Sistem syaraf pusat mengalami remodelling pada saat terjadi berbagai
proses fisiologis, seperti perkembangan, pembelajaran, dan penuaan. Penuaan
pada sistem saraf pusat merupakan fenomena yang alami, sebagai penyebab
kerusakan fungsi yang bersifat progresif dan irreversible. Proses ini dicirikan dengan hilangnya neuron pada
region tertentu, penurunan dalam melepaskan neurotransmitter, dan kerusakan fungsi
koognitif. Beberapa agen penyebab proses tersebut antara lain stres oksidatif
dan akumulasi protein yang berubah fungsi menjadi pemacu aktivitas
proteolitik.
Retina merupakan bagian dari sistem
saraf pusat yang memiliki tipe neuron dan koneksi yang dikenal sangat detil dan
terdapat marker berupa sel yang spesifik dalam jumlah yang banyak. Berbagai subtipe
retina terdapat dalam beberapa retina mamalia. Retina merupakan target sensitif
yang potensial mengalami degenerasi yang dipengaruhi oleh usia (penuaan). Secara
khusus, fotoreseptor dicirikan dengan aktivitas metabolisme dengan kecepatan
yang sangat tinggi, yang selalu terpapar oleh cahaya dan sangat sensitif
terhadap kerusakan oleh cahaya.
Degenerasi parsial dan melemahnya
fungsi fotoreseptor sel batang yang dipengaruhi oleh usia telah banyak diteliti
pada retina mencit. Reduksi jumlah sel ganglion merupakan pengaruh dari
penuaan. Pengetahuan mengenai jalur retina normal sangat terbatas dalam
menjelaskan adanya modifikasi struktural pada bagian dalam retina yang diduga
merupakan konsekuensi dari terjadinya penuaan. Sirkuit retina merupakan
perubahan plastis sebagai konsekuensi dari degenerasi fotoreseptor, berupa
proses degenerasi neuron dan berakibat pada terbentuknya koneksi yang baru. Sebagai
contoh, adanya proses degenerasi cepat dari fotoreseptor batang pada mencit rd1 berasosiasi dengan hilangnya dendrit
batang bipolar, redistribusi reseptor glutamat, dan mengurangi kompleksitas
komunikasi sel secara horisontal. Pada bentuk lain degenerasi retina, sel
bipolar batang menunjukkan perubahan kontak dengan sel konus dan pembentukan
sulur baik pada sel horisontal maupun fotoreseptor yang teramati pada mencit
mutan yang kehilangan sinapsis fotoreseptor fungsional. Perubahan yang sama
juga terjadi pada retina yang mengalami penuaan. Hasil studi terkait dengan hal ini menunjukkan adanya penyimpangan proses
neuron bipolar batang sebagai konsekuensi dari penuaan. Deteksi adanya penuaan pada retina
dapat dilakukan dengan menggunakan teknik imunokimia, mikroskopi elektron, dan mikroskopi
konfokal.
Studi mengenai penuaan retina menunjukkan adanya kelas neuron yang kedua pada retina mencit, yaitu sel
horisontal dan bipolar batang mengalami proses pertumbuhan yang menyimpang
menuju lapisan luar inti sel (ONL), berupa pembentukan sulur pada sel bipolar
batang. Proses pemanjangan sel bipolar batang dan sel horisontal terjadi secara
terus menerus dan berkembang selama tahun kedua usia mencit. Proses
penyimpangan ini juga dicirikan dengan gradien spasial dengan jumlah yang
meningkat dari bagian tengah ke tepi retina. Gradien spasial menggambarkan
adanya banyak tipe degenerasi retina. Hasil studi menunjukkan bahwa
bagian tepi retina paling sensitif terhadap penuaan. Penyimpangan proses
menyebabkan struktur normal sinapsis pada ONL berubah menjadi ektopik. Proses
pemanjangan sel batang bipolar dan sel horisontal selama tahun hidup mencit dapat dinterpretasikan sebagai perubahan plastis.
Terdapat kesesuaian spasial yang
spesifik antara pre dan post marker pada ujung sulur. Struktur pre sinaptik
yang mengandung Bassoon, Kinesin 2 dan sinaptophysin secara berdampingan membentuk
klaster yang positif terhadap reseptor pre sinaptik mGluR6, yang merupakan
reseptor 6 glutamat metabotropik, spesifik pada jalur ONL. Hasil positif
terhadap pelabelan mGluR6 yang dipengaruhi oleh aktivitas reseptor, menunjukkan
bahwa sinapsis ektopik fungsional. Analisis mikroskopi elektron menunjukkan
adanya struktur normal sinapsis ektopik, yang berada diantara invaginasi
lengkungan batang, yang berpindah ke bagian luar retina, diantara lapisan inti
sel di bagian luar.
Proses penyimpangan digambarkan
pada berbagai penelitian mengenai degenerasi retina hewan model.
Sebagai contoh, sulur dendrit bipolar batang terdapat pada percabaan pelepasan
retina pada hewan model yang mengalami retinitis pigmentosa, pada mencit RCS,
yang mengalami mutasi terhadap Bassoon dan Caf1. Beberapa penelitian menggambarkan
adanya remodelling retina kedua yang disebabkan oleh degenerasi fotoreseptor,
seperti hipertropi sel Muller, migrasi neuron ke sisi ektopik dan pembentukan
koneksi baru di sepanjang retina. Analisis percobaan hasil induksi dan
pewarisan degenerasi retina menjelaskan adanya penggantian fenotipe selluler
dan morfologi neural retina. Remodelling jalur batang digambarkan melalui
mencit rd1 yang mengalami mutasi pada
gen spesifik batang yang menyebabakan kematian sel batang pada hari ke-10
setelah kelahiran. Sel bipolar batang menunjukkan retraksi dendritik dan akson
ujungnya tertahan pada struktur sinaptik yang immature. Modifikasi juga terjadi
pada sirkuit konus, baik pada sel konus maupun dendrit sel horisontal pada
mencit rd1 muda yang membentuk sulur akson yang baru dan retraksi dendrit sel
konus bipolar terjadi terus menerus. Selama degenerasi sel batang pada manusia,
sel batang yang bertahan, sel horisontal, dan sel amakrin terjadi pemanjangan
akson yang tidak normal di sepanjang retina.
Reorganisasi yang bersifat
progresif pada jalur sel batang, sebagai konsekuensi dari hilangnya
fotoreseptor dan perubahan pada konektivitas sinaptik diantara fotoreseptor dan
target selnya pada dua model degenerasi fotoreseptor, seperti mencit albino
homozigot P23H line 1 dan mencit RCS (royal college surgeon). Adanya degenerasi
fotoreseptor dipengaruhi oleh modifikasi perangkat sinaptik yang menghubungkan fotoreseptor dengan neuron kedua, yaitu sel
batang dan sel konus bipolar, serta sel horisontal.
Proses penyimpangan melibatkan
neuron pada bagian dalam retina yang secara langsung berhubungan dengan
fotoreseptor seperti dijelaskan dengan percobaan pada hewan model mencit mutan
pada protein Bassoon sitometrik pre sinaptik. Protein ini merupakan komponen pita
fotoreseptor yang kehilangan Bassoon karena bassoon tidak tertambat pada zona
aktif pre sinaptik yang mencegah perkembangan fungsi sinaptik secara benar. Sel
bipolar batang dan sel horisontal pada retina mutan bassoon membentuk sulur
pada ONL dan terjadi proses penyimpangan disepanjang layer fotoreseptor menunjukkkan
sisi sinaptik ektopik.
Karakteristik dan mekanisme yang mendorong
terjadinya proses penyimpangan pertumbuhan pada ONL yang dipengaruhi penuaan
masih belum dapat dijelaskan secara lengkap. Hipotesis yang baru dapat
disusun melalui informasi adanya pemanjangan proses penyimpangan diikuti
dengan disfungsi fotoreseptor. Walaupun tidak ada kehilangan fotoreseptor yang
nyata pada retina mencit tua, ada kemungkinan bahwa neuron kedua yang tumbuh
abnormal merupakan dampak awal secara langsung dari disfungsi fotoreseptor yang
dipengaruhi oleh usia yang tidak menujukkan tingkat kematian sel yang
signifikan. Kerusakan fungsional dari retina mencit ditunjukkan pada mencit
berusia 17 bulan, yang pada ERG menunjukkan penurunan gelombang amplitudo yang
signifikan dibandingkan mencit muda. Modifikasi struktural yang terdapat pada
penelitian awal pada mencit mutan yang mengalami kehilangan fungsi protein
Bassoon. Walaupun mutan ini tidak
menunjukkan adanya degenerasi fotoreseptor, struktur sinaptik pada bagian luar
retina menunjukkan abnormalitas utama, termasuk pita yang terapung bebas pada
lengkungan sel batang, sehingga sinapsis sel batang tidak fungsional. Hal ini
menyebabkan perubahan pada sel batang bipolar. Sel bipolar dan horisontal mutan
Basson menunjukkan adanya sulur pada ONL yang membentuk struktur berupa
sinapsis. Jumlah ektopik sinapsis dan proses pembentukan sulur secara gradual
meningkat terus menerus, baik pada mutan Bassoon maupun mencit tua. Faktor yang berbeda hanyalah remodelling yang terdeteksi pada
pada mutan bassoon dan remodelling mencit yang bersifat temporal. Pada mutan
Basoon, modifikasi terjadi selama tahap awal kehidupan mencit, yang meningkat
terus selama tahun kedua dari usia mencit.
Sumber :
Terzibasi, E., Calamusa, M., Novelli, E., Domenici,
L., Strettoi, E., and Cellerino, E. 2009. Age-dependent remodelling of retinal
circuitry. Neurobiology of Aging.
Vol. 30 : 819-828.
