Bisakah mekanisme ini menjelaskan mengapa malam tanpa tidur memengaruhi kesehatan usus?
Peradangan usus dan kondisi lain yang melibatkan sistem kekebalan lebih sering terjadi pada orang dengan pola tidur tidak teratur, termasuk mereka yang bekerja shift malam. Sekarang, penelitian baru pada tikus telah mengungkap mekanisme yang sebelumnya tidak diketahui yang dapat membantu menjelaskan hubungan tersebut.
Mekanismenya menyangkut sel limfoid bawaan grup 3 (ILC3s). Sel-sel kekebalan ini memiliki peran yang kuat dalam mengontrol metabolisme, peradangan, dan proses biologis lainnya.
Baru-baru ini Alam kertas, para ilmuwan menjelaskan bagaimana mereka menggunakan tikus untuk lebih memahami peran ILC3 di usus.
"Sel-sel ini," kata penulis studi senior Henrique Veiga-Fernandes, Ph.D., "memenuhi fungsi penting di usus - mereka melawan infeksi, mengontrol integritas epitel usus, dan menginstruksikan penyerapan lipid."
Veiga-Fernandes bekerja di Champalimaud Centre for the Unknown, di Lisbon, Portugal. Dia memimpin kelompok yang menyelidiki komunikasi pada tingkat sel antara sistem saraf dan sistem kekebalan.
Pola tidur, kesehatan, dan gen jam
“Kurang tidur atau kebiasaan tidur yang berubah dapat memiliki konsekuensi kesehatan yang dramatis, mengakibatkan berbagai penyakit yang seringkali memiliki komponen kekebalan, seperti kondisi peradangan usus,” jelas Veiga-Fernandes.
Penelitian telah menunjukkan bahwa orang yang bekerja shift lebih cenderung mengembangkan masalah kesehatan jangka panjang tertentu.
Mereka yang bekerja shift malam dalam waktu lama, misalnya, memiliki risiko lebih tinggi terhadap kondisi seperti maag, beberapa jenis kanker, penyakit metabolisme, obesitas, dan kondisi gastrointestinal.
“Untuk memahami mengapa ini terjadi,” lanjut Veiga-Fernandes, “kami mulai dengan menanyakan apakah sel-sel kekebalan di usus dipengaruhi oleh jam sirkadian.”
Dia dan rekan-rekannya menemukan bahwa ILC3 sangat sensitif terhadap perubahan dalam gen jam mereka, gen yang mengontrol proses sel ritmik.
Mereka juga menemukan sirkuit yang menghubungkan jam sirkadian, atau 24 jam, di otak ke ILC3 di usus.
Tampaknya gangguan pada sirkuit ini, yang merasakan perubahan cahaya lingkungan, dapat mengubah gen jam ILC3. Perubahan genetik ini dapat merusak kemampuan sel kekebalan untuk mengatur kesehatan usus.
Tim mendemonstrasikan efek ini dengan mengganggu jam 24 jam di otak tikus.
Para penulis menulis bahwa "Deregulasi ritme otak yang diinduksi secara bedah atau genetik menyebabkan gangguan osilasi ILC3 sirkadian, mikrobioma yang dideregulasi, dan metabolisme lipid yang berubah."
Mengganggu jam otak mengurangi ILC3 usus
Hampir semua sel dalam tubuh memiliki gen jam yang membantu mereka mengikuti siklus 24 jam.
Gen jam memberi tahu mesin sel jam berapa sekarang sehingga biologi tubuh dapat mempersiapkan aktivitas yang peka terhadap siklus, seperti makan atau tidur.
Sementara setiap gen jam sel dapat menjaga waktu secara independen, mereka mengandalkan jam utama di otak untuk menjaganya tetap sinkron.
Selain itu, karena sirkuit jam otak peka terhadap cahaya eksternal, hubungan dengan gen jam di seluruh tubuh membantu menjaga fungsi tubuh selaras dengan siklus siang dan malam.
Tim menemukan bahwa mengganggu jam gen ILC3 secara dramatis mengurangi kehadiran mereka di usus.
“Hal ini mengakibatkan peradangan parah, melanggar penghalang usus, dan meningkatkan penumpukan lemak,” kata Veiga-Fernandes.
Jam otak yang terganggu menghapus kode tujuan
Penyelidikan lebih lanjut mengungkapkan alasan penurunan dramatis ILC3 di usus. Tampaknya gangguan pada sirkuit sirkadian otak menghentikan sinyal penting mencapai gen jam ILC3.
Hilangnya sinyal mempengaruhi protein yang memberi tahu sel ILC3 transien ke mana harus bermigrasi. Protein bekerja seperti kode pos tujuan di satnav, dan tanpa sinyal dari sirkuit sirkadian otak, ia tidak dapat menyiapkan kode pos.
Veiga-Fernandes mengatakan bahwa dia dan timnya sangat senang dengan hasil ini karena mereka membantu menjelaskan mengapa orang yang aktif pada malam hari lebih cenderung memiliki kesehatan usus yang lebih buruk dan mengalami penyakit inflamasi.
Dia menyarankan bahwa tubuh telah berevolusi sehingga pada siang hari, saat makan berlangsung, jam sirkadian di otak memberi tahu ILC3 untuk meninggalkan usus. Ini mengurangi aktivitas ILC3 di usus, yang meningkatkan metabolisme lipid.
Namun, penurunan aktivitas ILC3 juga membuat usus rentan terhadap kerusakan. Jadi, pada malam hari, saat makan tidak berlaku, jam otak memberi tahu ILC3 untuk kembali ke usus dan melakukan tugas pertahanan dan perbaikan.
“Ini [semua] berkaitan dengan fakta bahwa sumbu kekebalan saraf tertentu ini diatur dengan sangat baik oleh jam otak sehingga setiap perubahan dalam kebiasaan kita berdampak langsung pada sel-sel kekebalan kuno yang penting ini.”
Henrique Veiga-Fernandes, Ph.D.
