Jantung adalah pekerja keras yang mencengangkan dari suatu organ. Setiap menit, jantung manusia bergolak lebih dari satu galon darah yang memberi bahan bakar kepada seluruh tubuh dengan oksigen dan nutrisi. Dalam kehidupan rata-rata orang, jantung akan berdetak lebih dari tiga miliar kali, memompa cukup darah untuk mengisi sekitar 1.200 kolam berukuran Olimpiade.
Namun, setelah bertahun-tahun bekerja keras, otot cenderung menipis. Seperti elastis yang berlebihan, jantung pada akhirnya kehilangan daya tahannya, terus meningkatkan risiko gagal jantung.
Hari ini, para ilmuwan dari University of California, San Diego melaporkan bahwa lalat buah yang direkayasa untuk mempertahankan tingkat tinggi protein yang mengubah hati menikmati masa hidup yang jauh lebih lama. Temuan mereka adalah yang pertama untuk mengikat modifikasi struktural pada jaringan otot dengan konsekuensi metabolisme yang pada akhirnya mempengaruhi umur panjang.
Sementara sel-sel jantung tidak memiliki kapasitas regeneratif organ lain seperti hati, jantung dilengkapi dengan kit perbaikan yang komprehensif. Hati manusia dapat mengisi daya selama beberapa dekade di luar garansi yang diharapkan, mengerahkan sekumpulan metode cadangan untuk memperbarui dan merombak struktur lama bahkan ketika sel-sel mulai kehilangan bentuknya. Ketika integritas struktural jantung terganggu, sejumlah protein dengan cepat menyapu untuk memperbaiki keretakan pada fondasi.
Salah satu alat paling ampuh yang bisa digunakan jantung adalah vinculin — protein yang mirip dengan lem super sel. Ketika sel-sel di dinding jantung menua, sel-sel itu mulai saling menjauh dan mati, membuatnya semakin sulit bagi jantung untuk melakukan setiap pemerasan berirama. Vinculin saling jangkar satu sama lain dan masuk ke matriks sekitarnya yang memungkinkan jantung untuk berkomunikasi dengan lingkungan luar. Protein ini menjadi semakin diperlukan setelah beberapa dekade stres pada otot, dan produksi meningkat di jantung seiring bertambahnya usia, yang memungkinkan sel-sel untuk menambal keretakan pada jaringan yang menua. Baik tikus maupun pasien manusia dengan salinan gen vinculin yang rusak berisiko tinggi mengalami gagal jantung di kemudian hari.
Namun, pada akhirnya, renovasi hanya berjalan sejauh ini: Di beberapa negara, kondisi kerusakan bahkan melebihi kekuatan perbaikan vinculin, dan jantung bisa gagal. Dan ketika harapan hidup rata-rata global meningkat, demikian juga kekhawatiran komplikasi jantung lansia. Pada 2030, seperempat orang Amerika akan berusia di atas 65 tahun. Untuk terus mencegah timbulnya penyakit jantung pada generasi yang lebih tua, pengembangan teknologi harus dipercepat untuk mengimbangi populasi manusia.
Untuk mempelajari persimpangan fungsi jantung dan umur panjang, ahli biologi Ayla Sessions dan Adam Engler memutuskan untuk memanfaatkan alat-alat yang telah disediakan evolusi dengan mendorong kapasitas penyembuhan jantung ke batasnya.
Tiga tahun lalu, kelompok penulis senior Adam Engler menunjukkan pentingnya vinculin dalam menjaga jantung hewan tetap memompa di usia tua. Setelah menunjukkan bahwa hati tikus dan primata non-manusia yang lebih tua memproduksi lebih banyak vinculin, mereka bertanya-tanya tentang konsekuensi meningkatkan vinculin atau menghilangkannya sama sekali.
Untuk menghindari perangkap yang mahal dan memakan waktu dari tikus atau kera yang memanipulasi secara genetis, para peneliti memodelkan eksperimen mereka pada lalat buah. Dengan masa hidup hanya lebih dari sebulan, serangga ini dapat berubah dari remaja ke usia lanjut dalam hitungan minggu. Dan sementara kita cenderung melihat serangga sebagai hama asing, manusia dan lalat sebenarnya memiliki banyak kesamaan. Organ lalat buah berbagi kesamaan struktural yang mengejutkan dengan mamalia seperti tikus dan primata, dan lebih dari 80 persen gen yang mengandung instruksi untuk membangun hati lalat dicerminkan pada manusia.
"Buah lalat hati secara struktural mirip dengan sel manusia, " jelas Engler. “Tapi fisiologi mereka sangat sederhana. Itu membuat mereka ideal untuk belajar. ”
Dan, seperti halnya pada manusia, hati lalat tua cenderung gagal.
Dalam karya asli mereka, Engler dan timnya membiakkan lalat untuk menendang produksi vinculin menjadi overdrive di jaringan jantung. Seperti yang diharapkan, jantung diperkuat dengan lebih banyak vinculin tetap kuat bahkan ketika lalat menua, meniru efisiensi pemompaan jaringan sehat.
Yang mengejutkan bagi Engler, memuntahkan vinculin tambahan di jantung juga menciptakan "superflies" dengan umur panjang yang jauh lebih baik, terkadang lebih dari dua kali lipat umur terbang. Tetapi sementara ini mendukung gagasan bahwa vinculin sangat penting untuk penyempurnaan jaringan jantung, para peneliti tidak memahami bagaimana atau mengapa ini membantu lalat hidup lebih lama.
Dalam upaya untuk memecahkan misteri tersebut, penulis utama Ayla Sessions memantau kesehatan dan umur panjang dari strain superflies yang sama dari beberapa sudut yang berbeda. Sekali lagi, lalat super hidup lebih lama dari rekan-rekan mereka yang biasa — tetapi Sesi juga menemukan bahwa mereka juga menunjukkan kemampuan atletik yang unggul, menggunakan kekuatan yang baru mereka temukan untuk menyelinap di lantai dan skala dinding yang cukup besar.
Terlebih lagi, seperti atlet manusia, superflies lebih efisien dalam menggunakan oksigen dan gula untuk menggerakkan gerakan mereka. Ketika Sesi memberi makan lalat bentuk berlabel glukosa, dia melihat bahwa gula dari makanan lalat sedang disalurkan ke jalur hiper efisien yang menghasilkan bahan bakar ekstra untuk sel. Kenyataannya, lalat super ini tampak menakutkan seperti lalat berumur panjang dari karya sebelumnya dari kelompok lain — kecuali lalat itu telah mengalami modifikasi gaya hidup (seperti pembatasan kalori), bukan lalat genetik. Entah bagaimana, meskipun lem struktural tambahan vinculin hanya diturunkan ke bagian tertentu dari tubuh, perubahan ini memiliki konsekuensi yang kuat dan jangkauan luas pada kesehatan secara keseluruhan.
“Dari jutaan sel [dengan cepat], hanya 102 sel [di dalam hati] yang akhirnya menciptakan efek sistemik ini, ” kata Engler. "Dan itu cukup mengejutkan bagi kita."
Ini adalah pertama kalinya para peneliti mengaitkan perubahan mekanisme sel dengan metabolisme, dan dapat memberikan wawasan tentang bagaimana memiliki hati yang kuat mempertahankan metabolisme yang sehat. Sesi dan Engler berteori bahwa peningkatan kekuatan jantung superfly adalah yang membuat semua perbedaan. Dengan lebih banyak vinculin untuk menyatukannya, sel-sel jantung yang bahkan lebih tua membutuhkan lebih sedikit bahan bakar untuk berkontraksi secara efisien — artinya jantung secara keseluruhan lebih baik dalam memanfaatkan energi. Ini tidak hanya membebaskan gula untuk jaringan lain, tetapi juga memperlengkapi jantung untuk mendistribusikan bahan bakar itu ke seluruh tubuh. Dan voila: stamina superfly.
“[Baik] untuk fokus pada hidup lebih lama, tetapi jika kualitas hidup buruk, tidak ada manfaatnya, ” kata Sessions. "Kita tidak hanya meningkatkan masa hidup, tetapi kita meningkatkan metabolisme dan pemanfaatan energi di kemudian hari."
Karena profil lalat yang memproduksi vinculin sangat mirip dengan lalat yang dibatasi secara kalori, Engler merasa bahwa penelitian ini sangat menguatkan temuan-temuan penelitian umur panjang lainnya. “Anda mengubah jalur yang sama, hanya melalui mekanisme yang berbeda — tetapi mereka mencapai tujuan yang sama, ” ia menjelaskan.
"Mengabaikan peran sistem peredaran darah dalam metabolisme sedikit sepihak, " tambah Sesi. "Metabolisme dan fungsi jantung berjalan seiring."
Dalam pekerjaan di masa depan, tim Engler berencana untuk terus membahas hubungan antara struktur jaringan dan metabolisme, mengingat fakta bahwa informasi ini suatu hari nanti dapat berkontribusi pada sintesis obat-obatan yang mempromosikan umur panjang — beberapa di antaranya bahkan dapat menargetkan protein seperti vinculin.
Kristine DeLeon-Pennell, seorang profesor ilmu kardiovaskular di Universitas Kedokteran Carolina Selatan yang tidak berafiliasi dengan penelitian ini, memuji pekerjaan karena membuka pintu baru dalam konteks klinis masa depan. “Dengan sindrom metabolik yang meningkat pada pasien jantung, sangat menarik bahwa vinculin dapat menjadi penghubung dengan apa yang sebenarnya kita lihat di klinik, ” katanya, seraya menambahkan bahwa ini dapat memperlengkapi dokter untuk memantau pasien manula yang lebih baik dengan kadar rendah vinculin.
Tetapi Engler memperingatkan bahwa masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan: Kami masih jauh dari memanfaatkan vinculin di hati manusia. "Kami tidak mencoba menyarankan bahwa ada pil yang dapat Anda ambil, atau Anda perlu mulai memodifikasi diet Anda sehingga Anda mempertahankan metabolisme Anda lebih lama, " jelasnya. "Dan itu tentu saja bukan sumber mata air awet muda."
DeLeon-Pennell juga menekankan bahwa pekerjaan itu harus dikonfirmasi dalam organisme yang lebih kompleks seperti mamalia sebelum penelitian dapat berkembang.
Untuk saat ini, masih ada kabar baik: Lalat dapat dibiakkan untuk hidup lebih lama.
Berita buruknya? Lalat bisa dibiakkan untuk hidup lebih lama.
