Perang melawan penyakit: Mengunjungi kembali tempat-tempat lama
Terlepas dari aliran penemuan ilmu kedokteran yang tak terputus, sejumlah penyakit terkenal masih mengganggu para peneliti. Saat ini, para ilmuwan mencari petunjuk baru di sepanjang jalan yang dilalui dengan baik.
Saat para ilmuwan mempelajari lebih dalam tentang mekanisme yang berada di bawah kondisi yang sulit diobati seperti diabetes dan penyakit Alzheimer, mereka mengambil ujung-ujung ilmu pengetahuan, meraih benang yang lepas dan menyodokkan jari mereka ke sudut yang remang-remang.
Tetapi karena jawaban dari sudut pandang baru tidak selalu datang, ada baiknya menggandakan kembali sesekali, membuka pintu lama dan mengunjungi kembali wajah-wajah yang sudah dikenal.
Baru-baru ini, misalnya, sebuah organ baru "ditemukan" bersembunyi di depan mata. Interstitium - sistem kantong berisi cairan - sekarang dianggap sebagai salah satu organ terbesar tubuh.
Sebelumnya, interstitium dianggap tidak terlalu penting; sedikit lebih dari kertas lem anatomis yang mendukung organ yang benar melakukan pekerjaan yang benar. Tetapi ketika teknik pencitraan mutakhir memusatkan perhatian, ukuran dan pentingnya menjadi jelas.
Sekarang, para ilmuwan bertanya apa yang dapat kita pelajari tentang edema, fibrosis, dan kemampuan menyusahkan kanker untuk menyebar.
Dalam penelitian, semua orang tahu bahwa tidak ada batu yang terlewat. Interstitium, bagaimanapun, mengingatkan kita bahwa mereka harus diputar beberapa kali dan secara berkala.
Dalam artikel ini, kami membahas beberapa aspek biologi seluler yang sudah dikenal yang sedang ditinjau kembali dan memberikan cara-cara asing untuk memahami penyakit.
Mikrotubulus: Lebih dari perancah
Berjalan melalui sitoplasma setiap sel adalah jaringan protein kompleks yang disebut sitoskeleton, istilah yang pertama kali diciptakan oleh Nikolai Konstantinovich Koltsov pada tahun 1903. Salah satu penyusun utama sitoskeleton adalah protein tubular panjang yang disebut mikrotubulus.
Mikrotubulus membantu menjaga sel tetap kaku, tetapi mereka juga memainkan peran penting dalam pembelahan sel dan pengangkutan senyawa di sekitar sitoplasma.
Disfungsi mikrotubulus telah dikaitkan dengan kondisi neurodegeneratif, termasuk dua kondisi utama: penyakit Parkinson dan Alzheimer.
Neurofibrillary kusut, yang merupakan benang abnormal dari protein yang disebut tau, adalah salah satu tanda dari Alzheimer. Biasanya, dalam hubungannya dengan molekul fosfat, tau membantu memastikan mikrotubulus. Namun, dalam neuron Alzheimer, protein tau membawa fosfat empat kali lebih banyak dari biasanya.
Hiperfosforilasi mengurangi stabilitas dan laju pembuatan mikrotubulus, dan juga dapat menyebabkan pembongkaran mikrotubulus.
Bagaimana tepatnya perubahan dalam produksi mikrotubulus ini menyebabkan degenerasi saraf tidak sepenuhnya dipahami, namun para peneliti tertarik untuk melihat apakah campur tangan dalam proses ini suatu hari nanti dapat membantu mengobati atau mencegah penyakit Alzheimer.
Masalah dengan mikrotubulus tidak hanya untuk kondisi neurologis. Sejak 1990-an, para ilmuwan telah mendiskusikan apakah mereka mungkin menjadi akar dari perubahan sel yang menyebabkan serangan jantung.
Studi terbaru untuk melihat pertanyaan ini menyimpulkan bahwa perubahan kimiawi pada jaringan mikrotubulus sel jantung membuat mereka lebih kaku dan kurang mampu berkontraksi sebagaimana mestinya.
Para penulis percaya bahwa merancang obat yang menargetkan mikrotubulus pada akhirnya bisa menjadi cara yang layak untuk "meningkatkan fungsi jantung."
Di luar pembangkit tenaga listrik
Jika Anda hanya mempelajari satu hal di kelas biologi, kemungkinan besar "mitokondria adalah pembangkit tenaga sel." Pertama kali dilihat sekilas pada tahun 1800-an, para ilmuwan saat ini bertanya apakah mitokondria mungkin bersekutu dengan berbagai penyakit.
Peran mitokondria dalam penyakit Parkinson mendapat perhatian paling besar.
Faktanya, selama bertahun-tahun, berbagai kegagalan mitokondria telah terlibat dalam perkembangan Parkinson.
Misalnya, masalah dapat muncul di jalur kimia kompleks yang menghasilkan energi di mitokondria, dan mutasi dapat terjadi pada DNA mitokondria.
Selain itu, mitokondria dapat dirusak oleh penumpukan spesies oksigen reaktif yang diproduksi sebagai produk sampingan dari produksi energi.
Tapi bagaimana kegagalan ini menghasilkan gejala Parkinson yang berbeda? Bagaimanapun, mitokondria ada di hampir setiap sel tubuh manusia.
Jawabannya tampaknya terletak pada jenis sel yang terkena Parkinson: neuron dopaminergik. Sel-sel ini secara unik rentan terhadap disfungsi mitokondria. Sebagian, ini tampaknya karena mereka sangat sensitif terhadap serangan oksidatif.
Neuron dopaminergik juga sangat bergantung pada kalsium, elemen yang diawasi oleh mitokondria. Tanpa kontrol kalsium mitokondria, sel saraf dopaminergik menderita secara tidak proporsional.
Peran mitokondria dalam kanker juga telah dibahas. Sel-sel ganas membelah dan mereplikasi secara tidak terkendali; ini sangat mahal, membuat tersangka utama mitokondria.
Selain kemampuan mitokondria untuk menghasilkan tenaga bagi sel kanker, mereka juga membantu sel beradaptasi dengan lingkungan baru atau lingkungan yang penuh tekanan. Dan, karena sel kanker memiliki kemampuan luar biasa untuk berpindah dari satu bagian tubuh ke bagian lain, mendirikan toko, dan terus berkembang biak tanpa berhenti untuk bernapas, mitokondria juga dicurigai sebagai penjahat di sini.
Selain Parkinson dan kanker, terdapat bukti bahwa mitokondria mungkin juga berperan dalam perkembangan penyakit hati berlemak nonalkohol dan beberapa kondisi paru-paru. Kita masih harus banyak belajar tentang bagaimana organel yang rajin ini mempengaruhi penyakit.
Tingkat mikrobioma berikutnya
Bakteriofag adalah virus yang menyerang bakteri. Dan, dengan meningkatnya minat pada bakteri usus, tidak mengherankan jika bakteriofag mulai menaikkan alis. Jika bakteri dapat mempengaruhi kesehatan, sesuatu yang membunuh mereka pasti juga bisa.
Bakteri, yang ada di semua ekosistem di bumi, sangat banyak jumlahnya. Bakteriofag, bagaimanapun, melebihi jumlah mereka; satu penulis menyebut mereka sebagai "hampir ada di mana-mana".
Pengaruh mikrobioma pada kesehatan dan penyakit adalah jaringan interaksi berbelit-belit yang baru saja kita mulai terurai.
Dan ketika virome - virus yang menetap kami - ditambahkan ke dalam campuran, itu menjadi labirin secara eksponensial.
Mengetahui betapa pentingnya bakteri dalam penyakit dan kesehatan, hanya membutuhkan lompatan kecil imajinasi untuk mempertimbangkan bagaimana bakteriofag - yang khusus untuk berbagai jenis bakteri - suatu hari nanti dapat berguna secara medis.
Faktanya, bakteriofag digunakan untuk mengobati infeksi pada tahun 1920-an dan 30-an. Mereka tidak disukai terutama karena antibiotik, yang lebih mudah dan lebih murah untuk disimpan dan diproduksi, muncul di tempat kejadian.
Tetapi dengan bahaya resistensi antibiotik yang meningkat, langkah kembali ke terapi bakteriofag mungkin ada di kartu.
Bakteriofag juga memiliki keuntungan karena spesifik untuk satu bakteri, sebagai lawan dari penyebaran luas antibiotik di banyak spesies.
Meskipun kebangkitan minat pada bakteriofag adalah hal baru, beberapa orang sudah melihat peran potensial dalam perang melawan "penyakit kardiovaskular dan autoimun, penolakan cangkok, dan kanker".
Terapung di atas rakit lipid
Setiap sel dilapisi dengan membran lipid yang memungkinkan bahan kimia tertentu masuk dan keluar sambil menghalangi jalur sel lain. Jauh dari sekadar kantong sederhana yang penuh dengan bit, membran lipid adalah entitas yang kompleks dan bertabur protein.
Di dalam kompleks membran, rakit lipid adalah pulau terpisah tempat saluran dan peralatan seluler berkumpul. Tujuan pasti dari struktur ini diperdebatkan dengan hangat, tetapi para ilmuwan sibuk memahami apa artinya untuk sejumlah kondisi, termasuk depresi.
Investigasi terbaru menyimpulkan bahwa memahami wilayah ini dapat membantu kita memahami cara kerja antidepresan.
Protein G - yang merupakan sakelar seluler pemancar sinyal - menjadi tidak aktif ketika mereka melayang ke rakit lipid. Ketika aktivitas mereka menurun, kerusakan saraf dan komunikasi berkurang, yang secara teoritis dapat menyebabkan beberapa gejala depresi.
Di sisi lain, antidepresan telah terbukti menggeser protein G keluar dari rakit lipid, sehingga mengurangi gejala depresi.
Penelitian lain telah menyelidiki peran potensial rakit lipid dalam resistensi obat dan metastasis pada kanker pankreas dan ovarium, serta penurunan kognitif dalam perjalanan menuju penyakit Alzheimer.
Meskipun struktur lapis ganda dari membran lipid pertama kali ditemukan pada pertengahan abad lalu, rakit lipid merupakan tambahan yang relatif baru dalam keluarga seluler. Banyak pertanyaan tentang struktur dan fungsinya yang belum terjawab.
Hal-hal baik datang dalam kemasan kecil
Singkatnya, vesikel ekstraseluler adalah paket kecil yang mengangkut bahan kimia antar sel. Mereka membantu berkomunikasi dan berperan dalam berbagai proses seperti koagulasi, penuaan sel, dan respons imun.
Karena mereka membawa pesan ke sana kemari sebagai bagian dari jalur yang begitu luas, maka tidak mengherankan jika mereka berpotensi menjadi serba salah dan terserang penyakit.
Selain itu, karena mereka dapat membawa molekul kompleks termasuk protein dan DNA, ada kemungkinan bahwa mereka mungkin membawa bahan khusus penyakit - seperti protein yang terlibat dalam penyakit neurodegeneratif.
Tumor juga menghasilkan vesikula ekstraseluler, dan, meskipun perannya belum sepenuhnya dipahami, kemungkinan besar mereka membantu kanker berkembang di lokasi yang jauh.
Jika kita dapat belajar membaca sinyal asap antar sel ini, kita dapat memperoleh wawasan tentang berbagai proses penyakit. Secara teori, yang perlu kita lakukan hanyalah memanfaatkannya dan memecahkan kodenya - yang, tentu saja, akan menjadi tantangan yang monumental.
Paro bawah
Jika Anda mengambil pelajaran biologi, Anda mungkin memiliki ingatan samar-samar tentang retikulum endoplasma (ER) yang menyenangkan untuk diucapkan. Anda mungkin juga ingat bahwa itu adalah jaringan kantung pipih yang saling berhubungan di dalam sitoplasma, terletak di dekat nukleus.
ER - pertama kali dilihat sekilas di bawah mikroskop pada akhir 1800-an - melipat protein dan mempersiapkannya untuk kehidupan di lingkungan yang keras di luar sel.
Sangat penting bahwa protein dilipat dengan benar; jika tidak, UGD tidak akan membawa mereka ke tujuan akhir. Pada saat stres, ketika ER bekerja lembur, protein yang salah lipatan atau tidak terlipat dapat terbentuk. Ini memicu apa yang disebut respon protein yang tidak dilipat (UPR).
UPR mencoba menghidupkan kembali fungsi seluler normal dengan membersihkan tumpukan protein yang tidak terlipat. Untuk melakukan ini, ia mencegah produksi protein lebih lanjut, memecah protein yang terlipat buruk, dan mengaktifkan mesin molekuler yang dapat membantu memecahkan beberapa lipatan.
Jika ER tidak berhasil kembali ke jalurnya dan UPR gagal mengembalikan situasi protein sel, sel ditandai untuk kematian oleh apoptosis, sejenis bunuh diri sel.
Stres ER dan UPR yang diakibatkannya telah berimplikasi pada berbagai penyakit, salah satunya adalah diabetes.
Insulin diproduksi oleh sel beta pankreas, dan karena produksi hormon ini bervariasi sepanjang hari, tekanan pada ER naik dan turun - yang berarti bahwa sel-sel ini bergantung pada pensinyalan UPR yang efisien.
Penelitian telah menunjukkan bahwa gula darah tinggi meningkatkan tekanan pada sintesis protein. Jika UPR tidak dapat mengembalikan semuanya ke jalurnya, sel beta menjadi tidak berfungsi dan mati. Saat jumlah sel beta berkurang, insulin tidak dapat lagi dibuat saat dibutuhkan, dan diabetes akan berkembang.
Ini adalah saat-saat yang menarik untuk terlibat dalam ilmu biomedis, dan seperti yang dibuktikan sekilas ini, kita masih harus banyak belajar, dan meliput tanah lama bisa sama bermanfaatnya dengan mengukir cakrawala baru.
