September 26, 2022

Telur manusia dirancang untuk bertahan lama. Ketika seseorang dilahirkan dengan sistem reproduksi wanita, mereka telah mengembangkan semua telur yang akan mereka miliki selama sisa hidup mereka. Namun, sekitar 1 hingga 2 juta sel telur yang belum matang di ovarium, yang dikenal sebagai oosit, dapat tetap sehat dan berhasil dibuahi hingga 50 tahun, mengisyaratkan kepada para ilmuwan reproduksi bahwa mereka harus memiliki strategi rahasia untuk menghindari kerusakan begitu lama. Sekarang, tim ahli biologi perkembangan yang berbasis di Barcelona, ​​Spanyol, telah menemukan bahwa bagian penting dari oosit dapat beralih ke “mode baterai siaga”, melestarikan cadangan terbatas lebih lama.

Sebuah studi yang diterbitkan pada 20 Juli di jurnal Alam mengungkapkan bahwa mitokondria dalam oosit memasuki jalur energi berbeda yang menghindari produksi radikal bebas—molekul kimia yang dapat merusak DNA, protein, dan dinding sel. Temuan ini membawa cahaya baru pada umur panjang sel-sel ini dan berpotensi membantu memajukan strategi kesuburan.

“Kesuburan wanita menurun berdasarkan usia, dan jika Anda melihat studi demografis, semakin banyak wanita memilih untuk melahirkan di usia pertengahan 30-an,” kata Elvan Böke, penulis senior studi dan pemimpin kelompok di Cell and Developmental Biology Program di Pusat Regulasi Genom di Barcelona. Tetapi sekitar usia ini, “kualitas oosit menurun, dan itu menyebabkan sebagian besar masalah kesuburan wanita,” catatnya.

Oosit manusia sangat unik, kata Böke. Mengingat rentang hidup kita yang diperpanjang, sel-sel harus tetap tidak aktif di dalam tubuh selama beberapa dekade — tetapi tidak seperti sel-sel berumur panjang lainnya seperti neuron, mereka tidak dapat beregenerasi, dan kerusakan apa pun dapat berdampak pada kesehatan bayi. Ini adalah strategi yang berisiko, tetapi cukup sukses yang tidak dipahami dengan baik, jelas Böke. “Oosit dipelajari sangat sedikit dalam literatur karena mengaksesnya sangat, sangat sulit,” katanya. Penelitian sebelumnya pada spesies lain menunjukkan bahwa oosit normal memiliki metabolisme yang lambat, yang memungkinkan stabilitas jangka panjang. Apa artinya itu bagi kelangsungan hidup jangka panjang sel, bagaimanapun, masih merupakan misteri.

See also  5 cara untuk memperbaiki masalah koneksi dengan cepat

“Sel-sel ini hidup sangat lama, dan mungkin, mereka memiliki hal lain yang terjadi dibandingkan dengan sel lain,” Bökesays. “Kami ingin tahu apa strategi oosit untuk menjaga sitoplasma dan struktur sel tetap muda selama bertahun-tahun.”

Böke bekerja sama dengan penulis studi utama dan peneliti genom Aida Rodríguez-Nuevo dan rekan lainnya untuk menyelidiki aktivitas mitokondria dalam oosit, khususnya mencari jejak spesies oksigen reaktif (ROS) yang berbahaya, atau radikal bebas. Dalam jenis sel tertentu yang berfungsi dengan baik, molekul-molekul ini dapat membantu mengantar proses yang diperlukan. Tetapi jika kadarnya terlalu tinggi, mereka dapat menyebabkan banyak kerusakan, dan bahkan menyebabkan kanker dalam beberapa kasus. “Anda tidak benar-benar ingin memiliki banyak dari mereka,” kata Böke.

[Related: Why doctors still don’t understand the side effects of hormonal birth control]

Masalah mitokondria adalah salah satu alasan utama oksigen reaktif menumpuk di dalam tubuh. Sebagai pembangkit tenaga sel, mitokondria memiliki serangkaian kompleks protein yang melapisi membrannya yang mengangkut elektron dan ion hidrogen bermuatan positif untuk menghasilkan energi. Tapi elektron bisa bocor dari rantai dan terus mengikat oksigen—membentuk radikal bebas.

“Setiap sel yang saya tahu memiliki beberapa spesies oksigen reaktif,” kata Böke. Untuk menganalisis tingkat ROS, tim menerapkan pewarna mitokondria untuk hidup oosit awal dari manusia, serta spesies katak. Xenopus laevis, yang memiliki oosit yang sangat besar. Tetapi ketika tim mencitrakan sel, mereka tidak menemukan ROS yang terdeteksi. “Sel-sel lain seperti cahaya terang di bawah mikroskop, dan oosit seperti hitam pekat.”

Selanjutnya, tim menyelidiki di mana proses pembentukan radikal bebas berbeda pada oosit dari sel lain dalam tubuh. Mereka menemukan bahwa modifikasi kuncinya adalah tidak adanya kompleks protein pertama, yang sering disebut sebagai “penjaga gerbang” utama elektron. Kompleks I adalah sumber utama kebocoran elektron di mitokondria.

See also  Drone Zipline dapat mendengarkan pesawat untuk menghindari tabrakan

Pada dasarnya, “mitokondria oosit pada dasarnya seperti dalam mode siaga,” kata Böke. “Mereka masih menghasilkan energi, tetapi tidak super aktif.” Tim tersebut mampu menunjukkan bahwa bagian-bagian sel mengalihkan produksi energi mereka ke kompleks protein kedua, yang meskipun kurang efisien, hanya menghasilkan sedikit energi untuk membantu oosit tetap hidup dan mempertahankan fungsi-fungsi penting. Namun, begitu telur yang belum matang mulai tumbuh selama ovulasi, kompleks protein pertama dirakit dan kembali bekerja untuk produksi energi, tulis para penulis di makalah.

[Related: How jumping genes hijack their way into the next generation of babies]

“Sekarang kita tahu bahwa kompleks I tidak esensial, yang berarti bahwa kompleks protein lain benar-benar menggantikannya, ini berarti bahwa rangkaian metabolisme oosit berbeda dari banyak sel lain,” kata Böke. Dalam sebuah artikel ulasan penelitian yang diterbitkan dalam edisi yang sama dari Alampeneliti biomedis di Monash University di Melbourne, Australia, mencatat akan menarik jika jalur metabolisme yang berubah ini bisa menjadi fitur universal oosit tahap awal pada organisme berumur panjang lainnya.

“Temuan ini memiliki implikasi untuk memahami bagaimana sel berumur panjang mempertahankan kelangsungan hidup selama beberapa dekade,” tulis para penulis, yang tidak terlibat dalam penelitian. “Khusus untuk telur, penemuan ini menambah pemahaman kita tentang bagaimana oosit primordial yang luar biasa menyediakan tempat yang aman untuk DNA nuklir dan mitokondria antar generasi.”

Namun, keunikan mitokondria dan tingkat radikal bebas yang rendah mungkin bukan satu-satunya faktor yang berperan dalam umur panjang oosit. Timnya sedang mencari taktik potensial lainnya, dan berencana untuk menyelidiki lebih lanjut sumber energi spesifik yang digunakan oosit untuk bertahan hidup di ovarium. Jawaban lebih lanjut dapat memberikan gambaran yang lebih lengkap tentang hubungan antara diet, nutrisi, kesuburan, dan daya tahan telur manusia.

See also  Fatphobia mengikuti orang setelah kematian

Böke berharap temuan baru ini juga dapat membantu penilaian kesuburan di masa depan. Dia ingin melihat apakah perubahan aktivitas metabolisme di mitokondria berdampak pada orang yang tidak subur, katanya. “Memperpanjang masa reproduksi bahkan seperti lima tahun akan berarti bahwa usia wanita untuk hamil akan berubah dari 35 menjadi 40,” katanya. “Itu benar-benar akan membuat perbedaan besar.”