Dua penelitian kimia terkini menunjukkan reaksi yang dapat menghubungkan mikrobioma usus dengan perkembangan penyakit Parkinson.

Penyakit Parkinson terkadang dapat bermula di saluran pencernaan dan menyebar ke otak, sebagian berkat reaksi berantai yang dipicu oleh mikroba usus, demikian menurut penelitian baru.

Saluran pencernaan bagian bawah menampung banyak mikroorganisme, yang secara kolektif disebut mikrobioma usus.

Pada orang dengan penyakit Parkinson, keseimbangan mikroba dalam usus bergeser, dengan famili bakteri tertentu lebih dominan daripada yang lain.

Salah satu famili dikenal sebagai Enterobacteriaceae, yang mencakup mikroba E. coli yang terkenal.

"Semakin banyak Enterobacteriaceae, semakin sedikit fungsi motorik," kata penulis senior studi Elizabeth Bess, asisten profesor di Departemen Kimia di University of California, Irvine.

Singkatnya, seiring meningkatnya konsentrasi mikroba, gejala Parkinson yang berhubungan dengan gerakan semakin memburuk, katanya kepada Live Science.

Kini, dalam dua penelitian terkini, Bess dan rekan-rekannya telah menemukan reaksi berantai yang dimulai dengan E. coli dan berakhir dengan terbentuknya gumpalan protein abnormal di usus — gumpalan protein yang sama yang ditemukan di otak penderita Parkinson.

Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa, entah bagaimana, gumpalan di usus ini memacu terbentuknya gumpalan di otak, mungkin melalui jalur saraf yang menghubungkan kedua organ tersebut.

Dengan demikian, penelitian baru ini dapat membantu mengungkap bagaimana mikrobioma usus berkontribusi pada rangkaian kejadian tersebut.

Tidak semua kasus Parkinson diperkirakan bermula di usus dan menyebar ke otak; beberapa kasus mungkin terjadi sebaliknya.

"Kami tidak tahu fraksi apa yang bermula di usus, pada tahap ini," kata Bess.

Namun, dengan lebih memahami kasus dari usus ke otak, para ilmuwan berpotensi menemukan cara untuk mencegah subtipe penyakit ini, sarannya.

Para peneliti menerbitkan temuan mereka pada bulan Maret dan Juli di jurnal ACS Chemical Biology dan ACS Chemical Neuroscience.

Untuk mempelajari bagaimana gumpalan protein terbentuk di usus, para peneliti pertama-tama mengamati penelitian otak terdahulu.

Sel-sel di otak yang menua dapat mengumpulkan zat besi yang mengacaukan struktur dopamin, pembawa pesan kimiawi.

Dopamin tersebut, pada gilirannya, dapat bereaksi dengan protein sehat yang disebut alfa-sinuklein, menyebabkannya menggumpal. Tim ingin melihat apakah hal serupa dapat terjadi di usus, tempat dopamin juga melimpah.

Para peneliti menumbuhkan E. coli di cawan laboratorium bersama zat besi dan nitrat, senyawa yang ditemukan di usus saat usus meradang atau mengalami stres oksidatif.

E. coli dapat menggunakan nitrat sebagai bahan bakar, dan dalam prosesnya, ia menghilangkan salah satu atom oksigen nitrat, mengubahnya menjadi senyawa lain, yang disebut nitrit.

Nitrit inilah yang menjadi kuncinya. Setelah dilepaskan dari bakteri, senyawa tersebut bereaksi dengan zat besi, menambahkan oksigen, atau "mengoksidasinya".

Zat besi yang teroksidasi kemudian mengoksidasi dopamin, dan dopamin bereaksi dengan alfa-sinuklein, menyebabkannya menggumpal.

Para peneliti mengamati penggumpalan ini terjadi pada sel-sel dari lapisan usus tikus, yang menyerupai jenis sel yang sama di usus manusia.

"Akhirnya, Anda sampai pada proses agregasi ini," kata Bess. "Sesuatu yang menarik bagi saya tentang hal itu adalah bahwa ... ada beberapa tempat intervensi yang mungkin."

Mengingat bahwa ada beberapa langkah untuk berpindah dari E. coli ke gumpalan protein, ada beberapa peluang untuk menghentikan proses tersebut, katanya.

Faktanya, dalam makalah ACS Chemical Neuroscience mereka, tim menemukan bahwa senyawa dalam kopi — asam kafeat — dapat membantu menghentikan zat besi dari mengoksidasi dopamin.

Para peneliti berpikir konsentrasi asam kafeat yang mereka gunakan meniru apa yang mungkin ditemukan dalam usus peminum kopi, tetapi hipotesis itu perlu diuji lebih lanjut untuk memastikannya, kata Bess.

Secara keseluruhan, penelitian tersebut merupakan langkah awal untuk menjelaskan bagaimana mikrobioma usus dapat berkontribusi terhadap penyakit Parkinson.

Vinata Vedam-Mai, asisten profesor bedah saraf di University of Florida yang tidak terlibat dalam penelitian ini, menyebut temuan tersebut "menarik."

Namun, ia mencatat dalam email kepada Live Science bahwa semua data dikumpulkan dalam eksperimen laboratorium, "tanpa kehadiran sel dan komponen imun lainnya."

Temuan tersebut menunjukkan bahwa reaksi oksidasi dalam usus dapat membantu memicu proses penggumpalan protein yang dijelaskan para peneliti, kata Vedam-Mai.

Namun, ada banyak hal lain yang bercampur dalam saluran pencernaan, termasuk antioksidan dari makanan orang-orang dan produk limbah yang dikeluarkan oleh sel-sel imun.

Karena kompleksitas ini, "Saya ragu bahwa metabolisme nitrat merupakan salah satu pendorong utama" yang mendasari reaksi oksidasi dalam usus, katanya.

Bess menambahkan bahwa, karena mereka hanya berfokus pada E. coli, mereka tidak menangkap bagaimana bakteri tersebut mungkin berinteraksi dengan mikroba usus lainnya — yang jumlahnya banyak. (kpo)