Studi Penuaan: Peneliti Menemukan Rahasia Hidup Lama dan Kuat pada Cacing

Penuaan Merupakan Proses Alami Makhluk Hidup

Penuaan dicirikan dengan menurunnya fungsi dari beberapa jaringan dan organ seiring bertambahnya usia. Penuruan fungsi akan terus berlanjut, sehingga menyebabkan kelemahaan dan pada akhirnya menuju kematian. Salah satu jaringan yang mengalami penurunan fungsi ialah sistem motorik. penurunan sistem motorik ini terjadi pada berbagai makhluk hidup, dari cacing hingga manusia. Sistem motorik adalah sistem sel saraf yang mengatur aktivitas otot rangka.

Pada cacing atau nematoda, contohnya Caenorhabditis elegans, mengalami penurunan fungsi motorik sejak awal dewasa, sedangkan pada manusia terjadi pada awal pertengahan usia^[3]. 

Gambar 1. Anatomi C. elegans (A) hermaprodit, (B) jantan, dan (C) tampak melintang

C. elegans merupakan nematoda yang umum digunakan sebagai model organisme dalam studi penuaan. Pada studi sebelumnya, diketahui bahwa C. elegans mengalami penurunan fungsi pada sistem motorik, tepatnya terjadi pada neuromuscular junction (NMJs) yang terletak pada Ventral Nerve Cord (VNC) dan Dorsal Nerve Cord (DNC) (Gambar 1). Selain itu, pada pertengahan usia, sel-sel otot akan mengalami penurunan fungsi dan pada akhirnya menyebabkan sarcopenia (berkurangnya massa otot) pada akhir usia. Meskipun pada cacing yang sudah tua diberikan obat, hasilnya kurang efektif dalam menurunkan laju penurunan sistem motorik. Hal tersebut menjadi sebuah tantangan bagi peneliti untuk menemukan solusi untuk mencegah atau menurunkan laju penuaan pada makhluk hidup.

SLO-1 Kunci Penuaan dan Rentang Hidup

Para peneliti menemukan bahwa, pada C. elegans terdapat protein SLO-1 yang mirip dengan BK channels. BK Channels adalah protein yang berfungsi sebagai transport ion kalium melewati membran, dengan bantuan ion kalsium (Gambar 2). SLO-1 juga diketahui dapat mengurangi transmisi sinaptik pada NMJs dengan menurunkan sensitifitas neuron motorik oleh sebab itu neuron menjadi tumpul, dan tidak peka terhadap rangsangan^[4]. Mutasi pada gen SLO-1, dapat mengurangi laju penurunan sistem motorik dan memperpanjang usia^[2]. Cacing yang mengalami mutasi pada gen slo-1 akan terlihat 3 sampai 4 hari lebih muda daripada umur sebenarnya. Hal tersebut terbukti dengan melihat aktivitas pergerakan cacing. Aktivitas pergerakan pada cacing mutan dengan umur 15 hari, mirip dengan cacing wild type (WT) dengan umur 11 hari.

Protein SLO-1 banyak ditemukan pada neuron dan otot, namun SLO-1 yang memiliki fungsi dalam meregulasi aktivitas motorik dan rentang hidup berada pada neuron, tepatnya pada neuron motorik. Meskipun dapat menurunkan laju penurunan  motorik dan memperpanjang usia, aktivitas pergerakan cacing mutan diawal usia lebih rendah dibandingkan dengan WT. Hal itu bisa disebabkan oleh adanya mekanisme khusus dalam aktivitas pergerakan tersebut.

 

Gambar 2. Mekanisme protein BK Channels

 

Mutasi pada SLO-1 memberikan hasil positif, namun juga memberikan hasil negatif. Oleh sebab itu, untuk mengurangi efek negatifnya, dengan menginjeksikan RNA interference (RNAi) yang berfungsi untuk menginaktivasi gen SLO-1 pada cacing yang sudah tua. Selain dengan modifikasi DNA, aktivitas protein SLO-1 dapat dihambat dengan obat yang disebut Paxilline (bloker BK channel). Pemberian Paxilline akan  menurunkan laju penurunan  motorik dan memperpanjang usia pada cacing WT yang sudah tua, sedangkan pada cacing yang muda, tidak memberikan efek apapun, begitu juga pada cacing mutan. Cacing tua yang diberikan paxilline akan terlihat 3 sampai 4 hari lebih muda daripada umur aslinya.

Dalam meregulasi aktivitas motorik dan rentang hidup, SLO-1 tidak sendirian. Terdapat pula faktor transkripsi yang berperan seperti SLO-1. Faktor transkripsi itu ialah DAF-16, yang termasuk kedalam faktor transkripsi golongan grup FOXO^[1]. Grup FOXO adalah grup faktor transkripsi yang memiliki bentuk forkhead box pada tempat pengikatan DNA. DAF-16 dapat ditemukan di neuron dan usus, namun jumlahnya lebih banyak di usus dibandingkan di neuron. Faktor transkripsi ini sangat dibutuhkan, tanpa DAF-16 aktivitas motorik dan rentang hidup cacing akan menurun. 

Perubahan aktivitas SLO-1 sudah dipastikan dapat menurunkan laju penurunan motorik dan memperpanjang usia. Selain dibuktikan dengan aktivitas motorik dan daya tahan hidup, hal tersebut juga dibuktikan dengan transmisi sinaptik yang terjadi pada NMJs. Seiring bertambahnya usia, frekuensi transmisi sinaptik pada cacing WT akan semakin berkurang. Kurangnya transmisi sinaptik akan menyebabkan neuron motorik menjadi tumpul, dan mengalami penurunan fungsi. Namun pada cacing yang memiliki aktivitas SLO-1 nya terganggu, tidak mengalami perubahan frekuensi transmisi sinaptik, sehingga neuron tidak mengalami penurunan fungsi, dan dapat memperpanjang rentang hidup.

Penemuan ini merupakan penemuan yang sangat menarik dalam studi penuaan. Dengan mengatur aktivitas dari SLO-1 kita bisa menurunkan laju penurunan motorik serta memperpanjang usia. Selain itu, DAF-16 yang merupakan faktor transkripsi juga memegang peran dalam regulasi tersebut. Meskipun begitu, diperlukan pula studi lanjut pada mamalia untuk menemukan mekanisme yang meregulasi penuaan serta daya tahan hidup. Dengan penemuan ini, diharapkan dapat menyelesaikan segala permasalahan yang berhubungan dengan penurunan fungsi jaringan dan organ seiring dengan bertambahnya usia. 

 

Referensi

[1] Antebi, A. Genetics of Aging in Caenorhabditis elegans. PLOS Genetic, DOI : 10.1371/journal.pgen.0030129

[2] Li, G., Gong, J., Liu, J., Liu, J., Li, H., Hsu, A. L., Liu, J., dan Xu, X. Z. S. Genetic and Pharmacological Interventions in the Aging Motor Nervous System Slow Motor Aging and Extend Life Span in C. elegans. Science Advances, DOI : 10.1126/sciadv.aau5041

[3] Liu, J., Zhang, B., Lei, H., Feng, Z., Liu, J., Hsu, A. L., dan Xu X. Z. S. Functional Aging in Nervous System Contribute to Age-Dependent Motor Activity Decline in C. elegans. Cell Metabolism, DOI : 10.1016/j.cmet.2013.08.007

[4] Wels, C., Krüger, N., Schniederjans, M., Miltsch, S. M., Krücken, J., Guest, M., Dye, L. H., Harder, A. dan Himmelstjerna, G. V. S. SLO-1-Channels of Parasitic Nematodes Reconstitute Locomotor Behaviour and Emodepside Sensitivity in Caenorhabditis elegans slo-1 Loss of Function Mutants. PLOS Pathogens, DOI : 10.1371/journal.ppat.1001330