Penulis: Viola Anindita (2023)
Disunting oleh: Farra Aurelia (2023)
Teman-teman pernah dengar circadian clock, enggak, sih? Circadian clock adalah “sistem waktu” dalam tubuh yang mengatur aktivitas biologis manusia dengan periode sekitar 24 jam. Dalam ilmu biologi, sistem ini dikenal juga sebagai circadian rhythm. Penelitian oleh Pittendrigh pada 1960 menunjukkan bahwa ritme ini berasal dari interaksi molekuler di dalam tubuh, tetapi dapat disinkronkan oleh keberadaan cahaya. Pada manusia, circadian clock utamanya dikendalikan oleh suprachiasmatic nucleus (SCN), suatu kelompok neuron yang berada di hipotalamus.
Menurut Moore dan Eichler (1972), SCN merupakan pusat pengatur utama yang mengoordinasikan ritme di seluruh tubuh. SCN bekerja dengan menerima informasi cahaya melalui retina. Awalnya, cahaya akan ditangkap oleh sel ganglion retina khusus yang mengandung fotopigmen melanopsin. Informasi tersebut kemudian dikirimkan ke SCN melalui jalur retinohypothalamic (Hattar et al., 2002). Ketika cahaya pagi mencapai mata, SCN akan melakukan “reset” pada ritme tubuh sehingga sesuai dengan kondisi lingkungan. Setelah menerima sinyal cahaya, SCN mengatur waktu pelepasan hormon seperti melatonin, serta mengoordinasikan ritme metabolisme dan suhu tubuh melalui sinyal saraf dan hormonal (Reppert & Weaver, 2002).
Circadian clock juga bekerja pada tingkat molekuler melalui umpan balik transkripsi dan translasi, lho! Beberapa gen utama yang terlibat adalah CLOCK dan BMAL1. Kedua protein ini akan berikatan dan mengaktifkan ekspresi gen Period (PER) dan Cryptochrome (CRY). Ketika kadar protein PER dan CRY meningkat, mereka kembali masuk ke inti sel dan menghambat aktivitas CLOCK dan BMAL1. Siklus penghambatan dan aktivasi ini menghasilkan ritme yang berlangsung sekitar 24 jam (Takahashi, 2017). Mekanisme ini terjadi hampir di semua sel tubuh, sehingga ritme circadian tidak hanya dikendalikan oleh SCN tetapi juga oleh peripheral clocks atau “jam tepi” di organ seperti hati, ginjal, dan paru.
Fungsi circadian clock tentunya sangat penting bagi kesehatan tubuh manusia. Arble et al. (2009) menjelaskan bahwa tidak sinkronnya ritme internal dengan lingkungan dapat menyebabkan gangguan metabolik, termasuk obesitas dan resistensi insulin. Penelitian lain juga menunjukkan bahwa terganggunya ritme biologis manusia ini berkaitan erat dengan peningkatan risiko gangguan mood, kualitas tidur yang buruk, dan penurunan fungsi kognitif (Germain & Kupfer, 2008). Selain itu, pola tidur yang tidak teratur, kerja shift, serta paparan cahaya di malam hari dapat menyebabkan desinkronisasi antara SCN dan peripheral clocks. Efek ini membuat tubuh kehilangan koordinasi ritme fisiologisnya dan berdampak pada kesehatan jangka panjang.
Circadian clock manusia berperan sebagai sistem waktu internal yang menjaga keseimbangan fungsi tubuh dari tingkat molekul hingga perilaku. Pemahaman terhadap mekanisme ini menunjukkan pentingnya menjaga pola tidur, paparan cahaya, serta aktivitas harian yang teratur agar ritme biologis tetap terjaga. Oleh karena itu, yuk, kurangi begadang untuk hal-hal yang tidak penting supaya kesehatan tubuh teman-teman sekalian tetap terjaga. Walaupun mungkin efeknya tidak langsung terasa, tetapi pola hidup teman-teman akan berpengaruh untuk jangka panjang.
Referensi
Arble, D. M., Bass, J., Laposky, A. D., Vitaterna, M. H., & Turek, F. W. (2009). Circadian timing of food intake contributes to weight gain. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(48), 21407–21412.
Germain, A., & Kupfer, D. J. (2008). Circadian rhythm disturbances in depression. Dialogues in Clinical Neuroscience, 10(4), 435–443.
Hattar, S., Liao, H. W., Takao, M., Berson, D. M., & Yau, K. W. (2002). Melanopsin-containing retinal ganglion cells: architecture, projections, and intrinsic photosensitivity. Science, 295(5557), 1065–1070.
Moore, R. Y., & Eichler, V. B. (1972). Loss of a circadian adrenal corticosterone rhythm following suprachiasmatic lesions in the rat. Brain Research, 42(1), 201–206.
Pittendrigh, C. S. (1960). Circadian rhythms and the circadian organization of living systems. Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology, 25, 159–184.
Reppert, S. M., & Weaver, D. R. (2002). Coordination of circadian timing in mammals. Nature, 418, 935–941.
Takahashi, J. S. (2017). Transcriptional architecture of the mammalian circadian clock. Nature Reviews Genetics, 18, 164–179.