Para peneliti di Universitas California, Riverside, telah mengajukan penjelasan baru tentang bagaimana penyakit Alzheimer bisa muncul. Penyakit ini tidak disebabkan oleh penumpukan plak di otak, namun penyakit ini bisa muncul ketika salah satu protein mengganggu fungsi normal protein lain di dalam sel saraf.
Selama bertahun-tahun, penelitian penyakit Alzheimer sebagian besar berfokus pada amiloid beta (a-beta), protein yang membentuk gumpalan di otak penderita penyakit ini. Ide ini mendapat perhatian karena mutasi bawaan yang meningkatkan kadar α-beta dapat menyebabkan penyakit Alzheimer dini.
Namun, meskipun ribuan uji klinis bertujuan untuk menghilangkan α-beta, pengobatan ini sebagian besar gagal menghentikan penyakit atau membalikkan perkembangannya.
Para ilmuwan juga telah lama mengetahui bahwa protein lain yang disebut tau terbentuk di otak pasien Alzheimer. Yang masih belum jelas adalah bagaimana tepatnya tau dan a-beta terhubung.
“Selain menderita demensia, mendiagnosis Alzheimer memerlukan akumulasi beta dan tau di otak,” kata Ryan Julian, profesor kimia di UCR dan penulis utama studi tersebut. “Tetapi banyak laboratorium fokus pada peran satu dan mengabaikan peran lainnya.”
Diterbitkan di Prosiding National Academy of Sciences, Nexusstudi baru menyoroti interaksi langsung antara kedua protein ini.
Bagaimana Amiloid Beta dan Tau Dapat Berinteraksi
Tau biasanya membantu menstabilkan struktur mikroskopis yang disebut mikrotubulus. Struktur kecil seperti tabung ini bertindak sebagai jalur transportasi di dalam sel saraf, mengangkut bahan-bahan penting ke berbagai bagian neuron. Tanpa mikrotubulus yang berfungsi, neuron kesulitan mengangkut molekul yang mereka perlukan untuk bertahan hidup dan berkomunikasi.
Tim peneliti memperhatikan bahwa bagian tau yang bertanggung jawab untuk menempel pada mikrotubulus sangat mirip dengan a-beta dalam ukuran dan struktur. Pengamatan ini membuat mereka bertanya-tanya apakah a-beta juga dapat berikatan dengan mikrotubulus.
Untuk menyelidikinya, para ilmuwan menempelkan label fluoresen pada a-beta. Dengan melacak perubahan pergerakan dan emisi cahaya, mereka dapat menentukan kapan protein menempel pada mikrotubulus.
Eksperimen mereka mengungkapkan bahwa a-beta dan tau berikatan dengan mikrotubulus dengan kekuatan yang sama. Akibatnya, ketika a-beta menumpuk di neuron, ia berpotensi mendorong tau keluar dari posisi normalnya.
“Pekerjaan kami menunjukkan bahwa beta-amiloid dan tau bersaing untuk mendapatkan situs pengikatan yang sama pada mikrotubulus, dan beta-amiloid dapat mencegah tau bekerja dengan baik,” kata Julian.
Kemungkinan pemicu baru penyakit Alzheimer
Menurut para peneliti, penyakit Alzheimer mungkin dimulai ketika α-beta menggantikan tau dari mikrotubulus. Jika ini terjadi, jaringan transportasi internal sel mungkin mulai rusak.
Pada saat yang sama, protein tau mungkin mulai berperilaku tidak normal. Tanpa interaksi normalnya dengan mikrotubulus, protein dapat menggumpal dan berpindah ke wilayah neuron yang biasanya tidak berada di tempatnya.
Model ini menunjukkan bahwa akumulasi abeta dan tau mungkin disebabkan oleh masalah seluler yang lebih dalam dibandingkan penyebab awal penyakit. Ide ini bisa membantu menjelaskan beberapa teka-teki lama dalam penelitian Alzheimer.
Misalnya, plak yang terbuat dari beta-beta sering kali membentuk sel luar. Jika kerusakan utama terjadi ketika a-beta mengganggu tau di dalam neuron, plak eksternal ini mungkin tidak secara langsung mengganggu tau atau mikrotubulus yang didukungnya.
Penuaan, autophagy dan mikrotubulus
Mekanisme yang diajukan juga konsisten dengan bukti bahwa proses daur ulang alami otak menjadi kurang efisien seiring bertambahnya usia.
Sebuah proses yang dikenal sebagai autophagy biasanya menghilangkan protein yang tidak diinginkan, termasuk protein beta, dari sel. Ketika autophagy melambat pada orang dewasa yang lebih tua, beta-beta dapat terakumulasi di dalam neuron dan semakin bersaing dengan tau untuk mendapatkan akses ke mikrotubulus.
Pengamatan tambahan juga mendukung teori tersebut. Beberapa penelitian terbaru menunjukkan bahwa litium dapat mengurangi risiko penyakit Alzheimer, sementara penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa litium membantu menstabilkan mikrotubulus.
Hasil ini meningkatkan kemungkinan bahwa perlindungan mikrotubulus dapat membantu melawan beberapa efek berbahaya yang disebabkan oleh a-beta.
Implikasi untuk perawatan di masa depan
Jika penelitian di masa depan mengkonfirmasi hasil ini, maka hal ini dapat mempengaruhi arah pengembangan obat penyakit Alzheimer.
Daripada berfokus secara eksklusif pada menghilangkan gumpalan protein, para peneliti dapat menargetkan interaksi antara α-beta dan mikrotubulus. Strategi potensial lainnya adalah meningkatkan kemampuan sel untuk menghilangkan beta sebelum terakumulasi di neuron.
Julian yakin temuan ini membantu menghubungkan banyak pengamatan yang sebelumnya tidak berhubungan dalam penelitian Alzheimer.
“Ide ini membantu memahami banyak temuan yang sebelumnya tampak tidak berhubungan,” kata Julian. “Ini memberi kita gambaran yang lebih jelas tentang apa yang salah pada neuron dan di mana pengobatan baru bisa dimulai.”
