JUDUL
USULAN PENELITIAN
PENGARUH PEMBERIAN “FANSUJU” (FRAKSI ANTOSIANIN DARI
UBI JALAR UNGU (Ipomoea batatas) KLON MSU 03028-10) TERHADAP
SKOR DERAJAT HISTOPATOLOGI HEPAR TIKUS YANG DIINDUKSI
INH DAN RIFAMPISIN
Oleh:
Tatok Hadi Kuswoyo 09020143
FAKULTAS KEDOKTERAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
HASIL PENELITIAN
PENGARUH PEMBERIAN “FANSUJU” (FRAKSI ANTOSIANIN DARI UBI JALAR UNGU (Ipomoea batatas) KLON MSU 03028-10) TERHADAP SKOR DERAJAT HISTOPATOLOGI HEPAR TIKUS
YANG DIINDUKSI INH DAN RIFAMPISIN
KARYA TULIS AKHIR
Diajukan kepada
Universitas Muhammadiyah Malang untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan
dalam Menyelesaikan Program Sarjana Fakultas Kedokteran
Oleh:
Tatok Hadi Kuswoyo 09020143
FAKULTAS KEDOKTERAN
LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN HASIL PENELITIAN
Telah disetujui sebagai hasil penelitian untuk memenuhi persyaratan Pendidikan Sarjana Fakultas Kedokteran
Universitas Muhammadiyah Malang Tanggal: 22 Maret 2013
Pembimbing I
dr. Meddy Setiawan, Sp.PD NIP: 196805212005011002
Pembimbing II
dr. Desy Andari NIP: 11307040460
Mengetahui, Fakultas Kedokteran
Dekan,
LEMBAR PENGUJIAN
Karya Tulis Akhir oleh Tatok Hadi Kuswoyo ini Telah diuji dan dipertahankan di depan Tim Penguji Pada tanggal 22 Maret 2013
Tim Penguji
dr. Meddy Setiawan, Sp.PD , Ketua
dr. Desy Andari , Anggota
KATA PENGANTAR
Bismillahirahmanirrahim. Alhamdulillahirabbil’alamin, puji syukur penulis
panjatkan kehadiran Allah SWT karena atas rahmat dan hidayah-Nya, penulisan tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Shalawat serta salam selalu tercurahkan kepada Rasulullah SAW, keluarga, para sahabat dan pengikut beliau hingga akhir zaman.
Penelitian dalam tugas akhir ini berjudul “Pengaruh Pemberian “Fansuju” (Fraksi Antosianin dari Ubi Jalar Ungu (Ipomoea batatas) Klon
MSU 03028-10) Terhadap Skor Derajat Histopatologi Hepar Tikus yang
Diinduksi INH dan Rifampisin”. Tugas akhir ini diajukan untuk memenuhi
persyaratan Pendidikan Sarjana Fakultas Kedokteran Universitas Muhammadiyah Malang.
Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. dr. Irma Suswati, M.Kes, selaku Dekan Fakultas Kedokteran Universitas Muhammadiyah Malang atas bimbingannya selama di FK UMM.
2. dr. Meddy Setiawan, Sp.PD selaku pembimbing I, atas bimbingan dan kesabarannya serta semangatnya dari awal memasuki FK UMM hingga penulis dapat menyelesaikan penelitian ini dengan baik.
3. dr. Desy Andari selaku pembimbing II, atas bimbingan dan kesabarannya sehingga saya dapat menyelesaikan penelitian ini dengan baik.
5. dr. Fathiyah Safithri selaku Pembantu Dekan II, yang membantu memberikan masukan dalam pengerjaan penelitian ini.
6. dr. Iwan Sys Indarwanto, Sp.KJ selaku Pembantu Dekan III, yang selalu memberikan semangat dan bimbingannya dalam menjalani pendidikan di FK UMM ini.
7. Bapak Agus, MTP selaku Kepala Laboratorium Gizi Poltekkes Kemenkes Malang, yang selalu memberikan bimbingannya, kritik, dan saran pada saat pengujian kadar antosianin.
8. Mbak Susi Laboran Laboratorium Kimia Farmasi, yang bersedia mengajari penulis tentang cara ekstraksi dan fraksinasi.
9. Bapak Dr. Yusuf, MP selaku peneliti ubi jalar ungu Klon MSU Klon MSU 03028-10, yang bersedia memberikan sampel ubi jalar ungu serta membimbing kami tentang deskripsi tanaman ubi jalar ungu.
10.Ibu Dr. Elvy, MTP selaku dosen Fakultas Teknologi Hasil Pertanian UMM dan Ketua Yayasan Pigmen Indonesia, yang bersedia memberikan bimbingannya kepada peneliti tentang antosianin.
11.Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tidak ada sesuatu yang sempurna di dunia ini sehingga penulis sangat mengharapkan masukan dari berbagai pihak. Semoga tugas akhir ini sebagai suatu karya tulis ilmiah dapat bermanfaat bagi semua pihak.
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMANJUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
LEMBAR PENGUJIAN ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
ABSTRAK ... vi
ABSTRACT ... vii
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR SINGKATAN ... xv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvii
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 4
1.3 Tujuan Penelitian ... 4
1.3.1 Tujuan Umum ... 4
1.3.2 Tujuan Khusus ... 4
1.4 Manfaat Penelitian ... 5
1.4.1 Manfaat Akademis ... 5
1.4.2 Manfaat Klinis ... 5
1.4.3 Manfaat Masyarakat ... 5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Hepar ... 6
2.1.1 Anatomi Hepar ... 6
2.1.2 Fisiologi Hepar ... 10
2.1.3 Proses Biotransformasi Obat di Hepar... 11
2.2.1 Mekanisme Kerusakan Hepar Akibat Obat ... 12
2.2.2 Pola Morfologi Kerusakan Hepar ... 19
2.3 Hepatotoksisitas INH dan Rifampisin ... 21
2.3.1 INH ... 21
2.3.2 Rifampisin ... 22
2.3.3 Mekanisme Hepatotoksisitas INH dan Rifampisin ... 24
2.4 Ubi Jalar Ungu (Ipomoea batatas) ... 32
2.4.1 Klasifikasi Tanaman Ubi Jalar Ungu (Ipomoea batatas) ... 32
2.4.2 Morfologi Tanaman Ubi Jalar Ungu (Ipomoea batatas) ... 33
2.4.3 Varietas Ubi Jalar Ungu (Ipomoea batatas) ... 33
2.4.4 Ubi Jalar Ungu (Ipomoea batatas) Klon MSU 03028-10... 34
2.4.5 Kandungan Kimia Ubi Jalar Ungu (Ipomoea batatas) Klon (Ipomoea batatas) Klon MSU 03028-10... 35
2.5 Senyawa Antosianin Dalam Ubi Jalar Ungu (Ipomoea batatas) Klon MSU 03028-10 ... 36
2.6 Potensi Antosianin Dalam Mencegah Hepatotoksisitas yang Diinduksi INH dan Rifampisin ... 39
2.6.1 Aktivitas Antioksidan Antosianin ... 39
2.6.2 Fungsi Antosianin Dalam Aktivasi Enzim Metabolisme Fase II ... 42
2.6.3 Aktivitas Antiinflamasi Antosianin ... 43
BAB 3 KERANGKA KONSEPTUAL DAN HIPOTESIS PENELITIAN ... 45
3.1 Kerangka Konseptual ... 45
3.2 Hipotesis Penelitian ... 47
BAB 4 METODE PENELITIAN... 48
4.1 Jenis Penelitian... 48
4.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ... 48
4.3 Populasi dan Sampel ... 49
4.3.1 Populasi ... 49
4.3.3 Estimasi Besar Sampel ... 49
4.3.4 Teknik Pengambilan Sampel ... 50
4.3.5 Karakteristik Sampel Penelitian ... 50
4.3.5.1 Kriteria Inklusi ... 50
4.3.5.2 Kriteria Eksklusi ... 51
4.3.6 Variabel Penelitian ... 51
4.3.6.1 Variabel Bebas ... 51
4.3.6.2 Variabel Tergantung ... 51
4.3.7 Definisi Operasional Variabel ... 51
4.4 Alat dan Bahan Penelitian ... 52
4.4.1 Alat ... 52
4.4.2 Bahan ... 53
4.5 Alur Penelitian ... 54
4.6 Prosedur Penelitian ... 54
4.6.1 Pembagian Kelompok Tikus ... 54
4.6.2 Adaptasi Hewan Percobaan ... 55
4.6.3 Penentuan Dosis ... 55
4.6.3.1 Dosis INH dan Rifampisin ... 55
4.6.3.2 Dosis “Fansuju” (Fraksi Antosianin Ubi Jalar Ungu (Ipomoea batatas) Klon MSU 03028-10) ... 56
4.6.4 Ekstraksi Antosianin Ubi Jalar Ungu (Ipomoea batatas) Klon MSU 03028-10 ... 57
4.6.5 Fraksinasi Antosianin Ubi Jalar Ungu (Ipomoea batatas) Klon MSU 03028-10 ... 57
4.6.6 Penentuan Kadar Total Antosianin dengan Metode pH Differensial ... 59
4.6.6.1 Pembuatan Larutan Buffer pH 1,0 dan pH 4,5 ... 59
4.6.6.2 Pengukuran dan Perhitungan Konsentrasi Total Antosianin ... 60
4.6.7 Pengambilan Organ Hepar ... 61
4.6.8 Pembuatan Preparat Histopatologi Hepar Tikus ... 62
4.7 Analisis Data ... 65
4.8 Jadwal Penelitian ... 66
BAB 5 HASIL PENELITIAN DAN ANALISIS DATA ... 67
5.1 Hasil Penelitian ... 67
5.1.1 Hasil Uji Kadar Antosianin Dalam “Fansuju” ... 67
5.1.2 Gambaran Histopatologi Hepar ... 67
5.1.3 Skoring Pembacaan Preparat Histopatologi Hepar ... 70
5.2 Analisis Data ... 70
5.2.1 Uji Normalitas ... 70
5.2.2 Uji Homogenitas ... 71
5.2.3 Uji One Way Anova ... 71
5.2.4 Uji Tukey 1% ... 71
5.2.5 Uji Korelasi ... 72
5.2.6 Uji Regresi ... 72
BAB 6 PEMBAHASAN ... 74
BAB 7 KESIMPULAN DAN SARAN... 78
DAFTAR PUSTAKA ... 80
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Posisi Hepar di Abdomen ... 6
Gambar 2.2 Pembagian Lobus Hepar ... 7
Gambar 2.3 Struktur Mikroskopis Hepar ... 8
Gambar 2.4 Pembagian Lobulus Hepar ... 9
Gambar 2.5 Proses Biotransformasi Obat di Hepar ... 11
Gambar 2.6 Mekanisme Kerusakan Hepar Akibat Obat ... 18
Gambar 2.7 Pola Morfologi Kerusakan Hepar ... 19
Gambar 2.7 Metabolisme Isoniazid ... 20
Gambar 2.8 Isoniazid ... 21
Gambar 2.9 Rifampisin ... 22
Gambar 2.10 Hubungan Deplesi ATP, Hiperkalsemia Intraseluler Dengan ROS Dan RNS ... 23
Gambar 2.11 Konsekuensi Pada Hepatosit Akibat Ikatan Kovalen Hydrazine Dengan Mitokondria ... 25
Gambar 2.12 Hubungan Deplesi ATP, Hiperkalsemia Intraseluler Dengan ROS dan RNS ... 26
Gambar 2.13 Mekanisme Apoptosis Melalui Aktivasi Caspase, Bcl-2/Bax ... 28
Gambar 2.14 Mekanisme Enzimatik Kerusakan Hepar ... 29
Gambar 2.15 Mekanisme Aktivasi dan Fungsi PXR ... 30
Gambar 2.16 Drug Interction-Mediated PXR ... 31
Gambar 2.17 Mekanisme Rifampisin-PXR Binding Sehingga mengaktivasi CYP3A4 ... 32
Gambar 2.18 Ubi Jalar ungu Klon MSU 03028-10 ... 35
Gambar 2.19 Struktur Kimia Antosianin Dalam Ubi Jalar Ungu ... 37
Gambar 2.20 Gugus Molekul Antosianin yang Berperan Dalam Pengikatan Radikal Bebas ... 41
Gambar 2.21 Mekanisme Pengikatan Radikal Semiquinone Oleh Cyanidin ... 41
Gambar 2.22 Mekanisme Pengikatan Radikal ONOO. Oleh Pelargonidin ... 42
Gambar 5.2 Gambaran Histopatologi Hepar Tikus Kelompok K(+) ... 69
Gambar 5.3 Gambaran Histopatologi Hepar Tikus Kelompok P1 ... 69
Gambar 5.4 Gambaran Histopatologi Hepar Tikus Kelompok P2 ... 70
Gambar 5.5 Gambaran Histopatologi Hepar Tikus Pada Kelompok P3 ... 70
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kandungan Kimia Ubi Jalar Ungu (Ipomoea batatas) ... 36
Tabel 4.1 Kriteria Penilaian Derajat Histopatologis Hepar Tikus ... 64
Tabel 4.2 Skoring Pembacaan Preparat Histopatologi Hepar ... 64
Tabel 4.3 Rerata Nilai Skor Perubahan Gambaran Histopatologi Sel Hepar ... 65
Tabel 5.1 Rerata Nilai Skor Perubahan Gambaran Histopatologi Sel Hepar ... 70
DAFTAR SINGKATAN
AIF : Apoptosis inducing factor
APAF-1 : Apoptotic peptidase activating factor 1 ASI : Air susu ibu
ATP : Adenosine-5’-triphosphate Bak : Bcl-2 associated killer
Bid : BH3-interacting domain
Bim : BCL-2-interacting mediator of cell death
Bmf : Bcl2 Modifying Factor
BTA : Basil tahan asam
Ca : Calcium
CD8+ : Cluster of differentiation 8
CYP450 : Cytochrome P-450 DF : Dilution factor
DNA : Deoxyribonucleic acid
FADD : Fas associated death domain FasL : Fas ligand
Fe : Ferrum
HE : Hematoxylin and eosin IL-2 : Interleukin-2
INH : Isoniazid
K : Kalium
KHM : Kadar hambat minimum LN : Lobular necrosis
Mg : Magnesium
MHC 1 : Major hystocampatibility complex 1
Mn : Mangan
MOMP : Mitochondrial outer membrane permeabilisation mPT : mitochondrial permeability transition
mtDNA : Mitochondrial deoxyribonucleic acid MW : Molecule weight
Na : Natrium
NAT-2 : N-asetil transferase 2 OAT : Obat anti tuberkulosis
P : Phosphorus
PAS : Para-aminosalicylic acid pH : The power of hydrogen PMN : Piecemeal necrosis
RIF : Rifampisin
RNS : Reactive Nitrogen Species ROS : Reactive Oxygen species rRNA : Ribosomal ribonucleic acid
S : Sulphur
Smac : Supramolecular activation clusters
TB : Tuberkulosis
Th1 : T helper 1
TNF-R1 : Tumor necrosis factor receptor 1 TNF-α : Tumor necrosis factor α
TRADD : TNF-reseptor associeted death domain
UDP : Uridin difosfat
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Perhitungan Kadar Total Antosianin Dalam “Fansuju” ... 86
Lampiran 2 Hasil Skoring Pembacaan Preparat Histopatologi Hepar ... 87
Lampiran 3 Analisis Data Skor Derajat Histopatologi Hepar ... 88
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Hepar merupakan organ utama dalam proses metabolisme xenobiotik sehingga sering terpapar beragam senyawa yang masuk ke dalam tubuh. Kondisi ini membuat hepar tidak hanya sebagai organ yang paling penting untuk detoksifikasi xenobiotik, tetapi juga menjadi target utama toksisitasnya (Murray, Ganner & Rodwell 2006).
Lebih dari 1000 obat telah diketahui berhubungan dengan reaksi idiosinkrasi hepatotoksisitas dan tergolong obat yang menginduksi kerusakan hepar (drug induced liver injury/ DILI) (Chau 2008). Namun, kejadian nyata DILI masih belum
diketahui karena kesulitan dalam menegakkan diagnosis dan frekuensi pelaporan yang rendah. DILI merupakan tantangan klinis karena sebagian besar obat hepatotoksik yang menyebabkan kerusakan hepar dengan spektrum luas tidak ditemukan manifestasi klinisnya sehingga sulit untuk diketahui diagnosis pastinya. Salah satu obat yang sering menyebabkan hepatotoksisitas adalah isoniazid (INH) dan rifampisin yang merupakan obat lini pertama dalam kemoterapi tuberkulosis (TB) (Sharma et al. 2008).
Sekitar 10-20% dari pasien yang mendapat terapi INH akan mengalami peningkatan serum glutamic-oxaloacetic transaminase (SGOT) ringan sampai sedang dan sekitar 0,1% mengalami hepatotoksik yang bermanifestasi klinis (Chau 2008; Sharma et al. 2002). Derajat hepatotoksisitas ini meningkat ketika INH dan rifampisin digunakan secara kombinasi. INH oleh enzim CYP450 hepar akan
2
dihidrolisis membentuk hydrazine yang merupakan metabolit toksik bagi hepar. Sedangkan rifampisin akan menginduksi enzim CYP450 yang akan memicu hidrolisis dari INH. Hal ini akan meningkatkan derajat kerusakan hepar 2-4% (Coca et al. 2010).
Insiden hepatotoksisitas oleh INH dan rifampisin ini bervariasi. Prevalensi kerusakan hepar akibat obat ini lebih banyak terjadi pada negara-negara berkembang (8-39%), dibandingkan dengan negara-negara maju (3-4%) (Kalra et al. 2007; WHO 2010). Salah satu contoh spesifik, dalam suatu penelitian ditemukan risiko yang lebih tinggi dari 11,5% di India, sedangkan di negara-negara maju hanya 4,3%. (Shaikh, Yakta & Shaikh 2012). Salah satu penelitian terbaru di Singapura melaporkan kejadiaan DILI sebesar 5,3% (Chau 2008). Hal ini terjadi karena prevalensi TB di negara-negara berkembang lebih besar bila dibandingkan dengan negara-negara maju, selain itu dalam terapi TB membutuhkan periode waktu yang panjang (6 bulan) sehingga hepar akan menjadi lebih lama terpapar oleh INH dan rifampisin (Lima & Melo 2012).
3
seperti Indonesia, pemeriksaan fungsi hepar secara berkala sangat sulit untuk diterapkan karena faktor biaya dan kepatuhan pasien (Prihatni et al. 2005).
Berdasarkan jurnal Foods Biosciences and Pharmacy United Kingdom, diet kaya antosianin sangat potensial dalam mencegah efek hepatotoksik melalui induksi gluthatione yang mengkonjugasi INH sehingga diubah menjadi isonicotinyl glycine yang bersifat nontoksik (Gaulejac, Glories & Vivas 1999). Selain itu,
antosianin juga berfungsi mencegah terjadinya apoptosis dan nekrosis sel hepar melalui penghambatan reaksi imun spesifik dan menurunkan produksi reactive oxygene species (ROS) (Sumeet, Gaurav & Tarun 2011). Zat antosianin ini telah diketahui banyak terkandung dalam ubi jalar ungu (Ipomoea batatas) (Hwang et al. 2011).
Ubi jalar ungu banyak dibudidayakan di Indonesia karena sangat sesuai dengan iklim dan topografi tanahnya (Jusuf, Rahayuningsih & Ginting 2008). Saat ini ubi jalar ungu hanya diolah menjadi berbagai jenis makanan dan belum diketahui manfaatnya secara klinis terutama sebagai terapi pendamping dalam mencegah efek hepatotoksik dari obat anti tuberkulosis (OAT) (Jawi, Suprapta & Sutiryasa 2007). Sementara, Balai Penelitian Kacang-kacangan dan Ubi-ubian (Balitkabi) Malang telah berhasil menciptakan varietas baru dari ubi jalar ungu, yaitu klon MSU 03028-10 yang berpotensi dilepas sebagai varietas ubi jalar kaya antosianin (Jusuf, Rahayuningsih & Ginting 2008). Karena itu maka penulis tertarik untuk melakukan penelitian mengenai pengaruh pemberian “fansuju” (fraksi antosianin dari ubi jalar ungu (Ipomoea batatas) klon MSU 03028-10) terhadap skor histopatologi hepar tikus yang diinduksi INH dan rifampisin.
4
Apakah ada pengaruh pemberian “fansuju” (fraksi antosianin dari ubi jalar
ungu (Ipomoea batatas) klon MSU 03028-10) terhadap skor derajat histopatologi hepar tikus yang diinduksi INH dan rifampisin?
1.3 Tujuan Penelitian 1.3.1 Tujuan Umum
Tujuan penelitian ini adalah untuk membuktikan pengaruh pemberian “fansuju” (fraksi antosianin dari ubi jalar ungu (Ipomoea batatas) klon MSU
03028-10) terhadap skor derajat histopatologi hepar tikus yang diinduksi INH dan rifampisin.
1.3.2 Tujuan Khusus
Tujuan khusus penelitian ini adalah:
1. Menentukan kadar antosianin yang terkandung dalam ubi jalar ungu (Ipomoea batatas) klon MSU 03028-10.
2. Menentukan skor histopatologi hepar tikus strain wistar yang diinduksi INH dan rifampisin.
3. Menentukan skor derajat histopatologi hepar tikus strain wistar yang diinduksi INH dan rifampisin dan diberi terapi pendamping “fansuju” (fraksi antosianin
dari ubi jalar ungu (Ipomoea batatas) klon MSU 03028-10).
4. Mendapatkan dosis “fansuju” (fraksi antosianin dari ubi jalar ungu (Ipomoea batatas) klon MSU 03028-10) yang paling efektif dalam terapi pencegahan
5
5. Mengetahui pengaruh pemberian “fansuju” (fraksi antosianin dari ubi jalar ungu (Ipomoea batatas) klon MSU 03028-10) terhadap skor derajat histopatologi hepar tikus yang diinduksi INH dan rifampisin
1.4 Manfaat Penelitian 1.4.1 Manfaat Akademis
Menambah informasi ilmiah tentang kandungan antosianin dalam ubi jalar ungu (Ipomoea batatas) klon MSU 03028-10.
1.4.2 Manfaat Klinis
Diharapkan ditemukannya nutrien pendamping dalam terapi TB untuk mencegah terjadinya hepatotoksisitas yang disebabkan oleh INH dan rifampisin yang berasal dari tanaman alami yang bisa dibudidayakan dengan baik di Indonesia.
1.4.3 Manfaat Masyarakat
1. Diharapkan adanya pengembangan budidaya ubi jalar ungu di Indonesia dengan varietas yang kaya antosianin karena tanaman ini memiliki banyak manfaat strategis baik dalam bidang kesehatan maupun pangan.
