Ilmuwan melacak perjalanan Parkinson dari usus ke otak pada tikus
Teori bahwa penyakit Parkinson dapat dimulai di usus telah mendapatkan dukungan lebih lanjut dalam penelitian terbaru pada tikus. Para ilmuwan mendorong pembentukan protein beracun di usus dan melacak setiap langkah perjalanannya ke otak melalui saraf vagus.
Para peneliti di Fakultas Kedokteran Universitas Johns Hopkins, di Baltimore, MD, melakukan penyelidikan terhadap model tikus baru penyakit Parkinson.
Model baru ini mereplikasi sejumlah tanda dan gejala awal dan akhir penyakit Parkinson, termasuk beberapa yang tidak terkait dengan gerakan.
Tim menemukan bahwa mereka bisa membuat tikus mengembangkan fitur ini dengan menyuntikkan usus mereka dengan "fibril yang terbentuk sebelumnya" dari alpha-synuclein, protein yang membentuk gumpalan beracun di otak orang dengan penyakit Parkinson.
Makalah yang muncul di jurnal Neuron mendeskripsikan model tikus dan temuan penelitian.
“Karena model ini dimulai di dalam perut,” kata rekan penulis studi senior Ted M. Dawson, yang merupakan profesor neurologi di Fakultas Kedokteran Universitas Johns Hopkins, “seseorang dapat menggunakannya [untuk] mempelajari spektrum penuh dan kursus waktu dari patogenesis penyakit Parkinson. "
Dia menjelaskan bahwa model seperti itu dapat memungkinkan peneliti untuk menguji cara menghentikan Parkinson pada tahap yang berbeda, dari sebelum gejala muncul hingga penyakit yang parah.
Parkinson, usus, dan alpha-synuclein
Parkinson adalah penyakit yang semakin merusak jaringan otak. Ini membunuh sel-sel otak yang membuat pembawa pesan kimiawi yang disebut dopamin yang membantu fungsi motorik, atau kontrol gerakan.
Ciri khas penyakit Parkinson adalah penggumpalan versi protein alfa-sinuklein yang terlipat buruk di bagian otak yang terkena. Ahli patologi telah mengamati gumpalan ini dalam pemeriksaan otak post-mortem pada orang dengan penyakit Parkinson.
Gejala motorik utama penyakit Parkinson meliputi gerakan yang lambat, kaku, kaku, tremor, dan masalah keseimbangan. Kesulitan menelan dan berbicara juga dapat terjadi.
Gejala yang tidak berhubungan dengan fungsi motorik juga dapat muncul pada penyakit Parkinson. Gejala nonmotorik ini termasuk nyeri, kelelahan, gangguan mood, keringat berlebih, kehilangan indra penciuman, masalah dengan perencanaan dan perhatian, sembelit, dan gangguan tidur.
Hingga saat ini, belum ada obat untuk penyakit Parkinson, dan pengobatan yang ada terbatas pada kemampuannya untuk memperlambat perkembangan penyakit dan mengurangi gejala yang lebih parah.
Para ilmuwan telah "lama mengetahui" bahwa beberapa gejala nonmotorik, seperti yang memengaruhi indra penciuman dan usus, dapat muncul sebelum tahap motorik penyakit Parkinson.
Selain itu, mereka juga telah menetapkan bahwa usus dan otak terus berkomunikasi satu sama lain, sebagian besar melalui saraf vagus.
Teori saraf vagus Braak tentang Parkinson
Pada tahun 2003, peneliti otak Jerman Heiko Braak mengusulkan bahwa perjalanan racun alpha-synuclein dimulai di usus dan menyebar melalui saraf vagus ke otak, di mana ia merusak sel dopamin.
Sejak itu, sejumlah penelitian telah menemukan bukti yang mendukung teori Braak, tetapi hingga karya terbaru, tidak ada model hewan yang meyakinkan.
Dalam studi baru, Dawson dan rekannya merekayasa model tikus untuk mendemonstrasikan teori Braak.
Otot usus kaya akan koneksi ke saraf vagus. Jadi, tim menyuntikkan fibril alfa-synuclein yang telah dibentuk sebelumnya ke tempat-tempat di otot usus tikus yang kaya akan koneksi saraf vagus.
Para peneliti mencatat bahwa keberhasilan eksperimen tidak hanya bergantung pada mendapatkan tempat suntikan yang tepat tetapi juga pada mendapatkan ukuran dan jumlah fibril yang tepat.
“Saat percobaan awal mulai berhasil, kami sangat kagum,” kata Dawson, menambahkan bahwa “Sekarang hal ini cukup rutin dilakukan tim peneliti kami.”
Pelacakan tahap demi tahap dari alpha-synuclein
Tim mengamati bahwa butuh sekitar 1 bulan untuk protein beracun menyebar dari tempat suntikan ke awal batang otak.
Dua bulan kemudian, protein beracun telah mencapai tidak hanya ke bagian otak yang menyerah pada penyakit Parkinson - substansia nigra pars compacta - tetapi juga ke daerah lain, seperti amigdala, hipotalamus, dan korteks prefrontal.
Dalam 7 bulan setelah suntikan usus, alpha-synuclein penyebab penyakit telah mencapai lebih jauh dan juga telah menembus hipokampus, striatum, dan bola olfaktorius.
Tim melihat bagaimana, selama beberapa bulan ini, ada juga kehilangan sel dopamin yang signifikan di substansia nigra pars compacta dan striatum.
Setelah suntikan usus dari fibril alpha-synuclein, tikus juga mengembangkan gejala motorik klasik penyakit Parkinson. Mereka juga mengembangkan gejala nonmotorik, termasuk depresi, kehilangan indra penciuman, dan masalah dengan memori dan pembelajaran.
Para peneliti juga melakukan prosedur yang sama pada tikus dengan serabut saraf vagus yang terputus. Tak satu pun dari tikus ini menunjukkan tanda dan gejala penyakit Parkinson yang ditunjukkan oleh mereka yang memiliki saraf vagus utuh, seperti kematian sel saraf dan masalah dengan fungsi motorik dan nonmotorik.
Dukungan untuk teori Braak
Para peneliti menyimpulkan bahwa temuan tersebut mendukung hipotesis Braak tentang perkembangan penyakit Parkinson.
Meskipun hasil penelitian tikus tidak selalu berarti bahwa hal yang sama juga terjadi pada manusia, tim menunjukkan bukti yang menunjukkan bahwa, dalam kasus ini, mungkin saja demikian.
Studi pada manusia tentang perawatan ulkus di mana ahli bedah mengangkat bagian dari saraf vagus menunjukkan bahwa hal itu dapat mengurangi risiko pengembangan penyakit Parkinson.
Dawson menyoroti tiga implikasi dari penelitian tersebut. Yang pertama adalah bahwa dia mengharapkannya untuk "menggembleng penelitian masa depan yang mengeksplorasi koneksi usus-otak."
Implikasi kedua dari studi yang diramalkan Dawson adalah bahwa hal itu dapat mengarah pada penelitian lebih lanjut tentang faktor-faktor - seperti infeksi dan molekul tertentu - yang mungkin memicu bentuk racun dari alpha-synuclein untuk berkembang biak.
Dan implikasi ketiga adalah bahwa cara baru untuk mengobati penyakit Parkinson dapat terletak pada pencegahan patologis, atau penyebab penyakit, bentuk alpha-synuclein menyebar dari usus ke otak.
Pasien dengan alpha-synuclein patologis di saluran pencernaan akan menjadi kandidat ideal untuk studi pelindung saraf di masa depan.
Prof. Ted M. Dawson
