Kulit keriput dan rambut rontok adalah tanda-tanda penuaan. Bagaimana jika keduanya bisa dikembalikan?
Keshav Singh, dan rekan-rekannya telah melakukan hal itu, dengan model tikus yang dikembangkan di University of Alabama di Birmingham . Ketika mutasi yang mengarah pada disfungsi mitokondria diinduksi – supaya tikus dapat memperagakan penuaan, tikus mengembangkan kulit keriput dan kerontokan rambut yang luas dan terlihat dalam hitungan minggu. Ketika fungsi mitokondria dipulihkan dengan mematikan gen yang bertanggung jawab untuk disfungsi mitokondria, kulit tikus kembali mulus dan bulunya lebat, tidak jauh berbeda dengan tikus sehat pada usia yang sama.
“Sepengetahuan kami, observasi ini belum pernah terjadi sebelumnya,” kata Singh, seorang profesor genetika di UAB School of Medicine .
Pada intinya, mutasi gen yang terjadi dalam nukleus mempengaruhi fungsi mitokondria, organel kecil yang dikenal sebagai pusat kekuatan sel. Kebanyakan mitokondria di dalam sel menghasilkan 90 persen dari energi kimia yang dibutuhkan untuk bertahan hidup.
Pada manusia, penurunan fungsi mitokondria terlihat selama penuaan, dan disfungsi mitokondria dapat mendorong penyakit yang berkaitan dengan usia. Menipisnya DNA pada mitokondria juga berimplikasi pada penyakit mitokondria manusia, penyakit kardiovaskular, diabetes, gangguan neurologis terkait usia dan kanker.
“Model tikus ini,” kata Singh, “dipastikan memberikan kesempatan yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk pengembangan strategi pengembangan obat pencegahan dan terapeutik untuk menambah fungsi mitokondria untuk pengobatan penuaan terkait kulit dan patologi rambut dan penyakit manusia lainnya di mana memainkan peran penting pada disfungsi mitokondria. ”
Mutasi pada model tikus diinduksi ketika antibiotik doxycycline ditambahkan pada makanan atau air minum. Hal ini menyebabkan penipisan DNA mitokondria karena enzim untuk mereplikasi DNA menjadi tidak aktif.
Dalam empat minggu, tikus menunjukkan uban, kelebatan rambut berkurang, rambut rontok, gerakan melambat dan kelesuan, perubahan yang mengingatkan kita pada penuaan yang terjadi secara alami. Kulit yang keriput terlihat empat hingga delapan minggu setelah induksi mutasi, dan tikus betina memiliki kerutan kulit yang lebih parah daripada tikus jantan.
Secara dramatis, rambut rontok dan kulit keriput ini bisa dibalik dengan mematikan mutasi. Foto-foto di bawah ini menunjukkan kerontokan rambut dan kulit keriput setelah dua bulan induksi doxycycline, dan tikus yang sama sebulan kemudian setelah doxycycline dihentikan, memungkinkan pemulihan DNA mitokondria yang hilang.
Perubahan kecil terlihat pada organ lain ketika mutasi diinduksi, menunjukkan peran penting untuk mitokondria pada kulit dibandingkan dengan jaringan lainnya.
Kulit yang keriput menunjukkan perubahan yang mirip dengan yang terlihat pada penuaan intrinsik dan ekstrinsik – penuaan intrinsik adalah proses alami penuaan, dan penuaan ekstrinsik adalah efek dari faktor eksternal yang mempengaruhi penuaan, seperti kerutan kulit yang berkembang dari sinar matahari berlebih atau terkena asap dalam jangka waktu yang lama.
Di antara rinciannya, kulit tikus yang diinduksi mutasi menunjukkan peningkatan jumlah sel kulit, penebalan abnormal lapisan luar, folikel rambut yang disfungsional dan peningkatan peradangan yang tampaknya berkontribusi pada patologi kulit. Ini mirip dengan penuaan ekstrinsik pada kulit manusia. Tikus dengan DNA mitokondria yang hilang juga menunjukkan ekspresi yang berubah dari empat penanda yang terkait penuaan dalam sel, mirip dengan penuaan intrinsik.
Kulit juga menunjukkan gangguan dalam keseimbangan antara enzim matriks metalloproteinase dan penghambat jaringan spesifik mereka – keseimbangan dari keduanya diperlukan untuk mempertahankan serat kolagen di kulit yang mencegah kerutan.
Mitokondria tikus yang diinduksi mutasi telah mengurangi kandungan DNA mitokondria, mengubah ekspresi gen mitokondria, dan ketidakstabilan dari kompleks besar di mitokondria yang terlibat dalam fosforilasi oksidatif.
Pembalikan mutasi memulihkan fungsi mitokondria, serta patologi kulit dan rambut. Ini menunjukkan bahwa mitokondria adalah regulator penuaan kulit dan rambut rontok yang reversibel, sebuah pengamatan yang disebut Singh “mengejutkan.”
“Ini menunjukkan bahwa mekanisme epigenetik yang mendasari pembicaraan silang mitokondria ke nukleus harus memainkan peran penting dalam pemulihan kulit normal dan fenotipe rambut,” kata Singh, yang memiliki penunjukan UAB sekunder sebagai profesor patologi. “Percobaan lebih lanjut diperlukan untuk menentukan apakah perubahan fenotipik di organ lain juga dapat dikembalikan ke tingkat wild type [mengacu pada fenotipe bentuk khas suatu spesies seperti yang terjadi di alam] dengan pemulihan DNA mitokondria.”
Penelitian ini telah diterbitkan online secara terbuka di Nature.
