Mitokondria sering digambarkan sebagai pembangkit tenaga sel, namun di otak peran mereka mungkin lebih penting daripada yang diperkirakan para ilmuwan. Struktur kecil ini menyediakan energi yang dibutuhkan neuron untuk berkomunikasi, membentuk ingatan, dan menjaga otak berfungsi dengan baik.
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di Nature Neuroscience, para peneliti dari Inserm dan Magendie NeuroCentre di Universitas Bordeaux, bekerja sama dengan para ilmuwan dari Universitas Moncton di Kanada, melaporkan kemajuan besar dalam pemahaman demensia. Hasil penelitian mereka menunjukkan hubungan sebab-akibat langsung antara aktivitas mitokondria yang rusak dan gejala kognitif yang terkait dengan penyakit neurodegeneratif.
Energi otak dan kehilangan memori
Tim tersebut menciptakan alat yang sangat spesifik yang memungkinkan mereka untuk sementara meningkatkan aktivitas mitokondria pada model hewan penyakit neurodegeneratif. Ketika mereka menstimulasi mesin energi otak, masalah memori membaik.
Meskipun hasilnya masih awal dan telah diamati pada model hewan, mereka menunjukkan kemungkinan yang menarik: mitokondria mungkin tidak rusak begitu saja setelah timbulnya penyakit otak. Sebaliknya, kegagalannya mungkin berkontribusi pada gejala yang muncul seiring berkembangnya demensia.
Ide ini dapat mengubah cara berpikir para ilmuwan tentang pengobatan di masa depan. Jika kegagalan energi di sel-sel otak berkontribusi terhadap hilangnya memori, memulihkan fungsi mitokondria suatu hari nanti bisa menjadi strategi untuk memperlambat atau mengurangi gejala.
Mengapa mitokondria penting di otak
Mitokondria adalah struktur kecil di dalam sel yang membantu menghasilkan energi yang dibutuhkan untuk fungsi normal. Hal ini sangat penting bagi otak, yang mengonsumsi banyak energi dari tubuh.
Neuron bergantung pada energi ini untuk mengirim sinyal satu sama lain. Ketika aktivitas mitokondria menurun, neuron mungkin tidak lagi mempunyai kekuatan yang cukup untuk berfungsi dengan baik. Seiring waktu, kekurangan energi ini dapat melemahkan komunikasi di otak dan berkontribusi terhadap masalah memori dan pemikiran.
Penyakit neurodegeneratif melibatkan penurunan fungsi saraf secara progresif, diikuti dengan kematian sel otak. Pada penyakit Alzheimer, para peneliti telah lama mengamati bahwa masalah mitokondria muncul bersamaan dengan degenerasi saraf, seringkali sebelum kematian sel. Namun, hingga saat ini, sulit untuk menentukan apakah disfungsi mitokondria turut menyebabkan proses penyakit atau hanya muncul sebagai konsekuensinya.
Alat yang dirancang untuk mengisi ulang mitokondria
Untuk mengeksplorasi pertanyaan ini, para peneliti mengembangkan alat yang mampu merangsang aktivitas mitokondria untuk sementara. Alasan mereka sederhana namun kuat. Jika peningkatan aktivitas mitokondria memperbaiki gejala pada hewan, hal ini menunjukkan bahwa kerusakan mitokondria dapat terjadi sebelum hilangnya neuron dan secara langsung berkontribusi pada penurunan kognitif.
Pekerjaan sebelumnya yang dilakukan tim peneliti telah mengidentifikasi peran protein G, yang memiliki peran spesifik memungkinkan transfer informasi di dalam sel, dalam pengaturan aktivitas mitokondria di otak. Dalam studi tahun 2025, mereka membangun reseptor buatan yang disebut mitoDreadd-Gs. Reseptor ini dirancang untuk mengaktifkan protein G langsung di dalam mitokondria, yang merangsang aktivitas mitokondria.
Ketika mitoDreadd-Gs diaktifkan di otak, aktivitas mitokondria kembali ke tingkat normal. Kinerja memori juga meningkat pada model tikus demensia.
Kemungkinan target baru untuk penelitian demensia
“Penelitian ini adalah yang pertama untuk membangun hubungan sebab dan akibat antara disfungsi mitokondria dan gejala yang terkait dengan penyakit neurodegeneratif, menunjukkan bahwa perubahan aktivitas mitokondria mungkin menjadi asal mula munculnya degenerasi saraf,” jelas Giovanni Marsicano, direktur penelitian di Inserm dan salah satu penulis senior studi tersebut.
Hasilnya tidak berarti bahwa pengobatan siap untuk pasien. Penelitian ini dilakukan pada model hewan, dan penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menentukan apakah pendekatan serupa aman, tahan lama, dan efektif pada manusia.
Namun, temuan ini memberikan momentum untuk semakin besarnya perubahan dalam penelitian demensia. Para ilmuwan semakin melihat lebih jauh dari ciri-ciri umum penyakit Alzheimer, seperti plak amiloid dan tau kusut, untuk mengetahui bagaimana produksi energi, metabolisme, peradangan dan stres sel dapat membentuk penyakit ini sejak tahap awal.
Penelitian terbaru terus memperkuat pandangan yang lebih luas ini. Sebuah studi Mayo Clinic baru-baru ini mengaitkan gangguan pada kompleks mitokondria I, bagian penting dari sistem energi seluler, dengan perkembangan penyakit Alzheimer dan potensi respons terhadap pengobatan. Ulasan yang dipublikasikan selanjutnya juga menggambarkan kegagalan mitokondria sebagai ciri awal dan berpotensi menjadi ciri utama biologi penyakit Alzheimer, bukan sekadar konsekuensi akhir dari kerusakan otak.
“Hasil ini perlu dieksplorasi lebih lanjut, namun memberikan pemahaman yang lebih baik tentang peran penting mitokondria dalam berfungsinya otak kita. Pada akhirnya, alat yang kami kembangkan dapat membantu kita mengidentifikasi mekanisme molekuler dan seluler yang bertanggung jawab atas demensia dan memfasilitasi pengembangan target terapi yang efektif,” jelas Étienne Hébert Chatelain, profesor di Universitas Moncton dan salah satu penulis senior studi tersebut.
Apa yang terjadi selanjutnya
Pertanyaan besar berikutnya adalah apakah stimulasi aktivitas mitokondria jangka panjang dapat melakukan lebih dari sekadar memperbaiki gejala memori. Para peneliti sekarang ingin mengetahui apakah memulihkan fungsi mitokondria dapat memperlambat hilangnya neuron, menunda perkembangan penyakit, atau mungkin membantu mencegah kerusakan sebelum menjadi tidak dapat diperbaiki lagi.
“Pekerjaan kami sekarang terdiri dari mencoba mengukur efek stimulasi aktivitas mitokondria secara terus-menerus untuk melihat apakah hal itu berdampak pada gejala penyakit neurodegeneratif dan, pada akhirnya, menunda hilangnya neuron, atau bahkan mencegahnya jika aktivitas mitokondria dipulihkan,” tambah Luigi Bellocchio, peneliti di Inserm dan salah satu penulis utama studi tersebut.
Untuk saat ini, temuan ini menawarkan pesan yang mengejutkan: Hilangnya ingatan mungkin terkait tidak hanya dengan kematian sel-sel otak, tetapi juga dengan neuron hidup yang kekurangan energi. Dengan mempelajari cara mengisi ulang daya motor kecil ini, para ilmuwan dapat membuka jalan baru dalam memerangi demensia.
