyelidiki penyebab merosotnya sistem saraf pada hewan tersebut. Ditemukan masalahnya adalah kelainan struktural dari sistem saluran yang awalnya Fabian-Fine temukan saat melakukan penelitian doktoral di Jerman.
Penelitiannya menunjukkan sistem yang terpengaruh adalah saluran glial yang membuang limbah dari neuron laba-laba. Karena sistem ini gagal secara struktural pada laba-laba yang mengalami degenerasi, akibatnya neuron-neuron yang ada di dalamnya mengalami kehabisan zat.
“Saya kemudian menemukan bahwa alasan mengapa sistem ini gagal di Amerika Serikat dan tidak di laboratorium saya di Jerman atau Kanada adalah karena suhu di dalam ruangan laba-laba lebih rendah. Hal ini menyebabkan enzim-enzim penting yang menjaga protein struktural penting dalam sistem ini melambat, yang menyebabkan terjadinya degenerasi saraf.”
Menyadari potensi pentingnya sistem ini, Fabian-Fine berkolaborasi dengan ahli neuropatologi John C. DeWitt dari Universitas Vermont. Bersama-sama, mereka meneliti jaringan otak dari tikus dan manusia, baik yang sehat maupun yang telah meninggal karena penyakit Alzheimer.
Dengan menggunakan teknik pencitraan canggih, termasuk mikroskop elektron dan pelabelan RNA, mereka menemukan sistem saluran glial yang hampir sama pada jaringan hipokampus manusia. Saluran ini dibentuk oleh sel glial ependymal, yang mengekspresikan protein saluran air aquaporin-4 dan memperpanjang proyeksi mielinisasi panjang ke neuron-neuron di dekatnya.
Pada otak manusia yang sehat, proyeksi ini membuang limbah seluler secara efisien dengan membentuk struktur wadah limbah kecil di dalam neuron. Namun pada jaringan dari pasien Alzheimer, sistem ini tampak rusak. Sel-sel glial menjadi bengkak dan berubah bentuk, dan proyeksi mereka meluas menjadi struktur bulat besar yang penuh dengan puing-puing seluler.
Pembengkakan ini sering disertai dengan hilangnya sitoplasma secara bertahap pada neuron, yang pada akhirnya membuat neuron menjadi kosong dan mati. Para peneliti mengusulkan istilah baru untuk proses ini: “gliaptosis,” suatu bentuk kematian neuron yang diinduksi oleh glial.
Tim peneliti juga menemukan struktur penampung limbah ini ditandai oleh protein yang terkait dengan Alzheimer, termasuk amiloid beta, tau, dan presenilin I. Pada tahap awal degenerasi, protein-protein ini tampak terakumulasi pada tonjolan glial kecil yang telah menginvasi neuron.
Pada tahap lanjut, struktur yang dipenuhi limbah ini meluas dan membanjiri interior neuron, selaras dengan tampilan seperti spons dan berongga yang sering terlihat pada jaringan otak yang terkena Alzheimer.
Penelitian ini menimbulkan pertanyaan pemahaman tradisional tentang mielinisasi otak. Mielin biasanya dianggap sebagai zat yang mengisolasi akson untuk membantu mereka mengirimkan sinyal listrik. Namun, temuan ini menunjukkan beberapa sel glial yang bermielin mungkin memiliki fungsi berbeda, yaitu membuang limbah.
Saluran glial yang panjang dan tipis ini menembus neuron dan mengeluarkan limbah. Proses ini tampaknya bergantung pada aquaporin-4, protein yang memfasilitasi pergerakan air melintasi membran sel. Para peneliti mengusulkan “aliran curah” yang digerakkan oleh air membantu memindahkan puing-puing dari neuron ke dalam sel glial, yang kemudian dapat dibuang melalui saluran drainase.
Para peneliti melihat pola yang sama pada neuron laba-laba. Sistem saluran glial tampak utuh dan fungsional, dengan struktur pembuangan limbah yang terlihat jelas pada laba-laba yang sehat. Pada laba-laba yang lebih tua atau mengalami degenerasi, saluran-saluran tersebut menjadi tidak teratur dan meluas, menyebabkan keruntuhan neuron.
Salah satu implikasi yang mencolok dari penelitian ini adalah sistem pembersihan otak mungkin secara evolusioner sudah ada sejak lama. Fakta laba-laba dan manusia memiliki mekanisme yang sama menunjukkan mekanisme ini telah dipertahankan selama ratusan juta tahun.
Menandakan pentingnya sistem ini dalam menjaga fungsi otak yang sehat di seluruh spesies. Namun, hal ini juga bisa menunjukkan kerentanan yang sama: jika sistem ini rusak, akibatnya adalah degenerasi saraf.
Tim Fabian-Fine berencana terus menyelidiki fitur struktural dan molekuler dari sistem saluran glial ini. Tujuannya untuk lebih memahami protein dan proses yang terlibat sehingga mereka dapat mengidentifikasi apa yang salah selama penyakitnya terjadi dan bagaimana hal itu dapat dicegah. Mereka berharap dengan memetakan sistem yang terabaikan ini, mereka dapat membuka jalur baru untuk mengobati Alzheimer dan bentuk demensia lainnya. (Alfi Loya Zirga)
Cek Berita dan Artikel yang lain di
Google News
