Meneroka Rahsia Penuaan Sel: Mengapa dan Bagaimana Sel Kita Menjadi Tua?

Oleh: Dr. Azalina Zainuddin
Pensyarah Kanan, Jabatan Patologi Kimia
Pusat Pengajian Sains Perubatan, Universiti Sains Malaysia

Setiap manusia pasti akan melalui proses penuaan. Rambut mula memutih, kulit kehilangan keanjalan dan tenaga semakin berkurangan. Namun, pernahkah kita terfikir bahawa perubahan ini sebenarnya bermula pada unit paling kecil dalam tubuh, iaitu sel?

Sel merupakan unit asas kehidupan yang menjalankan pelbagai fungsi penting bagi memastikan tubuh kekal sihat. Dalam keadaan normal, sel akan membahagi untuk menggantikan sel yang rosak atau mati. Walau bagaimanapun, setiap sel mempunyai had tertentu untuk membahagi. Apabila had tersebut dicapai, sel akan berhenti membahagi dan memasuki satu keadaan yang dikenali sebagai senesen. Pada ketika ini, sel masih hidup tetapi tidak lagi mampu menjalankan fungsi seperti sel yang muda. Pengumpulan sel-sel senesen dalam pelbagai tisu badan semakin meningkat dengan pertambahan usia dan dipercayai menjadi antara penyumbang utama kepada proses penuaan organisma.

Tekanan Oksidatif: Pencetus Penuaan Sel

Sepanjang hayat, tubuh manusia sentiasa terdedah kepada pelbagai faktor yang boleh merosakkan sel. Salah satu faktor utama ialah tekanan oksidatif, iaitu keadaan apabila penghasilan spesies oksigen reaktif (ROS) melebihi keupayaan sistem antioksidan badan untuk meneutralkannya.

ROS sebenarnya dihasilkan secara semula jadi semasa proses respirasi sel. Namun begitu, pencemaran udara, sinaran ultraungu, asap rokok, bahan kimia dan gaya hidup yang kurang sihat boleh meningkatkan penghasilannya. Apabila ROS terkumpul secara berlebihan, molekul penting seperti DNA, protein dan lipid akan mengalami kerosakan.

Kerosakan ini berlaku secara perlahan tetapi berterusan. Akhirnya, fungsi sel akan merosot, mekanisme pembaikan menjadi kurang berkesan dan sel memasuki keadaan senesen. Oleh sebab itu, tekanan oksidatif dianggap sebagai salah satu mekanisme utama yang menghubungkan proses penuaan dengan pelbagai penyakit berkaitan usia.

Bagaimana Saintis Mengenalpasti Sel yang Menua?

Sel yang mengalami penuaan mempunyai beberapa ciri yang boleh diperhatikan di makmal. Antaranya ialah perubahan bentuk sel, kadar pertumbuhan yang semakin perlahan, perubahan struktur nukleus, gangguan metabolisme serta perubahan ekspresi gen dan protein. Semua perubahan ini menyebabkan sel menjadi kurang cekap menjalankan fungsi fisiologinya.

Di samping itu, penyelidik juga mendapati bahawa sel tua menunjukkan kepadatan yang lebih rendah apabila dikultur di makmal. Pemerhatian ini menjadi salah satu petunjuk bahawa sel telah kehilangan keupayaan untuk membahagi.

Kitar Sel: Sistem Kawalan yang Melindungi DNA

Untuk memahami penuaan sel, kita perlu mengetahui bagaimana sel membahagi. Proses pembahagian ini dikenali sebagai kitar sel, iaitu satu siri peristiwa yang membolehkan sel menggandakan DNA sebelum menghasilkan dua sel baharu.

Kitar sel mempunyai beberapa mekanisme kawalan atau checkpoint yang memastikan setiap proses berlaku dengan tepat. Jika DNA mengalami kerosakan, mekanisme ini akan menghentikan sementara kitar sel bagi memberi peluang kepada sistem pembaikan DNA menjalankan tugasnya. Sekiranya kerosakan terlalu serius dan tidak dapat dipulihkan, sel boleh mengalami kematian sel terancang (apoptosis) atau berhenti membahagi secara kekal. Mekanisme ini penting bagi memastikan kestabilan genom dan mengelakkan penyebaran DNA yang rosak kepada sel generasi seterusnya.

Mengapa Sel Berhenti Membahagi?

Apabila sel semakin tua, kerosakan DNA akan terkumpul. Akibatnya, sistem kawalan kitar sel mengesan bahawa keadaan sel tidak lagi selamat untuk meneruskan pembahagian. Sel akan memasuki fasa pertumbuhan tidak berbalik dan hilang daya pertumbuhan.

Penahanan pertumbuhan sel berlaku pada fasa G1 kitar sel serta kegagalan memasuki fasa sintesis (S), iaitu peringkat di mana DNA sepatutnya digandakan. Penahanan ini merupakan mekanisme perlindungan bagi mengelakkan DNA yang rosak diwariskan kepada sel baharu. Walaupun langkah ini penting untuk melindungi organisma, pengumpulan terlalu banyak sel yang berhenti membahagi akhirnya menyumbang kepada kemerosotan fungsi tisu dan organ apabila usia meningkat.

Kajian juga telah membuktikan bahawa sel yang mengalami penuaan mengandungi  tahap kerosakan DNA yang lebih tinggi berbanding sel muda. Ini mencadangkan bahawa kerosakan oksidatif mencetus permulaan titik sekatan kitar sel pada sel tua.

Mengapa Kajian Penuaan Sel Sangat Penting?

Dalam beberapa dekad kebelakangan ini, penyelidikan mengenai penuaan sel berkembang dengan sangat pesat. Penyelidik kini memahami bahawa penuaan bukan sekadar proses semula jadi, malah merupakan faktor penting dalam perkembangan pelbagai penyakit kronik seperti penyakit Alzheimer, Parkinson, diabetes, penyakit kardiovaskular dan beberapa jenis kanser.

Dengan memahami bagaimana tekanan oksidatif mencetuskan kerosakan DNA dan bagaimana kerosakan tersebut menyebabkan penahanan kitar sel, saintis berpeluang membangunkan strategi baharu untuk melambatkan proses penuaan atau mengurangkan kesannya terhadap kesihatan manusia.

Penuaan sel merupakan proses biologi yang kompleks dan tidak dapat dielakkan. Walaupun setiap sel mempunyai jangka hayat yang terhad, mekanisme yang mengawal penuaan sebenarnya memainkan peranan penting dalam melindungi tubuh daripada kerosakan DNA dan penyakit. Namun begitu, apabila sel-sel tua terkumpul secara berlebihan, ia boleh menyumbang kepada kemerosotan fungsi organ serta meningkatkan risiko penyakit berkaitan usia.

Oleh itu, penyelidikan dalam bidang penuaan sel bukan sahaja membantu kita memahami bagaimana tubuh menjadi tua, malah membuka ruang kepada pembangunan pendekatan baharu untuk meningkatkan kesihatan, memanjangkan tempoh kehidupan yang sihat dan memperbaiki kualiti hidup masyarakat yang semakin menua.

 Rujukan

1. Gorgoulis, V., Adams, P. D., Alimonti, A., Bennett, D. C., Bischof, O., Bishop, C., Campisi, J., Collado, M., Evangelou, K., Ferbeyre, G., Gil, J., Hara, E., Krizhanovsky, V., Jurk, D., Maier, A. B., Narita, M., Niedernhofer, L., Passos, J. F., Robbins, P. D., Schmitt, C. A., Sedivy, J., Vougas, K., von Zglinicki, T., Zhou, D., Serrano, M., & Demaria, M. (2019). Cellular senescence: Defining a path forward. Cell, 179(4), 813–827. https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.10.005
2. Hayflick, L., & Moorhead, P. S. (1961). The serial cultivation of human diploid cell strains. Experimental Cell Research, 25, 585–621. https://doi.org/10.1016/0014-4827(61)90192-6
3. Schumacher, B., Pothof, J., Vijg, J., & Hoeijmakers, J. H. J. (2021). The central role of DNA damage in the ageing process. Nature, 592(7856), 695–703. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03307-7