2 weeks ago
5
Sebuah studi terbaru menunjukkan penumpukan protein struktural F-actin di otak lalat buah dapat berkontribusi pada penurunan fungsi kognitif seiring bertambahnya usia. (freepik)
MANUSIA bukan satu-satunya makhluk yang menjadi pelupa seiring bertambahnya usia, lalat buah juga demikian. Namun, lalat buah hanya memiliki rentang hidup sekitar dua bulan, mereka dapat menjadi model yang berguna untuk memahami penurunan kognitif yang terjadi seiring bertambahnya usia.
Sebuah studi baru yang dipublikasikan dalam Nature Communications menunjukkan ketika protein struktural sel yang umum, disebut aktin filamen atau F-actin, menumpuk di otak, hal ini menghambat proses kunci yang menghilangkan komponen yang tidak perlu atau tidak berfungsi dalam sel, termasuk DNA, lipid, protein, dan organel.
Akibat akumulasi limbah ini mengurangi fungsi neuron dan berkontribusi pada penurunan kognitif. Dengan memodifikasi beberapa gen tertentu dalam neuron lalat buah yang menua, para peneliti mencegah penumpukan F-actin, mempertahankan daur ulang seluler, dan memperpanjang rentang hidup sehat lalat buah sekitar 30%.
Aktin, keluarga protein yang membantu memberikan bentuk pada sel, melimpah di seluruh tubuh. F-actin membentuk filamen yang penting untuk mempertahankan struktur sel dan banyak fungsi lainnya.
Para peneliti, dipimpin mantan peneliti pascadoktoral Edward (Ted) Schmid di laboratorium David Walker, memperhatikan penumpukan F-actin di otak lalat buah yang menua dan bertanya-tanya apakah hal itu berkontribusi pada penuaan otak dan kehilangan kesehatan organisme secara keseluruhan.
Petunjuk pertama mengenai adanya korelasi: Lalat yang menjalani diet terbatas baik hidup lebih lama dan memiliki lebih sedikit penumpukan F-actin di otak mereka. Petunjuk kedua: Ketika diobati dengan obat yang dikenal dapat memperpanjang umur, yang disebut rapamycin, juga terdapat lebih sedikit F-actin di otak lalat yang sudah tua.
“Tapi itu hanya korelasi, bukan demonstrasi langsung bahwa F-actin merugikan penuaan otak,” kata Walker, penulis senior dan profesor biologi integratif dan fisiologi di UCLA. “Untuk mendapatkan kausalitas, kami beralih ke genetika.”
Karena genom lalat buah telah dipetakan dan dipahami dengan baik, kelompok tersebut dapat menargetkan gen pada lalat buah yang menua yang dikenal berperan penting dalam akumulasi filamen aktin. Ini termasuk gen yang disebut Fhos, anggota keluarga protein yang dikenal dapat memperpanjang dan mengatur filamen aktin.
“Ketika kami mengurangi ekspresi Fhos dalam neuron yang menua, hal itu mencegah akumulasi F-actin di otak,” kata Schmid, yang kini menjadi peneliti di Arkansas Biosciences Institute dan asisten profesor di Arkansas State University.
“Ini benar-benar memungkinkan kami untuk memperluas studi kami karena sekarang, kami memiliki cara langsung untuk menargetkan akumulasi F-actin di otak dan mempelajari bagaimana hal itu mempengaruhi proses penuaan.”
Meskipun intervensi genetik ditargetkan hanya pada neuron, hal itu meningkatkan kesehatan keseluruhan lalat. Mereka hidup 25-30% lebih lama, sekaligus menunjukkan tanda-tanda peningkatan fungsi otak serta tanda-tanda peningkatan kesehatan di sistem organ lainnya. Mencegah akumulasi F-actin melindungi fungsi kognitif, yang menunjukkan bahwa penumpukan tersebut mendorong penurunan kognitif yang muncul seiring bertambahnya usia.
“Lalat menjadi lebih pelupa seiring bertambahnya usia, dan kemampuan mereka untuk belajar dan mengingat menurun di usia paruh baya, sama seperti yang terjadi pada manusia,” kata Walker. “Jika kita mencegah akumulasi F-actin, itu membantu lalat belajar dan mengingat ketika mereka lebih tua—yang memberi tahu kita bahwa penumpukan ini tidak bersifat jinak.”
Penyelidikan lebih lanjut menunjukkan F-actin mengganggu “sistem pembuangan limbah seluler” tubuh. Protein yang rusak atau berlebihan dan komponen lain di dalam sel dipecah dalam proses yang disebut “autofagi.” Penelitian penuaan telah menetapkan jalur autofagi menjadi kurang aktif seiring bertambahnya usia, tetapi tidak ada yang tahu persis mengapa.
Studi baru ini menunjukkan mencegah akumulasi F-actin menyebabkan autofagi jauh lebih aktif di otak lalat buah yang menua. Para penulis menemukan bahwa jika mereka menghapus F-actin tetapi juga menonaktifkan autofagi, hal itu tidak memperlambat penuaan: Mekanisme utama di mana F-actin mendorong penuaan otak tampaknya adalah dengan mengganggu autofagi.
Para peneliti juga menunjukkan mengganggu F-actin di otak yang sudah tua dapat mengembalikan autofagi otak ke tingkat yang muda dan membalikkan tanda-tanda tertentu dari penuaan otak seluler.
Temuan ini mungkin menjadi kabar baik bagi lalat buah yang sudah tua dengan F-actin yang berkurang di otak mereka. Namun, ini belum terbukti pada manusia, dan mengembangkan intervensi untuk mencegah akumulasi F-actin mungkin terbukti lebih menantang. Meski demikian, penemuan ini mengarahkan para peneliti ke arah yang menjanjikan untuk penuaan yang lebih sehat pada manusia.
“Kebanyakan dari kami di bidang penuaan fokus untuk bergerak melampaui rentang hidup menuju apa yang kami sebut sebagai rentang kesehatan,” kata Walker.
“Kami ingin membantu orang menikmati kesehatan yang baik dan kualitas hidup yang tinggi sambil memperpanjang rentang hidup. Studi kami meningkatkan fungsi kognitif dan usus, tingkat aktivitas, dan rentang kesehatan keseluruhan lalat buah—dan menawarkan harapan untuk apa yang mungkin dapat kami capai pada manusia.”
Penelitian ini didanai National Institute on Aging di National Institutes of Health. (sciencedaily/Z-3)
