Penyakit otak ensefalopati traumatis kronis (CTE) telah dikaitkan dengan trauma fisik di kepala — dan ternyata benturan di kepala tersebut dapat memicu peradangan dan kerusakan DNA yang terakumulasi di sel-sel otak seiring berjalannya waktu, sebuah studi baru menemukan.
Kerusakan DNA tersebut, yang pada akhirnya dapat menyebabkan disfungsi sel dan kematian, mirip dengan kerusakan yang terlihat pada otak penderita penyakit Alzheimerpenelitian tersebut menyarankan.
Para ilmuwan di balik studi baru ini memutuskan untuk menggali hubungan antara kerusakan DNA dan CTE setelah mereka menunjukkan bahwa mereka menemukan bahwa neuron dewasa, yang tidak membelah, tetap mengakumulasi mutasi sepanjang hidup. Di sebuah studi tahun 2015tim menemukan bahwa mutasi ini berkembang lebih cepat dalam konteks penyakit otak, seperti Alzheimer.
“Dulu kami mengira neuron memiliki genom paling stabil di dalam tubuh,” kata Dr.Christopher Walshseorang ahli genetika di Rumah Sakit Anak Boston yang merupakan salah satu penulis penelitian sebelumnya dan penelitian baru. “Tetapi ternyata, mereka mengalami mutasi dari tahun ke tahun, dan mutasi tersebut semakin cepat terjadi pada penyakit neurodegeneratif,” katanya kepada Live Science.
Penemuan ini menimbulkan pertanyaan: Jika kerusakan DNA terjadi pada kelainan otak lainnya, mungkinkah hal ini juga menyebabkan hilangnya neuron seperti yang terjadi pada CTE?
Dalam studi baru yang diterbitkan 30 Oktober di jurnal Sainspara peneliti menganalisis genom neuron individu yang diambil sampelnya dari 15 orang yang telah didiagnosis menderita CTE setelah kematian, serta empat orang dengan riwayat benturan kepala berulang tetapi tidak mengalami CTE. Tim membandingkan neuron ini dengan sel-sel dari otak yang sehat dan dengan sel-sel dari penderita penyakit Alzheimer. Mereka melakukan ini dengan menggunakan pengurutan seluruh genom sel tunggal, yang menganalisis semua DNA di setiap sel yang diambil sampelnya.
Hasilnya menunjukkan bahwa neuron dari otak CTE membawa lebih banyak mutasi DNA dibandingkan neuron dari otak sehat. Rata-rata, mereka membawa sekitar 114 perubahan satu huruf tambahan dalam kode DNA per neuron. Namun neuron dari orang-orang yang mengalami benturan kepala berulang kali namun tidak mengalami CTE tidak menunjukkan peningkatan mutasi, dibandingkan dengan otak yang sehat.
Pola mutasi yang terlihat pada CTE nampaknya sangat mirip dengan apa yang terjadi pada penyakit Alzheimer, pengamatan para peneliti. Keduanya mengalami peningkatan jumlah mutasi dan jenis perubahan DNA yang serupa.
Dalam studi tim sebelumnya, mereka “menemukan bahwa neuron, yang tidak bereplikasi, sebenarnya mengakumulasi mutasi pada tingkat yang stabil sepanjang hidup,” kata Walsh. “Bahkan pada otak yang sehat, jam tersebut terus berdetak sekitar 17 mutasi baru per tahun sejak lahir hingga usia tua. Namun pada penyakit, jam tersebut semakin cepat.”
Para peneliti juga mengidentifikasi jenis kerusakan genetik lainnya: penyisipan dan penghapusan pendek, yang dikenal sebagai indels, di mana huruf ditambahkan atau dikurangi dari kode DNA. Pecahan DNA kecil ini lebih banyak terdapat pada neuron otak CTE dan Alzheimer dibandingkan otak sehat. Dalam beberapa kasus CTE, neuron mengandung lebih dari seribu indel – setara dengan apa yang mungkin terlihat pada penuaan normal selama lebih dari satu abad.
“Indel ini telah meningkat,” kata Walsh. “Mereka mungkin cukup banyak untuk menyebabkan disfungsi serius atau kematian pada sel yang terkena.”
Meskipun penelitian ini tidak secara langsung menguji peradangan pada neuron, penelitian sebelumnya dilakukan oleh rekan penulis penelitian Dr.Ann McKeeseorang ahli saraf di Boston University (BU) CTE Center, dan John Cherryseorang ahli saraf di BU, telah menunjukkan bahwa peradangan memang demikian aktivasi mikroglia yang luas — sel kekebalan otak — di otak CTE.
“Kami pikir CTE mungkin merupakan kombinasi dari trauma kepala berulang dan peradangan,” kata Walsh. “Kombinasi tersebut mungkin membombardir genom dengan proses kerusakan yang sama seperti yang disebabkan oleh sinar ultraviolet pada kulit atau asap tembakau di paru-paru,” karena paparan sinar UV dan tembakau memicu kerusakan DNA.
Singkatnya, benturan kepala yang berulang-ulang dapat memicu peradangan di otak, yang dapat meningkatkan akumulasi mutasi DNA di neuron dan berkontribusi pada disfungsi sel dan kematian. Temuan ini menunjukkan bahwa meskipun trauma kepala masih menjadi pemicu utama CTE, dampak jangka panjangnya kemungkinan disebabkan oleh kerusakan DNA yang disebabkan oleh peradangan.
Tim tersebut sekarang sedang menyelidiki apakah proses serupa terjadi pada penyakit neurodegeneratif lainnya, seperti sklerosis lateral amiotrofik (ALS) dan penyakit Huntington.
“Ini bisa menjadi jalur akhir yang umum dalam mengatasi berbagai penyakit,” kata Walsh. “Kami ingin menelusuri langkah-langkah biokimia dari peradangan hingga kematian neuron dan mencari tahu di mana kita dapat melakukan intervensi.”
