Suatu radikal bebas mampu menyerang sel-sel tubuh yang sehat menyebabkan sel-sel tersebut kehilangan struktur dan fungsinya. Radikal bebas merupakan suatu molekul yang memiliki satu atau lebih elektron bebas (tidak berpasangan) yang sangat reaktif pada orbit atomik atau molekuler, ditimbulkan oleh suatu reaksi kimia yang disebut oksidasi (Martha dkk., 2013).
Oksidasi adalah sejenis pembakaran dan selalu merusak apapun yang dioksidasinya. Unsur oksigen yang mengisi 20% dari atmosfer udara dapat berikatan secara kimia dengan subtansi asli, baik itu besi, selulosa atau hidrokarbon, untuk membentuk senyawa yang baru. Istilah oksidasi sebenarnya berarti penambahan oksigen, sekarang telah diperluas oleh para ahli kimia merumuskan oksidasi sebagai setiap reaksi kimia yang melibatkan hilangnya sebuah elektron dari sebuah atom. Pelepasan elektron dari atom sesungguhnya adalah keahlian utama dari radikal bebas. Oksidasi selalu berkaitan dengan pelepasan energi, biasanya dalam bentuk panas (Yongson, 2005).
Reaksi oksidasi suatu molekul terdiri dari 3 tahap, yaitu: inisiasi, propagasi dan terminasi. Salah satu reaksi oksidasi dapat disebabkan oleh oksigen. Tahap inisiasi adalah tahapan pembentukan radikal bebas sebagai tahap awal reaksi oksidasi. Setelah radikal bebas terbentuk, tahapan selanjutnya yaitu tahap propagasi. Tahap propagasi adalah tahapan reaksi radikal bebas dengan oksigen membentuk radikal peroksi dan selanjutnya
dapat mengambil hidrogen dari molekul tak jenuh yang lain menghasilkan peroksida dan radikal bebas baru. Dengan demikian, mulai terjadi reaksi penyebaran dan reaksi akan terjadi berulang-ulang sehingga bersifat sebagai reaksi berantai. Reaksi pada tahap propagasi akan diikuti tahap terminasi yang merupakan tahapan akhir dari reaksi oksidasi. Tahap terminasi terjadi jika radikal bebas bereaksi sendiri menghasilkan produk yang stabil. Salah satu contoh mekanisme reaksi oksidasi yaitu sebagai berikut:
Tahap inisiasi: → • + • Tahap propagasi: • + → OO• OO• + → OO + • Tahap terminasi: • + • → − • + OO• → OO
(Hapsari dan Siti, 2014) Beberapa radikal bebas dan oksidan-oksidan lebih dikenal sebagai Reactive Oxygen Species (ROS) yang aktif di dalam organisme hidup. ROS diproduksi secara terus-menerus di dalam tubuh manusia sebagai konsekuensi dan proses metabolisme normal. ROS diproduksi oleh banyak jalur dan metabolisme. Kebanyakan oksidan diproduksi sel terjadi sebagai:
a. Konsekuensi metabolisme aerobik normal: sekitar 90% oksigen digunakan oleh sel yang dikonsumsi oleh sistem transport elektron mitokondria
b. Oksidatif meledak dari fagosit (sel darah putih) sebagai bagian dari mekanisme bakteri dan virus yang dibunuh dan protein asing (antigen) yang terdenaturasi
c. Metabolisme senyawa beracun (xenobiotik), yaitu detoksifikasi zat-zat beracun
Jenis ROS diantaranya radikal hidroksil, superoksida yang anion radikal, nitrat oksida radikal, peroksida lipid hipoklorit radikal, dan lain sebagainya. Semua mampu bereaksi dengan membrane lipid, asam nukleat, protein, dan enzim, dan molekul kecil lainnya yang dapat menyebabkan kerusakan sel (Percival, 1996).
Radikal bebas hidroksil biasanya tidak terjadi pada sistem yang hidup karena kuatnya ikatan antara atom-atom hidrogen dan oksigen di dalam molekul air. Tetapi, jika seseorang terpejan radiasi ionisasi, ikatan ini dapat dipecah oleh radiasi sehingga terbentuk radikal hidroksil. Inilah dasar dari penyakit radiasi yaitu kerusakan yang mengerikan, sering kali mematikan, yang terjadi pada orang-orang yang terkena radiasi dalam dosis besar. Jika radiasi hidroksil menyerang DNA, maka reaksi berantai terjadi di sepanjang molekul DNA dan menimbulkan kerusakan serta mutasi pada bahan genetik. Reaksi berantai ini bahkan bisa menyebabkan putusan tali DNA. Tubuh memperbaiki kerusakan dengan proses replikasi perbaikan DNA yang alami,
tetapi perbaikan yang tidak sempurna akan menghasilkan DNA yang telah berubah dan bisa menimbulkan kanker.
11. Antioksidan
Tubuh tidak dapat berfungsi tanpa radikal bebas karena radikal bebas terlibat dalam berbagai reaksi kimia yang penting. Tetapi jika radikal bebas diproduksi lebih banyak daripada yang diperlukan oleh tubuh, atau jika metode pengolahan radikal bebas dari tubuh tidak memadai, maka kita berada dalam kesulitan. Oleh karena itu, dibutuhkan suatu antiokasidan. Antioksidan adalah bahan yang menghambat atau mencegah keruntuhan, kerusakan atau kehancuran akibat oksidasi (Yongson, 2005). Antioksidan mampu menstabilkan atau menonaktifkan radikal bebas sebelum mereka menyerang sel-sel. Antioksidan ini bekerja dengan mendonorkan atom hidrogen ke radikal hidroksil sehingga terbetuk air: H+ + OH- → H2O. Dengan kata lain, dua radikal aktif yang berbahaya bergabung membentuk sebuah molekul yang tidak berbahaya yaitu air.
Antioksidan dapat berasal dari dalam tubuh (endogen) atau tambahan dari luar tubuh (eksogen). Komponen-komponen yang termasuk yaitu:
1. Antioksidan turunan nutrisi. Contohnya asam askorbat (vitamin C), tokoferol dan tokotrineol (vitamin E), karotenoid, dan komponen lain dengan bobot molekul yang rendah seperti glutation dan asam lipoat.
2. Enzim antioksidan. Contohnya adalah Superoksida dismutase, glutation peroksidase, dan glutation reduktase, yang mengkatalisis reaksi pemadaman radikal bebaas
3. Logam pengikat protein, seperti ferritin, laktoferrin, albumin, dan seruloplasmin yang menyerap besi bebas dan ion tembaga yang mampu mengkatalisis reaksi oksidatif.
4. Adanya banyak fitonutrisi antioksidan lain dalam makanan yang berasal dari tumbuhan.
(Percival, 1996) Salah satu antioksidan alami dari dalam tubuh yang paling efektif adalah α-tocopherol (vitamin E), larut dalam lemak. Vitamin C juga merupakan antioksidan yang kuat, tetapi larut dalam air. Antioksidan dapat digolongkan berdasarkan fungsinya menjadi lima yaitu :
1. Antioksidan primer
Antioksidan primer berfungsi untuk mencegah terbentuknya radikal bebas baru karena antioksidan tersebut dapat merubah radikal bebas yang ada menjadi molekul yang stabil. Antioksidan primer bekerja untuk mencegah pembentukan senyawa radikal bebas baru dengan cara mengubah radikal bebas yang ada menjadi molekul yang berkurang dampak negatifnya, sebelum radikal ini sempat bereaksi. Contoh antioksidan ini adalah enzim SOD yang berfungsi sebagai pelindung hancurnya sel-sel dalam tubuh serta mencegah proses peradangan karena radikal bebas
2. Antioksidan sekunder
Antioksidan sekunder berfungsi sebagai senyawa penangkap radikal bebas serta mencegah terjadinya reaksi berantai sehingga tidak terjadi kerusakan yang lebih besar. Contoh antioksidan sekunder: vitamin E, vitamin C, beta karoten, likopen, bilirubin, dan albumin. 3. Antioksidan tersier
Antioksidan tersier merupakan senyawa yang memperbaiki sel-sel dan jaringan yang rusak karena serangan radikal bebas. Contoh enzim yang memperbaiki DNA pada inti sel adalah metionin sulfoksi dan reduktase. Adanya enzim-enzim perbaikan DNA ini berguna untuk mencegah penyakit kanker dan degeneratif lainnya.
4. Oxygen scavenger
Antioksidan yang termasuk oxygen scavenger mengikat oksigen sehingga tidak mendukung reaksi oksidasi.
5. Chelators dan seguesstrants
Chelators dan seguesstrants merupakan senyawa antioksidan yang mengikat logam yang mampu mengkatalisis reaksi oksidasi.
(Purba dan Martono, 2009) 12. Vitamin E
Vitamin E pertama kali ditemukan oleh Evans dan Bishop pada tahun 1922 sebagai nutrien esensial dalam fungsi reproduksi. Vitamin E terdiri dari dua grup yaitu tokoferol dan tokotreniol, keduanya disebut tokokromanol. Dua sub grup dari tokromanol dapat diklasifikasikan menjadi
isomer ang berbeda, aitu α-, β-, γ-, dan δ- tergantung pada jumlah dan posisi gugus metil pada cincin kromonal (Marthadkk., 2013). Akan tetapi, ang dimaksud dengan vitamin E selama ini adalah α-tokoferol.
O HO CH3 H3C CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
Gambar 9. Struktur Vitamin E (α-tokoferol)
Vitamin E merupakan senyawa tidak larut dalam air tetapi larut dalam minyak, lemak, alkohol, aseton, eter, kloroform, benzene, dan pelarut organik lainnya. Vitamin E stabil pada pemanasan dan tidak bersifat basa jika tidak ada oksigen dan tidak terpengaruh oleh asam pada suhu di atas 100°C. Jika terkena oksigen yang ada di dalam udara, akan teroksidasi secara perlahan-lahan. Bila terkena cahaya, secara bertahap warnanya akan menjadi gelap. Sumber alami yang paling banyak mengandung vitamin E adalah minyak tak jenuh, seperti minyak hati ikan cod, minyak jagung, minyak kacang kedelai, dan minyak biji bunga matahari. Vitamin E berfungsi sebagai antioksidan chain-breaking yaitu mencegah reaksi radikal bebas dan disfungsi mitokondria akibat stres oksidatif. Vitamin E berperan pada regulasi sinyal seluler, proliferasi sel, dan ekspresi gen, serta memicu radikal peroksil lipid dengan menyumbangkan hidrogen, bereaksi dengan oksigen reaktif, serta spesies nitrogen. Pada studi in vivo, vitamin E berperan pada penghambatan tahap inisiasi dan propagasi (Machlin, 1984).
