Struktur sel otak Anda dapat memengaruhi risiko obesitas
Para peneliti yang mempelajari obesitas telah menemukan bahwa struktur mirip antena pada sel-sel otak yang membentuk bagian dari sirkuit rasa lapar tubuh tampaknya memainkan peran kunci dalam pengaturan nafsu makan.
Makalah studi, diterbitkan di jurnal Genetika Alam, menyoroti peran penting yang dapat dimainkan oleh struktur mirip antena - atau silia primer - dalam pensinyalan otak.
Secara umum dianggap bahwa sebagian besar pensinyalan di otak terjadi melalui struktur yang disebut sinapsis.
“Kami sedang membangun pemahaman terpadu tentang genetika manusia yang mengalami obesitas,” jelas penulis senior Christian Vaisse, profesor di Diabetes Center di University of California, San Francisco.
“Sampai saat ini,” dia menambahkan, “banyak peneliti obesitas hampir tidak pernah mendengar silia primer, tapi itu akan berubah.”
Peran genetika dalam obesitas
Di Amerika Serikat, obesitas mempengaruhi lebih dari sepertiga (atau 78,6 juta) orang dewasa.
Obesitas adalah masalah kesehatan masyarakat yang sangat besar, paling tidak karena dikaitkan dengan kesehatan mental yang buruk dan banyak masalah medis serius lainnya. Ini termasuk beberapa penyebab utama kematian di A.S. dan seluruh dunia, seperti diabetes, stroke, penyakit jantung, dan beberapa jenis kanker.
Pendorong utama epidemi obesitas sebagian besar bersifat non-genetik, seperti kombinasi dari akses yang siap ke pasokan makanan kaya kalori yang tidak terbatas dan "gaya hidup yang semakin tidak aktif".
Namun, tidak semua orang yang terpapar kondisi lingkungan ini menjadi obesitas, hal ini menunjukkan bahwa faktor genetik juga berperan.
Pada kebanyakan penyakit di mana genetika berperan, penyebabnya adalah karena variasi pada sejumlah gen. Tapi terkadang, penyebabnya bisa karena variasi gen tunggal.
Sirkuit kelaparan
Dalam makalah mereka, para peneliti menjelaskan bahwa sebagian besar gen tunggal penyebab obesitas parah disebabkan oleh perubahan gen dalam sirkuit rasa lapar yang melibatkan leptin - protein pemberi sinyal, atau hormon, yang dilepaskan oleh sel-sel lemak.
Sirkuit ini adalah jaringan sel saraf, atau neuron, di area hipotalamus di otak yang membantu menjaga berat badan tetap stabil dengan menyesuaikan nafsu makan dan penggunaan energi tergantung pada kadar leptin.
Mutasi pada gen yang mengkode leptin, atau pada gen yang terlibat dalam pemantauan dan respons terhadap protein, dapat menyebabkan kegagalan untuk mendeteksi ketika tubuh memiliki jumlah lemak yang cukup. Hal ini dapat terjadi pada tikus dan manusia, menyebabkan mereka terus makan "seolah-olah kelaparan".
Dalam penelitian sebelumnya, Prof. Vaisse dan rekannya menemukan bahwa mutasi pada gen yang terlibat dalam sirkuit kelaparan leptin - gen reseptor melanokortin-4 (MC4R) - menyumbang 3-5 persen dari semua kasus obesitas parah pada manusia. Obesitas berat didefinisikan dengan indeks massa tubuh (BMI) di atas 40.
Protein MC4R mendeteksi sinyal kimiawi dalam kelompok khusus neuron di hipotalamus yang dianggap berperan penting dalam mengurangi nafsu makan sebagai respons terhadap tingkat leptin yang tinggi.
Sampai studi baru, para ilmuwan tidak tahu bagaimana bagian dari neuron hipotalamus ini mengatur kontrol nafsu makan.
Silia primer terkait dengan obesitas
Anggota lain dari tim studi juga sebelumnya menemukan bahwa variasi langka pada gen yang mempengaruhi silia primer dapat menimbulkan penyakit yang hampir selalu disertai dengan obesitas parah, seperti sindrom Alström dan Bardet-Biedl. Namun, tidak jelas bagaimana silia dikaitkan dengan obesitas.
Dalam studi baru, para peneliti mempelajari neuron hipotalamus yang mengatur nafsu makan pada tikus normal dan menemukan bahwa protein MC4R terkonsentrasi di silia primer mereka.
Mereka juga menemukan bahwa tikus yang direkayasa untuk memiliki versi gen yang terkait dengan obesitas parah pada manusia tidak memiliki protein MC4R pada silia tersebut.
Penemuan ini membuat tim bertanya-tanya apakah silia primer di neuron hipotalamus ini adalah lokasi utama untuk fungsi pengaturan nafsu makan dari sirkuit lapar leptin.
Penemuan terbaru telah mengungkapkan bahwa protein lain yang disebut adenylyl cyclase 3 (ADCY3) juga terkait dengan obesitas, dan juga terkonsentrasi pada silia primer. ADCY3 diketahui terhubung dengan MC4R ketika mengirimkan sinyal.
Lokasi utama sinyal pengatur nafsu makan
Dalam serangkaian percobaan lebih lanjut, para peneliti menemukan bahwa setelah memblokir ADCY3 pada tikus, hewan tersebut meningkatkan asupan makanannya secara signifikan dan mulai menjadi gemuk.
Para peneliti menyimpulkan bahwa ADCY3 dan MC4R bekerja sama dalam silia utama dari neuron pendeteksi leptin untuk membantu mereka mendeteksi bahwa kadar lemak tubuh meningkat, yang pada gilirannya mengurangi nafsu makan.
Gangguan genetik, atau lainnya, pada komponen vital ini dapat mengakibatkan tubuh tidak dapat menggunakan "rem darurat" untuk mengontrol nafsu makan.
Namun, para peneliti menunjukkan bahwa masih banyak yang harus dipelajari tentang peran silia primer dalam pengaturan nafsu makan, dan kemungkinan akan membutuhkan waktu yang cukup lama sebelum pengobatan baru berdasarkan pengetahuan ini tersedia.
“Sungguh mengasyikkan betapa banyak kemajuan yang dicapai bidang ini. Di tahun 90-an, kami bertanya apakah obesitas bersifat genetik atau tidak; satu dekade yang lalu kami menemukan bahwa sebagian besar faktor risiko obesitas terutama memengaruhi sirkuit leptin di otak, ”kata Prof. Vaisse.
“Saat ini, kami hampir memahami bagaimana cacat dalam struktur subseluler spesifik ini dari subset tertentu neuron hipotalamus mendorong penambahan berat badan dan obesitas.”
Prof. Christian Vaisse
