PEMBERIAN EKSTRAK ETANOL UMBI BIT MERAH (Beta vulgaris) ORAL DAPAT MENURUNKAN KADAR F2-ISOPROSTAN PADA URIN
TIKUS (Rattus norvegicus) WISTAR JANTAN YANG DIINDUKSI AKTIVITAS FISIK BERLEBIH
ABSTRAK
Aktivitas fisik berlebih akan meningkatkan komsumsi oksigen yang dapat mengakibatkan peningkatan kadar Reactive Oxygen Species (ROS) sehingga menyebabkan stres oksidatif yang ditandai dengan meningkatnya F2-Isoprostan sebagai salah satu produk peroksidasi lipid. Tanaman umbi bit merah (Beta vulgaris) mengandung polifenol, khususnya flavonoid, dan memiliki aktivitas antioksidan yang dapat mencegah stress oksidatif. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuktikan bahwa pemberian ekstrak umbi bit (Beta vulgaris. L) per oral menghambat peningkatan kadar F2 Isoprostan Urine tikus yang diberi aktivitas fisik berlebih.
Penelitian ini menggunakan pretest-posttest control group design, dengan subjek berupa 20 ekor tikus (Rattus norvegicus), galur wistar, jantan, sehat, berumur 2-3 bulan (setara dengan usia manusia 16 tahun), dengan berat badan 180-200 gram yang terbagi menjadi 2 (dua) kelompok masing-masing berjumlah 10 ekor tikus. Kelompok pertama (kontrol) diberikan aktivitas fisik berlebih selama 7 hari, yang diberikan plasebo berupa aquadest sebanyak 2cc dengan aktivitas fisik berlebih selama 7 hari. Kelompok kedua (perlakuan) diberikan aktivitas fisik berlebih selama 7 hari, diberikan ekstrak kulit buah bit sebanyak 200 mg yg diencerkan dengan aquadest menjadi 2 cc secara oral sekali setiap hari selama 7 hari dengan aktivitas fisik berlebih. Sebelum dan setelah 7 hari perlakuan, sampel urin ditampung dan diperiksa kadar F2-Isoprostan menggunakan 8-isoPGF2α enzyme immunoassay kit (EIA) dari assay designuntuk datapretestdanpost-test.
Hasil penelitian menunjukkan rerata kadar F2-Isoprostan pada kelompok kontrol (P0) sebelum perlakuan (pretest) adalah 4,17 ± 0,17 ng/mL, sedangkan pada kelompok perlakuan (P1) adalah 4,15 ± 0,09 ng/mL (p>0,05). Setelah perlakuan selama 7 hari (post-test), rerata kadar F2-Isoprostan pada kelompok kontrol (P0) adalah 4,23±0,17 ng/mL dan pada kelompok perlakuan (P1) adalah 2,99±0,03 ng/mL (p<0,01).
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan,dapat disimpulkan bahwa pemberian ekstrak umbi bit (Beta vulgaris. L) peroral menurunkan kadar F2 Isoprostan Urine tikus yang diberi aktivitas berlebih. Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai dasar penelitin lebih lanjut untuk mengetahui efektifitas dan dosis optimal ekstrak buah delima merah sebagai antioksidan.
Kata Kunci: Umbi bit merah, F2-Isoprostan, pelatihan fisik berlebih, tikus wistar.
X0ADMINISTRATION OF BEET PLANT (Beta vulgaris) ROOT EXTRACT PREVENTED THE ELEVATION OF F2-ISOPROSTAN LEVEL IN OVERTRAINING-INDUCED MALE WISTAR RATS (Rattus
norvegicus) ABSTRACT
Overtraining activity increase the consumption of oxygen which can result in increased levels of Reactive Oxygen Species (ROS), causing oxidative stress characterized by the elevation of F2-isoprostane as a products of lipid peroxidation. Beet plants (Beta vulgaris) contain abundant of polyphenol, especially a flavonoid, and possess antioxidant activity that are able to inhibit and break the chain reaction of free radicals and prevent lipid peroxidation. The purpose of this study was to prove that the administration of Beet plants (Beta vulgaris) root extract can inhibit the elevation of F2-isoprostane levels in male wistar rats (Rattus norvegicus) urin induced by excessive physical training.
This study was a true experimental research using a pretest-posttest control group design. The subjects were 20 male wistar rats (Rattus norvegicus), aged 2-3 months (equivalent to 18 years of human age), weighing 180-200 grams and were divided into 2 groups. One group as a control group (P0) that were given a placebo of 2cc aquadest + overtraining activity for 7 days, and the treatment group (P1) which were administered with the extract of Beet plants (Beta vulgaris) root of 200mg/rats/day + excessive physical training for 7 days. Before and after 7 days of treatment, the urine sample was collected and examined levels of F2-isoprostane 8-isoPGF2α was done using enzyme immunoassay kit (EIA) of the assay design for pretest and post-test data respectively.
The results showed that the average levels of F2-isoprostane in the control group (P0) before treatment (pretest) was 4.17 ± 0.17 ng / mL, while the treatment group (P1) was 4.15 ± 0.09 ng / mL (p> 0.05). On the other hand, after treatment for 7 days (post-test), the mean levels of F2-isoprostane in the control group (P0) was 4.23 ± 0.17 ng / mL and the treatment group (P1) was 2.99 ± 0.03 ng / mL (p<0.01).
Based on these result, it can be concluded that the administration of Beet plants (Beta vulgaris) root extract can inhibit the elevation of F2-isoprostane levels in male wistar rats (Rattus norvegicus) urin induced by excessive physical training. The result of this study could be applied as a basis for further research in pursuit of the pomegranate extract effectiveness and optimal dose as antioxidant.
DAFTAR ISI
Halaman SAMPUL DALAM ...
i
LEMBAR PRASYARAT GELAR MAGISTER ... ii
LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iii
LEMBAR PENETAPAN PANITIA PENGUJI ... iv
LEMBAR PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ... v
LEMBAR UCAPAN TERIMA KASIH ... vi ABSTRAK ... ix ABSTRACT ... x DAFTAR ISI... xi DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL ...xvi
DAFTAR SINGKATAN ... xviii
DAFTAR LAMPIRAN ... xx BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 5 1.3 Tujuan Penelitian ... 5 1.4 Manfaat Penelitian ... 6
1.4.1 Manfaat Ilmiah ... 6
1.4.2 Manfaat Praktis ... 6
BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Penuaaan(Aging) ... 7
2.1.1 Teori Proses Penuaan ... 8
2.2 Radikal Bebas ... 10
2.2.1 Definisi Radikal Bebas ... 10
2.2.2 Sumber Radikal Bebas ... 10
2.2.3 Klasifikasi Radikal Bebas ... 11
2.2.4 Pembentukan Radikal Bebas... 11
2.2.5Reactive Oxygen Species (ROS) ... 12
2.2.5.1 Dampak NegatifReactive Oxygen Species ... 14
2.2.5.2 Dampak PositifReactive Oxygen Species ... 15
2.2.6 StresOksidatif ... 15
2.3 ...Aktivitas Fisik 16 2.3.1 Definisi ... 16
2.3.2 Aktifitas Fisik Berlebih ... 17
2.3.3 Hubungan Aktivitas Fisik Berlebih Dengan Stres Oksidatif ... 19
2.4 F2-Isoprostan ... 23
2.5 ... Antioksidan 28 2.5.1 Jenis Antioksidan ... 29
2.5.2 Klasifikasi Antioksidan... 30
2.5.3 Mekanisme Kerja Antioksidan ... 31
2.6 Umbi Bit Merah ... 32
2.6.1 Pembudidayaan Umbi Bit... 33
2.6.4 Kandungan Antioksidan Bit Merah (beta Vulgaris.L)... 35
2.7 Antioksidan Umbi Bit Merah... 37
2.7.1 Betalain ... 37
2.7.2 Vit. C ... 38
2.7.3 B Caroten... 40
2.7.4 Flavonoid dan Polifenol... 40
2.8. Tikus Wistar... 41 2.8.1 Klasifikasi Tikus Wistar ...41
2.8.2 Pemantauan Keselamatan Tikus...44
BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS 3.1 Kerangka Berpikir ... 45
3.2 Konsep ... 46
3.3 Hipotesis Penelitian ... 46
BAB IV METODE PENELITIAN 4.1 Rancangan Penelitian ... 48
4.2 Tempat dan Waktu Penelitian ... 49
4.2.1 Lokasi Penelitian ...49
4.2.2 Waktu Penelitian ... 49
4.3 Populasidan Sampel ... 50
4.3.1 Populasi ... 50
4.3.2 Kriteria Subyek ... 50
4.3.2.1 Kriteria Penerimaan ... 50
4.3.2.2 Kriteria Drop Out ... 50
4.4 Penentuan Besar dan Cara Pengambilan Sampel ... 50
4.4.1 Penentuan Besar Sampel ... 50
4.5 VariabelPenelitian ... 51
4.5.1 Identifikasi Variabel ... 51
4.5.2 Klasifikasi Variabel ... 52
4.5.3 Definisi Operasional Variabel ... 52
4.6 Bahandan Alat-alat Penelitian ... 53
4.7 Prosedur Penelitian ... 54
4.7.1 ...Pemeliharaan Tikus Percobaan 54 4.7.2 ... Pelaksanaan Perlakuan 55 4.7.3 Cara Pembuatan Ekstrak buah Delima (Punica granatum)... 55
4.7.4 ...Cara Mengambil Sampel Urin 56 4.7.5 Cara Memeriksa F2-isoprostan dengan Metode 8-isoprostaglandin F2α ... 56
4.8 Alur Penelitian ... 59
4.9 Analisi Data ... 60 BAB V HASIL PENELITIAN...
61
5.1 Analisis Deskriptif ... 62
5.2 Uji Normalitas Data ... 62
5.3 Uji Homogenitas Data ... 63
5.5 Analisis Efek Perlakuan ... 66 BAB VI PEMBAHASAN... 65 6.1 Subyek Penelitian ... 65
6.2 Distribusi dan Homogenitas Data Hasil Penelitian ... 66
6.3 Pengaruh Pemberian Ekstrak Umbi Bit Merah ... 66
BAB VII SIMPULAN DAN SARAN... 68 7.1 Simpulan ... 75 7.2 Saran ... 75 DAFTAR PUSTAKA... 76 DAFTAR LAMPIRAN Halaman
1. Lampiran I, Tabel Konversi Dosis ( Pages dan Barnes, 1964 ) ... 83
2. Lampiran II, Ethical Clearance ... 84
3. Lampiran III, Hasil Analisis Laboratorium ... 85
4. Lampiran IV, Analisis Deskriptif, Uji Normalitas Data, Uji
Homogenitas Data, Analisis Komparasi, Analisis Efek Perlakuan ... 86
5. Lampiran V, Hasil Laboratorium F2-Isoprostan ... 89
6.. Lampiran VI, Foto-foto Tikus dan alat-alat penelitian ... 90
DAFTAR GAMBAR
Halaman 2.1 Pembentukan Radikal Bebas ... 12
2.2 Pembentukan ROS oleh reaksi Fenton dan Haber-Weiss ... 14
2.3 Penyakit yang di induksi stres oksidatif pada manusia ... 16
2.4 Hubungan Aktivitas berlebih dengan Stres Oksidatif... 20
2.5 Skema stres oksidatif dalam penyakit……….. 21
2.6 Skema stres oksidatif………... 24
2.7 Skema sederhana biosintesis F2-isoprostan……… 28
2.8 Umbi bit merah……….. 33
2.9 Struktur kimia molekul senyawa betalain……….. 38
2.10 Tikus Wistar (Rattus Norvegicus)………... 43
3.1 Bagan Konsep Penelitian……….
4.1 Rancangan Penelitian ... 48
4.2 Alur penelitian ... 59
5.1 Perbandingan Rerata Kadar F2-Isoprostan Setiap Kelompok………… 67
DAFTAR TABEL
Halaman 2.1 Komposisi gizi pada bit merah per 100g ... 36 2.2 Data Biologi Tikus………
42
2.3 Klasifikasi Tikus Wistar………. 43
5.1 Analisis Deskriptif Kadar F2-Isoprostan Antar Kelompok……… 62
5.2 Hasil Uji Normalitas Data Antar Kelompok……….. 63
5.3 Hasil Uji Homogenitas DataAntar Kelompok………... 63
5.4 Komparasi Kadar F2-Isoprostan antar Kelompok Sebelum
Perlakuan……….. . 64
5.5 Komparasi Kadar F2-Isoprostan antar Kelompok Sesudah Perlakuan……….. 65
5.6 Analisis Pre-Post Kadar F2-Isoprostan Pada Setiap Kelompok…. 66
DAFTAR SINGKATAN
AAM =Anti Aging Medicine
ACE =Angiotensin Converting Enzyme ATP =Adenosine Triphosphate
COX =Cyclooxygenase
DHEA =Dehydroepiandrosterone DNA =Deoxyribonucleic Acid EIA = enzyme immunoassay kit
eNOS =Endothelial Nitric Oxide Synthase GPx = Glutathione Peroxidase
GSH =Glutathione HbA1c =Hemoglobin A1c
HNE =4-Hydroxy-2-Trans-Nonenal LDL =Low Density Lipoprotein
NF-КB =Nuclear Factor KappaB
ORAC =Oxygen Radical Absorption Capacity
p-CREB=Phospho-cAMP Response Element-Binding Protein PUFA =Polyunsaturated Fatty Acid
RNA =Ribonucleic Acid
RNS =Reactive Nitrogen Species ROS =Reactive Oxygen Species SOD = Superoxide Dismutase
SPSS® = Statistical Package for the Social Sciences TA =Total Activity
TBARS = Thiobarbituric Acid Reactive Substances TNF –α =Tumor Necrosis Factor α
USDA =United State Department of Agriculture UV =Ultraviolet
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Penuaan merupakan kodrat alami dan fisiologis yang pasti akan di alami oleh setiap mahluk hidup termasuk manusia. Seiring dengan berkembangnya ilmu Anti Aging Medicine maka terciptalah suatu konsep baru di dalam dunia kedokteran.Anti Aging Medicine adalah bagian ilmu kedokteran yang didasarkan pada penggunaan ilmu pengetahuan dan teknologi kedokteran terkini untuk melakukan deteksi dini, pencegahan, pengobatan dan perbaikan kembali berbagai disfungsi, kelainan dan penyakit ke keadaan semula yang berkaitan dengan penuaan yang bertujuan untuk memperpanjang hidup dalam keadaan sehat dan meningkatkan kualitas hidup.
Ada banyak faktor yang menyebabkan di mana orang menjadi tua, tetapi secara garis besar faktor-faktor itu dapat dikelompokan menjadi dua faktor yaitu faktor eksternal seperti gaya hidup yang salah, diet yang salah, diet yang tidak sehat, kebiasaan yang salah seperti merokok, minum alkohol, lingkungan yang tidak baik misalnya pencemaran lingkungan akibat paparan asap kendaraan bermotor dan paparan sinar matahari, pemakaian obat yang tidak terkontrol serta kemiskinan dan faktor internal seperti stress psikis, genetik dan organik terutama hormonal (Pangkahila, 2011).
Salah satu teori proses penuaan disebabkan radikal bebas. Dengan meningkatnya usia, produksi radikal bebas secara fisiologis dihasilkan metabolisme tubuh cenderung meningkat, sementara produksi antioksidan yang diperlukan untuk menetralisir radikal bebas di dalam sel ataupun antioksidan asupan dari luar seringkali cenderung berkurang. Ketidak-seimbangan antara radikal bebas dan antioksidan ini disebut stres oksidatif. Penimbunan dari radikal bebas akan menyebabkan stress oksidatif yang pada akhirnya dapat menimbulkan kerusakan bahkan kematian sel yang ada di dalam tubuh (Goldman dan Klatz, 2003).
Pembentukan ROS akibat olahraga yang berlebih dapat menyebabkan kerusakan sel dan modifikasi molekul termasuk DNA, membran lipid, dan protein. Pada aktivitas fisik berlebih, terjadi kondisi hipoksia relatif di jaringan organ dalam karena retribusi aliran darah ke otot yang bekerja, hal ini akan meningkatkan pembentukan radikal superoksid, yang akan mengaktifkan jalur xanthin oksidase. Jika terjadi terus-menerus, maka mengakibatkan akumulasi dari kerusakan oksidatif di dalam sel dan jaringan yang akan membuat jaringan tersebut kehilangan fungsinya (Bagiada, 2001). Perlindungan dari serangan ROS yang disebabkan olahraga berlebih merupakan respons jaringan untuk meningkatkan aktivitas sekelompok enzim antioksidan, guna melindungi sel dari kerusakan
sel atau jaringan akan kehilangan fungsinya dan rusak (Suryohusodo, 2000; Singh, 2006).
Terdapat banyak biomarker untuk mengevaluasi keadaan di mana terjadinya stres oksidatif. Beberapa cara dipakai untuk mengukur kadar lipid peroksidasi, antara
lain Malondialdehyde (MDA), 4-hydroxy-2-trans- nonenal (HNE) , Thiobarbituric
acid reactive substance (TBARS), F2 isoprostan, Acrolein lysin (Ann dan Carol, 2008). Penelitian terakhir menyatakan bahwa senyawa F2 Isoprostan akurat dalam mengukur peroksidasi lipid (Milne dkk., 2007). F2 Isoprostan merupakanGold standard dari pemeriksaan stres oksidatif, karena prosedur dan tekniknya lebih mudah dibandingkan dengan teknik yang lain, di mana sampel dapat di ambil dari urin sehingga tidak memerlukan tindakan invasif. F2 Isoprostan dan metabolitnya dapat diukur secara akurat dalam plasma, urin dan cairan tubuh lain dan telah banyak dipublikasikan (Halliwell dan Lee, 2010).
Secara alami tubuh kita dapat menghasilkan antioksidan. Namun sejalan dengan bertambahnya usia kemampuan tubuh untuk memproduksi antioksidan alami pun akan semakin berkurang. Hal inilah yang akan menyebabkan terjadinya stress oksidatif, yaitu suatu keadaan di mana jumlah radikal bebas di dalam tubuh melebihi kapasitas tubuh untuk menetralisirnya. Akibatnya intensitas proses oksidasi sel-sel tubuh normal menjadi semakin tinggi dan menimbulkan kerusakan yang lebih banyak. Stres oksidatif adalah penyebab utama penuaan dini dan timbulnya penyakit kronis seperti kanker, penyakit jantung, alzheimer, dan lain-lain (Bagiada dkk., 2005).
Untuk menghambat proses penuaan dan mengurangi stres oksidatif diperlukan asupan antioksidan yang cukup dan optimal ke dalam tubuh (Pangkahila, 2011), di mana antioksidan bekerja dengan cara menghambat oksidasi dan bereaksi dengan radikal bebas reaktif membentuk radikal bebas tidak reaktif yang relatif stabil (Utami dkk., 2009).
Antioksidan ada yang berasal dari dalam tubuh dan ada juga yang berasal dari luar tubuh. Antioksidan yang berasal dari dalam tubuh misalnya super okside dismutase (SOD), catalase, peroxidase dan gluthatione. Yang berasal dari luar tubuh seperti vitamin A, C, E, selenium dan berbagai carotenoid, flavanoid , polyphenol dan anthocyanin yang terdapat didalam berbagai sayur-sayuran dan buah-buahan (Devasagayam, 2004).
Indonesia memiliki berbagai macam kekayaan keanekaragaman hayati berupa ratusan bahkan ribuan jenis tumbuh tumbuhan berupa buah-buahan dan sayur mayur yang sangat kaya akan antioksidan alami yang terkandung di dalamnya yang dapat dipergunakan sebagai obat.
Salah satu tanaman tersebut adalah umbi Bit (Beta Vulgaris. L). Bit merupakan tanaman yang mirip dengan umbi-umbian karena bagian akar tanaman bit yang menggembung sehingga sering disebut buah bit. Kandungan senyawa antioksidan dalam bit merah terdiri dari senyawa flavonoid, betasianin, betanin, asam askorbat, dan karetinoid (Ananda, 2008). Bit merah mengandung pigmen betalain pembentuk warna merah keunguan yang berperan sebagai antioksidan sehingga
dengan pigmen antosianin pada tanaman lain karena pigmen ini juga mengandung senyawa nitrogen yang memiliki efek positif terhadap aktivitas radikal bebas dan kanker (Winanti dkk., 2013).
Penelitian menunjukkan bahwa umbi bit merah (Beta Vulgaris. L) menginhibisi akumulasi dari produksi lipid peroksidasi plasma sama baiknya dengan aktifitas enzyme seperti superoxide dismutase (SOD) dan catalase (Ashoka dan Gowry, 2010).
Banyak penelitian tentang peranan radikal bebas dan antioksidan dalam menimbulkan kerusakan sel atau jaringan umumnya tidak langsung dikaitkan dalam patofisiologi kerusakan jaringan. Adanya komponen antioksidan betalain, polifenol, flavonoid, asam askorbat, dan karetinoid dalam umbi bit merah dapat menurunkan kadar radikal bebas sehingga dapat menghambat peningkatan kadar F2 Isoprostan urin (Ashoka dan Gowry, 2010).
Dengan demikian, maka penulis melakukan penelitian untuk menilai efek pencegahan dari ekstrak etanol umbi bit merah sebagai antioksidan terhadap tikus yang diberikan aktifitas fisik berlebih dengan menilai kadar F2 Isoprostan dalam urin.
1.2 Rumusan Masalah
Apakah pemberian ekstrak umbi bit merah per oral dapat menurunkan F2-Isoprostan urin tikus yang diberi aktivitas fisik berlebih?
1.3 Tujuan Penelitian
merah (Beta Vulgaris. L) oral, menurunkan kadar F2-isoprostan pada urin tikus (Rattus norvegicus) putih wistar jantan yang diinduksi pelatihan fisik berlebih.
1.4 Manfaat Penelitian 1.4.1 Manfaat Ilmiah
Dari hasil penelitian diperoleh informasi ilmiah mengenai efektivitas ekstrak umbi bit merah sebagai antioksidan dalam menangkal radikal bebas dengan indikator penurunanan kadar F2-isoprostan pada urin tikus putih wistar yang diinduksi pelatihan fisik berlebih.
1.4.2 Manfaat Praktis
Penelitian ini dapat membuktikan efektivitas ekstrak umbi bit merah dalam
menangkal radikal bebas, dan bila dilakukan clinical trial, maka diharapkan ekstrak umbi bit merah dapat digunakan sebagai antioksidan.
