Peneliti Temukan Senyawa Bakteri Usus yang Memicu Alzheimer
PerbesarPara ilmuwan berhasil mengidentifikasi jalur baru yang menghubungkan kesehatan mikrobioma usus dengan perkembangan penyakit Alzheimer. Melalui penelitian terbaru yang diterbitkan dalam jurnal Nature Communications, tim peneliti menemukan senyawa kimia bernama imidazole propionate (ImP) yang diproduksi oleh bakteri usus tertentu saat mencerna asam amino. Temuan ini memberikan jawaban atas teka-teki lama mengenai bagaimana aktivitas mikroba di dalam sistem pencernaan dapat memengaruhi kerusakan saraf di otak secara langsung.
Molekul ImP ini diketahui dapat menembus pertahanan otak dan mempercepat akumulasi plak berbahaya serta kerusakan protein yang menjadi ciri khas penyakit neurodegeneratif tersebut. Penemuan ini membuka babak baru dalam upaya pencegahan dan metode pengobatan Alzheimer melalui intervensi mikrobioma tubuh manusia.
Mekanisme Perjalanan Senyawa dari Usus ke Otak
Proses ini bermula di dalam saluran pencernaan manusia, di mana bakteri tertentu memetabolisme asam amino esensial bernama histidine untuk menghasilkan senyawa ImP. Sebagian dari molekul ImP ini kemudian masuk ke dalam aliran darah dan bersirkulasi ke seluruh tubuh. Masalah serius mulai timbul ketika senyawa ini mencapai pembatas antara aliran darah dan jaringan otak, yang dikenal sebagai blood-brain barrier.
Eksperimen dalam studi ini menunjukkan bahwa ImP memiliki kemampuan untuk melemahkan fungsi pertahanan blood-brain barrier tersebut. Ketika sistem pertahanan ini melemah, molekul ImP dapat dengan mudah menyusup masuk ke dalam otak dan berinteraksi langsung dengan sel saraf atau neuron. Di dalam otak, senyawa ini memicu aktivitas destruktif dari dua protein utama penyebab Alzheimer, yaitu amyloid beta dan tau.
Pada otak pasien Alzheimer, amyloid beta biasanya menumpuk membentuk plak di antara neuron, sedangkan protein tau mengalami perubahan abnormal yang merusak struktur sel dari dalam. Senyawa ImP terbukti mempercepat pembentukan plak amyloid beta sekaligus memperparah modifikasi protein tau melalui proses kimiawi yang disebut phosphorylation. Rantai reaksi biologis inilah yang akhirnya mempercepat kerusakan sel saraf secara signifikan.
Bukti Klinis pada Manusia dan Tikus Percobaan
Untuk membuktikan hipotesis tersebut, para peneliti menganalisis kadar ImP dalam darah milik 1.196 orang dewasa sehat dengan usia rata-rata 61,2 tahun. Hasil analisis menunjukkan bahwa partisipan yang memiliki kadar ImP tinggi dalam darahnya mendapatkan skor yang lebih rendah dalam tes kognitif. Mereka juga memiliki tingkat biomarker kerusakan otak yang lebih tinggi, seperti pTau-217 dan protein NfL (neurofilament light), yang biasanya terlepas saat sel saraf mengalami kerusakan.
Selain itu, pemantauan jangka panjang menunjukkan bahwa kelompok dengan kadar ImP tertinggi mengalami penurunan kemampuan kognitif yang jauh lebih cepat dibandingkan dengan mereka yang memiliki kadar ImP rendah. Temuan ini mengindikasikan bahwa keberadaan senyawa ini di dalam darah dapat mendeteksi potensi penurunan fungsi otak bahkan sebelum gejala klinis Alzheimer yang nyata muncul pada pasien.
Uji coba laboratorium kemudian dilanjutkan pada tikus yang dimodifikasi secara genetik untuk mengembangkan karakteristik Alzheimer. Setelah diberikan asupan ImP selama beberapa bulan, tikus-tikus tersebut menunjukkan pemburukan gejala yang konsisten. Plak amyloid beta meningkat tajam, kelainan protein tau memburuk, dan reaksi sel astrocyte yang bertugas melindungi otak justru menjadi kacau akibat paparan senyawa tersebut.
Tantangan Pengobatan dan Potensi Solusi Masa Depan
Meskipun bakteri penghasil ImP ini merugikan, para peneliti menegaskan bahwa tidak ada istilah tunggal untuk bakteri penyebab Alzheimer. Bakteri-bakteri ini sebenarnya juga ditemukan pada tubuh orang yang sehat, namun dalam jumlah yang sangat terkontrol. Faktor usia, jenis kelamin, genetika, pola makan, serta komposisi mikrobioma secara keseluruhan sangat menentukan seberapa banyak senyawa ImP yang akhirnya dilepaskan ke dalam aliran darah.
Co-author penelitian sekaligus profesor bakteriologi di University of Wisconsin, Federico Rey, memberikan penjelasan penting mengenai sifat mikroba ini. “Bakteri penghasil ImP ada pada sebagian besar orang, tetapi jumlahnya tidak terlalu melimpah pada sebagian besar individu,” jelas Federico Rey dalam pernyataan resminya. Namun, ia menambahkan, “Sesuatu yang kami pelajari selama bertahun-tahun adalah bahwa mikroba tidak harus berjumlah melimpah untuk memberikan dampak bagi tubuh inangnya.”
Untuk mengatasi ancaman ini, membunuh bakteri penghasil ImP secara langsung bukanlah solusi yang tepat karena mereka mengolah histidine, senyawa penting yang sangat dibutuhkan tubuh dan banyak terkandung dalam makanan berprotein. Sebagai gantinya, para peneliti mengusulkan pengembangan obat penghambat (inhibitor) khusus yang dapat menonaktifkan mesin pembuat ImP pada bakteri atau menetralkan senyawa ImP itu sendiri di dalam darah. Pendekatan ini dinilai mirip dengan cara kerja obat statin yang menurunkan kadar kolesterol jahat guna mengurangi risiko penyakit kardiovaskular.