vii
PENDEKATAN BIOINFORMATIKA FORMULASI JAMU
BARU BERKHASIAT ANTIDIABETES DENGAN IKAN
ZEBRA (
Danio rerio
) SEBAGAI HEWAN MODEL
MIFTHAMI RAMAH NURISHMAYA
DEPARTEMEN KIMIA
ix
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pendekatan Bioinformatika Formulasi Jamu Baru Berkhasiat Antidiabetes dengan Ikan zebra (Danio rerio) sebagai Hewan Model adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
xi
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
pada
Departemen Kimia
PENDEKATAN BIOINFORMATIKA FORMULASI JAMU
BARU BERKHASIAT ANTIDIABETES DENGAN IKAN
ZEBRA (
Danio rerio
) SEBAGAI HEWAN MODEL
MIFTHAMI RAMAH NURISHMAYA
DEPARTEMEN KIMIA
xiii
Judul Skripsi : Pendekatan Bioinformatika Formulasi Jamu Baru Berkhasiat Antidiabetes dengan Ikan Zebra (Danio rerio) sebagai Hewan Model
Nama : Mifthami Ramah Nurishmaya NIM : G44090005
Disetujui oleh
Rudi Heryanto, SSi, MSi Dr Farit Mochamad Afendi Pembimbing I Pembimbing II
Diketahui oleh
xv
ABSTRAK
MIFTHAMI RAMAH NURISHMAYA. Pendekatan Bioinformatika Formulasi Jamu Baru Berkhasiat Antidiabetes dengan Ikan Zebra (Danio rerio) sebagai Hewan Model. Dibimbing oleh RUDI HERYANTO dan FARIT MOCHAMAD AFENDI.
Komposisi jamu umumnya diformulasikan tanpa ketentuan baku seperti Traditional Chinese Medicine. Kajian terbaru menunjukkan keteraturan pola melalui kajian statistika pada pangkalan data. Formulasi jamu dalam penelitian ini dibuat dengan Design Expert dan khasiat jamu diprediksi dengan model analisis diskriminan kuadrat terkecil (PLSDA), koefisien PLSDA multiways, dan support vector machine. Prediksi menunjukkan 4 tanaman yang digunakan adalah sembung, pare, jahe dan bratawali. Khasiat dibuktikan menggunakan ikan zebra sebagai hewan uji. Hiperglikemia pada ikan zebra diinduksi dengan perendaman menggunakan aloksan 0.1% selama 10 menit, glukosa 1% selama 10 menit, dan akuades selama 60 menit secara berurutan. Uji t satu arah menunjukkan kadar gula darah setelah induksi tidak meningkat signifikan (p>0.05). Hal ini mengonfirmasi bahwa proses induksi belum berhasil meningkatkan kadar gula darah rata-rata. Aplikasi jamu pada ikan zebra dilakukan selama 3 hari setelah proses induksi. Pengamatan statistika atas setiap komposisi jamu menunjukkan kelompok jamu 1 memiliki selisih penurunan paling besar.
Kata kunci: antidiabetes, bioinformatika jamu, ikan zebra, jamu
ABSTRACT
MIFTHAMI RAMAH NURISHMAYA. Bioinformatics Approach of New Antidiabetic Jamu Formulations Using Danio rerio as an Animal Model. Supervised by RUDI HERYANTO and FARIT MOCHAMAD AFENDI.
xvii
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan juni 2013 sampai November 2013 ini ialah bioinformatika jamu, dengan judul Pendekatan Bioinformatika Formulasi Jamu Baru Berkhasiat Antidiabetes dengan Ikan zebra (Danio rerio) sebagai hewan model.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Rudi Heryanto dan Bapak Farit Mochamad Afendi selaku pembimbing. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Eman, Aidell Fitri Rachmawati, dan Ira Puspita Andriana yang telah banyak membantu selama pengumpulan data. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Ayah, Ibu, Kakak, serta seluruh keluarga, atas doa dan dukungannya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
xviii
Pembuatan Model PLSDA dan Pemilihan Kandidat Jamu Baru 3
Formulasi dan Pembuatan Jamu 3
Pembuatan Pakan Jamu 4
Pemeliharaan dan Persiapan Ikan Zebra 4
Pengujian Jamu Baru dengan Ikan Zebra 4
Analisis data 4
HASIL DAN PEMBAHASAN 5
Hasil Prediksi Khasiat dan Formulasi Jamu Baru 5 Ikan zebra sebagai Hewan Model dalam Pengujian Efek Antidiabetes 8 Efek Pemberian Jamu Terhadap Kadar Gula Darah Ikan zebra 12
xix
DAFTAR TABEL
1 Distribusi jamu berdasarkan 9 kelompok khasiat 2 2 Hasil prediksi kandidat jamu menggunakan metode PLSDA dengan 6
3 Kadar air simplisia penyusun jamu 8
4 Hasil uji coba induksi aloksan 0.1% dalam NaCl 0.45% dengan variasi
waktu 10
5 Hasil uji coba induksi aloksan 0.1% dalam NaCl 0.45% selama 7 hari 10
6 Kadar gula darah normal populasi ikan zebra 11
7 Kadar gula darah setelah induksi dan pemberian pakan jamu 12
DAFTAR GAMBAR
1 Hipotesis struktur jamu oleh Pusat Studi Biofarmaka (PSB) 1
2 Pakan jamu 8
3 Ikan zebra betina (a) dan jantan (b) 9
4 Kurva hubungan waktu induksi dengan kadar gula darah (mg/dL) 11
DAFTAR LAMPIRAN
1 Diagram alir penelitian 17
2 Contoh tabulasi data 18
3 Contoh penggolongan tanaman berdasarkan aktivitas farmakologis 19
4 Kandidat jamu baru 20
5 Desain komposisi formulasi jamu 22
6 Foto serbuk jamu setelah pengeringan 22
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Secara tradisional, pemilihan tanaman sebagai penyusun obat hanya berdasarkan pengalaman empiris selama ribuan tahun yang dipercaya secara turun-temurun. Contoh pengobatan tradisional yang sudah ada sejak ribuan tahun yang lalu adalah traditional chinese medicine (TCM) yang berasal dari Cina dan jamu dari Indonesia. Menurut Kardono (2003), TCM memiliki filosofi dan teori pengobatan yang jelas dan lebih mampu mengembangkan diri dengan memanfaatkan perkembangan obat modern, misalnya dengan kajian molekular, sedangkan sistem pengobatan jamu bertahan dengan mengandalkan kekuatan empiris. Jamu umumnya dibuat dengan memilih dan mencampurkan beberapa tanaman yang dipercaya memiliki khasiat tanpa ada ketentuan baku mengenai ukuran dan takaran yang digunakan. Oleh karena itu, diperlukan penelitian dan pengembangan dengan tahapan yang jelas dan sistematis.
Dalam perkembangan pengetahuan tentang jamu, studi yang dilakukan Afendi et al. (2010) dan hipotesis Pusat Studi Biofarmaka (PSB) pada tahun 2011 (Gambar 1) berhasil menunjukkan adanya keteraturan pola pada sistem jamu melalui pendekatan pangkalan data statistika jamu. Pola tersebut terdiri atas 1 tanaman utama sebagai penentu khasiat target dan 3 tanaman pendukung dengan aktivitas farmakologis analgesik, antimikrob, dan antiradang. Ketiga aktivitas farmakologis tanaman pendukung bersifat tetap, sedangkan pada tanaman utama bersifat spesifik dan dinamis. Pola jamu selanjutnya digunakan untuk memprediksi khasiat jamu yang digolongkan menjadi 9 kelompok seperti pada Tabel 1. Hasil tersebut kemudian diperkuat Afendi et al. (2012) yang melakukan studi lanjutan dengan tujuan melihat konsistensi penggunaan tanaman dalam jamu melalui model analisis diskriminan kuadrat terkecil parsial (PLSDA). Hasilnya, dari 465 tanaman terdapat 276 tanaman yang konsisten dan penggunaannya sesuai dengan khasiat yang didukung oleh literatur ilmiah.
2
Tabel 1 Distribusi jamu berdasarkan 9 kelompok khasiat
Khasiat Frekuensi jamu
Urinary related problems (URI) 72
Disorders of appetite (DOA) 249
Disorders of mood and behavior (DMB) 22
Gastrointestinal disorders (GST) 980
Female reproductive organ problems (FML) 398 Musculoskeletal and connective tissue disorders (MSC) 840
Pain/Inflammation (PIN) 311
Respiratory diseases (RSP) 107
Wound and skin infections (WND) 159
Sumber: Afendi et al. (2010)
Tahap formulasi jamu menjadi sangat penting karena berkorelasi langsung dengan kesehatan konsumen. Adanya pola dan aturan baku diharapkan dapat menjamin keamanan khasiat dan penggunaan jamu. Akan tetapi, penelitian yang dilakukan Afendi et al. (2010) belum didukung dengan hasil eksperimen.
Analisis pada penelitian ini difokuskan pada jamu komersial di Indonesia yang memiliki khasiat antidiabetes. Data yang digunakan terdiri atas 2748 jamu dan 231 tanaman. Kandidat jamu terpilih diuji di laboratorium menggunakan ikan zebra sebagai hewan uji. Ikan zebra menjadi salah satu hewan yang saat ini banyak digunakan untuk pengembangan penelitian. Ikan zebra memiliki beberapa keunggulan, yaitu ukuran tubuh kecil, kemampuan reproduksinya tinggi, embrio transparan, mampu menyerap bahan-bahan larut air (Amsterdam and Hopkins 2006; Rubistein et al. 2006), dan sebagai hewan bertulang belakang, ikan zebra memiliki kesamaan genetik dan psikologi dengan mamalia (Shin et al. 2012). Dalam penelitian mengenai diabetes, larva ikan zebra digunakan oleh Elo et al. (2007) sebagai hewan model untuk mengamati metabolisme glukosa dan optimasi induksi hiperglikemia dengan aloksan yang dilakukan Shin et al. (2012) membuktikan bahwa ikan zebra dewasa cukup baik digunakan sebagai model diabetes.
Tujuan
Penelitian bertujuan melakukan formulasi jamu baru yang memiliki khasiat antidiabetes dengan kajian bioinformatika pada pangkalan data jamu dan membuktikan kebenarannya melalui eksperimen menggunakan ikan zebra sebagai hewan uji.
Waktu dan Tempat
3
METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan adalah perangkat lunak R i386 2.15.2, Design Expert 8.0.7.1, GlucoDr Blood Glucose Test Meter, oven, cawan porselen, neraca analitik, freeze dryer tipe Martin Christ Gamma 2-16 LSC, akuarium, pompa, surgical blade, pinset, alat kaca dan trash bag. Bahan-bahan yang digunakan adalah ikan zebra jenis ekor panjang, daun sembung (Blumea balsamifera), batang bratawali (Tinospora crispa), rimpang jahe (Zingiber officinale), daun pare (Momordica charantia), akuabides, aloksan monohidrat, glukosa 1%, NaCl 0.45%, pakan kering TetraBits complete jumbo, tisu, tepung sagu, es, dan kain blacu.
Prosedur Percobaan
Penelitian dilakukan dengan beberapa tahap, yaitu pembuatan model PLSDA untuk memprediksi khasiat jamu dan pemilihan kandidat jamu baru, formulasi dan persiapan jamu terpilih, pembuatan pakan jamu, pemeliharaan dan persiapan ikan zebra, pengujian jamu baru dengan ikan zebra, dan analisis data.
Pembuatan Model PLSDA dan Pemilihan Kandidat Jamu Baru
Data yang digunakan merupakan hasil penelitian Afendi et al. (2010) yang terdiri atas 2748 jamu, 231 tanaman, dan 9 khasiat. Data ini kemudian dimasukkan ke dalam peranti lunak R i386 2.15.2 untuk dibuat model PLSDA dengan jamu sebagai prediktor dan khasiat sebagai respons. Model PLSDA selanjutnya digunakan untuk memprediksi khasiat dari 50 kandidat jamu baru. Satu kandidat jamu baru dipilih untuk diuji di laboratorium. Kriteria pemilihannya, ialah memiliki khasiat gangguan saluran cerna (GST) berdasarkan prediksi menggunakan model PLSDA, metode support vector machine (SVM), dan koefisien PLSDA multiways, serta ketersediaan di alam.
Formulasi dan Pembuatan Jamu
Kandidat jamu baru terpilih diformulasikan dengan peranti lunak Design Expert 7.0.0. Pendekatan yang digunakan adalah mixture dengan desain simplex lattice. Selanjutnya, dilakukan pengumpulan tanaman yang diperoleh dari kebun percobaan Pusat Studi Biofarmaka (PSB) Bogor. Tanaman dibersihkan dengan air mengalir hingga bersih lalu dikeringkan dan dihaluskan menggunakan blender. Kadar air diukur menggunakan metode AOAC (2007).
4
Pembuatan Pakan Jamu
Pakan kering dimasukkan ke dalam tabung plastik, lalu disemprot dengan larutan sagu 0.5%. Pakan dihancurkan dan diaduk hingga membentuk adonan. Jamu ditambahkan kedalam adonan sedikit demi sedikit sambil terus diaduk. Proses ini dilakukan hingga jamu tercampur sempurna dengan pakan. Nisbah pakan:ekstrak jamu yang dibuat adalah 1:0.6 (Littleron et al. 2012).
Pemeliharaan dan Persiapan Ikan Zebra
Pemeliharaan dan persiapan ikan zebra sebagai hewan uji mengacu pada Advesh et al. (2012). Sistem sirkulasi akuarium terdiri atas filter canister, karbon, biologi, dan UV. Sistem aerasinya menggunakan pompa dan pipa paralon yang tersambung ke dalam setiap akuarium. Sistem sirkulasi dan aerasi dibuat untuk menjaga kualitas air tetap baik. Selain itu, kondisi akuarium disesuaikan dengan kebutuhan ikan zebra dengan pencahayaan 14 jam terang dan 10 jam gelap. Siklus gelap dilakukan dengan menutup akuarium menggunakan trash bag. Umur ikan yang dipilih sekitar 118 hari dengan ukuran M (1-1.5 in).
Setelah kondisi ruangan dan akuarium siap, ikan zebra ditempatkan dalam 21 akuarium 10�15�100 cm3 masing-masing 25 ekor. Dilakukan masa adaptasi selama 1 minggu. Ikan zebra diberi makan 2� sehari dengan kombinasi pakan kering dan pakan cacing. Pakan kering diberikan sebanyak 3.5 mg/ekor/hari.
Pengujian Jamu Baru dengan Ikan Zebra
Induksi glukosa pada ikan zebra mengacu pada Shin et al. (2012) dengan modifikasi konsentrasi aloksan dan waktu induksi. Pertama, ikan zebra dimasukkan ke dalam wadah berisi aloksan 0.1% dalam NaCl 0.45% selama 10 menit. Setelah itu, dipindahkan ke dalam wadah lain yang berisi larutan glukosa 1% selama 10 menit. Terakhir, sebelum pengecekan kadar gula darah, ikan zebra dipindahkan ke dalam wadah berisi akuades selama 1 jam untuk selanjutnya dimasukkan kembali ke dalam akuarium. Induksi dilakukan berulang selama 3 hari.
Pengecekan kadar gula dilakukan pada hari ke-4 setelah induksi hiperglikemia. Ikan zebra dipindahkan ke dalam wadah berisi air dingin dengan suhu yang diturunkan secara perlahan dari 17 ᵒC menjadi 12 ᵒC. Tujuannya untuk membuat ikan zebra pingsan. Setelah pingsan, ikan zebra diangkat dan kelebihan air pada sisik dihilangkan menggunakan tisu. Ikan zebra ditimbang, lalu diletakkan di atas alas plastik dalam posisi melintang, darah diperoleh dengan memotong bagian ekor. Contoh darah ditempelkan pada strip GlucoDr Blood Glucose Test Meter yang akan secara otomatis menyerap darah. Alat akan segera mengukur kadar gula dalam darah dalam satuan mg/dL. Nilai yang terbaca merupakan kadar gula darah awal (Intine et al. 2013).
Kemampuan jamu sebagai antidiabetes diukur setelah pemberian pakan jamu selama 3 hari. Ritme pemberian pakan sama seperti masa adaptasi, hanya pakan kering diganti dengan pakan jamu. Contoh darah diambil dan diukur setiap hari selama perlakuan. Prosedur pengukuran sama seperti pengecekan kadar gula.
Analisis data
5
pakan jamu. Pengaruh komposisi jamu terhadap ikan zebra dianalisis dengan membandingkan selisih penurunan kadar gula darah setiap kelompok jamu.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Prediksi Khasiat dan Formulasi Jamu Baru
Hipotesis struktur jamu menyebutkan bahwa jamu sekurang-kurangnya terdiri atas tanaman pendukung dan utama. Tanaman pendukung berperan sebagai penyelaras serta pengoordinasi formula jamu dan memiliki aktivitas farmakologis tetap, yakni analgesik, antimikrob, dan antiradang. Tanaman utama berperan sebagai penentu khasiat. Aktivitas farmakologis untuk tanaman utama pada penelitian ini adalah hipoglikemik. Hipoglikemia merupakan suatu kondisi seseorang dengan kadar gula darah rendah, yaitu kurang dari 45 mg/dL (2.6 mmol/L) (Indrasanto 2006). Berdasarkan definisi tersebut, hipoglikemik dapat diartikan sebagai aktivitas atau potensi suatu bahan menurunkan kadar gula darah. Oleh karena itu, tanaman yang memiliki aktivitas hipoglikemik diharapkan memiliki potensi sebagai antidiabetes. Menurut Afendi et al. (2012), aktivitas farmakologis hipoglikemik konsisten muncul di antara 54 tanaman penyusun jamu dengan khasiat GST. Berdasarkan hasil tersebut, khasiat jamu yang menjadi target penelitian adalah GST.
Tahap-tahap yang dilaksanakan dalam penelitian dapat dilihat pada Lampiran 1. Data yang terdiri atas 9 kelompok khasiat, 231 tanaman, dan 2748 jamu asal Indonesia ditabulasikan seperti pada Lampiran 2. Pemilihan 4 tanaman untuk 50 kandidat jamu baru dilakukan dengan mengelompokkan terlebih dahulu 225 dari 231 tanaman menjadi 88 kelompok berdasarkan aktivitas farmakologis (Lampiran 3). Hal ini dilakukan untuk mempermudah proses pemilihan. Selain itu, ketersediaan tanaman di alam ditelusur. Tanaman yang sulit diperoleh atau tumbuh sesuai musim dikeluarkan dari kelompok pemilihan. Kandidat jamu baru yang dibuat dapat dilihat pada Lampiran 4. Prediksi khasiat kandidat jamu baru pada penelitian ini dilakukan dengan tiga metode berbeda, yakni PLSDA, koefisien PLSDA multiways, dan SVM. Metode PLSDA menggunakan model persamaan yang telah dibuat Afendi et al. (2010) dengan peranti lunak R i386 2.15.2. Hasil prediksi yang ditampilkan berupa 9 nilai pendugaan khasiat yang berbeda untuk setiap kandidat jamu baru. Nilai pendugaan tertinggi dipilih sebagai hasil akhir prediksi. Pada metode PLSDA multiways (Afendi et al. 2010), setiap tanaman penyusun jamu memiliki nilai koefisien tertentu pada setiap aktivitas farmakologis. Nilai koefisien dijumlahkan sesuai dengan peran setiap tanaman. Jumlah koefisien tertinggi dipilih sebagai hasil akhir prediksi. Berbeda dengan 2 metode sebelumnya, prediksi dengan SVM mengacu pada Fitriawan (2013).
6
di laboratorium. Hal ini karena Jb0042 memiliki khasiat GST berdasarkan prediksi dengan ketiga metode. Pertimbangan lain dipilihnya Jb0042 adalah tidak terdapat kesamaan susunan tanaman yang digunakan dengan jamu yang telah terdaftar pada pangkalan data dan ketersediaan tanaman penyusunnya melimpah. Jamu Jb0042 terdiri atas pare, sembung, jahe, dan bratawali yang banyak ditemukan di alam. Dari keempat tanaman tersebut, tidak seluruh bagian tanaman digunakan untuk membuat jamu. Misalnya, untuk tanaman pare dan sembung yang digunakan hanya bagian daun, sedangkan jahe bagian rimpangnya. Ketiga tanaman ini berperan sebagai tanaman pendukung yang memiliki aktivitas farmakologis analgesik, antimikrob, dan antiradang. Tanaman keempat, yaitu bratawali hanya digunakan bagian batangnya. Bratawali berperan sebagai tanaman utama yang memiliki aktivitas farmakologis hipoglikemik. Pemilihan bagian tanaman mengacu pada pangkalan data di Kanaya.naist.jp/KNApSAcK_family/.
Tabel 2 Hasil prediksi kandidat jamu menggunakan metode PLSDA dengan peranti lunak R, koefisien PLSDA multiways, dan SVM
Kode jamu Model PLSDA Koefisien PLSDA
7
Lanjutan Tabel 2
Kode jamu Model PLSDA Koefisien PLSDA
multiways SVM
8
Tabel 3 Kadar air simplisia penyusun jamu Simplisia Kadar air (%) Daun sembung 4.35
Daun pare 4.64
Rimpang jahe 6.08 Batang brotowali 3.70
Komposisi jamu Jb00042 diformulasikan dengan Design Expert 7.0.0, dan menghasilkan 20 kelompok jamu dengan komposisi masing-masing tersusun atas 1, 2, atau 4 jenis tanaman (Lampiran 5). Formulasi dilakukan dengan tujuan mengetahui efek komposisi terhadap khasiat jamu yang ditunjukkan dengan penurunan kadar gula darah. Selanjutnya, 20 kelompok jamu tersebut diekstraksi menggunakan akuabides sebanyak 3 kali. Metode ekstraksi mengikuti cara pembuatan jamu gendong, yaitu digodok hingga volumenya berkurang 50%. Filtrat jamu hasil penyaringan dikeringkan dengan freeze dryer selama 54 jam hingga membentuk serbuk halus berwarna hijau, hijau kecokelatan, atau hitam (Lampiran 6). Jamu diaplikasikan pada ikan zebra dalam media pakan kering. Serbuk jamu dicampurkan dengan pakan hingga membentuk adonan kalis. Adonan kemudian dibentuk menjadi butiran kecil seperti pada Gambar 2. Pakan dengan tambahan jamu disebut pakan jamu.
Gambar 2 Pakan jamu (Sumber: koleksi pribadi)
Ikan zebra sebagai Hewan Model dalam Pengujian Efek Antidiabetes
9
Gambar 3 Ikan zebra betina (a) dan jantan (b) (Sumber: koleksi pribadi) Berdasarkan Shin et al. (2012), induksi hiperglikemia pada ikan zebra dewasa dapat dilakukan dengan metode perendaman. Kondisi optimum perendaman yang dihasilkan adalah perendaman dalam aloksan 0.3% selama 30 menit, glukosa 1% selama 30 menit, dan akuades selama 60 menit. Namun, saat dilakukan induksi dengan cara yang sama, ikan zebra mengalami kejang dan mati sesaat setelah dimasukkan ke dalam aloksan 0.3%. Ikan zebra tidak mampu bertahan lebih dari 1 menit. Kematian diduga disebabkan oleh sifat toksik aloksan, khususnya pada sel−β pankreas. Toksisitas disebabkan aloksan berikatan dengan GLUT-2 yang memfasilitasi masuknya aloksan ke dalam sitoplasma sel β pankreas. Depolarisasi pada mitokondria akan meningkat sebagai akibat pemasukan ion Ca2+ yang diikuti penggunaan energi berlebih sehingga terjadi kekurangan energi di dalam sel (Szkudelski 2001). Kekurangan energi ini menjadi awal mula kematian sel. Konsentrasi aloksan 0.3% menyebabkan sel-sel pankreas ikan zebra lebih cepat mengalami kematian dikarenakan ukuran yang jauh lebih kecil dibandingkan hewan yang umumnya diinduksi dengan aloksan seperti tikus, kelinci, atau anjing. Oleh sebab itu, uji coba induksi dilakukan dengan konsentrasi aloksan lebih rendah, yaitu 0.1% dan 0.2% masih dalam NaCl 0.45%. hasil uji coba menunjukkan bahwa aloksan 0.1% mampu meningkatkan kadar gula darah tanpa menyebabkan kematian, sedangkan aloksan 0.2% memiliki efek kematian yang sama dengan aloksan 0.3% sehingga kadar gula darah tidak dapat diukur. Berdasarkan hasil tersebut, aloksan 0.1% dipilih sebagai konsentrasi yang digunakan untuk induksi hiperglikemia.
Hasil induksi hiperglikemia yang diharapkan pada penelitian ini adalah kadar gula darah ikan zebra yang konstan tinggi selama lebih dari 24 jam. Hal tersebut menjadi penting karena aplikasi pakan jamu dan pengukuran kadar gula darah dilakukan keesokan harinya. Uji coba induksi yang dilakukan dengan memvariasikan waktu induksi menunjukkan hasil seperti pada Tabel 4. Saat 0 jam, kadar gula darah tertinggi ditunjukkan oleh perendaman dalam aloksan 0.1% selama 10 menit, dilanjutkan glukosa 1% selama 10 menit, dan akuades selama 60 menit, yaitu 557 mg/dL. Kadar gula darah tersebut tidak konsisten tinggi karena setelah 24 jam turun menjadi 80 mg/dL. Kadar gula darah pada perendaman aloksan 0.1% selama 13, 20, dan 30 menit tidak dapat diukur karena ikan zebra mati. Berdasarkan hasil tersebut, waktu perendaman aloksan 0.1% selama 10 menit yang dilanjutkan dengan perendaman dalam glukosa 1% selama 10 menit, dan dalam akuades selama 60 menit dipilih sebagai waktu terbaik.
10
Tabel 4 Hasil uji coba induksi aloksan 0.1% dalam NaCl 0.45% dengan variasi waktu
Uji ke-
Waktu (menit) Kadar gula darah
(mg/dL) yang menghasilkan kadar gula darah konstan tinggi. Tabel 5 menunjukkan perubahan kadar gula darah setelah induksi 7 hari. Pola perubahan kadar gula darah dapat dilihat pada Gambar 6. Peningkatan terjadi pada hari ke-3 tetapi dengan cepat menurun pada hari ke-4. Hari ke-5 atau 6 terjadi peningkatan tapi tidak setinggi hari ke-3. Fluktuasi kadar gula darah diduga karena aloksan tidak merusak sel beta pankreas seluruhnya. Aloksan hanya mampu bertahan pada pH netral dan suhu 37 ᵒC selama 1.5 menit (Lenzen and Munday 1991). Selain itu, ikan zebra dilaporkan memiliki kemampuan regenerasi sel-sel pankreas yang cepat tanpa perlu induksi insulin (Moss et al. 2009). Berdasarkan hasil uji coba induksi hiperlikemia dilakukan selama 3 hari karena menghasilkan peningkatan kadar gula darah tertinggi.
11
Gambar 4 Kurva hubungan waktu induksi dengan kadar gula darah (mg/dL) ulangan 1 dan ulangan 2 pada ikan zebra
Kadar gula darah normal pada populasi ikan zebra ditampilkan pada Tabel 6. Rerata kadar gula darah tidak jauh dari rentang normal 80-120 mg/dL (Pujiyanto dan Rejeki 2010) dan simpangan baku sebesar 39.32 mg/dL. Simpangan baku menunjukkan terdapat perbedaan sebesar 39.32 mg/dL terhadap nilai tengah kadar gula darah populasi. Perbedaan diduga disebabkan faktor individu seperti; jenis kelamin, bobot badan, asupan pakan, tingkat stres dan pergerakan ikan zebra.
Tabel 6 Kadar gula darah normal populasi ikan zebra Ulangan Kadar gula darah ikan zebra (mg/dL)
12
Efek Pemberian Jamu Terhadap Kadar Gula Darah Ikan zebra
Perubahan kadar gula darah pada kelompok kontrol negatif dan jamu dapat dilihat pada Tabel 7. Hasil uji t satu arah terhadap kadar gula darah normal dan setelah induksi menunjukkan bahwa kadar gula darah tidak mengalami peningkatan signifikan (p>0.05) setelah induksi. Secara statistika dapat dikatakan bahwa proses induksi belum berhasil meningkatkan kadar gula darah rata-rata. Pengobatan diabetes dilakukan dengan pemberian pakan jamu dimulai setelah pengulangan induksi hari ketiga. Pakan jamu yang diberikan sebanyak 3.5 mg/ekor pada pagi dan sore hari. Berdasarkan hasil uji t satu arah, kadar gula darah setelah pemberian pakan jamu tidak mengalami perubahan yang signifikan (p>0.05). Hasil uji tersebut menunjukkan bahwa formula jamu baru belum secara maksimal menurunkan kadar gula darah ikan zebra.
Tabel 7 Kadar gula darah setelah induksi dan pemberian pakan jamu Kelompok
Kadar gula darah (mg/dL)
13
14
senyawa inhibitor � glukosidase. Senyawa ini berperan menghambat pencernaan karbohidrat komplek menjadi glukosa, sehingga asupan glukosa dari usus kedalam darah dapat dikurangi (Pujiyanto dan Rejeki 2010). Selain itu, Arjadi dan Susatyo (2010) menyebutkan bahwa flavonoid kemungkinan mempunyai
kemampuan merangsang pengeluaran insulin dengan meregenerasi sel−β
pankreas. Flavonoid juga mampu berperan sebagai antioksidan untuk menangkap radikal bebas seperti O2- dan OH- yang dihasilkan setelah induksi aloksan. Flavonoid yang dilaporkan memiliki aktivitas hipoglikemik pada hewan uji yang diinduksi aloksan adalah quercetin dan chrisyn (Lukacinova et al. 2008).
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Induksi hiperglikemia pada ikan zebra optimum saat perendaman dalam aloksan 0,1% selama 10 menit, dilanjutkan glukosa 1% selama 10 menit, dan akuades selama 60 menit. Tetapi ikan zebra sebagai hewan uji belum stabil dalam mempertahankan kadar gula darah tetap tinggi setelah induksi. Pengobatan diabetes yang dilakukan dengan pemberian pakan jamu menunjukkan bahwa kelompok jamu 1 cenderung menurunkan kadar gula darah lebih baik dibandingkan kontrol negatif dan 19 kelompok lainnya. Kelompok jamu 1 dibuat dari sembung dan pare dengan nisbah 0.5:0.5. Kesetaraan kelompok jamu 1 dengan hipotesis struktur jamu diduga dihasilkan oleh senyawa flavonoid, senyawa inhibitor � glukosidase dan antimikrob dari pare, serta diperkuat aktivitas analgesik dari sembung.
Saran
Perlu dilakukan pengujian terhadap kestabilan ikan zebra sebagai hewan model diabetes dengan induksi hiperglikemia menggunakan Streptozotocin (STZ). Selain itu, perlu juga dilakukan pengujian antidiabetes lebih lanjut pada kelompok jamu 1 secara in vivo dan in vitro menggunakan metode yang sudah stabil untuk mendukung hasil penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
Adam LS, Seram NP, Hardy ML, Carpenter C, dan Heber D. 2006. Analysis of the interactions of botanical extract combinations against the viability of prostate cancer cell lines. Evid Based Complement Alternat Med. 3(1):117-124.
15
Afendi et al. 2010. Modelling ingredient of jamu to predict its efficacy. Forum Statistika dan Komputasi. 5(2).1-9.
Afendi F M, Darusman L K, Fukuyama M, Md. Altaf-Ul-Amin, and Kanaya S. 2012. A Bootstrapping approach for investigating the consistency of assignment of plants to jamu efficacy by PLS-DA model. Malaysian Journal of Mathematical Sciences.6(2):147-164.
Amsterdam A and Hopkins N. (2006). Mutagenesis strategies in zebrafish for identifying genes involved in development and disease. Trends Genet. 22(9):473-478.
[AOAC] Assosiation of Official Analitycal Chemist. 2007. Official Methods of AOAC International. Revisi ke-2 Volume ke-1. Maryland: AOAC International.
Arjadi F dan Susatyo P. 2010. Regenerasi sel pulau Langerhans pada tikus putih (Ratus novergicus) diabetes yang diberi rebusan daging mahkota dewa (Phaleria macrocarp (Scheff.) Boerl.). Efek Antidiabetes Rebusan Mahkota Dewa. 2(2):117-126.
[DEPKES] Departemen Kesehatan Republik Indonesia. 2000. Parameter Standar Umum Ekstrak Tumbuhan Obat. Jakarta (ID): DEPKES.
Elo B, C M Villano, D Govorko, and L A White. 2007. Larval ikan zebra as a model for glucose metabolism: expression of phosphoenolpyruvate carboxykinase as a marker for exposure to anti-diabetic compounds. Journal of Molecular Endocrinology. 38:433–440.
Fitriawan A. 2013. Sistem klasifikasi khasiat formula jamu dengan metode support vector machine [Skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Indrasanto D. 2006. Glosarium Data dan Informasi Kesehatan. Jakarta (ID):
DEPKES.
Intine R V, Olsen AS, Sarras MP. A ikan zebra model of diabetes mellitus and metabolic memory. J. Vis. Exp.72(50232):1-7.
Kardono LBS. 2003. Sekilas perbandingan perkembangan obat tradisional dan makanan fungsional Cina dan Indonesia serta kemungkinan dampaknya kedepan. Di dalam: Penggalian, Pelestarian, Pengembangan, dan Pemanfaatan Tanaman Obat Indonesia. Seminar Nasional Tumbuhan Obat Indonesia XXII; 2003 Mar 25-26; Jakarta, Indonesia. Jakarta (ID): Fakultas Farmasi Universitas Pancasila. hlm 8-20.
[Kemenkes RI] Kementrian Kesehatan Republik Indonesia. 1994. Persyaratan Obat Tradisional. Jakarta (ID): KEMENKES.
Lenzen S and Munday R. 1991. Thiol-group reactivity, hydrophilicity and stability of alloxan, its reduction products and its N-methyl derivatives and a comparison with ninhydrin. Biochem Pharmacol. 42: 1385-13.
Littleton RM et al. 2012. Whole plant based treatment of hypercholesterolemia with crataegus laevigata in ikan zebra model. BMC complementary and alternative medicine. 12:105 Doi: 10.1186/1472-6882-12-105.
Lukacinova A, Mojzis L, Benacka R, Keller J, Maguth T, Kurila P, Vasko L, Racz O, and Nistiar F. 2008. Preventives effect of flavonoids on alloxan-induced diabetes Mellitus in Rats. ACTA VET.BRNO. 77:175-182.
16
Pujiyanto S dan Rejeki SF. 2010. Aktifitas inhibitor �-glukosidase bakteri endofit PR-3 yang diisolasi dari tanaman pare (Momordica charantia). BIOMA.12(1):1-5.
Rubistein AL. 2006. Zebrafish assay for drug toxicity screening. Toxicol. 2(2):231-240.
Shin E, Hong B N, and Kang T H. 2012. An optimal establishment of acute hyperglicemia ikan zebra model. African Journal of Pharmacy and Pharmacology. 6(42):2922-2928.
15
LAMPIRAN
Lampiran 1 Diagram alir penelitian
16
Lampiran 2 Contoh tabulasi data Kode
Jamu Khasiat E01 E02 E03 E04 E05 E06 E07 E08 E09 P0001 P0002 P0003 P0004 P0006 .. P0465
J00001 5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
J00002 5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
J00003 8 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0
J00004 6 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
J00005 5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
J00006 5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
J00007 6 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
J00008 6 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
J00009 5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
J00010 2 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
J00011 2 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
J00012 9 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
J00013 6 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
J00014 6 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
J00015 5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
J00016 6 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
...
J02748 4 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 .
. 0
18
Lampiran 3 Contoh penggolongan tanaman berdasarkan aktivitas farmakologis
Kode Nama Tanaman Abortifikasi Analgesik Antasid Anti asma Antimikrob .... Masalah kewanitaan
P0001 Foeniculum vulgare √ √ - - √ -
P0002 Clausena anisum-olens - - - - √ -
P0003 Litsea chinensis - - - -
P0004 Glycyrrhiza uralensis - √ √ √ √ -
P0006 Imperata cylindrica - - - - √ -
P0007 Phellodendron chinense - - - - √ -
P0008 Zanthoxylum
acanthopodium - √ - - - -
P0013 Elaeocarpus grandiflora - - - -
P0020 Garcinia atroviridis - - - - √ -
P0021 Tamarindus indica - √ - - - -
...
18
Lampiran 4 Kandidat jamu baru
22
Lampiran 5 Desain komposisi formulasi jamu
Lampiran 6 Foto serbuk jamu setelah pengeringan
23
Lampiran 7 Perubahan kadar gula darah ikan zebra (mg/dL)
25
26
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sumedang pada tanggal 4 April 1992 dari ayah Enche Wachyudin, Spd dan ibu Emay Sukmayati. Penulis adalah putri ketiga dari tiga bersaudara. Tahun 2009 penulis lulus dari SMA Al-Ma’soem Jatinangor dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB dan diterima di Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
