Memanfaatkan sumber laut untuk mengekstrak DHA dalam mengobati Alzheimer
Apa itu DHA?
DHA adalah omega-3 long-chain polyunsaturated fatty acid (PUFA) yang merupakan komponen struktural dasar otak manusia, retina, korteks serebral, dan kulit. DHA adalah asam lemak omega-3 yang paling banyak ditemukan di materi abu-abu otak dan retina dan masing-masing menyumbang sekitar 30% dan 90% dari semua n-3 PUFA di otak dan retina.
n-3 PUFA adalah komponen lipid yang dapat eksis sebagai triacylglycerols, phospholipids, free fatty acids (FFAs), dan cholesterol esters (CEs). PUFA ini dikategorikan menurut jumlah atom karbonnya dan jumlah serta posisi ikatan tak jenuhnya. Senyawa ini memiliki fungsi penting dalam arsitektur membran sel, transit kolesterol, dan penyimpanan energi.
DHA memiliki peran vital dalam mendukung perkembangan otak dan mata pada bayi baru lahir, serta mencegah kelahiran prematur, tumor, beberapa keganasan, proses inflamasi, dan penyakit kardiovaskular. Sifat kardioprotektif DHA dikaitkan dengan kemampuannya untuk mengubah metabolisme lipid, fungsi pembuluh darah, dan dinamika membran, serta efek anti-inflamasi dan antioksidannya.
Ada dua cara untuk mensintesis DHA, secara endogen dari alpha-linolenic acid (ALA) atau secara eksogen dari sumber laut, termasuk minyak ikan, minyak krill, moluska, atau alga.
Bagaimana tubuh manusia mensintesis DHA?
Sintesis DHA endogen terjadi terutama di hati, yang menghasilkan enzim elongase dan desaturase. Di dalam endoplasmic reticulum (ER), Δ6-desaturase mengubah ALA menjadi asam stearidonic, yang didesaturasi oleh 5-desaturase untuk menghasilkan eicosapentaenoic acid (EPA).
Tingkat DHA yang rendah di otak telah dikaitkan dengan berbagai gangguan neurologis, termasuk penyakit AD dan Parkinson. Dengan demikian, sangat penting bahwa n3-PUFA dimasukkan ke dalam makanan manusia, karena sintesis endogen tidak efisien dan menurun seiring bertambahnya usia. Selain itu, penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa peningkatan konsumsi DHA mengurangi risiko AD dan menunda timbulnya gejala.
Apa itu AD?
AD adalah penyakit yang progresif, ireversibel, dan rumit. Sekitar 50 juta orang di seluruh dunia menderita demensia, dengan AD terhitung 50-75% dari kasus ini.
Pada tahun 2050, prevalensi demensia dan AD kemungkinan akan meningkat dua kali lipat di Eropa dan tiga kali lipat secara global, mencapai hingga 113 juta orang. Permulaan DA umumnya diyakini dimulai pada usia 20 tahun, jauh sebelum gejala muncul.
Berbagai gejala dikaitkan dengan AD, termasuk kehilangan ingatan bertahap, kesulitan bahasa, masalah orientasi, masalah dengan keterampilan visuospasial, masalah perilaku, perubahan fungsi kolinergik, ketidakmampuan untuk menyelesaikan tugas rutin, dan sebagai demensia stadium akhir.
Patogenesis AD
AD muncul karena pembentukan peptida ekstraseluler yang menghasilkan plak β-amiloid dan tau neurofibrillary tangles (NFTs), keduanya berkontribusi terhadap atrofi otak.
Plak β-amyloid, misalnya, dapat mengganggu komunikasi antar neuron di sinapsis, sehingga berkontribusi terhadap degenerasi saraf yang dapat menyebabkan kerusakan atau kematian neuron.
Sebaliknya, perubahan kimia abnormal menyebabkan tau terlepas dari mikrotubulus dan membentuk benang yang akhirnya terjerat membentuk NFT di dalam neuron. Kekusutan ini memblokir sistem transportasi neuron, sehingga merusak komunikasi sinaptik. Selain itu, adanya amiloid beracun dan protein terfosforilasi tau menyebabkan atrofi otak.
Penyebab AD
AD terutama disebabkan oleh penuaan dan genetika, dengan wanita lebih mungkin mengembangkan penyakit ini daripada pria. Secara genetik, kehadiran alel ApoE-4 meningkatkan kemungkinan berkembangnya AD, karena alel ini berkontribusi pada akumulasi peptida β-amiloid.
Perkembangan DA juga dapat dipengaruhi oleh faktor keluarga, usia, dan genetik. Misalnya, risiko mengembangkan AD meningkat di antara individu dengan kerabat tingkat pertama yang menderita penyakit tersebut. Gejala AD juga dapat diperburuk oleh merokok, obesitas, dan diabetes.
Appropriate high-density lipoprotein cholesterol (HDL) yang tepat mengoptimalkan fungsi neurologis dan sangat penting untuk pemeliharaan sinaps. Sementara itu, kadar kolesterol yang tinggi dapat meningkatkan risiko AD.
Perawatan untuk AD
Ada penurunan kadar asetilkolin di otak pasien AD, yang mungkin disebabkan oleh peningkatan konsentrasi kolinesterase yang memecah asetilkolin di otak.
Blokade enzim ini menghasilkan lebih banyak asetilkolin yang tersedia untuk transmisi di antara sel-sel otak. Dengan demikian, penghambat kolinesterase adalah pengobatan lini pertama untuk AD dan tampaknya memperbaiki gejala kognitif dan fungsional ringan hingga sedang secara efektif.
Chemical structure of tacrine, rivastigmine, donepezil, memantine and galantamine.
Aducanumab chemical structure.
Donepezil, rivastigmine, dan galantamine semuanya menghambat asetilkolinesterase; namun, obat ini dikaitkan dengan berbagai efek samping, seperti pusing, sakit kepala, dan kebingungan. Selain itu, agen ini hanya memberikan gejala sementara dan pereda nyeri. Akibatnya, obat ini tidak dapat disebut pengubah penyakit dan tidak dapat membalikkan atau menunda perkembangan AD.
Reseptor N-methyl-D-aspartate (NMDA) melindungi terhadap neurotoksisitas dengan mencegah konsekuensi dari tingkat glutamat yang tinggi. Memantine, antagonis reseptor NMDA parsial, dan kombinasinya dengan donepezil, telah disetujui untuk pengobatan AD sedang hingga berat oleh Food and Drug Administration (FDA) Amerika Serikat.
Aducanumab, obat baru dengan potensi pengubah penyakit, adalah antibodi monoklonal yang berikatan dengan asam amino β-amiloid, sehingga mengurangi produksi plak β-amiloid di otak AD.
Aducanumab mode of action, targeting β-amyloid plaque formation, by binding soluble oligomers and insoluble fibrils, precursors of amyloid β plaques in the brain. Aducanumab has a high selectivity allowing for the aggregation of amyloid β forms but reducing amyloid β plaques in the brain, as shown in the healthy neuron after treatment with this drug.
DHA dan AD yang berasal dari laut alami
Bahan kimia laut yang aktif secara biologis menunjukkan karakteristik kimia yang tidak dapat ditemukan pada produk terestrial. Umumnya, fosfolipid yang diperoleh dari spesies laut direkomendasikan untuk digunakan dalam industri makanan, farmasi, dan kosmetik karena sifat amfifiliknya.
Keragaman struktural bahan kimia laut neuroprotektif termasuk polisakarida, glikosaminoglikan, glikoprotein, lipid dan glikolipid, dan pigmen. Selain itu, karang, spons, alga, tunikata, dan bakteri laut adalah beberapa organisme laut yang menghasilkan metabolit sekunder.
Konsumsi ikan juga dikaitkan dengan penurunan kejadian AD. Berbagai spesies ikan, termasuk mackerel, tuna, dan sarden, banyak mengandung n-3 PUFA, khususnya (DHA).
Chemical structure of DHA-PC, DHA-PE and DHA-PS; R1—saturated fatty acid.
Mekanisme DHA dalam mengobati AD
Diet kaya DHA-PL merangsang pelepasan asetilkolin, memulihkan aktivitas kolinergik, menjaga kadar PUFA yang sehat, dan mencegah degenerasi hippocampus yang disebabkan oleh penuaan. Selanjutnya, DHA-PL dapat membantu menghambat fosforilasi tau, sehingga mengurangi peradangan saraf.
Efek neuroprotektif dari DHA-enriched phosphatidylcholine (DHA-PC) dan DHA-enriched phosphatidylserine (DHA-PS) telah diamati pada tikus tua yang menderita demensia. Hippocampus dapat dilindungi dari stres oksidatif dan kerusakan mitokondria. Selain itu, DHA-PS berkontribusi pada pengembangan β-amyloid yang tidak larut dalam AD.
Sumber DHA laut
Salmon, chub mackerel, herring Atlantik, boarfish, dan sarden memiliki kelebihan DHA-PL. Yang penting, komposisi dan konsentrasi DHA-PL bervariasi tergantung pada lingkungan tumbuh, nutrisi, dan tekanan organisme. Sumber bahan kimia bioaktif yang kaya juga dapat ditemukan di bagian krustasea yang tidak dapat dimakan.
Kepala, darah, jeroan, kulit, dan ekor adalah produk sampingan laut yang paling signifikan dan mengandung lipid, protein, mineral, dan vitamin tingkat tinggi. Baru-baru ini, produk sampingan laut telah menjadi salah satu sumber DHA-PL yang paling banyak dicari, karena pemanfaatannya mengurangi potensi kekhawatiran mengenai pembentukan limbah dan pemeliharaan lingkungan.
Ada berbagai metode yang tersedia untuk ekstraksi PL, termasuk pelarut organik, oksigen atmosfer, suhu tinggi, dan supercritical carbon dioxide (SC-CO2). Ekstraksi SC-CO2 adalah metode yang paling efisien, karena menghasilkan produk dengan kualitas lebih tinggi, ramah lingkungan, memiliki kemurnian dan hasil yang lebih besar, dan memiliki waktu ekstraksi yang lebih singkat daripada metode lainnya.
Journal reference:
Ferreira, I., Rauter, A. P., & Bandarra, N. M. (2022). Marine Sources of DHA-Rich Phospholipids with Anti-Alzheimer Effect. Marine Drugs. doi:10.3390/md20110662.
No comments