Memperbaiki Tulang Belakang yang Terputus

Dengan pasukan sel dan banyak sekali antibodi, sistem kekebalan kita dirancang dengan baik untuk menolak serangan bakteri, virus, dan mikroba berbahaya lainnya. Tapi mungkin juga memegang kunci misteri lama-bagaimana mengobati cedera tulang belakang yang setiap tahun menyebabkan ribuan orang lumpuh. Contoh yang terkenal adalah hasil yang tidak menguntungkan dari jatuhnya aktor Christopher Reeve dari kuda.



Harapan untuk pengobatan baru berasal dari penelitian baru-baru ini tentang sel-sel kekebalan makrofag yang termasuk di antara yang pertama tiba di tempat kejadian ketika tubuh menderita luka atau infeksi. Ditarik oleh bahan kimia yang dilepaskan di area yang rusak, makrofag bergegas ke tempat peradangan dan bertindak seperti penyedot debu seluler, menelan mikroorganisme yang menyerang, sel mati atau sekarat, dan puing-puing lainnya.

Mengklik ke Webzines

Cerita ini adalah bagian dari edisi Mei 1997 kami





  • Lihat sisa masalah
  • Langganan

Pekerjaan pembersihan ini penting karena memungkinkan tubuh memperbaiki luka secara efisien. Jika Anda menganggap tempat luka sebagai lubang di jalan, tugas makrofag adalah membuang potongan trotoar yang hancur sebelum lubang itu terisi.

Namun semakin banyak bukti menunjukkan bahwa sistem saraf pusat manusia-otak dan sumsum tulang belakang-menyangkal sentuhan penyembuhan dari sel-sel kekebalan ini. Sementara makrofag biasanya tidak ada di sistem saraf pusat, mereka tampaknya dapat bermigrasi ke sana ketika diberi isyarat oleh bahan kimia inflamasi. Namun, beberapa tahun yang lalu, para peneliti mulai menunjukkan bahwa beberapa makrofag merespons cedera otak atau sumsum tulang belakang.

Menindaklanjuti petunjuk itu, tim peneliti yang dipimpin oleh Michal Schwartz dari Institut Sains Weizmann Israel baru-baru ini menemukan bahwa sistem saraf pusat mamalia mengeluarkan molekul yang menghambat perekrutan dan aktivitas makrofag. Menurut Schwartz, molekul, yang belum disebutkan oleh para peneliti, juga menahan sel-sel mikroglia di otak yang tampaknya memantau secara dekat kesehatan neuron dan mengubah diri mereka menjadi makrofag sebagai respons terhadap rangsangan tertentu.



Mengapa sistem saraf pusat kita memiliki sarana untuk menghambat sistem kekebalan yang biasanya membantu? Schwartz berspekulasi bahwa melakukan kontrol atas makrofag sangat penting jika otak mamalia ingin mencegah perusakan yang tidak disengaja dari sirkuit sarafnya yang rumit. Dia mencatat bahwa makrofag adalah pemakan sembarangan, kadang-kadang melahap sel-sel sehat di lokasi luka semudah bakteri dan sel-sel mati. Di sebagian besar jaringan, itu adalah pertukaran yang wajar untuk menjamin bahwa luka dibersihkan dengan benar. Namun, di otak dan sumsum tulang belakang, hilangnya sel bisa menjadi bencana. Jadi Schwartz percaya bahwa sistem saraf pusat menghilangkan risiko bahwa makrofag mungkin keliru merusaknya dengan mengembangkan agen yang menekan sel. Ini adalah manfaat untuk otak yang sehat, katanya, tetapi itu adalah kelemahan ketika ada cedera.

Schwartz berpendapat bahwa penekanan sel-sel kekebalan ini mendasari ketidakmampuan yang terdokumentasi dengan baik dari sumsum tulang belakang manusia untuk memperbaiki dirinya sendiri. Pada cedera tulang belakang, seseorang tetap lumpuh karena akson sumsum, kabel panjang yang menghubungkan satu sel saraf ke sel saraf lainnya, tidak beregenerasi saat dihancurkan atau terputus. Sel saraf yang rusak memang mengirimkan ekstensi baru, tetapi pertumbuhan akson yang masih muda ini dengan cepat terhenti.

Mengapa akson sumsum tulang belakang pada manusia gagal untuk beregenerasi sepenuhnya, sementara akson di lengan dan kaki dan di tempat lain di sistem saraf perifer kita melakukannya dengan relatif mudah, telah lama menjadi misteri yang membuat frustrasi. Selama beberapa dekade, para ilmuwan hanya mengira sumsum tulang belakang mamalia tidak memiliki kemampuan untuk memperbaiki akson. Konsensus baru-baru ini muncul bahwa akson di sistem saraf pusat memang dapat beregenerasi tetapi zat di lingkungan mereka secara aktif menggagalkan pertumbuhan kembali mereka sepenuhnya. Misalnya, selain molekul penghambat makrofag Schwartz, sistem saraf pusat mengandung sejenis mielin—isolasi lemak yang mengelilingi akson—yang mencakup setidaknya satu protein yang secara langsung menghentikan akson yang beregenerasi di jalurnya. Anehnya, mielin dari sistem saraf tepi tidak mengandung protein ini.

Schwartz menyatakan bahwa makrofag diperlukan untuk membersihkan myelin yang longgar secara efisien, yang menampung protein penghambat akson, dan bahan lain yang memenuhi lokasi cedera sumsum tulang belakang. Dalam percobaan baru-baru ini pada tikus, kelompok Schwartz menguji kekuatan terapeutik makrofag pada saraf optik yang terputus, kumpulan akson tebal yang mengirimkan informasi antara retina mata dan otak. Penyelidik bekerja dengan saraf optik karena mereka cocok dengan sumsum tulang belakang dalam ketidakmampuan mereka untuk meregenerasi akson setelah cedera dan dapat dipantau dengan lebih mudah. Musim gugur yang lalu, kelompok Schwartz melaporkan bahwa makrofag yang ditempatkan di lokasi saraf optik tikus yang terputus memacu pertumbuhan kembali akson baru di seluruh lesi.



Tantangannya adalah untuk memicu makrofag, yang biasanya ada dalam keadaan diam, untuk memasuki mode penyedot debu penyembuhan luka mereka. Para peneliti menemukan bahwa ketika sel-sel kekebalan pertama kali tumbuh di laboratorium dengan jaringan dari sistem saraf pusat tikus, transplantasi makrofag gagal, mungkin karena molekul penekan kekebalan yang ditemukan oleh kelompok Schwartz mencegah aktivasi sel. Tetapi ketika makrofag ditumbuhkan dengan segmen saraf perifer, transplantasi sel merangsang akson untuk beregenerasi.

Para ilmuwan yang telah melakukan eksperimen serupa pada sumsum tulang belakang tikus yang dihancurkan juga memperoleh hasil yang menggembirakan. Kami mengambil makrofag yang diaktifkan, menempatkannya di sumsum tulang belakang yang terluka, dan menemukan peningkatan regenerasi, kata Wolfgang Streit, ahli saraf di University of Florida Brain Institute. Streit mengusulkan bahwa makrofag, selain fungsi pembersihannya, dapat menyiapkan jalur untuk pertumbuhan akson dengan meletakkan komponen matriks ekstraseluler, jaring protein, dan molekul lain yang mengisi ruang di antara sel.

Meskipun temuan awal telah menggiurkan, menggunakan transplantasi makrofag untuk mengobati cedera tulang belakang adalah strategi yang masih dalam tahap awal. Langkah penting berikutnya adalah membuktikan bahwa akson sumsum tulang belakang yang beregenerasi setelah terapi makrofag benar-benar dapat mengembalikan fungsi anggota tubuh yang lumpuh. Baik Streit dan Schwartz sudah melakukan penelitian pada hewan untuk mengeksplorasi pertanyaan itu.

Meskipun bukti tersebut belum ada, para peneliti optimis bahwa terapi transplantasi makrofag akan menjadi bagian dari gudang senjata yang digunakan dokter untuk mengobati tulang belakang yang rusak. Pertanyaannya bukan lagi apakah akson sumsum tulang belakang dapat beregenerasi, kata Wise Young, penyelidik cedera tulang belakang di Universitas New York, tetapi bagaimana kita bisa membuatnya tumbuh kembali dengan lebih efisien.

bersembunyi

Teknologi Aktual

Kategori

Tidak Dikategorikan

Teknologi

Bioteknologi

Kebijakan Teknologi

Perubahan Iklim

Manusia Dan Teknologi

Bukit Silikon

Komputasi

Majalah Berita Mit

Kecerdasan Buatan

Ruang Angkasa

Kota Pintar

Blockchain

Cerita Fitur

Profil Alumni

Koneksi Alumni

Fitur Berita Mit

1865

Pandangan Ku

77 Jalan Massal

Temui Penulisnya

Profil Dalam Kemurahan Hati

Terlihat Di Kampus

Surat Alumni

Berita

Pemilu 2020

Dengan Indeks

Di Bawah Kubah

Pemadam Kebakaran

Cerita Tak Terbatas

Proyek Teknologi Pandemi

Dari Presiden

Sampul Cerita

Galeri Foto

Direkomendasikan