LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka 1. Tomat a. Deskripsi Tomat 1) Akar
Akar tunggang dengan akar samping yang menjalar tanah. 2) Batang
Batang bulat menebal pada buku-bukunya, berambut kasar dan berwarna hijau keputihan.
3) Daun
Daun berukuran 10-40 cm dan berwarna hijau muda. Daun bersifat majemuk dan menyirip, letak berseling, berbentuk bundar telur sampai memanjang, ujung runcing dan pangkal membulat. Daun yang besar bertepi lekuk, sedangkan daun yang lebih kecil bertepi gerigi.
4) Bunga
Bunga majemuk berkumpul dalam rangkaian berupa tandan, bertangkai, mahkota berbentuk bintang dan berwarna kuning.
5) Buah
Buah buni, berdaging, berkulit tipis, mengkilap, beragam dalam bentuk maupun ukurannya dan berwarna kuning atau merah. 6) Biji
Biji banyak, pipih dan berwarna kuning kecokelatan Tomat diperbanyak dengan menggunakan biji (Dalimartha, 2003 ; Trisnawati dan Setyawan, 1994).
b. Taksonomi Tomat
Sistematika kedudukan tomat secara botanis (Rukmana,1994): Kingdom : Plantae
Divisio : Spermatophyta Sub divisio : Angiospermae Klas : Dicotyledoneae Sub Klas : Metaclamidae Ordo : Tubiflorae Famili : Solanaceae Genus : Lycopersicum
c. Kandungan Kimia dalam Tomat
Tomat mengandung alkaloid solanin, saponin, asam folat, asam malat, asam sitrat, flavonoid, protein, lemak, gula (glukosa dan fruktosa), adenin, trigolenin, kolin, tomatin, mineral (Ca, Mg, P, K, Na, Fe, sulfur dan klorin), vitamin (B111, B2, B6, C, E dan niasin) dan histamin (Dalimartha, 2003). Tomat juga mengandung provitamin A, asam folat, kaumarin, serat dan beta karoten (Arab dan Steck, 2002 dan Wirakusumah, 2006).
Selain itu, tomat mengandung kelompok flavonol dan karotenoid. Kelompok flavonol seperti kaemferol, quercetin, myrisetin dan isohamnetin, sedangkan kelompok karotenoid seperti likopen (25-76 %), fitoeten (10-12%), γ-karoten (10-11%), neurosporen (7-9%), fitofluen (4-5%), β-karoten (1-2%) dan sedikit lutein (Clinton, 1998 ; Haytowitz et al, 2007).
2. Kolesterol LDL (Low Density Lipoprotein)
Lemak hampir terdiri dari karbon (C), hidrogen (H) dan relatif kurang oksigen (O) yang menyebabkan hidrofobik (Linder, 1992). Agar lemak dapat larut dalam plasma, maka lemak perlu digabung dengan protein. Gabungan lemak dan protein disebut lipoprotein. Lipoprotein berfungsi sebagai pengangkut lemak dan kolesterol (Soeharto, 2000).
Lipoprotein disintesis di hepar. Proporsi liporotein terdiri atas seperempat sampai sepertiga bagian adalah protein dan sisanya lemak (Almatsier, 2004). Lipoprotein adalah partikel berbentuk bola dan mempunyai inti hidrofobik yang mengandung ester kolesterol dan trigliserida. Inti hidrofobik tersebut dikelilingi oleh selapis kolesterol tidak teresterifikasi, fosfolipid dan protein spesifik (apolipoprotein) (Katzung,1998). Apolipoprotein (Apo) mempertahankan struktur lipoprotein dan mengarahkan lipoprotein ke metabolisme lemak (Murray, 2003). Dari beberapa macam apolipoprotein, hanya ApoB-100 dan ApoE yang dapat dikenali oleh reseptor membran sel (Kamaluddin,1993).
Gambar 1. Metabolisme Kolesterol LDL (Sumber: Murray, 2003)
Kolesterol LDL merupakan sumber utama kolesterol (Tjokroprawiro,1989). Sekitar 65-70% kolesterol beredar di plasma berikatan dengan kolesterol LDL. Hal tersebut disebabkan oleh pembersihan kolesterol LDL berjalan lambat di plasma (Halim, 2006 dan
Kamaluddin, 1993). Kolesterol LDL merupakan lipoprotein yang meneruskan kolesterol ke reseptor kolesterol LDL di jaringan ekstrahepatik. Kebutuhan kolesterol sel-sel tubuh akan terpenuhi melalui reseptor tersebut. Reseptor tersebut juga berperan sebagai faktor penghambat sintesis kolesterol endogen di hepar (Tjokroprawiro, 1989). Tabel 1. Profil Kolesterol LDL (Ariantini dan Suryaatmadja, 2000)
Nama lain Lipoprotein beta Densitas 1,019-1,063 g/mL Diameter 20-30 nm Sifat elektroforesis gel agarose Mobilitas b Komposisi:
a. Lapisan permukaan:
-fosfolipid 20-25 % -kolesterol bebas 5-10 % - Apo B 20-24 % b. Bagian inti (bersifat hidrofobik):
-ester kolesterol 35-40 % -trigliserida 8-12 % Apoprotein utama Apo B-100 Fungsi Apo B :
a. Mempertahankan struktur LDL
b. Receptor interaction LDL dengan reseptor ApoB dan ApE
Kolesterol LDL dibentuk dari kolesterol VLDL dan Intermediate Density Lipoprotein (IDL). Trigliserida dan kolesterol endogen disekresi oleh hepar sebagai kolesterol VLDL (Halim, 2006). Sepertiga dari kolesterol VLDL diubah menjadi kolesterol LDL dan sisanya berikatan
dengan reseptor ApoE di hepar (Linder, 1992). Remnant kolesterol VLDL atau IDL tidak hanya mengandung trigliserida, kolesterol, ApoB dan ApoE, tetapi juga menjadi kolesterol LDL apabila kehilangan trigliserida dan ApoE (Pusparini,2006). Faktor-faktor yang mempengaruhi pembersihan kolesterol LDL di plasma yaitu:
a. Reseptor kolesterol LDL
Kolesterol LDL berikatan dengan reseptor kolesterol LDL. Reseptor kolesterol LDL adalah reseptor permukaan sel yang berisi ApoB-100. Selain itu, permukaan sel terdapat reseptor ApoE yang mempunyai afinitas kuat terhadap remnant kolesterol VLDL, khususnya di hepar. Peningkatan reseptor ApoE menurunkan kolesterol LDL (Halim, 2006).
Komplek reseptor-kolesterol LDL memasuki sel melalui endositosis. Di dalam endosom (lisosom), kolesterol LDL dan ApoB-100 dipisahkan dari reseptornya. Reseptor kolesterol LDL yang sudah terpisah dari komplek reseptor-kolesterol LDL kembali ke permukaan sel. Molekul kolesterol LDL sendiri dihancurkan menjadi beberapa asam amino dan kolesterol bebas (Halim, 2006).
Reseptor kolesterol LDL jalur scavenger mempunyai afinitas rendah terhadap kolesterol LDL (Murray, 2003). Reseptor kolesterol LDL jalur scavenger dipengaruhi oleh kolesterol bebas. Peningkatan kolesterol bebas intrasel menurunkan aktivitas pembentukan reseptor
kolesterol LDL (down regulation). Aktivitas down regulation
menyebabkan peningkatan kolesterol LDL (Halim, 2006).
Mutasi reseptor kolesterol LDL sangat berpengaruh terhadap kolesterol LDL. Mutasi tersebut meningkatkan kolesterol LDL. Peningkatan kolesterol LDL menyebabkan sistem scavenger makrofag bekerja keras membersihkan kolesterol LDL (Halim, 2006). Hal tersebut menyebabkan makrofag membentuk sel-sel busa (foam cell).
Pembentukan foam cell merupakan salah satu prediktor aterosklerosis. Oleh karena itu, reseptor kolesterol LDL sebagai competitor inhibitor
pembersihan kolesterol LDL melalui sistem scavenger (Tjokroprawiro, 1989).
Lima macam mutasi reseptor kolesterol LDL (Halim, 2006):
1) Mutasi Null (Rº) menyebabkan sintesis protein reseptor kolesterol LDL di retikulum endoplasmik berkurang atau tidak terbentuk. 2) Mutasi yang menyebabkan kelainan transpor intraseluler dan
kelainan kolesterol LDL di aparatus golgi.
3) Mutasi yang menyebabkan kelainan ligand ekstraseluler dan kelainan pengikatan kolesterol LDL.
4) Mutasi (R+) menyebabkan kelainan endositosis.
5) Mutasi yang menyebabkan kegagalan pelepasan kolesterol LDL dari lisosom (kelainan mutasi resiklus).
b. Partikel kolesterol LDL
Partikel kolesterol LDL mempunyai ukuran, densitas dan komponen kimia heterogen. Pola kolesterol LDL dibagi menjadi dua fenotip, yaitu fenotip A dan fenotip B. Fenotip A berukuran besar disebut kolesterol LDL peak partikel diameter. Kolesterol LDL tersebut merupakan kolesterol LDL utama. Kolesterol LDL fenotip A berjalan lambat sehingga memperpanjang waktu pembersihan kolesterol LDL. Sebaliknya, kolesterol LDL fenotip B atau small dense
LDL (sd-LDL) sangat mudah berikatan oleh jaringan perifer sehingga pembersihan kolesterol LDL berjalan cepat (Ariantini dan Suryaatmadja, 2000 dan Pusparini, 2006).
Pembentukan sd-LDL dikatalisis oleh enzim Cholesteryl Ester Transfer Protein (CETP). Peningkatan aktivitas CETP terjadi pada keadaan hiperkolesterolemia. CETP menukarkan trigliserida dari kolesterol VLDL dan IDL ke kolesterol HDL dan LDL. Kolesterol HDL dan LDL mengandung trigliserida disebut lipoprotein kaya trigliserida (TGrL). TGrL mengalami hidrolisis menjadi sd-LDL (Halim, 2006).
c. Kolesterol bebas
Kolesterol bebas meningkatkan enzim ACAT. Kandungan ACAT tikus putih sangat tinggi (Murray, 2003). ACAT mengkatalisis esterifikasi kolesterol (Halim, 2006). Penurunan ACAT menurunkan kadar kolesterol LDL (World Intelectual Property, 2000). Kolesterol
bebas menghambat enzim HMG Ko A reduktase. Penurunan HMG KoA reduktase meningkatkan pemasukan kolesterol LDL dengan meningkatkan sintesis reseptor kolesterol LDL (Halim, 2006).
d. Lipoprotein lipase
Sekresi lipoprotein dipengaruhi oleh aktivitas enzim lipoprotein lipase. Perangsangan enzim tersebut meningkatkan pembersihan kilomikron dan kolesterol VLDL. Penurunan kolesterol VLDL menurunkan kolesterol LDL (Kamaluddin, 1993).
e. Sintesis garam empedu
Stimulasi aktivitas enzim 7-α hidroksilase mengakibatkan perubahan kolesterol endogen menjadi garam empedu. Peningkatan sintesis asam empedu menyebabkan penurunan kolesterol endogen di hepar. Penurunan kolesterol endogen di hepar meningkatkan reseptor kolesterol LDL untuk memenuhi kebutuhan kolesterol di hepar. Peningkatan kebutuhan kolesterol LDL di hepar menurunkan kolesterol LDL (Fikriah dkk, 2005).
f. Karbamilasi dan glikosilasi kolesterol LDL
Proses karbamilasi kolesterol LDL oleh residu lisin menyebabkan kolesterol LDL gagal berikatan dengan reseptor kolesterol LDL, khususnya Human Monocytes Derived Macrophages (HMDM)dan sel fibroblas (Ghaffari dan Mojab, 2006). Proses glikosilasi menyebabkan kolesterol LDL terglikosilasi bersifat toksik karena dapat bergabung
dengan antibodi. Ikatan kolesterol LDL terglikosilasi dengan antibodi merusak sel endotel pembuluh darah (Tjokroprawiro, 1989).
g. Stres
Stres meningkatkan kolesterol LDL (Nyam News, 2004). Stres tikus putih disebabkan oleh perlakuan berulang kali dalam jangka waktu lama, kandang penuh dan suhu dingin. Keadaan tersebut merangsang pelepasan epinefrin (Ganong, 2003).
Epinefrin merangsang pelepasan insulin. Insulin merangsang pengeluaran enzim lipoprotein lipase. Enzim lipoprotein lipase meningkatkan kolesterol remnant VLDL. Peningkatan remnant VLDL meningkatkan kadar kolesterol LDL (Murray, 2003).
h. Genetik
Heterogenitas genetik tikus putih sebagai hewan percobaan mempengaruhi metabolisme kolesterol LDL. Faktor genetik tidak dapat dikendalikan sepenuhnya. Peneliti berusaha mengendalikannya dengan menggunakan tikus putih dari strain yang sama yaitu strain Wistar sehingga sampel bersifat homogen.
i. Kerusakan sel hepar
Kerusakan sel hepar mempengaruhi kolesterol LDL. Kolesterol LDL sebagian besar berasal dari kolesterol VLDL. Kerusakan sel hepar mengakibatkan defisiensi Microsomal Triacylglycerol Transfer Protein
Defisiensi MTTP menganggu pembentukan kolesterol VLDL. Gangguan perakitan polipeptida mencegah pembentukan ApoB-100. Penurunan sintesis kolesterol VLDL dan ApoB-100 menurunkan kadar kolesterol LDL. Dengan demikian, kerusakan sel hepar menurunkan kolesterol LDL (Murray, 2003 dan Shepherd, 2001).
j. Kerusakan sel beta pankreas
Kerusakan sel beta pankreas menurunkan insulin. Penurunan insulin menurunkan enzim lipoprotein lipase. Penurunan lipoprotein lipase menghambat pembentukan kolesterol remnant VLDL. Penurunan kolesterol remnant VLDL menurunkan kolesterol LDL (Murray, 2003).
k. Hormon tiroid
Hormon tiroid mempengaruhi metabolisme karbohidrat, protein dan lemak (Sacker dan McPherson, 2004). Tikus normal bersifat hipertiroid (Martin et al, 1983). Hormon tiroid meningkatkan jumlah reseptor kolesterol LDL di hepar (Ganong, 2003). Peningkatan jumlah reseptor kolesterol LDL di hepar menurunkan kolesterol LDL.
3. Mekanisme Penurunan Kolesterol LDL oleh Tomat
Senyawa kimia tomat yang berperan dalam penurunan kadar kolesterol LDL adalah likopen, beta karoten, niasin, narigenin, esceulogenin dan flavonol (kaemferol, quersetin dan myrisetin) (gambar 2)
Gambar 2. Mekanisme Karotenoid dan Flavonol Tomat terhadap Penurunan Kolesterol LDL
(Sumber: Zern L.T dan Fernandez L.M. 2005 )
a. Likopen (C40 H56)
Likopen merupakan pigmen berwarna merah. Likopen ditemukan pada buah dan sayuran, seperti tomat, semangka, anggur merah, pepaya, jambu merah, wortel, ubi merah, apel dan aprikot (Agarwal dan Rao, 2000 dan Shi dan Maguer, 2000). Kandungan likopen paling banyak di tomat (Campbell et al, 2004).
Likopen merupakan hidrokarbon poliena dengan rantai asiklik tak jenuh dan mempunyai 13 ikatan rangkap, 11 di antaranya ikatan rangkap yang tersusun linier (gambar 3) (Ferreiara et al, 2000). Likopen mudah mengalami degradasi melalui proses isomerasi dan oksidasi karena pengaruh cahaya, oksigen, pemanasan, pengeringan, pengelupasan, penyimpanan dan pengasaman (Agarwal dan Rao, 2000).
Gambar 3. Struktur Kimia dan Metabolisme Likopen dalam Tubuh (Sumber: Quan Hu et al. 2005)
Metabolisme likopen dalam tubuh terjadi bersamaan dengan metabolisme lemak. Setelah lemak dicerna oleh enzim lipase pankreas di dalam duodenum dan diemulsi oleh garam empedu menjadi misel- misel, misel yang mengandung likopen memasuki mukosa sel usus melalui difusi pasif. Setelah misel diserap oleh usus, likopen dibawa oleh kilomikron ke aliran darah melalui sistem limfatik. Likopen didistribusikan ke jaringan terutama melalui kolesterol LDL (Clinton, 1998).
Likopen sebagai agen hiperkolesterolemik terlibat pengaturan kadar kolesterol LDL melalui penghambatan enzim HMG-KoA reduktase. Penghambatan enzim tersebut menurunkan sintesis kolesterol dari mevalonat di hepar maupun penurunan sintesis kolesterol dari asetat di makrofag. Selain itu, likopen meningkatkan reseptor kolesterol LDL di hepar (Rao, 2002). Penghambatan enzim
HMG-KoA reduktase dan peningkatan reseptor kolesterol LDL di hepar menurunkan kolesterol LDL.
b. Beta karoten (C40H56)
Beta karoten merupakan karotenoid hidrokarbon dengan rantai ujung berstruktur sikloheksena. Beta karoten adalah produk dari reaksi siklisasi rantai ujung asiklik likopen (Paiva et al,1999).
Gambar 4. Metabolisme dan Struktur β-karoten
(Sumber: Haila K. 1999)
Penyerapan beta karoten dipengaruhi oleh cantasentin dan garam empedu. Pengangkutan beta karoten melalui misel meningkatkan penyerapan usus sedangkan garam empedu memperlambat penyerapan beta karoten (Olson, 1994). Beta karoten meningkatkan aktivitas reseptor kolesterol LDL di makrofag dan menurunkan sintesis kolesterol di hepar (Fuhrahman et al, 1997).
c. Niasin (Vitamin B3)
Niasin berpengaruh secara tidak langsung terhadap kadar kolesterol LDL. Niasin menekan sekresi kolesterol Very low Density Lipoprotein (VLDL) di hepar melalui penurunan inhibisi aliran asam lemak bebas di jaringan adiposa. Keadaan tersebut mengurangi pembentukan kolesterol VLDL, IDL dan LDL (Rahayu, 2005). Apabila kolesterol VLDL menurun, maka kolesterol LDL akan menurun. Selain itu, niasin menurunkan trigliserida (Kamaluddin, 1993).
d. Narigenin (C15H12O5)
Narigenin adalah flavonoid utama tomat. Kandungan kimia tersebut banyak ditemukan di kulit tomat. Narigenin secara simultan dibentuk bersamaan dengan pematangan buah. Selain itu, narigenin masih ditemukan di daging tomat berbentuk glikosida (Verhoeyen et al, 2001).
Narigenin menurunkan sekresi ApoB dan kolesterol LDL melalui penghambatan enzim asil KoA transferase (ACAT) (Kurowska et al, 2000). ACAT berfungsi mengubah kolesterol bebas di retikulum endoplasma menjadi ester kolesterol Penurunan ACAT menurunkan sintesis ester kolesterol. Penurunan ester kolesterol menurunkan kolesterol LDL (Davalos et al, 2006).
e. Esculeogenin A
Esculeogenin A merupakan senyawa sapogenol baru tomat. Berdasarkan penelitian Yukio et al (2007), esculeogenin A merupakan bentuk aglikon dari esculoside A karena esculeogenin A merupakan senyawa spirosolane tipe glikosida. Kandungan senyawa tersebut 4 kali lebih tinggi daripada likopen tomat. Manfaat utama esculeogenin A adalah penurunan kolesterol. Esculeogenin A menghambat esterifikasi kolesterol di makrofag dengan mekanisme penghambatan enzim ACAT-1 dan ACAT-2. Penghambatan ACAT menurunkan kadar kolesterol LDL (World Intelectual Organization, 2000).
f. Flavonol
Buah dan sayuran merupakan sumber utama flavonol. Flavonol menurunkan kolesterol LDL teroksidasi di makrofag. Ada lima macam flavonol yang penting menurunkan insidensi penyakit jantung, seperti
quercetin, myricetin, kaemferol, rutin dan morin. Flavonol tersebut secara in vitro menurunkan kolesterol LDL terglikosilasi (Ghafari dan Mojab, 2006).
Flavonol ditemukan di kulit dan daging tomat. Quercetin paling banyak ditemukan di kulit tomat. Kaemferol ditemukan di seluruh daging buah, terutama pericarp maupun collumela dan ditemukan di kulit tomat (Ghafari dan Mojab, 2006). Quercetin dipecah menjadi rutin oleh mikroorganisme usus di tubuh (Manach et al, 1996).
Mekanisme kaemferol dan myricetin menurunkan kadar kolesterol LDL terjadi secara tidak langsung melalui penghambatan glikosilasi dan karbamilasi kolesterol LDL dan secara langsung menghambat enzim HMG Ko-A reduktase dan ACAT. Pada keadaan terglikosilasi, kolesterol LDL tidak dapat dikenali oleh reseptor kolesterol LDL di hepar sehingga kadar kolesterol LDL meningkat (Ghafari dan Mojab, 2006).
Mekanisme langsung quercetin dan rutin menurunkan kolesterol LDL melalui penghambatan enzim sintesis kolesterol (World Intelectual Organization, 2000). Penghambatan HMG-KoA reduktase di hepar menurunkan sintesis kolesterol endogen. Keadaan tersebut menyebabkan peningkatan aktivitas pembentukan reseptor kolesterol LDL di hepar. Penghambatan ACAT di beberapa jaringan menyebabkan penurunan ester kolesterol. Kedua keadaan tersebut menurunkan kolesterol LDL (Kamaludin, 1993 ; World Intelectual Organization, 2000).
Keterangan: : memacu : menghambat : meningkatkan : menurunkan
: Variabel yang akan diteliti
: Zat penginduksi hiperkolesterolemik
LDL : Low Density Lipoprotein
HMG : Hydroxy Methyl Glutaril
ACAT : Acyl Co-A transferase CE : Cholesteryl Ester
C. Hipotesis
Pemberian jus tomat (Lycopersicum esculentum Mill) menurunkan kadar kolesterol LDL tikus putih (Rattus norvegicus).