Penyakit Jantung Dikaitkan dengan Jam Sirkadian, Studi Jelaskan

KOMPAS.com - Perubahan jam sirkadian secara alami, dalam sebuah studi baru dikaitkan dengan penyakit jantung. Studi ini dilakukan para peneliti di Baylor College of Medicine, dengan model hewan, tikus dan pada pasien manusia.

Dalam studi yang dilaporkan dalam jurnal Circulation, peneliti mengungkapkan Rev-erbα/β dalam kardiomiosit memediasi ritme metabolisme normal yang memungkinkan sel memilih lipid sebagai sumber energi selama waktu istirahat hewan, yakni waktu siang hari untuk tikus.

Gen yang berkaitan dengan kesehatan jantung itu, seperti dilansir dari Medical Xpress, Senin (17/1/2022), dengan menghapus gen Rev-erbα/β mengganggu ritme ini, akan mengurangi kemampuan kardiomiosit untuk menggunakan lipid pada waktu istirahat.

Hal ini kemudian menyebabkan kardiomiopati dilatasi progresif dan gagal jantung yang mematikan.

"Kami mempelajari bagaimana gen Rev-erbα/β mempengaruhi metabolisme jantung dengan merobohkannya secara khusus di kardiomiosit tikus," kata co-koresponden penulis Dr. Zheng Sun, profesor kedokteran, bagian endokrinologi, diabetes dan metabolisme dan biologi molekuler dan seluler di Baylor.

"Kekurangan gen mengakibatkan kerusakan jantung progresif yang menyebabkan gagal jantung," imbuhnya.

Dalam studi ini, peneliti menganalisis ekspresi gen dan protein serta panel metabolit dan lipid yang komprehensif, selama jam bangun dan tidur.

Peneliti pun menemukan bahwa gen yang berkaitan dengan kesehatan jantung tersebut sangat diekspresikan hanya selama jam tidur, dan aktivitasnya dikaitkan dengan metabolisme lemak dan gula.

"Jantung merespons secara berbeda terhadap sumber energi yang berbeda, tergantung pada waktu dalam sehari," jelas penulis koresponden Dr. Lilei Zhang, asisten profesor genetika molekuler dan manusia serta fisiologi molekuler dan biofisika di Baylor.

Dr Zhang mengatakan pada fase istirahat yang bagi manusia adalah pada malam hari dan pada tikus pada siang hari, jantung menggunakan asam lemak yang dilepaskan dari lemak sebagai sumber energi utama.

Sedangkan pada saat fase aktif yaitu pada siang hari untuk manusia dan pada malam untuk tikus, jantung memiliki beberapa resistensi terhadap karbohidrat makanan.

"Kami menemukan bahwa tanpa Rev-erbα/β, jantung memiliki cacat metabolisme yang membatasi penggunaan asam lemak saat istirahat, dan ada penggunaan gula yang berlebihan dalam fase aktif," paparnya.

Sun dan timnya menduga bahwa ketika gen Rev-erbα/β KO, jantung tidak dapat membakar asam lemak secara efisien pada fase istirahat atau saat memasuki jam sirkadian, maka organ ini tidak memiliki cukup energi untuk berdetak.

"Kekurangan energi itu mungkin akan menyebabkan perubahan pada jantung yang mengakibatkan kardiomiopati dilatasi progresif," kata Sun, yang juga anggota Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center.

Selanjutnya, untuk menguji hipotesis ini, para peneliti menentukan apakah memulihkan cacat dalam penggunaan asam lemak akan memperbaiki kondisi tersebut.

Dalam penelitian ini, para peneliti kemudian memberikan makan tikus knockout Rev-erbα/β salah satu dari dua diet tinggi lemak.

Lalu, tikus lainnya diberikan diet tinggi lemak atau tinggi sukrosa, menyerupai diet manusia yang menyebabkan obesitas dan resistensi insulin.

"Diet tinggi lemak/tinggi sukrosa sebagian meringankan cacat jantung, tetapi diet tinggi lemak tidak," kata Sun.

"Temuan ini mendukung bahwa cacat metabolisme yang mencegah sel-sel jantung menggunakan asam lemak sebagai bahan bakar menyebabkan sebagian besar disfungsi jantung yang kita lihat pada tikus knockout Rev-erbα/β. Yang penting, kami juga menunjukkan bahwa mengoreksi cacat metabolisme dapat membantu memperbaiki kondisinya," kata Zhang.

Implikasi jantung dan jam sirkadian

Peneliti pun menilai, bahwa ada tiga implikasi klinis dari studi mengenai hubungan jam sirkadian dan kesehatan jantung ini.

Sun menjelaskan, implikasi pertama yakni dengan menganalisis fungsi jam molekuler pada jaringan jantung pasien dengan kardiomiopati dilatasi yang telah menerima transplantasi jantung.

Analisis ini dilakukan untuk mengeksplorasi apakah fungsi jam dikaitkan dengan tingkat keparahan pelebaran jantung pada manusia.

"Kami menemukan bahwa kronotipe jantung berkorelasi dengan tingkat keparahan pelebaran jantung," imbuh Sun.

Implikasi kedua adalah bahwa obesitas dan resistensi insulin, merupakan faktor risiko klinis yang telah lama diketahui pada gagal jantung.

Hal ini dapat secara paradoks melindungi terhadap gagal jantung, dalam jangka waktu tertentu, mungkin dengan menyediakan asam lemak pada fase istirahat.

Pemberian obat jantung sesuai jam sirkadian

Dalam studi ini, para peneliti kemudian mengeksplorasi kemungkinan memanipulasi asam lemak dan metabolisme gula secara farmakologis untuk memperbaiki potensi kerusakan tersebut.

Peneliti juga menemukan bahwa, penggunaan obat jantung tertentu dapat membantu memulihkan jalur metabolisme yang berubah, serta penting untuk memberikan obar yang selaras dengan ritme sirkadian internal dari jalur metabolisme yang sesuai.

Mereka mengungkapkan jika obat diberikan tidak sinkron dengan jalur yang dimaksudkan untuk dipulihkan, maka pengobatan tidak memperbaiki kondisi jantung.

Temuan dari studi ini menyoroti pentingnya kronoterapi, penjadwalan obat sesuai dengan jam sirkadian, tidak hanya dalam penelitian ini, tetapi untuk banyak obat lain.

"Dari 100 obat yang paling banyak diresepkan di AS, setidaknya setengahnya memiliki target yang terkait dengan ritme sirkadian," kata Zhang.

"Ini menunjukkan bahwa agar obat-obatan ini efektif, mereka perlu diminum dalam waktu tertentu. Sayangnya, tidak. Kami ingin menekankan pentingnya mempertimbangkan jam sirkadian saat menjadwalkan pengobatan (penyakit jantung)," imbuh Zhang.