Hipotesis Terkenal pada Pembesaran dan Penyusutan Organ (Myonuclear Domain) Tertolak! Apa Alasannya?

MYONUCLEAR DOMAIN HYPOTHESIS

Beberapa jenis organ dan jaringan dapat mengalami perbesaran atau penyusutan ukuran, yang biasa kita sebut dengan hipertrofi dan atrofi. Dengan adanya perubahan ukuran tersebut, maka jumlah sel penyusun organ atau jaringan tersebut tentunya akan berubah, hal inilah yang disebut myonuclear domain hypothesis^[2]. Hal tersebut masih menjadi hipotesis, karena masih belum ditemukan bukti-bukti kuat untuk mendukung hipotesis tersebut.

Penelitian yang diterbitkan pada jurnal Proceding of the National Academy of Science pada tanggal 24 Agustus 2010 melakukan uji coba pada otot tikus. Penelitian ini membuktikan bahwa pada saat hipertrofi (pembesaran) terdapat perubahan jumlah nukleus (inti sel) pada otot tikus tersebut. Namun pada saat atrofi (penyusutan), jumlah nukleus yang ada tidak mengalami perubahan secara signifikan, meskipun ukuran dan volume otot mengalami perubahan.

Gambar 1. Jumlah myonuclei pada otot tikus saat hipertrofi dan atrofi^[1]

Atrofi pada Manduca sexta

Gambar 2. Siklus hidup Manduca sexta

Selain diujikan pada tikus, penelitian ini dilakukan pada otot serangga. Serangga yang digunakan ialah Manduca sexta, dimana pengamatan dilakukan pada intersegmental muscle (ISM). Alasan penggunaan ISM karena, dapat mengalami atrofi dan programmed cell death (PCD) secara alami, sehingga pengamatan lebih mudah untuk dilakukan.

Gambar 3. (A) ISM pada tahapan hipertrofi, atrofi dan PCD. (B) nukelus pada ISM saat hipertrofi, atrofi, dan PCD. (C) ISM dipotong melintang. (D) Kuantifikasi ukuran ISM (kiri), jumlah nukleus (tengah) dan ukuran myonuclear domain (kanan)^[3]

Atrofi pada ISM terjadi pada hari ke-15 dan menyebabkan kehilangan massa otot sebanyak 40%, lalu pada hari ke-18 ISM mulai mengalami PCD. Meskipun kehilangan massa otot sebanyak 49%, jumlah nukleus tidak mengalami perubahan secara signifikan. Bila hipotesis myonuclear domain benar, maka jumlah nukleus akan berkurang. Namun berdasarkan data di atas, hipotesis tersebut tidak sesuai.

Ketidaksesuaian Hipotesis

Dengan penelitian ini, Hipotesis myonuclear domain perlu dikaji ulang. Hipotesis ini terbukti sesuai pada organ atau jaringan yang mengalami hipertrofi, namun tidak sesuai pada organ atau jaringan yang mengalami atrofi.  Hal yang memungkinkan terjadi ialah sel-sel pada otot memproduksi senyawa anti apoptosis dalam jumlah yang banyak, sehingga sel-selnya tidak mengalami apoptosis pada saat atrofi. Ketidaksesuaian hipotesis ini juga menjelaskan mengapa saat kita melakukan kegiatan yang repetitif, maka otot akan terbiasa untuk melakukan kegiatan tersebut, hal ini yang biasa disebut dengan muscle memory. Selain itu, dengan jumlah nukleus yang tetap, maka organ atau jaringan tersebut akan lebih cepat untuk meregenerasi sel-selnya.

 

Referensi

[1] Bruusgaard, J.C,. Johansen, I.B., Egner, I.M., Rana, Z.A., Gundersen, A. Myonuclei Acquired by Overload Exercise Precede Hypertrophy and Are Not Lost on Detraining. PNAS, DOI : 10.1073/pnas.0913935107.

[2] Schwartz, L.M. 2019. Skeletal Muscle Do Not Undergo Apoptosis During Either Atrophy or Programmed Cell Death-Revisiting the Myonuclear Domain Hypothesis. Front. Physiol, DOI : 10.3389/fphys.2018.01887

[3] Schwartz, L.M., Brown, C., McLaughlin, K., Smith, W., Bigelow, C. The Myonuclear Is Not Maintaned in Skeletal Muscle During Either Atrophy or Programmed Cell Death. Am J Physiol Cell Physiol, DOI : 10.1152/ajpcell.00176.2016