KAJIAN PUSTAKA
2.2 Radikal Bebas
2.5.3 Hubungan antara rokok dan kadar Nitric Oxide (NO)
2.5.3 Hubungan antara rokok dan kadar Nitric Oxide (NO)
Sejumlah penelitian telah menunjukkan bahwa perokok kronis memiliki peningkatan risiko untuk penyakit arteri serebral dan koroner. Hal ini karena pada perokok kronis terjadi stress oksidatif yang diakibatkan oleh superoksida dan sejumlah besar spesies oksigen reaktif lainnya (ROS) yang berujung pada akumulasi kerusakan oksidatif pada berbagai macam sel dalam tubuh salah satunya adalah sel endotel (Benjamin, 2011; Selim dkk., 2013). Sel-sel endotel merupakan sel yang secara konstitutif mensintesis nitrit oxide (NO) dari l-arginin oleh enzim endogen, NO synthase, untuk meregulasi pembuluh darah, aliran darah lokal, dan perfusi jaringan. Konsentrasi NO yang rendah dalam plasma merupakan gejala terjadinya disfungsi endotel dan sangat terkait dengan kebiasaan merokok jangka panjang (Tsuchiya et al., 2002). Kondisi ini bisa mempercepat insufisiensi arteri koroner dan vasokonstriksi di banyak jaringan yang berbeda.
NO berperan dalam mengaktifkan reseptor soluble guanylate cyclase
(sGC) pada otot polos pembuluh darah, yang menghasilkan pembentukan cyclic guanosine monophosphate (cGMP). Hal ini mengaktifkan berbagai jalur sinyal dan efek fungsional yang meliputi vasodilatasi pembuluh darah. Aktivitas NADPH oksidase (Nox1 dan Nox2) akan menghasilkan superoksida (O2-) dan aktivitas NOX4 akan menghasilkan hidrogen peroksida (H2O2), ROS kemudian dapat berpartisipasi dalam jalur sinyal, tetapi juga dapat menyebabkan cedera selular. O2- adalah scavenger NO yang mengurangi bioavailabilitas NO dengan membentuk peroxynitrite (ONOO-) yang juga dapat menyebabkan cedera selular.
29
H2O2 dapat bereaksi dengan logam berat untuk membentuk senyawa hidroksil yang sangat reaktif dan bersifat radikal (OH-) (De Silva dan Faraci, 2013).
Gambar 2.4 Modifikasi Interaksi antara Reactive Oxygen Species (ROS) dan
Nitric Oxide (De Silva dan Faraci, 2013)
Telah banyak diketahui hubungan antara merokok dan penyakit pembuluh darah, dan telah diketahui secara umum pula bahwa rokok akan merusak sel-sel endotel vaskular. Integritas endotel sangat penting untuk fungsi homeostatis pembuluh darah dan untuk menjaga keadaan nontrombotik dan nonatherogenic (Guo dkk., 2006). NO merupakan vasodilator kuat yang menghambat perputaran matriks ekstraselular dan dengan demikian dapat memodifikasi sifat mekanik
30
dinding arteri (Van Hove dkk., 2009). Rahman dan Laher (2007) melaporkan bahwa sekresi NO pada vena saphena pada manusia yang tidak merokok secara signifikan lebih tinggi daripada yang dari vena perokok berat. Dengan menggunakan antagonis NO, NG-monomethyl-l-arginin, beberapa peneliti telah menemukan penurunan kemampuan vasodilatasi pembuluh darah pada perokok (Vleeming dkk., 2002). Dalam penelitian lain, pengukuran nitrit dari arteri femoral dan karotis setelah paparan asap rokok jangka pendek dan jangka panjang memberikan bukti bahwa rokok mengurangi bioavaibility NO. Selanjutnya, kadar NO kembali normal setelah 3 minggu pasca penghentian paparan asap rokok (Guo dkk., 2006).
Gangguan sekresi NO diduga terkait dengan berkurangnya sintesis atau aktivitas endothelial NO synthase (eNOS) (Burnett, 2004). Belakangan diketahui, baik peningkatan dan penurunan ekspresi mRNA eNOS telah dilaporkan berhubungan dengan paparan asap rokok dalam berbagai model eksperimental. Asap rokok telah terbukti menghambat kerja eNOS pada arteri pulmonalis (Wagner dkk., 2007) dan pada penelitian lain menekan eNOS sebesar 52% pada kultur sel endotel (Wang dkk., 2000). Hal ini diperkuat dengan penelitian lain yang menyebutkan bahwa penghentian paparan asap rokok akan mengembalikan ekspresi eNOS menjadi normal setelah 16 minggu (Guo dkk, 2006). Telah dilaporkan bahwa asap rokok mengandung banyak sekali radikal bebas seperti nitrogen oksida, hidrogen peroksida, hidrogen sianida, dan akrolein yang secara langsung mempengaruhi ekspresi eNOS (Bindar, 2000; Guo dkk., 2006; Arief, 2007).
31
2.6 L-Arginine
Arginine merupakan salah satu jenis asam amino yang dikelompokkan bersama histidine dan lisin secara biokimiawi. Arginine merupakan asam amino semi-esensial yang artinya tubuh dapat memproduksi asam amino ini dalam jumlah kecil, sehingga asupan dari luar masih diperlukan (Garrett dan Grisham, 2012).
Gambar 2.5 Struktur Kimia L-Arginine
(https://commons.wikimedia.org/wiki/File:L-arginine_ethyl_ester.png)
L-Arginine (2-amino-5-guanidinovaleric acid) merupakan asam amino dasar yang terdapat dalam cairan fisiologis tubuh (Wu dkk., 2009). L-Arginine banyak terdapat dalam seafood, jus semangka, kacang-kacangan, biji, alga, daging, konsentrat proteinasi, dan isolaso protein kedelai, namun rendah dalam susu yang berasal dari mamalia. Survei menunjukkan bahwa konsumsi harian orang dewasa di America (US) sebesar 4,4 gram/hari dan sebanyak 25% dari seluruh orang mengkonsumsi dalam jumlah <2,6 gram/hari, yang merupakan konsumsi arginin dibawah kadar optimal (Wu dkk., 2009).
32
Gambar 2.6
Metabolisme L-Arginine (Ricciardolo dkk., 2004)
Di dalam tubuh, L-arginine diangkut ke dalam sel melalui jalur cationic amino acid transport (CAT) dan dapat dimetabolisme oleh dua kelompok enzim.
Nitric oxide synthase (NOS) mengkonversi L-arginine menjadi Nitric Oxide (NO) dan L-citrulline dalam dua langkah dengan NG-hydroxy-l-arginine sebagai senyawa antara. L-citrulline dapat dikonversi oleh argininosuccinate menjadi L-arginine. NOS konstitutif akan diaktifkan dengan meningkatnya konsentrasi Ca2+ intraseluler. Arginase akan memetabolisme L-arginine menjadi L-ornithine. Lipopolisakarida (LPS) dan beberapa sitokin berperan dalam meningkatkan transportasi L-arginine dan memicu aktivitas arginase. NG-hydroxy-l-arginine
33
dapat menurunkan aktivitas arginase. Sedangkan NO dapat mengikat kelompok thiol dan membentuk S-nitrosothiol (R-SNO) (Ricciardolo dkk., 2004).
Arginine dibutuhkan dalam berbagai proses fisiologi tubuh termasuk modulasi sistem imun, penyembuhan luka, sekresi hormone, tonus vaskuler, dan fungsi endotel. Arginine juga merupakan precursor dari prolin, sehingga kadar arginin yang cukup diperlukan untuk membantu proses deposisi kolagen, angiogenesis, dan kontraksi luka. Arginine memiliki peran dalam meningkatkan sistem kekebalan tubuh, dan merangsang kesembuhan luka baik pada individu sehat maupun sakit. Pada kondisi stress psikologis, kebutuhan metabolisme arginin meningkat, sehingga pemberian arginin pada terapi penyembuhan luka menunjukkan hasil yang lebih baik (Guo dan DiPietro, 2010).
L-Arginine merupakan salah satu substansi yang meregulasi sintesis Nitric Oxide (NO), produksi antibodi dan perkembangan sel B, ekspresi reseptor sel T yang menyebabkan L-Arginine penting dalam sistem kekebalan bawaan (innate immune system) dan sistem kekebalan dapatan (adaptive immune system). L-Arginine merupakan prekursor dalam sintesis NO yang dilakukan oleh nitrit oksida sintase (Nitric Oxide Synthase/ NOS). NO merupakan molekul pengirim sinyal terhadap setiap jenis sel yang meregulasi jalur metabolisme, sehingga perlu dilakukan penelitian terhadap nutrisi arginin. Kekurangan L-Arginine dalam diet akan menyebabkan gangguan sistesis NO pada mamalia (Wu dkk., 2009; Lewis dan Langkamp-Henken, 2000).
34