Para ilmuwan telah menemukan untuk pertama kalinya hubungan fungsional antara bakteri di usus dan penyakit Parkinson.
Perubahan komposisi populasi bakteri usus - atau mungkin bakteri usus itu sendiri - secara aktif berkontribusi, dan bahkan mungkin menyebabkan, kemunduran keterampilan motorik yang merupakan ciri khas penyakit ini. Temuan ini memiliki implikasi yang mendalam untuk pengobatan Parkinson, kata periset.
Parkinson mempengaruhi 1 juta orang di AS dan hingga 10 juta orang di seluruh dunia, menjadikannya penyakit neurodegeneratif kedua yang paling umum. Ciri-cirinya termasuk gemetar dan kesulitan berjalan, agregasi protein yang disebut alpha-synuclein (?Syn) di dalam sel di otak dan usus, dan adanya molekul inflamasi yang disebut sitokin di dalam otak. Selain itu, 75 persen penderita penyakit ini mengalami kelainan saluran cerna, terutama sembelit.
"Perut adalah rumah permanen bagi beragam komunitas bakteri bermanfaat dan terkadang berbahaya, yang dikenal sebagai mikroba, yang penting untuk pengembangan dan fungsi sistem kekebalan dan saraf," kata Sarkis Mazmanian, profesor mikrobiologi di Institut California Teknologi.
"Hebatnya, 70 persen dari semua neuron dalam sistem saraf perifer - yaitu otak atau sumsum tulang belakang - berada di usus, dan sistem saraf usus terhubung langsung ke sistem saraf pusat melalui saraf vagus. Karena masalah GI sering mendahului gejala motorik bertahun-tahun, dan karena kebanyakan kasus PD disebabkan oleh faktor lingkungan, kami berhipotesis bahwa bakteri di usus dapat menyebabkan PD. "
Tikus bebas kuman
Untuk mengujinya, para peneliti menggunakan tikus yang memproduksi ?Syn secara berlebihan dan menunjukkan gejala Parkinson. Satu kelompok tikus memiliki konsorsium bakteri usus yang kompleks; tikus lainnya, disebut tikus bebas kuman, dibesarkan di lingkungan yang benar-benar steril sehingga tidak memiliki bakteri usus. Para peneliti meminta kedua kelompok tikus melakukan beberapa tugas untuk mengukur keterampilan motorik mereka, seperti berlari di atas treadmill, melintasi balok, dan turun dari tiang. Tikus yang bebas kuman memiliki kinerja yang jauh lebih baik dibandingkan tikus dengan mikrobioma lengkap.
"Ini adalah saat 'eureka'."
"Ini adalah momen 'eureka'," kata Timothy Sampson, seorang sarjana postdoctoral dalam biologi dan teknik biologi dan penulis pertama makalah tersebut di jurnal tersebut. Sel. “Tikus-tikus itu secara genetik identik; kedua kelompok menghasilkan terlalu banyak ?Syn. Satu-satunya perbedaan adalah ada tidaknya mikrobiota usus. Setelah Anda menghilangkan mikrobioma, tikus memiliki keterampilan motorik normal bahkan dengan produksi ?Syn yang berlebihan.
"Ketiganya ciri khas Parkinson hilang dalam model bebas kuman," kata Sampson. "Sekarang kami cukup yakin bahwa bakteri usus mengatur, dan bahkan dibutuhkan, gejala PD. Jadi, kami ingin tahu bagaimana ini terjadi. "
Tutup lingkarannya
Ketika bakteri usus memecah serat makanan, mereka menghasilkan molekul yang disebut asam lemak rantai pendek (SCFAs), seperti asetat dan butirat. Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa molekul ini juga bisa mengaktifkan respon kekebalan otak.
Jadi, para peneliti berhipotesis bahwa ketidakseimbangan kadar SCFA mengatur peradangan otak dan gejala PD lainnya. Memang benar, ketika tikus bebas kuman diberi makan SCFA, sel yang disebut mikroglia—sel kekebalan yang berada di otak—menjadi aktif. Proses inflamasi seperti itu dapat menyebabkan kerusakan neuron atau bahkan kematian. Faktanya, tikus bebas kuman yang diberi SCFA kini menunjukkan cacat motorik dan agregasi ?Syn di wilayah otak yang terkait dengan PD.
Dalam eksperimen terakhir, Mazmanian dan kelompoknya berkolaborasi dengan Ali Keshavarzian, seorang ahli gastroenterologi di Rush University di Chicago, untuk mendapatkan sampel tinja dari pasien PD dan dari kontrol yang sehat. Sampel mikrobioma manusia dipindahkan ke tikus bebas kuman, yang kemudian sangat menunjukkan gejala PD. Tikus ini juga menunjukkan kadar SCFA yang lebih tinggi pada kotorannya. Sampel tinja transplantasi dari individu sehat, sebaliknya, tidak memicu gejala PD, tidak seperti tikus yang menyimpan bakteri usus dari pasien PD.
"Ini benar-benar menutup lingkaran untuk kita," kata Mazmanian. "Data menunjukkan bahwa perubahan pada microbiome usus kemungkinan lebih besar daripada hanya konsekuensi dari PD. Ini adalah temuan provokatif yang perlu dipelajari lebih lanjut, namun kenyataan bahwa Anda dapat mencangkok mikrobiom dari manusia ke tikus dan mentransfer gejala menunjukkan bahwa bakteri merupakan penyumbang utama penyakit. "
Temuan ini memiliki implikasi penting untuk pengobatan Parkinson, kata periset.
"Untuk banyak kondisi neurologis, pendekatan pengobatan konvensional adalah mendapatkan obat ke otak. Namun, jika PD memang tidak semata-mata disebabkan oleh perubahan otak tapi dengan perubahan mikrobioma, Anda mungkin hanya perlu memasukkan obat ke dalam usus untuk membantu pasien, yang jauh lebih mudah dilakukan, "kata Mazmanian.
Obat semacam itu bisa dirancang untuk memodulasi kadar SCFA, memberikan probiotik yang bermanfaat, atau menghilangkan organisme berbahaya. "Konsep baru ini dapat menyebabkan terapi yang lebih aman dengan efek samping yang lebih sedikit dibandingkan perawatan saat ini."
Pendanaan berasal dari Yayasan Larry L. Hillblom, Yayasan Knut dan Alice Wallenberg, Swedish Research Council, Mr. dan Mrs. Larry Field, Heritage Medical Research Institute, dan National Institutes of Health.
Sumber: Caltech
Buku terkait:
at Pasar InnerSelf dan Amazon
