Ilmuwan Swiss Temukan Mekanisme Otot Tendon Dalam Aktivitas Fisik Manusia

Read Time:3 Minute, 9 Second

WARTABUGAR – Tendon adalah yang menghubungkan otot dengan tulang. Mereka relatif tipis tetapi harus menahan kekuatan yang sangat besar. Tendon membutuhkan elastisitas tertentu untuk menyerap beban tinggi, seperti kejutan mekanis, tanpa robek. Namun, dalam olahraga yang melibatkan lari cepat dan lompat, tendon yang kaku merupakan keuntungan karena mereka mengirimkan kekuatan yang terbentang di otot lebih langsung ke tulang. Pelatihan yang tepat membantu mencapai kekakuan tendon yang optimal.

Para peneliti dari ETH Zurich dan Universitas Zurich, yang bekerja di Rumah Sakit Universitas Balgrist di Zurich, kini telah menguraikan bagaimana sel-sel tendon merasakan tekanan mekanis dan bagaimana mereka mampu menyesuaikan tendon dengan tuntutan tubuh. Temuan mereka baru saja dipublikasikan di jurnal Nature Biomedical Engineering dan dikutip Science Daily (6/6/2021).

Inti dari mekanisme yang baru ditemukan adalah sensor gaya molekuler dalam sel tendon yang terdiri dari protein saluran ion. Sensor ini mendeteksi ketika serat kolagen, yang membentuk tendon, bergeser satu sama lain secara memanjang. Jika gerakan geser yang begitu kuat terjadi, sensor memungkinkan ion kalsium mengalir ke dalam sel tendon. Ini mendorong produksi enzim tertentu yang menghubungkan serat kolagen bersama-sama. Akibatnya, tendon kehilangan elastisitas dan menjadi lebih kaku dan kuat.

Varian gen bereaksi berlebihan

Menariknya, protein saluran ion yang bertanggung jawab untuk ini terjadi pada varian genetik yang berbeda pada manusia. Beberapa tahun yang lalu, ilmuwan lain menemukan bahwa varian tertentu yang disebut E756del berkerumun pada individu keturunan Afrika Barat. Pada saat itu, pentingnya protein ini untuk kekakuan tendon belum diketahui. Sepertiga individu keturunan Afrika membawa varian gen ini, sementara itu jarang terjadi pada populasi lain. Varian gen ini melindungi pembawanya dari kasus penyakit tropis malaria yang parah. Para ilmuwan berasumsi bahwa varian tersebut mampu bertahan dalam populasi ini karena keunggulan ini.

Para peneliti yang dipimpin oleh Jess Snedeker, Profesor Biomekanika Ortopedi di ETH Zurich dan Universitas Zurich, kini telah menunjukkan bahwa tikus yang membawa varian gen ini memiliki tendon yang lebih kaku. Mereka percaya bahwa tendon “melampaui” dalam respons adaptif mereka terhadap latihan karena varian ini.

Keuntungan kinerja utama

Ini juga memiliki efek langsung pada kemampuan orang untuk melompat, seperti yang ditunjukkan para ilmuwan dalam sebuah penelitian dengan 65 sukarelawan Afrika-Amerika. Dari peserta, 22 membawa varian gen E756del, sedangkan 43 sisanya tidak. Untuk memperhitungkan berbagai faktor yang mempengaruhi kemampuan seseorang untuk melompat (termasuk fisik, pelatihan, dan kebugaran umum), para peneliti membandingkan kinerja selama lompatan lambat dan lompatan cepat. Tendon hanya memainkan peran kecil selama manuver lompat lambat tetapi sangat penting selama lompat cepat. Dengan desain studi mereka, para ilmuwan dapat mengisolasi efek varian gen pada kinerja lompatan.

Ini menunjukkan bahwa operator varian E756del memiliki kinerja rata-rata 13 persen lebih baik. “Sangat menarik bahwa varian gen, yang dipilih secara positif karena efek anti-malaria, pada saat yang sama dikaitkan dengan kemampuan atletik yang lebih baik. Kami tentu tidak berharap untuk menemukan ini ketika kami memulai proyek ini,” kata Fabian Passini, mahasiswa doktoral dalam kelompok Snedeker dan penulis pertama studi ini. Mungkin varian gen ini menjelaskan sebagian mengapa atlet yang berasal dari negara-negara dengan frekuensi E756del tinggi unggul dalam kompetisi olahraga kelas dunia, termasuk lari cepat, lompat jauh, dan bola basket. Sampai saat ini, belum ada penyelidikan ilmiah tentang apakah varian gen ini terlalu terwakili di kalangan atlet elit. Namun, studi semacam itu akan menarik secara ilmiah, kata Passini.

Temuan tentang sensor gaya dan mekanisme tendon dapat beradaptasi dengan tuntutan fisik juga penting untuk fisioterapi. “Kami sekarang memiliki pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana tendon bekerja. Ini juga akan membantu kami merawat cedera tendon dengan lebih baik di masa depan,” kata Snedeker. Dalam jangka menengah, mungkin juga untuk mengembangkan obat yang menempel pada sensor kekuatan tendon yang baru ditemukan. Ini suatu hari nanti bisa membantu menyembuhkan tendinopati dan gangguan jaringan ikat lainnya.