Otot membutuhkan gerakan agar tetap sehat, tetapi itu tidak berarti memompa zat besi di gym. Gerakan yang dilakukan orang saat mereka menjalani kehidupan sehari-hari memberi otot latihan yang mereka butuhkan, tetapi ketika jumlah gerakan dasar ini menjadi tidak dapat dicapai, tubuh menderita akibatnya.
Sementara istirahat di tempat tidur setelah cedera, operasi, atau penyakit sering memulihkan, waktu henti ini menyebabkan atrofi otot. “Sangat sulit untuk pulih, terutama sebagai orang dewasa yang lebih tua, dari periode tidak digunakan ini,” kata Marni Boppart, seorang profesor di Departemen Kinesiologi dan Kesehatan Masyarakat di University of Illinois di Urbana-Champaign. “Kami ingin mencoba mengembangkan terapi baru untuk membantu proses pertumbuhan kembali setelah periode penyakit itu.”
Boppart meneliti faktor-faktor yang mengatur pertumbuhan dan remodeling otot rangka selama latihan dan rehabilitasi. Setelah periode istirahat panjang di mana otot-otot tidak dapat bergerak, melanjutkan gerakan menyebabkan akumulasi spesies oksigen reaktif (ROS). ROS memicu degradasi protein, yang menghambat pemulihan otot. Tim Boppart baru-baru ini menyelidiki fenomena ini dan mempublikasikan hasilnya di Jurnal Fisiologi.1
Para peneliti pertama-tama mengamati pericytes, yang mengelilingi pembuluh di dalam jaringan otot rangka dan mengeluarkan faktor-faktor yang membantu mempertahankan massa otot dalam kondisi normal. Boppart tidak tahu bagaimana sel akan merespons otot yang tidak digunakan dan rehabilitasi, jadi tim membuat model tikus untuk mempelajari situasi ini. Mereka melumpuhkan kaki belakang tikus, dan setelah periode tidak digunakan, melakukan pengurutan RNA sel tunggal (scRNA-seq) pada jaringan otot.
Data scRNA-seq memungkinkan para ilmuwan untuk mengamati perisit otot dan menganalisis perubahan ekspresi gen yang terjadi selama imobilisasi. Boppart menemukan bahwa perisit dari otot yang tidak bergerak kekurangan ekspresi gen antioksidan, yang mungkin menjelaskan akumulasi ROS karena antioksidan biasanya mengais kelebihan ROS.
Karena perisit menghasilkan faktor penting untuk pemulihan, para peneliti sebelumnya mencoba menyuntikkan perisit donor yang diambil dari otot yang sehat langsung ke otot yang tidak digunakan. Tetapi hanya tikus muda yang diuntungkan dari terapi berbasis sel ini. “Sel biasanya tidak dapat hidup di lingkungan yang kaya kolagen seperti yang akan kita amati pada otot yang menua,” kata Boppart. “Kami perlu menemukan pendekatan kreatif yang nyata untuk mengatasi ini.”
Lihat “Menemukan Titik Manis Itu: Memahami Persepsi Usus Satu Sel Sekaligus”
Terinspirasi dari karya sebelumnya,2 para peneliti selanjutnya merangsang perisit sehat dalam kultur sel dengan hidrogen peroksida ROS, yang menyebabkan mereka melepaskan vesikel ekstraseluler (EV) yang diisi dengan antioksidan. Boppart menangkap EV menggunakan proses yang membutuhkan waktu tiga tahun untuk menyempurnakannya dan menyuntikkannya ke otot tikus tua yang tidak digunakan.
Tiga hari setelah perawatan, dia melihat berkurangnya stres yang disebabkan oleh kelebihan ROS dan peningkatan pergantian kolagen, yang penting untuk pertumbuhan kembali serat otot. Selain itu, serat otot setelah perawatan EV berukuran besar dan berfungsi penuh. “Ini memiliki keuntungan karena tidak ditolak seperti sel yang mungkin berada dalam lingkungan mikro otot,” kata Boppart. “Terapi EV kami, pada kenyataannya, efektif.”
“Terapi EV kami, pada kenyataannya, efektif.”
– Marni Boppart, Universitas Illinois di Urbana-Champaign
Sementara hasil awal ini menjanjikan, ada rintangan yang harus diatasi sebelum EV dapat dikembangkan menjadi strategi pengobatan bebas sel untuk meremajakan otot rangka yang sudah tua. “Penggunaan vesikel ekstraseluler dari perisit ini… unik dan belum pernah dilihat sebelumnya,” kata Sue Bodine, profesor penyakit dalam di Fakultas Kedokteran Universitas Iowa Carver, yang tidak terlibat dalam penelitian ini. “Meningkatkannya ke otot yang lebih besar akan menjadi batasan terbesar … Jika Anda berpikir tentang terjemahan ke manusia, ototnya jauh lebih besar, jadi bagaimana Anda mengirimkan vesikel ekstraseluler ini?”
Boppart selanjutnya berencana untuk menurunkan EV dari perisit manusia untuk melihat apakah mereka memiliki efek yang sama seperti yang berasal dari tikus. Penyelidikan lebih lanjut ke dalam komponen EV yang dirangsang hidrogen peroksida yang mendorong pemulihan otot akan memberi peneliti lebih banyak informasi untuk mendorong pengembangan terapi di masa depan.
Referensi
- Y.-F. Wu et al., “Pengembangan strategi bebas sel untuk memulihkan otot rangka yang menua setelah tidak digunakan,” J Fisika2022.
- R. Stavely, K. Nurgali, “Paradigma antioksidan yang muncul dari terapi sel punca mesenkim,” Sel Induk Transl Med9:985-1006, 2020.
Artikel ini pertama kali tayang di situs www.the-scientist.com
