Pemain Protein Baru yang Mengejutkan Memulihkan Memori pada Tikus Tua

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Baiklah semuanya, mari kita lakukan ini sekali lagi.

Jika Anda telah mengikuti penelitian umur panjang, Anda pasti tahu ceritanya: darah muda, baik langsung diinfuskan atau disuntikkan menjadi tikus tua, Mengembalikan beberapa fungsi organ kepada diri mereka yang lebih muda dan memperpanjang hidup.

Otot beregenerasi. Jaringan jantung mendapatkan kembali kekuatannya. Daerah otak yang penting untuk pembelajaran dan ingatan kembali menyala, sehingga hewan tua yang dirawat belajar dan mengingat lingkungan baru lebih cepat dan lebih baik daripada rekan seusianya.

Meskipun jauh dari pepatah "mata air awet muda", terapi ini telah menarik minat dan imajinasi para ilmuwan dan pengusaha. Uji klinis adalah dalam karya untuk penyakit Alzheimer. Perusahaan komersial menawarkan infus eksperimental kepada mereka yang memiliki kemauan — dan kekayaan — untuk menguji diri mereka sendiri. Untuk menjadi sangat jelas: data pengobatan pada manusia sedikit. Antusiasme, bagaimanapun, mencapai tertinggi sepanjang masa.

Selain hype, masih ada pertanyaan inti: Mengapa terapi bekerja pada tikus? Apa komponen yang mengubah darah binatang muda menjadi ramuan peremajaan?

Minggu ini, tim yang dipimpin oleh Saul Villeda di Universitas San Francisco menemukan kandidat yang mengejutkan: faktor trombosit 4 (PF4). Protein tidak asing dengan sains atau kehidupan — tubuh Anda kemungkinan besar menghasilkan banyak saat masih kecil ketika pincang kembali ke rumah dengan lutut yang tergores. PF4 adalah bagian dari sistem darah yang menutup pembuluh darah yang rusak dan membantu pembekuan darah setelah cedera.

Studi baru, diterbitkan dalam Alam, menunjukkan bahwa protein sederhana jauh dari kuda poni satu trik. Alih-alih sebagai penggerak protein sederhana dalam mesin penyembuhan luka tubuh, PF4 juga bertindak sebagai duta besar antara otak dan sistem kekebalan tubuh. Saat muda, protein "penjaga gerbang" meredam peradangan dan membantu menjaga fungsi kognitif otak.

Sayangnya, kadar PF4 dalam tubuh menukik seiring bertambahnya usia. Penurunan tersebut memicu peradangan di "pusat memori" otak—hipokampus—dan menghambat kemampuan neuron untuk berkomunikasi. Jaringan saraf macet. Seperti halnya ingatan: hewan tua berjuang untuk mengingat tempat baru atau mempelajari tugas baru.

Tidak semuanya berita buruk. Dalam satu tes, suntikan PF4 sebagian mengatur ulang sistem kekebalan tubuh, menurunkan kadar protein yang memicu peradangan, dan meningkatkan kognisi pada tikus tua.

“Saya merasa sangat mengejutkan,” kata Villeda Hub Singularity. “Biasanya saya menganggap trombosit lebih sebagai pemain pendukung, tapi di sini… [mereka] pendorong aktif peremajaan kognitif.”

"Kemungkinan terapeutik sangat menarik," tersebut peneliti umur panjang David Sinclair di Universitas Harvard, yang tidak terlibat dalam penelitian ini.

Otak, Tubuh, Darah

Otak dilindungi oleh dinding sel yang disebut penghalang darah-otak, yang umumnya mencegah molekul besar merembes dari darah ke jaringan otak. Namun, noggins kami terus-menerus berbicara dengan seluruh tubuh melalui pembawa pesan kimia yang lebih kecil di dalam darah.

Kedengarannya aneh, tetapi darah membawa banyak bahan kimia yang memberi tahu otak tentang status tubuh—lapar, panas, stres. Pada gilirannya, pembawa pesan ini juga mengatur aktivitas jaringan saraf dan bahkan kelahiran neuron baru di otak.

Lebih dari satu dekade yang lalu, Villeda dan rekannya menemukan bahwa menghubungkan sistem peredaran darah tikus muda dengan yang lebih tua memutar balik waktu untuk kakek pengerat (terlalu buruk untuk anak-anak — mereka menua lebih cepat). Menyuntikkan komponen cair darah, yang disebut plasma, memiliki efek peremajaan yang serupa untuk banyak organ.

Hasilnya, antara lain, membuat banyak tim memburu komponen "ajaib" dalam darah muda. Ada beberapa, masing-masing dengan nama yang sulit dipahami. Contoh? GDF11. gpld1. Intinya bukanlah perjalanan memancing akademis. Sebaliknya, untuk menemukan satu faktor darah—atau mungkin, campuran faktor—yang mengendalikan penuaan. Dengan menargetkan protein ini, kita berpotensi memperlambat atau membalikkan tanda-tanda penuaan dan mengatasi beban penyakit yang berkaitan dengan usia.

Intan dalam Kasar

Benar. Jadi mengapa trombosit?

Itu tergantung pada resep eksperimental darah muda.

Plasma, bagian darah yang "berair", diisi dengan protein larut, seperti gula terlarut dalam sirup. Namun, metode yang biasa menyiapkan plasma untuk apa yang disebut suntikan "darah muda" menyisakan beberapa trombosit dalam sediaan. Sel darah kecil ini, berbentuk seperti piring makan, biasanya membantu menghentikan pendarahan dan menyembuhkan luka. Cegukan eksperimental ini menyebabkan Villeda dan laboratorium lain bertanya: tunggu, apakah trombosit terlibat dalam pemulihan fungsi otak?

Dalam tes pertama, tim membandingkan profil ekspresi gen dari tikus yang disuntik dengan trombosit muda dengan yang berumur sama yang diberi garam. Banyak gen terkait kekebalan muncul setelah pengobatan, menunjuk ke otak yang terbakar — peradangan saraf — sebagai tanda penuaan.

Selanjutnya, mereka menyuntikkan trombosit muda ke tikus tua selama sebulan. Suntikan menurunkan peradangan saraf di hippocampus dengan berbagai cara. Sel-sel kekebalan otak—disebut mikroglia—yang biasanya memicu peradangan pada otak yang menua—mendingin. Tingkat protein inflamasi turun.

Pahlawan yang Tak Terduga

Besar. Tetapi trombosit memiliki banyak protein. Apakah ada yang menonjol? Atau apakah banyak pemain bersatu untuk membalikkan kerusakan waktu?

Menggunakan serangkaian studi biokimia, tim akhirnya memusatkan perhatian pada PF4. Faktor trombosit tampaknya merupakan prajurit yang sempurna untuk melawan penuaan: kadarnya tinggi pada hewan yang lebih muda tetapi dengan cepat turun pada hewan yang sudah tua—dalam jaringan tikus dan manusia.

Menyuntikkan PF4 buatan laboratorium ke tikus tua merekapitulasi hasil sebelumnya menggunakan trombosit muda. Peradangan saraf di hippocampus mereda. Microglia tenang, dengan gen pro-inflamasi internal mereka diputar rendah.

Anehnya, mirip dengan tikus tua yang diobati dengan trombosit, PF4 juga memulihkan sistem kekebalan tubuh—misalnya, sel T kekebalan—ke profil yang lebih muda. Perubahan hanya ada pada tikus yang lebih tua — yang lebih muda yang diberi suntikan PF4 yang sama melanjutkan dengan cara yang menyenangkan, tanpa perubahan pada status peradangan otak mereka.

“Saya melihat peradangan di tubuh dan otak sebagai pendorong utama penuaan. Ini benar-benar terlihat sebagai salah satu proses yang menjembatani penuaan dengan penyakit neurodegeneratif, dan saya pikir semakin banyak fokus kita akan beralih ke penargetan sistem kekebalan untuk menyelamatkan fungsi kognitif pada penuaan dan penyakit, ”kata Villeda.

PF4 tidak hanya meredam api kekebalan di otak yang menua. Analisis lebih lanjut menemukan bahwa suntikan faktor darah menggerakkan kaskade proses molekuler yang membantu neuron untuk — dan berkomunikasi dengan — satu sama lain, yang sering dianggap sebagai dasar untuk memori dan kognisi.

Lalu ada validasi terakhir: tikus tua yang disuntik dengan PF4 manusia tampil lebih baik daripada rekan-rekan mereka dalam dua tes memori dan navigasi yang berbeda, keduanya sangat membebani hippocampus.

Aksi Seram dari Kejauhan

Penuaan itu rumit, dan PF4 hanyalah bagian dari teka-teki.

Tapi mungkin sebagian besar. Dena Dubal dan David Coulter di University of California, San Francisco, juga menggunakan PF4 sebagai “pembawa pesan” klotho, hormon yang meningkatkan kognisi pada otak yang menua. Sementara itu, Tara Walker di University of Queensland ditemukan PF4, meningkat setelah berolahraga, meningkatkan hippocampus untuk menghasilkan neuron baru dan memulihkan pembelajaran dan memori pada tikus tua.

Hasilnya "membuat saya lengah," jelas Villeda. Ketiga kelompok penelitian menemukan PF4 sebagai faktor pemersatu dalam berbagai perawatan yang dikenal untuk melawan penuaan—darah muda, klotho, dan olahraga. Ini menunjuk pada mekanisme konvergen yang mungkin mengatur berbagai aspek penuaan.

“Saya benar-benar terkejut dengan fakta bahwa beberapa kelompok mengidentifikasi faktor peremajaan yang sama, dan benar-benar berpikir bahwa menargetkan sistem kekebalan perifer akan terbukti menjanjikan saat mencoba meningkatkan fungsi kognitif,” kata Villeda.

Itu tidak berarti PF4 adalah itu peluru perak melawan tik-tok waktu. Penuaan menantang biologi setiap orang sedikit berbeda. PF4 — seperti faktor pro-pemuda lainnya — mungkin hanya sebagian dari gambaran untuk memperpanjang kesehatan saat kita menjadi abu-abu.

“Pada akhirnya, saya pikir ini akan menjadi strategi kombinatorial yang menghasilkan efek 'peremajaan' sepenuhnya,” kata Villeda.

Gambar Kredit: Sandy Millar / Unsplash