Asam kainat
Asam kainat, atau hanya disebut kainat saja, adalah asam yang secara alami terdapat pada beberapa jenis gulma laut. Asam kainat merupakan agonis asam amino neuroeksitatori yang poten; senyawa ini bekerja dengan cara mengaktifkan reseptor glutamat, yaitu neurotransmiter eksitatori utama dalam sistem saraf pusat. Glutamat diproduksi melalui proses metabolisme sel, dan terdapat empat klasifikasi utama reseptor glutamat: reseptor NMDA, reseptor AMPA, reseptor kainat, dan reseptor glutamat metabotropik. Asam kainat adalah agonis bagi reseptor kainat, yang merupakan salah satu jenis reseptor glutamat ionotropik. Reseptor kainat diperkirakan mengendalikan saluran natrium yang menghasilkan potensial pascasinaps eksitatori (EPSP) saat glutamat berikatan dengannya.
Asam kainat umumnya disuntikkan ke dalam model hewan laboratorium untuk mempelajari efek ablasi eksperimental. Asam kainat merupakan agonis langsung bagi reseptor kainat glutamat; larutan pekat dalam dosis tinggi menyebabkan kematian neuron secara langsung akibat stimulasi berlebihan yang mematikan neuron tersebut. Kerusakan dan kematian neuron semacam ini disebut sebagai "lesi eksitotoksik". Dengan demikian, dalam dosis tinggi dan konsentrasi pekat, asam kainat dapat dianggap sebagai neurotoksin, sedangkan dalam dosis rendah dan konsentrasi encer, asam kainat akan menstimulasi neuron secara kimiawi. Faktanya, kainat tampaknya mengatur aktivitas serotonergik pada retina vertebrata.
Stimulasi listrik pada area otak tertentu umumnya dilakukan dengan mengalirkan arus listrik melalui kawat yang dimasukkan ke dalam otak untuk membuat lesi pada area otak tersebut. Stimulasi listrik menghancurkan apa pun di sekitar ujung elektroda tanpa pandang bulu, termasuk badan sel saraf dan akson neuron yang melintas di area tersebut; oleh karena itu, sulit untuk mengaitkan efek lesi tersebut secara spesifik dengan satu area saja. Stimulasi kimiawi biasanya dilakukan melalui kanula yang dimasukkan ke dalam otak lewat prosedur bedah stereotaktik. Meskipun lebih rumit dibandingkan stimulasi listrik, stimulasi kimiawi memiliki keunggulan khusus karena mampu mengaktifkan badan sel tanpa memengaruhi akson di sekitarnya; hal ini dikarenakan hanya badan sel dan dendrit yang memiliki reseptor glutamat. Oleh karena itu, stimulasi kimiawi menggunakan asam kainat bersifat lebih terlokalisasi dibandingkan stimulasi listrik. Baik lesi kimiawi maupun listrik berpotensi menyebabkan kerusakan tambahan pada otak akibat keberadaan elektroda atau kanula yang dimasukkan itu sendiri. Oleh karena itu, studi ablasi yang paling efektif dilakukan dengan membandingkan hasilnya terhadap lesi semu—yaitu prosedur yang meniru seluruh tahapan pembuatan lesi otak kecuali langkah yang sebenarnya menyebabkan kerusakan otak, seperti penyuntikan asam kainat atau pemberian kejutan listrik.
Biosintesis
Pada tahun 2019, Chekan dkk. menggunakan perangkat bioinformatika untuk mencari homolog gen asam domoat pada gulma laut Digenea simplex. Para peneliti mengidentifikasi sebuah gugus yang memuat gen-gen yang dikenali sebagai gen biosintesis asam kainat ("kab"). Klaster ini mencakup N-preniltransferase yang telah dianotasi, dioksigenase yang bergantung pada α-ketoglutarat (αKG), serta beberapa elemen retrotransposabel. Untuk mengonfirmasi produksi asam kainat melalui gugus yang teridentifikasi tersebut, Chekan dkk. mengekspresikan gen-gen itu dalam Escherichia coli dan memvalidasi fungsi enzimatik dari setiap gen yang diusulkan.
Tahap pertama jalur ini melibatkan N-prenyltransferase bernama "KabA", yang memfasilitasi prenilasi asam L-glutamat dengan dimetilalil pirofosfat (DMAPP) untuk membentuk senyawa antara asam N-dimetilalil-L-glutamat (asam prekainat). Selanjutnya, KabC mengatalisis pembentukan cincin pirolidina trisubstitusi secara stereokontrol, mengubah asam prekainat menjadi produk akhir berupa asam kainat. KabC juga mampu menghasilkan isomer asam kainat lainnya, yaitu lakton asam kainat.
Keberadaan
Asam kainat pertama kali diisolasi dari gulma laut Digenea simplex dan Chondria armata pada tahun 1953. Tumbuhan ini dikenal sebagai kainin-sou atau makuri di Jepang dan digunakan sebagai antelmintik (obat cacing).
Aktivitas farmakologis
Asam kainat digunakan dalam kultur sel neuron primer dan preparat irisan otak akut untuk mempelajari efek fisiologis eksitotoksisitas serta mengevaluasi kemampuan neuroprotektif dari kandidat terapi potensial.
Asam kainat merupakan senyawa eksitator sistem saraf pusat yang poten dan digunakan dalam penelitian epilepsi untuk menginduksi sawan pada hewan coba, dengan dosis umum 10–30 mg/kg pada mencit. Selain menginduksi sawan, asam kainat bersifat eksitotoksik dan epileptogenik. Asam kainat memicu sawan melalui aktivasi reseptor kainat yang mengandung subunit GluK2 serta melalui aktivasi reseptor AMPA, yang mana senyawa ini bertindak sebagai agonis parsial. Selain itu, infus asam kainat ke dalam hipokampus hewan menyebabkan kerusakan parah pada neuron piramidal dan aktivitas sawan yang menyertainya. Kelangkaan pasokan yang dimulai pada tahun 2000 telah menyebabkan kenaikan harga asam kainat secara signifikan.
Penggunaan
- penelitian ilmu saraf
- agen neurodegeneratif
- pemodelan epilepsi
- pemodelan penyakit Alzheimer
Lihat juga
Referensi
Pranala luar
Sumber dan atribusi
Konten artikel ini diadaptasi dari Wikipedia bahasa Indonesia, revisi 29619180 (2026-08-23T05:00:21Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Mohon gunakan konten ini secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.