Obat penurun berat badan modern telah mengubah pengobatan obesitas, membantu banyak orang menurunkan berat badan dalam jumlah besar. Namun obat-obatan ini sering kali memiliki kelemahan yang signifikan: obat ini juga dapat mengurangi massa otot. Kini, para peneliti telah menemukan mekanisme biologis yang suatu hari nanti dapat membantu mengatasi tantangan ini sekaligus meningkatkan kemampuan tubuh untuk membakar lemak.
Para ilmuwan di Weizmann Institute of Science telah mengidentifikasi protein yang disebut MTCH2, yang dijuluki “Mitch”, yang tampaknya memainkan peran utama dalam cara sel mengelola energi dan menyimpan lemak. Dalam sebuah penelitian terbaru yang diterbitkan di Jurnal EMBOtim menemukan bahwa menonaktifkan protein ini dalam sel manusia meningkatkan laju pembakaran lemak dan karbohidrat sekaligus mengurangi pembentukan sel lemak baru.
Temuan ini melanjutkan penelitian sebelumnya pada tikus yang membuahkan hasil mengejutkan. Hewan yang kekurangan otot Mitch menjadi lebih bugar secara fisik, mengembangkan daya tahan yang lebih besar, dan sangat tahan terhadap obesitas.
Penemuan mengejutkan pada tikus
Beberapa tahun lalu, Profesor Atan Gross dan rekan-rekannya membuat pengamatan tak terduga saat mempelajari Mitch. Ketika para peneliti menekan produksi protein di jaringan otot tikus, hewan tersebut menunjukkan perbaikan besar dalam komposisi tubuhnya.
Tikus tidak hanya menghindari obesitas, tetapi juga mengembangkan lebih banyak serat otot. Serat ini mengonsumsi oksigen dalam jumlah besar dan berhubungan dengan peningkatan daya tahan dan kinerja atletik. Hewan-hewan tersebut menunjukkan kinerja yang lebih baik dalam tes stres fisik dan juga menunjukkan peningkatan fungsi jantung.
Penemuan ini menimbulkan pertanyaan penting. Bagaimana menonaktifkan satu protein dapat melindungi terhadap obesitas dan meningkatkan ketahanan fisik?
Untuk menjawab pertanyaan ini, para peneliti mengalihkan perhatian mereka ke mitokondria, struktur kecil di dalam sel yang sering digambarkan sebagai pembangkit tenaga listrik. Mitokondria menghasilkan energi yang dibutuhkan sel untuk berfungsi dan memainkan peran sentral dalam metabolisme, serangkaian proses kimia yang mengubah makanan menjadi energi yang dapat digunakan.
Bagaimana Mitokondria Mempengaruhi Pembakaran Lemak
Bentuk dan organisasi mitokondria dapat mengungkapkan banyak hal tentang bagaimana sel menghasilkan energi.
Terkadang mitokondria menyatu untuk membentuk jaringan besar yang saling berhubungan yang menghasilkan energi secara efisien. Dalam situasi lain, mereka tetap terpisah menjadi unit-unit individual yang lebih kecil dan kurang efisien. Ketika produksi energi menjadi kurang efisien, sel melakukan kompensasi dengan mengonsumsi lebih banyak bahan bakar, termasuk lemak, karbohidrat, dan protein.
Selama penelitian bertahun-tahun, tim Gross di Departemen Imunologi dan Biologi Regeneratif Weizmann menemukan bahwa Mitch membantu mengendalikan proses ini dengan mengatur fusi mitokondria. Temuan ini menawarkan penjelasan yang mungkin atas hasil tidak biasa yang diamati pada tikus.
Langkah selanjutnya adalah menentukan apakah mekanisme yang sama juga berlaku pada sel manusia.
Apa yang terjadi jika Mitch dipecat?
Studi baru yang dipimpin oleh mahasiswa doktoral Sabita Chourasia ini menggunakan teknik rekayasa genetika untuk menghilangkan protein Mitch dari sel manusia.
Hasilnya sungguh dramatis.
Tanpa Mitch, jaringan mitokondria normal pecah menjadi unit-unit terpisah. Produksi energi menjadi kurang efisien, menyebabkan sel-sel terus-menerus mengalami kekurangan energi.
Sekilas, ini mungkin tampak berbahaya. Namun, jika tujuannya adalah untuk meningkatkan pengeluaran energi dan mengurangi penumpukan lemak, inefisiensi jenis ini sebenarnya dapat menguntungkan tubuh. Sel yang kesulitan menghasilkan energi harus mengonsumsi lebih banyak bahan bakar untuk memenuhi kebutuhannya.
“Setelah mengeluarkan Mitch, kami mengamati, setiap beberapa jam, efeknya terhadap lebih dari 100 zat yang terlibat dalam metabolisme sel manusia,” kata Chourasia. “Kami menemukan peningkatan respirasi sel, proses dimana sel menghasilkan energi dari nutrisi, seperti karbohidrat dan lemak, menggunakan oksigen. Hal ini menjelaskan peningkatan daya tahan otot pada percobaan sebelumnya yang menggunakan tikus.”
Sel manusia mulai mengonsumsi lebih banyak lemak
Karena sel yang dimodifikasi memerlukan lebih banyak energi, mereka meningkatkan konsumsi sumber bahan bakar yang tersedia.
Para peneliti mengamati pemecahan lemak, karbohidrat, dan asam amino yang lebih besar. Mereka juga melihat perubahan signifikan dalam cara sel menghasilkan energi.
Sel biasa umumnya lebih mengandalkan karbohidrat dan protein. Namun, sel yang kekurangan Mitch lebih mengandalkan lemak sebagai sumber bahan bakar utamanya.
“Kami menemukan bahwa menghilangkan Mitch menyebabkan penurunan lemak secara signifikan di selaput,” kata Gross. “Pada saat yang sama, kami melihat peningkatan lemak yang digunakan untuk energi dan menyadari bahwa lemak dipecah dari membran untuk digunakan sebagai bahan bakar. Dengan kata lain, kami menunjukkan bahwa Mitch menentukan nasib lemak dalam sel manusia.”
Hasilnya menunjukkan bahwa Mitch bertindak sebagai pengatur penting yang membantu memutuskan apakah lemak disimpan atau dibakar.
Blokir pembentukan sel lemak baru
Para peneliti menemukan efek penting lainnya dari penghapusan Mitch.
Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa wanita yang mengalami obesitas cenderung memiliki kadar protein yang tinggi. Pengamatan ini mengarahkan tim untuk menyelidiki apakah Mitch juga dapat mempengaruhi pembentukan sel-sel lemak baru.
Sel lemak berasal dari sel prekursor yang disebut sel progenitor. Dalam kondisi yang tepat, sel-sel yang belum matang ini mengumpulkan lemak dan berkembang menjadi sel-sel penyimpan lemak yang matang melalui proses yang disebut diferensiasi.
Ketika para peneliti mengeluarkan Mitch dari sel nenek moyang, transformasi ini menjadi jauh lebih sulit.
“Saat kami mengeluarkan Mitch dari sel nenek moyang, kami menemukan bahwa lingkungan yang tercipta di dalam sel ini tidak kondusif untuk sintesis lemak baru,” kata Gross. “Mengurangi kemampuan untuk mensintesis membran mencegah sel tumbuh, berkembang, dan mencapai titik di mana diferensiasi dimungkinkan. Proses akumulasi lemak membutuhkan sejumlah besar energi yang tersedia, tetapi sel tanpa Mitch mengalami kekurangan energi. Selain itu, ekspresi gen yang diperlukan untuk diferensiasi ditekan dan ada kekurangan zat-zat penting untuk terjadinya proses ini. Akibatnya, diferensiasi sel-sel lemak baru berkurang, serta penumpukan lemak.”
Dengan kata lain, sel-sel yang kekurangan Mitch tidak hanya membakar lebih banyak lemak, namun juga kurang mampu menciptakan sel-sel penyimpan lemak baru.
Sebuah potensi arah baru untuk penelitian obesitas
Meskipun penelitian ini dilakukan di dalam sel dan masih jauh dari pengobatan, hasilnya menunjukkan adanya jalur biologis yang kuat yang mempengaruhi konsumsi energi dan penyimpanan lemak.
Dengan meningkatkan pembakaran lemak sekaligus membatasi pembentukan sel-sel lemak baru, menargetkan Mitch berpotensi memberi para peneliti strategi baru untuk memerangi obesitas. Penemuan ini juga dapat membantu mengatasi salah satu tantangan paling persisten yang terkait dengan terapi penurunan berat badan modern: menjaga kesehatan otot sekaligus mengurangi kelebihan lemak tubuh.
Studi ini melibatkan peneliti dari Weizmann Institute of Science, University of Pennsylvania dan University of Texas di San Antonio.
Profesor Atan Gross memegang jabatan Profesor Marketa & Frederick Alexander. Penelitiannya juga didukung oleh Amnon Shoham.
