Lewat Hibernasi Tupai, Ahli Belajar Awetkan Organ Donor Lebih Lama

Sepanjang musim mereka tidur, menurunkan suhu tubuh hingga mendekati titik beku (nol derajat Celsius) dan menurunkan detak jantungnya secara dramatis.

Soal bagaimana hewan-hewan melakukan hibernasi ini sudah lama menarik minat para peneliti. Kini, sebuah penelitian mencoba menguak rahasia di balik proses tersebut untuk membantu kemajuan medis.

Dengan mengetahui bagaimana sel hewan saat berhibernasi dapat beradaptasi dengan suhu dingin, dapat membantu peneliti memperpanjang umur penyimpanan organ donor manusia yang menunggu transplantasi.

Selain itu, temuan ini juga membantu para peneliti meningkatkan terapi hipotermia induksi, di mana suhu tubuh seseorang secara sengaja diturunkan setelah serangan jantung atau cedera otak.

Terapi hipotermia dapat membantu melindungi otak pasien, sayangnya memiliki efek samping kerusakan sel yang disebabkan oleh suhu dingin.

"Dengan memahami adaptasi dingin dalam hibernasi, kita mungkin dapat meningkatkan dan memperluas aplikasi hipotermia dengan induksi di masa depan dan mungkin memperpanjang kelangsungan hidup organ sebelum transplantasi," jelas Wei Li, peneliti senior di National Eye Institute Retinal Neurophysiology Section dalam sebuah pernyataan, dilansir Live Science Jumat (4/5/2018).

Sebagai informasi, saat ini organ donor seperti ginjal hanya dapat disimpan tidak lebih dari 30 jam sebelum jaringan memburuk.

Hibernasi pada Tupai Tanah

Untuk mempelajari proses lebih lanjut mengenai hibernasi, peneliti melakukan studi pada tupai tanah (Ictidomys tridecemlineatus), hewan pengerat yang hidup di Amerika Utara bagian tengah.

Peneliti dari University of Michigan ini mengungkapkan selama masa hibernasi mereka, tupai tanah secara dramatis menurunkan suhu tubuh sampai mendekati titik beku (nol derajat Celsius) serta menurunkan detak jantung dari yang biasanya 200 denyut per menit menjadi sekitar 20 denyut per menit.

Ketika para peneliti mempelajari sel hewan tersebut, peneliti sangat tertarik pada struktur sel yang disebut dengan sitoskeleton mikrotubulus, jaringan dari tabung kecil yang memberikan dukungan struktural ke sel dan rentan terhadap dingin.

Para peneliti kemudian membandingkan sel-sel tupai tanah dengan sel manusia. Hasilnya, sitoskeleton mikrotubulus pada tupai tanah tetap utuh meski terkena suhu dingin, sementara sitoskeleton mikrotubulus pada sel manusia memburuk.

Perbedaan lain juga terungkap dari studi ini, seperti mitokondria pada tupai tanah merespon secara berbeda terhadap dingin jika dibandingkan dengan sel manusia.

Secara khusus sel manusia menghasilkan produk sampingan dari metabolisme yang disebut dengan jenis oksigen reaktif (ROS) dan tingkat ROS yang tinggi ini akan menyebabkan penghancuran mikrotubulus. Sebaliknya pada tupai tanah, tingkat ROS tetap rendah.

Selain itu, sel manusia memiliki masalah dengan komponen yang disebut lisosom, yang membantu pembuangan limbah di dalam sel. Selama terkena paparan dingin, lisosom dalam sel manusia membocorkan enzim yang disebut protease, yang mencerna mikrotubulus di dekatnya.

Peneliti kemudian mencoba membuat sel-sel non aktif bertindak seperti sel-sel hibernasi dengan menggunakan dua obat. Pertama yang menghambat produksi ATP, senyawa yang mengurangi produksi ROS, dan yang lain yang menghambat aktivitas protease. Mereka menemukan bahwa kombinasi obat ini mempertahankan struktur mikrotubulus dalam sel dari non-inhibitor saat sel terkena suhu dingin.

Para peneliti membuat model hibernasi yang disebut "sajian hibernasi". Mereka mengambil sel tupai tanah yang baru berusia 13 hari dan memprogram ulang menjadi sel induk yang dikenal sebagai sel induk berpotensi majemuk, yang dapat menjadi jaringan di dalam tubuh.

Peneliti berharap dari studi yang telah dipublikasikan, Kamis (3/5/2018) di jurnal Cell ini dapat berfungsi sebagai platform mempelajari aspek lain dari hibernasi.