i
TESIS
PEMBERIAN MELATONIN ORAL MENGHAMBAT
PENURUNAN LIMFOSIT DAN LEUKOSIT
PADA TIKUS PUTIH (
Rattus norvegicus
) JANTAN
YANG DIBERI METILPREDNISOLON
WIDYA CHRISTINE MANUS NIM 1490761042
PROGRAM MAGISTER
PROGRAM STUDI BIOMEDIK
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2016
ii
PEMBERIAN MELATONIN ORAL MENGHAMBAT
PENURUNAN LIMFOSIT DAN LEUKOSIT
PADA TIKUS PUTIH (
Rattus norvegicus
) JANTAN
YANG DIBERI METILPREDNISOLON
Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister Pada Program Magister Program Studi Ilmu Biomedik
Program Pascasarjana Universitas Udayana
WIDYA CHRISTINE MANUS NIM 1490761042
PROGRAM MAGISTER
PROGRAM STUDI BIOMEDIK
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2016
iii
Lembar Pengesahan
TESIS INI TELAH DISETUJUI PADA TANGGAL : 30 MEI 2016
Mengetahui,
Pembimbing I
Prof. Dr. dr. Wimpie I. Pangkahila Sp.And., FAACS NIP. 194612131971071001
Pembimbing II
Prof. dr. I Gusti Made Aman, Sp.FK NIP. 194606191976021001
Ketua Program Studi Ilmu Biomedik Program Pascasarjana
Universitas Udayana
Dr. dr. Gde Ngurah Indraguna Pinatih, M.Sc., Sp.GK NIP.1958052119850312002
Direktur
Program Pascasarjana Universitas Udayana
Prof. Dr. dr. A. A. Raka Sudewi, Sp.S (K) NIP.195902151985102001
iv
PENETAPAN PENGUJI
Tesis ini telah diuji pada Tanggal………
Penguji tesis berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana, No : ……/UN14.4/HK/2016, Tanggal:…………..
Ketua : Prof. Dr. dr. Wimpie Pangkahila, SpAnd, FAACS Sekretaris : Prof. dr. I Gusti.Made Aman, Sp.FK
Anggota : 1. Prof. Dr. dr. J. Alex Pangkahila, MSc, Sp.And 2. Dr. dr. Ida Sri Iswari, Sp.MK., M.Kes 3. Dr. dr. Desak Made Wihandani, M. Kes
v
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
NAMA : dr. Widya Christine Manus
NIM : 1490761042
PROGRAM STUDI : ILMU BIOMEDIK
JUDUL TESIS : PEMBERIAN MELATONIN ORAL MENGHAMBAT
PENURUNAN LIMFOSIT DAN LEUKOSIT
PADA TIKUS PUTIH (Rattus norvegicus) JANTAN YANG DIBERI METILPREDNISOLON
Dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah Tesis ini bebas plagiat.
Apabila dikemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai Peraturan Mendiknas RI No. 17 Tahun 2010 dan Peraturan Perundang-undangan yang berlaku.
Denpasar, 1 Maret 2016
vi
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji dan syukur kepada Tuhan atas rahmat dan karunia serta penyertaanNya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini.
Tesis dan penelitian ini disusun untuk memenuhi persyaratan tugas akhir studi yang telah dijalankan oleh penulis untuk memperoleh gelar Magister pada Program Studi Ilmu Kedokteran Biomedik, Kekhususan Anti-Aging Medicine, Pascasarjana Universitas Udayana.
Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Rektor Universitas Udayana Prof. Dr. dr. Ketut Suastika, Sp.PD-KEMD, Direktur Program Pascasarjana Prof. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S (K), serta Dr. dr. Gde. Ngurah Indraguna Pinatih, M.Sc, Sp.GK, selaku Ketua Program Studi Ilmu Biomedik atas kesempatan yang telah diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Pascasarjana di Universitas Udayana.
Terima kasih Prof. Dr. dr. Wimpie Pangkahila, Sp.And, FAACS, selaku Pembimbing I, yang selalu meluangkan waktu dan pemikiran untuk membimbing, mengarahkan, mengoreksi dan memberikan tantangan serta masukan yang berharga kepada Penulis dalam penelitian dan seluruh proses pembuatan tesis ini.
Terima kasih kepada Prof. dr. I Gusti Made Aman, Sp.FK, selaku pembimbing II untuk kesabaran, pemikiran, bimbingan dan waktu yang sangat berharga yang telah diberikan kepada penulis dalam setiap tahap penyusunan tesis ini.
vii
Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya juga penulis sampaikan kepada para penguji tesis ini, yaitu Prof dr. J. Alex Pangkahila, M.Sc, Sp.And, dan Dr. dr. Ida Sri Iswari, Sp.MK, M.Kes,, yang telah menginspirasi penulis dalam proses menemukan tema dan judul pembuatan tesis serta koreksi dan masukan yang sangat berharga. Terima kasih sebesar-besarnya juga untuk Dr. dr. Desak Made Wihandani, M.Kes telah dengan sabar dan teliti memberikan koreksi, bimbingan dan masukan sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini.
Hormat dan ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada seluruh dosen Ilmu Kedokteran Biomedik, Kekhususan Anti-Aging Medicine, Program Pascasarjana Universitas Udayana yang telah memberikan ilmu pengetahuan yang sangat berharga selama masa pendidikan yang tentunya akan bermanfaat untuk masa depan penulis. Kepada seluruh staf biomedik Bapak Eddy Suantara, Geg Wahyu, Geg Amie, Geg Enni, Mba Yethi yang selalu membantu serta menyemangati penulis selama menjalankan studi dan menyelesaikan tesis. Terima kasih juga untuk Bapak Gede Wiranatha selaku staf bagian Farmakologi serta Ferbian Siswanto, SKH untuk bantuan dan masukan dan ilmu selama penelitian.
Kepada semua teman-teman AAM Angkatan IX terima kasih untuk kekompakan serta semangat bersama-sama menyelesaikan setiap proses dalam perkuliahan, penelitian hingga penyusunan tesis. Teristimewa untuk sahabat, kakak-kakakku teman seperjuangan (dr.Iftitah Yuniar Sashanti, dr. Herti Silalahi, dr. Ni Nyoman Susiyati, dr. Ni Gusti Ayu Nyoman Sri Aryani, dr. Juriah, dr. Syska Martala Dewi, dr. Sugeng Ibrahim) penulis sangat bangga menjadi bagian dari keluarga ini.
viii
Untuk papaku tercinta Dr. Ir. Oddy Arnold Manus, M.Sc., yang selalu menjadi penyemangat dan inspirasi, terima kasih untuk teladan, cinta yang tidak terhingga, guru dalam kehidupan dan selalu menjadi sumber kekuatan. Mama tersayang Ir. Fetty Indriaty, adik-adikku tersayang Arini Manus, S.H., dan Noriko Manus serta yang terkasih Prayudi Utomo untuk cinta, kesabaran, limpahan doa dan dukungan yang tiada henti kepada penulis serta terima kasih untuk pengertian, pengorbanan dan serta kepercayaan yang luar biasa sehingga penulis dapat menyelesaikan studi dan tesis ini. Pada akhirnya penulis menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari sempurna, sehingga penulis mengharapkan masukan berupa kritik dan saran yang membangun. Semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi ilmu pengetahuan dan bagi kita semua.
Denpasar, Maret 2016 Penulis,
ix
ABSTRAK
PEMBERIAN MELATONIN ORAL MENGHAMBAT PENURUNAN LIMFOSIT DAN LEUKOSIT PADA TIKUS PUTIH (Rattus norvegicus)
JANTAN YANG DIBERI METILPREDNISOLON
Sistem imun yang adekuat berfungsi dalam mempertahankan tubuh dari infeksi, penyakit autoimun serta kanker. Limfosit dan leukosit berperan penting dalam mengatur sistem kekebalan manusia. Penurunan sistem imunitas tubuh seiring proses penuaan mengakibatkan tubuh rentan terhadap penyakit. Limfosit dan leukosit memiliki peranan yang penting dalam menentukan status imunitas seseorang. Baik kuantias maupun kualitas limfosit dan leukosit harus dalam keadaan homeostasis, supaya sistem imun dapat bekerja secara optimal. Metilprednisolon adalah salah satu jenis kortikosteroid sering digunakan sebagai obat anti inflamasi. Salah satu efek samping pada penggunaan jangka panjang metilprednisolon adalah imunosupresi. Menurunnya kadar melatonin seiring proses penuaan memiliki peran dalam gangguan sistem imun. Melatonin adalah hormon yang diproduksi oleh kelenjar pinea berperan dalam siklus sirkadian berfungsi untuk melindungi sistem imun. Reseptor melatonin juga terdapat pada sel limfosit dan leukosit dengan meningkatkan ekpresi gen yang mentranskripsi sitokin untuk proliferasi dan kemotaksis sel imun. Tujuan dari penelitian ini untuk membuktikan bahwa pemberian melatonin oral dapat menghambat penurunan limfosit dan leukosit pada tikus putih (Rattus norvegicus) jantan galur wistar yang diberi metilprednisolon.
Rancangan penelitian ini adalah eksperimental murni dengan post-test only control group design menggunakan 32 ekor tikus putih jantan. Tikus dibagi menjadi 2 kelompok yaitu kelompok kontrol dan kelompok perlakuan. Kelompok kontrol diberikan metilprednisolon 0,144 mg/200 g tikus 3 kali sehari dan aquades sedangkan kelompok perlakuan diberikan metilprednisolon 0,144/200 g tikus 3 kali sehari dan melatonin 0,054 mg/200 g tikus, malam hari. Penelitian dilakukan selama 14 hari.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kelompok yang diberikan metilprednisolon dan melatonin memiliki jumlah limfosit yang lebih tinggi secara bermakna daripada kelompok kontrol yang hanya diberikan metilprednisolon dan plasebo (4,95±1,58 103/L vs 3,091,33103/L darah (p<0,01). Kelompok yang diberikan metilprednisolon dan melatonin memiliki jumlah leukosit yang lebih tinggi secara bermakna daripada kelompok kontrol yang hanya diberikan metilprednisolon dan plasebo (8,37±2,02x103/L darah vs 6,70±1,96 x 103/L darah) (p<0,05).
Disimpulkan bahwa melatonin oral dapat menghambatpenurunan limfosit dan leukositpada tikus yang diberikan metilprednisolon.
x
ABSTRACT
ORAL MELATONIN INHIBIT THE DECREASE LYMPHOCYTE AND LEUKOCYTE IN MALE ALBINO RAT (RATTUS NORVEGICUS)
TREATED WITH METHILPREDNISOLON
Adequate immune system function is defend the body from infection, autoimmune disease and cancer. Lymphocytes and leukocytes play an important role in regulating the human immune system. Decline in the immune system as the aging process causes the body vulnerable to diseases. Lymphocytes and leukocytes have an important role in determining a person's immune status. Both the quantity and quality of the lymphocytes and leucocytes should be in a state of homeostasis, so the immune system can work optimally. Methylprednisolone is one type of corticosteroid often used as an antiinflammatory medications. One of the side effects of the long-term use of methylprednisolone is immunosuppressed. The reduced levels of melatonin as the aging process is believed have a role in the immune system havoc. Melatonin is a hormone produced by the pineal gland and plays a role in the circadian cycle and to protect the immune system. Melatonin receptors present at lymphocytes and leukocytes that play role in the human’s immune system by increasing the expression of genes that transcribes cytokines in proliferation and chemotaxis of immune cell. Aim of this study to prove that the administration of oral melatonin can inhibit the decrease of lymphocytes and leukocytes in rats (Rattus norvegicus) male Wistar strain were given methylprednisolone.
The design of this study was true experimental with post-test only control group design using 32 male rats. Rats were divided into 2 groups: control group and the treatment group. Control group was given methylprednisolone 0.144 mg/200 g rat 3 times a day and aquadest while the treatment group was given methylprednisolone 0.144/200 g rat 3 times a day and 0.054 mg/200 g melatonin once daily. The blood was taken after 14 days of treatment.
The results showed that the group that was given methylprednisolone and melatonin has a number of lymphocytes significantly higher than the control group
who were given methylprednisolone and placebo (4.95±1.58x103/L vs 3.091.33x103/L blood (p<0.01). In addition the group was given
methylprednisolone and melatonin had a number of leukocyte significantly higher than the control group who were given methylprednisolone and placebo (8.37± 2.02x103/ L blood vs 6.70 ± 1.96x103/L blood) (p<0.05).
This study concluded that oral melatonin inhibited the decrease number of lymphocytes and leukocytes in rats given methylprednisolone.
xi
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
PENETAPAN PENGUJI ... iv
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ... v
UCAPAN TERIMA KASIH ... vi
ABSTRAK ... ix
ABSTRACT ... x
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR TABEL ... xv
DAFTAR SINGKATAN ... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ...……… xvii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang………... 1
1.2 Rumusan Masalah………..… 6
1.3 Tujuan Penelitian………... 6
1.4 Manfaat Penelitian………... 7
BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Penuaan………... 8
2.2 Sistem Imun……… 10
2.2.1 Sistem Imun Nonspesifik ……….……….. 11
2.2.2 Sistem Imun Spesifik ………..……….. 12
2.2.3 Sitokin……… 13
2.2.4 Leukosit………. 14
2.2.5 Limfosit………. 14
2.3 Hubungan SistemImun dan Penuaan………. 15
2.3.1 Sistem Imun Nonspesifik dan Penuaan………. 16
2.3.2 Sistem Imun Spesifik dan Penuaan………... 17
2.3.3 Penuaan dan Gangguan Fungsi Imun….………... 18
2.4 Imunomodulator………..……….…..……… 19
2.5 Kortikosteroid……… 19
xii
2.6 Melatonin………... 25
2.6.1 Fisiologi Melatonin………..…………. 25
2.6.2 Fungsi dan Manfaat Melatonin……….……. 31
2.6.3 Melatonin sebagai Imunomodulator……….. 31
BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP, HIPOTESIS 3.1 Kerangka Berpikir……….……….. 39
3.2 Konsep Penelitian……… 41
3.3 Hipotesis Penelitian……… 41
BAB IV METODE PENELITIAN 4.1 Rancangan penelitian………. 42
4.2 Lokasi dan Waktu Penelitian………. 43
4.2.1 Lokasi Penelitian………..……... 43
4.2.2 Waktu Penelitian ………..…….. 44
4.3 Subjek dan Sampel……….. 44
4.3.1 Variabilitas Populasi……… 44
4.3.2 Kriteria Sampel……… 44
4.3.3 Besaran Sampel……… 45
4.3.4 Teknik Penentuan Sampel……… 46
4.4 Variabel Penelitian………. 46
4.4.1 Klasifikasi Variabel ………. 46
4.4.2 Definisi Operasional Variabel……….. 47
4.4.3 Perhitungan Dosis Melatonin ………..…………... 49
4.4.4 Perhitungan Penghentian Paparan Cahaya Setelah Konsumsi Melatonin……….. 50
4.4.5 Perhitungan Dosis Metilprednisolon………. 50
4.5 Bahan dan Alat Penelitian ………. 51
4.6 Prosedur Penelitian………. 52
4.6.1 Pemeliharaan hewan tikus percobaan………... 52
4.6.2 Pelaksanaan Pemeriksaan………. 53
4.6.3 Pengambilan Darah Perifer Tikus Wistar ………... 54
4.6.4 Alur Penelitian……….. 56
4.7 Analisis Data………... 57
BAB V HASIL PENELITIAN 5.1 Analisis Deskriptif……….… 58
5.2 Uji Normalitas………... 59
xiii
5.4 Analisis Komparabilitas………..… 61
5.4.1 Analisis Komparabilitas Jumlah Leukosit………... 61
5.4.2 Analisis Komparabilitas Jumlah Limfosit……….……..……… 62
BAB VI PEMBAHASAN 6.1 Subjek Penelitian……….………... 64
6.2 Pengaruh Metilprednisolon Terhadap Jumlah Leukosit dan Limfosit…... 65
6.3 Pengaruh Melatonin Terhadap Jumlah Leukosit dan Limfosit………….. 67
6.4 Peran Melatonin Pada Sistem imun dan AAM…………...……….. 69
6.5 Kelemahan Penelitian………. 70
BAB VII SIMPULAN DAN SARAN 7.1 Simpulan………. 71
7.2 Saran……… 71
DAFTAR PUSTAKA………. 75
xiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
2.1 Gambaran Umum Sistem Imun……….……...… 10
2.2 Dasar Molekular Hubungan Penuaan Dan Sistem Imun……….…….…….... 18
2.3 Mekanisme Penghambatan NF-kB oleh Glukokortikoid……….………….... 20
2.4 Efek Glukokortikoid Terhadap Sel-sel Imun………..………. 23
2.5 Biosintesis Melatonin………... 26
2.6 Jalur Sintesis Melatonin………...……… 26
2.7 Pengaruh Cahaya Dalam Sekresi Melatonin……….………... 27
2.8 Reseptor Melatonin………...……….……... 28
2.9 Kadar Sekresi Melatoin Malam Hari Dihubungkan Dengan Usia………….. 30
2.10 Efek Aktivasi Sistem Imun Oleh Melatonin………...…… 34
. 2.11 Melatonin Melalui Reseptor Membran Inti Meningkatkan IL-2………...…..………… 36
2.12 Mekanisme Autokrin IL-2 pada Sel T……… 37
3.1 Konsep Penelitian………... 41
4.1 Bagan Rancangan Penelitian……….………. 42
4.2 Hubungan antara Variabel Bebas dan Tergantung………. 47
4.4 Bagan Alur Penelitian……….………..56
5.1 Rerata Jumlah Leukosit Kelompok Kontrol dan Perlakuan………. 62
xv
DAFTAR TABEL
Halaman
2.1 Efek Kortikosteroid dan Transkripsi Gen………... 21
2.2 Distribusi Reseptor Melatonin Pada Berbagai Organ Tubuh……….. 29
5.1 Analisis Deskriptif Hasil Penelitian………. 59
5.2 Hasil Uji Normalitas Data Hasil Penelitian………... 60
5.3 Hasil Uji Homogenitas Data Hasil Penelitian………... 60
5.4.1 Rerata Jumlah Leukosit antar Kelompok………... 61
xvi
DAFTAR SINGKATAN
APC : Antigen Presenting Cell
cAMP : Cyclic adenosine monophosphate
CD : Cluster of Differentiation
COX-2 : Cyclooxygenase-2
DNA : Deoxyribonucleic Acid
ERK : Extracellular signal-regulated kinase
GH : Growth hormone
GM-CSF : Granulocyte Macrophage Colony Stimulating Factor HIOMT : Hydroxyindole-O-methyl-transferase
HIV : Human Immunodeficiency Virus
IFN-y : Interferon gamma
IL : Interleukin
JAK : Janus Kinase
LPS : Lipopolisakarida
MAPK : Mitogen-Activated protein kinase
MHC-II : Major Histocompatibility Complex-Class II
NAT : N-acetyl-transferase
NF-кB : Nuclear Factor kappa B
NK : Natural Killer
NO : Nitrit oxide
NOS : Inducible nitric oxide synthase
RHT : Retinohypothalamic
RNS : Reactive Nitrogen Spesies
ROS : Reactive Oxygen Species
SCN : Supra Chiasmatic Nuclear
SLE : Systemic Lupus Erythematous
Sel T : Limfosit T
Sel B : Limfosit B
STAT : Signal Tranducer and Activator of Transcription
Tc : Limfosit T cytotoxic
TGF-β : Transforming Growth Factor β
Th : Limfosit T helper
TLR : Toll Like Receptor
TNF-α : Tumor Nuclear Factor alpha
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Ethical Clearance ... 78
2. Hasil Penelitian Pendahuluan……….. .. 79
3. Hasil Pemeriksaan Laboratorium ... 82
4. Analisis deskriptif ... 83
5. Uji Normalitas ... 84
6. Uji Homogenitas ... 85
7. Uji Komparasi ... 86
