Mengapa Otak Manusia Rawan Penyakit Berkaitan Umur?
Pengeluaran tenaga yang terganggu pada neuron yang lebih tua dapat membantu menjelaskan mengapa otak manusia sangat rentan terhadap penyakit yang berkaitan dengan usia, menurut satu kajian baru di Salk Institute di California.
Para saintis menggunakan strategi baru untuk mengetahui bahawa sel-sel dari orang tua mempunyai mitokondria yang tidak berfungsi - stesen tenaga sel - dan pengeluaran tenaga yang lebih rendah.
Mitokondria bertanggungjawab mengubah makanan kita menjadi tenaga kimia yang dapat digunakan sel kita. Kecacatan pada gen mitokondria boleh menyebabkan penyakit, tetapi para penyelidik juga tahu bahawa mitokondria menjadi kurang cekap dengan usia dan boleh menyebabkan gangguan yang berkaitan dengan usia, seperti Alzheimer dan Parkinson.
Mengkaji kesan penuaan pada mitokondria dapat membantu para penyelidik mendapatkan pemahaman yang lebih baik mengenai hubungan yang diketahui antara disfungsi mitokondria dan penyakit otak yang berkaitan dengan usia.
Penemuan baru diterbitkan dalam jurnal Laporan Sel.
"Sebilangan besar kaedah lain menggunakan tekanan kimia pada sel untuk mensimulasikan penuaan," kata pengarang kanan Dr. Rusty Gage, seorang profesor di Makmal Genetik Salk. "Sistem kami mempunyai kelebihan untuk menunjukkan apa yang terjadi pada mitokondria yang berumur secara semula jadi, di dalam tubuh manusia."
Sebelumnya, pasukan penyelidik Gage telah mengembangkan kaedah untuk secara langsung mengubah sel kulit menjadi neuron (disebut neuron yang diinduksi, atau iN). Sebilangan besar teknik untuk membuat neuron dari sel pesakit bergantung pada langkah sel stem perantara (membuat apa yang disebut sel induk pluripoten yang diinduksi), yang mengatur semula penanda sel penuaan. Tetapi iN ini mengekalkan tanda-tanda penuaan, termasuk perubahan pada aktiviti gen dan inti sel, kata pasukan itu pada tahun 2015.
Dalam kajian semasa, para saintis ingin menyiasat sama ada mitokondria dalam sel juga mengekalkan ciri penuaan semasa proses penukaran iN. Oleh itu, dengan menggunakan sel kulit yang diambil dari manusia berumur antara 0 hingga 89 tahun, para penyelidik membuat iN dari setiap penderma dan kemudian menggunakan pelbagai kaedah untuk mengkaji mitokondria setiap set sel.
Mitokondria pada sel kulit yang diasingkan dari setiap orang menunjukkan beberapa perubahan berkaitan dengan usia. Walau bagaimanapun, apabila sel-sel secara langsung diubah menjadi neuron, mitokondria dari penderma yang lebih tua jauh berbeza. Sebagai contoh, gen mitokondria yang berkaitan dengan pengeluaran tenaga dimatikan dan mitokondria kurang padat, lebih berpecah dan menghasilkan lebih sedikit tenaga.
"Hampir setiap bidang yang kami lihat - fungsional, genetik, dan morfologi - mempunyai kecacatan," kata Dr Jerome Mertens, seorang saintis staf Salk dan pengarang bersama makalah baru itu.
Para saintis membuat hipotesis bahawa sebab mitokondria iN lebih banyak dipengaruhi oleh penuaan daripada mitokondria sel kulit adalah kerana neuron lebih bergantung pada mitokondria untuk tenaga.
"Sekiranya anda mempunyai kereta lama dengan enjin buruk yang duduk di garaj anda setiap hari, itu tidak menjadi masalah," kata Mertens. "Tetapi jika anda berulang-alik dengan kereta itu, enjin menjadi masalah besar."
Hasil kajian menunjukkan bagaimana penuaan dapat mempengaruhi organ secara berbeza di seluruh badan.
Seterusnya, pasukan merancang untuk menerapkan teknik mereka untuk mengkaji penyakit yang berkaitan dengan usia, termasuk penyakit Alzheimer dan Parkinson. Dalam karya sebelumnya, kecacatan mitokondria telah terlibat dalam penyakit ini. Dengan mengumpulkan sel kulit dari pesakit dengan penyakit ini dan membuat iN, pasukan dapat melihat bagaimana mitokondria neuron dari pesakit ini berbeza dengan mitokondria neuron pada orang tua yang tidak terjejas.
"Tidak ada model neuronal manusia in vitro lain untuk mengkaji penuaan," kata Dr. Yongsung Kim, seorang rakan penyelidik dan penulis pertama makalah tersebut. "Oleh itu, hasil kajian kami adalah bahawa kami mengembangkan alat yang membolehkan kami mengkaji penuaan neurologi dan penyakit yang berkaitan dengan usia."
Sumber: Institut Salk
