Transfer mitokondria yang berasal dari otak dan otot eksogen ke dalam kultur sel saraf. Gambar representatif dari mitokondria eksogen diwarnai dengan MitoTracker Deep Red dan dikultur bersama dengan sel otak, yang mitokondria endogennya diwarnai dengan MitoTracker Green. Mitokondria eksogen (merah) diekstraksi dari A) otak atau B) otot dada tikus donor. Bilah skala menunjukkan 20 µm. Kredit: Kedokteran BMC (2023). DOI: 10.1186/s12916-023-02759-0
Saat jantung berhenti berdetak, darah berhenti mengalir dan mengantarkan oksigen ke otak (hipoksia) dan organ vital lainnya (iskemia). Ada jendela kecil (sekitar 4 menit) sebelum kekurangan aliran darah mulai merusak otak. Setelah 10 menit, kerusakan otak yang parah diperkirakan terjadi. Semakin cepat jantung dapat dihidupkan kembali, semakin kecil kemungkinan cedera otak yang parah.
Para peneliti di Feinstein Institutes for Medical Research telah menguji pendekatan baru untuk meningkatkan tingkat kelangsungan hidup, mengurangi kerusakan dan mempercepat perbaikan otak iskemik tikus melalui transplantasi mitokondria. Dalam sebuah makalah, “Transplantasi mitokondria eksogen meningkatkan kelangsungan hidup dan hasil neurologis setelah resusitasi dari serangan jantung,” diterbitkan dalam jurnal BMC Medicine, para peneliti merinci langkah-langkah yang mereka ambil dari laboratorium in vitro ke model tikus in vivo dalam mencapai tingkat kelangsungan hidup 91% —peningkatan 36% dari kontrol.
Menurut teori endosimbiotik, mitokondria berasal dari bakteri yang “tertelan” dan menjalin hubungan simbiosis dengan sel inang, berkembang menjadi mitokondria di dalam sel eukariotik dari bentuk kehidupan yang kompleks. Namun, mitokondria telah menyimpan beberapa karakteristik bakteri kuno mereka. Mereka memiliki membran ganda seperti bakteri gram negatif dan kemampuan untuk menghasilkan ATP dengan respirasi aerobik — yang membutuhkan oksigen — itulah sebabnya sel kita membutuhkan pengiriman oksigen dari darah.
Ketika darah berhenti mengalir dan pengiriman oksigen berhenti, mitokondria tidak dapat lagi menghasilkan energi, dan segera sel dalam bahaya kematian. Jika darah telah berhenti mengalir di mana-mana di tubuh, bahayanya ada di mana-mana, tetapi tidak lebih dari di otak.
Penelitian terbaru menunjukkan beberapa janji untuk mitokondria dapat membantu dalam perbaikan mitokondria lainnya. Mitokondria yang terluka mampu memperbaiki diri dan perlindungan seluler melalui fisi, fusi, dan mitofag. Mekanisme transfer mitokondria antar sel yang baru-baru ini dijelaskan telah ditindaklanjuti dengan transplantasi mitokondria dan terbukti memiliki efek perlindungan pada jaringan otot.
Tim peneliti Feinstein memutuskan untuk menguji keefektifan transplantasi dalam peristiwa serangan jantung dengan fokus khusus pada kesehatan jaringan saraf.
Sebelum mencoba mentransfer mitokondria ke tikus, para peneliti ingin menguji apakah mitokondria donor dapat diambil oleh neuron yang tumbuh dalam kultur. Untuk melakukan ini, mitokondria yang diekstraksi dari otak tikus dan jaringan otot diwarnai merah dan mitokondria sel saraf diwarnai hijau. Mitokondria yang disumbangkan diambil ke dalam sel saraf yang dikultur dan dilokalisasi bersama dengan mitokondria endogen di dalam sel saraf. Dengan uji lab yang sukses selesai, tiba waktunya untuk mencobanya dalam model langsung.
Tiga puluh tiga tikus dimasukkan ke dalam serangan jantung selama 10 menit dan kemudian diresusitasi dan diberikan salah satu dari tiga perawatan: mitokondria donor yang baru diisolasi, larutan kontrol negatif, dan mitokondria nonfungsional (beku / dicairkan) untuk mencari efek yang berpotensi terjadi karena penambahan jumlah yang sama. blok bangunan mitokondria (protein, lipid, DNA, RNA) sebagai sampel segar.
Dalam transplantasi mitokondria yang baru diisolasi, tingkat kelangsungan hidup 72 jam adalah 91% dibandingkan dengan hanya 55% pada kontrol negatif. Tingkat kelangsungan hidup yang sangat baik dikaitkan dengan perbaikan dalam pemulihan laktat arteri yang cepat, kadar glukosa, mikrosirkulasi serebral, fungsi neurologis dan penurunan cedera paru-paru.
Studi ini menunjukkan potensi transplantasi mitokondria yang belum dipelajari dalam perlindungan dan pemulihan jaringan. Aspek unik dari penelitian ini adalah dimasukkannya mitokondria beku-cair nonfungsional sebagai kontrol tambahan. Mitokondria yang dibekukan dan dicairkan tidak memiliki efek perlindungan yang sangat menunjukkan bahwa aktivitas mitokondria dari sampel segar menyebabkan hasil perlindungan.
Temuan yang sangat menarik datang dari pengukuran ekspresi gen, menunjukkan bahwa gen fusi secara signifikan diturunkan selama fase pemulihan dengan kelompok transplantasi baru. Dengan dinamika mitokondria bergeser ke arah fisi, studi saat ini tampaknya bertentangan dengan beberapa temuan sebelumnya oleh penelitian lain dalam hal hasil yang diharapkan. Yang merupakan hal yang ingin diteliti oleh penelitian di masa depan.
Informasi lebih lanjut: Kei Hayashida et al, Transplantasi mitokondria eksogen meningkatkan kelangsungan hidup dan hasil neurologis setelah resusitasi dari serangan jantung, BMC Medicine (2023). DOI: 10.1186/s12916-023-02759-0
© 2023 Science X Network
Kutipan: Transplantasi mitokondria meningkatkan pemulihan tikus dari serangan jantung (2023, 24 Maret) diambil 24 Maret 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-03-mitochondrial-transplantation-rat-recovery-cardiac.html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.