4 days ago
11
Ilustrasi.(Freepik)
MITOKONDRIA berfungsi sebagai pembangkit tenaga sel, mengubah nutrisi menjadi energi. Ketika struktur ini gagal, sel-sel berjuang untuk berfungsi dengan baik.
Disfungsi mereka telah dikaitkan dengan gangguan metabolisme, termasuk diabetes tipe 2. Tubuh kekurangan insulin yang cukup atau tidak dapat menggunakannya secara efektif untuk mengendalikan gula darah.
Para ilmuwan telah lama mengamati bahwa sel-β pankreas penghasil insulin pada pasien diabetes mengandung mitokondria yang abnormal. Namun, penelitian sebelumnya tidak sepenuhnya menjelaskan cara cacat ini merusak fungsi sel-β atau berkontribusi pada perkembangan penyakit.
Penelitian terbaru di Science oleh para peneliti di University of Michigan membawa kejelasan baru untuk masalah ini. Bekerja dengan tikus, tim menemukan bahwa cacat mitokondria mengaktifkan respons stres yang mengubah perkembangan dan fungsi sel-β. Temuan mereka menyoroti mekanisme sebelumnya tidak diketahui yang dapat menjadi pusat diabetes.
Bagaimana Disfungsi Mitokondria Ubah Identitas Seluler
Produksi energi adalah fungsi utama mitokondria. Cacat pada struktur ini dapat menyebabkan gangguan metabolisme yang meluas.
Pada diabetes tipe 2, kegagalan ini meluas hingga ke luar sel-β pankreas yang memengaruhi otot, lemak, dan jaringan hati. Masing-masing sel ini berperan dalam regulasi insulin. Ketika sel-sel ini tidak berfungsi dengan baik, kontrol gula darah pun melemah.
Para ilmuwan telah mengetahui bahwa sel-β pada pasien diabetes mengandung mitokondria yang rusak dan kesulitan menghasilkan energi. Masalah serupa muncul pada otot rangka, lemak visceral, dan sel-sel hati, yang semakin mempersulit kemampuan tubuh untuk memproses insulin. Meskipun ada pengamatan ini, jalur molekuler yang menjaga kesehatan mitokondria masih kurang dipahami.
Dipimpin oleh Emily M. Walker, Ph.D., asisten profesor peneliti penyakit dalam, penelitian ini bertujuan mengungkap mekanisme ini. Para peneliti berfokus pada cara mitokondria memengaruhi fungsi sel-β di tingkat molekuler dengan harapan dapat mengidentifikasi faktor-faktor utama yang mendorong penyakit.
Untuk melakukan ini, para peneliti mengganggu tiga proses mitokondria utama pada tikus: integritas DNA mitokondria, daur ulang mitokondria melalui mitofagi, dan mekanisme kontrol kualitas mitokondria. "Dalam ketiga kasus tersebut, respons stres yang sama persis diaktifkan. Ini menyebabkan sel-β menjadi tidak matang, berhenti memproduksi insulin yang cukup, dan pada dasarnya berhenti menjadi sel-β," Walker menjelaskan.
Hasil penelitian tersebut mengungkapkan bahwa mitokondria yang tidak berfungsi dengan baik mengirimkan sinyal bahaya ke nukleus, sehingga mengubah nasib sel. Temuan ini selanjutnya divalidasi pada sel-sel pankreas manusia.
Disfungsi Mitokondria Pengaruhi Lebih dari sekadar Sel Pankreas
Karena diabetes memengaruhi banyak organ, tim peneliti memperluas penyelidikan mereka di luar sel-β pankreas. Mereka memeriksa sel-sel hati dan sel-sel penyimpan lemak pada tikus dengan harapan menemukan respons stres yang serupa.
"Diabetes adalah penyakit multisystem yaitu berat badan Anda bertambah, hati Anda memproduksi terlalu banyak gula, dan otot-otot Anda terpengaruh. Itulah sebabnya kami ingin melihat jaringan lain juga," kata Scott A. Soleimanpour, M.D., direktur Michigan Diabetes Research Center dan penulis senior penelitian tersebut.
Tim menemukan bahwa sel-sel hati dan lemak menunjukkan respons stres mitokondria yang sama seperti yang diamati pada sel-β pankreas. Sel-sel ini gagal untuk matang dan berfungsi dengan baik, sehingga memperkuat ide bahwa disfungsi mitokondria memainkan peran luas dalam komplikasi terkait diabetes.
Meskipun para peneliti tidak memeriksa setiap jenis jaringan yang terkena diabetes, temuan mereka menunjukkan bahwa jalur mitokondria ini dapat berkontribusi terhadap disfungsi di berbagai sistem organ.
Jalur Potensial untuk Pengobatan Diabetes
Salah satu aspek paling mencolok dari penelitian ini yaitu penemuan kerusakan mitokondria tidak mengakibatkan kematian sel. Sebaliknya, sel-sel yang terkena tetap hidup tetapi dalam keadaan disfungsional dan belum matang. Hal ini meningkatkan kemungkinan bahwa kerusakan mitokondria dapat dipulihkan dengan membalikkan kerusakan tersebut.
Untuk menguji hal ini, para peneliti mengobati tikus diabetes dengan ISRIB, obat yang menghalangi respons stres yang dipicu oleh disfungsi mitokondria. Setelah empat minggu pengobatan, sel-β mendapatkan kembali kemampuannya untuk mengatur kadar glukosa yang menunjukkan bahwa kerusakan tersebut dapat dibalikkan.
"Kehilangan sel-β merupakan jalur paling langsung untuk terkena diabetes tipe 2. Melalui penelitian kami, kini kami memiliki penjelasan tentang apa yang mungkin terjadi dan bagaimana kami dapat melakukan intervensi dan memperbaiki akar penyebabnya," kata Soleimanpour.
Baca juga : Sembilan Cara Alami Turunkan Kolesterol
Masa Depan Penelitian Diabetes
Temuan ini menawarkan pendekatan baru yang menjanjikan untuk mengobati diabetes pada akar penyebabnya, bukan hanya mengelola gejalanya. Tim peneliti kini tengah berupaya membedah lebih jauh jalur molekuler yang terlibat dalam respons stres mitokondria. Mereka berharap dapat mereplikasi hasil mereka menggunakan sampel sel manusia dari pasien diabetes.
Disfungsi mitokondria telah lama dikenal sebagai ciri khas penyakit metabolik, tetapi penelitian ini memberikan bukti baru bahwa disfungsi mitokondria secara aktif mendorong perkembangan penyakit dengan mengubah identitas seluler. Dengan menargetkan respons stres mitokondria, para ilmuwan mungkin dapat memulihkan fungsi seluler yang tepat dan mengembangkan pengobatan yang lebih efektif untuk diabetes.
Implikasinya melampaui diabetes, karena disfungsi mitokondria juga terkait dengan gangguan metabolik lain. Memahami cara mitokondria berkomunikasi dengan nukleus untuk memengaruhi nasib sel dapat membuka jalan baru untuk mengobati berbagai macam penyakit.
Dengan penelitian lebih lanjut, temuan ini dapat merevolusi cara diabetes dan kondisi metabolik lain diobati di masa mendatang. (The Brighterside of News/I-2)
