MEKANISME AKTlViTAS
ANTIHIPERGLIKEMIK
EKSTRAK BUNCIS
(Phaseolus
vulgaris
Linn) PADA
TlKUS DIABETES DAN IDENTlFlKASl
KOMPONEN AKTIF
OLEH:
YAYUK
ANDAYANI
PROGRAM
PASCASARJANA
n
Bersukacifalah
dalam pengharupan, sabarlak
dulam
kesengsaraun
data
bertekuniah dalam
don
(Roma,
12: 12)
karena
mkusih
Allalt
tiada berkesudahan
. . . .
Disertasi
ini
sayapersembahakan untuk:
YAYUK ANDAYANI. Mekanisme Aktivitas Antihiperglikemik Ekstrak Buncis (Phaseolus vulgaris Linn) pada Tikus Diabetes dan identifikasi Kmponen A M . Dibawah bimbingan REVlANY WDJAJAKUSUMA sebagai
ketua,
StAMETSUYONO, RIMBAWAN dan HERU SETIJANTO, sebagai anggota.
Buncis
(Phaseolus
vulgads Unn)sangat
potensial untu k dikernbangkan menjadi bahan baku sediaan obat anfihiperglkemik, tetapi sayangnya bukti ilmiahtentang
mekanisme kerja dan komponen aW yang tehndung dakrm bunas M u m pemah dilaporkan. Peneliian ini bertujuan untuk mempdajarimekanisme
keja antihiperglikemik eksfrak bunus dan mengidentifikasi komponen aktifnya.Ekstrak buncis yang dihasilkan metalui p m e s masemi dengan pe(anrt alkohol dan klodorm, diuji aMivitasnya terhadap penurunan kadar glukosa darah, respons arnbilan ' 4 C - ~ t u k o s a otot, peningkahn kadar glikogen dot
maupun M i serta perubahan morfologis puhu Langerhans pada tikus nomal, tikus hiperglikemik sesaat
maupun
tikus diabetes induksi aldtsan dan diukur selama 5 jam.Hasil pengukuran kadar giukosa darah menggunakan metode glukosa oksidasepemksidase menunjukkan bahwa penunrnan kadar glukosa darah
yang dihadkan oleh ekstrak akohol (57,556) nyata lebih kuat (P<O,OOl) dihanding
fikus
normal maupun
efek ekstrak kloroform (30.8%), tetapi tidak berbeda (P>0,05) dibanding metformin. Efek antihiperglikemik yang dihasilkanoleh fraksi A-6 hasil elusi ekstrak alkohot (klorofom-metano,l9:1) dan frrtksi K-5
hasil elusi ekstrak kloroform (kloroform mumi) paling kuat dibanding fraksi lain. Analisis fdokimia dan identifikasi lanjut menggunakan
metode
KLT maupun KCKT menunjukkan bahwa komponen akW yang terdapat datam fraksi A 4 dan K-5 adahh /I-dosterol danstigmasterol.
Anatisis proksirnat bunds menunjukkan adanyakandungan
zat giziseperti
karbohidrat, lemalr, protein dansent
kasar serta sejumlah mineral diantaranya kalsium, kalium dan magnesium.Ambitan '*C-Dglukosa atot sobus yang diukur menggunakan muid
Sunti'lafibn
Counfer
pada tikus diabetes yang mendapat ekstrak buncis (40%) hampirdua
kali lebih besar (P<O,O1) dibanding metformin. Oari hasil pengukuran kadar glikogen menggunakanmetode
antron diketahui peningkatan kadar glikogen otot (40,9%) oleh ekstrak buncis kbihkuat
dibanding normal (P<O00O1)tetapi tidak k W a (P>0,05) dibanding
efek
metformin (37,2%). Efek ekstrakbuncis temadap peningkatan W a r glikogen hati tklak signifikan. Pengamatan
histopatdogis menggunakan
pewamaan
HE maupun Gonaori menunjukkan bahwaekstrak
buncis yang diberikan pada fikus diabetes sedang ( M a r giukosa 200400 mg/dL) secara kualiif menghasilkan gambaran morfdogis pulauLangehans bbih baik dibanding tikus diabetes parah (kadar giukosa 2400
mgIdL) maupun efek metformin.
Bardasarkan hasil peneliian ini dapat disimpulkan bahwa mekanisme kerja antihiperglikemik ekstrak bunas terutama ferjadi metatui peningkabn a m k n
gtukosa
otot,
peningkatan sintesis glikogen otot serfa rnemperlambat kenrsakmABSTRACT
YAYUK ANDAYANI. Antihypergtycemic Adion of G m n Snap 8eans (Phasedus vulgaris Linn) Exifad in Diabetic Rats and the IderMcAiin of Its Active
Compounds. Under the supervision of REVlANY WlDjAjAKUSUMA as
chairman
of
advimy committee,
SMMET SUYONO, RIMBAWAN and FEERU SELlJANTO as membrs of advisory committeeGreen Snap Beans (PhaSBdus w&a& Linn) are very potential as raw
material
for antihyperglycemic agents, hawever, them seems to be no evidence regardingits
mechanismof
adion nor itsadive
compounds-This study is to invesbgatethe
antihyperglycmic
mechanism of action of g m n snapbeans extract
and to duddate its adive compounds.Alcohol and chloroform
g
m
snap
bans extracts were examined on its bbod glucose lowering effect, mu- glucose uptake, ch-sof
musde
andfiver
glycogen and morphologid changes
of
the
ldet of Langehans innormal,
transiently hyperglycemicand
alloxan-induced diabetic ratsder
5 hours of treatment.Determination of b M glucose lev& by the glu~ose oxydase-pemxydase
Mal resulted in a highly significant (P<O,OOd) in Mood glueose
($7,5%)
of
dmbetic mts treafed with thealcohd
e x h d as comparedfa
thoseof
the
normal or chbrofam extracf (30,8%) M rafs, hawewrr,no
signhnt (P>0,05) d i min Mood glucose were observed when compared with themetformin M e d rats. P h y t d i c s d
analysis
and further identification using TLC and HPLC showed that the E3ctive compounds of A-6 and K-5 fmdcms were f34osfemt and sfigmssterol. Proximate analysisof
greensnap
beans resultedin
compounds such as carbohydrate, fat, protein, cnrde
fiber
and minerals suchas
Ca,K and Mg.
Soleus rnusde ' ' m l u c o s e uptake using Liquid
Sdntilation
Counter inrats obtaining green snap k a n s extract (40%) are ahnost
twice
(P<O,O1)of
those treated with metfomin. Deteminabion of musde glycogen using anthrnnemethod resulted in a higher level of musde gfircogen (4W) a4Teded by
the
green snap
beam
extradas
c w n m to the nomtalrats
(P<0,001). butno
d f n c e whencompared
tothose
treated with n d o m i n . The effed of g msnap
beans extract sh& no signifwnt incmases in liver glycogen. H r s t o m i c a l examination using HE or Gomori staining sbaured #at intermediatedm-
rats (glucose level of 200-400 W d L ) tmted with green snap beans e x t W resuited in better morphological pictureof
the LangehnsIsjets
than thoseof
fie
severe diabetic rats (glucose lwei > 400 mg/dL) or metformin.f3ased
on
the above mentioned resultsof
this study, it could beoonduded
that
the
mechanism of antihypergwmic &ionof
green snap beam extract is throught
h
imease of mu& glucose uptake, the increaseof
mu- glycogensyrrthesis
and
i n h i b i of further degtructionof
&celk
of
the pmcmak Islets. Theadive
compoundsof
the g msnap
beans
edrad
are &srtosterol and dgmewterd. The existence ofnutrients and
minerals apparentlye n h a d
the antihy perglycemiceffed.
Clinical W i need to be cmductBd before
the
green snapbeans
ex&&
couldSURAT PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan di bawah ini,
Nama : Yayuk Andayani
Asal Program Sfudi S3 : Biotogi
NRP : 985099
Asal lnstansi : Fakultas Kegunran dan llmu Pendidikan, Universitas
Mataram
(UNRAM)NIP : 131763422
Alarnat Asat : Jt. Jernber Ill No. 5, Mataram- NTR Telp. 0370-626888
menyatakan dengan sebenarnya, bahwa: judul, isi dan data hasit peneliian di
dalam proses penyusunan
dan
penulisan disertasi ini merupakan hasil karyasaya sendiri dan belum pernah dipublikasikan. Semua sumber data
dan
informasi
yang
digunakan telah dinyatakan secara j&s dan dapat diperiksaBagor, September 20 3
MEKANISME AKTlVlTAS ANTlHlPERGLlKEMlK
EKSTRAK BUNCIS
(Phaseolus
vulgaris
Linn) PADA
TI
KUS DIABETES DAN IDENTIFIKASI
KOMPONEN
AKTlF
OLEH:
YAYUK ANDAYANI
Disertasi
Sebagai salah satu
syarat
untuk
memperoieh gelar Doktorpada Prognm Studi Biologi
PROGRAM
PASCASARJANA
Judul D i s e M : Meltanisme A W i Antihiperglikernik Ekstmk B u d s
(RMWO/LCS vu@aris tinn ) pada Tikus Diabetes dan
ldentifikasi Kmponen Aktif
Nama
: Yayu k AndayaniNRP : 985099
Program Studi : 8 i i i
Prof. Dh.Revianv
Wtdjaiakusuma.
PhD, MSGKetua
Prof. dr.Slamet S u v m . Sp.PD.KEM0
Anggo&
Dr. Drh. Heru S e t i i o Anggata
2. Ketua Program Studi Blologi ram Pascasajana
m
Dr.lr. Dedv Duwadi Sdihin. DEA
Penulis dilahirkan di Banyuwangi, Propinsi Jawa Timur pada tanggal 14
September 1961 sebagai putri kedua dari tujuh
bersaudara,
dengan ayah yartgbemarna Drs. A. Setijohadi dan b u Murtilahningsih. Menikah dengan Drs. Hany
Soeprianto, MSi pada tanggal 30 Januan 1986 dan dikaruniai dua orang putra
masing-masing bemama Omitry Arditya Harsya Priangga (29 Agustus 1987) dan
Buana Maheswara Harsya Syailendra ( 21 N w e m b r 1993).
Penulis luius sekolah
dasar
dari SD Negeri Sumberbahagia Pare tahun1972,
iulus
sekolah menengah pertama dari SMP Negeri 1 Pare tahun 1975 danlulus sekolah menengah atas dari SMA Negeri 2 Kediri tahun 1979. Pada tahun
1981 melanjutkan pendidikan sajana di Junrsan Pendidikan Kimia, Faku#as
Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, lnstitut Keguruan dan llmu
Pendidikan Malang luius tahun 1986. Pendiiikan Pascasajana Jurusan Kimia-
Fisika diternpuh di Universitas Gadjahmada dan lulus pada tahun 1994.
Kesempatan melanjutkan ke pragram ddrtor diperdeh pada tahun 1998 di
Program Studi Biologi Pascasa jana lnstitut Pertanian Bogor.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar di Jurusan Bihgi, Fakuitas
Keguruan dan llmu Pendidikan, Universitas Mataram sejak tahun 1988 hingga
sekarang. Selama mengikuti program
S3,
penulis menghasilkan karya ilmiahbe judul: Pofensi kandungan kimiawi ekstrak bunds (Phaseolus vulgans )
sebagai anti diabet, teiah disarnpaikan pada Sirnposium llmiah dan Konggres
Nasional Obat Tradisional Indonesia di Surabaya @a tahun 2000. Artikel lain
dengan
judul: Hypoglycaemic E Mof
Green SnapBean
{Phasedus vulgans LJin Alloxan Ola6ek Rabbit diterbitkan pada Journal of ASEAN Federation of
PRAKATA
Puji dan syukur
penulis panjatkan
kepada Tuhan YME karma atas kanrniadan kehendak-Nya, setelah rnelalui perjuangan yang cukup berat maka disertasi
ini dapat d k t e d k a n dalam rangkt mengakhiri studi
S3
pada ProgramPascasajana IPB, -or. Adanya hrnbingan, saran, kerjasama serta bantuan
berbagai pihak menrpakan safah @u faktor W n g dad k e k M l a n studi ini.
Oleh kamm itu penulis dengan
tulus
ingin mengucapkan rasa terimakasih yangmendalam
kepada
bebrapa Khak.Kepada lbu Prof. dm. Reviany Wdjajakusuma,
Ph.D,
MSc, selaku KetuaK m b i penulis dengan penuh m a homat dan tubs megucapkan terirnaksih
yang
m d a l a m
atas
kesabarannya membirnbingW r a
intensif terutama dalambidang
llmu
Frsiobgi danEndokrindogi
yang merupalcan biblaw ilmu baru bagipenulis, serta segala bantuan baik materiil maupun dukungan semangat
dan
perhatian yang fak pemah putus sampai akhir studi ini. Penulis mengucapkan
krirnakasih
yang
tulus dan mendafam kepada Bapak Prof. dr. Slamet Suyono,Sp.PD.KEMD, selaku Anggota Komisi yang dengan penuh k-baran dan
k w y a a n tittggi telah membimbing penulis memahami tentang penyam
Diabetes W u s yang awan bagi penulis. Kepada Bapak Dr.Rimbawan selaku
An- Komisi, penulis juga menyampaikan rasa ferimakasih yang
mendarn
atas
bimbingan, saran dan pemikirakpemikimn yang cemeriang sehinggamempduas wawasan penuSs tenrtama
dslam
bdang Kimii Pangan. Penuliijuga
m e n g u q k a n
terimakasih yangmemMarn
kepada8apak
Or-drh. HeruSetijarrto, d a k u Anggota Komisi, yang
telah
membimbing penulis m f m m iMaw
Iimu Histopatobgi, serta segala dukungan yang t&h diMkan sehinggapenuli dapat menyehaikan digertssi ini.
Ucapan terimakasih pen& sampaikan k-a Reldor IPB, Pimpinan
kesempatan kepada penulis untuk rnengikuti program
S3.
Kepada Oitjen DilrtiDepdiknas (BPPS), Pimpinan Proyek PGSM dan Kefua Kmsorsium
Pendidikan
P e ~ m i n a disampaikan ucapan tenmakasih
atas
beasiswa dan bantuan biayapeditiin yang telah diberikan. Kepada Kepala Bagian Fisiobgi dan
famakologi, Kepala Bagian Anatomi FKH-tPB, Kepala Laboratorium Biokimia
dan Zoddgi FMIPA-tPB, DireHur dan Kapala Labratonurn Natural
Product
BIOTROP serta Kepala Labraforium Patologi B A L I M T 6agor penulis
mengucapkan terimakasih atas dukungan fasilitas bboraforium yang telah
diberikan.
Penulis mengucapkan
terimakasih
yang tufus kepada : Drh. Mlskandar,MSc yang tehh memberi bimbingan bidang
farmakdogi;
Drh. RiniDamayanti
MSc (Witvet) atas bantuan histopatobgi, Dra Cornelia Hendratno dan Ir.
Suharyono,
M.Rur.Sci.
(BATAN) atas bantuan isatop ''~D-glukosa; Dr.Rib
Ekasfuii atas banfuan cairan scintilasi;
Dm.
Prapti Sediyani,MSc;
Dm. HamowoPermadi, MSc, Tina, Astrid, Kiki, Yanti, 1bu Asmarida, Bapak Pairin dan Arif
Nuryadin (BlOTROP) yang
telah
rnernbantu selama proses peneiiin dansemua fihak yang tidak &pat disebutkan satu per satu dahm kesempan ini.
w a n terirnakasih yang tak
terhingga
penulis sarnpaikan kepada yangtecinta
Aya handa Drs.A. Setijohadi dan l bunda Murtila hningsihserta
semuasaudara
yaw
senantiasa memberikan doa dandukungannya.
Akhimya rasaterimakasih yang tulus penulis sampaikan kepada suami Drs. Harry
Soeprianto,
MSi dan kedua anak kami yaitu Dmary Arditya Harsya
Ptiangga
danBuana
Mafwwara Harsya Syaikndra yang banyak berkohan dan dengan sabar
senantka memberikan semangaf dan
dukungan
hingga penulis dapatmenyehakan studi S3 ini. Akhimya penulis berharap semoga hasil p e n d i n
ini akan bermanfaat bagi rnasyarakat has.
Pemisahan dan Identif~kasi
Kmponen
denganMetode KLT
...
77 Analisis Kuantitatif Sitosterol dan Sgmasterol denganMetode KC
KT..
...
79...
Pembahasan 84
MEKANlSME KERJA ANTI HIPERGUKEMIK EKSTRAK BUNCIS (Phasedm vuyak tininn) MELALUl STlMULASl PENlNGKATAN
...
TRANSPOR
'
C-DGLUKOSA 0T0T SOLEUS TIKUS 87Pendahuiuan
...
87...
Bahan
dan Metde 88Penyiapan Ekstrak dan
Hewan
Percobaan...
89Pengukuran Arnhlan "C-0-Gtu kosa
...
89 Hasil ... 92...
fern bahasan 95
PERANAN
EKSTRAK BUNCtS (Phasedus wIg& Linn) DAUM...
SlMESlS
GLlKOGEN OTOT SKELET DAN HATI 100...
Pendahuluan 100
Penyiapan Ekstrak dan Hewan P e r w h n
...
101Pengukuran Kadar Glikogen
...
102Hasil
...
103...
Pem ha hasan I 0 6
EF
EK
EKSTRAK BUNCIS (Phasdus wigads Linn) TERHAOAP PIERUBAHAN MORFOLOGI PUUU LANGERHAMS PANWEASTIKUS
...
110Pendahuluan
...
110BahandanMetode
...
Ill...
Penyiapan Ekstra k dan Hewan Perwbaan 111
Morfdqi Pankreas Tikus Normal
...
112Ef8k Aloksan Temadap h b a h a n Morforogi Pankreas
...
1 13 Efek Ekstmk Buncis temadap Perubahan Morfologi...
PEMBAHASAN UMUM.. 121
=Sf
MPUiAM
UMUM
...
131 SARAN...
132DAfTARPUSTAKA
...
133...
Perubahan kadar glikogen
otot
*us normal dan diabetes pada jam ke 1,3 dan 5setelah
perlakuan dengan d i n . ekstmk bunds (300 mg/kg 06)atau
mefformin(200 mglkg BB)
...
103Perubah
Mar
glikogen hati tikusnormal,
tikushiperglikemik dan tikus d i e s @a jam ke 1, 3 dan
5 setelah perlakuan
...
Pengelompdcan tikus
untut pengujian
histobgi...
111 Rekaprtutasi h a d uji mekanisme anthiperglikernik ekstrakbun& selama 5 jam pada tikus diabetes indubi a-n
DAFTAR GAMBAR
Teks Habman
Tanaman Buncis
...
8 Diagram pulau Langerhans tikus ( Banner-Weirdan
Smith. 1994) 15 Salah satu kemungkinan &hapan ehbgi terjadinya DM tipe.1...
16 Etiobgi te jadinya DM T i p 2 (Samno. 2002)...
17Bebrapa fakfor yang mempengaruhi h o m o s h i s glu kosa
(McDonald. 1
980)
...
Mekanisme hipotetik f ranspor glukosa yang distimuli insulin...
Skema hipotetik transbhsi GLUT-4 dahm
otot
yang distimuliInsulin (Satoh eta!.. 1993) ... 22
Skema
hipotetik translokasi GLUT-1dalam
keadaan basal...
(Zmano et a!.. 1 996) 22
Mekanisme aldivitasi glikogen sintase otot deh insulin
...
(Villar-Palasi
dan
Guinovart. 1997) 24Target
organ
thiazolidinedione...
29Mekanisme
pembentuitan spesies w e n reatif dabm sel flp a n h a s tikus yang diinduksi aloksan
...
32Mekanisme ~ t r e p t o z t ~ n pada sel pankreas tikus
(Szkudelski. 200 1)
...
34...
Diagram dur proses eksfraksi dan fraksinasi 38
Respons
W a r glukosa tikus normal...
55R e q m m
W a r glukosa darah tikus diabetes...
57Pda
wpom
kadar glukosa darah tikusdiabet
yang mendapat...
prbkuan fraksi alkohd dengan dosis 300 mgkg 60 69 Pola m p n s M a r glukasa darah tikus d i a M yang
mndapat
perlakuan fraksi kloroform dengan dosis 300 mglkg BB
...
69 Pda pemisahan fmksi-fra ksi dalam pengembang Idoroform-metand(9: 1) X. Y .A dan K berturut-tunrt standar sitosterol. strgmasterd
fraksi alkohol dan
fra
ksi kkroform...
78...
Pda
kmnatogram standar p4tosterOl hasil dari analisis KCKT 79Pda kmmtogram standard
stigmasterol
hasil analisk KC KT...
80Pula hwmtrograrn fraki A S
hasil
analisis KCKT pada h=240 nm...
80Pols krwnatogram fraksi A 6 hadl analisis KCKT pada
A=
220 nm....
81Pda kmmatogmrn KS ha91 and& KCKT pada
A=
240nm
...
82...
Pda M o g r a m
K-5
hasil anarkis KCKT padaA=
220nm
82Respons arnbilan l4 C-Dglukosa pada tikus normat
...
....
93Teks Halaman
Pembuatan
pereaksi Wagner. Meyer. Dragendorff danNinhidn'n
...
144Pembuatan preparat histomi
...
145Pewamaan
Kromium Hematokitin Floksin...
147 Kromatogram fraksi A 4 dan K-5 hsil analisis KCKTpada h 240nm
...
149Kromatqram
fraksi A-6 danK-5
hasilanatisis
KCKT...
DesCdpsi singkatan dan istilah:
Hipoglikernik : Isfilah
yang
b e m ndengan
kondisi M a r glukosa darah yanglebih
rendah dadnormal,
atau istilah yang digunakan untuk batran (W) yang dapat menunrnkan kadar glukosa darah baik pada kondisi normal maupun kondisi hiperglikemi kHiperglikemi k : Istilah yang berkaitan dengan kondisi kadar glukosa
darah
yang
kbih tinggidad
W a r glukosa darah normal Anfihiperglikemik : Istitah yang digunakan untuk bahan(OM)
yang dapatrnenurunkan kadar glukosa darah pada
kondisi
hiperglikemik tetapi tidak menyebabkan hipogfikemik pada kondisi normal
ADA BE
CMV
DM DCCT FFA GLUT GSG6-P .
GSH HIA lDDM IRS KLT KCKT MHC NIDDM PPAR
ST2
m
s
M F UKPOSNS
NA
HSHA
HK0s
DA DK DM:
American
Diabetes Association : Berai badan: Cytomegalovirus
: Diabetes Mellitus
: Diabetes Control and Complication Trial
: Free fatty
acid
: Glucose transporter : Glycogen Synthase: Glucose-&phosphate : Glutathione
: Human leukocyte antigens
: lnsulin Dependent Diabetes Mellitus : lnsulin
receptor
substrate
: Kromatogrnfi lapis fipis
: Krornatografi dr
kine*
tinggi : Major hii~~~rnpatibtlity ~omplex : Non Insulin Dependent DiabetesMdlitus
: Peraxisome prdiferator-hated receptor :
Streptozotodn
: Thiiaroliiinedione
: Tumor necrosis fador
: United Kingdom Prospectwe
Diabetes
Study : Tikus normal yang mendapat salin steril : Tikus n o m l yang mendapat ekstrak alkohol :Tikus
hipergfikemik sesaat yang mendapal salin: Ilkus hiperglikemik sesaat yang menciapat ekstrak ackohol :
nkus
hiperglikemik sesaat yang mendapat ekstrak klorofonn: Tikus diabetes yang
menciapat
d i n: Tikus diabetes yang mendapet ekstrak dkohol