TESIS
PEMBERIAN KRIM EKSTRAK BERAS HITAM (Oryza sativa L. indica) MENGHAMBAT PENURUNAN JUMLAH KOLAGEN PADA TIKUS (Rattus norvegicus)
GALUR WISTAR YANG DIPAPAR SINAR ULTRA VIOLET-B
YASMIN NOVITA MOERTOLO
PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2015
TESIS
PEMBERIAN KRIM EKSTRAK BERAS HITAM (Oryza sativa L. indica) MENGHAMBAT PENURUNAN JUMLAH KOLAGEN PADA TIKUS (Rattus norvegicus)
GALUR WISTAR YANG DIPAPAR SINAR ULTRA VIOLET-B
YASMIN NOVITA MOERTOLO NIM 1390761013
PROGRAM MAGISTER
PROGRAM STUDI ILMU BIOMEDIK PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR
2015
TESIS
PEMBERIAN KRIM EKSTRAK BERAS HITAM (Oryza sativa L. indica) MENGHAMBAT PENURUNAN JUMLAH KOLAGEN PADA TIKUS (Rattus norvegicus)
GALUR WISTAR YANG DIPAPAR SINAR ULTRA VIOLET-B
Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister pada Program Magister Program Studi Ilmu Biomedik
Program Pascasarjana Universitas Udayana
YASMIN NOVITA MOERTOLO NIM 1390761013
PROGRAM MAGISTER
PROGRAM STUDI ILMU BIOMEDIK PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR
2015
Lembar Pengesahan
TESIS INI TELAH DISETUJUI TANGGAL 31 Maret 2015
Pembimbing I, Pembimbing II,
Prof. DR.dr.Wimpie Pangkahila,SpAnd,FAACS DR.dr.A.A.G.P.Wiraguna,SpKK(K).,FINSDV,FAADV NIP. 194612131971071001 NIP. 195609121984121001
Mengetahui,
Ketua Program Studi Magister
DirekturProgram Pascasarjana
Program PascasarjanaUniversitas Udayana
Universitas Udayana,Prof. DR. dr. Wimpie Pangkahila, SpAnd, FAACS
Prof Dr.dr. A.A. Raka Sudewi,SpS(K)NIP.
194612131971071001 NIP. 19590215 198510 2001Tesis Ini Telah Diuji pada Tanggal 31 Maret 2015
Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Rektor
Universitas Udayana, No: 733 /UN.14.4/HK/2015Tertanggal ; 6 Maret 2015
Ketua : Prof. DR. dr. Wimpie Pangkahila, SpAnd, FAACS
Anggota :
1. DR. dr. A.A.G.P. Wiraguna, SpKK(K), FINSDV, FAADV 2. Prof. DR. dr. Alex Pangkahila, MsC, SpAnd
3. Prof. dr. I Gusti Made Aman, Sp.FK
4. DR. rer.nat.dr. Ni Nyoman Ayu Dewi, M.Si
PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Yasmin Novita Moertolo
Program Studi : S2 Ilmu Biomedik – Anti-Aging Medicine Program Pascasarjana Universitas Udayana
NIM : 1390761013
No Telp : +62 81316863333
Email : [email protected]
Judul Proposal : Pemberian Krim Ekstrak Beras Hitam (Oryza sativa
L. indica) Menghambat Penurunan Jumlah Kolagen Pada Tikus (Rattus norvegicus) Galur Wistar YangDipapar Sinar Ultra Violet-B
Merupakan hasil karya original yang bisa dipertanggungjawabkan keasliannya dan tidak mengandung unsur plagiatisme. Pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya, apabila dikemudian hari ditemukan adanya pelanggaran, maka saya bersedia untuk mempertanggungjawabkan sesuai aturan yang berlaku.
Denpasar, 31 Maret 2015 Yang membuat pernyataan,
Yasmin Novita Moertolo
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis senantiasa mengucapkan syukur ke hadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena atas karunia-Nya maka tesis yang berjudul Pemberian Krim Ekstrak Beras Hitam (Oryza sativa L. indica) Menghambat Penurunan Jumlah Kolagen Pada Tikus (Rattus norvegicus) Galur Wistar Yang Dipapar Sinar Ultra Violet-B dapat terselesaikan dengan baik.
Penulis menyadari bahwa tanpa bimbingan, pengarahan, sumbangan pikiran, dorongan semangat, dan bantuan lainnya yang sangat berharga dari semua pihak, tesis ini tidak akan terlaksana dengan baik dan lancar. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih setulus-tulusnya dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada:
1. Rektor Universitas Udayana, Prof. Dr. dr. Ketut Suastika, SpPD-KEMD dan Dekan Fakultas Kedokteran Universitas Udayana, Prof. Dr. dr. Putu Astawa, Sp.OT, yang telah memberikan kesempatan dan fasilitas kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan program Magister Ilmu Biomedik, Program Studi Kekhususan Anti-Aging Medicine di Universitas Udayana.
2. Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana, Prof. Dr. dr. Raka Sudewi, Sp.S(K), atas kesempatan yang telah diberikan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa program Magister Ilmu Biomedik, Program Studi Kekhususan Anti-Aging Medicine di Universitas Udayana.
3. Ketua Program Magister pada Program Pascasarjana Ilmu Biomedik Program
Studi Kekhususan Anti-Aging Medicine, Prof. DR. dr. Wimpie Pangkahila,
Sp.And., FAACS, yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Studi Kekhususan Anti-Aging Medicine.
4. Prof. DR. dr. Wimpie Pangkahila, Sp.And., FAACS, selaku pembimbing pertama penulis yang senantiasa membimbing dan mendukung selama penulis mengikuti program Magister Ilmu Biomedik, Program Studi Kekhususan Anti-
Aging Medicine di Universitas Udayana.5. DR. dr. A.A.G.P .Wiraguna,SpKK (K), FINSDV, FAADV, selaku pembimbing kedua yang telah banyak memberikan bimbingan, saran, dorongan serta meluangkan waktu dan pemikiran dengan sabar dalam penyusunan tesis ini sehingga dapat terselesaikan dengan baik.
6. Prof. Dr. dr. Alex Pangkahila, M.Sc, Sp.And., Prof. dr. I Gusti Made Aman, Sp.
FK dan DR.rer.nat. dr. Ni Nyoman Ayu Dewi, M.Si selaku penguji yang telah memberikan banyak masukan, saran, sanggahan dan koreksi sehingga tesis ini dapat terwujud seperti ini.
7. Seluruh dosen Program Pascasarjana Ilmu Biomedik Program Studi Kekhususan Anti-Aging Medicine di Universitas Udayana atas segala bimbingan dan bantuan yang diberikan selama penulis menempuh pendidikan.
8. dr. I Gusti Kamasan Nyoman Arijana, M.Si.Med, Drs. Ketut Tunas, M.Si, Ida Bagus Ketut Widnyana Yoga, S.TP, M.Si, Gede Wiranatha, S.Si, Made Surya Pramana Mahardika, S.TP, M.Sc, Wong Lip Wih, BPharm, M.Sc, PhD, yang telah membantu penulis sehingga penelitian tesis ini dapat berjalan dengan baik.
9. Teman-temanku tercinta angkatan 2013 Program Pascasarjana Ilmu Biomedik
Program Studi Kekhususan Anti-Aging Medicine Universitas Udayana.
10. Kepada ibunda tercinta Hj. Shanti Reni dan Ayah drg. H. RM. Zulkarnain. A.
Moertolo, Sp. BM(K) yang sudah mengasuh dan menyayangi serta memberikan dukungan kepada penulis, kepada ibu mertua tercinta Hj. Ninuk Pryambodo, SH dan ayah mertua H. Dodi Pryambodo, SH, MBA yang sudah menyayangi penulis serta memberikan dukungan. Tante tercinta Hj. Machrani Moertolo, SH yang selalu memberikan dukungan kepada penulis. Suami tercinta Donny Narendra yang dengan penuh perhatian dan kesabaran mendampingi penulis selama ini.
11. Kepada semua pihak, sahabat, rekan sejawat yang tidak bisa penulis
sebutkan satu persatu di sini, atas seluruh dukungan dan bantuan yang telah diberikan selama penulis menjalani pendidikan Program Magister Program Studi Kekhususan Anti-Aging Medicine Universitas Udayana.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tesis ini jauh dari sempurna.
Dengan segala kerendahan hati, penulis mohon maaf apabila ada kesalahan dalam penulisan tesis ini. Sekiranya, penulis tetap mohon petunjuk untuk perbaikan supaya hasil yang tertuang dalam tesis ini dapat bermanfaat bagi ilmu kedokteran dan pelayanan kesehatan.
Denpasar, 24 Maret 2015
Yasmin Novita Moertolo
ABSTRAK
PEMBERIAN KRIM EKSTRAK BERAS HITAM (Oryza sativa L. indica) MENGHAMBAT PENURUNAN JUMLAH KOLAGEN PADA TIKUS (Rattus norvegicus) GALUR WISTAR YANG DIPAPAR SINAR ULTRA
VIOLET-B
Photoaging adalah penuaan pada kulit akibat paparan sinar ultraviolet (UV) berulang. Paparan sinar UV-B pada kulit menyebabkan terbentuknya Reactive Oxygen Species (ROS) yang dapat merusak serat – serat kolagen melalui aktivasi Activator Protein-1 (AP-1) yang kemudian akan mengaktifkan Matrix Metalloproteinase (MMP)-1, MMP-3 dan MMP-9 sehingga kolagen matur akan terdegradasi. Selain kolagen matur, aktivasi dari AP-1 dapat menurunkan sintesis prokolagen I dan reseptor Transforming Growth Factor-beta (TGF-β) sehingga sintesis kolagen akan menurun. Ekstrak beras hitam (Oryza sativa L. indica) mengandung antosianin yang dapat menghambat aktivasi AP-1 sehingga MMP-1, MMP-3 dan MMP-9 tidak meningkat, yang mengakibatkan sintesis kolagen tidak mengalami hambatan serta tidak rusaknya jaringan kolagen.
Ekstrak beras hitam juga mengandung senyawa fenol dan vitamin C yang dapat mencegah terjadinya penurunan jumlah kolagen akibat terbentuknya ROS dengan mendonorkan atom hidrogennya sehingga dapat meredam ROS. Tujuan penelitian ini adalah membuktikan efek pemberian krim ekstrak beras hitam (Oryza sativa L. indica) 20% menghambat penurunan jumlah kolagen pada tikus (Rattus norvegicus) galur wistar yang dipapar sinar UVB.
Penelitian pemberian krim ekstrak beras hitam 20% ini merupakan penelitian eksperimental murni dengan metode post test only control group design. Penelitian terdiri dari dua kelompok dengan jumlah sampel 18 ekor tikus wistar jantan tiap kelompok.
Kelompok 1 yaitu kelompok kontrol, diberi paparan sinar UVB dan diolesi krim bahan dasar. Kelompok 2 diberi paparan sinar UVB dan krim ekstrak beras hitam 20%. Dosis total UVB yaitu 840 mJ/cm2 yang diberikan selama 4 minggu, kemudian dilakukan biopsi untuk pemeriksaan jumlah kolagen yang dihitung dengan pemeriksaan histopatologis jaringan kulit dengan pewarnaan Sirius red. Jaringan kolagen utuh akan tampak berwarna merah terang. Jumlah kolagen dihitung dengan persentase pixel luas area dibandingkan dengan pixel seluruh jaringan dermis.
Uji perbandingan setelah diberikan perlakuan adalah menggunakan uji t independent. Rerata jumlah kolagen kelompok kontrol sebesar 72,43±5,64%. Rerata kelompok perlakuan lebih tinggi yaitu sebesar 80,93±3,22%. Hasil uji perbandingan dengan uji t independent menunjukkan bahwa nilai t sebesar 4,44 dan memiliki nilai p sebesar 0,001 (p < 0,05). Data tersebut menunjukkan bahwa terdapat perbedaan jumlah kolagen yang bermakna antara kelompok kontrol dan kelompok perlakuan.
Simpulan penelitian ini adalah pemberian krim ekstrak beras hitam 20% pada tikus Wistar selama 4 minggu menghambat penurunan jumlah kolagen kulit tikus Wistar yang terpapar sinar ultraviolet B sebesar 8,5%. Perlu dilakukan uji klinis sebelum diaplikasikan pada manusia tentang mekanisme serta efek lain krim ekstrak beras hitam.
Kata kunci: krim ekstrak beras hitam, kolagen, sinar ultraviolet B
ABSTRACT
ADMINISTRATION of BLACK RICE (Oryza sativa L. indica) EXTRACT CREAM PREVENTED THE DECREASE OF SKIN COLLAGEN in WISTAR RATS (Rattus norvegicus) EXPOSED TO ULTRAVIOLET B
Photoaging is the aging of the skin due to exposure to ultraviolet light (UV) repeatedly. Exposure of the skin to UVB rays causes the formation of Reactive Oxygen Species (ROS) that can damage the collagen fibers through activation of Activator Protein-1 (AP-1) which then activates Matrix Metalloproteinase (MMP) -1, MMP-3 and MMP-9 so that the mature collagen will be degraded. Besides mature collagen, the activation of AP-1 can reduce the synthesis of procollagen I and Transforming Growth Factor-beta (TGF-β) receptor so that collagen synthesis will be decreased. Extract of black rice (Oryza sativa L. indica) contain anthocyanins which can inhibit AP-1 activation thus MMP-1, MMP-3 and MMP-9 are not increase, that makes the synthesis of collagen is not inhibited and the collagen tissue is not damaged.
Black rice extract also contains phenolic compounds and vitamin C that can prevent a decrease in the amount of collagen due to the formation of ROS by donating hydrogen atom so that ROS can be damped. The purpose of this study was to prove the effects of administrating 20% black rice (Oryza sativa L. indica) extract cream to prevent the decrease of skin collagen in wistar rats (Rattus norvegicus) exposed to UVB rays.
This study was a true experimental using post test only control group design. The subjects were divided into 2 groups, with 18 rats each. Control group was exposed with ultraviolet B and treated with basis cream. Treatment group was exposed with ultraviolet B with total dose 840 mJ/cm2 and was treated with 20% black rice extract cream.
Ultraviolet B was given for 4 weeks, then a biopsy was done for examining the amount of collagen skin with sirius red staining. The collagen was calculated by histophatologic examination using sirius red staining. Intact collagen tissue was signed by red color. The amount of collagen was calculated by the percentage of the pixels area of collagen and was compared with the pixels of entire dermal tissues.
T-independent test was used to analyze the data. Mean of amount of collagen in control group was 72.43±5.64%. Mean of treatment group was 80.93±3.22%, higher than control group. The post test comparison among the groups with t-independent test showed t-value was 4.44 and p value was 0.001; those data showed that there was a significantly different between the two groups (p < 0.05).
The conclusion of this research was that the administration of 20% black rice extract cream prevented the decrease of skin collagen in Wistar rats exposed to ultraviolet B for 8.5%. A clinical trial needs to be done before it is applied to humans to unravel the mechanism and other effects of black rice extract cream.
Keywords: cream of balck rice extract, collagen, ultraviolet B
DAFTAR ISI
Halaman
PRASYARATAN GELAR ………. i
LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING ……….. ii
PENETAPAN PANITIA PENGUJI PENELITIAN …………... iii
PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ……….. iv
UCAPAN TERIMA KASIH ………. v
ABSTRAK ………. viii
ABSTRACT ……….. ix
DAFTAR ISI ……… x
DAFTAR TABEL ……… xv
DAFTAR GAMBAR ……… xvi
DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG ……… xvii
DAFTAR LAMPIRAN ………. xix
BAB I PENDAHULUAN ……… 1
1.1 Latar Belakang ……… 1
1.2 Rumusan Masalah ………... 5
1.3 Tujuan Penelitian ………. 5
1.4 Manfaat Penelitian ……… 5
BAB II KAJIAN PUSTAKA ……….. 6
2.1 Proses Penuaan ……….. 6
2.1.1 Teori Penuaan ………... 6
2.1.2 Gejala Klinik Penuaan ………... 10
2.2 Kulit ……… 12
2.2.1 Anatomi Kulit ……… 12
2.2.1.1 Lapisan Epidermis ……… 13
2.2.1.2 Lapisan Dermis ………. 15
2.2.1.3 Lapisan Subkutis ……….. 18
2.2.2. Penuaan Kulit ……….. 18
2.3 Sinar Ultraviolet dan Efeknya Terhadap Kulit ……….. 20
2.3.1 Efek Akut Sinar Ultraviolet ……….. 21
2.3.2 Efek Kronis Sinar Ultraviolet ……… 22
2.4 Photoaging dan Mekanisme Terjadinya Photoaging ………. 23
2.4.1 Photoaging ……… 23
2.4.2 Mekanisme Terjadiya Photoaging ………. 24
2.5 Radikal Bebas dan Antioksidan ……….. 27
2.5.1 Radikal Bebas ………. 27
2.5.2 Antioksidan ………. 30
2.6 Senyawa Fenol ……… 32
2.7 Antosianin ……… 33
2.8 Mekanisme Antosianin Mencegah Kerusakan Kolagen …………. 35
2.9 Vitamin C ……… 36
2.10 Beras Hitam ………. 37
2.10.1 Klasifikasi Beras Hitam ………. 38
2.10.2 Anatomi Beras Hitam ………. 39
2.10.3 Kandungan Beras Hitam ………. 40
2.11 Krim ……….. 41
2.12 Tikus (Rattus norvegicus) Galur Wistar……… 44
BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS ……… 48
3.1 Kerangka Berpikir ………. 48
3.2 Konsep Penelitian ……….. 50
3.3 Hipotesis Penelitian ……… 51
BAB IV METODE PENELITIAN ………. 52
4.1 Rancangan Penelitian ………. 52
4.2 Tempat dan Waktu Penelitian ……… 53
4.3 Populasi dan Sampel ……….. 53
4.3.1 Populasi ………. 53
4.3.2 Kriteria Sampel ……….. 53
4.3.2.1 Kriteria Inklusi ………. 53
4.4 Besar Sampel dan Cara Pengambilan Sampel ………. 54
4.5 Variabel Penelitian ……… 54
4.5.1 Identifikasi Variabel ………. 54
4.5.2 Klasifikasi Variabel ……….. 55
4.5.3 Hubungan Antar Variabel ……… 55
4.5.4 Definisi Operasional Variabel ………... 56
4.6 Alat, Bahan dan Hewan Percobaan ……… 57
4.6.1 Alat Penelitian ……… 57
4.6.2 Bahan Penelitian ………. 58
4.6.3 Hewan Percobaan ………... 58
4.7 Prosedur Penelitian ……… 59
4.7.1 Persiapan Hewan Uji ……… 59
4.7.2 Preparasi Simplisia ……… 63
4.7.3 Ekstraksi ……… 63
4.7.4 Pembuatan Krim ……… 63
4.7.5 Alur Penelitian ……… 65
4.8 Analisis Data ……… 66
BAB V HASIL PENELITIAN ………. 67
5.1 Gambaran Histopatologis Kulit Tikus Wistar Setelah Perlakuan … 68 5.2 Uji Statistik ……….. 68
5.2.1 Uji Deskriptif ……….. 68
5.2.2 Uji Normalitas Data ……….. 69
5.2.3 Uji Homogenitas Data ………. 69
5.2.3 Uji Efek Pemberian Krim Ekstrak Beras Hitam Terhadap Kadar Kolagen ………..………... 70
BAB VI PEMBAHASAN ……… 72
6.1 Subjek Penelitian ……… 72
6.2 Jumlah Kolagen Pada Kelompok Kontrol dan Kelompok Perlakuan.. 73
BAB VII SIMPULAN DAN SARAN ……….. 79
7.1 Simpulan ………. 79
7.2 Saran ……… 79
DAFTAR PUSTAKA………. 80
LAMPIRAN – LAMPIRAN ……….. 86
DAFTAR TABEL
2.1 Kandungan Beras Hitam ………... 40
5.1 Hasil Uji Deskriptif Rerata Jumlah Kolagen ………. 69
5.2 Hasil Uji Normalitas Data Kolagen Sesudah Perlakuan …… 69
5.3 Homogenitas Data Kolagen Antar Kelompok Perlakuan ….. 70
5.4 Perbedaan Rerata Kolagen Antar Kelompok Sesudah Diberikan
Krim Ekstrak Beras Hitam ……… 70
DAFTAR GAMBAR
2.1 Anatomi Kulit ……… 12
2.2 Biosintesis Kolagen ..………. 18
2.3 Efek Sinar Ultraviolet Terhadap Kulit ……… 20
2.4 Mekanisme Terjadinya Photoaging ……… 27
2.5 Turunan Senyawa Fenol ………. 33
2.6 Struktur Kimia Antosianin ……… 34
2.7 Reaksi Reduksi dan Oksidasi Asam Askorbat ……….. 37
2.8 Anatomi Beras Hitam ………. 39
2.9 Tikus Galur Wistar ………. 47
4.1 Rancangan The Randomized Post Test Only Control Group …. 52 4.2 Skema Hubungan Antar Variabel Penelitian ……….. 55
4.3 Bagan Alur Penelitian ……… 65
5.1 Gambaran Kolagen Kulit Tikus Wistar Dengan Pewarnaan Sirius red ……….. 68
5.2 Perbandingan Jumlah Kolagen antar Kelompok Kontrol dengan Kelompok Perlakuan ……… 71
6.1 Mekanisme Senyawa Fenol, Vitamin C dan Antosianin Dalam Menghambat Kerusakan Kolagen………. 77
DAFTAR SINGKATAN ATAU TANDA
SINGKATAN
(IL)-1 : interleukin a/m : air dalam minyak
A4M : American Academy of Anti Aging Medicine ACN : Antosianin
ALA : asam alfa lipoat AO : Antioksidan AP-1 : activator protein-1
cAMP : Cyclic adenosine monophosphat
CoQ10 : Koenzim Q10
DNA : Deoxyribonucleic Acid EGF : epidermal growth factor
F : Distribusi
GAE : Galic acid equivalent
GAEAC : Gallic acid equivalent antioxidant capacity
HOCl : asam hipoklorid
JNK : C-Jun amino terminal kinase m/a : minyak dalam air
MAP kinase : Mitogen-activated protein kinase MED : minimal erytema doses
MMP : Matrix Metalloproteinase mtDNA : DNA mitokondria
n : Jumlah sampel
NF-KB : nuclear factor kappa B cells
nm : Nano meter
ODC : ornithine decarboxylase p : Signifikansi
RER : Rough Endoplasmic Reticulum ROS : Reactive oxygen species SB : Simpangan Baku SOD : Superoksida dismutase t : Distribusi
TGF-β : Transforming Growth Factor-beta TNF-α : Tumor Necroting Factor-alfa USP : United State Pharmacopeia UV : Ultra Violet
UVA : Ultra Violet A UVB : Ultra Violet B UVC : Ultra Violet C
± : lebih kurang
> : lebih besar
< : lebih kecil
% : persentase
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Hasil Analisis Ekstrak Beras Hitam ……… 88
Lampiran 2 Uji Normalitas Data ……… 89
Lampiran 3 Uji Homogenitas Data ……… 90
Lampiran 4 Uji T-independent data ……….. 91
Lampiran 5 Ethical Clearance ……… 92
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Penuaan adalah proses yang akan dialami oleh setiap mahluk hidup dan terjadi secara bertahap pada seluruh organ. Terdapat dua jenis penuaan yaitu penuaan secara kronologis dan penuaan secara biologis. Penuaan secara kronologis adalah bertambahnya usia, yang sampai saat ini tidak dapat dihambat, namun ilmu Anti Aging Medicine berpendapat bahwa penuaan yang terjadi secara biologis dapat dihambat dengan cara mencegah berbagai penyakit yang timbul akibat penuaan.
Konsep Anti Aging Medicine dicetuskan pada tahun 1993, konsep ini mengganggap dan memperlakukan penuaan seperti penyakit yang dapat dicegah, dihindari dan diobati sehingga dapat kembali ke keadaan semula, oleh karena itu manusia tidak lagi harus membiarkan begitu saja dirinya menjadi tua dengan segala keluhan atau mendapatkan pengobatan atau perawatan yang belum tentu berhasil (Pangkahila, 2007).
Dengan ditemukan berbagai teori tentang penyebab penuaan, maka ditemukan pula cara dan upaya untuk memperlambat terjadinya penuaan tersebut yang tujuan akhirnya adalah untuk memperpanjang usia dalam keadaan sehat dan memiliki kualitas hidup yang baik.
Faktor – faktor yang menyebabkan penuaan dapat dikelompokan menjadi faktor internal dan faktor eksternal. Beberapa faktor internal adalah radikal bebas, berkurangnya hormon, glikosilasi, metilasi, apoptosis, sistem kekebalan yang menurun dan gen. Faktor eksternal yang utama adalah gaya hidup tidak
sehat kebiasaan yang salah, polusi lingkungan, stress dan kemiskinan (Pangkahila, 2011).
Faktor eksternal yang menyebabkan penuaan pada kulit selain kebiasaan merokok, konsumsi alkohol yang berlebihan dan nutrisi buruk salah satunya adalah paparan sinar ultraviolet (UV) berulang, yang dapat menyebabkan terjadinya photoaging. Photoaging lebih sering mengenai daerah wajah, dada dan daerah ekstensor lengan. Gambaran klinis yang dijumpai antara lain adalah kulit yang kasar, kerutan, lesi pigmentasi dan keganasan (Baumann dan Saghari, 2009).
Sinar UV berasal dari sinar matahari. Terdapat beberapa macam sinar UV yaitu sinar UVA yang memiliki panjang gelombang 320 – 400 nm, sinar UVB yang memiliki panjang gelombang 280 – 320 nm dan sinar UVC dengan panjang gelombang 100 – 280 nm. Dari berbagai macam sinar UV yang ada, sinar UVB yang memiliki daya rusak sampai menembus lapisan dermis kulit dan merusak serat – serat kolagen yang ada di dalamnya (Krutmann, 2011).
Paparan sinar UVB yang lama dan berulang dapat menyebabkan kerusakan DNA berupa cross-linking pada basa pirimidin dan menyebabkan terbentuknya radikal bebas yaitu reactive oxygen species (ROS). Sinar UVB juga terbukti meningkatkan degradasi kolagen, karena sinar UVB dapat menginduksi berbagai matriks metalloproteinase (MMPs) akibat dari ROS yang terbentuk. Sinar UV memacu sintesis MMP-1, MMP-3 dan MMP-9 melalui pelepasan Tumor Necroting Factor-alfa (TNF-α) oleh keratinosit dan fibroblas serta menyebabkan penurunan Transforming Growth Factor-beta (TGF-β) (Alam dan Havey, 2010; Krutmann, 2011).
Kolagen adalah salah satu protein yang paling banyak pada tubuh manusia.
Fungsi kolagen adalah sebagai jaringan yang dapat diregangkan dan menjadikan kulit sebagai pelindung dari trauma luar. Jenis kolagen yang ditemukan pada kulit adalah kolagen tipe I, tipe III, tipe IV, tipe V, tipe VII dan tipe XVII (Baumann dan Saghari, 2009).
Pada photoaging, kolagen akan mengalami kerusakan dimana kolagen akan mengalami glikasi, yaitu reaksi non enzimatik yang melibatkan penambahan gula pereduksi molekul matriks ekstraseluler kolagen dan protein. Kolagen yang mengalami glikasi akan kehilangan kelenturannya dan tidak dapat mengalami remodeling. Kolagen yang terpapar berulang oleh sinar UVB akan mengalami degradasi dan penghambatan pertumbuhan prokolagen. Degradasi kolagen menjadi tidak lengkap dan terjadi akumulasi fragmentasi kolagen yang mengurangi integritas struktural dermis (Baumann dan Saghari, 2009; Yaar dan Gilchrest, 2007).
Antioksidan diketahui dapat mencegah dan menghambat terbentuknya radikal bebas, walaupun kulit mengandung banyak antioksidan, antara lain superoksida dismutase (SOD), katalase, glutation peroksidase, tokoferol (vitamin E), koenzim Q10 (CoQ10), asam askorbat (vitamin C) dan karotenoid, tetapi jumlahnya masih jauh dari efektif dalam mengatasi stress oksidatif yang terjadi (Yaar dan Gilchrest, 2008).
Untuk mencegah terjadinya kerusakan kolagen akibat paparan sinar UV, salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah dengan mengkonsumsi antioksidan.
Belakangan ini banyak antioksidan beredar di pasaran, antara lain adalah vitamin C dan antosianin yang merupakan bagian dari senyawa fenol golongan flavonoid.
Senyawa fenol dan vitamin C melindungi kerusakan kolagen akibat paparan sinar UV dengan cara mendonasikan elektronnya untuk menetralisasi radikal bebas yang terbentuk pada saat kulit terpapar sinar UV, sementara antosianin dapat mencegah teraktivasinya beberapa faktor transkripsi yang dapat menyebabkan terdegradasinya kolagen matur dan menghambat pembentukan kolagen baru (Apak et al., 2007; Telang, 2013; Yaar dan Gilchrest, 2007)
Bahan pangan yang mengandung tinggi senyawa fenol, antosianin dan vitamin C salah satunya adalah beras hitam (Oryza sativa L. indica). Oleh karena itu penelitian ini dilakukan untuk mengetahui efektivitas dari senyawa fenol, antosianin dan vitamin C yang terkandung di dalam beras hitam sebagai antioksidan yang dapat menangkal radikal bebas sehingga dapat mengurangi efek kerusakan pada kulit.
Berdasarkan hasil analisis laboratorium Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana, didapatkan bahwa ekstrak beras hitam bagian endosperma dan embrio setelah proses pemekatan mengandung antosianin sebanyak 2.309,14 mg/100 gram, senyawa fenol sebanyak 6,42 % b/b GAE (Gallic acid equivalent) dengan kapasitas antioksidan 1336,37 ppm GAEAC (Gallic acid equivalent antioxidant capacity) dan IC 50% 1,33 mg/ml serta vitamin C sebanyak 6.769,23 mg/100 gram (Lampiran 1).
Pada penelitian yang dilakukan oleh Xia et al., (2006) tentang pemberian ektrak beras hitam per oral meningkatkan stabilisasi plaque aterosklerosis pada tikus yang mengalami defisiensi Apolipoprotein-E, terbukti bahwa ekstrak beras hitam dapat menghambat degradasi kolagen tipe I dan mengambat pembentukan MMP-1 pada arteri brakiosefalika.
Berdasarkan penelitian pendahuluan yang dilakukan tentang ekstrak beras hitam untuk mencegah penurunan jumlah kolagen pada tikus Wistar yang dipapar
sinar UVB dengan menggunakan krim ekstrak beras hitam dengan konsentrasi 15%, 18%, dan 20% didapatkan kadar yang paling efektif mencegah penurunan jumlah kolagen adalah krim ekstrak beras hitam dengan konsentrasi 20% (Moertolo, 2014).
1.2 RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang tersebut maka dapat dibuat rumusan masalah seperti berikut :
Apakah krim ekstrak beras hitam (Oryza sativa L. indica) 20% secara topikal dapat menghambat penurunan jumlah kolagen pada kulit tikus Wistar yang dipapar sinar ultraviolet B?
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Membuktikan ekstrak beras hitam (Oryza sativa L. indica) dapat menghambat penurunan jumlah kolagen pada kulit tikus Wistar yang dipapar sinar UVB.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
1. Dapat menghasilkan satu bahan yang potensial sebagai anti penuaan kulit.
2. Dengan melakukan prosedur yang spesifik, dapat diketahui pengaruh ekstrak beras hitam (Oryza sativa L. indica) sebagai anti penuaan kulit yang bermutu tinggi, aman dan berkhasiat.
BAB II KAJIAN PUSTAKA
2.1 Proses Penuaan 2.1.1 Teori Penuaan
Anti Aging Medicine (AAM) telah memberikan konsep baru pada dunia kedokteran. Penuaan dapat diperlakukan seperti penyakit, sehingga dapat dicegah atau diobati bahkan dikembalikan ke kondisi semula sehingga usia harapan hidup dapat menjadi lebih panjang dengan kualitas hidup yang lebih baik (Pangkahila, 2011).
Definisi aging menurut American Academy of Anti Aging Medicine (A4M) adalah kelemahan dan kegagalan fisik dan mental yang berhubungan dengan aging yang normal disebabkan karena disfungsi fisiologik, dalam banyak kasus dapat diubah dengan intervensi kedokteran yang tepat (Goldman dan Klatz, 2007).
Terdapat banyak teori yang dapat menjelaskan mengapa manusia mengalami proses penuaan. Teori – teori tersebut dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu teori wear and tear dan teori program. Teori wear and tear pada prinsipnya menyatakan tubuh menjadi lemah lalu meninggal akibat dari penggunaan dan kerusakan yang terus menerus, teori ini meliputi kerusakan DNA, glikoslasi dan radikal bebas. Teori progam menganggap tubuh memiliki jam biologis, teori ini meliputi terbatasnya replikasi, proses imun dan neuroendocrine theory (Pangkahila, 2011).
1. Teori wear and tear
Teori ini menyatakan tubuh menjadi lemah lalu meninggal adalah akibat dari penggunaan dan kerusakan yang terus menerus. Organ tubuh seperti hati, lambung, ginjal, kulit serta organ lainnya menurun karena toksin di dalam makanan dan lingkungan, konsumsi banyak lemak, gula, kafein, alkohol dan nikotin. Pada teori ini, sinar ultraviolet dan stress fisik serta emosional juga dianggap sebagai penyebab terjadinya kerusakan organ yang menyebabkan penuaan. Tetapi kerusakan ini tidak terbatas pada organ, melainkan juga terjadi pada tingkat sel (Pangkahila, 2011).
Pada masa muda sistem pemeliharaan dan perbaikan tubuh mampu melakukan kompensasi terhadap pengaruh penggunaan dan kerusakan yang terjadi, namun pada masa tua tubuh kehilangan kemampuan untuk memperbaiki kerusakan karena penyebab apapun. Teori ini menyakinkan bahwa pemberian suplemen yang tepat dan pengobatan yang tidak terlambat dapat membantu mengembalikan proses penuaan. Yang termasuk ke dalam teori wear and tear ini adalah kerusakan DNA, glikosilasi dan teori radikal bebas (Pangkahila, 2011).
1.1 Kerusakan DNA
Kerusakan DNA terjadi apabila terdapat proses penyembuhan yang tidak sempurna dan sebagai akibat dari penimbunan kerusakan molekul yang terus menerus. Kerusakan DNA yang menumpuk dalam waktu lama akan mencapai suatu keadaan di mana basis molekul sebenarnya sudah rusak berat. Dikatakan bahwa keseimbangan antara kerusakan DNA dan keberhasilan
penyembuhan DNA yang menentukan rentang usia seseorang (Pangkahila, 2011).
1.2 Glikosilasi
Glikosilasi adalah faktor penting yang berkaitan dengan diabetes melitus tipe 2. Glukosa mungkin bergabung dengan protein yang telah mengalami dehidrasi, yang kemudian menyebabkan terganggunya sistem organ tubuh. Diabetes sering dianggap sebagai model biologik proses penuaan dini karena pada penderita diabetes mengalami proses patologik yang lebih awal sehingga usia harapan hidup pada penderita diabetes lebih pendek (Pangkahila, 2011).
1.3 Teori Radikal Bebas
Pada teori ini dijelaskan bahwa suatu organisme menjadi tua karena terjadi akumulasi kerusakaan akibat radikal bebas di dalam sel. Radikal bebas merupakan suatu molekul yang memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan. Radikal bebas memiliki sifat reaktifitas yang tinggi, karena kecenderungannya untuk menarik elektron dan memiliki kemampuan untuk mengubah suatu molekul menjadi radikal bebas karena hilangnya atau bertambahnya satu elektron pada molekul lain sehingga dapat menyebabkan kerusakan sel, gangguan fungsi sel, bahkan kematian sel. Molekul utama yang dirusak oleh radikal bebas adalah DNA, lemak dan protein.
Pertambahan usia mengakibatkan akumulasi sel yang rusak akibat radikal bebas, sehingga dapat merusak sel dan merangsang terjadinya mutasi sel yang akhirnya menyebabkan kanker dan kematian.
Radikal bebas juga dapat merusak kolagen dan elastin, suatu protein
yang menjaga kulit tetap lembab, halus, fleksibel dan elastis.
Jaringan tersebut akan menjadi rusak akibat paparan radikal bebas, terutama pada daerah wajah, yang mengakibatkan lekukan dan kerutan pada kulit akibat paparan yang lama oleh radikal bebas (Goldman dan Klatz, 2007).
2. Teori Program
Teori ini beranggapan bahwa di dalam tubuh manusia terdapat jam biologis, mulai dari proses konsepsi kemudian menjadi embrio, janin, masa bayi, anak – anak, remaja, dewasa sampai menjadi tua dan meninggal adalah suatu proses yang terprogram. Yang termasuk ke dalam teori program ini adalah teori terbatasnya replikasi sel, proses imun dan teori neuroendocrine (Pangkahila, 2011).
2.1. Teori Terbatasnya Replikasi Sel
Menurut Hayflick (1998), mekanisme telomere, yaitu struktur khusus yang terdapat di bagian ujung chromosome strands, menentukan rentang usia sel dan pada akhirnya rentang usia organisme itu sendiri.
Pada setiap proses replikasi sel, telomere akan memendek, yang pada suatu saat ketika telomere telah dipakai maka pembelahan sel akan berhenti (Pangkahila, 2011).
2.2 Proses Imun
Teori ini menyatakan bahwa pada siklus kehidupan akan terjadi involusi pada kelenjar timus. Kelenjar ini adalah sumber dari sel T yang berperan penting pada sistem imun. Pada penuaan, jumlah sel T tidak
berkurang secara drastis namun terjadi penuruan pada fungsinya (Pangkahila, 2011).
2.3 Teori Neuroendocrine
Teori yang dikembangkan oleh Vladimir Wilwan, yang mengembangkan teori “wear and tear” yang berfokus pada berbagai hormon bagi fungsi organ tubuh. Hormon dikeluarkan oleh beberapa organ yang dikendalikan oleh hipotalamus, sebuah kelenjar yang terletak di otak. Hipotalamus membentuk poros dengan hipofise dan organ tertentu yang kemudian mengeluarkan hormonnya (Goldman dan Klatz, 2007).
Hormon bekerja dengan baik mengendalikan berbagai fungsi organ tubuh pada usia muda, namun seiring dengan bertambahnya usia, akan terjadi penurunan produksi hormon, yang pada akhirnya akan mengganggu berbagai sistem tubuh (Goldman dan Klatz, 2007).
2.1.2 Gejala Klinis Penuaan
Proses penuaan dimulai dengan menurunnya bahkan terhentinya fungsi berbagai organ tubuh. Akibat penurunan fungsi itu, muncul berbagai tanda dan gejala proses penuaan Proses penuaan berlangsung melalui tiga tahap (Pangkahila, 2011) .
1. Tahap Subklinik (usia 25 – 35 tahun) :
Pada tahap ini, sebagian besar hormon di dalam tubuh mulai menurun, yaitu hormon testosteron, growth hormone, dan hormon estrogen.
Pembentukan radikal bebas, yang dapat merusak sel dan DNA, mulai
mempengaruhi tubuh. Kerusakan ini biasanya tidak tampak dari luar. Karena itu, pada tahap ini orang merasa dan tampak normal, tidak mengalami gejala dan tanda penuaan. Bahkan, umumnya rentang usia ini dianggap usia muda dan normal.
2. Tahap Transisi (usia 35 – 45 tahun) :
Selama tahap ini kadar hormon menurun sampai 25%. Massa otot berkurang sebanyak satu kilogram setiap beberapa tahun. Akibatnya, tenaga dan kekuatan terasa hilang, sedang komposisi lemak tubuh bertambah.
Keadaan ini menyebabkan resistensi insulin, meningkatnya resiko penyakit jantung pembuluh darah dan obesitas. Pada tahap ini gejala mulai muncul, yaitu penglihatan dan pendengaran menurun, rambut putih mulai tumbuh, elastisitas dan pigmentasi kulit menurun, dorongan dan bangkitan seksual menurun. Pada tahap ini orang merasa tidak muda lagi dan tampak lebih tua.
3. Tahap Klinik (usia 45 tahun ke atas) :
Pada tahap ini penurunan kadar hormon terus berlanjut, yang meliputi DHEA (dehydroepiandrosterone), melatonin, growth hormone, testosteron, estrogen dan hormon tiroid. Terjadi juga penurunan bahkan hilangnya kemampuan penyerapan bahan makanan, vitamin dan mineral. Densitas tulang menurun, massa otot berkurang sekitar satu kilogram setiap tiga tahun, yang mengakibatkan ketidak mampuan membakar kalori, meningkatnya lemak tubuh dan berat badan. Penyakit kronis mulai nyata, sistem organ tubuh mulai mengalami kegagalan. Disfungsi seksual merupakan keluhan yang penting dan mengganggu keharmonisan banyak pasangan (Pangkahila, 2011).
1.2 Kulit 2.2.1 Anatomi Kulit
Kulit adalah organ terbesar dari tubuh, terhitung sekitar 15% dari total berat badan manusia. Kulit tersusun atas tiga lapisan yaitu epidermis, dermis, dan subkutis.
Setiap lapisan memiliki karakteristik dan fungsinya masing – masing (Kanitakis, 2002;
Baumann dan Saghari, 2009).
Gambar 2.1 Anatomi Kulit (Taghizadeh dan Bastanfard, 2012)
1.2.1.1 Lapisan Epidermis
Epidermis adalah lapisan terluar dari kulit, terdiri dari epitel skuamosa bertingkat yang terutama terdiri dari dua jenis sel yaitu sel keratinosit dan sel dendritik. Epidermis dibagi menjadi empat lapisan sesuai dengan morfologi keratinosit yang tersusun dari dalam ke luar, yaitu lapisan sel basal (stratum basale), lapisan sel skuamosa (stratum spinosum), lapisan sel granular (stratum granulosum), dan lapisan sel cornified (stratum korneum) (James et al., 2006; Baumann dan Saghari, 2009).
a. Stratum Basale
Lapisan sel basal yang juga dikenal sebagai stratum germinativum, mengandung sel keratinosit yang menempel pada membran dasar dengan sumbu panjang tegak lurus terhadap dermis.
Sel – sel basal ini membentuk lapisan tunggal yang melekat satu sama lain melalui desmosom. Desmosom adalah struktur kompleks yang terdiri dari molekul adhesi dan protein lain yang merupakan bagian integral dalam adhesi sel dan transportasi sel. Sel basal memiliki peran dalam terjadinya proliferasi sel pada epidermis. Pada stratum basale terdapat ornithine decarboxylase (ODC) yang digunakan sebagai marker aktivitas proliferasi. ODC distimulasi oleh paparan berulang UVB dan diinaktivasi oleh asam retinoat, kortikosteroid dan vitamin D3 (Chu, 2008; Baumann dan Saghari, 2009; Jain, 2012).
b. Stratum Spinosum
Stratum Spinosum terdiri dari 5 – 10 lapisan sel skuamosa.
Lapisan ini terdiri dari berbagai sel yang berbeda dalam bentuk, struktur dan sifat tergantung dari lokasinya, yang antara lain adalah sel spinosus supra basal yang berbentuk polyhedral dengan inti bulat, sedangkan sel – sel dari lapisan spinosus atas umumnya lebih besar ukurannya dan menjadi datar karena terdorong ke arah permukaan kulit dan mengandung granula lamellar (Chu, 2008). Pada lapisan ini terdapat cell junction yaitu, desmosom, adherent junction, tight junction dan gap junction (Jain, 2012).
c. Stratum Granulosum
Stratum granulosum terdiri dari sel – sel pipih yang mengandung granul keratohialin dalam sitoplasmanya. Granul keratohialin mengandung profilagrin, lorikrin dan involukrin. Sel – sel ini bertanggung jawab untuk sintesis dan modifikasi protein yang terlibat dalam keratinisasi (Chu, 2008; Baumann dan Saghari, 2009).
d. Stratum Korneum
Korneosit pada stratum korneum memiliki fungsi pelindung mekanik untuk epidermis dengan mencegah hilangnya air dan invasi oleh zat – zat asing. Korneosit yang mengandung kadar protein tinggi dan kadar lemak rendah ini dikelilingi oleh matriks ekstraseluler lipid.
Sifat fisik dan biokimia dari sel – sel di stratum korneum bervariasi sesuai dengan letaknya. Sel – sel yang berada di tengah memiliki
kapasitas untuk mengikat air lebih banyak dibandingkan dengan sel – sel yang berada di lapisan yang lebih di dalam, karena konsentrasi asam amino bebas ditemukan lebih banyak pada sitoplasma sel lapisan tengah (Chu, 2008).
1.2.1.2 Lapisan Dermis
Lapisan dermis terletak antara epidermis dan lemak subkutan.
Lapisan ini yang menentukan ketebalan kulit, dan juga memiliki peran penting pada penampilan kosmetik kulit. Ketebalan lapisan dermis bervariasi pada berbagai bagian tubuh. Pada penuaan, terjadi penurunan ketebalan dan kelembaban pada lapisan ini. Di dalam dermis terdapat syaraf, pembuluh darah, kelenjar keringat dan sebagian besar dermis terdiri dari kolagen. Bagian paling atas lapisan dermis yang dekat dengan epidermis disebut dermis pars papilare dan bagian bawah dari lapisan dermis yang dekat dengan lemak subkutan disebut dermis pars retikulare (Baumann dan Saghari, 2009).
Karakteristik dari dermis pars papilare adalah terdapat bundel kolagen yang kecil, kepadatan yang tinggi dan terdapat elemen vaskular.
Pada pars retikulare terdapat bundel kolagen yang lebih besar, elastin yang matang, pembuluh darah, saraf, otot, polisebasea, kelenjar apokrin dan ekrin (Baumann dan Saghari, 2009).
Fibroblast adalah jenis sel utama dalam dermis. Fibroblast memproduksi kolagen, elastin, protein matriks lainnya, dan enzim seperti kolagenase dan stromelysin. Di dalam dermis juga terdapat sel mast,
leukosit polimorfonuklear, limfosit dan makrofag (Baumann dan Saghari, 2009).
a. Kolagen
Kolagen adalah protein alami terkuat yang banyak terdapat pada tubuh manusia. Terdapat beberapa tipe kolagen yang terdapat pada kulit.
80% - 85% kolagen tipe I terdapat dermis, kolagen tipe I terdiri dari 2 rantai α yaitu α1 dan α2. Kolagen tipe I berguna untuk kelenturan dermis.
Jumlah kolagen tipe I terbukti menurun pada kulit yang menua. Kolagen tipe III adalah bentuk kedua paling penting dari kolagen pada dermis, namun memiliki diameter yang lebih kecil dari kolagen tipe I. Kolagen tipe III terdiri dari 3 rantai α, yaitu hidroksiprolin, glisin dan residu sistein. Kolagen tipe III dikenal juga sebagai fetal kolagen karena banyak ditemukan pada fetus. Kolagen jenis lain yang juga terdapat pada dermis adalah kolagen tipe IV, terdapat pada lamina densa dan terdiri dari rantai α1 dan α2, heterotrimer dan homo polimer. Kolagen tipe V terdiri dari 4 rantai yang berbeda dan terletak pada ubiquitous. Kolagen tipe VII terdiri dari satu rantai α dan memiliki ikatan disulfide dalam rantainya, dan kolagen tipe XVII terletak pada hemidesmosome (Baumann dan Saghari, 2009).
Biosintesis Kolagen
Pembentukan rantai pro α yang merupakan prekursor kolagen diawali dengan sintesis rantai prepro α, sebuah polipeptida yang mengandung sekuen signal amino terminal. Rantai prepro α dirubah menjadi rantai pro α pada retikulum endoplasma kasar (RER), kemudian
akan terjadi proses hidroksilasi residu prolyl dan lysyl yang dimulai saat rantai pro α terbentuk, dengan bantuan enzim prolyl hydroxylase dan Lysil hydroxylase dan sebagai kofaktor adalah O2, Fe, α-ketoglutarat dan asam askorbat. Proses selanjutnya adalah glikosilasi. Kolagen adalah glikoprotein yang mengandung residu galaktosil dan glukosilgalaktosil, glikosilasi terjadi setelah sintesis hidroksilisin sampai dengan terbentuk tripel helix pada RER, proses ini terjadi dengan bantuan enzim galactosyl-transferase dan glucosyl-transferase, namun fungsi dari residu gula ini belum diketahui. Kemudian akan terjadi proses assembly dan sekresi dimana tiga rantai pro α berikatan menjadi prokolagen, kecepatan proses ini bervariasi tergantung dari jenis kolagen. Prokolagen akan di transfer ke aparatus golgi, di dalam aparatus golgi akan terbentuk vesikel sekretoris yang akan menyatu dengan membran plasma kemudian mengeluarkan prokolagen ke matrix ekstraselular. Di matrix ekstraselluler akan terjadi pemutusan rantai prokolagen oleh enzim procollagen N-proteinase dan procollagen C-proteinase lalu terbentuk struktur tripel helix yang disebut tropokolagen. Tropokolagen secara spontan bersatu satu sama lain membentuk serat kolagen, namun serat tunggal tidak dapat berfungsi sebagai elastisitas kulit, sehingga serat kolagen bersatu membentuk cross link dengan bantuan enzim oxydase lysyl. Struktur cross link ini akan membentuk kolagen matur (Yaar dan Gilchrest, 2008).
Gambar 2.2 Biosintesis Kolagen (Gilkes et al., 2014).
2.2.1.3. Lapisan Subkutis
Lapisan subkutis atau hipodermis terletak di bawah dermis, sebagian besar terdiri dari lemak, yang merupakan sumber energi yang penting bagi tubuh. Pada lapisan ini juga terdapat kolagen tipe I, III, dan V. Lapisan subkutis menghubungkan kulit secara longgar dengan jaringan di bawahnya.
Jumlah dan ukurannya berbeda – beda menurut daerah di tubuh dan keadaan nutrisi individu (Baumann dan Saghari, 2009).
2.2.2 Penuaan Kulit
Penuaan adalah proses yang terjadi di seluruh organ, namun paling terlihat pada kulit. Terdapat dua proses utama pada penuaan kulit, yaitu penuaan intrinsik dan penuaan ekstrinsik. Penuaan intrinsik mengambarkan latar belakang genetik dari individu dan
akibat dari bertambahnya usia secara kronologis. Penuaan ekstrinsik disebabkan oleh faktor eksternal seperti merokok, konsumsi alkohol yang berlebihan, gizi buruk, dan paparan sinar matahari. Penuaan ekstrinsik dapat dikurangi dengan usaha anti aging.
Penuaan kulit 80% disebabkan oleh paparan sinar matahari yang disebut photoaging (Baumann dan Saghari, 2009).
Penuaan intrinsik pada kulit terjadi karena akumulasi kerusakan endogen akibat dari pembentukan senyawa oksigen relatif selama metabolisme oksidasi seluler. Selain itu penuaan intrinsik pada kulit juga terjadi akibat dari pemendekan telomere pada pembelahan sel, penurunan faktor pertumbuhan dan akibat dari penurunan hormon, dimana menurunnya hormon estrogen dapat mempengaruhi degradasi dari kolagen.
Gambaran klinis penuaan intrinsik antara lain adalah serosis, kelemahan dan kerutan pada kulit serta gambaran tumor jinak seperti keratosis seboroik dan angina buah cherry. Di bawah mikroskop akan tampak atrofi epidermis, pendataran epidermal rete ridges dan atrofi dermis. Pada penuaan intrinsik terjadi peningkatan rasio jumlah kolagen III terhadap kolagen I (Baumann dan Saghari, 2009).
Penuaan ekstrinsik paling utama disebabkan oleh paparan sinar UV atau yang disebut photoaging, sehingga penuaan ekstrinsik paling terlihat pada daerah wajah, dada dan bagian ekstensor dari lengan. Gambaran klinis photoaging antara lain adalah kerutan dan lesi pigmentasi seperti frackles, lentigines, hiperpigmentasi dan lesi hipopigmentasi seperti hipomelanosis gutata. Gambaran histopatologis berupa atrofi epidermis, dan perubahan pada kolagen dan elastin berupa fragmentasi, progresif cross-linkage serta kalsifikasi. Perbedaan gambaran klinis antara penuaan intrinsik dan ekstrinsik adalah pada penuaan intrinsik kulit tampak lebih halus dibandingkan pada kulit yang mengalami penuaan ekstrinsik walaupun pada kulit yang mengalami penuaan intrinsik tipis dan mengalami penurunan elastisitas (Baumann dan Saghari, 2009).
2.3 Sinar Ultraviolet dan Efeknya Terhadap Kulit
Gambar 2.3 Efek Sinar Ultraviolet Terhadap Kulit (Landro, 2010).
Sinar ultraviolet dibagi menjadi UVA dengan panjang gelombang 320 – 400 nm, UVB dengan panjang gelombang 280 – 320 nm dan UVC dengan panjang gelombang 100 – 280 nm. UVC tidak pernah mencapai permukaan bumi karena terfiltrasi oleh ozon, namun UVA dan UVB dapat mencapai permukaan bumi, dan keduanya dapat menimbulkan kerusakan akut maupun kronis pada kulit manusia (Krutmann, 2011).
UVB diserap paling banyak oleh epidermis dan menyebabkan kelainan seperti keratinosit, sementara UVA dapat menembus sampai ke dermis sehingga diserap oleh epidermis dan dermis, namun dibutuhkan jumlah yang lebih banyak untuk menyebabkan kerusakan dibandingkan UVB (Alam dan Havey, 2010).
2.3.1 Efek Akut Sinar Ultraviolet 1. Eritema
Eritema adalah reaksi inflamasi akut pada kulit yang ditandai dengan kemerahan setelah paparan berlebihan radiasi UV. Dosis kemerahan minimal yang dapat dilihat jelas dalam 24 jam setelah radiasi disebut minimal erytema doses (MED). Eritema yang terbentuk bervariasi tergantung kepada panjang gelombang UVA. UVA terbagi dua, yaitu UVA 1 dan UVA 2, dimana UVA 2 lebih meningkatkan eritema dibandingkan dengan UVA 1. Efektivitas eritema menurun sebanding dengan panjang gelombang. Eritema terinduksi UVB memberikan respon lebih lambat daripada UVA dan mencapai puncak setelah paparan 6 – 24 jam tergantung dosis (Rigel et al., 2004; Taylor, 2005).
2. Pigmentasi
Respon pigmentasi kulit mengikuti paparan sinar matahari yang terdiri dari reaksi kecoklatan (tanning) dan pembentukan melanin baru.
Respon kecoklatan pada kulit tergantung pada gelombang radiasi.
Eritema yang diindukdi UVB diikuti dengan pigmentasi. Melanisasi yang terjadi akibat paparan kumulatif UVA bertahan lebih lama dibandingkan dengan yang terjadi akibat paparan UVB. Perbedaan ini terjadi karena lokalisasi pigmen yang diinduksi UVA dari basal. Melanin yang diinduksi oleh UVB menghilang dengan turn-over epidermis dalam 1 bulan (Fisher at al.,2002; Taylor, 2005).
3. Kerusakan DNA
Sinar Ultraviolet dapat menyebabkan kerusakan pada DNA berupa kesalahan pembacaan kode genetik, mutasi dan apoptosis. DNA seluler langsung menyerap UVB dan menyebabkan lesi pada basa pirimidin, yang menjadi ikatan kovalen dan merusak heliks DNA. Radiasi UVA dapat juga mengakibatkan lesi pada DNA walaupun daya rusak lebih lemah dibandingkan UVB (Taylor, 2005).
2.3.2 Efek Kronis Sinar Ultraviolet 1. Photoaging
Photoaging adalah bentuk kerusakan kulit akibat dari paparan sinar UV secara kronis dan lebih sering terjadi dibandingkan kanker kulit.
Panjang gelombang sinar UV yaitu 100 – 400 nm. Sinar UV terbagi 3 menurut panjang gelombangnya yaitu UVA, UVB dan UVC. 95%
sampai dengan 98% sinar UVA mencapai bumi. UVB sebagian besar diserap oleh lapisan ozon, 2 – 5% yang mencapai bumi, sedangkan UVC diserap seluruhnya oleh lapisan ozon (Alam dan Havey, 2010; Krutmann, 2011).
UVA menembus lapisan kulit sampai ke lapisan dermis, sedangkan UVB menembus daerah bagian atas lapisan dermis. UVA masuk paling dalam, akan tetapi daya rusak UVB dan UVC lebih besar (Taylor, 2005).
2. Fotokarsinogenesis
Efek paparan sinar UV pada induksi dan progresi kanker kulit pada manusia sangat sulit dideteksi pada manusia. Perkembangan lesi kanker ini membutuhkan waktu bertahun – tahun, sehingga penelitian
mengenai fotokarsinogenesis masih terbatas. Kerusakan DNA yang disebabkan oleh radiasi UV merupakan penyebab utama perkembangan kanker kulit (Taylor, 2005; Krutmann, 2011).
2.4 Photoaging dan Mekanisme Terjadinya Photoaging 2.4.1 Photoaging
Akibat dari paparan sinar UV kronis menyebabkan penuaan dini pada kulit yang disebut photoaging. Photoaging ditandai dengan kerutan halus dan kasar pada kulit, dispigmentasi, perubahan tekstur kulit, hilangnya elastisitas, dan aktinik keratosis prakanker. Sebagian dari tanda – tanda klinis tersebut disebabkan oleh perubahan pada dermis. Dispigmentasi seperti keratosis seboroik, lentigo, dan hiperpigmentasi difus disebabkan oleh perubahan yang terjadi pada epidermis (Alam dan Havey, 2010).
Photoaging tergantung terutama pada tingkat radiasi ultraviolet dan pada jumlah melanin pada kulit. Di samping kerusakan DNA secara langsung maupun tidak langsung, radiasi sinar ultraviolet mengaktifkan reseptor permukaan sel keratinosit dan fibroblast di kulit, yang mengarah ke kerusakan kolagen dalam matriks ekstraseluler dan shutdown sintesis kolagen baru (Pandel at al., 2013).
Hilangnya jaringan ikat fibril kolagen dan akumulasi jaringan ikat elastin secara tidak teratur yang menyebabkan elastosis merupakan karakteristik kulit yang menua.
Perubahan juga terjadi pada komponen seluler dan matriks ekstraseluler dari jaringan ikat kulit menua yang dapat mempengaruhi kapiler superfisial sehingga menyebabkan terjadinya telangiektasis (Alam dan Havey, 2010).
Studi pada manusia dan tikus albino tanpa rambut menunjukkan bahwa
radiasi UVB akut dan kronis akan sangat meningkatkan vaskularisasi kulit dan angiogenesis. Matahari adalah sumber utama radiasi sinar ultraviolet dan kontributor utama photoaging tersebut. Radiasi UVC hampir sepenuhnya diserap oleh lapisan ozon dan tidak mempengaruhi kulit. UVB mempengaruhi lapisan epidermis dan menyebabkan sunburns (luka bakar akibat paparan surya). UVB paling intensif adalah antara pukul 10 pagi hingga 2 siang, selama bulan-bulan sepanjang musim panas, dan menyumbang 70% dari rata-rata kumulatif tahunan dosis UVB seseorang. UVA diyakini memiliki efek minor pada kulit, namun studi menunjukkan bahwa mereka menembus kulit lebih dalam. Secara signifikan lebih banyak foton dalam UVA yang diperlukan untuk menyebabkan tingkat kerusakan yang sama dengan UVB karena kurangnya kandungan energi, namun berada dalam jumlah jauh lebih tinggi di bawah sinar matahari dan lebih penetran daripada di UVB (Pandel et al., 2013).
2.4.2 Mekanisme terjadinya Photoaging
Sekitar 50% dari kerusakan kulit akibat photoaging disebabkan oleh pembentukan ROS. Pembentukan ROS terjadi di dalam kulit pada saat kulit terpapar sinar UV. ROS merusak kulit melalui reaksi modifikasi kimia langsung pada DNA mitokondria (mtDNA), sel lipid, asam deoksiribonukleat (DNA), dan protein matriks dermal, termasuk kolagen (Alam dan Havey, 2010; Rhein dan Santiago, 2010).
Pembentukan ROS terjadi dalam waktu kurang dari 30 menit setelah pajanan UV dan level peroksida meningkat dua kali lipat pada kulit manusia.
Pembentukan ROS oleh paparan berulang UVB melalui interaksi langsung dan tidak langsung. Interaksi langsung UVB berupa cross-linking basa pirimidin berdekatan, yang menyebabkan kerusakan langsung pada DNA dan ikatan
dengan asam amino aromatik. Hal ini mengakibatkan provokasi radikal bebas dan penurunan antioksidan kulit, dan merusak kemampuan kulit untuk melindungi diri dari radikal bebas. Interaksi tidak langsung UVB menyebabkan ROS melalui fotosensitisasi yang akan merubah elektron pada kromosfor, menjadi singlet elektron sehingga terjadi produksi radikal bebas. Fotosensitisasi juga memproduksi superoksida anion yang diikuti oleh dismutase ke hidrogen peroksida. Hidrogen peroksida dengan bantuan kation logam (Fe dan Cu) akan menghasilkan gugus hidroksil yang bersifat radikal bebas. Hidrogen peroksida membentuk ikatan ROS lain dengan cepat seperti radikal hidroksil, hal ini menyebabkan oksidasi komponen sel yaitu DNA, protein, membran sel dan mengaktivasi jalur seluler (Taylor, 2005; Svobodova et al., 2006).
ROS yang dihasilkan oleh radiasi sinar UV mengaktifkan jalur seluler yaitu reseptor sel epidermal growth factor (EGF), interleukin (IL)-1, keratinocyte growth factor dan tumor necrosis factor (TNF)-α. Pengaktifan reseptor dimediasi oleh enzim protein-tyrosine phosphatase-K, yang berfungsi menginaktivasi reseptor EGF. Aktivasi reseptor mengaktifkan MAP kinase dan C-Jun amino terminal kinase (JNK). Aktivasi dari kinase mengaktifkan transkripsi kompleks activator protein-1 (AP-1), membentuk C- Jun dan C-Fos. (Taylor, 2005; Yaar dan Gilchrest, 2007).
Peningkatan transkripsi AP-1 menginduksi jumlah kolagenase MMPs (MMP-1), stromelisin I (MMP-3) yang memblokir transforming growth factor (TGF)-β, sitokin yang meningkatkan transkripsi kolagen, yang berakibat menurunkan produksi tipe prokolagen I. AP-1 juga menurunkan jumlah reseptor (TGF)-β yang dapat menghambat transkripsi kolagen. AP-1 bersifat antagonis asam retinoat yang memiliki efek stimulus terhadap sintesis kolagen (Fisher et al., 2002; Taylor, 2005; Yaar dan Gilchrest, 2007).
Radiasi UV juga mengaktivasi faktor transkripsi NF-KB. NF-KB mengikat netrofil dan membentuk kolagenase netrofil (MMP-8) pada kulit yang terpapar UV.
Secara keseluruhan MMPs tersebut mendegradasi kolagen kulit matur dan selanjutnya terjadi kerusakan pada struktur dermis (Alam dan Havey, 2010; Fisher et al., 2002; Yaar dan Gilchrest, 2007). Radiasi UV selain mendegradasi kolagen matur, juga menghambat sintesis kolagen, terutama dengan menurunkan regulasi jumlah gen prokolagen tipe I dan III, yang mengakibatkan kulit kehilangan kolagen secara akut. (Fisher et al., 2002).
Degradasi kolagen oleh radiasi UV terjadi secara tidak lengkap, degradasi kolagen mengarah kepada akumulasi fragmentasi kolagen yang akan mengurangi integritas struktural dermis. Akumulasi fragmentasi kolagen akan menghambat pertumbuhan kolagen baru dan memberikan efek regulasi negatif pada sintesis kolagen (Yaar dan Gilchrest, 2007).
Gambar 2.4 Mekanisme Terjadinya Photoaging (Rabe et al., 2006).
2.5 Radikal Bebas dan Antioksidan
2.5.1 Radikal Bebas
Radikal bebas adalah atom atau molekul yang memiliki satu elektron yang tidak berpasangan pada orbital terluarnya. Radikal bebas bersifat tidak stabil, dan mudah bereaksi dengan bahan kimia anorganik dan organik, selain itu radikal bebas memiliki kecenderungan untuk menarik elektron dan dapat merubah suatu molekul menjadi suatu radikal bebas oleh karena hilangnya atau bertambahnya satu elektron pada molekul lain (Mitchell, 2013).
Bila dua senyawa radikal bertemu, elektron – elektron yang tidak berpasangan dari kedua senyawa tersebut akan bergabung dan membentuk ikatan kovalen yang stabil.
Sebaliknya, bila senyawa radikal bebas bertemu dengan senyawa bukan radikal bebas, akan terjadi 3 kemungkinan, yaitu :
1. Radikal bebas akan memberikan elektron yang tidak berpasangan (reduktor) kepada senyawa bukan radikal bebas.
2. Radikal bebas menerima elektron (oksidator) dari senyawa bukan radikal bebas.
3. Radikal bebas bergabung dengan senyawa bukan radikal bebas (Winarsi, 2007).
Target utama radikal bebas adalah protein, asam lemak tak jenuh dan lipoprotein, serta unsur DNA termasuk karbohidrat. Dari ketiga molekul target tersebut, yang paling rentan terhadap radikal bebas adalah asam lemak tak jenuh sehingga menyebabkan dinding sel menjadi rapuh. Senyawa radikal bebas juga berpotensi merusak basa DNA sehingga mengacaukan sistem info genetika dan berlanjut pada pembentukan sel kanker (Winarsi, 2007).
Terdapat 3 tahap reaksi pembentukan radikal bebas, yaitu Tahap inisiasi yang merupakan tahap awal pembentukan radikal bebas, tahap propagasi yaitu pemanjangan rantai radikal, dan tahap terminasi yaitu bereaksinya senyawa radikal dengan radikal lain atau dengan penangkap radikal, sehingga potensi propagasinya rendah (Winarsi, 2007).
Dua sumber radikal bebas adalah endogen dan eksogen. Secara endogen, radikal bebas diproduksi oleh mitokondria, membran plasma, lisosom, retikulum endoplasma dan inti sel. Secara eksogen, radikal bebas berasal dari asap rokok, polutan, radiasi ultraviolet, obat – obatan dan pertisida (Winarsi, 2007).
Reactive Oxygen Species (ROS) adalah jenis oksigen yang diturunkan oleh radikal bebas. ROS memiliki gugus fungsional dengan atom oksigen bermuatan elektron lebih yang berperan pada cedera sel. ROS terbentuk secara terus menerus, baik memalui proses metabolisme sel normal, peradangan, kekurangan gizi, dan akibat respon terhadap pengaruh dari luar tubuh seperti polusi lingkungan, sinar UV, asap rokok, dan lain – lain (Winarsi, 2007; Mitchell, 2013).
ROS dapat dibentuk melalui jalur enzimatis ataupun metabolik. Proses cascade dari asam arakidonat menjadi prostaglandin dan prostasiklin dipacu oleh enzim liposigenase dan siklooksigenase serta oksidase yang selanjutnya akan membentuk radikal anion superoksida atau hidroperoksida. Enzim sitokrom P 450-dependen oksidase, yang berperan dalam reaksi biotransformasi dan detoksifikasi senyawa intermediate metabolit dan xenobiotik juga akan menghasilkan senyawa peroksida atau ROS. Aktivasi makrofag dan netrofil yang merupakan bentuk mekanisme pertahanan tubuh terhadap serangan infeksi mikroorganisme juga akan membentuk berbagai radikal bebas dan ROS, termasuk asam hipoklorid (HOCl), yang akan menyerang dan menghancurkan virus
maupun bakteri. Namun, di sisi lain, terbentuknya senyawa radikal tersebut sangat berbahaya karena juga berpotensi menyerang sel tubuh (Winarsi, 2007; Mitchell, 2013).
Dapat diyakini bahwa dengan meningkatnya usia seseorang, pembentukan ROS juga semangkin meningkat. Secara endogenus, hal ini berkaitan dengan laju metabolisme seiring dengan bertambahnya usia. Secara eksogenus, kemungkinan tubuh terpapar dengan polutan juga semankin tinggi, seiring dengan bertambahnya usia. Kedua faktor tersebut secara sinergis meningkatkan jumlah ROS pada tubuh (Winarsi, 2007).
2.5.2 Antioksidan
Antioksidan (AO) adalah molekul yang mampu menghambat reaksi oksidasi dari radikal bebas dengan berbagai cara, antara lain dengan menangkap radikal bebas atau free radical scavenging dan dengan mengikat logam, menyingkirkan berbagai logam transisi pemicu ROS serta menyingkirkan ROS. Oksidasi merupakan reaksi kimia yang memindahkan elektron dari satu substansi ke agen oksidan. Sebagai pertahanan terhadap kerusakan oksidatif, sel dilengkapi dengan berbagai jenis AO yang akan bekerja melalui beragam mekanisme. Integritas seluler dipertahankan oleh berbagai AO enzimatik antara lain katalase, glutation peroksidase, glutation reduktase dan superoksida dismutase.
Sedangkan sistem AO nonenzimatik akan mempertahankan membran sel. Yang termasuk AO nonenzimatik antara lain glutation, asam askorbat, alfa-tokoferol dan ubiquinon (Ardhie, 2011).
Berdasarkan mekanisme pertahanannya, AO dibedakan menjadi: (Ardhie, 2011)
1. Mekanisme pertahanan AO primer/chain breaking/scavenger antioxidants adalah menetralisir radikal bebas dengan mendonasikan satu elektronnya. Molekul AO yang telah kehilangan satu elektronnya akan menjadi radikal bebas yang
baru, namun dianggap relatif stabil atau akan dinetralisir oleh AO lainnya. Contoh AO tipe ini adalah vitamin E, vitamin C, asam alfa lipoat (ALA), CoQ10, flavonoid, asam urat dan bilirubin.
2. Mekanisme pertahanan AO sekunder/preventive antioxidants bekerja dengan mengikat logam, menyingkirkan berbagai logam transisi pemicu ROS dan menyingkirkan ROS. Contoh AO tipe ini adalah transferin, laktoferin, seruloplasmin, dan albumin.
3. Mekanisme pertahanan tersier dilakukan untuk mencegah penumpukan biomolekul yang telah rusak agar tidak menimbulkan kerusakan lebih lanjut. Misalnya kerusakan DNA akan diperbaiki oleh enzim metionin sulfaoksida reduktase, protein yang teroksidasi akan diproses oleh sistem enzim proteolitik dan lipid teroksidasi oleh lipase, peroksidase dan sebagainya.
Seiring dengan proses penuaan alami, mekanisme pertahanan tubuh akan berkurang, sedangkan produksi ROS meningkat, hal ini menyebabkan ketidakseimbangan antara jumlah AO endogen dan ROS. Selain itu mekanisme pertahanan antioksidan endogen juga dapat dihambat oleh sinar UV dan sinar UV dapat meningkatkan produksi ROS pada tubuh. Banyak penelitian yang membuktikan bahwa menggunakan antioksidan eksogen dapat mengurangi kerusakan yang disebabkan oleh radikal bebas (Baumann dan Allemann, 2009).
Pada kulit, penggunaan antioksidan secara topikal dan kombinasi dengan konsumsi oral dapat meningkatkan kapasitas antioksidan di dalam tubuh karena keduanya bekerja secara sinergis. Pemberian antioksidan oral dapat mengurangi
stress oksidatif tetapi pemberian antioksidan topikal juga mampu mencegah kerusakan kulit yang disebabkan oleh stress oksidatif. Penelitian Yaar dan Gilchrest (2008) menyatakan bahwa pemberian antioksidan topikal dan oral dapat mengurangi akumulasi peroksida pada kulit.
Interaksi antara radiasi matahari pada kulit mengakibatkan terbentuknya radikal bebas. ROS mengakibatkan hidroksilasi, peroksidasi, cross-link, pemutusan rantai, penambahan radikal pada cincin aromatik, pembentukan aldehid dan deplesi thiol. Autooksidasi dari asam lemak tak jenuh ganda pada membran lipid juga terjadi, kemungkinan berhubungan dengan singlet oksigen, radikal perhidroksi atau radikal hidroksil (Wenk et al., 2001).
2.6 Senyawa Fenol
Senyawa fenol adalah senyawa yang berasal dari tumbuhan yang mengandung cincin aromatik dengan satu atau dua gugus hidroksil. Fenol cenderung mudah larut dalam air. Senyawa fenol terdapat dalam berbagai jenis sayuran, buah – buahan dan tanaman yang memiliki fungsi sebagai antioksidan, antiviral dan antibiotik. Fenol dibagi menjadi dua kelompok yaitu fenol sederhana dan polifenol. Dalam fungsinya sebagai protektor kolagen, fenol bekerja sebagai antioksidan pemutus rantai atau scavenger antioxidants, dengan melepaskan satu atom hidrogen dari gugus hidroksilnya sehingga ROS tidak terbentuk (Apak et al., 2007).
Diet yang kaya akan polifenol alami, terutama dari buah – buahan dan sayuran terbukti dapat mengurangi berbagai penyakit yang disebabkan oleh ROS.
Pada kulit kerusakan yang disebabkan oleh ROS adalah terjadinya photoaging.
Menurut penelitian yang dilakukan oleh Vayalil et al. (2004) pemberian polifenol
terbukti dapat menghambat pembentukan MMP-3 dan MMP-9 serta menghambat degradasi kolagen pada kulit tikus yang dipapar sinar UVB.
Kelompok polifenol yang telah banyak diketahui fungsinya adalah golongan flavonoid (Apak et al., 2007). Flavonoid sering ditemukan dalam bentuk pigmen, yang membentuk pigmentasi pada daun, bunga, buah dan biji tanaman.
Pigmen ini sangat bermanfaat bagi manusia yaitu sebagai antioksidan. Flavonoid merupakan senyawa golongan fenol terbesar, terdapat sekitar 10 jenis flavonoid yaitu salah satunya adalah antosianin (Bhat et al., 2009).
Gambar 2.5 Turunan Senyawa fenol ( Bardell, 2012).
2.7 Antosianin
Antosianin berperan dalam memberikan pigmen merah, biru, ungu hingga kehitaman pada beberapa bunga, buah, sayuran dan serealia. Beberapa sumber antosianin yang telah dilaporkan terdapat pada buah mulberry, bluberry, cherry, blackberry, rosela, kulit dan sari anggur, strawberry dan lobak merah. Senyawa ini merupakan turunan dari polyhydroxy atau polymethoxy dari 2-phenyl-
benzopyrilum (Durst dan Wrolstad, 2005; Toufektsian et al., 2008; Suhartatik et al., 2012).
Antosianin adalah bagian dari senyawa fenol golongan flavonoid yang merupakan antioksidan kuat. Umumnya senyawa flavonoid berfungsi sebagai antioksidan primer, chelator dan scavenger terhadap superoksida anion (Santoso, 2006). Menurut Cao et al. (2001) antosianin merupakan glikoside dari antosianidin.
Beberapa waktu lalu, diketahui variasi glykosidik diantara pigmen ini di bagi menjadi empat tipe yaitu 3-monoglycosides, 3-diglycosides, 3,5-diglycisides dan 3- diglycisedes-5-monoglycosides.
Kemampuan antioksidatif antosianin timbul dari reaktifitasnya yang tinggi sebagai pendonor hidrogen atau elektron, dan kemampuan radikal turunan polifenol untuk menstabilkan dan mendelokalisasi elektron tidak berpasangan, serta kemampuannya mengkhelat ion logam. Potensi kerja antioksidan antosianin ditentukan oleh jenis antosianidin, jenis glycone, posisi gugus hidroksil dan derajat metilasi gugus hidroksil dan gugus alifatik atau asam aromatik yang menempel pada glikosida. Antosianin bersifat polar sehingga dapat dilarutkan pada pelarut polar seperti etanol, aceton dan air (Evans et al., 2007; Gosh dan Konishi, 2007).
Gambar 2.6 Struktur Kimia Antosianin (Bardell, 2012)
Antosianin dipercaya dapat memberikan manfaat bagi kesehatan manusia.
Antosianin diketahui memiliki aktivitas metabolik tinggi seperti antikarsinogenik, antiviral, dan efek antiinflamasi. Semua aktivitas ini didasarkan pada peranannya sebagai antioksidan. Salah satu sumber antosianin yang juga merupakan sumber kekayaan alam di Indonesia selain buah dan sayuran adalah beras (Oryza sativa).
Saat ini dikenal beberapa jenis beras yang kaya akan antosianin, seperti beras hitam (Suhartatik et al., 2012).
2.8 Mekanisme Antosianin Mencegah Kerusakan Kolagen
Antosianin mencegah kerusakan kolagen melalui tiga mekanisme, yaitu : (Bei et al., 2009)
1. Menghambat Fosforilasi Tirosin Kinase, Enzim inaktivasi EGF
Antosianin menghambat enzim fosforilasi kinase, sehingga mencegah aktifnya MAP kinase, C-Jun amino terminal kinase (JNK) dan transkripsi kompleks AP-1. Hal ini mengakibatkan MMPs tidak teraktivasi sehingga kolagen tidak terdegradasi dan terjadi proteksi terhadap TGF- β dan prokolagen.
2. Menghambat Transkripsi NF-KB
Penghambatan transkripsi NF-KB akan menghambat aktivasi dari MMP- 8. Penghambatan aktivasi MMP akan menyebabkan kolagen tidak terdegradasi.
3. Menghambat regulasi 3’,5’-Cyclic adenosine monophosphat (cAMP).
cAMP merupakan second messenger yang akan mengaktifkan protein kinase A, salah satu aktivator MMP. Inaktivasi protein kinase A akan
