Sebuah kelompok penelitian yang dipimpin oleh Kazunobu Sawamoto, seorang profesor di Institut Ilmu Otak, Sekolah Pascasarjana Ilmu Kedokteran Universitas Kota Nagoya dan Institut Nasional untuk Ilmu Fisiologis, dan Chihiro Kurematsu, seorang mahasiswa tahun keempat di Fakultas Kedokteran Universitas Kota Nagoya, telah menjelaskan mekanisme yang mengontrol pemangkasan sinaptik neuron baru di otak orang dewasa.
Di otak mamalia, sel induk saraf ada bahkan setelah lahir, dan neuron baru diproduksi. Saat neuron baru ini matang, mereka membentuk koneksi yang disebut sinapsis dengan neuron yang ada untuk membuat sirkuit saraf fungsional. Agar otak berkembang dan berfungsi secara normal, penting untuk mempertahankan jumlah sinapsis yang tepat, tetapi mekanisme untuk mengatur jumlah sinapsis belum sepenuhnya dipahami. Sel yang disebut mikroglia, yang ada di dekat sel saraf, memainkan peran penting dalam proses ini. Mikroglia dapat “memakan” (fagositosis) sel-sel mati dan juga diketahui mencerna sinapsis ekstra selama perkembangan. Namun, tidak diketahui bagaimana neuron baru di otak orang dewasa menghilangkan sinapsis ekstra selama pematangan.
Kelompok Sawamoto berfokus pada phosphatidylserine (PS), sebuah molekul yang biasanya berada di dalam membran sel, tetapi ditemukan pada permukaan luar sel mati atau sinapsis yang sedang berkembang, di mana ia dikenali oleh mikroglia. Pertama, para peneliti menggunakan mikroskop elektron untuk memeriksa mikroglia secara rinci dan mengamati bahwa mikroglia benar-benar menelan sinapsis. Selanjutnya, mereka memeriksa lokalisasi PS dan menemukan bahwa PS terpapar di luar membran sel pada sinapsis di otak tikus dewasa, terutama pada sinapsis yang kurang aktif.
“Untuk mempelajari apakah deteksi mikroglial PS penting untuk pemangkasan sinaptik dan pematangan neuron normal di otak orang dewasa, kami perlu melihat apa yang terjadi ketika PS ditutupi pada tikus dewasa yang masih hidup,” kata Sawamoto.
Akhirnya, mereka menghasilkan tikus yang dimodifikasi secara genetik di mana PS di luar membran sel ditutupi oleh protein, dan mengamati mikroglia dan sinapsis. Akibatnya, mereka menemukan bahwa pada tikus-tikus ini, mikroglia tidak dapat memakan sinapsis dengan benar, mengakibatkan sinapsis ekstra tertinggal. Selanjutnya, neuron pada tikus ini menunjukkan kelainan elektrofisiologis. Hasil ini menunjukkan bahwa pemangkasan sinaptik neuron baru lahir oleh mikroglia bergantung pada PS di otak orang dewasa, dan bahwa mekanisme ini penting untuk pematangan yang benar dari neuron baru lahir.
Studi terbaru menunjukkan bahwa neuron baru juga diproduksi di otak manusia selama periode neonatal, dan pemangkasan sinaptik mikroglial diyakini penting untuk perkembangan otak pascakelahiran.
“Kami berharap bahwa menyelidiki eliminasi sinaptik yang bergantung pada PS pada model tikus penyakit otak akan mengarah pada pengembangan strategi terapi baru untuk kondisi patologis manusia seperti autisme, di mana kelainan pada mikroglia dan kepadatan sinaptik telah diamati,” kata Kurematsu.
