Para ilmuwan baru-baru ini menemukan hubungan baru antara bakteri usus dan depresi melalui molekul lipid yang dimodifikasi oleh kontaminan kecil. Temuan ini menunjukkan bahwa bahan kimia lingkungan yang ada di dalam usus dapat memicu respons imun yang berkaitan dengan kesehatan mental.

Penelitian ini dipimpin oleh para peneliti dari Harvard dan Broad Institute yang berfokus pada Morganella morganii, sebuah bakteri usus yang sebelumnya telah dikaitkan dengan depresi, diabetes tipe 2, dan penyakit radang usus. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi molekul spesifik yang menghubungkan bakteri tersebut dengan peradangan dan kesehatan mental.

Dengan menggunakan pendekatan bioassay, mereka menemukan fosfolipid yang tidak biasa yang dihasilkan oleh M. morganii. Fosfolipid ini menyerupai kardiolipin tetapi mengandung kontaminan lingkungan, diethanolamine (DEA), sebagai pengganti gliserol yang biasanya ada.

Ketika M. morganii menambahkan senyawa kimia yang disebut DEA ke dalam lemaknya (lipid), molekul tersebut berubah sedemikian rupa sehingga memicu sistem kekebalan tubuh. Uji coba menunjukkan bahwa molekul baru ini mengaktifkan sensor khusus pada sel-sel imun yang dikenal sebagai TLR1 dan TLR2.

Setelah sensor-sensor ini diaktifkan, sel-sel imun melepaskan zat yang disebut interleukin-6 (IL-6). IL-6 menyebabkan peradangan dan telah dikaitkan dengan depresi dalam studi genetik, yang menunjukkan bahwa zat ini berperan dalam kesehatan mental. Jon Clardy, penulis senior dan Profesor Kimia Biologis dan Farmakologi Molekuler di Blavatnik Institute di HMS mengatakan, “Ada cerita yang mengaitkan mikrobioma usus dengan depresi, dan studi ini membawa kita selangkah lebih dekat pada pemahaman nyata tentang mekanisme molekuler di balik hubungan tersebut.”

Para peneliti menemukan bahwa lipid khusus dari M. morganii yang disebut MmDEACLs dapat memicu sistem imun dengan berikatan pada dua reseptor, TLR1 dan TLR2, yang dikenal untuk mendeteksi molekul bakteri. Proses ini memicu pelepasan interleukin-6 (IL-6), sebuah protein sinyal yang terkait dengan peradangan jangka panjang dan penyakit terkait imun.

Namun, yang menarik adalah hanya versi lipid yang mengandung DEA yang menyebabkan respons IL-6 yang kuat. Ternyata, perubahan kecil dalam bentuk rantai asam lemak—seperti memiliki ikatan ganda alih-alih cincin—dapat memberikan perbedaan besar dalam seberapa kuat sistem kekebalan bereaksi. Hal ini menunjukkan bahwa sistem kekebalan kita dapat mengenali detail molekuler yang sangat halus dalam senyawa kimia bakteri.

Penemuan ini memberikan bukti molekuler yang kuat bahwa bakteri usus yang terpengaruh oleh polutan lingkungan dapat mempengaruhi jalur imun yang berkaitan dengan depresi. Hal ini menyiratkan bahwa depresi mungkin memiliki komponen autoimun atau inflamasi dalam beberapa kasus. Penemuan ini juga membuka kemungkinan bahwa lipid yang dimodifikasi DEA dapat berfungsi sebagai biomarker, membantu mengidentifikasi individu yang depresi mereka mungkin berasal dari mekanisme ini.

“Kami tahu bahwa mikropollutans dapat dimasukkan ke dalam molekul lemak di dalam tubuh, tetapi kami tidak tahu bagaimana ini terjadi atau apa yang terjadi selanjutnya,” kata Clardy. “Metabolisme DEA menjadi sinyal imun benar-benar tidak terduga.”

Paparan jangka panjang terhadap sinyal inflamasi seperti IL-6 telah berulang kali dikaitkan dengan perkembangan depresi. Kadar IL-6 yang meningkat sering ditemukan pada orang dengan gangguan depresi mayor dan dapat mengganggu sinyal otak yang normal, terutama di area yang terkait dengan suasana hati seperti hippocampus dan korteks prefrontal. Ini mendukung gagasan bahwa peradangan kronis, yang dipicu oleh kontaminan lingkungan yang diproses oleh bakteri usus, dapat berfungsi sebagai pemicu biologis untuk depresi pada beberapa individu. Dalam kasus-kasus ini, pengobatan mungkin lebih efektif jika diarahkan pada sistem kekebalan.

Pekerjaan ini mengikuti temuan sebelumnya di mana bakteri usus individu dan molekulnya dikaitkan dengan peradangan, modifikasi imun, dan hasil penyakit. Penelitian ini juga memperkuat konsep gut-immune-brain dengan menambahkan lapisan kimia yang dimediasi kontaminan.

Peran diethanolamine (DEA) dalam studi ini menunjukkan dampak lebih luas dari mikropollutans lingkungan terhadap biologi manusia. DEA banyak digunakan dalam proses industri dan produk perawatan pribadi, dan keberadaannya di lingkungan membuat paparan menjadi hampir tidak terhindarkan bagi kebanyakan orang di negara maju.

Ketika bakteri umum seperti M. morganii mengubah DEA menjadi molekul pemicu imun, hal ini menciptakan lapisan baru interaksi antara polusi, mikrobioma, dan sistem kekebalan. Koneksi ini menimbulkan kekhawatiran kesehatan masyarakat tentang bagaimana paparan kimia dapat membentuk risiko penyakit dengan cara-cara yang sebelumnya tidak dipertimbangkan.

Para peneliti mencatat bahwa meskipun mekanismenya jelas, penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menentukan seberapa sering ini terjadi pada individu yang mengalami depresi dan apakah memblokir jalur ini dapat mengurangi gejala. Mereka berencana untuk menjelajahi apakah mikroba usus lainnya menggunakan penggantian kimia serupa dan seberapa besar proporsi kasus depresi mungkin melibatkan jalur kontaminan-inflamasi ini.

“Sekarang kami tahu apa yang kami cari, saya pikir kami dapat mulai memeriksa bakteri lain untuk melihat apakah mereka melakukan kimia serupa dan mulai menemukan contoh lain tentang bagaimana metabolit dapat mempengaruhi kita,” kata Clardy. Dengan mengungkap bagaimana bakteri usus mengubah kontaminan umum menjadi agen pro-inflamasi, studi ini memberikan wawasan baru ke dalam kompleksitas gangguan kesehatan mental dan menunjukkan cara-cara novel untuk mendeteksi dan mengobatinya.

—–

Sunghee Bang dan Yern-Hyerk Shin memimpin studi ini di Harvard Medical School dan Broad Institute, bekerja sama dengan kelompok Jon Clardy. Penelitian ini diterbitkan dalam Journal of the American Chemical Society.

—–