Pikun Akibat Penuaan Otak Dapat Dipulihkan

Penumpukan protein yang disebut aktin filamen (F-aktin) di otak menghambat pembuangan limbah seluler, termasuk DNA, lipid, protein, dan organel. Penumpukan limbah yang dihasilkan mengurangi fungsi neuron dan berkontribusi pada penurunan kognitif.

Manusia bukan satu-satunya yang menjadi pelupa seiring bertambahnya usia karena hewan seperti lalat buah juga mengalaminya. Namun karena lalat buah memiliki rentang hidup hanya sekitar dua bulan, dapat menjadi model yang berguna untuk memahami penurunan kognitif yang terjadi seiring bertambahnya usia.

Sebuah studi baru oleh tim peneliti dari University of California - Los Angeles (UCLA) yang dipublikasikan di Nature Communications menunjukkan bahwa ketika protein struktural sel umum yang disebut aktin filamen (F-aktin), serat otot ini terbentuk di otak membuat protein tersebut menghambat proses utama yang membuang komponen yang tidak diperlukan atau tidak berfungsi di dalam sel, termasuk DNA, lipid, protein, dan organel.

Dari proses tersebut terjadi akumulasi limbah dihasilkan yang kemudian mengurangi fungsi neuron. Dengan kata lain, sel saraf neuron merupakan unit kerja sistem saraf manusia yang bertugas mengirimkan informasi dalam bentuk sinyal listrik dan kimia pada berbagai bagian otak. Penurunan fungsi dari neuron berkontribusi pada penurunan kognitif.

Dengan mengubah beberapa gen tertentu dalam neuron lalat buah yang menua, para peneliti mencegah penumpukan F-aktin, mempertahankan daur ulang seluler, dan memperpanjang umur lalat buah yang sehat sekitar 30 persen.

Aktin, keluarga protein yang membantu memberi bentuk pada sel, berlimpah di seluruh tubuh. F-aktin membentuk filamen yang penting untuk menjaga struktur sel dan banyak fungsi lainnya. Para peneliti yang dipimpin oleh mantan sarjana pascadoktoral Edward (Ted) Schmidt di lab David Walker, memperhatikan penumpukan F-aktin di otak lalat buah yang menua dan bertanya-tanya apakah hal itu berkontribusi pada penuaan otak dan hilangnya kesehatan organisme secara keseluruhan.

Petunjuk pertama mereka berupa korelasi dimana lalat yang diberi diet terbatas hidupmya lebih lama dan memiliki lebih sedikit penumpukan F-aktin di otak mereka. Petunjuk keduanya yaitu ketika diobati dengan obat yang diketahui dapat memperpanjang umur yang disebut rapamycin, terdapat lebih sedikit F-aktin di otak lalat yang menua.

“Namun itu korelasi, bukan demonstrasi langsung bahwa F-aktin merugikan penuaan otak,” kata Walker, penulis senior dan profesor biologi dan fisiologi integratif UCLA. “Untuk mendapatkan kausalitas, kami beralih ke genetika,” imbuh dia seperti dikutip dari Science Daily.

Karena genom lalat buah telah dipetakan dan dipahami secara menyeluruh, kelompok tersebut dapat menargetkan gen lalat buah yang menua yang diketahui memainkan peran penting dalam akumulasi filamen aktin. Itu termasuk gen yang disebut Fhos, anggota keluarga protein yang diketahui memanjangkan dan mengatur filamen aktin.

 “Ketika kami mengurangi ekspresi Fhos pada neuron yang menua, hal itu mencegah akumulasi F-aktin di otak,” kata Schmid, yang kini menjadi peneliti di Arkansas Biosciences Institute dan asisten profesor di Arkansas State University.

“Hal ini benar-benar memungkinkan kami untuk memperluas studi kami karena sekarang, kami memiliki cara langsung untuk menargetkan akumulasi F-aktin di otak dan mempelajari bagaimana hal itu mempengaruhi proses penuaan,” imbuh dia.

Peningkatan Fungsi

Meskipun intervensi genetik hanya ditargetkan pada neuron, hal itu meningkatkan kesehatan lalat secara keseluruhan. Mereka hidup 25-30 persen lebih lama, sambil menunjukkan peningkatan fungsi otak serta penanda peningkatan kesehatan pada sistem organ lainnya.

Mencegah akumulasi F-aktin melindungi fungsi kognitif. Pasalnya penumpukkan protein tersebut mendorong penurunan kognitif seiring bertambahnya usia. Pada kasus lalat buah, binatang ini menjadi lebih pelupa dibandingkan sebelumnya.

“Lalat menjadi lebih pelupa seiring bertambahnya usia, dan kemampuan mereka untuk belajar dan mengingat menurun di usia paruh baya, sama seperti pada manusia,” kata Walker. “Jika kita mencegah akumulasi F-aktin, hal itu membantu lalat belajar dan mengingat saat bertambah tua yang memberi tahu kita bahwa penumpukan tersebut tidak jinak,” imbuh dia.

Penyelidikan lebih lanjut menunjukkan bahwa F-aktin mengganggu “sistem pembuangan sampah seluler” tubuh. F-aktin merupakan protein yang rusak atau berlebihan dan komponen lain di dalam sel dipecah dalam proses yang disebut autofagi. Penelitian tentang penuaan telah menetapkan bahwa jalur autofagi menjadi kurang aktif seiring bertambahnya usia, tetapi tidak seorang pun tahu persis alasannya.  hay/I-1