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”.