Radikal bebas merupakan senyawa atau molekul yang pada kulit terluarnya terdapat elektron yang tidak berpasangan. Radikal bebas akan menyerang atau menarik elektron di sekelilingnya. Di dalam tubuh, radikal bebas juga dihasilkan melalui proses metabolisme sel normal, peradangan atau inflamasi, kekurangan gizi, akibat polusi, asap rokok, dan lingkungan. Keadaan hiperurisemia, yaitu kondisi asam urat dalam darah meningkat juga dapat menyebabkan kenaikan sejumlah radikal bebas atau spesies oksigen reaktif (SOR) di tubuh (Winarsi 2007).
Pembentukan radikal bebas terjadi dalam beberapa tahap reaksi. Pertama adalah tahapan inisiasi yang merupakan tahapan awal pembentukan radikal bebas. Tahap kedua adalah tahap propagasi atau pemanjangan rantai radikal. Propagasi akan terjadi secara terus-menerus sebab reaksi ini
menghasilkan radikal bebas (R•) lainnya
yang akan bereaksi dengan senyawa lainnya. Tahap akhir atau terminasi yaitu tahap bereaksinya senyawa radikal dengan radikal lain atau dengan penangkal radikal, sehingga potensi propagasinya rendah (Gambar 1).
Kerusakan oksidatif pada senyawa lipid terjadi ketika senyawa radikal bebas
bereaksi dengan senyawa asam lemak tak jenuh majemuk (poly unsaturated fatty acid
atau PUFA) yang disebut juga peroksidasi lipid. Peroksidasi lipid berlangsung secara terus menerus, sebab reaksi ini menghasilkan adikal bebas yang lain, sehingga peroksidasi belangsung secara lebih lanjut. Pada umumnya peroksidasi lipid dapat dibagi menjadi tiga tahapan yaitu inisiasi, propagasi dan terminasi (Murray et al. 2003).
Reaksi radikal bebas dengan PUFA
akan menghasilkan lipid bebas (R•). Lipid
bebas yang bereaksi dengan oksigen akan
membentuk radikal peroksi lipid (ROO•).
Apabila radikal peroksi lipid tersebut bereaksi dengan PUFA lain maka akan membentuk lipid hidroperoksida (ROOH) dan lipid bebas yang baru dan reaksi ini berlansung terus menerus. Hal ini disebabkan adanya lipid bebas baru yang terbentuk sehingga reaksi berlanjut. Faktor perkembangan peroksdasi lipid yaitu pembentukan radikal oksigen bebas, keberadaan substrat lipid, dan aktivitas antioksidan (Miller et al. 1998).
Reaksi peroksidasi lipid dimulai dari pengambilan pengambian sebuah atom hydrogen dari gugus metilena pada PUFA yang dilakukan oleh radikal bebas. Tahap ini merupakan proses pembentukan radikal bebas karbon (-*CH-) yang disebabkan adanya penghilangan satu atom H pada CH2. Hal tersebut terjadi karena adanya ikatan rangkap pada asam lemakyang dapat melemahkan ikatan antara atom C dan H yang berdekatan dengan ikatan rangkap, menyebabkan atom H mudah berikatan dengan radikal bebas.
Tahap berikutnya merupakan penstabilan radikal bebas karbon melalui penataan ulang ikatan rangkap, sehingga terbentuknya senyawa diena terkonjugasi. Jika diena terkonjugasi ini berikatan dengan O2 maka akan terbentuk radikal lipid peroksida (ROO*). Radikal lipid peroksida ini akan memudahkan pengambilan atom hidrogen dari molekul lipid lain. Selanjutnya. Radikal peroksida ini bergabung dengan atom H yang lain membentuk Lipid Hidroperoksida dan radikal bebas yang baru. Selain itu, radikal peroksida ini dapat membentuk peroksida siklik yang disebut endoperoksida (Gambar 2). Proses ini akan berhenti jika radikal lipid peroksida bereaksi dengan radikal bebas yang lain seperti senyawa antioksidan atau senyawa biologi seperti protein.
3
Menurut Yagi (1994) konsentrasi lipid peroksida dapat diukur dengan metode asam tiobarbiturat (TBA) yang mengukur adanya malondialdehia (MDA) sebagai produknya. TBA akan bereaksi dengan gugus karbonil dari MDA, yaitu satu molekul MDA akan berikatan dengan dua molekul TBA sehingga membentuk senyawa kompleks warna (Halliwel dan Gutteridge 1999) (Gambar 3).
Inisiasi RH + OH• → R• +H2O
Propagasi RH + R• → R• + RH
Terminasi R• + R• → RR
Gambar 1 Reaksi tahapan pembentukan radikal bebas
Gambar 2 Reaksi peroksidasi lipid (Murrayet al 2001)
Gambar 3 Reaksi antara TBA denganMDA (Halliwel & Gutteridge 1999)
Efek Kondisi Hiperurisemia terhadap Jumlah Radikal Bebas
Beberapa penelitian yang telah dilakukan melaporkan bahwa keadaan meningkatnya konsentrasi asam urat dalam darah dapat meningkatkan kerusakan oksidatif pada beberapa kondisi. Keadaan meningkatnya konsentrasi asam urat dalam darah disebut juga dengan hiperurisemia. Hiperurisemia biasanya diakibatkan oleh
kelebihan produksi asam urat atau adanya gangguan ekskresinya di ginjal. Konsentrasi asam urat dapat meningkat seiring dengan bertambahnya umur dan bobot badan. Faktor makanan juga berpengaruh terhadap hiperurisemia di antaranya konsumsi alkohol tinggi yang akan meningkatkan produksi purina dan menurunkan ekskresi asam urat, dan konsumsi makanan berpurina tinggi, seperti daging dan makanan laut.
Keadaan hiperurisemia dapat menyebabkan kenaikan sejumlah radikal bebas atau spesies oksigen reaktif (SOR) di tubuh yang juga mempunyai andil dalam perkembangan penyakit degeneratif (Winarsi 2007). Pembentukan asam urat yang tinggi akan membebaskan radikal superoksida dan hidrogen peroksida melalui aktivasi enzim xantin oksidase (Haidari et al. 2009). Radikal bebas tersebut dapat merusak sel endotel pembuluh darah dan menimbulkan berbagai kondisi klinis seperti gangguan ginjal dan meningkatkan resiko penyakit jantung koroner dan stroke.
Radikal bebas yang bereaksi dengan lipid membran sel dapat menyebabkan pembentukan lipid peroksida yang merugikan bagi tubuh apabila terdapat dalam jumlah yang berlebih.
Studi epidemiologi menunjukkan bahwa terdapat korelasi positif antara kosentrasi asam urat dalam plasma dan resiko penyakit jantung (Benzie & Strain dalam Santos et al.
1999). Safaati (2007) dalam laporan penelitiannya menyebutkan bahwa kenaikan konsentrasi asam urat meningkatkan lipid peroksida darah. Kenaikan tersebut terjadi karena aktivitas enzim xantin oksidase yang mengubah xantin menjadi hipoxantin selanjutnya membentuk asam urat melalui serangkaian reaksi oksidasi. Rangkaian pembentukan asam urat tersebut menghasilkan sejumlah radikal superoksida, sehingga berakibat pada peningkatan konsentrasi lipid peroksidanya (Halliwel & Gutteridge 1999).
Makanan yang dapat menyebabkan peningkatan konsentrasi asam urat diantaranya alkohol berlebih dan makanan berpurina tinggi seperti daging atau makanan laut serta anggur, keju, kacang- kacangan, ikan kecil, sarden, hati, ginjal, dan krim (Choi et al. 2004 dalam Luk dan Simkin 2005). Fruktosa juga merupakan salah satu senyawa yang dapat menyebabkan terjadinya hiperurisemia. Fruktosa mempercepat katabolisme adenina. Penelitian terbaru menunjukkan konsumsi
lima apel dapat meningkatkan asam urat darah sebesar 35% dalam enam jam setelah apel dikonsumsi (Luk & Simkin 2005)
Peroksidasi Lipid dalam Hati
Hati merupakan salah satu organ terbesar pada manusia dengan bobot sekitar 1.5 kg. Beberapa pembuluh darah masuk dan keluar dari hati, seperti vena hepatika dan arteri hepatika. Walaupun bobot hati hanya sekitar 2-3% dari bobot tubuh, namun hati terlibat dalam 25-30% pemakaian oksigen. Organ hati merupakan pusat dari metabolisme dalam sebagian besar hewan (Ganong 1971). Oleh karena itu kerusakan sel hati dapat berakibat sangat fatal bagi kelancaran metabolisme tubuh. Organ ini berfungsi dalam proses detoksifikasi senyawa-senyawa toksik, sekresi produk akhir metabolisme seperti bilirubin, amonia, urea, hematologik, sistem imun tubuh, serta berperan dalam proses metabolisme biomolekul (protein, karbohidrat, dan hormon) (Kaplan dan Pesce 1989).
Membran-membran mikrosom hati sangat rentan terhadap peroksidasi lipid, karena membran tersebut banyak sekali mengandung asam lemak tak jenuh. Proses peroksidasi lipid pada mikrosom hati dapat berlangsung secara enzimatis dan nonenzimatis. Proses secara enzimatis yaitu peroksidasi lipid bergantung oleh NADPH, sedangkan secara nonenzimatis yaitu peroksidasi lipid yang bergantung oleh ion Fe3+, ion ini berfungsi sebagai pengkompleks ADP, pirofosfat, dan EDTA (Halliwel dan Gutteridge 1999).
Peningkatan konsentrasi lipid peroksida dapat menyebabkan awal rusaknya sel hati dan akan menyebabkan terjadinya nekrosis hati. Menurut Yagi (1994) apabila konsentrasi lipid peroksida di hati meningkat, maka lipid peroksida ini dapat merusak sel hati sehingga peroksida akan keluar dari hati menuju pembuluh darah dan dapat merusak organ atau jaringan lain.
Lipid peroksida merupakan molekul yang stabil pada suhu tubuh. Ion logam transisi seperti besi (Fe), dan tembaga (Cu) dapat mengkatalisis penguraian lipid peroksida tersebut hingga membentuk produk yang berbahaya seperti epoksida, keton, asam, dan aldehid. Dua diantara sejumlah aldehid yang dihasilkan adalah malonildehida dan 4-hidroksinonenal yang dapat menyerang protein terutama pada gugus tiol (-SH) dan gugus amin (-NH2), sehingga enzim-enzim yang membutuhkan
senyawa tersebut untuk aktivitasnya akan mengalami hambatan bila proses peroksidasi lipid sedang berlangsung. Reaksi peroksidasi lipd yang diakibatkan oleh radikal bebas dapat menyebabkan membran sel mengalami kekurangan fuliditas dan
gangguan transport (O’Brien 1981 dalam Widyarti 1995). Konsentrasi lipid peroksida yang berlebihan pada jaringan maupun organ dapat mengakibatkan timbulnya berbagai penyakit. Penyakit yang sering ditimbulkan adalah penyakit degeneratif seperti penyakit jatung koroner (PJK) dan stroke.
Analisis terhapad lipid peroksida hati bermaksud untuk memastikan efektivitas khasiat ekstrak kulit kayu mahoni terhadap lipid peroksida dalam serum darah yang telah dilakukan sebelumnya. Hal tersebut dilakukan berdasarkan adanya korelasi antara lpid peroksida dalam serum darah dan dalam hati, yaitu pada awalnya lipid peroksida terbentuk di dalam mikrosom hati yang kemudian masuk kedalam pembuluh darah.
Konsentrasi lipid peroksida dapat diukur dengan metode thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) melalui pengukuran malondialdehida sebagai produk akhir oksidasi lipid. Menurut Handleman dan Pryor (1998) diacu dalam Winarsi (2007), TBARS merupakan salah satu indikator peroksidasi lipid yang paling awal digunakan dalam penelitian. Pengukurannya menggunakan spektrofotometer atas dasar penyerapan warna yang terbentuk pada panjang gelombang 532 nm dari reaksi dua molekul TBA dan gugus karbonil dari satu molekul MDA. Metode ini sering digunakan dalam pengukuran lipid peroksida karena murah, mudah diaplikasikan, dan sensitif terhadap lipid peroksida (Moore & Roberts 1998 dalam Yagi 1998).
Antioksidan dan Manfaatnya
Senyawa antioksidan adalah senyawa yang dapat menetralkan radikal bebas atau suatu bahan yang berfungsi mencegah sistem biologi tubuh dari efek yang merugikan yang timbul dari proses ataupun reaksi yang menyebabkan oksidasi berlebihan (Hariyatmi 2004). Antioksidan memiliki peranan penting dalam melindungi tubuh dari serangan oksidatif oleh peroksida, radikal hidroksil dan radikal anion superoksida. Ativitas antioksidan dapat menstabilkan radikal bebas dengan cara melengkapi kekurangan elektron pada
5
radikal bebas, dan menghambat proses reaksi berantai dari pembentukan radikal bebas yang menimbulkan stres oksidatif.
Ketersediaan antioksidan dalam tubuh hus dipertahankan dan ditingkatkan untuk menanngkal serangan radikal bebas. Jika ketersediaan antiksidan dalam tubuh tidak memadai, maka daya tahan tubuh akan menurun dan akan menyebabkan terjadinya proses penuaan dini (Wirakusumah 2000 dalam Hariyatmi 2004). Kerja antioksidan dalam reaksi oksidasi adalah menghambat terbentuknya radikal bebas pada tahap inisiasi atau menghambat kelanjutan reaksi berantai pada tahap propagasi dari reaksi autooksidasi.
Antioksidan dapat berupa antioksidan endogen, yaitu antioksidan yang diproduksi di dalam tubuh seperti glutation peroksidase, superoksida dismutase, dan katalase yang merupakan jenis antioksidan alami enzimatis. Aktivitas glutation peroksidase berfungsi melindungi sel karena asam lemak peroksida cenderung berubah menjadi radikal bebas. Aktivitas ini tergantung pada selenium yang merupakan bagian fungsional enzim yang membuat enzim memiliki aktivitas antioksidan. Superoksida dismutase dan katalase bereaksi secara langsung dengan radikal bebas, menurunkan kemampuannya untuk mengoksidasi molekul dan menyebabkan kerusakan seluler. Antioksidan alami nonenzimatis yang terdapat dalam tubuh adalah asam urat yang bekerja pada keadaan awal proses terjadinya penyumbatan pembuluh darah pada kisaran fisiologis.
Selain antioksidan endogen, terdapat juga antioksidan eksogen yang membantu kerja antioksidan endogen. Antioksidan eksogen dapat berasal dari makanan, seperti vitamin E, vitamin C, beta-karoten, zinc, dan selenium. Betakaroten merupakan senyawa pemungut oksigen tunggal, vitamin C dapat mengikat superoksida dan radikal bebas yang lain, sedangkan vitamin E merupakan pemutus rantai peroksida lemak pada membran sel dan Low Density Lipoprotein
(LDL) (Krishnamurthy 1983; Watson & Leonard 1986; Packer 1995 dalam Hariyatmi 2004). Vitamin E yang larut dalam lemak merupakan antioksidan yang melindungi Poly Unsaturated Faty Acids
(PUFAs) dan komponen sel serta membran sel dari oksidasi oleh radikal bebas (Dutta- Roy 1994 dalam Hariyatmi 2004).
Beberapa jenis antioksidan eksogen dapat diperoleh dari senyawa hasil metabolit
sekunder tumbuhan tertentu seperti flavonoid, terpenoid, saponoid, katekin, dan alkaloid. Senyawa-senyawa tersebut merupakan senyawa turunan polifenol yang mampu membuat radikal fenol dari antioksidan menjadi lebih stabil. Hagerman (1998) menyebutkan bahwa kelompok fenolik merupakan kandidat kuat sebagai antioksidan karena potensial redoks yang dimilikinya dan stabilitas relatif dari radikal ariloksi. Emami et al. (2007) juga menambahkan bahwa beberapa senyawa fenolik (katekin, flavon, flavonol, dan isoflavon), tanin (asam elagat, asam galat, proantosianin), fenil isopropanoid (asam kafein, asam koumarin, dan asam ferulat), lignan, catchol, dan banyak lainnya merupakan antioksidan. Penelitian lain memperlihatkan bahwa polifenol mampu melindungi sel darah merah dari kerusakan selama penyerangan oleh radikal bebas (Shils et al. 1999). Polifenol juga melindungi oksidasi LDL dan HDL, yang merupakan faktor penting dalam pencegahan dari pembentukan aterosklerosis atau penyakit jantung koroner (Ivanov et al. 2001).
Asam Urat sebagai Antioksidan
Asam urat merupakan produk terakhir dari metabolisme senyawa purina. Asam urat merupakan asam lemah yang berbentuk kristal putih, pada pH normal tidak berwarna dan akan terionisasi dalam darah dan jaringan menjadi ion urat. Ion urat selanjutnya akan bereaksi dengan berbagai kation yang ada dan membentuk garam monosodium urat. Asam urat dapat dibentuk dari purin melalui hipoksantin dan xantin akibat adanya aktivitas enzim xantin oksidase. Senyawa purin berasal dari dalam tubuh dan dari luar tubuh. Tubuh sendiri menghasilkan purin dari hasil pemecahan sel-sel yang rusak (Wed 2005). Kemampuan asam urat sebagai antioksidan terkait dengan kemampuan asam urat menginaktivasi oksidan melalui transfer elektron sebelum oksidan tersebut bereaksi dengan molekul biologis lainnya. Terdapat laporan yang menyatakan bahwa asam urat dapat meredam radikal hidroksil yang dihasilkan pada reaksi kimia Fenton (Stinefelt 2003).
Asam urat memiliki aktivitas penangkapan radikal bebas sebesar 60% di darah manusia (Arnes et al. 1981 dalam Kutzing dan Firestein 2007). Asam urat dapat menangkap superoksida, radikal hidroksil dan oksigen singlet. Asam urat
dapat membantu pembuangan superoksida dengan mencegah degradasi superoksida dismutase (Pacher et al. 2007 dalam Kutzing dan Firestein 2007). Pembuangan superoksida akan membantu mencegah reaksinya dengan nitrat oksida, sehingga menghalangi pembentukan peroksinitrit. Penurunan konsentrasi asam urat dapat menurunkan kemampuan tubuh untuk menangkal peroksinitrit dan radikal bebas lainnya yang dapat merusak komponen seluler. Menurut Davies et al. (1986) dalam Kutzing dan Firestein (2007), asam urat juga memiliki kemampuan untuk berikatan dengan besi dan menghambat oksidasi askorbat, sehingga mencegah peningkatan produksi radikal bebas. Serum asam urat pada masa awal proses aterosklerosis diketahui berperan sebagai antioksidan dan mungkin memiliki kapasitas antioksidan plasma yang terkuat (Hayden dan Tyagi 2004).
Mahoni sebagai Antioksidan Alami
Mahoni berdaun lebar atau dalam nama ilmiah disebut Swietenia macrophylla King merupakan tumbuhan yang termasuk kedalam famili Meliaceae, yaitu suatu kelompok tanaman yang dikenal memiliki aktivitas sebagai insektisida dan dapat digunakan sebagai obat herbal. Mahoni merupakan tumbuhan yang mudah beradaptasi dan tumbuh dengan cepat, sehingga telah ditumbuhkan sebagai penghasil kayu dan juga regenerasi hutan di daerah tropis termasuk Indonesia (Falah et al. 2008). Tanaman mahoni mampu tumbuh hingga mencapai ketinggian kira-kira10 m atau lebih. Ciri tanaman ini adalah memiliki daun berwarna hijau gelap, batang kokoh, dan kulit batang berwarna abu-abu yang tersusun sangat kuat (Chan et al. 1976) (Gambar 4).
Pohon mahoni dapat tumbuh hingga 30- 40 meter dan lilitannya mencapai 34 meter (Jøker 2001). Kulitnya berwarna abu-abu dan halus ketika muda, kemudian berubah menjadi coklat tua, menggelembung dan mengelupas setelah tua. Daunnya bertandan dan menyirip dengan panjang hingga 35-50 cm. Bunganya kecil berwarna putih dengan panjang 10-20 cm. Buah mahoni berbentuk kapsul, keras, memiliki panjang 12-15 cm, berwarna abu-abu coklat. Bagian luar buah mengeras dengan tebal 5-7 mm. umumnya buah mengandung 35-45 biji. Benih mahoni berwarna coklat, lonjong dan padat dengan panjang mencapai 7.5-15 cm (Jøker 2001).
Gambar 4 Tanaman mahoni (Swietenia macrophylla King) (a) pohon mahoni, (b) daun mahoni (c) kulit kayu mahoni (Jǿker 2001) Di Indonesia dan Filipina, tanaman mahoni umunya digunakan sebagai bahan baku industri properti seperti mebel, bingkai dan papan. Selain itu, mahoni memiliki khasiat sebagai obat yaitu untuk pengobatan hipertensi (darah tinggi), kanker, diabetes melitus, amoebiasis, sakit ulu hati, intestine parasitism, hipertensi, kencing manis, rematik dan obat diare (Maiti et al 2007) serta antihelminthics dan agen antikanker (Mata & Segura-Correa 1993). Mahoni digunakan sebagai obat diare karena menghambat peristaltis usus kecil dan meningkatkan penyerapan air dan konsistensi feses.
Benih mahoni telah telah dibuktikan memiliki aktivitas sebagai antitumor antiinflamasi, dan antimutagenisitas (Guevera at al. 1996). Benihnya telah digunakan secara tradisional sebagai obat antidiare. Benih mahoni juga memiliki aktivitas antibakteri dan antifungi (Murningsih et al. 2005). Kulit kayu mahoni memiliki aktivitas anti-HIV, antimikrob, antimalaria, antitumor dan berguna dalam pengobatan hipertensi (Munoz et al. 2000).
Pengujian in vitro ekstrak kulit mahoni menunjukkan aktivitas antimikrob dan antifungi (Dewanjee et al. 2007). Buah mahoni mengandung flavanoid dan saponin. Buah ini telah digunakan secara luas dalam bidang pangan dan kesehatan. Konsentrat buah ini telah digunakan secara tradisional untuk meningkatkan sirkulasi dan menjaga kesehatan kulit (Tan et al. 2009). Permadi (2003) menyebutkan bahwa penyakit yang bisa disembuhkan antara lain hipertensi, kencing manis, dan rematik. Kandungan flavonoid berguna untuk melancarkan peredaran darah, terutama untuk mencegah penyumbatan pembuluh darah akibat
b
a c
7
penumpukan lemak ada dinding pembuluh darah. Selain itu, flavonoid juga memiliki aktivitas sebagai antioksidan dan mengurangi produksi radikal bebas. Sedangkan saponin berguna untuk mencegah penyakit sampar, menurunkan kadar lemak tubuh, meningkatkan sistem imunitas, mencegah pembekuan darah dan menurunkan kadar gula darah serta sebagai hepatoprotektor (Taufik 2005). Ekstrak metanol biji mahoni juga memiliki efek hipoglikemia dan hipolipidemia (Maiti et al.
2008).
Ekstrak kulit kayu mahoni telah digunakan dalam pengobatan luka dan digunakan sebagai zat warna merah. ( Falah
et al. 2008). Kulit kayu mahoni mengandung triterpenoid, limonoid, flavanoid, dan tanin (Guha dan Chakraborty 1951 dalam Mootoo 1999). Kulit kayu mahoni mengandung katekin, epikatekin, dan swietemakrofilanin (Falah et al. 2008). Aktivitas antioksidan dari ketiga komponen ini telah diuji menggunakan metode DPPH dan hasilnya menunjukkan bahwa swietemakrofilanin memiliki aktivitas antioksidan tertinggi dibandingkan katekin, epikatekin, dan trolox.