BUFFALO, NY — Dalam beberapa tahun terakhir, ketamine – yang sudah lama dikenal karena penyalahgunaannya sebagai obat pesta psikedelik – telah menjadi obat “penyelamat jiwa” bagi orang-orang yang berjuang melawan depresi berat. Pasien memuji obat tersebut karena memberikan hasil yang cepat dan tahan lama dalam dosis rendah. Kini, para peneliti di Universitas Buffalo telah mengungkap misteri di balik efek ketamin pada otak pada berbagai dosis, beserta dampaknya yang luar biasa terhadap kesehatan mental.
Studi mereka, diterbitkan di Psikiatri Molekulermenjelaskan di mana dan reseptor ketamin apa yang berikatan di otak untuk memberikan efek antidepresannya hanya dalam beberapa jam. Penelitian ini juga menyoroti bagaimana depresi berkembang di otak dan potensi psikedelik lain untuk membantu kondisi otak lainnya.
Dari Narkoba Pesta hingga Pengobatan Depresi: Evolusi Ketamin
Ketamin memiliki sejarah yang menarik. Ini pertama kali dimulai pada tahun 1960an ketika dokter menggunakannya sebagai obat bius. Namun, ketamin meningkatkan indra dan dapat membuat seseorang mengalami halusinasi dan perasaan terputus dari tubuh pada dosis yang lebih tinggi. Potensi penyalahgunaan ini memberikan reputasi buruk pada ketamin karena semakin banyak orang yang mengalami penyalahgunaan ketamin, dan variasinya mulai muncul sebagai obat pesta yang populer.
Kemudian, pada tahun 2000-an, para peneliti menunjukkan bukti ketamin dosis rendah dengan cepat meredakan gejala depresi berat dan pikiran untuk bunuh diri. Antidepresan tradisional membutuhkan waktu berbulan-bulan agar orang dapat merasakan efeknya—waktu yang mungkin digunakan oleh orang-orang yang memiliki ide untuk bunuh diri untuk bertindak berdasarkan pemikiran mereka. Ketamine hampir seketika membungkam pikiran untuk bunuh diri tersebut, dan efek antidepresannya dapat bertahan selama beberapa hari hingga seminggu. Sekarang terdapat klinik ketamin di seluruh negeri di mana obat tersebut diberikan secara intravena untuk mengobati depresi.
Seperti gembok dan kunci, ketamin mengikat otak melalui N-metil-D-aspartat (NMDA) reseptor. Reseptor NMDA ada di seluruh otak dan penting dalam menjaga kesadaran. Penelitian ini bermula dari pengamatan Sheila Gupta, seorang sarjana UB pada saat itu yang kemudian ikut menulis makalah ini.
“Sheila memperhatikan bahwa ketika diterapkan pada reseptor NMDA yang aktif secara kronis, ketamin memiliki efek penghambatan yang lebih kuat dari yang diperkirakan berdasarkan literatur,” kata Dr. Gabriela K. Popescu, profesor biokimia di Universitas Buffalo dan penulis studi senior, dalam siaran pers. “Kami penasaran dengan perbedaan ini.”
Penemuan Ilmiah yang Mengejutkan
Studi tersebut menunjukkan bahwa ketamin dosis rendah mengubah aktivitas reseptor NMDA tertentu, yang dapat berkontribusi terhadap efek halusinasinya. Ini juga merupakan alasan mengapa obat-obatan yang mempengaruhi semua reseptor NMDA menghasilkan efek samping psikiatris yang sangat berbahaya dan memutarbalikkan realitas seseorang.
Pengamatan tim Buffalo ini tidak biasa, mengingat penelitian sebelumnya mengenai efek ketamin pada otak. Bertahun-tahun yang lalu, para ilmuwan menambahkan ketamin ke reseptor NMDA untuk mempelajari efek antidepresan obat bius. Obat itu hanya memberikan sedikit perbedaan.
“Pengamatan ini menyebabkan banyak ahli mengalihkan perhatian mereka ke reseptor yang terletak di luar sinapsis, yang mungkin memediasi efek antidepresi ketamin,” jelas Popescu. Penemuan ini mendorong tim untuk mencari mekanisme lain selain blok arus searah, yang diasumsikan oleh banyak ilmuwan sebagai bagaimana ketamin memberikan efeknya pada otak.
“Karena kami melacak aktivitas dari satu molekul reseptor dalam jangka waktu yang lama, kami dapat memetakan seluruh repertoar perilaku setiap reseptor dan dapat mengidentifikasi bagian proses mana yang diubah ketika reseptor tersebut mengikat suatu obat atau ketika reseptor tersebut mengandung mutasi. Popescu menambahkan.
Pada dosis rendah, penulis menemukan ketamin tidak bekerja pada arus utama tetapi arus sudah aktif di latar belakang. Itu tidak mempengaruhi reseptor sinaptik, yang hanya aktif dalam ledakan listrik singkat.
“Hal ini mengakibatkan peningkatan transmisi rangsangan, yang pada gilirannya menghilangkan gejala depresi,” kata Popescu. “Selain itu, peningkatan eksitasi memulai pembentukan sinapsis baru atau lebih kuat, yang berfungsi untuk mempertahankan tingkat eksitasi yang lebih tinggi bahkan setelah ketamin dibersihkan dari tubuh, sehingga memberikan kelegaan jangka panjang yang diamati pada pasien.”
Ketika Anda memberi sedikit ketamin, itu akan menyumbat dua titik pada reseptor NMDA. Pengikatan tersebut memperlambat reseptor ekstra-sinaptik untuk meredakan gejala depresi. Area tempat ketamin berikatan dengan reseptor hanya dapat menampung sebanyak itu, sehingga dosis ketamin yang lebih tinggi menyebabkan tumpahan dari area tersebut dan masuk ke dalam pori-pori, menghalangi arus sinaptik dan menciptakan efek anestesi.
Memahami Aksi Ganda Ketamine
Model 3D reseptor NMDA diciptakan untuk membantu peneliti memprediksi di mana ketamin akan mengikat. “Simulasi menunjukkan bahwa pada konsentrasi tinggi, yang digunakan sebagai obat bius, ketamin memang menempel di pori-pori penghantar ion pusat reseptor, di mana ia menghentikan aliran ionik melalui reseptor,” kata Popescu.
Sementara itu, ketamin bekerja secara berbeda pada jumlah yang sedikit. Ia mengikat dirinya pada dua situs simetris di sisi pori. Tindakan tersebut tidak menghalangi arus tetapi memperlambat reseptor, sehingga arus hanya sedikit terhambat.
Menurut Popescu, menemukan tempat yang tepat di mana ketamin menempel pada reseptor NMDA dapat membantu menemukan obat yang bekerja dengan cara serupa. Langkah selanjutnya adalah mengidentifikasi obat-obatan ini dan melihat apakah obat tersebut bekerja sebaik ketamin tanpa menimbulkan potensi kecanduan.
Ringkasan Makalah
Metodologi
Para peneliti menggunakan kombinasi teknik laboratorium untuk mempelajari efek ketamin pada reseptor NMDA. Mereka melakukan perekaman seluruh sel untuk mengukur arus listrik melalui reseptor-reseptor ini di dalam sel, menggunakan pemodelan molekuler untuk memprediksi di mana ketamin dapat berikatan, dan melakukan perekaman saluran tunggal untuk memeriksa bagaimana perilaku masing-masing reseptor. Mereka menguji berbagai konsentrasi ketamin dan enansiomernya, mulai dari 0,002 hingga 10 mikroMolar, dan memeriksa bagaimana berbagai mutasi pada reseptor memengaruhi kemampuan ketamin untuk mengurangi aktivitas reseptor.
Hasil
Studi tersebut mengungkapkan bahwa ketamin memiliki dua efek berbeda pada reseptor NMDA. Pada konsentrasi yang lebih tinggi (kisaran mikromolar), ia memblokir pori pusat reseptor. Pada konsentrasi yang lebih rendah (kisaran nanomolar), ia berikatan dengan tempat yang sebelumnya tidak diketahui di sisi reseptor, menyebabkan reseptor menjadi kurang aktif melalui mekanisme yang berbeda. Bentuk ketamin R(+) menunjukkan interaksi yang lebih kuat dengan situs samping ini dibandingkan bentuk S(-), dan mutasi asam amino spesifik di wilayah ini memengaruhi kemampuan ketamin untuk mengurangi aktivitas reseptor pada konsentrasi rendah.
Keterbatasan
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan sel yang diisolasi dan protein yang dimurnikan, yang mungkin tidak sepenuhnya mewakili cara kerja ketamin di lingkungan kompleks otak manusia. Para peneliti juga mencatat bahwa efek ketamin dapat bervariasi tergantung pada faktor-faktor seperti pH, komposisi membran, dan voltase, yang dapat mempengaruhi efektivitas klinisnya pada pasien atau wilayah otak yang berbeda.
Diskusi dan Kesimpulan
Penelitian ini memberikan penjelasan molekuler mengapa efek antidepresan ketamin terjadi pada dosis yang lebih rendah dibandingkan efek anestesinya dan mengapa obat serupa tidak berfungsi sebagai antidepresan. Penemuan situs pengikatan baru dapat mengarah pada pengembangan pengobatan yang lebih bertarget untuk depresi dan kondisi neurologis lainnya. Temuan ini juga membantu menjelaskan mengapa efek ketamin mungkin bervariasi antar individu berdasarkan faktor-faktor seperti pH otak dan komposisi membran sel.
Pendanaan dan Pengungkapan
Penelitian ini didanai oleh beberapa hibah National Institutes of Health (R35NS132248, R01MH118298, dan R01NS108750). Para penulis menyatakan tidak ada kepentingan yang bersaing.