Cedera pada saraf dapat membutakan atau melumpuhkan karena sel saraf dewasa tidak meregenerasi koneksinya. Sekarang, tim peneliti UConn School of Medicine melaporkan dalam Development bahwa setidaknya populasi kecil sel saraf ada pada setiap orang yang dapat dibujuk untuk tumbuh kembali, berpotensi memulihkan penglihatan dan gerakan.
Glaukoma. Neuritis optik. Trauma atau stroke saraf optik. Semua kondisi ini dapat merusak saraf optik secara permanen, menyebabkan kebutaan. Glaukoma sendiri mempengaruhi lebih dari 3 juta orang di AS. Kerusakan saraf yang menyebabkan kelumpuhan juga umum terjadi, dengan sekitar 5 juta orang di AS hidup dengan beberapa bentuk kelumpuhan, menurut Yayasan Christopher Reeve.
Meskipun kebutaan dan kelumpuhan mungkin tampak sangat berbeda, banyak jenis dari kedua kondisi ini memiliki penyebab yang sama: saraf yang aksonnya, serat panjang yang menghubungkan saraf ke otak atau sumsum tulang belakang, terputus dan tidak pernah tumbuh kembali. Akson bertindak seperti kabel, menghantarkan impuls listrik dari berbagai bagian tubuh ke sistem saraf pusat. Jika kabel terputus, ia tidak dapat mengirimkan sinyal dan koneksi terputus. Demikian pula, jika akson di saraf optik tidak dapat mencapai otak, atau akson dari jari kaki Anda tidak dapat terhubung ke sumsum tulang belakang, Anda tidak akan dapat melihat dari mata tersebut atau menggerakkan jari kaki Anda.
Beberapa hewan dapat menumbuhkan kembali akson, tetapi mamalia seperti tikus dan manusia tidak bisa. Diasumsikan bahwa mamalia tidak memiliki sel saraf yang belum matang yang dibutuhkan. Tetapi tim peneliti di laboratorium ilmuwan saraf UConn School of Medicine Ephraim Trakhtenberg telah menemukan sebaliknya: dalam makalah 24 April di Development mereka melaporkan keberadaan neuron yang berperilaku serupa dengan sel saraf embrionik. Mereka mengekspresikan subset gen yang serupa, dan dapat distimulasi secara eksperimental untuk menumbuhkan kembali akson jarak jauh yang, dalam keadaan yang tepat, dapat menyebabkan penyembuhan beberapa masalah penglihatan yang disebabkan oleh kerusakan saraf. Selain itu, para peneliti menemukan bahwa gen Dynlt1a dan Lars2 yang terkait dengan mitokondria diregulasi dalam neuron ini selama regenerasi akson eksperimental, dan mengaktifkannya melalui terapi gen pada neuron yang terluka mendorong regenerasi akson, sehingga mengidentifikasi gen ini sebagai target terapi baru. Trakhtenberg percaya bahwa sel-sel saraf yang belum matang serupa ada di daerah otak di luar sistem visual juga, dan mungkin juga menyembuhkan beberapa fitur kelumpuhan dalam keadaan yang tepat.
Namun, keadaan yang tepat sulit untuk disediakan. Setelah dirangsang oleh pengobatan, akson sel saraf yang mirip embrionik ini mulai tumbuh kembali di area yang cedera, tetapi cenderung terhenti sebelum mencapai target aslinya.
Penelitian sebelumnya telah menunjukkan kombinasi kematangan sel, aktivitas gen, molekul pemberi sinyal di dalam akson, serta jaringan parut dan pembengkakan di tempat cedera, semuanya tampaknya menghambat pertumbuhan kembali akson. Beberapa terapi yang menargetkan gen, molekul pensinyalan, dan lingkungan tempat cedera dapat mendorong akson untuk tumbuh, tetapi jarang tumbuh cukup lama.
Para peneliti di lab Trakhtenberg mulai melihat bagaimana jenis sel lain, oligodendrosit, berperilaku. Jika akson adalah kabel dari sistem saraf, oligodendrosit membuat isolasi. Disebut myelin, itu melindungi akson dan meningkatkan konduktivitas. Itu juga-;dan ini kuncinya-;mencegah akson dari pertumbuhan koneksi ekstra dan asing.
Biasanya akson dalam embrio tumbuh hingga panjang penuh sebelum dilapisi dengan mielin. Tetapi rekan postdoctoral Agniewszka Lukomska, MD/Ph.D. siswa Bruce Rheume, mahasiswa pascasarjana Jian Xing, dan Trakhtenberg menemukan bahwa di lokasi cedera ini, sel-sel yang menerapkan myelin mulai berinteraksi dengan akson yang beregenerasi segera setelah mereka mulai tumbuh. Interaksi tersebut, yang mendahului proses insulasi, berkontribusi pada terhentinya akson, sehingga tidak pernah mencapai targetnya. Para peneliti menggambarkan temuan ini dalam makalah 27 April di Development.
Para peneliti menyarankan bahwa pendekatan multi-cabang diperlukan untuk meregenerasi akson yang terluka sepenuhnya. Terapi yang menargetkan gen dan aktivitas pensinyalan di dalam sel saraf akan diperlukan untuk mendorong mereka tumbuh seperti sel saraf embrionik. Dan membersihkan lingkungan dari molekul penghambat dan menghentikan oligodendrosit dari isolasi akan memberikan waktu akson untuk terhubung kembali dengan target mereka di sistem saraf pusat sebelum menjadi mielin. Kemudian, perawatan yang mendorong oligodendrosit untuk meyelinasi akson akan menyelesaikan proses penyembuhan. Meskipun dalam beberapa jenis cedera kompleks perlindungan oleh mielinisasi akson yang masih utuh tetapi demielinisasi dari kerusakan inflamasi berikutnya dapat diutamakan, pada akhirnya kerusakan inflamasi sekunder dapat dikontrol secara farmakologis, membuka jalan untuk menghentikan mielinisasi dan regenerasi akson terapeutik tanpa hambatan untuk jenis lesi ini. baik, kata Trakhtenberg.
Wawasan baru tentang bagaimana akson tumbuh suatu hari nanti dapat menciptakan jalan untuk terapi yang benar-benar efektif untuk kebutaan, kelumpuhan, dan gangguan lain yang disebabkan oleh kerusakan saraf. Namun bagi Trakhtenberg, penelitian tersebut memiliki makna yang lebih dalam. Ini menjawab beberapa pertanyaan besar tentang bagaimana sistem saraf kita berkembang.
Jika Anda berhasil meregenerasi sirkuit saraf yang terluka dan memulihkan fungsinya, ini menunjukkan bahwa Anda berada di jalur yang benar untuk memahami bagaimana setidaknya beberapa bagian otak bekerja.”
Ephraim Trakhtenberg, Ilmuwan Saraf
Para peneliti saat ini bekerja pada pemahaman yang lebih dalam tentang mekanisme molekuler di balik pertumbuhan akson dan interaksi dengan oligodendrosit.
Sumber:
Universitas Connecticut
Referensi jurnal:
Rheaume, BA, dkk. (2023) Penghambatan Pten mendediferensiasi sel-sel ganglion retina fotosensitif jarak jauh yang beregenerasi akson dan meningkatkan regulasi Dynlt1a dan Lars2 yang terkait dengan mitokondria. Perkembangan. doi.org/10.1242/dev.201644.