Selama Kehamilan, 'Infeksi' Palsu Melindungi Janin | Majalah Kuanta

Ketika Anda masih kecil, hal ini tampak seperti rencana yang cerdik: Percikkan air panas ke wajah Anda dan terhuyung-huyung ke dapur, sambil mengeluarkan erangan yang bisa membuat malaikat menangis. Satu sentuhan pada dahimu yang memerah akan meyakinkan orang tuamu untuk mendiagnosis demam dan melarangmu pulang sekolah.

Betapapun rumitnya perencanaan dan pertunjukannya, sandiwara ini mungkin tidak persuasif seperti yang Anda harapkan. Namun penelitian baru, yang diterbitkan musim panas ini di Sel Host & Mikroba, menyarankan bahwa jauh sebelum kelahiran, taktik serupa membantu mengembangkan manusia dan mamalia lain menunjukkan penampilan yang lebih meyakinkan.

Studi tersebut menunjukkan bagaimana plasenta – organ embrio yang menghubungkan keturunan dan ibu – menggunakan trik molekuler untuk berpura-pura sakit. Dengan berpura-pura bahwa janin sedang diserang virus, hal ini menjaga sistem kekebalan tubuh bekerja dengan lembut dan stabil untuk melindungi janin yang ada di dalam kandungan dari virus yang lolos dari pertahanan kekebalan ibu.

Penemuan ini menunjukkan bahwa sebelum terjadinya infeksi, beberapa sel mungkin dapat mengaktifkan respons imun halus yang dapat memberikan perlindungan moderat pada jaringan halus.

Gagasan bahwa sel-sel mengaktifkan pertahanan kekebalan terlebih dahulu “sangat melanggar salah satu pandangan yang dianut oleh para ahli imunologi,” kata Jonatan Kagan, seorang ahli imunobiologi di Rumah Sakit Anak Boston dan Harvard Medical School yang tidak terlibat dalam penelitian baru ini.

Karena senjata kekebalan antivirus dapat menghancurkan jaringan, sel biasanya mengaktifkannya hanya ketika ada ancaman aktif seperti infeksi, kata Kagan. Kemudian, setelah infeksinya hilang, senjata-senjata tersebut dimatikan secepat mungkin.

Namun plasenta melanggar aturan ini, menurut penelitian baru. Entah bagaimana, ia mengaktifkan pertahanan sebelum diperlukan dan kemudian membiarkannya tanpa membahayakan dirinya sendiri atau janinnya.

“Ini melindungi tetapi tidak merusak,” kata Hana Totaly-Jain, seorang profesor farmakologi molekuler di University of South Florida di Tampa dan penulis utama makalah baru ini. “Evolusi sangat cerdas.”

Plasenta Palsu Sakit

Totary-Jain menemukan sulap plasenta secara tidak sengaja. Dia dan laboratoriumnya sedang meneliti sekelompok besar gen – “monster,” katanya – yang diekspresikan dalam plasenta. Dia terkejut melihat bahwa, selain mengaktifkan gen yang memandu perkembangan plasenta, mega-cluster tersebut telah mengaktifkan gen untuk interferon lambda, suatu protein pemberi sinyal kekebalan. Mengapa ia aktif pada sel yang sehat dan tidak terinfeksi?

Butuh waktu bertahun-tahun bagi Totary-Jain dan timnya untuk menemukan jawabannya: Sel-sel plasenta telah membuat virus yang mirip, menggunakan RNA yang diambil dari genom mereka sendiri, untuk menipu sensor kekebalan mereka.

Genom kita adalah museum molekuler sejarah evolusi. Sejak awal kehidupan di Bumi, virus telah memasukkan sebagian materi genetiknya ke dalam DNA inangnya. Di antara gen-gen yang mengkode protein terdapat peninggalan genomik dari invasi mikroba purba.

Salah satu elemen virus paling umum yang bertahan dalam genom manusia adalah potongan DNA yang disebut pengulangan Alu. Alus membentuk setidaknya 13% genom manusia; ada lebih dari 300 eksemplar di mega-cluster Totaly-Jain. Dia curiga bahwa pengulangan Alu tersebut mengaktifkan sistem kekebalan pada plasenta. Namun rekan-rekannya memperingatkan dia agar tidak melakukan hal itu.

“Nasihat yang diberikan kepada saya adalah: 'Jangan sentuh Alus, jangan bekerja dengan Alus, lupakan Alus,'” kata Totary-Jain. Banyaknya Alus dalam genom membuat sulit untuk mengungkap apa yang mungkin dilakukan kelompok tertentu.

Namun data yang melibatkan Alus terlalu menarik untuk diabaikan. Setelah bertahun-tahun melakukan percobaan yang cermat, tim Totary-Jain menunjukkan bahwa di dalam plasenta, transkrip pengulangan Alu membentuk potongan RNA beruntai ganda – siluet molekuler yang dikenali sel kita sebagai asal virus. Merasakan virus palsu, sel merespons dengan memproduksi interferon lambda.

“Sel tersebut secara efektif menyamar sebagai agen penular,” kata Kagan. “Hasilnya adalah ia meyakinkan dirinya sendiri bahwa ia terinfeksi, dan kemudian beroperasi seperti itu.”

Mendidih Imunitas

Respons imun dapat bersifat merusak, khususnya respons terhadap virus. Karena virus berada pada kondisi paling berbahaya ketika sudah berada di dalam sel, sebagian besar strategi kekebalan yang menargetkan infeksi virus sebagian bekerja dengan merusak dan membunuh sel yang terinfeksi.

Oleh karena itu, sel-sel meneriakkan “Virus!” atas risiko mereka sendiri. Di sebagian besar jaringan, urutan Alu sangat ditekan sehingga tidak pernah mempunyai kesempatan untuk meniru serangan virus. Namun skenario inilah yang tampaknya sengaja diciptakan oleh plasenta. Bagaimana cara menyeimbangkan kesehatan embrio yang sedang tumbuh dengan respons imun yang berpotensi berisiko?

Dalam percobaan dengan tikus, tim Totary-Jain menemukan bahwa RNA beruntai ganda pada plasenta dan respon imun yang dihasilkan tampaknya tidak merugikan embrio yang sedang berkembang. Sebaliknya mereka melindungi embrio dari infeksi virus Zika. Sel-sel plasenta mampu melakukan hal yang sama – memberikan perlindungan pada embrio tanpa menimbulkan respons imun yang merusak diri sendiri – karena sel-sel tersebut memerlukan pertahanan interferon lambda yang lebih lembut.

Biasanya respon pertama terhadap pelepasan Alu RNA untai ganda adalah interferon tipe I dan tipe II, yang dengan cepat merekrut sel-sel kekebalan yang merusak ke lokasi infeksi, menyebabkan kerusakan jaringan dan bahkan penyakit autoimun. Interferon lambda, sebaliknya, adalah interferon tipe III. Ia bertindak secara lokal dengan berkomunikasi hanya dengan sel-sel di dalam jaringan, menghasilkan respons imun yang lebih ringan – yang dapat dipertahankan dalam jangka panjang di dalam plasenta.

Bagaimana sel-sel plasenta mampu mengaktifkan hanya interferon lambda, menjaga respons imun tetap stabil, namun tidak pernah meluap, masih menjadi misteri. Namun Totary-Jain mempunyai gagasan mengapa sel-sel plasenta mengembangkan trik yang tampaknya dihindari oleh sel-sel lain: Karena plasenta dibuang saat lahir, mungkin ia mampu mengambil risiko kekebalan yang tidak dapat dilakukan oleh jaringan lain.

Temuan ini mengungkap strategi baru plasenta untuk melindungi janin, selain sistem kekebalan ibu. Karena respons imun ibu dilemahkan selama kehamilan untuk mencegah serangan terhadap sel embrionik yang berbeda secara genetik, plasenta harus mengembangkan pertahanan ekstra untuk mendukung pertumbuhan bayi yang ditopangnya.

Namun, trik ini – respons imun tingkat rendah yang dihasilkan oleh virus palsu – mungkin tidak terbatas pada plasenta. Para peneliti dari Universitas Columbia baru-baru ini menggambarkan fenomena serupa pada neuron. Mereka mengamati RNA dari elemen genom yang berbeda terikat bersama dalam untaian ganda untuk menghasilkan respon imun. Dalam hal ini, sistem kekebalan tubuh memanggil interferon tipe I yang lebih merusak, namun diproduksi dalam tingkat yang rendah. Para penulis menduga bahwa peradangan kronis tingkat rendah di otak dapat mengendalikan infeksi, mencegah peradangan besar dan kematian saraf.

Jadi, ada kemungkinan bahwa tipu daya kekebalan semacam ini lebih umum terjadi daripada yang diperkirakan siapa pun. Dengan mempelajari bagaimana sistem kekebalan tubuh tampaknya melanggar peraturannya sendiri, para ilmuwan dapat menentukan dengan lebih baik peraturan apa yang sebenarnya berlaku.

Quanta sedang melakukan serangkaian survei untuk melayani audiens kami dengan lebih baik. Ambil milik kami survei pembaca biologi dan anda akan diikut sertakan untuk menang secara gratis Quanta dagangan.