Mengobati Otak Melalui Perut

Info spesial Paito Warna SGP 2020 – 2021.

oleh Shelly Fan: Tanyakan kepada ahli saraf mana pun 20 tahun yang lalu apakah kotoran serangga usus dapat memperlambat penyakit otak yang tidak dapat diobati, dan mereka akan mengabaikan gagasan itu tanpa berpikir dua kali…

Membangkitkan

Namun koneksi usus-otak telah muncul sebagai salah satu kemajuan paling menggiurkan dalam ilmu saraf, “pergeseran paradigma” sejati, kata Dr. Eran Blacher di Stanford University, yang baru-baru ini menerbitkan esai yang provokatif dan memenangkan penghargaan di Ilmu.

intinya? Untuk gangguan yang menghancurkan di mana otak atau koneksi sarafnya secara bertahap hancur, mungkin sudah waktunya untuk melihat ke selatan leher—ke arah usus.

Anda pernah mendengar tentang kelas gangguan neurodegeneratif ini. Alzheimer, yang perlahan menggerogoti ingatan seseorang. Parkinson, yang mendatangkan malapetaka pada pusat kendali motorik. ALS (amytrophic lateral sclerosis, atau penyakit Lou Gehrig), yang secara bertahap merampas kemampuan motorik seseorang dengan membunuh neuron motorik mereka. Meskipun penelitian selama beberapa dekade, pilihan pengobatan terbatas.

Mungkin, kata Blacher, fokus dogmatis kita pada otaklah yang menghambat kemajuan. Ilmu saraf bergerak menuju “konsepsi kesehatan holistik” yang menganggap fungsi otak bersama dengan organ licin dan kenyal kita yang lain, bukan sebagai entitas terpisah yang dipelajari sendirian di dalam toples.

Bagaimana jika kita bisa memanfaatkan koneksi usus-otak, dan merawat otak melalui “saluran telepon” jarak jauh melalui usus? Dan lebih aneh lagi, bagaimana jika cara ampuh untuk memperlambat neurodegenerasi adalah yogurt yang dirancang secara genetik?

Selamat datang di Psikobiotik

Kita menjadi tuan rumah bagi jutaan mikroba yang hidup selaras di kulit atau di dalam organ kita. Bersama-sama, mereka lebih berat dari otak manusia. Biasanya, ini adalah simbiosis yang hebat. Serangga usus kita, misalnya, memakan sisa makanan dan mengeluarkan bahan kimia—metabolit—yang dapat membantu memecah senyawa makanan beracun dan mensintesis vitamin penting yang diserap tubuh kita. Ini adalah kebun binatang di sana: ribuan spesies telah ditemukan, dan seperti ekosistem lainnya, komposisi mereka dapat secara dramatis mengubah lingkungan terdekat mereka.

Lebih dari satu dekade yang lalu, banyak penelitian tiba-tiba mengubah usus menjadi organ favorit baru ahli saraf. Pada tikus, Dr. John Cryan dan psikiater Dr. Ted Dinan di University College Cork menemukan bahwa mengutak-atik serangga usus mengubah perilaku tikus. Beberapa menjadi lebih cemas; lainnya tertekan. Namun yang lain menunjukkan tanda-tanda autisme dan insomnia.

Menghapus mikrobioma usus tikus dengan antibiotik, misalnya, dapat sangat memengaruhi kemampuan otak untuk menghasilkan neuron baru di hippocampus—wilayah yang penting untuk pembelajaran dan memori. Studi lain menemukan bahwa perawatan probiotik dapat membantu memulihkan depresi atau kecemasan pada tikus, yang mengarah ke “demam emas” untuk mulai merawat otak dengan slushies yogurt yang direkayasa dengan hati-hati.

“Mikrobiota usus dianggap sangat penting dan terintegrasi ke dalam fungsi inang sehingga beberapa orang menggambarkan populasi ini sebagai organ yang diabaikan,” tulis Dr. M Elizabeth Sublette dan rekan-rekannya di Universitas Columbia dalam komentar sebelumnya.

Studi lebih lanjut menemukan bahwa usus berbicara secara ekstensif ke otak melalui beberapa saluran telepon mikrobioma. Serangga usus dapat memompa keluar bahan kimia langsung ke dalam darah untuk tembakan langsung ke otak. Atau mereka dapat berinteraksi dengan “sel neuropoda” yang melapisi usus, memasuki jalan raya listrik langsung yang disebut saraf vagus untuk mengirim informasi ke sirkuit saraf tertentu di otak, mengubah fungsinya.

Tetapi yang paling menarik perhatian Blacher adalah saluran lain: bahwa serangga usus dapat mengubah sistem kekebalan kita, yang berdampak pada lintasan berbagai penyakit neurodegeneratif, termasuk ALS. Sementara ALS memiliki dasar genetik, dampaknya hanya menyumbang sekitar 19 persen kasus, menunjukkan ada faktor lain yang bisa menjadi panduan menuju perawatan yang lebih baik.

“Saya percaya bahwa beberapa jawaban mungkin terletak di dalam usus dan mempelajari proses biologis yang terjadi di luar otak mungkin memberi penjelasan baru pada beberapa pertanyaan lama di lapangan dan bahkan mungkin merevolusi ilmu saraf,” kata Blacher.

Bukti dari konsep

Blacher dan rekannya memulai dengan tikus transgenik yang direkayasa dengan mutasi, Sod-1, yang menyebabkan bentuk genetik ALS.

Dalam sebulan, tikus mulai menunjukkan gejala motorik yang lebih parah. Ketika ditempatkan di atas balok yang berputar, mereka lebih sering jatuh, dan tidak dapat meraih kabel yang menggantung dibandingkan dengan rekan-rekan mereka yang memiliki mikrobioma utuh. Mengintip ke dalam struktur sumsum tulang belakang tikus, tim juga menemukan bahwa tikus yang diobati dengan antibiotik memiliki kematian sel yang jauh lebih banyak di neuron motorik mereka — gejala perkembangan ALS.

Karena mikrobioma usus sensitif terhadap lingkungan—kita dikelilingi oleh mikroba sepanjang waktu—tim selanjutnya memindahkan tikus ke fasilitas steril. Di sana, mereka dapat membandingkan mikrobioma usus antara a Sod-1 Jenis tikus “ALS” dan tikus yang benar-benar normal dengan mengumpulkan dan mengurutkan kotoran mereka secara genetik.

Bersama-sama, mereka menemukan kira-kira sepuluh jenis bakteri yang dengan cepat berbeda antara ALS dan tikus normal. Menggali lebih dalam, dalam serangkaian percobaan “susah”, mereka kemudian satu per satu memperkenalkan kembali strain bakteri ke tikus ALS, yang sebelumnya diberi antibiotik, untuk melihat bagaimana mereka berperilaku.

“Kami mengadopsi pendekatan ‘probiotik’,” kata Blacher. Bakteri itu dicampur di dalam air minum tikus, seperti yang ada di yogurt.

Satu strain, A. muciniphila, terutama menonjol. Ketika diberikan kepada tikus seminggu sekali, kemampuan mereka untuk tampil pada sinar yang berputar meningkat secara dramatis—sedemikian rupa sehingga mereka menyaingi tikus normal hingga 80 hari setelah permulaan percobaan, atau lebih dari setengah umur mereka. Mereka juga hidup lebih lama rata-rata dibandingkan dengan tikus ALS yang tidak diobati atau yang diberi bakteri usus yang tidak terkait. Bahkan lebih luar biasa, otak mereka menunjukkan lebih sedikit kerusakan pada usia 140 hari, ketika umur tikus ALS rata-rata hanya 20 hari lebih lama.

Bagaimana?

Tampaknya gila bahwa makan bakteri sehat dapat memperlambat penyakit neurodegeneratif. Tim selanjutnya menggunakan pendekatan data besar untuk mencari sumber perbaikan. Mereka menyaring semua metabolit—bahan kimia yang dipompa oleh serangga usus ke dalam tubuh—dan mengasah nikotinamida, suatu bentuk Vitamin B yang telah menjadi kesayangan untuk memerangi penuaan di bidang umur panjang.

Melewatkan bug usus sama sekali, tim selanjutnya memompa nikotinamida langsung ke tikus ALS. Mirip dengan A. muciniphila, nutrisi memicu ratusan perubahan genetik yang berkaitan dengan fungsi otak, dengan dampak paling besar pada kemampuan otak untuk menghilangkan radikal superoksida—sejenis bahan kimia yang cenderung membombardir dan merobek membran sel yang rapuh.

Meskipun hasil ini menjanjikan, tikus dan manusia sangat berbeda, dan sebagian besar perawatan tidak membuat lompatan. Tim selanjutnya mengambil sampel tinja dari lebih dari tiga lusin pasien ALS dan 29 anggota keluarga sehat yang berbagi lingkungan yang sama, dan mengurutkan mikrobioma mereka secara genetik. Sementara kelimpahan spesies serangga usus yang berbeda “sedikit signifikan,” tim menemukan perubahan pada beberapa gen yang terkait dengan nikotinamida. Tingkat bahan kimia yang lebih rendah juga berkorelasi dengan gejala ALS yang lebih buruk.

“Ini menunjukkan potensi keterlibatan AM [A. muciniphila] yang layak untuk studi yang lebih besar di masa depan, ”kata para penulis.

Apa selanjutnya?

Bidang pengobatan ALS atau gangguan neurodegeneratif lainnya dengan bakteri sehat masih sangat muda. Tetapi yang semakin jelas adalah bahwa apa yang terjadi di usus kita mungkin memiliki efek besar yang belum ditemukan pada otak. Hasil Blacher harus diuji pada manusia (beberapa uji klinis serupa sedang dalam perjalanan).

Tetapi dengan alat baru dalam pengurutan genetik, yang terkadang memungkinkan para ilmuwan untuk menyelami pola genetik setiap sel—manusia atau bakteri—kita memasuki era baru untuk memikirkan kembali perawatan untuk otak. Tambahkan dosis CRISPR atau alat rekayasa genetika lainnya, dan kita kemudian dapat membayangkan perawatan kutu usus yang disesuaikan, diubah untuk menghasilkan bahan kimia seperti nikotinamida, sebagai apotek hidup yang hidup secara harmonis di dalam usus kita untuk menunda atau bahkan mencegah penyakit terkait usia.

Shelly Xuelai Fan adalah seorang ilmuwan saraf yang menjadi penulis sains. Dia menyelesaikan PhD dalam ilmu saraf di University of British Columbia, di mana dia mengembangkan perawatan baru untuk neurodegenerasi. Saat mempelajari otak biologis, ia menjadi terpesona dengan AI dan semua hal biotek. Setelah lulus, ia pindah ke UCSF untuk mempelajari faktor berbasis darah yang meremajakan otak yang sudah tua. Dia adalah salah satu pendiri Vantastic Media, sebuah usaha media yang mengeksplorasi kisah-kisah sains melalui teks dan video, dan menjalankan blog pemenang penghargaan NeuroFantastic.com. Buku pertamanya, “Will AI Replace Us?” (Thames & Hudson) diterbitkan pada 2019.

Comments are Closed

© 2021: stpatrickjax.org | Easy Theme by: D5 Creation | Powered by: WordPress