Paparan polusi udara halus dalam jangka panjang dapat mengganggu kesehatan metabolisme dengan mengganggu fungsi normal lemak coklat pada tikus. Sebuah penelitian yang dipimpin bersama oleh Universitas Zurich menunjukkan bahwa hal ini terjadi melalui perubahan kompleks dalam regulasi gen yang didorong oleh mekanisme epigenetik. Hasilnya menunjukkan bagaimana polutan lingkungan berkontribusi terhadap perkembangan resistensi insulin dan penyakit metabolik.
Semakin banyak bukti yang menunjukkan bahwa polusi udara tidak hanya berbahaya bagi paru-paru dan jantung kita, namun juga berperan penting dalam perkembangan gangguan metabolisme seperti resistensi insulin dan diabetes tipe 2. Sebuah studi baru yang dipimpin oleh Francesco Paneni, profesor di Pusat Kardiologi Translasi dan Eksperimental Universitas Zurich (UZH) dan Rumah Sakit Universitas Zurich (USZ), dan Sanjay Rajagopalan, profesor di Case Western Reserve University, Cleveland, kini menyoroti topik tersebut.
Para peneliti bertujuan untuk lebih memahami bagaimana paparan jangka panjang terhadap polutan udara dapat mempengaruhi kemampuan tubuh untuk mengatur gula darah dan menjaga kesehatan metabolisme. Mereka fokus pada jenis polusi tertentu yang dikenal sebagai PM2.5, yang mengacu pada partikel kecil di udara yang berukuran kurang dari 2,5 mikrometer yang dapat terhirup jauh ke dalam paru-paru. Untuk penyelidikan mereka, para peneliti memaparkan tikus laboratorium pada udara yang disaring atau PM2.5 pekat selama enam jam sehari, lima hari seminggu, selama jangka waktu 24 minggu. Pengaturan ini dirancang untuk meniru paparan perkotaan kronis pada manusia.
Perhatian khusus diberikan pada jaringan adiposa coklat, sejenis lemak khusus yang membantu tubuh menghasilkan panas dan membakar kalori, dan karenanya memainkan peran penting dalam keseimbangan energi dan metabolisme glukosa. Setelah masa paparan sekitar lima bulan, tikus yang menghirup PM2.5 menunjukkan tanda-tanda gangguan metabolisme, termasuk gangguan sensitivitas insulin. Pemeriksaan lebih lanjut mengungkapkan bahwa fungsi lemak coklat telah berubah secara signifikan. “Secara khusus, kami menemukan bahwa ekspresi gen penting dalam jaringan adiposa coklat yang mengatur kemampuannya menghasilkan panas, memproses lipid, dan menangani stres oksidatif terganggu. Perubahan ini disertai dengan peningkatan akumulasi lemak dan tanda-tanda kerusakan jaringan serta fibrosis di dalam jaringan,” kata Paneni.
Para peneliti kemudian memeriksa mekanisme mendasar yang mendorong perubahan ini. Mereka menemukan bahwa polusi udara telah memicu perubahan signifikan dalam regulasi DNA pada sel lemak coklat. Hal ini termasuk modifikasi dalam pola metilasi DNA dan perubahan dalam cara gen tertentu dapat diakses untuk diaktifkan atau dinonaktifkan – sebuah proses yang dikenal sebagai remodeling kromatin. Perubahan epigenetik ini memengaruhi fungsi sel dengan mengatur aktivitas gen tanpa mengubah kode genetik itu sendiri.
Dua enzim diidentifikasi sebagai pendorong utama proses ini: HDAC9 dan KDM2B. Enzim-enzim ini terlibat dalam memodifikasi histon, protein yang membungkus DNA. Mereka ditemukan berikatan dengan daerah DNA tertentu di sel lemak coklat tikus yang terpapar PM2.5, sehingga menyebabkan pengurangan label kimia utama, atau kelompok metil, yang biasanya meningkatkan aktivitas gen. “Ketika enzim-enzim ini ditekan secara eksperimental, fungsi lemak coklat meningkat, sedangkan peningkatan aktivitasnya menyebabkan penurunan metabolisme lebih lanjut,” kata Paneni.
Studi menunjukkan bahwa paparan polusi udara halus dalam jangka panjang dapat mengganggu kesehatan metabolisme dengan mengganggu fungsi normal lemak coklat. Hal ini terjadi melalui perubahan kompleks dalam regulasi gen yang dikendalikan oleh mekanisme epigenetik. “Temuan kami membantu menjelaskan bagaimana polutan lingkungan seperti PM2.5 berkontribusi terhadap perkembangan resistensi insulin dan penyakit metabolik, dan temuan ini menunjukkan potensi target baru untuk pencegahan atau pengobatan,” kata Francesco Paneni.
Literatur
Rengasamy Palanivel, Jean-Eudes Dazard dkk. Polusi udara memodulasi fungsi jaringan adiposa coklat melalui regulasi epigenetik oleh HDAC9 dan KDM2B. Wawasan IHSG. 23 September 2025. DOI: https://doi.org/10.1172/jci.insight.187023
