Bagaimana Diet dapat Mencegah Efek Negatif Penuaan pada Sel Tanggal?

Kami sudah tahu bahwa pembatasan kalori meningkatkan masa hidup, tetapi sekarang kami telah menunjukkan semua perubahan yang terjadi pada tingkat sel tunggal yang menyebabkan hal itu, “kata Juan Carlos Izpisua Belmonte, penulis senior makalah baru, profesor di Salk’s Gene Laboratorium Ekspresi dan pemegang Kursi Roger Guillemin. “Ini memberi kami target bahwa kami akhirnya dapat bertindak dengan obat-obatan untuk mengobati penuaan pada manusia.” Penuaan adalah faktor risiko tertinggi untuk banyak penyakit manusia, termasuk kanker, demensia, diabetes dan sindrom metabolik. Pembatasan kalori telah ditunjukkan dalam model hewan sebagai salah satu intervensi paling efektif terhadap penyakit yang berkaitan dengan usia ini. Dan meskipun para peneliti tahu bahwa sel-sel individual mengalami banyak perubahan seiring bertambahnya usia organisme, mereka belum tahu bagaimana pembatasan kalori dapat mempengaruhi perubahan ini.

Pixabay

Dalam makalah baru, Belmonte dan rekan-rekannya – termasuk tiga alumni lab Salk-nya yang sekarang profesor menjalankan program penelitian mereka sendiri di Cina – membandingkan tikus yang makan 30 persen lebih sedikit kalori dengan tikus pada diet normal. Makanan hewan dikendalikan dari usia 18 bulan hingga 27 bulan. (Pada manusia, ini kira-kira sama dengan seseorang yang mengikuti diet yang dibatasi kalori dari usia 50 hingga 70.)

Pada awal dan akhir diet, tim Belmonte mengisolasi dan menganalisis total 168.703 sel dari 40 jenis sel dalam 56 tikus. Sel-sel itu berasal dari jaringan lemak, hati, ginjal, aorta, kulit, sumsum tulang, otak dan otot. Di setiap sel yang terisolasi, para peneliti menggunakan teknologi sekuensing genetik sel tunggal untuk mengukur tingkat aktivitas gen. Mereka juga melihat komposisi keseluruhan tipe sel dalam jaringan apa pun. Kemudian, mereka membandingkan tikus tua dan muda pada setiap diet. Banyak perubahan yang terjadi saat tikus yang menjalankan diet normal bertambah tua, tidak terjadi pada tikus yang melakukan diet terbatas; bahkan di usia tua, banyak jaringan dan sel hewan yang berada dalam makanan sangat mirip dengan tikus muda. Secara keseluruhan, 57 persen dari perubahan terkait usia dalam komposisi sel yang terlihat pada jaringan tikus pada diet normal tidak ditemukan pada tikus pada diet yang dibatasi kalori.

Pendekatan ini tidak hanya memberi tahu kami pengaruh pembatasan kalori pada jenis sel ini, tetapi juga memberikan studi yang paling lengkap dan terperinci tentang apa yang terjadi pada tingkat sel tunggal selama penuaan, “kata rekan penulis yang sama Guang-Hui Liu, seorang profesor di Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok. Beberapa sel dan gen paling banyak dipengaruhi oleh pola makan yang berkaitan dengan imunitas, peradangan dan metabolisme lipid. Jumlah sel kekebalan di hampir setiap jaringan yang dipelajari secara dramatis meningkat ketika tikus kontrol menua tetapi tidak terpengaruh oleh usia pada tikus dengan kalori terbatas.

Pada jaringan adiposa coklat – satu jenis jaringan lemak – diet yang dibatasi kalori mengembalikan tingkat ekspresi banyak gen anti-inflamasi ke yang terlihat pada hewan muda. “Penemuan utama dalam studi saat ini adalah bahwa peningkatan respons inflamasi selama penuaan dapat secara sistematis ditekan oleh pembatasan kalori” kata penulis yang sama Jing Qu, juga seorang profesor di Chinese Academy of Sciences. Ketika para peneliti mempelajari faktor-faktor transkripsi – pada dasarnya menguasai saklar yang dapat secara luas mengubah aktivitas banyak gen lain – yang diubah oleh pembatasan kalori, salah satunya menonjol.

Tingkat faktor transkripsi Ybx1 diubah oleh diet dalam 23 jenis sel yang berbeda. Para ilmuwan percaya Ybx1 mungkin faktor transkripsi yang berkaitan dengan usia dan sedang merencanakan lebih banyak penelitian tentang efeknya. “Orang-orang mengatakan bahwa ‘kamu adalah apa yang kamu makan,’ dan kami menemukan itu benar dalam banyak hal,” kata Concepcion Rodriguez Esteban, penulis makalah lain dan staf peneliti di Salk. “Keadaan sel Anda seiring bertambahnya usia jelas tergantung pada interaksi Anda dengan lingkungan Anda, yang mencakup apa dan berapa banyak yang Anda makan.” Tim ini sekarang mencoba untuk memanfaatkan informasi ini dalam upaya untuk menemukan target obat yang menua dan menerapkan strategi menuju peningkatan kehidupan dan rentang kesehatan.

Peneliti lain dalam penelitian ini adalah Shuai Ma, Shuhui Sun, Lingling Geng, Moshi Song, Wei Wang, Yanxia Ye, Qianzhao Ji, Zhiran Zou, Si Wang dan Qi Zhou dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok; Xiaojuan He, Wei Li, Piu Chan, dan Weiqi Zhang dari Universitas Kedokteran Modal Rumah Sakit Xuanwu; Xiao Long dari Rumah Sakit Universitas Kedokteran Peking Union; dan Guoji Guo dari Fakultas Kedokteran Universitas Zhejiang. Pekerjaan dan para peneliti yang terlibat didukung oleh dana dari Program Penelitian dan Pengembangan Kunci Nasional Tiongkok, Program Penelitian Prioritas Strategis Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Nasional Tiongkok, Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Beijing, Komisi Kesehatan Kota Beijing dan Keluarga Berencana, Pusat Inovasi Canggih untuk Perlindungan Otak Manusia, Laboratorium Kunci Negara Bagian Biologi Membran, Yayasan Moxie, dan Yayasan Glenn.

Jurnal Refrensi:

• Shuai Ma., dkk. 2020. Caloric Restriction Reprograms the Single-Cell Transcriptional Landscape of Rattus Norvegicus Aging. Cell, 2020; DOI: 10.1016/j.cell.2020.02.008