i
KARYA TULIS AKHIR
EFEK GENISTEIN TOPIKAL TETES MATA TERHADAP EKSPRESI
IL-1β PADA KORNEA TIKUS PUTIH JANTAN (Rattus novergicus strain wistar) MODEL INFLAMASI
Oleh :
JASINDA ANDINI PUTRI SUCIPTO
NIM : 201010330311090
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS KEDOKTERAN
ii
HASIL PENELITIAN
EFEK GENISTEIN TOPIKAL TETES MATA TERHADAP EKSPRESI
IL-1β PADA KORNEA TIKUS PUTIH JANTAN (Rattus novergicus strain wistar) MODEL INFLAMASI
KARYA TULIS AKHIR
Diajukan kepada
Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan
Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Fakultas Kedokteran
Oleh :
JASINDA ANDINI PUTRI SUCIPTO
NIM : 201010330311090
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS KEDOKTERAN
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya ucapkan kepada Allah SWT, karena atas berkat dan rahmat-Nya, penulis telah berhasil menyelesaikan penelitian yang berjudul “Efek Genistein Topikal Tetes Mata Terhadap Ekspresi Il-1β Pada Kornea Tikus Putih Jantan (Rattus Novergicus Strain Wistar) Model Inflamasi”. Penulisan penelitian ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Kedokteran Jurusan Pendidikan Dokter pada Fakultas Kedokteran Universitas Muhammadiyah Malang.
Pada penulisan karya akhir ini, penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada:
1. dr. Irma Suswati, M.Kes, selaku Dekan Fakultas Kedokteran Universitas Muhammadiyah Malang.
2. dr. Moch. Ma’roef, SpOG, selaku Pembantu Dekan I Fakultas Kedokteran Universitas Muhammadiyah Malang.
3. dr. Rahayu, SpS, selaku Pembantu Dekan II Fakultas Kedokteran Universitas Muhammadiyah Malang.
4. dr. Iwan Sys Indrawanto, SpKJ, selaku Pembantu Dekan III Fakultas Kedokteran Universitas Muhammadiyah Malang.
vi
6. dr. Nur Kaputrin, selaku dosen pembimbing II yang telah meluangkan waktu serta banyak memberikan masukan dan dukungan demi kesempurnaan penelitian ini sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. 7. dr. Kusuma Andriana, SpOG, selaku dosen penguji tugas akhir yang telah
memberi tambahan ilmu dan kritik demi kesempurnaan penelitian ini. 8. Papa tercinta, Hadi Sucipto, SE dan mama Siti Mariyam tersayang serta
adikku Javier Daniswara yang tidak pernah bosan mendoakan dan memberikan semangat selama proses pengerjaan skripsi.
9. Pakde dan Bude tersayang yang selalu memberikan dukungan dan doa. 10.Dhimas Ikhlasul Amal yang telah sabar menemani dalam segala situasi
dan mengorbankan waktu serta tenaganya.
11.Sahabat-sahabatku tersayang Novi, Riko, Amel, Lisa, Ayu, Maulida, Melisa, Sofi atas semua bantuannya.
12.Teman-temanku Inas, Iwana, Mas Baim, Lianda yang selalu baik hati membantu tanpa pamrih dan teman-teman angkatan 2010.
Penulis menyadari bahwa penulisan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu menulis membuka diri untuk segala saran dan kritik yang membangun, serta penulis mengharapkan agar karya tulis ini dapat berguna serta bermanfaat.
Malang, Maret 2014
vii DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL……….……… i
DAFTAR ISI……….. ii
DAFTAR GAMBAR………. v
DAFTAR TABEL………. vi
DAFTAR SINGKATAN………... vii
ABSTRAK……… ix
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang………... 1
1.2 Rumusan Masalah……….. 2
1.3 Tujuan Penelitian………... 2
1.3.1 Tujuan Umum……… 2
1.3.2 Tujuan Khusus………... 2
1.4 Manfaat Penelitian………. 3
1.4.1 Manfaat Akademik……….3
1.4.2 Manfaat Klinis………... 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kornea……… 4
2.1.1 Definisi………..………. 4
2.1.2 Anatomi dan Fisiologi Kornea………... 4
2.1.3 Kornea Angiogenic Privillage dan Imune privillage………. 6
2.2 Inflamasi……… 8
2.2.1 Definisi……….. 8
2.3 Inflamasi Kornea……… 9
viii
2.3.2 Penyembuhan Luka Pada Kornea……….…………. 10
2.3.3 Respon Air Mata dan Penyembuhan Epitel……….. 13
2.3.4 Penyembuhan Epitel……….. 13
2.3.5 Proliferasi dan Migrasi Keratosit………... 14
2.3.6 Infiltrasi Sel Inflamasi dan Fungsi………... 14
2.3.7 Peran IL-1β dalam inflamasi……….. 15
2.3.8 Bahan Alkali Menginduksi Kerusakan Kornea………. 15
2.4 Isoflavon……….... 16
2.4.1 Definisi……….. 16
2.4.2 Biosintesis Senyawa Isoflavon……….. 17
2.4.3 Potensi Senyawa Isoflavon……… 18
2.5 Genistein……… 19
2.5.1 Definisi Genistein………. 19
2.5.2 Efek Molekular……….. 19
2.5.3 Bioavaibilitas Genistein………. 20
2.5.4 Bioavabilitas Topikal Isoflavon pada Mata………... 21
2.5.5 Peran Genistein terhadap Ekspresi IL-1β……….. 23
BAB 3 KERANGKA KONSEP DAN HIPOTESIS 3.1 Kerangka Konsep………... 25
3.2 Hipotesis……… 26
BAB 4 METODOLOGI PENELITIAN……… 27
4.1 Rancangan Penelitian………. 27
4.2 Tempat dan Waktu Penelitian……… 27
ix
4.3.1 Populasi... 27
4.3.2 Sampel... 27
4.3.3 Besar Sampel Penelitian... 28
4.3.4 Tehnik Pengambilan Sampel…….………..….. 29
4.3.5 Karakteristik Sampel Penelitian... 29
4.3.6 Variabel Penelitian... 30
4.3.7 Definisi Operasional Variabel Penelitian... 30
4.4 Alat dan Bahan Penelitian……….. 31
4.4.1 Alat………. 31
4.4.2 Bahan………...……….. 31
4.5 Kerangka Operasional Penelitian……...……….. 32
4.6 Prosedur Penelitian……… 33
4.6.1 Pembuatan Solutio Genistein Tetes Mata Topikal………... 33
4.6.2 Perlakuan Sampel……….. 33
4.6.3 Adaptasi………. 34
4.6.4 Pengambilan Sampel Kornea Untuk Pengamatan Ekspresi IL-1……… 34
4.6.5 Pemeriksaan IL-1 dengan Metode Imunohistokimia……… 35
4.6.6 Pengamatan Ekspresi IL-1 dengan Metode Immunohistokimia pada Kornea……… 36
4.6.7 Penghitungan Ekspresi IL-1……….. 37
4.7 Analisis Statistik……….... 38
BAB 5 HASIL PENELITIAN DAN ANALISIS DATA……….. 39
x
5.2 Analisis Data……….. 42
5.2.1 Analisis data ekspresi IL-1β dengan menggunakan Uji One Way Anova………. 42
5.2.2 Uji Korelasi dan Regresi……… 44
BAB 6 PEMBAHASAN……… 47
BAB 7 KESIMPULAN DAN SARAN………. 48
7.1 Kesimpulan……… 48
7.2 Saran……….. 48
DAFTAR PUSTAKA……… 49
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Lapisan Kornea……….. 5
Gambar 2.2 Anatomi kornea………. 8
Gambar 2.3 Struktur kimia isoflavon……… 20
Gambar 2.4 Struktur kimia genistein dan daidzein………21
Gambar 5.1 Gambaran ekspresi IL-1β setelah 24 jam induksi NaOH 1 M menggunakan mikroskop cahaya pembesaran 1000x……….… 40
Gambar 5.2 Grafik perubahan ekspresi IL-1β………...… 42
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 5.1 Data Perubahan Eskpresi IL-1β……… 40
Tabel 5.2 Hasil Uji Anova……… 43
Tabel 5.3 Hasil Uji HSD Tukey 5%... 43
xiii
DAFTAR SINGKATAN
AgNO3 : Silver Nitrate
APCs : Antigen-Presenting Cells bFGF : Basic Fibroblast Growth Factor BMP-2 : Bone Morphogenetic Protein-2 BMP-4 : Bone Morphogenetic Protein-4 BOB : Blood-Ocular Barrier
BRB : Blood-Retinal Barrier DNA : Deoxyribose Nucleic Acid EGF : Epidermal Growth Factor
G-CSF : Granulocyte Colony Stimulating Factor
GM-CSF : Granulosite Macrophage Colony Stimulating Factor HGF : Hepatocyte Growth Factor
IFN-g : Interferon gamma
IGF : Insulin like Growth Factor IgG : Immunoglobulin G
xiv IL-11 : Interleukin-11
IL-13 : Interleukin-13 INF : Interferon gamma
KGF : Keratinosit Growth Factor LC : Langerhans Cell
MCP-1 : Monocyte Chemotactic Protein MHC : Major Hystoeornpatibility Complex mRNA : Ribonucleic Acid messenger
NaOH : Natrium Hidroksida NOS : Nitric Oxyde Syntase
PDGF : Platelet-Derived Growth Factor PDGF-2 : Platelet-Derived Growth Factor-2 PKA : Protein Kinase A
PKC : Protein Kinase C
PTK : Protein Tyrosine Kinase
RANTES : Regulated upon activation normal T cell expressed and presumably secreted
xv ABSTRAK
Sucipto, Jasinda Andini Putri. 2014. Efek Genistein Topikal Tetes Mata Terhadap Ekspresi IL-1β Pada Kornea Tikus (Rattus novergicus) Model Inflamasi. Tugas Akhir, Fakultas Kedokteran, Universitas Muhammadiyah Malang. Pembimbing : (I) Yuliono Trika Nur Hasan (II) Nur Kaputrin.
Latar Belakang : Inflamasi kornea adalah penyakit mata yang paling sering menyebabkan kebutaan. Genistein sebagai anti-inflamasi dapat menghambat IL-1β dan apoptosis pada awal infeksi. Serta dapat menghambat growth factor neovaskularisasi dan enzim metalloproteinase.
Tujuan : Mengetahui pengaruh pemberian genistein terhadap ekspresi IL-1β kornea tikus model inflamasi.
Metode : Penelitian ini menggunakan The Post Test Only Control Group Design. Dengan sampel 30 tikus yang dipilih secara acak dan terdiri dari 6 tikus sebagai kelompok kontrol negatif, 6 tikus sebagai kelompok yang diinduksi NaOH 1 M, dan 3 kelompok dengan 6 tikus ditetesi genistein tetes mata topikal dengan dosis 0.25 mg/ml, 0.5 mg/ml, 1 mg/ml empat kali sehari.
Hasil Penelitian : Uji ANOVA menyimpulkan bahwa terdapat perbedaan bermakna
ekspresi IL- β pada er agai kelo pok perlakua Sig . < p . 5 . Uji korelasi pearson bernilai 0.000 < p (0.05) arah korelasi negatif dan kekuatan korelasi sebesar 0.873 berarti peningkatan dosis genistein cenderung menurunkan ekspresi IL- β se ara signifikan. Pada uji regresi diperoleh persamaan Y = 16,400 – 15,771 X dengan hasil rerata ekspresi kontrol negatif sebesar 0, maka didapatkan dosis efektif sebesar 1,04 mg/ml. Dalam penelitian ini, genistein topikal tetes mata pada dosis 1 mg/ml menurunkan ekspresi IL- β (p< 0.05) secara signifikan.
Kesimpulan : Pemberian genistein topikal tetes mata dengan dosis 0,25 mg/ml, 0,50 mg/ml dan 1 mg/ml pada kornea tikus putih jantan (Rattus novergicus strain wistar) model inflamasi dapat menurunkan ekspresi IL-1β. Dosis efektif untuk penurunan ekspresi IL-1β pada penelitian ini adalah 1,04 mg/ml.
xvi ABSTRACT
Sucipto, Jasinda Andini Putri. 2014. The Effect of Topical Eye Drops To Expression of IL-1β At Corneal Rats (Rattus novergicus) Model Of inflammatory. Final Assignment, Faculty of Medicine, University of Muhammadiyah Malang. Supervisors : (I) Yuliono Trika Nur Hasan (II) Nur Kaputrin.
Background : Corneal inflammation is the most common eye disease that causes blindness. Genistein as an anti-inflammatory to inhibit IL-1β and apoptosis in the early infection. And also inhibiting neovascularization growth factor and metalloproteinase enzymes.
Objective : To determine the effect of genistein to the expression of IL-1β corneal rats model of inflammatory .
Methods : This was The Post Test Only Control Group Design study. Samples were 30
rats and randomly choosen, include 6 rats as negative control group, 6 rats were treated with NaOH 1 M as positive control group, and 3 groups with 6 rats administered with 0.25 mg/ml, 0.5 mg/ml, 1 mg/ml genistein topical eye drops doses for 24 hours.
Results : From the results of ANOVA test it was concluded that there were significant between-group differences in expression of IL-1β levels (Sig 0.010 <p (0.05)). Pearson correlation test found 0.000 <p (0.05),with negative correlation and the strength of correlation is 0.873, means that increase of doses tend to lower expression of IL-1β levels significantly. In regression equation was obtained: Y = 16.400 to 15.771 X with the average expression of negative control is 0, so as to obtain an effective dose of 1.04 mg/ml. In this study, ophthalmic topical genistein decreased the expression of IL-1β significantly in a dose of 1 mg / ml (p <0.05). Conclusions : Administration of ophthalmic topical genistein at a dose of 0.25 mg / ml, 0.50 mg / ml and 1 mg / ml in the cornea white male rats (Rattus novergicus Wistar strain) models of inflammation can reduce the expression of IL-1β. Effective dose to decrease the expression of IL-1β in this study was 1.04 mg / ml.
xvii DAFTAR PUSTAKA
Chrestella, J, 2009, Neoplasma, Departemen Patologi Anatomi Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara, Medan.
Dinarello, C.A, 2009, Immunological and Inflammatory Functions of the Interleukin-1 Family, Annual Review of Immunology Journal, Vol. 27, pp. 519-550.
Eralsan M, E. Toker, 2009, Mechanisms Of Corneal Wound Healing And Its Modulation Following Refractive Surgery, Marmara Medical Journal, Vol. 22 (2), pp. 169-178.
Erry, 2012, Distribusi Dan Karakteristik Sikatrik Kornea Di Indonesia, Media Litbang Kesehatan Vol.22 No.1.
Gagen D, 2011, Cellular and Molecular Mechanisms of Corneal Inflammation and Wound Healing, Disertation Doctor of Philosophy, Houston College, Houston.
Gaur Ajay, A. L Bhatia, 2009, Genistein: A Multipurpose Isoflavone, Radiation Biology Laboratory, Zoology Department University of Rajasthan, Vol. 3, pp. 176-183, http://www.greenpharmacy.info.
Grupcheva, C.N, W.T. Laux, I.D. Rupenthal, J. McGhee, C.N.J. McGhee, dan C.R. Green, 2012, Improved Corneal Wound Healing through Modulation of Gap Junction Communication Using Connexin43-Specific Antisense Oligodeoxynucleotides, Jurnal Investigative Ophthalmology & Visual Science, Vol. 53, No. 3.
Hemmati, H.D, K.A Colby , 2012, Treating acute chemical injuries of the cornea. Eyenet, pp. 43-45.
Hernawati, 2007, Perbaikan Kinerja Reproduksi Akibat Pemberian Isoflavon dari Tanaman Kedelai, Skripsi Jurusan Pendidikan Biologi FPMIPA, Universitas Pendidikan Indonesia, Bandung.
Hooshmand Shirin, 2004, Genistein Reduces Production Of Proinflammatory Molecules In Human Chondrocytes, Bachelor Of Science In Nutritional Science, Oklahoma State University.
Joussen, Rohrscheneider, Reichling, Kirchoff, Kruse, 2000, Treatment of Corneal Neovascularization with Dietary Iso¯ avonoidsand Flavonoids, Exp. Eye Res Ed.71, pp. 483-487.
xviii
Kelly M.M, W. A Arnold, 2012, Direct and indirect photolysis of the phytoestrogens genistein and daidzein, Environmental Science and Technology, Vol. 46, pp. 5396-5403.
Khaodhiar L, H.A. Ricciotti, Linglin. L, W.P. Schickel, M. Jinron Z, G. Blackburn L, 2009, Daidzein-rich isoflavone aglycones are potentially effective in reducing hot flashes in menopausal women, NPA, Vol.15, pp.125-132.
Kim, In Geun, Lee, Ji Hyun, Kim, Sang Soo, 2012, Reduced Corneal Sensitivity in Patients With Rheumatoid Arthritis, The Journal Of Cornea and External Disease, Vol. 31, pp. 1361-1509.
Kimura Kazuhiro, T. Shiniciro, T. Nishida, 2009, Interleukin-1β–Induced Disruption of Barrier Function in Cultured Human Corneal Epithelial Cells, Investigative Ophtalmology & Visual Science, Vol.50 no. 2, viewed 1 Februari 2014, http://www.iovs.org/content/50/2/597.full.
Loganadane L.D, N. Berge, C. Legrand , F. F. Lafeve, 2014, Endothelial Cell Proliferation Regulated By Cytokines Modulates Trombospondin-1 Secretion Into The Subendothelium, Cytokines, Vol.9 pp. 740-746,
http://www.sciencedirect.com.
Masli S, Vega J.L, 2011, Ocular Immune Privilege Sites, PubMed, US National Library of Medicine National Institutes of Health.
Nasution, A.I, 2010, Gen-Gen Pilihan Untuk Terapi Gen Antiangiogenesis
Kanker, Studi Program Kedokteran Gigi Universitas Syiah, Kuala Lumpur.
Niederkorn, J. Y, 2013, Corneal Transplantation and Immune Privilege, Journal Department Of Ophthalmology University Of Texas Southwestern Medical Center, Dallas USA, Vol. 32, pp. 57-67.
Notoatmodjo S , 2005, Metodologi Penelitian Kesehatan,Asdi Mahasatya,Jakarta. N. Suarsana, Wresdiyati T, dan Suprayogi A, 2013, Respon Stres Oksidatif dan
Pemberian Isoflavon terhadap Aktivitas Enzim Superoksida Dismutase dan Peroksidasi Lipid pada Hati Tikus, Fakultas Kedokteran Hewan, Universitas Udayana, Bali.
xix
Preedy Victor R, 2011, Isoflavones: Chemistry, Analysis, Function And Effects,
http://books.google.co.id/.
Sofia Ovi, A. Rosy, 2010, Effect of Genistein on Conjunctival Goblet Cells Density and the Expression of Interleukin-1b in Ovariectomized Rats, Jurnal Oftalmologi Indonesia, Vol. 7 No. 3, pp. 113-115.
Solimun, 2003, Strucktural Equation Modeling Lisrel dan Amos, Fakultas MIPA Universitas Brawijaya, Malang.
Tri E.U, R.A. Kuncoro, I.R Hutami, F.T. Sari, J. Handajani, 2011, Efek Antiinflamasi Ekstrak Daun Sembukan (Paederia scandens) Pada Tikus Wistar, Jurnal Majalah Obat Tradisional, Vol 16 (2), pp. 95-100.
Winarsi Hery dan P. Agus, 2009, Efek Suplementasi Ekstrak Protein Kecambah Kedelai Terhadap Kadar IL-1Beta Penderita Diabetes Tipe-2, Jurnal Teknologi dan Industri Pangan, Vol XXI No. 1, pp. 6-9.
Yenita, 2010, Pengaruh Pemberian Ekstrak Jahe terhadap Kadar Malondialdehide (MDA) Testis dan Diameter Tubulus Seminiferus Testis Mencit yang Diberi Plumbum Asetat, Journal Kedokteran IbnuSina, 5 (3), pp.106. Zhou Ru, Reiko Horai, M. J. Mattapallil, R. R. Caspi, 2011, A New Look At
1 BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Inflamasi kornea adalah salah satu penyakit mata yang paling umum dan sering kali menyebabkan kebutaan atau bahkan kehilangan mata. Inflamasi kornea yang berkelanjutan akan menyebabkan apoptosis, yaitu pertumbuhan pembuluh darah baru pada kornea yang mengancam penglihatan dan kebutaan (Megan, M. Kelly, W. A. Arnold, 2012).
Menurut penelitian Michael C. Kennedy dkk. (1995), IL-1β telah terlibat sebagai mediator penting dari peradangan dan kerusakan jaringan dalam kornea. Sel-sel kornea mampu menghasilkan sejumlah sitokin inflamasi yang poten seperti IL-1β. Peningkatan produksi jaringan IL-1β telah terdeteksi di banyak negara yang sering mengalami penyakit akibat peradangan. IL-1β adalah imunomodulasi sitokin kuat dengan pleiotrophic effect pada berbagai jaringan. Studi tentang sel-sel kornea juga mendukung peran IL-1β sebagai potensi mediator inflamasi. Relevansi IL-1β dalam peradangan kornea ini lebih didukung oleh pengamatan bahwa sel-sel kornea sendiri dapat menghasilkan sitokin tersebut dalam respon terhadap berbagai rangsangan (Kennedy Michael C, et al, 1995).
2
Menurut penelitian Ovi Sofia dan Rosy Aldina, pemberian genistein berpengaruh terhadap ekspresi IL-1β pada konjungtiva tikus ovariektomi (Sofia Ovi, Aldina Rosy, 2010). Selain itu Shirin Hooshmand (2004) juga menyebutkan dalam penelitiannya bahwa genistein menurunkan respon inflamasi melalui penghambatan enzim penting yang terlibat dalam metabolisme asam arakidonat sehingga dapat menurunkan produksi IL-1β (Hooshmand Shirin, 2004).
Oleh karena itu, untuk mengetahui efek genistein pada kornea, peneliti tertarik untuk melakukan penelitian pemberian genistein topikal tetes mata terhadap penurunan ekspresi IL-1β pada kornea tikus putih jantan (Rattus novergicus strain wistar) model inflamasi.
1.2 Rumusan Masalah
Bagaimana pengaruh pemberian genistein topikal tetes mata terhadap penurunan ekspresi IL-1β pada kornea tikus putih jantan (Rattus novergicus strain wistar) model inflamasi?
1.3Tujuan Penelitian 1.3.1 Tujuan Umum
Mengetahui pengaruh pemberian genistein topikal tetes mata terhadap ekspresi IL-1β pada kornea tikus putih jantan (Rattus novergicus strain wistar) model inflamasi.
1.3.2 Tujuan Khusus
3
1.4 Manfaat Penelitian 1.4.1 Akademis
Hasil penelitian ini diharapkan sebagai dasar teori untuk mengembangkan genistein topikal tetes mata sebagai terapi alternatif untuk inflamasi.
1.4.2 Klinis