TESIS
UJI AKTIVITAS NEFROPROTEKTIF EKSTRAK ETANOL AKAR ALANG-ALANG (Imperata cylindrica L. (Beauv.)) PADA
TIKUS YANG DIINDUKSI GENTAMISIN
OLEH:
ANINDITHA RACHMAH RAMADHIANI NIM 157014032
PROGRAM STUDI MAGISTER FARMASI FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2017
TESIS
UJI AKTIVITAS NEFROPROTEKTIF EKSTRAK ETANOL AKAR ALANG-ALANG (Imperata cylindrica L. (Beauv.)) PADA
TIKUS YANG DIINDUKSI GENTAMISIN
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh Gelar Magister dalam Ilmu Farmasi Pada Fakultas Farmasi
Universitas Sumatera Utara
OLEH:
ANINDITHA RACHMAH RAMADHIANI NIM 157014032
PROGRAM STUDI MAGISTER FARMASI FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
LEMBAR PERSETUJUAN TESIS
UJI AKTIVITAS NEFROPROTEKTIF EKSTRAK ETANOL AKAR ALANG-ALANG (Imperata cylindrica L. (Beauv.)) PADA
TIKUS YANG DIINDUKSI GENTAMISIN
OLEH:
ANINDITHA RACHMAH RAMADHIANI NIM 157014032
Medan, November 2017 Menyetujui:
Komisi Pembimbing, Komisi Penguji,
Prof. Dr. Urip Harahap., Apt. Prof. Dr. Rosidah, M.Si., Apt.
NIP 195301011983031004 NIP 195103261978022001
Dr. Aminah Dalimunthe, S.Si., M.Si., Apt. Dr. Edy Suwarso, S.U., Apt.
NIP 197806032005012004 NIP 195209271981031007
Prof. Dr. Urip Harahap., Apt.
NIP 195301011983031004
Dr. Aminah Dalimunthe, S.Si., M.Si., Apt.
NIP 197806032005012004
Mengetahui: Disahkan oleh:
Ketua Program Studi, Dekan,
Prof. Dr. Urip Harahap., Apt. Prof. Dr. Masfria, M.S., Apt.
NIP 195301011983031004 NIP 195707231986012001
LEMBAR PENGESAHAN TESIS
Nama Mahasiswa : Aninditha Rachmah Ramadhiani Nomor Induk Mahasiswa : 157014032
Program Studi : Magister Farmasi
Judul Tesis : Uji Aktivitas Nefroprotektif Ekstrak Etanol Akar Alang-Alang (Imperata cylindrica L. (Beauv.)) pada Tikus yang Diinduksi Gentamisin
Telah diuji dan dinyatakan LULUS didepan TIM penguji pada hari selasa tanggal dua puluh satu bulan Nopember tahun dua ribu tujuh belas.
Mengesahkan Tim Penguji Tesis
Ketua Tim Penguji Tesis : Prof. Dr. Urip Harahap., Apt.
Anggota Tim Penguji Tesis : Dr. Aminah Dalimunthe, S.Si., M.Si., Apt.
Prof. Dr. Rosidah, M.Si., Apt.
Dr. Edy Suwarso, S.U., Apt.
SURAT PERNYATAAN
Nama Mahasiswa : Aninditha Rachmah Ramadhiani Nomor Induk Mahasiswa : 157014032
Program Studi : Magister Farmasi
Judul Tesis : Uji Aktivitas Nefroprotektif Ekstrak Etanol Akar Alang-Alang (Imperata cylindrica L. (Beauv.)) pada Tikus yang Diinduksi Gentamisin
Dengan ini menyatakan tesis yang saya buat adalah asli karya saya sendiri bukan plagiat dan apabila dikemudian hari diketahui tesis saya tersebut plagiat karena kesalahan saya sendiri maka saya bersedia diberi sanksi apapun oleh Program Studi Magister Farmasi Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara. Saya tidak akan menuntut pihak manapun atas perbuatan saya tersebut.
Demikianlah surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya dan dalam keadaan sehat.
Medan, November 2017 Yang membuat pernyataan
Aninditha Rachmah Ramadhiani NIM 157014032
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahim,
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, karena atas berkat rahmat dan karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis dengan judul “Uji Aktivitas Nefroprotektif Ekstrak Etanol Akar Alang-Alang (Imperata cylindrica L. (Beauv.)) pada Tikus yang Diinduksi Gentamisin”. Serta sholawat dan salam untuk Rasulullah Muhammad SAW sebagai suri tauladan dalam kehidupan.
Selama menyelesaikan penelitian dan tesis ini, penulis telah banyak mendapatkan bantuan dan dorongan dari berbagai pihak baik moril maupun materil. Untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Runtung, SH., M.Hum., selaku Rektor Universitas Sumatera Utara, yang telah memberikan kesempatan dan fasilitas kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan Program Studi Magister.
2. Ibu Prof. Dr. Masfria, M.S., Apt., selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara, yang telah menyediakan fasilitas kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan Program Studi Magister di Fakultas Farmasi.
3. Bapak Prof. Dr. Urip Harahap, Apt., selaku Ketua Program Studi Magister Farmasi dan Ibu Prof. Dr. Rosidah,M.Si., Apt., selaku Sekretaris Program Studi Magister Farmasi yang telah banyak memberikan motivasi dan bimbingan sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan ini.
4. Bapak Prof. Dr. Urip Harahap, Apt. dan Ibu Dr. Aminah Dalimunthe, S.Si., M.Si., Apt., selaku ketua dan anggota komisi pembimbing yang telah banyak membantu memberikan saran, koreksi dan bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan tesis ini.
5. Ibu Prof. Dr. Rosidah, M.Si., Apt. dan Bapak Dr. Edy Suwarso, S.U., Apt., selaku ketua dan anggota komisi penguji yang telah banyak memberikan saran, dan koreksi kepada penulis dalam menyelesaikan tesis ini.
6. Bapak dan Ibu staf pengajar Program Studi Magister Farmasi atas bimbingannya selama penulis menjalani pendidikan.
7. Ayahanda Drs. Suparman, M. Si. dan Ibunda Tita Aryani, S. Pd. tercinta, atas doa dan dukungan baik moril maupun materil dan adik-adik tersayang Amallia Rachma Sari dan MC. Aulia Rahman.
8. Rekan-rekan Program Studi Magister Farmasi USU atas kerjasama dan bantuannya, teman-teman seperjuangan Palembangsss, serta pihak-pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang memberikan doa, dorongan dan semangat dalam penyelesaian tesis ini.
9. Seluruh pegawai Pascasarjana yang telah banyak membantu selama menjalani pendidikan.
10. Semua pihak yang telah membantu penyelesaian tesis ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa tesis ini masih banyak kekurangan dan perlu mendapatkan masukan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis berharap adanya kritik dan saran membangun demi kesempurnaan tesis ini.
Medan, November 2017 Penulis,
Aninditha Rachmah Ramadhiani
UJI AKTIVITAS NEFROPROTEKTIF EKSTRAK ETANOL AKAR ALANG-ALANG (Imperata cylindrica L. (Beauv.)) PADA
TIKUS YANG DIINDUKSI GENTAMISIN ABSTRAK
Gentamisin merupakan antibiotika golongan aminoglikosida yang penggunaannya sangat luas terutama untuk mengatasi infeksi yang disebabkan oleh bakteri gram-negatif. Penggunaan gentamisin pada jangka waktu 6-10 hari dapat menyebabkan nefrotoksisitas. Akar alang-alang (Imperata cylindrica L.
(Beauv.)) mengandung senyawa flavonoid yang memiliki aktivitas antioksidan yaitu mencegah stress oksidatif di ginjal dengan cara meningkatkan aktivitas antioksidan gluthation S- transferase (GSH), meningkatkan sintesis GSH, dan memerangkap secara langsung ROS dengan cara mendonorkan atom H dari gugus hidroksil (OH) ke senyawa radikal bebas.
Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui aktivitas nefroprotektif ekstrak etanol akar alang-alang pada tikus yang diinduksi gentamisin.
Tiga puluh ekor tikus dibagi menjadi enam kelompok yang terdiri dari kelompok normal (tanpa perlakuan) dan kelompok perlakuan yang diinduksi gentamisin. Kelompok perlakuan yang diinduksi gentamisin dibagi menjadi kelompok yang hanya diberi makan dan minum, diberi carboxy methyl cellulose (CMC) 0,5%, ekstrak etanol akar alang-alang dosis 100 mg/kg bb, 200 mg/kg bb, dan 400 mg/kg bb secara per oral selama delapan hari. Setelah satu jam tikus diinduksi gentamisin dosis 100 mg/kg bb secara intraperitonial selama delapan hari. Pada hari ke delapan, tikus ditempatkan di kandang metabolit untuk di tampung urinnya selama 24 jam. Urin yang didapatkan digunakan untuk pengujian elektrolit berupa ion Na+, Ca2+, K+, dan Mg2+. Selanjutnya tikus dikorbankan dengan cara dislokasi leher untuk diambil darahnya melalui vena cava inferior. Darah yang didapat digunakan untuk pengujian kreatinin dan urea serum serta paremeter anemia berupa kadar eritrosit, hemoglobin, dan hematokrit.
Ginjal tikus dilakukan pengukuran terhadap bobot relatif ginjal dan histopatologi.
Hasil analisis ANAVA menunjukkan bahwa pemberian EEAAA dosis 100 mg/kg bb, 200 mg/kg bb, dan 400 mg/kg bb menurunkan kadar kreatinin, urea, profil darah, dan elektrolit urin yang berbeda nyata dengan kontrol negatif pemberian CMC dan tanpa pemberian CMC (p<0,05). EEAAA dosis 400 mg/kg bb memberikan hasil kadar kreatinin, urea, profil darah lengkap, dan elektrolit urin yang tidak berbeda nyata dengan kelompok normal (p>0,05). Pada gambaran histopatologi ginjal tikus terdapat perbaikan dengan pemberian EEAAA.
Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan bahwa EEAAA berkhasiat sebagai nefroprotektif dosis efektif 400 mg/kg bb.
Kata kunci : gentamisin, nefroprotektif, akar alang-alang, Imperata cylindrica L.
(Beauv.)
THE NEPHROPROTECTIVE ACTIVITY OF ETHANOL EXTRACT ROOT OF COGON GRASS (Imperata cylindrica L.
(BEAUV.)) WHICH INDUCED GENTAMICIN IN RATS ABSTRACT
Gentamicin is an aminoglikosida antibiotics that use extensive especially to infections caused by gram-negative bacteria. Using gentamicin on the 6-10 day period can cause nefrotoxicity. Root of cogon grass (Imperata cylindrica L.
(Beauv.)) contains flavonoid that have antioxidant activity that prevents oxidative stress in the kidney by increasing glutathione S-transferase (GSH) antioxidant activity, increasing GSH synthesis, and free radical scavenger by donating H atoms to free radicals resulting non-reactive free radical compounds and cellular damage due to reduced gentamicin.
This study aimed to evaluate the nephroprotective activity of ethanol extract root of cogon grass in rats induced by gentamicin.
Thirty rats were divided into six groups of normal group (without treatment), groups of treatment only fed and watered, given carboxy methyl cellulose (CMC) 0.5%, ethanol extract of the roots of cogon grass with each dose of 100 mg/kg bw, 200 mg/kg bw, and 400 mg/kg bw. Each group was given the test preparation orally for eight days. After one hour, five group were induced gentamicin dose 100 mg/kg bw intraperitonialy during eight days. On the eightth day of the rats was placed in the cage metabolites for a capacity of urine for 24 hours. urine was used for electrolyte testing of Na+, Ca2+, K+, and Mg2+ ions.
Furthermore, rats are sacrificed by cervical dislocation, blood samples were collected for measurement of serum creatinine, urea levels and hematological parameters; Hemoglobin (Hb), Red Blood Cell (RBC), and Packed Cell Volume (PCV). Kidney Rats performed measurements of relative renal weight and histopathological.
ANOVA analysis results indicated that administration of ethanol extract root of cogon grass doses of 100 mg/kg bw, 200 mg/kg bw, and 400 mg/kg bw showed the differences of urea levels, creatinin levels, profile of haematology and urine electrolytes decreasing significantly compared with the negative control group of CMC 0.5% and negative control group not given CMC 0.5% (p<0.05).
Ethanol extract root of cogon grass doses 400 mg/kg bw was not significantly different compared with normal group (p>0.05). An overview on the results of histopathological renal showed there is improvement by administering ethanol extract root of cogon grass.
Based on the above description it can be concluded that the ethanol extract root of cogon grass 400 mg/kg bw was effective as a nephroprotective.
Keywords: gentamicin, nephroprotective, cogon grass, Imperata cylindrica L.
(Beauv.)
DAFTAR ISI
Halaman
JUDUL ... i
HALAMAN JUDUL ... ii
LEMBAR PERSETUJUAN ... iii
LEMBAR PENGESAHAN ... iv
SURAT PERNYATAAN ... v
KATA PENGANTAR ... vi
ABSTRAK ... viii
ABSTRACT ... ix
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR GAMBAR ... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ... xvii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 3
1.3 Hipotesis ... 4
1.4 Tujuan Penelitian ... 4
1.5 Manfaat Penelitian ... 4
1.6 Kerangka Pikir Penelitian ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Gentamisin ... 6
2.2 Ginjal ... 7
2.2.1 Anatomi dan Fungsi Umum ... 7
2.2.2 Gambaran Histologi ... 9
2.3 Kreatinin ... 10
2.4 Urea ... 10
2.5 Hemopoiesis ... 11
2.6 Eritropoiesis ... 14
2.7 Anemia ... 15
2.8 Aspek Umum Anemia ... 17
2.8.1 Eritrosit ... 18
2.8.2 Hemoglobin ... 18
2.8.3 Hematokrit ... 19
2.9 Sindrom Bartter ... 19
2.10 Obat - obatan yang digunakan sebagai Penginduksi Nefrotoksisitas ... 20
2.11 Penelitian Nefroprotektif dari Berbagai Jenis Tumbuhan ... 23
2.12 Metode Pengujian ... 25
2.12.1 Metode Pengujian Kreatinin ... 25
2.12.2 Metode Pengujian Urea ... 26
2.12.3 Metode Pengujian Parameter Darah Lengkap ... 26
2.12.4 Metode Pengujian Elektrolit ... 27
2.13 Uraian Tumbuhan Alang-alang ... 28
2.13.1 Nama Daerah ... 28
2.13.2 Kandungan Kimia ... 29
2.13.3 Khasiat dan Manfaat ... 29
2.13.4 Sistematika Tumbuhan ... 30
2.14 Kerangka Teori Penelitian ... 30
BAB III METODE PENELITIAN ... 35
3.1 Lokasi Penelitian ... 38
3.2 Alat dan Bahan ... 38
3.2.1 Alat ... 38
3.2.2 Bahan ... 38
3.2.3 Hewan Uji ... 39
3.3 Pembuatan Pereaksi ... 39
3.3.1 Pereaksi Bouchardat ... 39
3.3.2 Pereaksi Dragendorff ... 39
3.3.3 Pereaksi Mayer ... 40
3.3.4 Pereaksi Besi (III) Klorida 1% ... 40
3.3.5 Pereaksi Molisch ... 40
3.3.6 Pereaksi Timbal II Asetat ... 40
3.3.7 Pereaksi Asam Klorida 2N ... 40
3.3.8 Pereaksi Natrium Hidroksida 2N ... 40
3.3.9 Pereaksi Asam Sulfat 2N ... 40
3.3.10 Pereaksi Liebermann-Burchard ... 41
3.3.11 Larutan Kloralhidrat ... 41
3.4 Prosedur Kerja ... 41
3.4.1 Pengumpulan dan Pengolahan Sampel ... 41
3.4.1.1 Pengumpulan Bahan Tumbuhan ... 41
3.4.1.2 Identifikasi Tumbuhan ... 41
3.4.1.3 Pembuatan Simplisia ... 41
3.4.1.4 Pemeriksaan Karakteristik Simplisia ... 42
3.4.2 Skrining Fitokimia ... 44
3.4.2.1 Pemeriksaan Flavonoid ... 44
3.4.2.2 Pemeriksaan Alkaloid ... 45
3.4.2.3 Pemeriksaan Saponin ... 45
3.4.2.4 Pemeriksaan Tanin ... 45
3.4.2.5 Pemeriksaan Glikosida ... 46
3.4.2.6 Pemeriksaan Steroid/Triterpenoid ... 46
3.4.3 Pembuatan Ekstrak Etanol Akar Alang- Alang (EEAAA) ... 47
3.4.4 Pembuatan Larutan Uji ... 47
3.4.4.1 Pembuatan Suspensi CMC 0,5% ... 47
3.4.4.2 Pembuatan Suspensi EEAAA ... 48
3.4.5 Penyiapan Hewan Uji ... 48
3.5 Pengukuran Kadar Elektrolit Urin ... 49
3.5.1 Pembuatan Kurva Kalibrasi ... 49
3.5.1.1 Pembuatan Kurva Kalibrasi Magnesium ... 49
3.5.1.2 Pembuatan Kurva Kalibrasi Kalium ... 50
3.5.1.3 Pembuatan Kurva Kalibrasi Natrium ... 50
3.5.1.4 Pembuatan Kurva Kalibrasi Kalsium ... 51
3.5.2 Penentuan Kadar Magnesium, Kalium, Natrium dan Kalsium dengan Spektrofotometer Serapan Atom ... 51
3.6 Pengukuran Kadar Kreatinin dan Urea pada Serum ... 52
3.6.1 Pengukuran Kadar Kreatinin ... 52
3.6.2 Pengukuran Kadar Urea ... 52
3.7 Pengukuran Kadar RBC, Hb, dan Hct ... 52
3.8 Pemeriksaan Kerusakan Ginjal ... 53
3.8.1 Pemeriksaan Makroskopik Ginjal ... 53
3.8.2 Pemeriksaan Mikroskopik Ginjal ... 53
3.9 Analisis Data ... 55
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 56
4.1 Identifikasi Tumbuhan ... 56
4.2 Karakteristik Simplisia dan Ekstrak ... 56
4.3 Skrining Fitokimia ... 58
4.4 Hasil Pengamatan Berat Badan ... 58
4.5 Hasil Pengukuran Parameter Biokimia Kreatinin dan ... Urea ... 60
4.5.1 Hasil pengukuran parameter kreatinin ... 60
4.5.2 Hasil pengukuran parameter urea ... 64
4.6 Hasil Pengukuran Parameter Darah Rutin ... 68
4.7 Hasil Pengujian Elektrolit Urin ... 74
4.8 Hasil Pengamatan Ginjal Tikus ... 82
4.8.1 Hasil pengamatan makroskopik ... 82
4.8.2 Hasil pengamatan mikroskopik ... 86
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 93
5.1 Kesimpulan ... 93
5.2 Saran ... 93
DAFTAR PUSTAKA ... 94
LAMPIRAN ... 101
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1 Faktor Pertumbuhan Hemopoietik ... 11
2.2 Klasifikasi Anemia Berdasarkan Etiopatogenesis ... 17
2.3 Penelitian Nefroprotektif ... 24
3.1 Matriks Penelitian ... 36
4.1 Hasil Karakteristik Simplisia dan Ekstrak Akar Alang-Alang ... 56
4.2 Hasil Skrining Fitokimia Serbuk Simplisia dan Ekstrak Akar Alang-Alang ... 58
4.3 Data Persen Penurunan Berat Badan ... 59
4.4 Hasil Pengukuran Kadar Kreatinin ... 61
4.5 % Penurunan Kreatinin Terhadap Kontrol Negatif ... 61
4.6 Hasil Pengukuran Kadar Urea ... 65
4.7 % Penurunan Kadar Urea Terhadap Kontrol Negatif ... 65
4.8 Hasil Pengukuran Jumlah Sel Darah Merah ... 69
4.9 Hasil Pengukuran Jumlah Hemoglobin (Hb) ... 70
4.10 Hasil Pengukuran Jumlah Hematokrit ... 72
4.11 Hasil Pengukuran Kadar Kalsium ... 75
4.12 Hasil Pengukuran Kadar Natrium ... 76
4.13 Hasil Pengukuran Kadar Kalium ... 77
4.14 Hasil Pengukuran Kadar Magnesium ... 78
4.15 Data warna, Tekstur, Bentuk dan Konsistensi Ginjal Tikus ... 84
4.16 Data Berat Rasio Ginjal Tikus ... 85
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1.1 Kerangka Pikir Penelitian ... 5
2.1 Struktur Kimia Kreatinin ... 10
2.2 Struktur Kimia Urea ... 10
2.3 Mekanisme Pematangan Eritrosit ... 15
2.4 Prinsip Kerja Instrumen SSA ... 28
2.5 Mekanisme Gentamisin Menyebabkan Kerusakan Ginjal ... 32
2.6 Kerangka Teori ... 34
4.1 Grafik Hasil Pengukuran Kadar Kreatinin ... 62
4.2 Grafik Hasil Pengukuran % Penurunan Kreatinin Terhadap Kontrol Negatif ... 62
4.3 Grafik Hasil Pengukuran Kadar Urea ... 66
4.4 Grafik %Penurunan Kadar Urea Terhadap Kontrol Negatif ... 66
4.5 Grafik Hasil Pengukuran RBC ... 69
4.6 Grafik Hasil Pengukuran Hb ... 71
4.7 Grafik Hasil Pengukuran Hct ... 72
4.8 Grafik Kadar Kalsium Urin ... 75
4.9 Grafik Kadar Natrium Urin ... 76
4.10 Grafik Kadar Kalium Urin ... 77
4.11 Grafik Kadar Magnesium Urin ... 78
4.12 Ginjal Tikus Kelompok Percobaan ... 83
4.13 Gambaran Histopatologi Ginjal Tikus Perbesaran 4x10 ... 89
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1 Identifikasi Sampel ... 101
2 Rekomendasi persetujuan etik penelitian ... 102
3 Gambar akar alang-alang ... 103
4 Karakteristik simplisia dan serbuk akar alang-alang ... 104
5 Hasil pengamatan mikroskopis simplisia akar alang-alang .... 105
6 Bagan Alur Penelitian ... 106
7 Bagan Alur Pengukuran Aktivitas Nefroprotektif ... 107
8 Perhitungan Karakteristik Simplisia Akar Alang-Alang ... 108
9 Perhitungan hasil karakterisasi Ekstrak Etanol Akar Alang-Alang ... 113
10 Contoh perhitungan dosis ... 116
11 Berat Badan, Kadar Kreatinin, dan Urea Tikus ... 117
12 Hasil Uji ANAVA Kadar Kreatinin, Urea dan Penurunan bb 119
13 Hasil Uji Lanjutan Tukey HSD Kadar Kreatinin, Urea dan Penurunan bb ... 120
14 Profil darah Tikus ... 121
15 Hasil Uji ANAVA Profil Darah ... 123
16 Hasil Uji Lanjutan Tukey HSD Profil Darah ... 124
17 Rasio Ginjal Tikus ... 125
18 Hasil Uji ANAVA Rasio Berat Ginjal Tikus ... 127
19 Makropatologi ginjal ... 128
20 Kadar Elektrolit K+ ... 130
21 Hasil Uji ANAVA Kadar Elektrolit K+ Urin Tikus ... 132
22 Kadar Elektrolit Ca2+ ... 133
23 Hasil Uji ANAVA Kadar Elektrolit Ca2+ Urin Tikus ... 135
24 Kadar Elektrolit Na+ ... 136
25 Hasil Uji ANAVA Kadar Elektrolit Na+ Urin Tikus ... 138
26 Kadar Elektrolit Mg 2+ ... 139
27 Hasil Uji ANAVA Kadar Elektrolit Mg 2+ Urin Tikus ... 141
28 Contoh perhitungan kadar elektrolit ... 142
29 Data Kalibrasi Natrium Dengan AAS, Perhitungan Persamaan Garis Regresi Dan Koefisien Korelasi ... 144
30 Data Kalibrasi Kalium Dengan AAS, Perhitungan Persamaan Garis Regresi Dan Koefisien Korelasi ... 145
31 Data Kalibrasi Kalsium Dengan AAS, Perhitungan Persamaan Garis Regresi Dan Koefisien Korelasi ... 146
32 Data Kalibrasi Magnesium Dengan AAS, Perhitungan Persamaan Garis Regresi Dan Koefisien Korelasi ... 147
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Gentamisin adalah antibiotika golongan aminoglikosida yang digunakan luas terutama untuk mengatasi infeksi yang disebabkan oleh bakteri gram negatif.
Berdasarkan penelitian ditemukan bahwa durasi dan frekuensi penggunaan yang tidak rasional masih sering terjadi (Gelaw, et al., 2014). Penggunaan gentamisin pada jangka waktu 6-10 hari dapat menyebabkan nefrotoksisitas (Tahir, et al., 2016). Angka kejadian nefrotoksisitas antibiotik ini adalah 8-26% (Selby, et al., 2009). Nefrotoksisitas bentuk akut yang diinduksi oleh gentamisin ditandai dengan penurunan jumlah urin, proteinuria dari tubular, gangguan elektrolit tubuh, penurunan ekskresi ammonium dan penurunan laju filtrasi gromelurus serta peningkatan kadar urea dan kreatinin dalam darah (Chatterjee, et al., 2012).
Mekanisme gentamisin menginduksi gagal ginjal akut terjadi dengan beberapa tahap, yaitu dimulai dari gentamisin terakumulasi pada sel tubulus proksimal ginjal kemudian berikatan dengan membran fosfolipid sehingga menyebabkan fosfolipidosis. Gentamisin akan meningkatkan pembentukan reactive oxygen species (ROS) sehingga menyebabkan kematian sel (Novoa, et al., 2010).
Pembentukan radikal bebas yang diinduksi oleh gentamisin menyebabkan lesi dan nekrosis tubular ginjal, dan pada situasi tersebut akan menurunkan produksi hormon eritropoietin (EPO) yang berperan sebagai regulator fisiologis pada proses eritropoiesis yang diproduksi oleh sel tubular proksimal ginjal.
Sehingga dengan demikian pemberian gentamisin menyebabkan anemia karena
gentamisin merusak ginjal, dengan demikian produksi EPO terganggu, akibatnya ginjal tidak memproduksi EPO yang cukup. Dengan demikian EPO tidak mampu merangsang sumsum tulang untuk menghasilkan sejumlah sel normal eritrosit baru (Naeshiro, et al., 1997). Hal ini dibuktikan dengan pemberian gentamisin pada tikus selama delapan hari terjadi penurunan konsentrasi hemoglobin (Hb), sel darah merah (RBC) dan hematokrit (Hct) yang sangat signifikan (Tahir, et al., 2016). Gentamisin juga terbukti menurunkan kadar Hct, EPO dan retikulosit secara signifikan pada tikus setelah diinduksi selama 21 hari (Naeshiro, et al., 1997).
Gentamisin juga telah diketahui menurunkan laju aliran plasma glomerulus, sehingga terjadi penurunan laju filtrasi glomerulus dan berkurangnya miksi, akibatnya tidak dapat berkemih (nonoligouria) merupakan salah satu manifestasi klinik pertama terjadinya nefrotoksisitas oleh gentamisin (Anitha dan Dass, 2014). Pada tahap akhir proses apoptosis sel, gentamisin akan mengaktifkan Extracellular Calcium-Sensing Reseptor (CaSR) yang mengakibatkan penghambatan reabsorpsi Na+, K+, Cl-, Ca2+, Mg2+. Sehingga pemberian gentamisin dapat mengganggu elektrolit yaitu berupa hiponatremia, hipokalemia, hipokalsemia dan hipomagnesemia (Chou, et al., 2005).
Adanya kegagalan penggunaan obat konvensional untuk beberapa penyakit tertentu, serta meluasnya akses informasi mengenai obat herbal di seluruh dunia merupakan faktor pendorong penggunaan obat herbal di negara maju. Prinsip penggunaan obat herbal pada umumnya bersifat promotif, preventif untuk pencegahan penyakit, kuratif untuk penyembuhan penyakit dan paliatif yaitu mengurangi penderitaan pasien setelah penyakitnya tidak mungkin
disembuhkan. Penggunaan obat herbal dinilai lebih aman dibandingkan obat konvensional, karena memiliki efek samping yang relatif kecil jika digunakan secara tepat (Katno, 2008).
Salah satu obat herbal yang dapat digunakan sebagai nefroprotektor adalah akar alang-alang (Imperata cylindrica L. (Beauv)). Akar alang-alang telah digunakan di masyarakat untuk gangguan ginjal akut, dengan cara merebus akar alang-alang sebanyak 60-120 gram dengan tiga gelas air, diminum tiga kali sehari (Kusuma dan Zaky, 2005). Telah dilakukan penelitian bahwa akar alang-alang mengandung metabolit sekunder yaitu alkaloid, flavonoid, glikosida, saponin, steroid dan tanin (Parvathy, et al., 2012). Ekstrak air akar alang-alang telah terbukti memiki efek nefroprotektif pada tikus yang diinduksi gentamisin (Poblete, 2014). Efek nefroprotektif diduga karena senyawa flavonoid golongan flavonol yang terkandung pada akar alang-alang memiliki aktivitas antioksidan yang dapat memerangkap senyawa penyebab stres oksidatif dan senyawa radikal yang dihasilkan oleh gentamisin dengan cara mendonorkan atom H pada radikal bebas sehingga netral dan upaya radikal bebas merusak sel dapat dihentikan (Dahal dan Sirisha, 2015).
Berdasarkan uraian di atas, peneliti tertarik untuk menguji efek ekstrak etanol akar alang-alang sebagai nefroprotektif pada tikus putih jantan yang diinduksi gentamisin.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian di atas, maka perumusan masalah penelitian ini adalah apakah ekstrak etanol akar alang-alang (EEAAA) memiliki aktivitas nefroprotektif pada tikus putih jantan yang diinduksi gentamisin?
1.3 Hipotesis Penelitian
Berdasarkan perumusan masalah di atas, maka hipotesis penelitian ini adalah EEAAA memiliki aktivitas nefroprotektif pada tikus putih jantan yang diinduksi gentamisin.
1.4 Tujuan Penelitian
Berdasarkan perumusan masalah dan hipotesis di atas, maka tujuan penelitian adalah untuk mengetahui aktivitas nefroprotektif EEAAA terhadap tikus putih jantan yang diinduksi gentamisin.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dalam penelitian ini adalah:
a. pengembangan akar alang-alang menjadi salah satu sediaan herbal terstandar dengan efek nefroprotektif untuk pasien dengan terapi gentamisin.
b. menambah inventaris tanaman obat yang berkhasiat sebagai nefroprotektif yang telah terbukti secara eksperimental.
1.6 Kerangka Pikir Penelitian
Subjek yang digunakan dalam penelitian adalah tikus putih jantan galur Wistar. Untuk menginduksi kerusakan ginjal diberikan gentamisin dengan dosis 100 mg/kg bb selama 8 hari. Pada penelitian ini terdapat 3 variabel bebas yaitu EEAAA dosis 100, 200, dan 400 mg/kg bb, sedangkan sebagai kontrol negatif kelompok yang diberikan CMC 0,5% dan tanpa diberikan CMC 0,5% serta
kelompok yang tidak diinduksi dengan gentamisin sebagai pembanding normal.
Variabel terikat dalam penelitian adalah efek nefroprotektif pada tikus putih jantan galur Wistar (Gambar 1.1).
Variabel bebas Variabel terikat Parameter
Gambar 1.1 Kerangka pikir penelitian Gentamisin
dosis 100 mg/kg bb
CMC 0,5 % (Kontrol
negatif) Tikus
putih jantan
Kontrol negatif tanpa pemberian CMC 0,5%
EEAAA dosis 100 mg/kg bb, 200 mg/kg bb, dan 400
mg/kg bb
Aktivitas Nefroprotektif
Kadar Kreatinin serum (mg/dL)
Gambaran histopatologi
ginjal (mikroskopik)
Kadar Urea serum (mg/dL)
Kadar Hb (g/dL)
Persentase Hematokrit (%) Jumlah eritrosit
(106/mm3)
Kadar Mg2+
urin (meq/L) Kadar Na+ urin (meq/L) Kadar K+ urin
(meq/L)
Makroskopik Serum
Fresh Whole Blood
Urin
Ginjal Normal
(Tanpa perlakuan)
Kadar Ca2+
urin (meq/L) - Kreatinin
dan urea serum meningkat - Anemia - Gangguan
elektrolit - Kerusakan
ginjal
Berat rasio ginjal
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Gentamisin
Gentamisin adalah antibiotik golongan aminoglikosida dan aktif melawan bakteri gram negatif seperti Pseudomonas, Proteus, Serratia, Yersinia pestis, Francisella tularensis dan gram positif yaitu Staphylococcus. Gentamisin
disintesis oleh Micromonospora, keluarga bakteri gram positif yang banyak terdapat di lingkungan (air dan tanah). Antibiotik ini bekerja dengan cara berikatan dengan ribosom subunit 30S bakteri, sehingga mengganggu sintesis protein. Sama seperti golongan aminoglikosida lainnya, gentamisin tidak aktif jika diberikan secara oral. Hal ini disebabkan gentamisin tidak dapat diserap oleh saluran pencernaan, sehingga pada penggunaannya gentamisin diberikan secara intravena, intramuskular, atau secara topikal (Moulds, et al., 2010).
Gentamisin menyebabkan efek samping berupa reaksi hipersensitivitas, ototoksisitas, nefrotoksisitas dan blokade neuromuskular. Reaksi hipersensitivitas adalah alergi berupa rash dan demam dapat terjadi namun jarang pada penderita yang tidak pernah menggunakan gentamisin sebelumnya. Resistensi silang dapat terjadi di antara aminoglikosida. Syok anafilaksis pernah terjadi namun sangat jarang (Stockley, 1994).
Toksisitas utama antibiotik ini salah satunya adalah nefrotoksisitas.
Bentuk nefrotoksisitas yang diamati yaitu bentuk akut. Nefrotoksisitas akut bisa terjadi dalam waktu seminggu. Hal ini ditandai oleh ketidakmampuan dalam berkemih (nonoligouria). Toksisitas akut gentamisin diyakini muncul sebagai
akibat akumulasinya pada lisosom sel tubulus proksimal dan memicu nekrosis sel tubular (Myo dan Nicolau, 2007). Penurunan laju filtrasi glomerulus (GFR = glomerular filtration rate) terjadi setelah beberapa hari dan terus berlangsung
meskipun penggunaan gentamisin telah dihentikan. Gangguan elektrolit seperti hipomagnesia, hipokalsemia, dan hipokalemia juga dapat terjadi.
Nefrotoksisitas pada manusia dapat dilihat dari hasil peningkatan serum kreatinin lebih besar atau sama dengan 0,5 mg/ml (jika nilai serum kreatinin awal adalah normal). Faktor-faktor yang mempengaruhi nefrotoksisitas adalah umur, renal insufficiency, C min dan C max obat, total dosis per hari, dosis kumulatif
obat-obat nefrotoksik yang diberikan secara bersamaan, jenis kelamin, lama pengobatan dan sepsis (Hermsen, 2007).
2.2 Ginjal
Ginjal merupakan salah satu organ tubuh yang memiliki fungsi ekskresi dan non-ekskresi. Beberapa fungsi ekskresi ginjal adalah mempertahankan osmolaritas plasma, mempertahankan kandungan air ekstraselular dan tekanan darah, serta mempertahankan derajat keasaman (pH). Fungsi non-ekskresi adalah mensintesis dan meregulasi aktivitas hormon, mensekresi renin, menghasilkan eritropoietin, dan mensekresikan prostaglandin (Callaghan, 2009).
2.2.1 Anatomi dan Fungsi Umum
Ginjal terletak pada dinding abdomen di rongga luar peritoneum, mulai dari vertebra torakalis kedua belas (T12) sampai vertebra lumbalis ketiga (L3).
Ginjal kanan lebih rendah dari ginjal kiri karena adanya hati yang menduduki ruang lebih luas di bagian kanan. Setiap ginjal diselubungi oleh kapsul fibrosa dan dikelilingi oleh lemak perinefrik, selain itu diselubungi fasia perinefrik (perirenal)
yang juga menyelubungi kelenjar adrenal. Sisi medial setiap ginjal merupakan daerah lekukan yang disebut hilum tempat lewatnya arteri dan vena renalis, cairan limfatik, suplai saraf, dan ureter yang membawa urin akhir dari ginjal ke kandung kemih, untuk kemudian urin disimpan hingga dikosongkan. Jika ginjal dibagi dua dari atas ke bawah, dua daerah utama yaitu korteks di bagian luar dan medula di bagian dalam (Guyton dan Hall, 2006). Korteks terdiri dari glomerulus sedangkan medula terdiri dari tubulus yaitu tubulus proksimal, lengkung henle, tubulus distal, dan tubulus pengumpul (koligens) (Guyton, 1990). Ginjal memiliki beberapa fungsi yaitu pengaturan keseimbangan air dan elektrolit, ekskresi hasil buangan metabolik dan bahan kimia asing, pengaturan tekanan arteri, pengaturan asam dan basa, pengaturan produksi eritrosit, pengaturan produksi 1,2 dihidroksi vitamin D, dan sintesis glukosa (Guyton dan Hall, 2006).
Mekanisme ekskresi yang dilakukan ginjal meliputi, darah memasuki glomerulus melalui arteriol aferen dan meninggalkannya melalui arteriol eferen.
Tekanan darah di dalam glomerulus menyebabkan cairan difiltrasikan ke dalam kapsula bowman, kemudian mengalir ke dalam tubulus proksimal. Selanjutnya cairan mengalir ke lengkung henle, setelah itu cairan mengalir melalui tubulus distal dan berakhir di tubulus pengumpul yang mengumpulkan cairan dari beberapa nefron. Tubulus pengumpul bermuara ke pelvis ginjal, ketika filtrat glomerulus mengalir melalui tubulus tersebut, sebagian besar air dan berbagai zat yang terlarut di dalamnya direabsorbsi ke dalam kapiler peritubulus dan sejumlah kecil solut lain disekresikan ke dalam tubulus. Air dan solut yang tersisa menjadi urin (Guyton, 1990).
2.2.2 Gambaran Histologi
Setiap ginjal terdiri atas 1-4 juta nefron. Setiap nefron terdiri atas bagian yang melebar, korpuskulus renal; tubulus proksimal; segmen lengkung henle tipis dan tebal; dan tubulus kontortus distal. Tubulus dan duktus koligens menampung urin yang dihasilkan oleh nefron dan menghantarnya ke pelvis renalis. Nefron dan duktus koligens merupakan tubulus uriniferus sebagai satuan fungsional ginjal (Junqueira dan Carneiro, 2007).
Setiap korpuskulus renal berdiameter 200 μm dan terdiri atas seberkas kapiler yaitu glomerulus, dikelilingi oleh kapsula epitel berdinding ganda yang disebut kapsula bowman. Lapisan luar membentuk batas luar korpuskulus renal disebut lamina parietalis yang terdiri atas selapis epitel gepeng yang ditunjang lamina basalis dan selapis tipis serat retikulin. Lapisan dalam (lamina visceralis) meliputi kapiler glomerulus yang terdiri dari sel-sel podosit (Junqueira dan Carneiro, 2007).
Pada kutub urinarius korpuskulus renal, jaringan epitel lapisan parietal kapsula bowman berhubungan langsung dengan epitel silindris tubulus kontortus proksimal. Tubulus ini lebih panjang dari tubulus kontortus distal oleh karena itu tampak lebih banyak dekat korpuskulus renalis pada labirin korteks. Tubulus ini memiliki lumen lebar dan dikelilingi oleh kapiler peritubuler (Junqueira dan Carneiro, 2007).
Lengkung henle adalah struktur berbentuk U terdiri atas ruas tebal descenden dengan struktur yang sangat mirip dengan tubulus kontortus proksimal;
ruas tipis descenden; ruas tipis ascenden; dan ruas tebal ascenden, strukturnya sangat mirip dengan tubulus kontortus distal. Lebih kurang satu per tujuh dari
semua nefron terletak berdekatan dengan batas korteks-medula yang disebut nefron jukstamedula, nefron lainnya disebut nefron kortikal. Semua nefron turut serta dalam proses filtrasi, absorbsi, dan sekresi (Junqueira dan Carneiro, 2007).
2.3 Kreatinin
Kreatinin adalah produk akhir kreatin fosfat otot, dan biasanya diproduksi dengan kadar yang konstan (tergantung massa otot). Sebagian besar kreatinin dikeluarkan dari darah melalui ginjal, terutama melalui filtrasi glomerulus juga melalui sekresi tubulus proksimal. Jika filtrasi pada ginjal menurun, maka kadar kreatinin dalam darah akan meningkat. Setiap hari, 1–2% kreatin diubah menjadi kreatinin. Serum kreatinin adalah indikator penting fisiologi ginjal karena kreatinin merupakan produk metabolisme otot yang diekskresi dalam bentuk tak berubah melalui ginjal (Howard, 1989). Struktur kimia kreatinin dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Struktur Kimia Kreatinin (Oneil, 2006)
2.4 Urea
Urea atau ureum adalah zat sisa katabolisme protein yang terbentuk di hati dan difiltrasi serta direabsorpsi di ginjal. Jika fungsi ginjal terganggu, maka urea akan terakumulasi dalam darah, kondisi ini disebut uremia. Keadaan ini dapat berakibat fatal. Untuk mengatasinya, maka penyebab kegagalan ginjal harus
diatasi atau pasien harus menjalani dialisis untuk membuang urea dan produk sisa lainnya (Callaghan, 2009). Rumus struktur urea dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Struktur Kimia Urea (Oneil, 2006).
2.5 Hemopoiesis
Hemopoiesis adalah proses pembentukan sel darah, proses ini penting untuk berbagai fungsi fisiologis seperti hemostasis, imunitas, dan membawa oksigen ke seluruh tubuh. Pada manusia, hemopoiesis terutama terbentuk pada sumsum tulang (Petros and Craig, 2008). Hemopoiesis diatur oleh faktor pertumbuhan (growth factor, GF) yang biasanya bekerja sinergis. Faktor pertumbuhan hemopoiesis adalah hormon glikoprotein yang dihasilkan oleh sel stroma, limfosit T, hati dan ginjal. Beberapa GF bekerja terutama pada reseptor sel primitif, sementara yang lain bekerja pada sel berikutnya yang telah terarah ke suatu lineage tertentu (Mehta and Hoffbrand, 2006). Faktor pertumbuhan hemopoietik ditunjukkan pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Faktor pertumbuhan hemopoietik (Hoffbrand et al., 2005) Bekerja pada sel stroma:
• IL-1
• TNF
Bekerja pada sel induk pluripoten:
• Faktor sel induk (stem cell factor/SCF)
• Ligan Flt
Bekerja pada sel progenitor multipotensial:
• IL-3
• GM-CSF
• IL-6
• G-CSF
• Trombopoietin
Bekerja Pada sel progenitor tertentu:
• G-CSF
• M-CSF
• IL-5 (eosinophil-CSF)
• Eritropoietin
• Trombopoietin
Faktor pertumbuhan di atas dapat dikelompokkan menjadi:
a. sel induk hemopoetik (hematopoietic stem cell)
Sel induk hemopoetik ialah sel-sel yang akan berkembang menjadi sel darah, termasuk sel darah merah (eritrosit), sel darah putih (leukosit), butir pembeku (trombosit), dan juga beberapa sel dalam sumsum tulang seperti fibroblast. Sel induk yang paling primitif disebut sebagai pluripotent (totipotent) stem cell.
Menurut sifat kemampuan diferensiasinya maka sel induk hemopoetik dibagi menjadi:
i. pluripotent (totipotent) stem cell, sel induk yang mampu berdiferensiasi menjadi seluruh jenis sel-sel darah.
ii. committed stem cell, sel induk yang mampu berdiferensiasi melalui salah satu garis keturunan sel (cell line). Sel induk yang termasuk golongan ini ialah sel induk mieloid dan sel induk limfoid.
iii. oligopotent stem cell, sel induk yang dapat berdiferensiasi menjadi hanya beberapa jenis sel. Misalnya CFU-GM (colony forming-
granulocyte/monocyte) yang dapat berkembang hanya menjadi sel-sel
granulosit dan sel-sel monosit.
iv. unipotent stem cell, sel induk yang hanya mampu berkembang menjadi satu jenis sel saja. Contoh: CFU-E (colony forming unit erythrocyte) hanya dapat menjadi eritrosit, CFU-G (colony forming unit-granulocyte) hanya mampu berkembang menjadi sel-sel granulosit (Bakta, 2006).
b. Lingkungan mikro sumsum tulang
Lingkungan mikro sumsum tulang adalah substansi yang memungkinkan sel induk tumbuh secara kondusif. Komponen lingkungan mikro ini meliputi:
i. Mikrosirkulasi dalam sumsum tulang
ii. Sel-sel stroma, meliputi sel endotil, sel lemak, fibroblast, makrofag, sel retikulum
iii. matriks ekstraseluler, terdiri dari fibronektin, haemonektin, laminin, kolagen dan proteoglikan
Lingkungan mikro sangat penting dalam hemopoesis karena berfungsi menyediakan nutrisi dan bahan hemopoeises yang dibawa oleh peredaran darah mikro dalam sumsum tulang, komunikasi antarsel, dan menghasilkan zat yang mengatur hemopoiesis (Bakta, 2006).
c. Bahan-bahan pembentuk darah
Bahan-bahan yang diperlukan untuk pembentukan darah ialah; asam folat dan vitamin B12, merupakan bahan pokok pembentuk inti sel; besi, sangat diperlukan dalam pembentukan hemoglobin; cobalt, magnesium, Cu, dan Zn;
asam amino, dan vitamin lain, yaitu vitamin C, dan vitamin B komplek (Bakta, 2006).
2.6 Eritropoiesis
Tiap hari setiap orang memproduksi sekitar 1012 eritrosit (sel darah merah) baru melalui proses eritropoiesis yang kompleks. Proses eritropoiesis berlangsung dari sel induk melalui sel progenitor CFUGEMM (colony forming unit granulocyte, erythroid, monocyte, and megakaryocyte/unit pembentuk koloni granulosit,
eritroid, monosit, dan megakariosit); BFUE (burst-forming unit erythroid/unit pembentuk letusan eritroid); dan CFU eritroid (CFUE). Eritropoiesis diatur oleh hormon eritropoietin (EPO). Hormon ini adalah polipeptida terglikosikasi, terdiri dari 165 asam amino dengan berat molekul 30.400. Normalnya, 90% hormon ini dihasilkan di sel interstisial peritubular ginjal dan 10% di hati dan tempat lain.
Stimulus untuk pembentukan EPO adalah tekanan oksigen (O2) dalam jaringan ginjal (Hoffbrand, et al., 2005).
Mekanisme aksi EPO adalah mencegah apoptosis sel prekursor eritroid sehingga terjadi proliferasi dan pematangan. Menurunnya konsentrasi oksigen pada jaringan ginjal merupakan sinyal untuk meningkatkan produksi dan pelepasan EPO ke plasma, sehingga terjadilah proses perangsangan sel-sel induk untuk berdiferensiasi menjadi rubriblas, meningkatkan proses mitosis, meningkatkan pelepasan retikulosit dari sumsum, dan menginduksi pembentukan Hb (Ineck, et al., 2008). Mekanisme pembentukan eritrosit ditunjukkan pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Mekanisme pematangan eritrosit (Ineck, et al., 2008)
2.7 Anemia
Anemia didefinisikan berkurangnya kadar hemoglobin (Hb) darah.
Menurunnya kadar Hb biasanya disertai penurunan jumlah eritrosit dan hematokrit (packed cell volume, PCV) sehingga menurunkan jumlah oksigen yang dibawa oleh darah (Hoffbrand, et al., 2005). Anemia bisa terjadi akibat tidak mencukupi produksi RBC (red blood cell), meningkatnya kerusakan RBC atau karena banyak kehilangan darah. Anemia bisa berupa manifestasi dari sejumlah gangguan sistemik, seperti infeksi, penyakit ginjal kronis, atau malignant (Ineck, et al., 2008).
Polychromatic erythroblast Pluripotent
stem cell
Erythroid burst forming
unit
Erythroid colony-
forming unit Proeritroblast
Basophilic erythroblast Pyknotic
erythroblast
Bone marrow reticulocyte Bone marrow
circulation
Peripheral reticulocyte Mature erythrocyte
GM-CSF IL-3 EPO
EPO
Berdasarkan morfologi eritrosit pada pemeriksaan apusan darah tepi atau dengan melihat indeks eritrosit, anemia dibagi menjadi, anemia hipokrom mikrositik ditandai dengan nilai Mean Cell Volume (MCV, volume rata-rata sel) di bawah normal; anemia normositik ditandai dengan nilai MCV normal, dan anemia makrositik yang memiliki nilai MCV di atas normal (Bakta, 2006).
Berdasarkan etiopatogenesis anemia, klasifikasi anemia ditunjukkan pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Klasifikasi anemia berdasarkan etiopatogenesis (Bakta, 2006).
a. Produksi eritrosit menurun
i. Kekurangan bahan untuk eritrosit a) besi: anemia defisiensi besi
b) vitamin B 12 dan asam folat, disebut sebagai anemia megaloblastik ii. Gangguan utilisasi besi
a) anemia akibat penyakit kronik b) anemia sideroblastik
iii. Kerusakan jaringan sumsum tulang
a) atrofi dengan penggantian oleh jaringan lemak: anemia aplastik/hipoplastik
b) penggantian oleh jaringan fibrotik/tumor: anemia leukoeritroblastik/mieloptisik
iv. Fungsi sumsum tulang kurang baik dengan penyebab yang tidak diketahui a) anemia diseritropoetik
b) anemia pada sindrom mielodisplastik b. Kehilangan eritrosit dari tubuh
i. anemia pascaperdarahan akut ii. anemia pascaperdarahan kronik
c. Peningkatan penghancuran eritrosit dalam tubuh (hemolisis) i. faktor ekstrakorpuskuler
a) Antibodi terhadap eritrosit b) Hipersplenisme
c) Pemamparan terhadap bahan kimia d) Akibat infeksi bakteri/parasit e) Kerusakan mekanik
ii. faktor intrakorpuskuler
a) gangguan membran, meliputi heredity spherocytosis dan heredity elliptocytosis
b) gangguan enzim, meliputi defisiensi pyruvate kinase dan defisiensi G6PD (glucose-6 phosphate dehydrogenase)
c) gangguan hemoglobin, meliputi hemoglobinopati struktural dan thalassemia
d. Bentuk Campuran
e. Bentuk yang Patogenesisnya belum jelas
2.8 Aspek Umum Anemia
Evaluasi terjadinya anemia dilakukan dengan melihat hasil pemeriksaan darah lengkap, berdasarkan hasil laboratorium, anemia dapat dikategorikan menjadi, kegagalan produksi eritrosit, gangguan pematangan sel, dan meningkatnya destruksi eritrosit (Ineck, et al., 2008). Beberapa parameter yang digunakan untuk mengetahui keadaan anemia meliputi jumlah eritrosit, kadar hemoglobin darah, dan persentase hematokrit.
2.8.1 Eritrosit
Eritrosit atau sel darah merah adalah cakram bikonkaf yang fleksibel, berdiameter 8 µm dengan masa hidup 120 hari. Membran eritrosit terdiri atas lipid dua lapis (lipid bilayer), protein membran integral, dan rangka membran. Sekitar 50% membran adalah protein, 40% lemak, dan 10% karbohidrat. Eritrosit mengandung Hb yang dapat membawa oksigen (O2) (Hoffbrand, et al., 2005).
Pada keadaan anemia, nilai indeks eritrosit (RBC) menggambarkan ukuran dan kandungan Hb sel darah merah yang dhitung dari jumlah Hb, hematokrit (Hct), dan hitungan RBC (Ineck, et al., 2008). Indeks eritrosit digunakan sebagai dasar untuk mengklasifikasi anemia berdasarkan indeks eritosit yang dibagi menjadi anemia mikrositik hipokrom, anemia normositik normokrom, dan anemia makrositik (Hoffbrand, et al., 2005).
2.8.2 Hemoglobin (Hb)
Fungsi utama eritrosit adalah membawa O2 ke jaringan dan mengembalikan karbondioksida (CO2) dari jaringan ke paru. Untuk melakukan pertukaran gas ini, eritrosit mengandung protein khusus yaitu Hb. Tiap eritrosit mengandung sekitar 640 juta molekul Hb, masing-masing terdiri dari empat rantai globin polipeptida, masing-masing dengan molekul hem yang mengandung besi (Hoffbrand, et al., 2005). Nilai Hb pada laki-laki lebih tinggi karena dipengaruhi hormon androgen dibandingkan nilai Hb pada wanita karena dipengaruhi proses menstruasi. Dalam keadaan anemia, pengukuran kadar hemoglobin digunakan sebagai perkiraan kapasitas pembawa oksigen oleh darah dan tidak mencerminkan perubahan massa sel darah merah (Ineck, et al., 2008).
2.8.3 Hematokrit (Hct)
Hematokrit menyatakan volume aktual sel darah merah dalam volume utuh sel darah. Secara umum, nilai Hct tiga kali dari nilai Hb. Perubahan rasio tersebut menggambarkan ukuran atau bentuk sel yang abnormal yang berhubungan dengan penyakit. Hematokrit yang rendah menunjukkan penurunan jumlah dan ukuran sel darah merah atau peningkatan volume plasma (Ineck, et al., 2008).
2.9 Sindrom Bartter
Sindrom bartter dapat disebabkan penggunaan diuretik atau agen terapeutik, seperti kapreomicin, viomicin, amfoterisin B, siklosporin, cisplatin, dan aminoglikosida seperti gentamisin. Sindrom bartter ditandai dengan hipokalemia, alkalosis metabolik, hipomagnesemia, hipokalsemia, tetapi fungsi ginjal normal. Sindrom bartter terjadi karena disfungsi dari lengkung henle bagian tebal dan menaik. Mekanisme terjadinya sindrom bartter adalah mutasi dari kotransporter Na+-K+-2Cl- (NKCC2), kanal kalium ber-ATP (ROMK), kanal klorida (ClC-Kb), dan aktivasi Calsium sensing receptor (CaSR) (Chen, et al., 2009). Aktivasi CaSR oleh gentamisin akan menyebabkan terjadinya dua hal:
penurunan produksi cyclic adenosin monophospat (cAMP) intraseluler dan peningkatan pembentukkan asam arakidonat. Kedua hal ini menyebabkan penghambatan reabsopsi Na+, K+, Cl-, Ca2+, Mg2+ (Chou, et. al., 2005).
Pasien dengan sindrom Bartter memiliki keluhan sembelit, kram otot yang diakibatkan hipokalemia kronis. Pasien dengan sindrom ini juga dapat mengalami pusing dan kelelahan yang tidak spesifik. Meskipun hipokalemia kronis yang ringan, gejala bisa diperparah dengan diare atau
mual, perpanjangan interval QT, peningkatan risiko rhabdomyolysis, aritmia jantung, sinkop, dan kematian mendadak (Fremont dan Chan, 2012).
2.10 Obat-Obatan yang digunakan sebagai Penginduksi Nefrotoksisitas Obat-obatan dapat digunakan sebagai model pengujian nefrotoksisitas pada hewan percobaan, berikut ini beberapa contoh obat yang sering digunakan.
a. Gliserol
Gagal ginjal akut yang diinduksi gliserol ditandai dengan mioglobinuria, nekrosis tubular dan meningkatnya vasokontriksi pada ginjal. Mekanisme yang terlibat dalam gagal ginjal yang diinduksi gliserol meliputi cedera iskemik, nefrotoksisitas tubular disebabkan oleh mioglobin, dan pelepasan sitokin oleh ginjal setelah terjadi proses rhabdomyolisis. Sejumlah besar gangguan diketahui menyebabkan rhabdomyolisis termasuk disfungsi intrinsik otot (termasuk trauma, luka bakar, penyakit otot intrinsik, dan berlebihan melakukan aktifitas fisik), gangguan metabolisme, hipoksia, obat, racun, infeksi, suhu ekstrim, dan gangguan idiopatik. Model untuk mempelajari bentuk gagal ginjal akut dapat dilakukan pada tikus setelah diinjeksi intramuskular gliserol 50% v/v. Dalam hal ini akan terjadi peningkatan hidrogen peroksida pada korteks ginjal tikus sehingga terjadi gagal ginjal akut. Pemberian gliserol adalah model percobaan nefrotoksisitas yang meniru gagal ginjal yang disebabkan oleh rhabdomyolisis (Singh, et al., 2012).
b. Gentamisin
Gentamisin digunakan untuk pengobatan infeksi yang disebabkan oleh bakteri gram negatif. Secara klinis, dosis tinggi gentamisin (2,5 mg/kg bb, im setiap 12 jam selama 7 hari) telah terbukti mengakibatkan nefrotoksisitas. Telah dilaporkan bahwa 30% dari pasien yang diberi gentamisin lebih dari 7 hari
menunjukkan tanda-tanda nefrotoksisitas. Metode yang digunakan untuk menginduksi gagal ginjal pada tikus yaitu dengan memberikan secara i.p.
gentamisin sulfat dosis 100 mg/kg bb/hari selama 5-8 hari dan penilaian gagal ginjal dinilai 24 jam setelah injeksi gentamisin terakhir diberikan. Administrasi gentamisin 100 mg/kg bb, secara i.p. selama 5 hari berturut-turut merangsang disfungsi ginjal sehingga penggunaan gentamisin lebih sering digunakan pada model hewan percobaan yang mengalami disfungsi ginjal yang disebabkan oleh antibiotika (Singh, et al., 2012).
c. Cisplatin
Cisplatin [cis-diaminedichloroplatinum (II)], obat anti kanker, secara luas digunakan untuk terapi kanker ovarium, karsinoma pada kepala dan leher, dan tumor sel. Nefrotoksisitas adalah keterbatasan utama dalam kemoterapi berbasis cisplatin. Pada manusia, dosis tinggi cisplatin (75 mg/m2) telah digunakan sebagai agen kemoterapi untuk kanker paru. Namun, pada dosis tersebut terjadi kerusakan ginjal yang signifikan pada pasien. Studi klinis sebelumnya juga melaporkan bahwa cisplatin pada dosis 20 mg/m2/hari selama 5 hari menyebabkan perubahan kreatinin serum yang signifikan (Singh, et al., 2012).
Mekanisme yang berkontribusi terhadap disfungsi ginjal yang terpajan dengan cisplatin adalah berupa toksisitas tubular langsung dalam bentuk apoptosis dan nekrosis yang dimediasi melalui peradangan, ROS, kalsium yang berlebihan, aktivasi fosfolipase, penurunan kadar glutation, dan penghambatan fungsi rantai respirasi mitokondria. Telah dilaporkan bahwa pemberian 5 ml/kg bb cisplatin (0,1% dalam larutan NaCl) secara i.p terjadi gagal ginjal akut pada tikus dalam waktu 72 jam setelah administrasi, sementara itu juga telah dilaporkan terjadinya
gagal ginjal dengan dosis cisplatin yang sama setelah lima hari diinjeksi. Model gagal ginjal yang diinduksi cisplatin pada tikus terjadi pada dosis 12 mg/kg bb, i.p; 18 mg/kg bb, i.p; 40 mg/kg bb, i.p (Singh, et al., 2012).
d. Parasetamol
Parasetamol paling banyak digunakan sebagai analgesik dan antipiretik yang aman pada dosis terapi. Namun, dapat menyebabkan nekrosis hati dan gagal ginjal pada manusia dan hewan percobaan dalam dosis tinggi. Pada manusia, parasetamol merupakan penyebab meningkatnya gagal ginjal pada praktek medis.
Insufisiensi ginjal yang diinduksi parasetamol berkaitan dengan nekrosis tubular akut, peningkatan kadar kreatinin plasma dan penurunan glomerulus filtration rate (GFR). Stres oksidatif dilaporkan berperan dalam patogenesis kerusakan ginjal yang diinduksi parasetamol, dimediasi oleh metabolisme paracetamol melalui enzim sitokrom-P (CYP) 450 isoenzim CYP2E1 dan CYP3A4 baik di hati dan ginjal. Di jaringan ginjal, prostaglandin sintetase dan enzim N-deacetylase memainkan peran kunci dalam pembentukan radikal bebas dan metabolitnya.
Pada dosis yang lebih tinggi, parasetamol didorong melalui jalur ini mengarah untuk peningkatan produksi metabolit oksigen/nitrogen reaktif, karena secara bertahap terjadi pengurangan GSH, pembentukan lipid peroksidatif menyebabkan kematian sel dan gagal ginjal. Penelitian membuktikan terjadi gagal ginjal akut pada tikus dalam waktu 24 jam setelah pemberian dosis tunggal parasetamol (750 mg/kg bb, secara peroral) (Singh, et al., 2012).
e. Natrium Diklofenak
Natrium diklofenak, non-steroid anti-inflammatory drugs (NSAID) yang yang paling umum digunakan sebagai analgetika dan antiinflamasi yang terkait
dengan arthritis, dapat menginduksi gagal ginjal akut. Suatu uji klinis melaporkan bahwa natrium diklofenak (75 mg/hari selama enam bulan) menyebabkan cedera ginjal yang parah. Efek samping NSAID berkaitan dengan terhambatnya sintesis prostaglandin dan iskemia ginjal yang terjadi adalah melalui mekanisme utama ROS pada ginjal. Penelitian menemukan bahwa administrasi secara ip natrium diklofenak (15 mg/kg bb) selama 3 hari dilaporkan menginduksi gagal ginjal pada tikus (Singh, et al., 2012).
2.11 Penelitian Nefroprotektif dari Berbagai Jenis Tumbuhan
Penggunaan obat herbal sebagai agen nefroprotektif sudah banyak dilakukan penelitian. Beberapa penelitian tumbuhan yang berkhasiat sebagai nefroprotektif dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Penelitian Nefroprotektif
No. Peneliti Penginduksi Zat Uji Hasil
1. Poblete
(2014) Gentamisin
Ekstrak air akar alang-
alang
Ekstrak air akar alang-alang dapat menurunkan nilai serum kreatinin dan urea, serta memperbaiki hyaline pada tubulus distal setelah dilakukan histopatologi ginjal tikus.
2.
2.
Meky, et al.
(2016)
Gentamisin dosis 80 mg/kg bb selama 10
hari
L-Carnitine
L-carnitine dapat menurunkan kadar urea, kreatinin, β2
mikroglobulin, kalium, total besi, kapasitas total besi yang terikat, feritin, dan total oksidan status. L-Carnitine juga dapat meningkatkan kadar natrium dan total antioksidan status pada tikus.
3. Badwi, et al. (2012)
Gentamisin dosis 100 mg/kg bb selama 5 hari
Ekstrak kulit batang Khaya senegalensis
Ekstrak kulit batang Khaya senegalensis menurunkan kadar urea, kreatinin, total protein dan albumin pada serum tikus. Serta memperbaiki tubulus ginjal yang dilihat secara
histopatologi.
4. Gulnaz, et al. (2010)
Parasetamol dosis 1000
mg/kg bb
Minyak Atsiri bawang putih
Minyak atsiri bawang putih menunjukkan aktifitas nefroprotektif dengan menurunkan kadar urea dan kreatinin serum, memperbaiki glomerulus dan mengurangi vakuolisasi pada sel epitel tubulus proksimal tikus.
5.
Stojiljkovic , et al.
(2014)
Gentamisin dosis 100 mg/kg bb selama 8 hari
Vitamin E
Vitamin E dapat menurunkan serum kreatinin dan urea pada tikus.
6. Cekmen et al. (2009)
Parasetamol dosis tunggal
1000 mg/kg bb
Curcumin
Curcumin dapat menurunkan kadar urea dan kreatinin pada serum tikus. Meningkatkan aktivitas antioksidan endogen dan memperbaiki struktur ginjal yang ditunjukan dengan hasil histopatologi.
7. Soliman, et al. (2016)
Cisplatin dosis tunggal
3 mg/kg bb
Ekstrak etanol Origanum
majorana
Ekstrak etanol Origanum majorana menurunkan kadar kreatinin, urea, asam urat BUN, MDA, dan kadar NO dan meningkatkan aktivitas
antioksidan endogen pada tikus jantan.
8. Pandir, et Cisplatin Bilberry Bilberry menurunkan kadar
al. (2013) dosis tunggal 7,5 mg/kg bb
(Vaccinium myrtillus L.)
MDA dan meningkatkan kadar antioksidan endogen pada serum tikus betina. Bilberry juga menurunkan jumlah nekrosis, edema dan hemorrhage pada pengujian histopatologi ginjal tikus.
9. Tahir, et al.
(2016)
Gentamisin dosis 100 mg/kg bb selama 8 hari
Ekstrak Acacia senegal
Ekstrak Acacia senegal menurunkan kreatinin, urea, natrium, kalium serum darah tikus yang diinduksi gentamisin dan tidak terjadi perubahan yang signifikan dalam parameter hematologi jika dibandingkan dengan kelompok kontrol yang tidak diinduksi gentamisin.
2.12 Metode Pengujian
Metode pengujian parameter kerusakan ginjal meliputi kadar kreatinin dan urea dalam darah menggunakan alat Cobas Integra 6000, pengujian metode darah lengkap menggunakan alat sysmex KX-2, dan pengujian kadar elektrolit urin menggunakan spektrofotometer serapan atom (SSA).
2.12.1 Metode pengujian kreatinin
Metode untuk mengukur kadar kreatinin menggunakan metode Jaffé.
Prinsipnya adalah reaksi antara kreatinin dan asam pikrat (kuning) dalam suasana basa (NaOH) membentuk senyawa kompleks janovski (kreatinin pikrat) berwarna merah jingga. Intensitas warna yang terbentuk sebanding dengan konsentrasi kreatinin. Sampel terdiri dari darah dan urin. Sampel urin merupakan jumlah urin selama 24 jam. Sebelum pengukuran, sampel dideproteinasi terlebih dahulu.
Pengukuran konsentrasi kreatinin dilakukan dengan fotometer. Faktor kritis yang mempengaruhi adalah waktu reaksi, suhu reaksi (suhu pada waktu pembacaan kreatinin pikrat), derajat agitasi selama waktu reaksi, konsentrasi NaOH (basa), dan panjang gelombang (Owen, et al., 1954).
Tabel 2.3 (Lanjutan)
2.12.2 Metode pengujian urea
Metode pengujian urea dalam serum menggunakan metode bertholet. Urea dihidrolisis oleh urease untuk membentuk amonium karbonat. Kemudian, 2- ketoglutarat bereaksi dengan amonium dikatalisis oleh Glutamat dehidrogenase (GLDH) dan koenzim NADH, menghasilkan L-glutamat. Dalam reaksi ini, terjadi hidrolisis satu mol urea dan oksidasi dua mol NADH. Penurunan konsentrasi NADH berbanding lurus dengan konsentrasi urea dalam sampel. Sampel diukur pada absorbansi 340 nm (utama) dan 700 nm (sekunder) (Pocino, et al., 2015).
2.12.3 Metode pengujian parameter darah lengkap
Pengujian parameter darah menggunakan alat Sysmex dengan metode Direct Current (DC) sheath flow. Sel dan partikel diteliti saat mengalir melewati
aliran sel yang sempit. Pertama, sampel darah di encerkan dengan rasio tertentu.
Proses ini bertujuan untuk mengurangi jumlah sel per volume darah sehingga meminimalkan kesalahan yang disebabkan oleh sel-sel darah saling bertumpuk.
Sel darah kemudian di alirkan melewati suatu celah. Pada celah tersebut terdapat area deteksi tempat difokuskannya berkas cahaya. Apabila sel darah mengenai berkas cahaya tersebut maka berkas cahaya akan dihamburkan, dipantulkan, atau dibiaskan ke segala arah. Beberapa detektor yang diletakkan pada sudut-sudut tertentu akan menangkap berkas-berkas cahaya tersebut, mengubahnya menjadi sinyal listrik, dan kemudian sinyal tersebut akan dianalisis oleh komputer ditampilkan dalam bentuk grafis, kurva distribusi volume atau histogram (Sysmex, 2014).
2.12.4 Metode pengujian elektrolit
Metode pengujian elektrolit menggunakan spektrofotometer serapan atom.
Spektrofotometer serapan atom digunakan untuk analisis kuantitatif unsur-unsur logam dalam jumlah sekelumit (trace) dan sangat kelumit (ultratrace). Cara analisis ini menghasilkan kadar total unsur logam dalam suatu sampel dan tidak tergantung pada bentuk molekul logam dalam sampel tersebut. Cara ini cocok untuk analisis logam karena mempunyai kepekaan yang tinggi (batas deteksi kurang dari 1 ppm), pelaksanaannya relatif sederhana dan interferensinya sedikit (Gandjar dan Rohman, 2009).
Spektrofotometer serapan atom didasarkan pada absorbsi cahaya oleh atom. Atom-atom akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu tergantung pada sifat unsurnya. Cahaya pada panjang gelombang ini mempunyai cukup energi untuk mengubah tingkat elektronik suatu atom. Dengan menyerap suatu energi, maka atom akan memperoleh energi sehingga suatu atom pada keadaan dasar dapat dinaikkan tingkat energinya ke tingkat eksitasi (Gandjar dan Rohman, 2009).
Interaksi materi dengan berbagai energi seperti energi panas, energi radiasi, energi kimia dan energi listrik selalu memberikan sifat-sifat yang spesifik untuk setiap unsur. Besarnya perubahan yang terjadi biasanya sebanding dengan jumlah unsur atau persenyawaan yang terdapat di dalamnya. Proses interaksi ini mendasari analisis spektrofotometri atom yang dapat berupa emisi dan absorpsi (Gandjar dan Rohman, 2009). Prinsip kerja instrumen SSA dapat dilihat pada Gambar 2.4.
