1
I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Sinar matahari bermanfaat pada berbagai aspek kehidupan, namun di sisi lain juga mempunyai efek negatif. Paparan radiasi sinar ultraviolet (UV) yang mengenai komponen penyusun kulit dapat menyebabkan terbentuknya radikal bebas dan reactive oxygen species (ROS) (Lee et al., 2007). Apabila jumlah radikal bebas dan ROS berlebihan sehingga sistem antioksidan alami dalam tubuh tidak dapat meredamnya, maka dapat mengakibatkan stres oksidatif. Manifestasi stres oksidatif ini muncul dalam bentuk gangguan pada kulit, yaitu sunburn, inflamasi, kerusakan DNA dan supresi sistem imun, yang selanjutnya dapat menyebabkan terjadinya penuaan dini, basal cell carcinoma, squama cell carcinoma, dan melanoma (Katiyar et al., 2007; Lee et al., 2007; Timares et al., 2008).
Insidensi kanker kulit meningkat dalam 10 tahun terakhir ini. World Cancer Report menyatakan bahwa radiasi UV dari matahari merupakan penyebab 90% insidensi kanker kulit di USA (Timares et al., 2008). Data tahun 2006, insidensi kanker kulit pada populasi Caucasia sebesar 35-45%, pada populasi kulit berwarna insidensinya lebih rendah, di Asia sebesar 2-4%, sedangkan pada populasi kulit hitam 1-2% (Gloster and Neal, 2006). Di Indonesia, insidensi kanker kulit menduduki urutan ke-3 dari seluruh kasus kanker, yaitu setelah kanker serviks (19,3%), kanker payudara (15,6%), dan kanker kulit (14,9%) (Oemiyati et al., 2011; Soehartati, 2011). Populasi orang Indonesia sebenarnya diuntungkan karena kulitnya mengandung banyak pigmen yang berfungsi
2
melindungi kulit dari kerusakan yang diakibatkan paparan sinar matahari, tetapi di sisi lain Indonesia termasuk daerah tropis sehingga mendapat paparan sinar matahari sepanjang tahun. Kondisi tersebut masih diperparah dengan meningkatnya intensitas paparan radiasi UV ke permukaan bumi yang salah satunya dipicu oleh semakin menipisnya lapisan ozon yang berfungsi sebagai penyaring radiasi UV, hal ini dapat berdampak buruk terhadap kehidupan organisme di permukaan bumi. Perubahan gaya hidup juga merupakan faktor yang mendukung peningkatan insidensi kanker kulit, polusi, diet yang tidak menyehatkan, serta kecenderungan untuk memiliki kulit putih dengan cara mengurangi pigmen kulit yang secara fisiologis juga mengurangi barrier paparan UV pada kulit, menyebabkan peningkatan kerusakan yang ditimbulkan paparan UV matahari (Erni, 2010).
Berbagai upaya telah dilakukan untuk mengurangi dan mencegah timbulnya kerusakan seluler akibat radiasi UV, diantaranya pemakaian pelindung kimiawi yang diaplikasikan secara topikal dan akhir-akhir ini banyak dikembangkan upaya pencegahan melalui bahan atau senyawa suplemen yang dikonsumsi melalui diet dengan harapan memberikan efek proteksi yang lebih efektif karena masuk dalam sistem tubuh dan tidak hilang karena efek pencucian, penguapan, atau pengusapan. Senyawa bahan alam atau sintetis yang diaplikasikan secara oral atau topical untuk mencegah, mengurangi dan menghentikan karsinogenesis ini disebut agen kemoprevensi kanker (Surh, 2003 dan Wright et al., 2006). Agen kemoprevensi yang dikonsumsi dalam diet bekerja melalui beberapa mekanisme, di antaranya sebagai antioksidan, penetralan dan
3
ekskresi senyawa karsinogen, atau melalui peningkatan kemampuan DNA repair (Walaszek et al., 2004; Beliveau and Gingras, 2007; Katiyar et al., 2007, Surh and Na, 2008).
Eksplorasi senyawa bioaktif dari tanaman yang berpotensi sebagai agen kemoprevensi kanker sangat potensial untuk dikembangkan di Indonesia. Hal ini didukung oleh biodiversitas tanaman yang sangat melimpah. Dalam hal kekayaan biodiversitas tanaman, Indonesia menduduki peringkat nomer dua setelah Brazil. Salah satu tanaman yang berpotensi untuk dikembangkan sebagai agen kemoprevensi kanker kulit adalah Boesenbergia pandurata (Roxb.) Schlecht., atau dikenal dengan temu kunci. Tanaman anggota familia Zingiberaceae ini tumbuh melimpah di Asia termasuk Indonesia (Heyne, 1978). Rimpang B. pandurata memiliki rasa dan aroma yang khas dan kuat, banyak dimanfaatkan sebagai bumbu dan pemberi aroma pada masakan. Sebagai obat tradisional digunakan untuk mengobati gangguan gastrointestinal (Cheenpracha et al. 2006; Shindo et al., 2006) peluruh dahak, sariawan, dermatitis (Heyne, 1978), penambah nafsu makan dan pelancar air susu ibu (Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Tanaman Obat dan Obat Tradisional, 2011).
Rimpang B. pandurata mengandung senyawa-senyawa yang mempunyai aktivitas sebagai antioksidan, antiinflamasi, antimutagenik, sitotoksik, antiproliferasi, induktor apoptosis, dan antiangiogenesis (Kirana et al., 2006; Shindo et al., 2006; Yun et al., 2006; Tewtrakul et al., 2009). Penelitian toksikologi juga menunjukkan bahwa ekstrak etanolik rimpang B. pandurata pada dosis terapi tidak menimbulkan efek toksik (Saraithong et al., 2010) sehingga
4
rimpang B. pandurata berpotensi untuk dikembangkan sebagai agen kemoprevensi kanker.
1.2. Perumusan Masalah
Karsinogen yang mengenai tubuh akan memicu timbulnya perubahan-perubahan seluler, dapat berupa meningkatnya ROS dan radikal bebas, timbulnya respon inflamasi, imunosupresi, dan kerusakan DNA. Apabila sistem homeostasis tubuh tidak dapat mengatasi kerusakan seluler akibat paparan karsinogen tersebut, maka dapat menginisiasi karsinogenesis (Browning and Horton, 2004). Agen kemoprevensi kanker merupakan senyawa dari bahan alam atau sintetis yang dapat mencegah, menunda, atau menghambat karsinogenesis (Surh, 2003). Agen kemoprevensi kanker diperuntukkan bagi orang normal terutama bagi yang berisiko tinggi terkena kanker (Tsao et al., 2004). Populasi yang beresiko tinggi menderita kanker kulit adalah mereka yang banyak menerima paparan radiasi UV, karena sinar matahari terutama spektrum UV adalah faktor terbesar penyebab terjadinya kanker kulit. Permasalahan yang akan dikaji dalam penelitian ini adalah:
a. Apakah ekstrak terkuantifikasi B. pandurata (ETBP) memiliki aktivitas sitotoksik, antiproliferasi, dan menginduksi apoptosis pada sel kanker? b. Apakah ETBP mampu memberikan perlindungan terhadap kerusakan
oksidatif pada kulit setelah paparan radiasi UV-B, khususnya pengaruh pada ekspresi superoksid dismutase (Cu, Zn-SOD)?
5
c. Apakah ETBP mampu memberikan perlindungan terhadap inflamasi setelah paparan radiasi UV-B, khususnya pengaruh pada ekspresi siklooksigenase-2 (COX-2) ?
d. Apakah ETBP mampu memberikan perlindungan terhadap penekanan sistem imun setelah paparan UV-B, khususnya pengaruh pada ekspresi IL-10 dan IL-12 ?
e. Apakah ETBP mampu mengurangi kerusakan DNA setelah paparan radiasi UV-B, khususnya pengaruh pada ekspresi Cyclobutane Pyrimidine Dimers (CPDs) ?
f. Apakah ETBP mampu menghambat tumorigenesis yang diakibatkan paparan radiasi UV-B, khususnya pengaruh pada survival time, insidensi, dan multiplasitas tumor?
6
1.3. Keaslian Penelitian
Penelitian untuk mengkaji efek kemoprevensi dan antikanker dari ekstrak maupun senyawa yang diisolasi dari B. pandurata (Roxb.) Schlecht. sudah banyak dilakukan. Hasil-hasil penelitian secara in vitro melaporkan bahwa senyawa-senyawa tersebut menunjukkan aktivitas antioksidan, antiinflamasi, sitotoksik, antiproliferatif, dan induksi apoptosis pada berbagai jenis sel kanker, yaitu sel kanker serviks, payudara, pankreas, paru, dan kolon (Kirana et al., 2006; Shindo et al., 2006; Yun et al., 2006; Tewtrakul et al., 2009). Pada penelitian in vivo, dilaporkan bahwa ekstrak etanolik rimpang B. pandurata memberikan efek proteksi terhadap timbulnya kanker kolon pada tikus Sprague-Dawley yang diinduksi karsinogen azoxymethane (Kirana et al., 2006). Ekstrak ini juga mempunyai aktivitas wound healing pada tikus Sprague-Dawley (Mahmood et al., 2010), aktivitas anti-aging pada mencit hairless yang diinduksi UV-B (Kim et
al., 2012b), serta mampu meningkatkan fungsi pertahanan kulit pada mencit
hairless dengan gangguan atopic dermatitis akibat induksi oxazolone (Kim et al., 2013), dan tidak menunjukkan efek toksik (Saraithong et al., 2010).
Aktivitas kemoprevensi ekstrak B. pandurata pada tumorigenesis kulit beserta mekanismenya belum pernah dilaporkan, maka penelitian ini dilakukan untuk mengkaji efek kemoprevensi kanker kulit dari ekstrak tersebut pada model mencit Balb/C terinduksi UV-B, khususnya kemampuan ekstrak B. pandurata dalam melindungi dampak radiasi UV-B yang berupa stres oksidatif dengan mempelajari pada ekspresi superoksid dismutase (Cu, Zn-SOD), inflamasi dengan mempelajari pada ekspresi COX-2, imunosupresi dengan mempelajari pada
7
ekspresi IL-10 dan IL-12, serta ekspresi CPDs untuk mempelajari efek perlindungan pada kerusakan DNA. Efek proteksi pada tumorigenesis kulit dilihat dengan parameter survival time, insidensi, dan multiplasitas tumor.
Penelitian disertasi ini perlu dilakukan untuk mengetahui efek dan mekanisme kerja ekstrak B. pandurata sebagai kandidat agen kemoprevensi, sehingga dapat digunakan sebagai dasar pengembangan sebagai sediaan dalam diet untuk mencegah kerusakan kulit khususnya kanker kulit akibat paparan radiasi UV matahari. Gambaran posisi penelitian disertasi ini terhadap penelitian-penelitian tentang B. pandurata yang menunjukkan keaslian penelitian-penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.
8
Keterangan:
Gambar 1. Rangkuman gambaran keaslian penelitian
Bagan menunjukkan posisi penelitian disertasi ini dalam penelitian tentang B.pandurata, yang mencakup penelitian yang mendasari, tema yang sudah diteliti, dan keaslian topik yang dikaji.
: sudah diteliti
: penelitian yang mendasari penelitian disertasi : topik yang diteliti dalam disertasi
in vitro
Aktiivitas sitotoksik pada sel kanker Hela dan sel kanker colon (WiDr)
(Handoko et al, 2011)
Aktivitas sitotoksik, anti-proliferasi, induksi apoptosis
pada sel HeLa dan Vero
in vivo
Efek proteksi terhadap kanker colon pada tikus SD (Kirana et al, 2006) Aktivitas wound healing pada tikus
SD (Mahmood et al., 2010) Evaluasi efek toksik pada tikus jantan (Saraithong et al., 2010)
Aktivitas anti-aging pada hairless mouse(Kim et al., 2012) Aktivitas antiobesitas (Kim et al.,
2012)
Efek stimulasi imunitas pada atopik dermatitis hairless mouse (Kim et
al., 2013)
Aktivitas fotoproteksi imbas UVB: - antioksidan
- anti-inflamasi
- penghambatan supresi imun - penghambatan kerusakan DNA - penghambatan tumorigenesis
Ekstrak Etanolik B. pandurata
Fitokimia B. pandurata(Pancharoen, et al., 1978;
Shindo et al., 2006; Kiat et al., 2006; Morikawa et al., 2008)
Aktivitas ekstrak metanolik B. pandurata
- sitotoksisitas (Morikawa et al., 2008),
- anti-proliferasi (Kamkaen et al., 2006; Jing et al., 2010 )
Aktivitas senyawa isolat B.pandurata:
- Pinostrobin :
- antioksidan (Fahe and Stephenson, 2002; Xian et al., 2012, Tanjung et al., 2013)
- antiinflamasi (Patel and Buthani, 2014 ) - sitotoksik (Tanjung et al., 2013), - induksi apoptosis (Xian et al., 2012). - Pinocembrin:
antioksidan, anti-inflamasi, antitumor (Rasul et al. 2013)
- Panduratin-A:
- sitotoksik, anti-inflamasi, induksi apoptosis (Kirana et al., 2006; Yun et al., 2006, Tewtrakul et al., 2009)
9
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah:
a. mengkaji aktivitas sitotoksik, antiproliferasi, dan induksi apoptosis dari ETBP pada sel kanker.
b. mengkaji kemampuan ETBP dalam memberikan perlindungan terhadap stres oksidatif akibat paparan UV-B, dengan mempelajari secara in vivo pengaruhnya pada ekspresi Cu, Zn superoksid dismutase (Cu, Zn-SOD). c. mengkaji ETBP dalam memberikan perlindungan terhadap inflamasi yang
disebabkan paparan radiasi UV-B, dengan mempelajari secara in vivo pengaruhnya pada ekspresi siklooksigenase-2 (COX-2).
d. mengkaji kemampuan ETBP dalam memberikan proteksi terhadap imunosupresi yang disebabkan paparan radiasi UV-B, dengan mempelajari secara in vivo pengaruhnya pada ekspresi IL-10 dan IL-12.
e. mengkaji kemampuan ETBP dalam memberikan proteksi terhadap kerusakan DNA yang disebabkan paparan radiasi UV-B dengan mempelajari secara in vivo pengaruhnya pada ekspresi cyclobutane pyrimidine dimers (CPDs).
f. mengkaji kemampuan ETBP dalam memberikan proteksi terhadap tumorigenesis kulit yang disebabkan paparan radiasi UV-B dengan mempelajari secara in vivo pengaruhnya pada tebal lipatan kulit punggung dan epidermis, pertumbuhan nodul, insidensi, dan multiplasitas tumor.
10
1.5. Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah mekanisme kemoprevensi dan fotoprotektif dari ETBP dalam mencegah terjadinya karsinogenesis kulit akibat paparan radiasi UV-B, untuk pengembangannya sebagai agen kemoprevensi dan fotoprotektif kanker kulit.
