Sel Kekebalan PBM Membersihkan Sampah Otak

Dalam dekade terakhir, para peneliti telah menemukan jaringan sel dan pembuluh di dalam dan sekitar otak mamalia yang membantu membuang limbah dan kotoran sel. Studi pada tikus menemukan bahwa, karena fungsi sistem ini menurun seiring bertambahnya usia, senyawa beracun dapat menumpuk di otak.

Otak juga memiliki populasi sel kekebalannya sendiri. Seperti di bagian tubuh lainnya, sel-sel ini berpatroli untuk menyerang patogen. Mereka juga membantu pemeliharaan dan perbaikan jaringan.

Sel imun PBM membersihkan limbah

Tim peneliti yang didanai NIH dipimpin oleh Drs. Antoine Drieu dan Jonathan Kipnis dari Universitas Washington di St. Louis telah mempelajari jenis utama sel kekebalan, yang disebut parenchymal border macrophages (PBMs), yang berinteraksi dengan cairan serebrospinal yang mengalir masuk dan keluar otak. Studi baru mereka diterbitkan pada 9 November 2022, di Alam.

Untuk melihat apakah PBM mungkin memiliki peran dalam mengatur aliran cairan serebrospinal, para peneliti menggunakan pelacak neon untuk memeriksa otak tikus. Mereka menemukan PBM terkait erat dengan pelacak yang bergerak masuk dan keluar otak dalam cairan serebrospinal. Para peneliti juga mengidentifikasi berbagai jenis PBM, salah satunya berfungsi sebagai pemulung sampah.

Ketika tim menyuntikkan tikus dengan obat yang menghabiskan PBM, aliran cairan serebrospinal melalui otak berkurang secara substansial satu minggu kemudian.

Ketika mereka melacak aliran cairan serebrospinal secara real time pada tikus menggunakan pencitraan resonansi magnetik, mereka melihat hasil yang serupa. Para peneliti juga melihat penumpukan beberapa protein yang telah dikaitkan dengan Alzheimer pada tikus dengan PBM yang habis.

Otak membutuhkan PBM

Pekerjaan lebih lanjut menunjukkan bahwa, ketika otak kehilangan PBM, aktivitas enzim yang disebut MMP juga menurun. Hal ini menyebabkan akumulasi matriks ekstraseluler sepanjang pembuluh darah dan kapiler.

Matriks ekstraseluler menyediakan struktur untuk pembuluh yang membawa cairan ke seluruh tubuh. Tetapi terlalu banyak dapat membuat pembuluh terlalu kaku, menghambat aliran fluida.

Sejalan dengan itu, para peneliti menemukan bahwa pembuluh di otak tikus dengan PBM yang habis tidak mengembang secara normal.

Penuaan mengurangi PBM

Tim selanjutnya membandingkan level PBM pada tikus muda dan tua. Tikus tua memiliki lebih sedikit PBM pemulung. Tikus tua juga memiliki akumulasi matriks ekstraseluler yang lebih besar di otak.

Ketika para peneliti menyuntikkan tikus tua dengan zat yang dapat mengaktifkan PBM, kadar enzim MMP dan aliran cairan keduanya meningkat, sedangkan jumlah matriks ekstraseluler menurun.

Ketika para peneliti menghabiskan PBM dalam model tikus Alzheimer, tikus tersebut mengembangkan lebih banyak plak beta amiloid – salah satu ciri khas penyakit ini – daripada jenis tikus yang sama dengan tingkat PBM normal.

Akhirnya, tim mengamati sel-sel kekebalan yang dikumpulkan dari otak orang-orang dengan bentuk Alzheimer yang diwariskan. PBM dari orang dengan penyakit ini mengalami perubahan ekspresi gen yang mencerminkan penurunan fungsi dibandingkan dengan anggota keluarga yang tidak terpengaruh.

“Aliran cairan serebrospinal terganggu pada banyak penyakit neurodegeneratif, seperti Alzheimer, stroke, Parkinson, dan multiple sclerosis,” kata Drieu.

“Jika kita dapat memulihkan aliran cairan melalui otak hanya dengan meningkatkan makrofag ini, mungkin kita dapat memperlambat perkembangan penyakit ini.” Lebih banyak pekerjaan dalam model hewan akan dibutuhkan sebelum pendekatan semacam itu dapat diuji pada manusia.

---

SUMBER:

REFERENSI:

• Drieu A, Du S, Storck SE, Rustenhoven J, Papadopoulos Z, Dykstra T, Zhong F, Kim K, Blackburn S, Mamuladze T, Harari O, Karch CM, Bateman RJ, Perrin R, Farlow M, Chhatwal J; Jaringan Alzheimer yang Diwariskan Secara Dominan, Hu S, Randolph GJ, Smirnov I, Kipnis J. Makrofag perbatasan parenkim mengatur dinamika aliran cairan serebrospinal. Alam. 9 Nov 2022. DOI: 10.1038/s41586-022-05397-3. Online sebelum cetak. PMID: 36352225