Halaman
1 Penjajaran nukleotida (n=999) gen MC4R monyet ekor panjang hasil penelitian dengan urutan gen yang sama yang diperoleh dari
GenBank... 76 2 Penjajaran asam amino (n=332) gen MC4R monyet ekor panjang hasil penelitian dengan urutan gen yang sama yang diperoleh dari
GenBank ... 94 3 Analisis varian parameter fenotipe obesitas monyet ekor panjang... 101 4 Nilai eigen dan loading factor pada analisis komponen utama... 103 5 Kejadian mutasi pada MC4R pada monyet ekor panjang... 104
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Saat ini, obesitas dianggap penyakit kompleks multifaktor yang disebabkan oleh interaksi faktor genetik dan lingkungan (Hill dan Peters 1998). Menurut WHO(World Health Organization 1997), obesitas merupakan salah satu dari 10 kondisi yang berisiko di seluruh dunia dan salah satu dari 5 kondisi yang berisiko di negara-negara berkembang. Obesitas merupakan predisposisi utama untuk kondisi terjadinya penyakit, terutama sindroma metabolik, diabetes melitus tipe 2 (DM tipe2) dan hipertensi. Sindroma metabolik merupakan kelainan akibat gangguan metabolik yang ditandai dengan hiperinsulinemia, resistensi insulin, hiperglikemia, dislipidemia aterogenik dan hipertensi. Semua gejala ini merupakan faktor risiko penting untuk penyakit kardiovaskuler. Di samping itu, obesitas dianggap mempunyai andil dalam terjadinya berbagai penyakit kanker seperti kanker kolon, payudara (pada wanita setelah berhenti haid), endometrium, ginjal, esofagus (adenocarcinoma), lambung, pankreas, kandung kemih, dan hati (Calle dan Kaaks 2004).
Pada umumnya kejadian obesitas banyak ditemukan pada usia dewasa namun demikian obesitas dapat terjadi pada usia muda (anak-anak). Kejadian yang dilaporkan WHO (2005) adalah sekitar 400 juta orang dewasa dan 20 juta anak-anak mengalami obesitas. Pada anak-anak, ada yang dikenal dengan
sindroma MC4R (melanocortin 4 receptor) ditandai dengan peningkatan
pertumbuhan, peningkatan lemak dan kepadatan mineral tulang, hiperfagia dan hiberinsulinemia, yang akhirnya menyebabkan obesitas (Farooqi et al. 2000).
Hewan model (tikus dan monyet ekor panjang) juga menunjukkan gejala obesitas yang mirip dengan manusia. Pada monyet ekor panjang, obesitas terjadi pada monyet dewasa baik pada jantan maupun betina (Putra et al. 2006) Walaupun demikian, monyet ekor panjang jantan pradewasa juga ada yang menunjukkan gejala obesitas. Secara fenotipik, obesitas dapat dilihat antara lain dari IMT (indeks massa tubuh) yang ditentukan oleh bobot badan dan tinggi duduk, dan timbunan lemak di daerah perut yang ditunjukkan oleh tebal lipatan kulit. Monyet ekor panjang mempunyai kemiripan pola obesitas dengan manusia yang ditunjukkan dengan adanya penimbunan lemak di sekitar perut. Pada monyet gemuk, timbunan lemak di daerah perut dapat dilihat dari adanya lipatan kulit yang menggantung bila monyet tersebut berdiri atau berjalan. Timbunan
2 lemak ini juga dapat dilihat jelas bila monyet dalam keadaan duduk. Pada posisi ini, perut monyet kelihatan buncit sebagai akibat dari adanya timbunan lemak tersebut.
Keadaan obesitas pada monyet ekor panjang banyak dijumpai pada monyet-monyet yang hidup di kawasan wisata di Bali. Monyet-monyet ini
menunjukkan tanda-tanda obesitas dengan IMT sampai 61.57 kg/m2 pada jantan
dan 60.07 kg/m2 pada betina (Putra et al. 2006). IMT ini jauh lebih tinggi dibandingkan dengan IMT normal pada manusia yaitu 18.5-24.9 kg/m2 (WHO 2005). Lebih jauh, dinyatakan bahwa 100% monyet jantan yang ada di Uluwatu mengalami obesitas, sedangkan kejadian obesitas di daerah lainnya seperti Sangeh, Alas Kedaton, Ubud, Pulaki, dan Bukit Gumang adalah bervariasi antara 12-75%. Kejadian obesitas ini tidak pernah ditemukan pada monyet anakan dan remaja. Padahal obesitas pada manusia dapat terjadi baik pada bayi, anak-anak, remaja maupun dewasa.
Gen yang berkaitan langsung maupun tidak langsung dengan kejadian obesitas pada manusia telah diinventarisasi ada sebanyak 127 gen kandidat. Dari 127 gen tersebut, sebelas diantaranya bersifat monogenik sehingga apabila gen tersebut mengalami mutasi akan berakibat langsung pada timbulnya obesitas (Rankinen et al. 2006). Mutasi pada gen tersebut berupa substitusi, delesi, dan insersi. Hal ini telah dilaporkan terjadi pada gen MC4R. Lebih jauh dinyatakan bahwa kejadian obesitas pada manusia akibat dari mutasi MC4R (monogen) ini diwariskan secara dominan (Dubern et al. 2001; Challis dan Yeo 2002) walaupun prevalensi kejadiannya hanya berkisar antara 4-6% dari individu yang mengalami obesitas (Lubrano-Berthelier et al. 2003). Individu lain yang tidak mengalami mutasi pada gen MC4R tetapi secara fenotipik individu tersebut gemuk maka diduga kejadian tersebut berasal dari pengaruh kandidat gen lain yang berkontribusi pada obesitas (Mutch dan Clément 2006). Hal tersebut pernah dilaporkan pada tikus yang menunjukkan obesitas akibat terjadinya
mutasi pada gen LEPR (leptin receptor) padahal gen MC4Rnya tidak mengalami
mutasi (Pomp 1999).
MC4R adalah satu dari lima reseptor berprotein-G yang mengikat melanokortin berperan mengatur perilaku makan dan homeostasis energi. Gen MC4R pada manusia telah diurut secara penuh oleh Kopatz et al. (2003) dan urutan urutannya telah dilaporkan dan dicatat dalam GenBank (NCBI=National Center for Biotechnology Information) dengan kode akses AY236539. Gen ini
3 diketahui pertamakali oleh Yeo et al. (1998) sebagai gen yang berkontribusi atau mempunyai asosiasi dengan obesitas akibat mutasi pada gen tersebut. Tao (2005) melaporkan lebih dari 70 jenis mutasi MC4R pada manusia yang menyebabkan berkurang sampai hilangnya fungsi MC4R. Bila MC4R tidak berfungsi maka tidak ada pengisyaratan kekenyangan pada otak sehingga terjadi peningkatan asupan pakan. Peningkatan nafsu makan yang tidak disertai dengan peningkatan penggunaan energi menyebabkan terjadinya penimbunan energi dan mengarah pada obesitas.
Para peneliti telah banyak menggunakan primata nonmanusia sebagai model penelitian untuk mengetahui hubungan antara obesitas dengan penyakit metabolik (Banks et al. 2003). Penelitian obesitas pada primata nonmanusia dilakukan baik dengan memanipulasi dietnya (Astuti et al. 2007) maupun dengan cara mengontrol aktivitas fisik dalam kandang individu (Hansen 2001). Pada penelitian model obesitas secara alami pada kelompok monyet rhesus yang hidup bebas di Pulau Cayo Santiago, didapatkan terjadinya obesitas pada populasinya sebanyak 7% (Schwartz et al. 1993). Belakangan ini, pada baboon dewasa liar telah menunjukkan kejadian yang mirip sindroma metabolik yaitu adanya peningkatan kadar leptin dalam serum darah, obesitas, hiperlipidemia dan resistensi insulin (Banks et al. 2003).
Walaupun dalam penelitian sebelumnya lebih banyak menggunakan rodensia sebagai hewan model untuk penelitian tentang obesitas, saat ini monyet ekor panjang telah digunakan sebagai hewan model penelitian yang berkaitan
dengan obesitas (Chen et al. 2003). Banyak kesamaan fisiologi antara manusia
dan monyet ekor panjang yang menyebabkan monyet ekor panjang merupakan hewan model obesitas yang lebih realistik dibandingkan spesies lain seperti rodensia. Berdasar pada urutan gen MC4R yang telah diteliti oleh Kopatz et al. (2003) dapat dibandingkan baik asam amino maupun nukleotida dari gen MC4R manusia dengan monyet ekor panjang. Data MC4R monyet ekor panjang yang didapatkan oleh Kusuda et al. (2002) dan tercatat di GenBank (NCBI) dengan kode akses AB083317) menunjukkan kemiripan susunan asam amino (dari total 332 asam amino) dengan MC4R pada manusia yaitu sebesar 98.5%. Sedangkan, MC4R tikus (kode akses NC_000084) mempunyai kesamaan 93.4% dengan MC4R manusia.
Studi obesitas pada manusia bukan hal yang mudah karena pengaruh dari faktor-faktor yang berkaitan dengan obesitas itu sendiri seperti heterogenitas,
4 serta interaksi gen-gen dan gen-lingkungan yang tak terkendali. Di samping itu, karena alasan etika, penggunaan teknik invasif pada manusia untuk mengukur ekspresi gen di dalam hipotalamus tidak dapat dilakukan. Oleh karena itu, penggunaan hewan model merupakan suatu keharusan. Penggunaan hewan model dalam penelitian penyakit manusia memberi keuntungan untuk mengungkap sifat (trait) yang heterogen dan poligen.
Penjelasan tentang gen yang menyebabkan obesitas pada hewan model memberikan pengertian pada mekanisme molekuler yang mengatur proses fisiologi seperti keseimbangan energi. Seperti telah diungkapkan di atas, mutasi MC4R pada manusia menunjukkan asosiasi dengan obesitas. Pada hewan, seperti babi, adanya mutasi gen MC4R menyebabkan peningkatan ketebalan lemak punggung (Kim et al. 2000). Demikian juga pada tikus, bila gen MC4R ini ditiadakan (knock out) maka tikus akan mengalami obesitas (Huszar et al. 1997). Penelitian mengenai mutasi gen yang terkait dengan obesitas (MC4R) pada monyet ekor panjang belum pernah dilakukan walaupun monyet ekor panjang menunjukkan pola obesitas yang mirip dengan manusia. Untuk itu, perlu dilakukan penelitian polimorfisme gen MC4R pada monyet ekor panjang untuk menunjang pengembangan monyet ekor panjang sebagai hewan model obesitas pada manusia. Polimorfisme gen yang berkaitan dengan obesitas pada monyet ekor panjang dapat memperjelas mekanisme obesitas di tingkat molekuler yang dapat dimanfaatkan sebagai hewan model bagi manusia.
Tujuan Penelitian
1. Mengidentifikasi variasi gen (MC4R) yang berhubungan dengan obesitas pada monyet ekor panjang di Bali, Jawa Timur dan Sumatera.
2. Mengkaji variasi fenotipe obesitas pada monyet ekor panjang di Bali, Jawa Timur dan Sumatera.
3. Mendapatkan asosiasi mutasi gen MC4R dengan obesitas monyet ekor panjang
Hipotesis
1. Ada variasi fenotipe pada monyet ekor panjang gemuk. 2. Ada mutasi gen MC4R pada monyet ekor panjang. 3. Ada asosiasi mutasi pada gen MC4R dengan obesitas
5
Manfaat Penelitian
1. Memberikan informasi tentang mutasi gen MC4R pada monyet ekor panjang 2. Sebagai data dasar untuk penelitian obesitas pada manusia.
3. Memberikan gambaran gen yang ikut terlibat dalam obesitas hewan model. 4. Pengembangan penanda genetik obesitas
Kerangka Pemikiran
Saat ini, obesitas pada manusia dianggap sebagai penyakit multi kompleks dan merupakan predisposisi penyakit diabetes, kardiovaskuler dan kanker. Obesitas disebabkan oleh faktor genetik dan lingkungan atau interkasi kedua faktor tersebut. Adanya mutasi pada gen MC4R dianggap berperan dalam terjadinya obesitas. Sementara itu pada hewan model, misalnya tikus, yang dihilangkan (knock out) gen MC4Rnya menunjukkan gejala obesitas. Sebagai hewan model, monyet ekor panjang banyak dipakai dalam penelitian biomedis baik sebagai model penyakit maupun untuk pengujian obat sebelum diaplikasikan pada manusia karena monyet ekor panjang memiliki kemiripan dengan manusia. Di samping itu, hewan ini juga dapat menunjukkan gejala obesitas. Kejadian obesitas pada hewan ini banyak ditemukan di Bali terutama monyet ekor panjang yang hidup di daerah pariwisata. Walaupun demikian, penelitian tentang variasi gen terkait dengan obesitas pada monyet ekor panjang belum pernah dilakukan. Hal ini sangat penting untuk diteliti apakah kejadian mutasi gen MC4R yang terkait obesitas pada manusia juga terjadi pada monyet ekor panjang yang mengalami obesitas. Lingkungan, habitat, dan pengelolaan yang berbeda dapat menyebabkan perbedaan fenotipe obesitas. Hal ini berkaitan dengan ketersediaan pakan bagi monyet ekor panjang. Untuk itu, perlu dilakukan pendekatan genotipe dan fenotipe obesitas monyet ekor panjang yang berasal dari berbagai lokasi sehingga diperoleh gambaran obesitas pada monyet ekor panjang. Di samping itu, penelitian ini membuka peluang untuk pengembangan marka genetik obesitas pada monyet ekor panjang. Skema kerangka pemikiran disajikan pada Gambar 1.
6