Cedera otak traumatis merupakan penyebab utama epilepsi--ditandai dengan berulangnya kejang. Tidak ada perawatan saat ini yang mengganggu proses yang di alami otak setelah cedera yang pada akhirnya dapat menyebabkan kondisi kronis epilepsi. Para peneliti di Fralin Biomedical Research Institute di VTC telah mengidentifikasi respons seluler pada tikus terhadap cedera otak traumatis ringan yang dapat menyebabkan kejang. Penelitian tersebut menunjukkan bahwa perkembangan epilepsi yang dipicu oleh cedera otak traumatis ringan mungkin terkait dengan respons atipikal dari sel-sel otak yang dikenal sebagai astrosit yang berubah menjadi bekas luka setelah cedera otak parah. Proses ini penting untuk melindungi area otak yang tidak terluka tetapi harus dibayar mahal, karena bekas luka ini telah dikaitkan dengan epilepsi. Para ilmuwan menemukan bahwa astrosit tidak membentuk bekas luka setelah cedera otak traumatis ringan, tetapi beberapa astrosit diubah dengan cara yang berbeda oleh jenis cedera yang kurang parah ini. "Eksperimen kami menunjukkan hubungan yang kuat antara perubahan astrosit dan kejang," kata Stefanie Robel, penulis studi yang bersangkutan, yang merupakan asisten profesor di Fralin Biomedical Research Institute dan di School of Neuroscience di Virginia. Sekolah Tinggi Teknologi Tech. "Temuan menunjukkan populasi unik astrosit yang merespons dalam waktu 30 menit dari cedera yang menjadi akar masalah di mana kejang dapat terjadi setelah periode laten minggu atau bulan, menunjukkan jendela terapi untuk mencegah gangguan kejang setelah cedera concussive. " Robel, rekan riset Oleksii Shandra, dan rekannya di Fralin Biomedical Research Institute menemukan area otak di mana astrosit tidak lagi melakukan pekerjaan rutin untuk mendukung fungsi sel saraf normal setelah cedera otak traumatis ringan. Mereka pertama kali berasumsi bahwa kantong astrosit yang tidak berfungsi ini mati, karena tidak lagi membuat protein yang biasanya mengidentifikasikannya sebagai astrosit. Belakangan, Alex Winemiller, seorang asisten peneliti di lab Robel dan salah satu penulis pertama penelitian, menemukan sel-sel itu hidup, tetapi tidak bereaksi terhadap cedera dengan cara yang khas. Para peneliti membandingkan data dari tikus yang akhirnya mengembangkan epilepsi dengan tikus yang tidak pernah mengalami kejang dan menemukan korelasi antara hilangnya fungsi pada tambalan astrosit dan perkembangan epilepsi. "Setiap astrosit ini terhubung ke banyak neuron yang menghasilkan ratusan ribu koneksi, yang berarti hilangnya fungsi, bahkan jika itu terjadi pada beberapa astrosit dapat menghancurkan sel-sel lain di otak," kata Shandra, penulis pertama studi tersebut, "Tidak hanya astrosit ini kehilangan fungsinya, tetapi karena perubahan koneksi ini, efeknya dapat meluas ke sel-sel otak jauh. Tingkat disfungsi astrosit ini mungkin menjadi sesuatu yang menentukan apakah epilepsi berkembang." Meskipun telah diketahui bahwa cedera otak traumatis merupakan penyebab utama epilepsi yang didapat, hubungan yang tepat antara cedera dan kejang tersebut sulit dipahami. Studi baru ini menunjukkan bahwa setelah periode latensi, beberapa tikus mengalami kejang berulang spontan yang mengingatkan pada epilepsi pasca-trauma pada pasien manusia dengan cedera otak traumatis, memberikan model eksperimental baru yang dapat berkontribusi untuk memahami epilepsi pasca-trauma. Hubungan Segitiga di Otak Ketika kejang epilepsi terjadi di otak, sel-sel saraf kehilangan pola yang biasa dan terbakar dalam ritme yang sangat cepat. Penyebabnya adalah interaksi yang kompleks dari berbagai faktor. Selama kejang epilepsi, sel-sel saraf menembak secara bersamaan dalam ritme yang sangat cepat - seperti badai petir di otak. Ini menghasilkan kejang. Karena perubahan di otak, kejang yang begitu singkat dapat berkembang menjadi epilepsi kronis dalam jangka panjang. "Pencarian terapi baru adalah terutama tentang mencegah perkembangan bertahap dari jenis kejang yang parah," kata Prof. Dr. Albert J. Becker dari Institute of Neuropathology di University Hospital Bonn (UKB). Ketika kejang epilepsi terjadi, gen dan regulasi mereka juga terlibat. Transkrip yang terbuat dari gen selama transkripsi kemudian mencapai lokasi yang berbeda di sel-sel saraf dan mempengaruhi fungsinya. Seperti yang dapat ditunjukkan oleh para ilmuwan di Universitas Bonn beberapa tahun lalu, faktor transkripsi Respon pertumbuhan awal 1 (Egr1) meningkatkan regulasi saluran kalsium dalam sel saraf. Kalsium kemudian dapat semakin mengalir ke pori-pori saluran sel saraf. Ini menyebabkan mereka mulai menembak secara serempak - serangan epilepsi pun dimulai. "Namun, seperti yang kita temukan sekarang, prosesnya jauh lebih kompleks," kata Dr. Karen M. J. van Loo, pemimpin kelompok penelitian junior di UKB. "Ada faktor-faktor lain yang terlibat." Seperti dalam pencarian grid, ilmuwan dan rekan UKB-nya Prof. Dr. Dirk Dietrich dari Neurosurgery dan Prof. Dr. Sandra Blaess dari Institute of Reconstructive Neurobiology menggunakan metode bioinformatika untuk mencari gen epilepsi tambahan yang terlibat dalam kejang. Para peneliti kemudian mengamati interaksi faktor epilepsi dalam jaringan manusia yang diperoleh selama operasi pengangkatan fokus epilepsi dari otak pasien dan pada tikus. Fokus utamanya adalah pada hubungan segitiga dari faktor transkripsi yang sudah diketahui Egr1 dan pori-pori saluran kalsium khusus Cav3.2 dan α2δ4 (alpha2delta4). "Terutama peran α2δ4 telah diremehkan sejauh ini," kata Van Loo. Dengan meningkatkan faktor transkripsi pada tikus, para ilmuwan memastikan bahwa sel-sel saraf mereka menghasilkan lebih banyak α2δ4 di otak. "Semakin banyak α2δ4 hadir, semakin besar kecenderungan untuk mengalami kejang," ringkas Prof. Dr. Susanne Schoch-McGovern dari Institute of Neuropathology di University Hospital Bonn. Koneksi ini juga dikonfirmasi oleh investigasi menggunakan jaringan otak manusia. Sel-sel saraf di otak biasanya melindungi diri dari serangan epilepsi dengan irama yang stabil. "Ini dapat dibandingkan dengan sistem pengereman anti-lock di mobil yang juga melindungi terhadap reaksi berlebihan," kata Becker. Berbagai sensor mengukur apakah roda terhalang dan kemudian menggunakan informasi ini untuk melakukan penyesuaian yang dioptimalkan dari kekuatan pengereman kendaraan. Jika α2δ4 diregulasi, sistem pengereman anti-lock di jaringan sel saraf gagal dan pedal akselerator sepenuhnya tertekan: Irama sel saraf yang biasa keluar dari sinkronisasi dan dipercepat - kejang epileptik sudah dekat. "Tidaklah cukup hanya dengan melihat molekul individual di otak untuk memahami timbulnya serangan epilepsi," kata Karen van Loo. "Sebaliknya, seluruh jaringan harus dipertimbangkan." Para ilmuwan menganggap pori-pori saluran kalsium α2δ4 dan Cav3.2 dalam kombinasi dengan faktor transkripsi Egr1 menjadi pendekatan terapi yang menjanjikan untuk berpotensi menghambat timbulnya epilepsi. "Tetapi penelitian intensif masih diperlukan," tegas Susanne Schoch-McGovern.

Sumber:

1. The Journal of Neuroscience, 2019; 1067-18 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1067-18.2018

2. The Journal of Neuroscience, 2019; 1731-18 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1731-18.2019