Cedera ringan, infeksi serius, atau bahkan flu dapat menyebabkan tubuh mengalami hal yang berbeda. Beberapa orang pulih dengan cepat, sementara yang lain menjadi sakit parah atau meninggal. Para ilmuwan menyebut lintasan ini sebagai lintasan penyakit, dan lintasan ini dapat dibentuk oleh banyak faktor, termasuk usia, jenis kelamin, riwayat kesehatan, dan biologi.
Di Salk Institute, Janelle Ayres, PhD, telah menghabiskan waktu bertahun-tahun mempelajari mengapa respons orang terhadap penyakit dan cedera sangat berbeda. Karyanya berfokus pada bagaimana tubuh dapat dibimbing menjauhi penyakit dan kematian menuju pemulihan dan kelangsungan hidup.
Peradangan dan kelangsungan hidup penyakit
Peradangan seringkali menjadi kekuatan utama di balik penurunan tubuh akibat infeksi dan cedera. Hal ini penting untuk perlindungan karena memperingatkan sistem kekebalan tubuh dan membawa sel-sel kekebalan tubuh ke tempat yang dibutuhkan. Namun bila peradangan menjadi berlebihan, dapat merusak jaringan dan menyebabkan kematian.
Karena infeksi dapat memicu peradangan yang sangat berbahaya, tim Salk mempelajari tikus yang terinfeksi. Mereka menemukan bahwa menambahkan asam amino metionin ke dalam makanan hewan dapat melindungi mereka dari kekurusan, masalah penghalang darah-otak, dan kematian terkait peradangan.
Manfaatnya datang dengan cara yang tidak terduga. Metionin meningkatkan filtrasi ginjal, menunjukkan bahwa ginjal mungkin memainkan peran lebih besar dari yang diperkirakan sebelumnya dalam membantu tubuh beralih dari infeksi ke pemulihan.
Hasilnya, dipublikasikan di Metabolisme selulermenunjukkan bahwa perubahan kecil pada nutrisi dapat sangat mempengaruhi perjalanan penyakit. Suplementasi metionin berpotensi menyebabkan penyakit inflamasi, penyakit ginjal, gagal ginjal, dan pasien dialisis, meskipun diperlukan lebih banyak penelitian.
“Studi kami menunjukkan bahwa perbedaan biologis yang kecil, termasuk faktor makanan, dapat berdampak besar pada perjalanan penyakit,” kata penulis utama Ayres, profesor dan Ketua Warisan Salk Institute di Salk, serta peneliti di Hughes Medical Institute. “Penemuan kami mengenai mekanisme ginjal yang membatasi peradangan, serta efek perlindungan dari suplementasi metionin pada tikus, menunjukkan potensi nutrisi sebagai intervensi medis yang diinformasikan secara mekanis yang dapat mengarahkan dan mengoptimalkan jalur yang diambil manusia dalam menanggapi gangguan yang menyebabkan penyakit.”
Bagaimana Peradangan Bekerja
Peradangan adalah respons sistem kekebalan terhadap suatu ancaman. Ancaman ini bisa berupa patogen di dalam tubuh atau sesuatu yang sederhana seperti serpihan. Sel-sel kekebalan bekerja untuk mengatasi masalah dan membantu penyembuhan.
Ketika sel-sel kekebalan ini tiba, mereka meningkatkan sinyal alarm tubuh melalui protein yang disebut sitokin pro-inflamasi.
Tubuh harus menjaga peradangan dalam keseimbangan. Peradangan yang terlalu sedikit mungkin gagal mengendalikan ancaman, sementara peradangan yang terlalu banyak dapat merusak jaringan sehat. Sebagian besar penelitian di bidang ini berfokus pada bagaimana respons imun diaktifkan atau dinonaktifkan.
Tim Ayres sedang mempertimbangkan pertanyaan yang berbeda. Alih-alih hanya berfokus pada peralihan kekebalan, mereka mempelajari bagaimana tubuh menyesuaikan kekuatan peradangan dengan mengendalikan pelepasan dan akumulasi sitokin pro-inflamasi.
“Sitokin pro-inflamasi pada akhirnya menyebabkan penyakit dan kematian dalam banyak kasus,” kata penulis pertama Katia Troha, PhD, seorang peneliti pascadoktoral di laboratorium Ayres. “Sistem kekebalan harus menyeimbangkan peradangan untuk menyerang penyerang tanpa merusak sel-sel sehat di dalam tubuh. Tugas kita adalah menemukan mekanisme yang digunakan untuk melakukan hal ini, sehingga kita dapat menargetkan mereka untuk meningkatkan hasil pasien.”
Metionin dan filtrasi ginjal
Untuk mempelajari bagaimana tubuh mengatur tingkat sitokin, para peneliti menggunakan model tikus yang mengalami peradangan sistemik yang disebabkan oleh patogen Yersinia pseudotuberculosis.
Salah satu perubahan pertama yang diamati adalah pengurangan pemberian makan pada tikus yang terinfeksi, menunjukkan bahwa metabolisme hewan tersebut telah berubah. Untuk lebih memahami status gizi mereka, para peneliti mengukur asam amino yang beredar dalam darah. Asam amino adalah bahan pembangun protein dan mendukung berfungsinya sel-sel di seluruh tubuh.
Tikus yang terinfeksi memiliki kadar metionin yang rendah, asam amino esensial yang biasanya diperoleh manusia melalui makanan. Troha kemudian memberikan makanan kepada kelompok tikus lainnya yang dilengkapi dengan metionin. Tanpa diduga, tikus tersebut terlindungi dari infeksi.
Eksperimen tambahan mengungkapkan bahwa metionin menurunkan kadar sitokin dalam darah dengan bekerja pada ginjal. Ini meningkatkan kapasitas filtrasi ginjal, meningkatkan sirkulasi darah, dan membantu tubuh menghilangkan sitokin pro-inflamasi yang ditemukan dalam urin.
Yang penting, proses ini menghilangkan sitokin tambahan tanpa mengganggu elemen penting lainnya dari respons imun.
Tim juga menguji apakah metionin memiliki efek serupa pada kondisi lain. Dalam model sepsis dan cedera ginjal, metionin kembali melindungi tikus, menunjukkan bahwa hal ini mungkin relevan dalam rangkaian penyakit inflamasi lainnya.
Nutrisi, ginjal dan pemulihan
Ketika para ilmuwan Salk menambahkan metionin ke dalam makanan tikus yang terinfeksi, mereka mengikuti lintasan penyakit yang sangat berbeda. Fungsi ginjal mereka meningkat dan mereka terlindungi dari pengecilan fungsi ginjal, disfungsi sawar darah-otak, dan kematian. Pada saat yang sama, mereka tetap mampu melawan dan membunuh pseudotuberkulosis Yersinia.
Hasil dari model sepsis dan cedera ginjal menunjukkan bahwa dampaknya mungkin lebih dari sekadar infeksi tunggal. Hal ini menunjukkan bahwa metionin kemungkinan dapat digunakan untuk penyakit menular dan kondisi peradangan, terutama pada orang dengan penyakit ginjal, gagal ginjal, atau menjalani cuci darah.
“Temuan kami menambah semakin banyak bukti bahwa makanan biasa dapat digunakan sebagai obat,” kata Ayres. “Dengan mempelajari mekanisme perlindungan mendasar ini, kami mengungkap cara-cara baru yang mengejutkan bahwa individu yang ditakdirkan untuk terserang penyakit dan meninggal beralih ke jalur kesehatan dan kelangsungan hidup. Suatu hari mungkin sesuatu yang sederhana seperti suplemen saat makan malam dapat membuat perbedaan antara hidup dan mati seorang pasien.”
Para peneliti menekankan bahwa hasilnya menjanjikan tetapi efektivitasnya belum diuji pada manusia. Oleh karena itu, masyarakat sebaiknya tidak mulai mengonsumsi suplemen metionin hanya berdasarkan penelitian ini.
Penelitian di masa depan akan melihat lebih dekat cara kerja metionin, apakah asam amino lain dapat menghasilkan efek serupa atau saling melengkapi, dan bagaimana hasilnya dapat diterapkan pada manusia.
Penulis lain termasuk Shrikaar Kambhampati, Arianna Insenga dan Christian Metallo de Salk.
Pekerjaan ini didukung secara internal oleh dua Salk Women & Science Special Awards dan Collaborative Grant, juga Salk Innovator Award, Howard Hughes Medical Institute, Pioneer Fund Postdoctoral Fellowship, serta oleh National Institutes of Health (AI144249, AI14929), Keck Foundation, NOMIS Foundation, dan Lowry Medical Research Institute.
