Penelitian yang dipublikasikan di Degenerasi saraf molekulermenggabungkan bukti dari ratusan orang dengan eksperimen laboratorium yang dirancang untuk mengetahui secara pasti bagaimana pestisida mempengaruhi otak. Hasilnya menunjukkan bahwa klorpirifos dapat merusak sel-sel saraf penting yang terlibat dalam pergerakan dan berperan langsung dalam perkembangan penyakit Parkinson.

Mengapa Penyakit Parkinson Penting

Penyakit Parkinson adalah kelainan neurologis progresif yang mempengaruhi hampir satu juta orang Amerika. Penyakit ini berkembang ketika sel-sel otak khusus yang memproduksi dopamin secara bertahap mati. Dopamin adalah pembawa pesan kimia yang membantu mengontrol gerakan, koordinasi, dan keseimbangan.

Ketika kadar dopamin menurun, orang mungkin mengalami gejala seperti gemetar, otot kaku, gerakan melambat, dan kesulitan menjaga keseimbangan. Meskipun faktor genetik tertentu dapat meningkatkan risiko, para peneliti semakin fokus pada paparan lingkungan yang mungkin berkontribusi terhadap penyakit ini.

Pestisida telah menjadi salah satu permasalahan lingkungan yang utama. Para ilmuwan telah lama menduga bahwa bahan kimia tertentu yang digunakan dalam pertanian dapat membahayakan sistem saraf, namun sulit untuk mengidentifikasi pestisida tertentu dan memahami pengaruhnya terhadap otak.

Klorpirifos masih digunakan secara luas

Klorpirifos telah digunakan pada tanaman pertanian selama beberapa dekade. Meskipun penggunaan pestisida di rumah tangga dilarang pada tahun 2001 dan penerapannya di bidang pertanian juga dibatasi pada tahun 2021, bahan kimia tersebut terus digunakan pada berbagai tanaman di Amerika Serikat dan tetap umum digunakan di banyak negara lain.

Karena paparan dapat terjadi selama bertahun-tahun, para peneliti ingin memahami apakah orang yang tinggal di dekat lahan yang diberi perlakuan dapat mengalami konsekuensi kesehatan jangka panjang.

Memantau paparan dan risiko penyakit Parkinson

Untuk mempelajari hubungan ini, para peneliti menganalisis data dari 829 orang yang didiagnosis menderita penyakit Parkinson dan 824 orang tanpa penyakit Parkinson. Semua peserta terdaftar dalam Studi Gen dan Lingkungan Penyakit Parkinson UCLA yang sedang berlangsung.

Tim memperkirakan paparan jangka panjang setiap peserta terhadap klorpirifos dengan menggabungkan catatan penggunaan pestisida di California dengan alamat tempat tinggal dan bisnis. Hal ini memungkinkan peneliti untuk menentukan siapa yang mungkin mengalami paparan lebih besar dari waktu ke waktu.

Hasilnya menunjukkan tren yang mencolok. Orang yang terpapar klorpirifos dalam jangka waktu lama memiliki kemungkinan 2,5 kali lebih besar terkena penyakit Parkinson dibandingkan mereka yang tidak terpapar.

Bagaimana pestisida merusak otak

Untuk lebih memahami mengapa peningkatan risiko ini terjadi, para peneliti melakukan serangkaian percobaan laboratorium.

Tikus dipaparkan dengan klorpirifos aerosol selama 11 minggu menggunakan metode inhalasi yang dirancang untuk meniru cara manusia biasanya menghadapi pestisida di lingkungan. Hewan yang terpapar akan mengalami masalah pergerakan dan kehilangan neuron penghasil dopamin, sejenis sel otak yang mengalami kemunduran pada penyakit Parkinson.

Para peneliti juga mengamati tanda-tanda peradangan di otak dan akumulasi abnormal alpha-synuclein, protein yang sangat terkait dengan penyakit Parkinson. Pada pasien dengan penyakit ini, alpha-synuclein dapat menumpuk sehingga mengganggu fungsi normal otak.

Gangguan pada sistem pembersihan otak

Eksperimen tambahan pada ikan zebra mengungkap mekanisme biologis yang menyebabkan kerusakan.

Para peneliti menemukan bahwa klorpirifos mengganggu proses yang disebut autophagy. Sering digambarkan sebagai sistem pembersihan dan daur ulang internal sel, autophagy menghilangkan protein yang rusak dan sisa-sisa sel sebelum menumpuk dan menyebabkan kerusakan.

Ketika proses pembersihan ini terganggu, neuron menjadi lebih rentan terhadap cedera. Namun, ketika para ilmuwan memulihkan autophagy atau menghilangkan protein synuclein, sel-sel saraf terlindungi dari kerusakan.

Hasil ini menunjukkan bahwa pestisida mungkin berkontribusi terhadap penyakit Parkinson dengan mencegah sel menghilangkan bahan berbahaya, sehingga memungkinkan protein beracun menumpuk seiring berjalannya waktu.

Apa yang terjadi selanjutnya

Penemuan ini menyoroti autophagy sebagai target potensial untuk pengobatan masa depan yang bertujuan melindungi otak dari kerusakan akibat pestisida.

Para peneliti mencatat bahwa konsumsi klorpirifos telah menurun dalam beberapa tahun terakhir di Amerika Serikat, namun banyak orang yang terpapar klorpirifos sebelum pembatasan diberlakukan. Selain itu, pestisida serupa terus digunakan di seluruh dunia.

Penelitian di masa depan akan menguji apakah pestisida lain yang biasa digunakan mengganggu autophagy dengan cara yang sama dan apakah pengobatan yang meningkatkan sistem pembersihan alami sel dapat mengurangi risiko penyakit Parkinson pada individu yang terpapar.

Temuan ini juga menunjukkan bahwa orang-orang yang sebelumnya pernah terpapar klorpirifos mungkin mendapat manfaat dari pemantauan neurologis yang lebih ketat, terutama karena para peneliti terus mempelajari efek jangka panjang dari paparan pestisida terhadap kesehatan otak.

Perspektif ahli

“Studi ini menetapkan klorpirifos sebagai faktor risiko lingkungan spesifik untuk penyakit Parkinson, bukan hanya pestisida sebagai kelas umum,” kata Dr. Jeff Bronstein, profesor neurologi di UCLA Health dan penulis utama studi tersebut. “Dengan menunjukkan mekanisme biologis pada model hewan, kami menunjukkan bahwa hubungan ini kemungkinan bersifat sebab akibat. Penemuan bahwa disfungsi autophagy mendorong neurotoksisitas juga mengarahkan kita pada strategi terapi potensial untuk melindungi sel-sel otak yang rentan.”

Kementerian Luar Negeri Iran mengucapkan selamat kepada tim sepak bola nasional setelah harapan mereka untuk mencapai babak 16 besar Piala Dunia berakhir, dan mengatakan bahwa para pemain telah mengalami “tekanan yang tidak manusiawi dan belum pernah terjadi sebelumnya.”

“Pembatasan juga tidak menjadi alasan, dan tekanan juga tidak menjadi alasan untuk tunduk,” kata juru bicara kementerian Esmaeil Baghaei dalam sebuah postingan di X.

Komentarnya muncul setelah pertandingan Austria melawan Aljazair memastikan tersingkirnya Iran, mengakhiri upaya tim untuk mencapai babak sistem gugur untuk pertama kalinya.

Kampanye Iran berlangsung di bawah tekanan diskriminatif yang besar dari otoritas AS terhadap tim, termasuk pembatasan visa yang mengganggu perjalanan tim selama turnamen.

Iran berbasis di negara tuan rumah Meksiko tetapi harus melakukan perjalanan ke Amerika Serikat untuk ketiga pertandingan penyisihan grup. Otoritas AS mewajibkan tim untuk memasuki negara tersebut dalam waktu 24 jam setelah setiap pertandingan dan berangkat pada hari yang sama.

Pelatih Iran Amir Ghalenoei menyebut perlakuan pemerintah AS terhadap timnya “sangat buruk”.

Selama lebih dari satu dekade, dunia kuno, yang terkenal dengan kabut merah mudanya, tetap menjadi salah satu misteri astronomi yang abadi. Sebagai salah satu planet terdingin yang pernah difoto secara langsung, planet ini sangat redup sehingga para ilmuwan kesulitan menganalisis cahaya yang datang dari Bumi. Saat ini, pengamatan dari Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) mengungkapkan atmosfer yang dipenuhi bahan kimia dan awan eksotik yang tidak seperti yang pernah diamati sebelumnya.

Hasil ini merupakan salah satu bukti langsung pertama keberadaan awan garam di atmosfer suatu benda planet yang dingin, membenarkan prediksi yang dibuat oleh para ilmuwan lebih dari 15 tahun yang lalu. Hasilnya juga menyoroti kemampuan JWST untuk mempelajari dunia yang sangat dingin dan redup, di luar jangkauan observatorium berbasis darat.

Studi ini dipublikasikan 18 Juni di Jurnal Astronomi.

“Planet merah muda ini adalah planet terdingin yang pernah ditemukan menggunakan instrumen berbasis darat,” kata Aneesh Baburaj dari Northwestern, yang memimpin penelitian. “Banyak tim di seluruh dunia melakukan observasi lanjutan untuk mempelajari cahayanya, namun cahayanya terlalu redup untuk instrumen di darat. Hal ini menjadikannya target yang sempurna untuk JWST. Ketika kami akhirnya mendapatkan spektrumnya, ia langsung terlihat menarik. Namun begitu kami mulai menggali lebih dalam datanya, kami menyadari bahwa spektrumnya tidak seperti apa pun yang telah kami analisis sebelumnya.”

Baburaj, seorang peneliti planet ekstrasurya, adalah rekan postdoctoral di Pusat Eksplorasi dan Penelitian Interdisipliner Astrofisika (CIERA) Northwestern. Proyek ini juga melibatkan ilmuwan dari Space Telescope Science Institute (STScI), termasuk Marshall Perrin, yang merancang program pengamatan objek tersebut. Perrin adalah bagian dari tim sains teleskop JWST, yang berkontribusi terhadap pengembangan observatorium dan mendukung operasi berkelanjutannya.

Dunia yang dingin dengan identitas yang tidak pasti

Pertama kali ditemukan pada tahun 2013, planet berwarna merah muda, yang sebelumnya dikenal sebagai GJ 504 b, mengorbit bintang mirip Matahari sekitar 57 tahun cahaya dari Bumi. Terlepas dari julukannya, para peneliti tidak yakin bahwa itu benar-benar sebuah planet.

Dengan massa sekitar 25 kali massa Jupiter, GJ 504 b terletak di dekat perbatasan antara planet raksasa dan katai coklat. Karena ambiguitas ini, para astronom mengklasifikasikannya sebagai “pendamping bermassa planet”, sebuah benda bermassa mirip planet yang mengorbit bintang.

Temperaturnya yang rendah menambah intriknya. Sebagian besar exoplanet yang dicitrakan secara langsung memiliki suhu berkisar antara 1.000 hingga 2.000 derajat Fahrenheit. Sebagai perbandingan, suhu GJ 504 b hanya sekitar 550 derajat Fahrenheit (290 derajat Celcius), mirip dengan suhu di dalam oven roti.

Menurut Baburaj, usia suatu benda membantu menjelaskan kesegaran relatifnya. Planet-planet raksasa memulai kehidupannya dengan suhu yang sangat panas dan secara bertahap mendingin selama miliaran tahun. Penelitian baru memperkirakan GJ 504 berusia antara 2,5 dan 4 miliar tahun.

James Webb mengungkapkan momok planet ini

Untuk menyelidiki objek tersebut, Baburaj dan rekan-rekannya menggunakan JWST untuk mengumpulkan cahaya redupnya. Mereka kemudian menerapkan teknik pemrosesan canggih untuk menghilangkan silau dari bintang induk yang jauh lebih terang.

Pendekatan ini memungkinkan tim memperoleh spektrum pendamping, yang memisahkan cahaya menjadi warna-warna komponennya. Karena berbagai unsur dan molekul meninggalkan ciri khas dalam suatu spektrum, para ilmuwan dapat menggunakan informasi ini untuk menentukan komposisi atmosfer.

“Di masa lalu, astronom lain telah mengamati satelit tersebut sepanjang malam dengan beberapa teleskop terbesar di dunia untuk mendapatkan spektrum,” jelas Baburaj. “Dan mereka tidak dapat melihat objek tersebut. Dengan JWST, seluruh pengamatan kami berlangsung sekitar dua jam dan kami berhasil.”

Awan garam memecahkan misteri lama

Pengamatan mengungkapkan atmosfer yang mengandung uap air, metana, karbon dioksida, amonia dan molekul lainnya.

Ketika peneliti mencoba menciptakan kembali atmosfer menggunakan model komputer, mereka menemui masalah. Pengamatan hanya dapat dilakukan sesuai dengan kondisi atmosfer yang tidak tampak realistis secara fisik.

Solusinya muncul ketika tim menambahkan cloud ke modelnya. Setelah awan dimasukkan, ketidakkonsistenan yang aneh menghilang. Hasilnya menunjukkan bahwa awan garam mengaburkan lapisan atmosfer yang lebih dalam dan mempengaruhi cahaya yang akhirnya mencapai JWST.

“Kami menjalankan simulasi dengan awan dan hasilnya sesuai dengan apa yang kami ketahui tentang planet dingin,” kata Baburaj. “Kami mencoba tiga jenis awan yang berbeda, dan awan garam adalah yang paling cocok. Ketika kami mempertimbangkan awan garam, hal ini melemahkan tanda-tanda molekul yang tersembunyi lebih dalam di atmosfer pendampingnya. Kemudian hasilnya menjadi mungkin secara fisik.”

Spektrum tersebut juga menunjukkan bahwa GJ 504 b mungkin mengandung unsur berat dalam jumlah yang luar biasa besar, yang sering disebut logam oleh para astronom. Namun, masih ada pertanyaan tentang bagaimana objek tersebut terbentuk. Bukti saat ini menunjukkan bahwa hal ini mungkin berasal dari proses yang menciptakan planet atau proses yang membentuk bintang-bintang kecil.

Cara baru untuk mempelajari dunia asing yang dingin

Baburaj yakin metode yang dikembangkan untuk penelitian ini dapat membantu para ilmuwan mempelajari objek planet lain yang dingin dan terlihat samar-samar.

Jupiter, misalnya, memiliki awan yang terbuat dari es amonia. Meskipun instrumen yang ada saat ini belum dapat secara langsung mempelajari lapisan awan ini dengan detail yang sama, deteksi awan garam di sekitar GJ 504 b menunjukkan bahwa para astronom semakin mendekati tujuan tersebut.

“Ini pertama kalinya kami menemukan bahwa awan garam penting untuk menjelaskan spektrum suatu objek,” kata Baburaj. “Ini adalah pengingat yang baik untuk mempertimbangkan awan dalam model kami.”

Penelitian bertajuk “Kontras Tinggi JWST-TST: Spektroskopi Langsung Pertama GJ 504 b Mengungkap Awan dan Kemungkinan Pengayaan Logam,” didukung oleh NASA (nomor penghargaan 80NSSC20K0586).