WASHINGTON: Obesitas telah meningkat pesat dalam beberapa dekade terakhir mempengaruhi lebih dari 2 miliar orang, menjadikannya salah satu kontributor terbesar kesehatan yang buruk di seluruh dunia. Terlepas dari penelitian selama puluhan tahun tentang perawatan diet dan olahraga, banyak orang terus berjuang untuk menurunkan berat badan. Peneliti di Fakultas Kedokteran Baylor dan lembaga yang berkolaborasi sekarang berpikir mereka tahu mengapa, dan mengatakan kita harus mengalihkan fokus dari pengobatan obesitas ke pencegahan.
Tim tersebut melaporkan dalam jurnal Science Advances bahwa mekanisme molekuler perkembangan otak selama awal kehidupan kemungkinan besar merupakan penentu utama risiko obesitas. Studi besar sebelumnya pada manusia telah mengisyaratkan bahwa gen yang paling kuat terkait dengan obesitas diekspresikan di otak yang sedang berkembang. Studi saat ini pada tikus berfokus pada perkembangan epigenetik. Epigenetik adalah sistem bookmark molekuler yang menentukan gen mana yang akan atau tidak akan digunakan dalam tipe sel yang berbeda.
“Penelitian selama beberapa dekade pada model manusia dan hewan telah menunjukkan bahwa pengaruh lingkungan selama periode kritis perkembangan memiliki dampak jangka panjang yang besar pada kesehatan dan penyakit,” kata penulis yang sesuai Dr. Robert Waterland, profesor nutrisi anak dan anggota Pusat Penelitian Nutrisi Anak USDA di Baylor. “Pengaturan berat badan sangat sensitif terhadap ‘pemrograman perkembangan’ seperti itu, tetapi cara kerjanya masih belum diketahui.”
“Dalam penelitian ini kami fokus pada wilayah otak yang disebut nukleus arkuata hipotalamus, yang merupakan pengatur utama asupan makanan, aktivitas fisik, dan metabolisme,” kata penulis pertama Dr. Harry MacKay, yang merupakan rekan pascadoktoral di lab Waterland saat mengerjakan proyek tersebut. “Kami menemukan bahwa nukleus arkuata mengalami pematangan epigenetik yang ekstensif selama kehidupan awal pascakelahiran. Periode ini juga sangat sensitif terhadap pemrograman perkembangan pengaturan berat badan, menunjukkan bahwa efek ini bisa menjadi konsekuensi dari pematangan epigenetik yang tidak teratur.”
Tim tersebut melakukan analisis luas genom terhadap metilasi DNA — penanda epigenetik yang penting — dan ekspresi gen, baik sebelum dan sesudah penutupan jendela kritis pascakelahiran untuk pemrograman perkembangan berat badan. “Salah satu kekuatan terbesar penelitian kami adalah kami mempelajari dua kelas utama sel otak, neuron dan glia,” MacKays dikatakan. “Ternyata pematangan epigenetik sangat berbeda antara kedua jenis sel ini.”
“Studi kami adalah yang pertama membandingkan perkembangan epigenetik ini pada pria dan wanita,” kata Waterland. “Kami terkejut menemukan perbedaan jenis kelamin yang luas. Faktanya, dalam hal perubahan epigenetik pascakelahiran ini, pria dan wanita lebih berbeda daripada kesamaannya. Dan, banyak perubahan terjadi lebih awal pada wanita daripada pria, yang menunjukkan bahwa wanita adalah dewasa sebelum waktunya dalam hal ini.”
Kejutan terbesar datang ketika para peneliti membandingkan data epigenetik mereka pada tikus dengan data manusia dari studi asosiasi genom besar yang menyaring varian genetik yang terkait dengan obesitas. Wilayah genom yang ditargetkan untuk pematangan epigenetik pada nukleus arkuata tikus tumpang tindih dengan wilayah genom manusia yang terkait dengan indeks massa tubuh, indeks obesitas.
“Asosiasi ini menunjukkan bahwa risiko obesitas pada manusia sebagian ditentukan oleh perkembangan epigenetik di nukleus arkuata,” kata MacKay. “Hasil kami memberikan bukti baru bahwa epigenetik perkembangan kemungkinan terlibat dalam pengaruh lingkungan dan genetik awal pada risiko obesitas. Oleh karena itu, upaya pencegahan yang menargetkan proses perkembangan ini bisa menjadi kunci untuk menghentikan epidemi obesitas di seluruh dunia.”
Tim tersebut melaporkan dalam jurnal Science Advances bahwa mekanisme molekuler perkembangan otak selama awal kehidupan kemungkinan besar merupakan penentu utama risiko obesitas. Studi besar sebelumnya pada manusia telah mengisyaratkan bahwa gen yang paling kuat terkait dengan obesitas diekspresikan di otak yang sedang berkembang. Studi saat ini pada tikus berfokus pada perkembangan epigenetik. Epigenetik adalah sistem bookmark molekuler yang menentukan gen mana yang akan atau tidak akan digunakan dalam tipe sel yang berbeda.
“Penelitian selama beberapa dekade pada model manusia dan hewan telah menunjukkan bahwa pengaruh lingkungan selama periode kritis perkembangan memiliki dampak jangka panjang yang besar pada kesehatan dan penyakit,” kata penulis yang sesuai Dr. Robert Waterland, profesor nutrisi anak dan anggota Pusat Penelitian Nutrisi Anak USDA di Baylor. “Pengaturan berat badan sangat sensitif terhadap ‘pemrograman perkembangan’ seperti itu, tetapi cara kerjanya masih belum diketahui.”
“Dalam penelitian ini kami fokus pada wilayah otak yang disebut nukleus arkuata hipotalamus, yang merupakan pengatur utama asupan makanan, aktivitas fisik, dan metabolisme,” kata penulis pertama Dr. Harry MacKay, yang merupakan rekan pascadoktoral di lab Waterland saat mengerjakan proyek tersebut. “Kami menemukan bahwa nukleus arkuata mengalami pematangan epigenetik yang ekstensif selama kehidupan awal pascakelahiran. Periode ini juga sangat sensitif terhadap pemrograman perkembangan pengaturan berat badan, menunjukkan bahwa efek ini bisa menjadi konsekuensi dari pematangan epigenetik yang tidak teratur.”
Tim tersebut melakukan analisis luas genom terhadap metilasi DNA — penanda epigenetik yang penting — dan ekspresi gen, baik sebelum dan sesudah penutupan jendela kritis pascakelahiran untuk pemrograman perkembangan berat badan. “Salah satu kekuatan terbesar penelitian kami adalah kami mempelajari dua kelas utama sel otak, neuron dan glia,” MacKays dikatakan. “Ternyata pematangan epigenetik sangat berbeda antara kedua jenis sel ini.”
“Studi kami adalah yang pertama membandingkan perkembangan epigenetik ini pada pria dan wanita,” kata Waterland. “Kami terkejut menemukan perbedaan jenis kelamin yang luas. Faktanya, dalam hal perubahan epigenetik pascakelahiran ini, pria dan wanita lebih berbeda daripada kesamaannya. Dan, banyak perubahan terjadi lebih awal pada wanita daripada pria, yang menunjukkan bahwa wanita adalah dewasa sebelum waktunya dalam hal ini.”
Kejutan terbesar datang ketika para peneliti membandingkan data epigenetik mereka pada tikus dengan data manusia dari studi asosiasi genom besar yang menyaring varian genetik yang terkait dengan obesitas. Wilayah genom yang ditargetkan untuk pematangan epigenetik pada nukleus arkuata tikus tumpang tindih dengan wilayah genom manusia yang terkait dengan indeks massa tubuh, indeks obesitas.
“Asosiasi ini menunjukkan bahwa risiko obesitas pada manusia sebagian ditentukan oleh perkembangan epigenetik di nukleus arkuata,” kata MacKay. “Hasil kami memberikan bukti baru bahwa epigenetik perkembangan kemungkinan terlibat dalam pengaruh lingkungan dan genetik awal pada risiko obesitas. Oleh karena itu, upaya pencegahan yang menargetkan proses perkembangan ini bisa menjadi kunci untuk menghentikan epidemi obesitas di seluruh dunia.”
