Ilmuwan Memperpanjang Umur Tikus Dengan Memulihkan Koneksi Otak-Tubuh

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Sangat mudah untuk menjelek-jelekkan lemak tubuh hanya sebagai lapisan bantalan yang tidak diinginkan yang diam-diam berada di bawah kulit. Namun sel-sel ini ternyata sangat aktif. Selain sebagai wadah penyimpanan energi, mereka juga memompa keluar berbagai macam hormon yang berinteraksi dengan banyak organ untuk mengontrol metabolisme, respon imun, dan bahkan reproduksi.

Mereka juga bisa mengatur umur panjang dengan pasangan yang tidak terduga: otak.

A baru studi pada tikus ditemukan “saluran telepon” antara jaringan lemak dan sekelompok neuron di dalam hipotalamus—wilayah di bagian bawah otak yang mengontrol fungsi dasar tubuh seperti pengaturan suhu dan pernapasan.

Saat masih muda, neuron ini memberi sinyal pada jaringan lemak untuk melepaskan energi yang menjadi bahan bakar otak. Seiring bertambahnya usia, garis tersebut putus. Sel-sel lemak tidak dapat lagi mengatur berbagai perannya, dan neuron kesulitan menyampaikan informasi melalui jaringannya.

Dengan menggunakan metode genetik dan kimia, tim menemukan penanda untuk neuron ini—protein yang disebut Ppp1r17 (menarik, saya tahu). Mengubah perilaku protein pada tikus tua dengan rekayasa genetika memperpanjang masa hidup mereka sekitar tujuh persen. Untuk rentang hidup manusia rata-rata 76 tahun, peningkatannya berarti lebih dari lima tahun.

Perawatan tersebut juga mengubah kesehatan tikus. Tikus suka berlari, tetapi kekuatannya menurun seiring bertambahnya usia. Mengaktifkan kembali neuron pada tikus tua menghidupkan kembali motivasi mereka, mengubah mereka dari orang yang suka bersantai menjadi pelari yang mengesankan.

“Kami menunjukkan cara untuk menunda penuaan dan memperpanjang masa hidup sehat pada tikus dengan memanipulasi bagian penting otak,” tersebut penulis studi Dr. Shin-ichiro Imai di Universitas Washington.

Internet Otak-Tubuh

Umur panjang itu rumit. Berbagai faktor mempengaruhi seberapa cepat jaringan dan organ kita menua, seperti kesalahan ketik genetik, peradangan, perubahan epigenetik, dan masalah metabolisme.

Namun ada kesimpulannya: Penelitian selama puluhan tahun pada berbagai spesies telah menemukan bahwa mengurangi kalori dan meningkatkan olahraga membuat banyak fungsi organ tetap muda seiring bertambahnya usia. Banyak manfaat yang didapat dari interaksi antara otak dan tubuh.

Otak tidak ada di dalam tong. Meskipun dilindungi oleh penghalang yang sangat selektif yang hanya memungkinkan molekul tertentu masuk, neuron bereaksi terhadap komponen darah yang melewati penghalang tersebut untuk mengubah fungsinya—misalnya, mempertahankan fungsi pembelajaran dan memori di usia tua.

Penelitian terbaru semakin menunjukkan berbagai saluran komunikasi antara otak dan otot, kerangka, dan hati. Setelah berolahraga, misalnya, protein yang dilepaskan oleh tubuh mengubah fungsi otak, meningkatkan pembelajaran dan memori pada tikus yang menua dan, dalam beberapa kasus, manusia lanjut usia. Ketika saluran komunikasi ini rusak, maka akan memicu masalah kesehatan yang berhubungan dengan penuaan dan membatasi masa hidup dan rentang kesehatan (jumlah tahun sehat).

Koneksi otak-tubuh bekerja dua arah. Terletak jauh di dasar otak, hipotalamus mengatur banyak sekali hormon untuk mengubah fungsi tubuh. Dengan sekresi hormonalnya, wilayah otak mengirimkan arahan ke berbagai organ termasuk hati, otot, usus, dan jaringan lemak, sehingga mengubah perilakunya seiring bertambahnya usia.

Sering dijuluki sebagai “pusat kendali penuaan”, hipotalamus telah lama menjadi target para peneliti umur panjang.

Pada tahun 2013, sebuah tim menemukan bahwa memprogram ulang respon imun di wilayah otak bisa meningkatkan rentang hidup. Pada tahun yang sama, tim Imai menemukan mengaktifkan wilayah otak memutar balik waktu pada tikus tua. Seperti rekan-rekannya yang lebih muda, mereka lebih banyak berolahraga, memiliki metabolisme yang lebih sehat, dan lebih mudah menjaga suhu tubuh di lingkungan di luar zona nyaman mereka. Mereka juga tidur lebih nyenyak, dan otak mereka mengirimkan arahan yang tepat ke otot-otot mereka, membiarkan mereka melakukan parkour di sekitar lingkungan mereka.

Namun sebuah pertanyaan menggerogoti tim: Mengapa ini berhasil?

Garis Terbuka

Studi baru ini memburu neuron di hipotalamus yang menghubungkan jaringan lemak ke otak dan umur panjang.

Mereka pertama kali memusatkan perhatian pada subset neuron di hipotalamus dari kumpulan yang sebelumnya diketahui mengatur penuaan. Sel-sel ini memiliki protein tingkat tinggi yang disebut Ppp1r17—pada dasarnya, penanda yang membedakannya dari semua jenis sel lain di hipotalamus—dan menjangkau jauh ke seluruh otak dan ke dalam tubuh.

Neuron “dapat memberi sinyal ke jaringan tertentu dan mengatur fungsinya,” tulis tim tersebut. Dengan kata lain, mereka berpotensi membangun koneksi otak-tubuh.

Untuk menguji teori tersebut, tim secara genetik menghilangkan Ppp1r17 di hipotalamus tikus berumur tiga bulan—kira-kira seusia remaja. Dalam waktu dua bulan, ukuran makhluk itu membengkak. Mereka mulai berpesta selama waktu tidur dan tidak lagi merasakan keinginan untuk berlari dengan roda lari—sebuah hobi favorit sebelumnya.

Perubahan tersebut menarik perhatian tim. Mengurangi kalori dan berolahraga diketahui meningkatkan rentang kesehatan pada tikus laboratorium dan mungkin pada manusia.

Dengan analisis molekuler, tim menemukan bahwa neuron dengan Ppp1r17 mengubah perilaku sel-sel lemak. Protein tersebut mengapung di sekitar nukleus—struktur mirip kenari yang membungkus DNA kita—dan bagian sel lainnya.

Pada tikus muda, ia berada di dalam nukleus dan mengaktifkan jalur saraf yang mengatur jaringan lemak. Ini mengarahkan sel-sel lemak untuk melepaskan simpanan energi selama berolahraga, misalnya, dan untuk memompa keluar protein yang menyediakan energi di otak. Seiring bertambahnya usia, seluruh lingkaran rusak. Protein tersebut berpindah dari nukleus ke bagian lain neuron, menghalangi komunikasi dengan sel-sel lemak.

Dalam upaya memulihkan sistem pada tikus yang menua, tim secara genetik mengubah protein “pesawat ulang-alik” untuk mengangkut Ppp1r17 kembali ke nukleus. Trik ini memperlambat tanda-tanda penuaan.

Sementara itu, sel-sel lemak tikus juga diremajakan. Mereka dengan mudah memompa hormon yang penting untuk menjaga kesehatan hipotalamus. Daripada mendekam di sofa, tikus-tikus itu memilih berlari dengan rodanya. Dibandingkan dengan rekan-rekannya yang berusia sama, mereka memiliki bulu yang halus dan berkilau, pertanda awet muda dan sehat.

Hasilnya menunjukkan bahwa memindahkan Ppp1r17 kembali ke dalam nukleus akan menjaga kesehatan tikus bahkan di usia tua. Dan “yang luar biasa,” tulis tim tersebut, tikus-tikus hasil rekayasa tersebut hidup lebih lama sekitar tujuh persen dibandingkan tikus-tikus lainnya.

Dengan menggunakan teknologi lain yang secara khusus menyimpan protein di dalam nukleus, tim merekapitulasi hasilnya. Tikus tua ini juga berlari seperti angin, menjaga jaringan lemaknya tetap berfungsi, dan mengalami peningkatan masa hidup dibandingkan dengan tikus seusianya.

Studi ini adalah yang terbaru untuk memetakan jalan raya antara tubuh dan otak dalam mengejar umur panjang. Tim ini terus mencari cara untuk mengoptimalkan umpan balik lemak ke otak seiring bertambahnya usia.

Gambar Kredit: Sandy Millar / Unsplash