Pada akhirnya, tidur bermuara pada mitokondria

• Penelitian terbaru menunjukkan bahwa asal biokimiawi yang sebenarnya dari “mengantuk dan kebutuhan tidur” sangat terkait dengan mitokondria.
• Melalui penelitian area otak serangga, ditemukan peningkatan ekspresi gen yang berkaitan dengan fungsi mitokondria dan transmisi sinaptik saat kondisi kurang tidur.
• Perubahan proses transport elektron di dalam mitokondria terbukti berhubungan langsung dengan pemicu sinyal kantuk.
• Penelitian ini menunjukkan bahwa respirasi oksigen sendiri secara tak terelakkan memicu kondisi tidur yang memerlukan pemulihan mitokondria pada sistem saraf.
• Terlihat bahwa keseimbangan energi dan proses pengelolaan mitokondria sangat erat dengan tidur dan rasa lapar.

---

Asal-usul sejati tidur: mitokondria

Mengapa tidur itu penting, dan apa sumber biokimiawi yang sesungguhnya dari rasa “mengantuk dan ingin berbaring” belum lama dipahami dengan jelas. Di tingkat sel, banyak perubahan diamati dengan baik, namun selalu ada kebingungan apakah perubahan-perubahan ini merupakan penyebab yang memberi sinyal kebutuhan tidur atau justru akibatnya. Kekacauan hubungan kausal ini lazim terjadi pada bidang biomedis, serupa dengan hubungan penyakit Alzheimer dan penumpukan amiloid.

Peran Mitokondria yang Terungkap dari Model Serangga

Ilmuwan telah menemukan bahwa bagian otak lalat (khususnya dorsal fan-shaped body) berperan penting dalam pengaturan tidur. Dalam penelitian terbaru, neuron dari area otak ini ditempatkan pada kondisi kekurangan tidur dan dianalisis secara sel tunggal, dan dari peningkatan ekspresi 122 gen, terutama perubahan yang berkaitan dengan fungsi mitokondria dan transmisi sinaptik sangat menonjol. Hasil pengamatan rinci pada sel menunjukkan bahwa semakin berat kondisi kekurangan tidur, fragmentasi mitokondria, mitofagi (daur ulang mitokondria), dan kontak langsung antara mitokondria dan retikulum endoplasma meningkat. Kontak dengan retikulum endoplasma dianggap terjadi untuk mengisi ulang lipid yang rusak akibat stres oksidatif.

Keterkaitan Langsung Perubahan Transport Elektron dan Sinyal Tidur

Peneliti melakukan berbagai eksperimen yang memodifikasi proses transport elektron di mitokondria secara artifisial. Perubahan proses ini langsung terhubung dengan proses pemicu tidur pada neuron tersebut. Dalam kondisi kurang tidur, aktivitas mitokondria yang tak henti-hentinya menyebabkan pembelahan dan peningkatan daur ulang mitokondria, dan akumulasi elektron akhirnya menunjukkan bahwa itu adalah faktor paling mendasar yang menentukan “dorongan tidur”.

Hubungan Tak Terelakkan antara Respirasi Oksigen dan Tidur

Makalah ini menekankan bahwa respirasi aerobik itu sendiri mengharuskan pemulihan mitokondria sistem saraf, yaitu kondisi tidur, sebagai konsekuensi yang tak terelakkan. Pada manusia, pasien dengan disfungsi mitokondria juga sering melaporkan “kelelahan ekstrem” sebagai gejala utama, dan kelelahan semacam ini biasanya tidak membaik dengan “tidur pemulihan”.

Keseimbangan Energi, Mitokondria, serta Tidur dan Lapar

Tim peneliti menegaskan bahwa dengan hal tersebut tidur dan rasa lapar keduanya terkait dengan keseimbangan energi mitokondria. Pada organisme yang melakukan respirasi aerobik, pemasokan bahan bakar mitokondria dan terutama waktu istirahat serta pemulihan mitokondria sistem saraf selalu diatur. Peneliti menyebut secara puitis, “Aliran elektron melalui rantai respirasi, seperti pasir yang mengalir dari jam pasir, menentukan kapan keseimbangan harus dikoreksi.” Selain proses ini, banyak fungsi lain pun menyertai siklus tidur (misalnya pembentukan memori), tetapi tim peneliti mengusulkan bahwa fungsi mitokondria menjadi fondasi paling mendasar bagi seluruh tidur. Kesimpulannya, organisme yang mengonsumsi oksigen tidak dapat menghindari kenyataan bahwa “mereka membutuhkan tidur”.

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Saya rasa misteri kuno tentang mengapa kita perlu tidur mungkin akhirnya terpecahkan. Menurut makalah ini, uncoupling mitokondria lemah yang berlangsung secara otonom pada sel melalui Ucp4A/Ucp4C di neuron pemicu tidur lalat buah mengurangi ‘mitochondrial Δp’ dan kebocoran elektron yang ditimbulkannya, sehingga membuat hewan itu tidur lebih sedikit. Menarik bahwa alasan tidur bisa dijelaskan berdasarkan proses biokimia ini. Kebanyakan uncoupler mitokondria tidak mudah menembus BBB (sawar darah-otak), tetapi penelitian ini tampak sangat lokal dan cukup belum pernah terjadi sebelumnya. Jika makalah ini benar, bukan hanya misteri tidur bisa terpecahkan, tetapi mungkin juga akan muncul obat baru pemicu kewaspadaan yang ‘sehat’. Saya juga jadi penasaran apakah perbedaan antara orang yang tidur lelap, tidur dangkal, atau kebutuhan tidur yang berbeda-beda bisa dijelaskan lewat mekanisme ini

  • Akan sangat mengejutkan jika tidur hanya punya satu tujuan. Dalam sistem yang kompleks dan saling terhubung, rasanya hampir tidak pernah tepat menjelaskan semuanya dengan satu hubungan sebab-akibat tunggal
  • Sebagai penjelasan tentang bagaimana bentuk tidur seperti ini bermula secara evolusioner, ini terdengar masuk akal, tetapi manusia juga menggunakan tidur untuk banyak hal lain seperti konsolidasi memori (sinyal spindle tidur) atau integrasi memori prosedural (tidur REM)
  • Ada lebih banyak lapisan dalam topik ini. Sebagian alasan kita tidur bukanlah ‘misteri kuno’. Lingkungan yang kita hadapi memiliki siklus siang-malam, dan secara evolusioner lebih menguntungkan untuk melakukan aktivitas yang dioptimalkan bagi siang pada siang hari, lalu berhenti menggunakan tubuh pada malam hari sambil melakukan aktivitas lain. Jika tidak ada siklus siang-malam, otak mungkin tidak akan berevolusi untuk ‘mengistirahatkan’ tubuh justru pada malam hari
  • Penelitian saat ini adalah ‘teori baru tentang mengapa tidur diperlukan’. Kita tidak bisa langsung menyimpulkan bahwa misterinya benar-benar sudah terpecahkan. Bahkan belum pasti apakah makalah ini benar-benar menghadirkan teori yang baru
  • Dalam konteks ini, saya ingin mengutip alasan yang lebih umum tentang tidur dari buku Russell Foster, ‘Life Time’. “Tidur adalah perilaku yang beradaptasi dengan siklus 24 jam, berbeda-beda menurut spesies. Selama tidur, tubuh yang tidak aktif menghindari aktivitas di lingkungan yang kurang cocok baginya, dan pada saat itu juga melakukan pekerjaan pembersihan fisiologis yang mutlak diperlukan.” Buku ini menjelaskan tidur dengan paling jernih

• Kalimat “electrons flowing through the respiratory chain of that feedback controller like an hourglass determines when equilibrium should be restored” benar-benar luar biasa. Ini kini jadi salah satu kalimat favorit saya, bersama kalimat dari pertemuan legendaris Royal Society: “As if we are looking at a Lord of the Rings style world”
  tautan terkait

  • Kali ini pasirnya tidak akan menyelamatkanmu, tapi pasir ini akan menghemat waktumu

• Makalahnya ada di sini. Saya bukan ahli jadi tidak terlalu paham, tetapi kesannya makalah ini agak menyederhanakan konsep lalu membesar-besarkannya. Selain itu penelitian ini hanya pada lalat buah, dan secara ketat mungkin lebih dekat ke ‘istirahat’ daripada ‘tidur’. Menarik dan layak dibaca, tetapi rasanya ada rantai mekanisme yang lebih panjang, dan saya tidak yakin apakah ini akan tereplikasi pada manusia atau mamalia. Saya bisa saja salah, tetapi tetap terasa tidak pasti

  • Makalah ini kurang bagus. Saya menganggap diri saya ahli di bidang ini, dan pahit rasanya karena memang realitas dunia sains sering seperti ini

• Saya jadi bertanya-tanya apakah alasan orang akhirnya bisa mati jika tidak cukup tidur adalah mekanisme mitokondria seperti ini. Alasan Guinness Book tidak menerima rekor ekstrem tetap terjaga juga sama dengan alasan mereka tidak menerima rekor Russian roulette

  • Memang Guinness menghentikan pencatatan rekor terkait kurang tidur karena masalah kesehatan. Deprivasi tidur yang parah bisa berujung pada skizofrenia, rawat inap di rumah sakit jiwa, dan resep obat penidur. Dalam jangka pendek, kurang tidur tidak langsung membunuh, tetapi dalam jangka panjang (bertahun-tahun hingga puluhan tahun), kurang tidur kronis meningkatkan risiko kematian

• Menarik melihat kaitan penelitian ini dengan familial natural short sleep. Khususnya, orang dengan gen terkait tampaknya juga mendapat efek perlindungan terhadap Alzheimer. Ini mengisyaratkan bahwa varian gen tersebut mungkin bekerja di hilir dari siklus pemeliharaan mitokondria yang dijelaskan dalam makalah ini

• Saya kira cerita internet bahwa “mitokondria berasal dari bakteri sehingga bisa rusak kalau minum antibiotik” hanyalah mitos, tetapi ternyata memang ada dasar ilmiahnya

  • Khususnya antibiotik golongan Quinolones dapat merusak mitokondria. Risiko itu tidak ada pada antibiotik seperti penisilin. Penisilin yang berasal dari jamur tidak punya masalah itu meski jamur juga memiliki mitokondria. Secara umum, antibiotik yang paling lemah dan paling spesifik terhadap bakteri tertentu sebaiknya dipakai lebih dulu, dan jika antibiotik golongan quinolone diresepkan sembarangan, harus ada dasar yang jelas seperti identitas bakterinya
    tautan terkait
  • Yang benar-benar jadi masalah adalah inhibitor ribosom, terutama antibiotik seperti tetrasiklin yang memengaruhi mitokondria
    makalah terkait
  • Antibiotik klasik bekerja pada ribosom bakteri (ribosom prokariotik), yang sangat berbeda dari ribosom sel eukariotik. Tentu ada kasus pengecualian, tetapi itulah sebabnya obat baru diuji dengan saksama
  • Kita harus sangat berhati-hati saat membicarakan hal seperti ini. Orang yang tidak terlalu paham sains atau kedokteran mudah menjadikannya dasar untuk klaim anti-medis atau antivaksin. Setiap antibiotik punya target yang berbeda, dan sebagian besar hampir tidak memengaruhi mitokondria. Mitokondria mulai bersimbiosis dengan sel sekitar 3 miliar tahun lalu, dan sekarang sudah begitu menyatu sehingga sulit dianggap sebagai organisme terpisah

• ChatGPT memberi tahu saya bahwa kafein secara tidak langsung berperan dalam aktivasi UCP (uncoupled protein), dan terasa menarik bahwa zat yang kita gunakan sehari-hari sebagai stimulan benar-benar mungkin bekerja dengan cara membuat kita membutuhkan lebih sedikit tidur

• Kelelahan fisik dan kelelahan mental (rasa mengantuk) itu berbeda. Meski seharian berbaring di sofa, saat malam tiba kita tetap mengantuk, dan tanpa tidur kita tidak bisa bertahan lama. Alasan mental mengapa tidur diperlukan adalah karena otak butuh waktu ‘pembersihan’ dalam keadaan offline (tanpa input sensorik), misalnya untuk menata dan menyimpan memori jangka pendek yang terbentuk sepanjang hari

  • Salah satu penyebab kebocoran elektron adalah (saya baca di ChatGPT) ketika NADH (bahan bakar) melebihi ATP (permintaan energi). Jadi membuat tubuh lelah bisa menunda dorongan tidur mental, dan kedua proses ini tidak sepenuhnya terpisah
  • Otak juga mengonsumsi sedikit lebih banyak daya (sekitar 5%) ketika melakukan tugas mental yang berat dibanding biasanya. Jadi mitokondria yang terkuras perlu diisi ulang, dan dari sudut pandang itu, wajar saja kita tetap lelah meski sehari penuh terlihat malas-malasan

• Sangat penting untuk meningkatkan jumlah dan efisiensi mitokondria. ME/CFS (sindrom kelelahan kronis) menurut saya terjadi karena organel ini tidak bekerja dengan baik

  • Saya sangat merekomendasikan red light therapy. Ada tautan spreadsheet yang merangkum semua makalah tentang efeknya pada mitokondria
  • Kalau tertarik, saya sarankan cari “MOTS-C” dan “SS-31”. Keduanya adalah peptida yang meningkatkan fungsi mitokondria dan mudah dibeli secara online. MOTS-C khususnya menarik; saya sendiri belum mencobanya, tetapi sudah punya vial 20mg
  • Saya juga merasakan manfaat besar dari suplemen yang terlibat dalam tahap-tahap utama siklus Krebs, serta suplemen glutathione yang membantu menunda kerusakan ROS. Pada hari-hari seperti itu, fokus saya meningkat drastis bahkan untuk pemrograman jangka panjang atau politik kantor. Target berikutnya adalah meningkatkan daya tahan kardiorespirasi secara besar-besaran, tetapi fungsi paru saya agak kurang baik jadi masih ada tantangan
  • ME/CFS adalah Myalgic Encephalomyelitis/Chronic Fatigue Syndrome
  • Saya tidak yakin sindrom kelelahan kronis benar-benar ada. Rasanya seperti label diagnosis payung untuk “penyakit yang belum dipahami”, jadi agak membingungkan

• Tidur itu sangat penting. Para workaholic yang pernah saya lihat kebanyakan nyaris tidak tidur, lalu pada akhirnya terlalu sering mengalami masalah besar di bagian akhir hidup mereka

  • Salah satu keuntungan terbaik setelah di-PHK adalah bisa tidur selama yang saya mau di pagi hari
  • Workaholism selalu punya masalah mental di belakangnya, entah OCD (gangguan obsesif-kompulsif), ketidakbahagiaan yang serius, atau upaya menghindari kehampaan. Kondisi seperti ini mengarah ke berbagai perilaku merusak, dan deprivasi tidur juga menjadi bagian dari lingkaran setan itu. Pada akhirnya kita tidak bisa menghindari psikologi, dan hanya dengan mempelajari konsep dasar psikologi, menangani dan memahami orang jadi jauh lebih mudah. Saya sering berpikir andai sekolah benar-benar mengajarkan hal seperti ini dengan baik