BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Diabetes Melitus (DM) sudah menjadi masalah kesehatan global. Berbagai studi epidemiologis menunjukkan adanya kecenderungan bahwa angka prevalensi penderita DM semakin bertambah diseluruh dunia.
World Health Organization (WHO) memperkirakan prevalensi global DM akan meningkat dari 171 juta orang pada tahun 2000 menjadi 366 juta tahun 2030. Negara- Negara Asia menyumbang lebih dari 60% populasi penyandang DM diseluruh dunia. Indonesia sendiri termasuk kedalam 10 besar negara yang paling banyak menderita DM, setelah China, India, Amerika Serikat, Brazil dan Rusia pada tahun 2013. Diperkirakan jumlah penyandang DM di Indonesia akan meningkat dari 8,4 juta pada tahun 2000 menjadi sekitar 21,3 juta pada tahun 2030. International Diabetes Federation (IDF) dalam atlas diabetes tahun 2012 menunjukkan bahwa di Indonesia prevalensi penderita DM diperkirakan akan mengalami peningkatan sebanyak 2-3 kali lipat pada tahun 2030 (Perkeni, 2011; IDF, 2013, Ramachandran et al., 2012).
Diabetes mellitus merupakan suatu penyakit metabolik kronik degeneratif yang disebabkan oleh defisiensi insulin absolut akibat kerusakan sel β pankreas (DM tipe 1) atau defisiensi relatif akibat penggunaan insulin yang tidak efektif (DM tipe 2) (Perkeni, 2011; ADA, 2014).
Kakarlapudi et.al (2003) mendapatkan bahwa prevalensi DM pada grup dengan tuli sensorineural sebanyak 23%, sedangkan pada grup tanpa gangguan pendengaran sebanyak 19%. Prevalensi tuli sensorineural pada grup dengan DM sebanyak 13,1% sedangkan pada grup non DM sebesar 10,3%, dimana hal ini bermakna secara statistik. Di RS H. Adam Malik Medan, penelitian oleh Yarisman (2014) juga mendapatkan perbedaan yang bermakna secara statistik terjadinya gangguan pendengaran pada penderita DM dibandingkan dengan subjek normal.
Berbagai penelitian telah dilakukan untuk melihat adanya gangguan pendengaran pada penderita DM dan menunjukkan adanya korelasi positif. Penderita DM dengan komplikasi mikroangiopati mengalami gangguan pendengaran yang memiliki ciri progresif lambat, bilateral simetris, sensorineural (lesi koklear) terutama pada frekuensi tinggi (Cullen & Cinnamond, 1993). Selain itu penelitian lebih lanjut pada hewan coba menunjukkan hubungan yang signifikan antara DM dengan kerusakan telinga bagian dalam dan kerusakan struktur sel rambut luar yang diakibatkan oleh keadaan hiperglikemia (Rust et al., 1991). Penelitian lain memperlihatkan adanya abnormalitas histologis berupa degenerasi organ korti dan sel – sel ganglion spiralis yang berkaitan dengan hiperglikemia dan obesitas (Lee et al., 2008). Penelitian histopatologis tulang temporal manusia dari pasien penderita diabetes menunjukkan adanya penebalan membrana basalis kapiler, hilangnya sel rambut luar dan sel rambut dalam, atrofi sel-sel ganglion spiralis, edema serta atrofi sel intermediet dan sel marginal pada stria vaskularis (Fukushima et al., 2006).
vaskularisasi koklea. Penebalan membran basilaris dan kapiler pada stria vaskularis serta aterosklerosis arteri auditori interna ditemukan pada koklea penderita DM tetapi tidak dijumpai pada non penderita DM (Bainridge, Cheng & Cowie, 2010).
Hiperglikemia dipercaya merupakan faktor risiko utama yang berperan dalam perkembangan dan progresivitas komplikasi mikrovaskuler pada DM. Kontrol intensif terhadap terhadap kadar glukosa darah terbukti memperlambat onset dan perkembangan komplikasi mikrovaskuler tersebut. Hal ini menunjukkan bahwa faktor metabolik yang berkaitan dengan hiperglikemia memicu terjadinya komplikasi mikrovaskuler. Beberapa jalur biokimia telah diteliti untuk melihat efek hiperglikemia, yaitu jalur aktivasi diacylglycerol (DAG), protein kinase C (PKC), peningkatan
polyol, peningkatan stress oksidatif dan overproduksi advanced glycation end products (AGEP). Jalur-jalur biokimia tersebut berkaitan erat dengan stress oksidatif, yang mengakibatkan kerusakan vaskuler Beberapa penelitian membuktikan bahwa semua jalur tersebut diaktivasi oleh overproduksi ROS oleh mitokondria. (Noh & King, 2007; Aronson, 2008; Giacco & Brownlee, 2010).
Gangguan pendengaran yang berkaitan dengan DM dapat berupa kerusakan metabolisme glukosa dan berhubungan dengan hiperaktivitas oksigen radikal bebas dan menyebabkan terjadinya stress oksidatif. Stress oksidatif ini berhubungan dengan terjadinya apoptosis pada sel neuron, yang mendasari terjadinya komplikasi neuropati akibat DM. Pada DM neuron tidak hanya rusak, tetapi juga mengalami gangguan dalam proses regenerasi, terutama neuron serat kecil. Stress oksidatif meningkat pada keadaan dimana terjadi peningkatan produksi radikal bebas dan/atau
mekanisme kerusakan antioksidan (Aladag et al., 2009).
tidak berpasangan pada orbit terluar sehingga bersifat tidak stabil. Radikal bebas berusaha menstabilkan diri dengan mengambil elektron dari molekul lain. Pada keadaan normal terjadi keseimbangan antara pembentukan ROS dan aktivitas antioksidan di dalam. Jika keseimbangan tersebut terganggu akan menimbulkan stres oksidatif yang dapat menyebabkan kerusakan komponen komponen sel (Chong, Low & Pervaiz, 2014).
Superoksida (O2-), hidrogen peroksida (H2O2), dan nitrit oksida (NO) merupakan tiga spesies radikal bebas reaktif oksigen (ROS) yang penting dalam keadaan fisiologis, tetapi dipercaya dapat mempercepat proses penuaan dan memperantarai degenerasi seluler akibat berbagai penyakit tertentu. Zat-zat tersebut dapat merusak protein, lipid dan DNA yang berakibat pada kerusakan makromolekul seluler (Chong, Low & Pervaiz, 2014).
ROS dianggap sebagai salah satu penyebab utama di dalam proses kematian sel koklea akibat hiperglikemia. Stres jaringan akibat hiperglikemia menyebabkan pembentukan ROS berlebih sebagai produk sampingan aktivitas metabolik yang pada akhirnya menimbulkan kerusakan jaringan. Penelitian oleh Aladag et.al (2010) yang meneliti status stres oksidatif dalam serum pasien DM tipe 2 mendapatkan hasil bahwa stres oksidatif kemungkinan berperan dalam proses terjadinya gangguan pendengaran pada pasien DM.
Mekanisme pertahanan lini pertama terhadap ROS adalah
menghilangkan ROS atau mengubahnya menjadi radikal bebas yang
kurang toksik. Hal ini diperankan oleh enzim SOD yang mampu mengubah
radikal anion superoksida (O2•-) menjadi hidrogen peroksida (H2O2)
dengan proses dismutasi. Dismutasi merupakan istilah yang mengacu
kepada tipe reaksi khusus dimana 2 reaksi yang sama namun berlawanan
terjadi pada 2 molekul yang terpisah. Enzim SOD mampu mengambil 2
molekul radikal anion superoksida (O2•-) lalu melepaskan elektron ekstra
pada salah 1 molekul dan menempatkannya pada molekul lainnya,
berkurang lalu membentuk molekul oksigen normal, sedangkan molekul
lainnya memiliki elektron ekstra. Molekul yang memiliki elektron ekstra
kemudian secara cepat mengambil 2 ion hidrogen untuk membentuk
hidrogen peroksida (H2O2) (Evans & Halliwell, 1999; Goodsell, 2007).
Hidrogen peroksida (H2O2) merupakan produk produk reduksi parsial dari O2, yang dihasilkan sebagai produk sampingan dari berbagai proses biologis (D'Autreaux dan Toledano, 2007;. Giorgio et al, 2007; Rhee, 2006). Sebagai contoh, reduksi satu elektron O2 yang terjadi sebagai akibat dari kebocoran elektron dari mitokondria atau oksigenasi molekul organik dengan enzim sitokrom P450 pada awalnya menghasilkan anion superoksida (O2-•), yang kemudian secara spontan atau enzimatik (melalui superoxide dismutase) dikonversi ke H2O2. Hidrogen peroksida kemudian direduksi lebih lanjut menjadi radikal hidroksil (OH•) melalui reaksi Fenton dengan adanya ion Cu2+ atau Fe2+. Hidrogen peroksida, merupakan anion superoksida dan radikal hidroksil yang secara umum dikenal sebagai spesies oksigen reaktif (ROS). Secara umum, ROS beracun bagi sel-sel karena kecenderungannya untuk menyebabkan kerusakan makromolekul. Meskipun H2O2 adalah oksidan ringan dan paling kurang reaktif dibandingkan ROS yang lainnya, semua sel aerob dilengkapi dengan berbagai enzim untuk mengeliminasi H2O2 karena H2O2 sangat mudah dikonversi menjadi radikal hidroksil yang sangat reaktif radikal melalui reaksi Fenton (Rhee et al., 2010).
Target dari kerusakan ROS adalah protein, lipid dan DNA. Membran
plasma merupakan tempat utama reaksi radikal bebas, karena memiliki
struktur yang terdiri dari polyunsaturated fatty acids (PUFA) yang sangat
mudah teroksidasi, dimana peristiwa yang terjadi disebut sebagai
peroksidasi lipid, yang ditandai dengan terbentuknya hidrogen peroksida
(H2O2), epoksida, malondialdehid (MDA) dan lain sebagainya (Henderson,
Hu & Bielefeld, 2008).
termasuk ikatan kovalen terhadap protein, RNA dan DNA. MDA merupakan produk peroksidasi lipid yang relatif konstan terhadap proporsi peroksidasi lipid, oleh karena itu merupakan indikator yang tepat untuk mengetahui tingkat proses peroksidasi lipid in vivo, sebagai penanda biologik stres oksidatif (Zhang et al., 2002; Ayala, Munoz & Arguelles, 2014).
Curcumin merupakan zat pigmen kuning yang diekstrak dari rimpang yang umumnya berasal dari spesies Curcuma longa L. (kunyit) dan
Curcuma xanthorrhiza Roxb (temulawak) (Lao, et al., 2006). Salah satu komponen kimia dalam kunyit yang berkhasiat sebagai obat adalah
curcuminoid (Sidik, Mulyono & Ahmad, 1995). Curcumin
(diferuloylmethane) berupa senyawa fenolik alami yang biasa digunakan sebagai bumbu, aditif, dan pewarna makanan. Curcumin tercatat merupakan obat tradisional India. Senyawa ini telah dilaporkan memiliki sifat antioksidan, anti-inflamasi, antimikroba, dan antikanker dan dengan demikian memiliki efek perlindungan yang potensial terhadap berbagai macam penyakit. Curcumin telah terbukti menjadi scavenger yang dapat menetralisir berbagai spesies ROS termasuk anion superoksida, radikal hidroksil, dan nitrogen dioksida radikal. Berbagai enzim, termasuk
glutathione S-transferase (GST), heme oxygenase 1 (HO-1), superoxide dismutase (SOD), glutathione reduktase (GR), glutathione peroxidase
(GPx), catalase (CAT), dan nikotinamida adenin dinukleotida fosfat tereduksi (NADPH), melindungi sel dari stres oksidatif oleh detoksifikasi karsinogen atau mengurangi stres oksidan, dan curcumin telah terbukti meningkatkan ekspresi enzim ini dengan menginduksi translokasi faktor-faktor yang berhubungan dengan nuclear factor E-2 related factor (Nrf2) (Molina-Jijón, et al., 2011).
bahwa curcumin memiliki potensi untuk melindungi mitokondria dari ROS akibat disfungsi mitokondria (Molina-Jijón, et al., 2011; Wongeakin, Bhattarakosol & Patumraj, 2014).
Penelitian sebelumnya mengenai penggunaan curcumin sebagai antioksidan oleh Khan & Mahboob (2014) mendapatkan bahwa curcumin
dengan dosis 200 mg/kgbb tikus mampu memperbaiki status enzim antioksidan endogen dan sekaligus menurunkan kadar MDA tikus yang diinduksi dislipidemia. Badan Pengawas Obat dan Makanan Amerika Serikat (US FDA) melalui berbagai penelitian terhadap hewan coba telah menyatakan bahwa penggunaan curcumin sampai dengan 12 g/hari aman dan tidak menimbulkan efek samping, meskipun efikasi penggunaan dosis besar masih dipertanyakan (Malik & Mukherjee, 2014). Oleh sebab itu maka pada penelitian ini digunakan dosis 200 mg/kgbb dan dosis 2x lipatnya yaitu 400 mg/kgbb untuk melihat dosis optimal curcumin sebagai antioksidan.
Menurut penelitian sebelumnya, curcuminoid telah terbukti dapat mencegah dan mengobati kerusakan fibroblas koklea akibat pajanan bising frekuensi 1-10 kHZ pada intensitas 100 dB SPL selama 2 jam berdasarkan penurunan ekspresi MDA dan konsentrasi H2O2 (Haryuna et al., 2015a) serta melalui modulasi SOD dan CAT (Haryuna et al., 2015b). Pada penelitian ini, tikus digunakan sebagai hewan coba. karena prosedur perlakuan dan pemeriksaan akhir berakibat fatal. Tikus juga memiliki kemiripan struktur telinga dalam dengan manusia dan telah digunakan sebagai model hewan coba untuk penelitian penyakit ketulian genetik manusia dan terbukti bermanfaat dalam membantu mengidentifikasi gen yang sesuai pada manusia yang berperan dalam perkembangan sistem auditorius melalui identifikasi genetik dan sekuensnya (Gravel & Ruben, 1996).
curcuminoid terhadap kerusakan fibroblas koklea akibat ROS pada Rattus norvegicus model diabetes mellitus yang dilihat melalui aktivitas H2O2 dan ekspresi MDA.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang penelitian yang telah diuraikan diatas, dapat dirumuskan masalah penelitian yaitu apakah curcuminoid dapat mencegah kerusakan fibroblas koklea Rattus norvegicus model DM berdasarkan penurunan konsentrasi H2O2dan ekspresi MDA?
1.3 Tujuan Penelitian 1.3.1 Tujuan umum
Membuktikan curcuminoid sebagai herbal yang efektif dan aman untuk memperbaiki kerusakan fibroblas koklea pada penderita DM ditinjau dari penurunan konsentrasi H2O2 serum dan ekspresi MDA fibroblas koklea.
1.3.2 Tujuan khusus
1. Membuktikan curcuminoid dapat menurunkan konsentrasi H2O2 serum pada Rattus norvegicus model diabetes mellitus.
2. Membuktikan curcuminoid dapat menurunkan ekspresi MDA fibroblas koklea pada Rattus norvegicus model diabetes mellitus. 3. Membuktikan curcuminoid dosis 400 mg/kgbb/ekor/hari lebih baik
dibandingkan dosis 200 mg/kgbb/ekor/hari dalam menurunkan konsentrasi H2O2 serum pada Rattus norvegicus model diabetes mellitus.
4. Membuktikan curcuminoid dosis 400 mg/kgbb/ekor/hari lebih baik dibandingkan dosis 200 mg/kgbb/ekor/hari dalam menurunkan ekspresi MDA fibroblas koklea pada Rattus norvegicus model diabetes mellitus.
6. Membuktikan curcuminoid 200 mg/kgbb/ekor/hari yang diberikan selama 10 hari lebih baik dibandingkan dengan curcuminoid 200 mg/kgbb/ekor/hari yang diberikan selama 5 hari dalam menurunkan ekspresi MDA fibroblas koklea pada Rattus norvegicus model diabetes mellitus.
7. Membuktikan curcuminoid 400 mg/kgbb/ekor/hari diberikan selama 10 hari lebih baik dibandingkan dengan curcuminoid 400 mg/kgbb/ekor/hari yang diberikan selama 5 hari dalam menurunkan konsentrasi H2O2 serum pada Rattus norvegicus model diabetes mellitus.
8. Membuktikan curcuminoid 400 mg/kgbb/ekor/hari yang diberikan selama 10 hari lebih baik dibandingkan dengan curcuminoid 400 mg/kgbb/ekor/hari yang diberikan selama 5 hari dalam menurunkan ekspresi MDA fibroblas koklea pada Rattus norvegicus model diabetes mellitus.
1.4 Manfaat Penelitian
1.4.1 Mendapatkan penjelasan tentang perubahan molekuler berupa ekspresi dan aktivitas oksidan pada fibroblas koklea akibat hiperglikemia.
1.4.2 Mendapatkan penjelasan tentang perubahan molekuler berupa ekspresi dan aktivitas oksidan pada fibroblas koklea akibat hiperglikemia yang diterapi dengan curcuminoid.
1.4.3 Jika pada hewan percobaan dapat dibuktikan bahwa curcuminoid
