PENGARUH PEMBERIAN EKSTRAK UMBI UBI JALAR UNGU (Ipomoea batatas L.) TERHADAP AKTIVITAS GLUTATION
PEROKSIDASE (GPX) DAN HISTOPATOLOGI HEPAR MENCIT (Mus musculus L.) YANG DIBERI PERLAKUAN
LATIHAN FISIK MAKSIMAL
TESIS
Oleh: AYU ELVANA
127008013/BM
PROGRAM STUDI MAGISTER ILMU BIOMEDIK
FAKULTAS KEDOKTERAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PENGARUH PEMBERIAN EKSTRAK UMBI UBI JALAR UNGU (Ipomoea batatas L.) TERHADAP AKTIVITAS GLUTATION
PEROKSIDASE (GPX) DAN HISTOPATOLOGI HEPAR MENCIT (Mus musculus L.) YANG DIBERI PERLAKUAN
LATIHAN FISIK MAKSIMAL
TESIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Biomedik dalam Program Studi Magister Ilmu Biomedik
Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara
Oleh: AYU ELVANA
127008013/BM
PROGRAM STUDI MAGISTER ILMU BIOMEDIK
FAKULTAS KEDOKTERAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Judul Tesis : Pengaruh Pemberian Ekstrak Umbi Ubi Jalar Ungu (Ipomoea batatas L.) terhadap Aktivitas Glutation Peroksidase (Gpx) dan Histopatologi Hepar Mencit (Mus musculus L.) yang Diberi Perlakuan Latihan Fisik Maksimal
Nama Mahasiswa : Ayu Elvana Nomor Pokok : 127008013 Program Studi : Biomedik
Disetujui Komisi Pembimbing
(Dr. Ir. Herla Rusmarilin, MP) (Prof. Dr. Ramlan Silaban, M.Si)
Ketua Anggota
Ketua Program Studi Dekan
(dr. Yahwardiah Siregar, Ph.d) (Prof. dr. Gontar A Siregar, Sp.PD, KGEH)
Telah diuji pada
Tanggal : 17 April 2015
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Dr. Ir. Herla Rusmarilin, MP Anggota : 1. Prof. Dr. Ramlan Silaban, M.Si
i
ABSTRAK
Latihan fisik dapat meningkatkan sistem pertahanan antioksidan organisme, tetapi periode yang panjang dan berat pada latihan akan mengganggu keseimbangan oksidan ataupun antioksidan. Keseimbangan antara radikal bebas dengan kemampuan antioksidan alami tubuh akan terganggu yang akhirnya akan menyebabkan kerusakan jaringan. Glutation peroksidase yang rendah berkorelasi dengan gangguan yang berhubungan dengan radikal bebas. Salah satu komponen flavonoid dari tumbuh-tumbuhan yang dapat berfungsi sebagai antioksidan adalah zat warna alami yang disebut antosianin. Tumbuhan ubi jalar ungu (Ipomea batatas L.) yang umbinya mengandung antosianin cukup tinggi.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemberian ekstrak umbi ubi jalar ungu (ipomoea batatas l.) terhadap aktivitas glutation peroksidase (gpx) dan perubahan histopatologi hepar mencit (mus musculus) yang diberi perlakuan latihan fisik maksimal. Penelitian dilakukan dengan desain control group post test only secara in vivo terhadap 24 ekor mencit putih jantan (Mus musculus L), strain DD Webster. Dibagi atas 6 kelompok terdiri dari : P1 (kontrol), P2 (Latihan fisik maksimal selama 60menit), P3 (ekstrak 0,5ml), P4 (latihan fisik maksimal selama 60menit + 0,5ml ekstrak), P5 (latihan fisik maksimal selama 60menit + 1ml ekstrak), P6 (latihan fisik maksimal + 1,5ml ekstrak). Jika data berdistribusi normal dan homogen maka dilakukan uji ANOVA. Jika data tidak maka dilakukan uji Kruskal-Wallis. Untuk melihat adanya perbedaan antara kelompok kontrol dengan perlakuan akan dilakukan uji Post-Hoc. Semua analisa data dilakukan dengan menggunakan software SPSS 19. Dalam penelitian ini untuk keputusan uji statistik diambil taraf nyata 5% (p = 0,05).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa rerata aktivitas enzim GPx pada kelompok P5 merupakan aktivitas enzim GPx paling tinggi yaitu 19,39±7,06, kemudian diikuti secara berurut oleh P4 (7,05±8,19), P1 (6,58±7,04), P3 (4,50±4,31), P6 (3,03±1,98), dan P2 (1,84±0,92) merupakan aktivitas enzim GPx yang paling rendah. diperoleh nilai p = 0.024 yang artinya terdapat perbedaan bermakna nilai aktivitas enzim GPx antar kelompok karna P<0,05. Histopatologi hepar menunjukkan bahwa P1 normal (100%), P2 memiliki kerusakan A3 (100%) , P3 memiliki kerusakan A1 (50%) dan A2 (50%), P4 memiliki kerusakan A1 (25%) dan A2 (75%), P5 memiliki kerusakan A1 (25%) dan A2 (75%) dan P6 memiliki kerusakan yang sama dengan P2 yaitu A3 (100%). diperoleh nilai P = 0,001 yang artinya terdapat perbedaan bermakna gambaran histopatologi hepar mencit antar kelompok perlakuan dengan kelompok kontrol.
Pada penelitian ini menunjukkan bahwa pemberian ekstrak dapat meningkatkan aktivitas enzim GPx secara signifikan tetapi tidak pada histopatologi hepar.
ii
ABSTRACT
Physical exercise can increase defense system organisms antioxidant, but for a long periods and exhaustive exersice will make imbalance of oxidant or an antioxidant. The balance between free radical to the ability of endogenous antioxidant will be disrupted that will eventually lead to tissue damage. The low of Gluthatione peroxides had a corelation of free radical disorders. One component of the flavonoid antioxidant is that could serve as a natural dyestuff called anthocyanin. Purple sweet potat (Ipomea batatas L.) Containing high of anthocyanin's.
The aim of this research was to determine the usefulness of purple sweet potato extract (Ipomoea batatas L.) of gluthathione peroxides activity (GPx)and histopathological hepar of male mice (Mus musculus L.) which had been given maximal physical activity.
This experimental research laboratory with the design of the post test only control group. The male mice research’s subject (Mus musculus L.) Strain DD Webster, aged 6-8 weeks with 25-35 grams, obtained from the Natural Science USU. Subjects were divided into six groups, those are : P1 (control), P2 (maximal physical activity during 60 minutes), P3 (extract 0,5ml), P4 (maximal physical activity during 60 minutes + 0,5ml ekstrak), P5 (maximal physical activity during 60 minutes + extract 1ml), P6 (maximal physical activity during 60 minutes + extract 1,5ml). Then, there were normality and homogeneity tests of data, if the result of research are normally distributed and homogeneous there will be an ANOVA test (p <0.05) continued by a Post Hoc test with mann whitney analysis of 5%, when the data were not normally distributed and homogeneous, followed by the kruskall-wallis (p <0.05). All data was used by software SPSS 19.
The research shown that average of GPx activity in P5 was the highest activity enzyme of GPx 19,39±7,06, continuosly to P4 (7,05±8,19), P1 (6,58±7,04), P3 (4,50±4,31), P6 (3,03±1,98), dan P2 (1,84±0,92) as the lower activity enzyme of GPx. p = 0.024 it shown that the GPx activity enzyme had a significant different between groups in this research. Histopatology of hepar shown that P1 as a normal (100%), P2 had a damage A3 (100%) , P3 had a damage of A1 (50%) and A2 (50%), P4 had a damage of A1 (25%) and A2 (75%), P5 had a damage of A1 (25%) dan A2 (75%) dan P6 had a damage as like as P2 that A3 (100%). P value was 0,001 it shown that there a significant difference between control group with the others group.
This research has shown that extract of purple sweet potato (Ipomea batatas L.) could increased the significant GPx activity but could not to fix damaged of hepar histopatology.
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas rahmah dan
berkah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dengan judul
”Pengaruh Pemberian Ekstrak Umbi Ubi Jalar Ungu (Ipomoea Batatas L.)
Terhadap Aktivitas Glutation Peroksidase (Gpx) Dan Histopatologi Hepar Mencit
(Mus Musculus) yang diberi Perlakuan Latihan Fisik Maksimal”. Tesis ini
merupakan salah satu syarat dalam rangka menyelesaikan program pendidikan
Magister Ilmu Biomedik pada Fakultas Kedokteran, USU Medan.
Selama proses pelaksanaan penelitian hingga selesainya tesis ini, penulis
memperoleh banyak dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Pada kesempatan
ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof.Dr.dr.Syahril Pasaribu, DTM&H, MSc(CTM), Sp.A (K) sebagai
Rektor USU Medan beserta seluruh jajarannya.
2. Bapak Prof. dr. Gontar A. Siregar, Sp.PD, KGEH, sebagai Dekan Fakultas
Kedokteran USU Medan beserta seluruh jajarannya.
3. Ibu dr. Yahwardiah Siregar, Ph.D, sebagai Ketua Program Studi Ilmu
Biomedik, Fakultas Kedokteran, USU Medan beserta seluruh jajarannya.
4. Ibu Dr. Ir. Herla Rusmarilin dan Bapak Prof. Dr. Ramlan Silaban, M.Si. yang
bersedia meluangkan waktu, masukan dan pemikiran sebagai dosen
pembimbing selama penyusunan tesis ini.
5. Dosen pembanding, Ibu dr.Ricke Loesnihari, M.Ked (Clin-Path), Sp.PK (K)
dan dr.Esther R.D. Sitorus, Sp.PA yang bersedia meluangkan waktu dan
iv
6. Ketua Prodi Magister Biologi FMIPA, Bapak Prof. Dr. Drs. Syafruddin Ilyas,
M.Biomed yang telah memberikan izin penelitian hewan coba di FMIPA dan
masukan dalam penyelesaian tesis ini serta para assisten Laboratorium
pemeliharaan hewan FMIPA USU.
7. Ibu dr.Fitriani Lumongga, Sp.PA dan Bapak dr. Delyuzar, M.Ked (PA),
Sp.PA(K) yang telah memberikan bimbingan dalam pengamatan histopatologi
untuk penyelesaian tesis ini.
8. Ibu dr.Putri Chairani Eyanoer, Ms.Epi, Ph.D. beserta staff yang telah
membimbing penulis untuk menyelesaikan interpretasi data dalam tesis ini.
9. Kedua orang tua, papa (Revan ED, S.H.) mama (Elita) yang telah memberikan
kasih sayang, dukungan dan doa sepenuhnya kepada penulis selama
penyelesaian tesis ini. Dan juga seluruh keluarga yang telah mendoakan.
10.Kakak dr. Rika Nailuvar Sinaga, sahabat sekaligus kakak dan partner dalam
penelitian ini.
11.Seluruh teman - teman seangkatan dan seperjuangan penulis (Biomedik 2012)
yang selalu kompak, ceria dan saling mendukung dalam menyelesaikan studi
bersama.
Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk kesempurnaan
tesis ini. Demikian tesis ini disampaikan semoga dapat bermanfaat bagi ilmu
pengetahuan.
Medan, April 2015
Penulis
v
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap : Ayu Elvana
Tempat /tanggal lahir : Padang, 27 Juni 1989
Jenis Kelamin : Perempuan
Status Perkawinan : Belum Menikah
Agama : Islam
Pendidikan Terakhir : Sarjana Pendidikan, Jurusan Biologi
PENDIDIKAN FORMAL
· SD YAPENA 45 Medan, berijazah tahun 2001.
· SMP Negeri 34 Medan, berijazah tahun 2004.
· SMA Negeri 2 Medan, berijazah tahun 2007.
· Universitas Negeri Medan, berijazah tahun 2011.
KONTAK
Alamat : Jl. Sakti Lubis Gg. Tukang Besi No. 27c,
Kelurahan Sitirejo II, Kecamatan Medan Amplas,
Kode Pos 20219, Medan.
Telepon / HP : 085296442089
Email : ayuelvana@gmail.com
Riwayat Pekerjaan
vi
1.5. Hipotesis Penelitian 8
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Latihan Fisik 9
2.1.1. Respon fisiologis terhadap latihan fisik 10
2.2. Radikal Bebas 13
2.2.1. Struktur kimia 16
2.2.2. Sumber radikal bebas 17
2.2.3. Tipe radikal bebas dalam tubuh 19
2.2.4. Pertahanan sel terhadap radikal bebas 20
2.3. Glutation Peroksidase (GPx) 23
2.4. Ubi Jalar 27
2.4.1. Ubi Jalar Ungu 30
2.5. Antosianin 32
2.6. Hati/ Hepar 35
2.6.1. Anatomi dan Fisiologi Hepar 36
2.6.2. Mikroskopis Kerusakan Hepar 39
2.6.3. Metabolisme Antioksidan dalam Hepar 40
2.7. Kerangka konsep 42
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Desain penelitian 43
3.2. Lokasi dan Waktu Penelitian
3.2.1. Lokasi 43
3.2.2. Waktu 43
vii
3.3.1. Populasi 45
3.3.2. Sampel 45
3.4. Variabel Penelitian
3.4.1. Variabel independent (bebas) 45
3.4.2. Variabel dependent (terikat) 46
3.5. Defenisi Operasional 46
3.6. Etika Penelitian 47
3.7. Alat dan Bahan Penelitian
3.7.1. Alat-alat yang Dipergunakan Dalam Penelitian 47 3.7.2. Bahan-bahan yang Dipergunakan Dalam Penelitian 47
3.8. Prosedur Penelitian 48
3.9. Prosedur Pelaksanaan Penelitian dan Pengamatan
3.9.1. Pre-Eliminari 50
3.9.2. Pembuatan ekstrak umbi ubi jalar ungu (Ipomoea batatas L.)
3.9.2.1. Pembuatan Ekstrak 51
3.9.2.2.Penentuan Kadar Antosianin 52
3.9.3. Pemeliharaan Hewan Coba 52
3.9.4. Perlakuan Latihan Fisik Hewan Coba 53
3.9.5. Pembedahan Mencit 53
3.9.6. Makroskopik
3.9.6.1.Berat Badan 54
3.9.6.2. Tingkah Laku Mencit (Mus musculus L.) 54 3.9.6.3. Warna Hepar
3.9.7. Kimiawi
3.9.7.1. Enzim Gluthation Peroksidase (GPx) 55 3.9.8. Mikroskopik
3.9.8.1. Histopatologi Hepar 56
3.10. Analisa Data 60
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil dan Pembahasan Penelitian 61
4.1.1. Hasil dan Pembahasan Kadar Antosianin dan Kandungan Gizi yang Terkandung dalam Ekstrak Umbi Jalar Ungu
(Ipomoea batatas L.) yang Digunakan untuk Penelitian 61 4.1.2. Makroskopik
4.1.2.1. Hasil dan Pembahasan Berat Badan Mencit 64 4.1.2.2. Hasil dan Pembahasan Tingkah Laku Mencit 68 4.1.2.3. Hasil dan Pembahasan Warna Organ Hepar Mencit 74 4.1.3. Kimiawi
4.1.3.1. Hasil dan Pembahasan Aktivitas Enzim Glutation
Peroksidase pada Organ Hepar Mencit 74 4.1.4. Mikroskopik
4.1.4.1. Hasil dan Pembahasan Gambaran Histopatologi
viii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan 86
5.2. Saran 87
DAFTAR PUSTAKA 88
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Struktur kimia radikal bebas 16
Gambar 2.2. Enzim-enzim pertahanan antioksidan 20 Gambar 2.3. Mekanisme katalisis h2o2 oleh glutation peroksidase 26
Gambar 2.4. Ubi jalar ungu 31
Gambar 2.5. Struktur antosianin dan klasifikasinya 33
Gambar 2.6. Anatomi hepar 36
Gambar 2.7. Kerangka konsep 43
Gambar 3.1. Alur perlakuan penelitian 49
Gambar 3.2. Mencit berenang hingga kelelahan 50 Gambar 3.3. Algorithm for evaluation of histological activity 57
Gambar 3.4. Gambaran normal lobulus hati (perbesaran 100x)
(sumber : eroschenko, 2003) 59
Gambar 3.5. Gambaran nekrosis lobuilus hati, (perbesaran 100x)
(sumber : musthofiyah, 2008 ) 59 Gambar 4.1. Gambar ubi jalar ungu yang digunakan dalam penelitian 62 Gambar 4.2. Grafik perubahan berat badan mencit rerata per-minggu 65 Gambar 4.3. Perbedaan tingkah laku masing-masing kelompok setiap
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Antioksidan dan Enzim Pembersih (Scavenging) 22 Tabel 2.2. Ubi Jalar Juga Mengandung Berbagai Antioksidan 29
Tabel 3.1. Defenisi Operasional 46
Tabel 3.2. Hasil Perhitungan Berat Badan dan Waktu Pre-Eliminari 51 Tabel 3.3. Metavir Histologic Activity Score 58 Tabel 3.4. Metavir Histologic Activity Criteria 58
Tabel 3.5. Metavir Fibrosis Score 58
Tabel 4.1. Kandungan gizi umbi ubi jalar ungu (Ipomoea batatas L.) 62 Tabel 4.2. Perubahan berat badan per-minggu mencit selama perlakuan 64 Tabel 4.3. Perbedaan rerata berat badan mencit setelah perlakuan 65 Tabel 4.4. Perbedaan tingkah laku masing-masing kelompok setiap
harinya selama 14 hari perlakuan 68 Tabel 4.5. Perbedaan nilai P tingkah laku mencit selama 14 hari
Perlakuan 70
Tabel 4.6. Hasil rerata nilai aktivitas enzim glutation peroksidase (GPx) di hepar mencit (Mus musculus L.) setelah perlakuan selama
14 hari 74
xi
DAFTAR SINGKATAN
GPX : Gluthathione peroxides CAT : Catalase
SOD : Superoksid dismutase GSH : Glutation tereduksi GSSG : Glutation teroksidasi
Se : Selenium
ROS : Reactive Oksigen Species VO2 max : Konsumsi oksigen maksimum O2 :Oksigen
P1 : Kontrol yang tidak diberikan perlakuan apapun P2 : Latihan fisik maksimal selama 60 menit
P3 : Ekstrak sebanyak 0,5 ml selama 14 hari
P4 : Latihan fisik maksimal selama 60 menit + ekstrak umbi ubi jalar ungu sebanyak 0,5 ml setiap harinya selama 14 hari.
P5 : Latihan fisik maksimal selama 60 menit + ekstrak umbi ubi jalar ungu sebanyak 1 ml setiap harinya selama 14 hari
