PENGARUH PEMBERIAN CURCUMINOID TERHADAP EKSPRESI SUPER OXIDE DISMUTASE (SOD) PADA FIBROBLAS KOKLEA
RATTUS NORVEGICUS MODEL DIABETES MELLITUS
Tesis
Oleh ANA MARIA NIM 117041161
PROGRAM MAGISTER KEDOKTERAN KLINIK TELINGA, HIDUNG, TENGGOROK, KEPALA DAN LEHER FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGARUH PEMBERIAN CURCUMINOID TERHADAP EKSPRESI SUPER OXIDE DISMUTASE (SOD) PADA FIBROBLAS KOKLEA
RATTUS NORVEGICUS MODEL DIABETES MELLITUS
Tesis
Diajukan untuk Melengkapi Tugas dan Memenuhi Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar Magister dalam
Bidang Ilmu Telinga, Hidung, Tenggorok, Kepala Leher
Oleh ANA MARIA NIM 117041161
PROGRAM MAGISTER KEDOKTERAN KLINIK TELINGA, HIDUNG, TENGGOROK, KEPALA DAN LEHER FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Medan, 12 Juli 2017
Tesis dengan judul
PENGARUH PEMBERIAN CURCUMINOID TERHADAP EKSPRESI SUPER OXIDE DISMUTASE (SOD) PADA FIBROBLAS KOKLEA RATTUS NORVEGICUS MODEL
DIABETES MELLITUS
Telah disetujui dan diterima baik oleh Komisi Pembimbing
Ketua
Dr. dr. Tengku Siti Hajar Haryuna, Sp.T.H.T.K.L.
NIP: 197906202002122003
Anggota
Prof. Dr. dr. Delfitri Munir, Sp.T.H.T.K.L. (K)
NIP: 19540126 198403 1 001
Diketahui oleh
Ketua Departemen T.H.T.K.L. Plt. Ketua Program Studi T.H.T.K.L.
Dr. dr. Tengku Siti Hajar Haryuna, Sp.T.H.T.K.L. dr. Adlin Adnan, Sp.T.H.T.K.L. (K)
NIP: 197906202002122003 NIP: 196007171987101001
Dekan Program Magister Kedokteran Klinik Ketua Program Studi
Dr. dr. Aldy Safruddin Rambe, Sp.S. (K) Dr.dr. Rodiah Rahmawaty Lubis, M.Ked (Oph), Sp.M(K)
vii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas limpahan
kasih setia dan penyertaanNya yang tidak berkesudahan sehingga saya dapat menyelesaikan tesis saya yang berjudul “Pengaruh Pemberian Curcuminoid Terhadap Ekspresi Super Oxide Dismutase (SOD) pada Fibroblas Koklea Rattus Norvegicus Model Diabetes Mellitus” sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan untuk memperoleh
gelar Magister bidang Ilmu Telinga Hidung Tenggorok Kepala Leher di
Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara.
Dengan telah selesainya tesis ini, maka dengan hati yang tulus dan
penuh rasa syukur, terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan
yang setinggi-tingginya saya ucapkan kepada:
Yang terhormat Dr. dr. Tengku Siti Hajar Haryuna, Sp.T.H.T.K.L.,
sebagai Ketua Pembimbing saya yang telah banyak meluangkan waktu,
tenaga dan pikiran untuk membimbing dengan penuh kesabaran dan
perhatian, memperluas wawasan dan pengetahuan, sehingga tesis ini
dapat terselesaikan. Beliau telah banyak memberikan kesempatan,
dukungan dan selalu memotivasi secara terus-menerus, tidak hanya pada
bidang keilmuan, tapi pada semua aspek kehidupan dan bagaimana
menjalani hidup serta berperilaku. Semoga Tuhan Yang Maha Esa
senantiasa melimpahkan berkat dan rahmatNya kepada beliau.
Yang terhormat Prof. Dr. dr. Delfitri Munir, Sp.T.H.T.K.L.(K), atas
kesediaanya menjadi Anggota Pembimbing yang yang telah memberikan
waktu, tenaga, pikiran untuk memotivasi dan memberikan pengarahan,
memperluas keilmuan serta memberikan dukungan moril, sehingga tesis
ini dapat terselesaikan. Semoga Tuhan Yang Maha Esa senantiasa
melimpahkan berkat dan rahmatNya kepada beliau.
Yang terhormat Dr. dr. Juliandi Harahap M. A. sebagai Pembimbing
Ahli yang banyak memberikan bantuan, bimbingan dan masukan dalam
bidang metodologi penelitian dan statistik.
Yang terhormat para penguji saya, Dr. dr. Farhat, M. Ked. (ORL-HNS),
viii
yang telah bersedia memberikan penilaian dan masukan demi
sempurnanya tesis ini.
Dengan telah berakhirnya masa pendidikan Magister saya, pada
kesempatan yang berbahagia ini perkenankanlah saya menyampaikan
penghargaan dan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
Yang terhormat Rektor Universitas Sumatera Utara Prof. Dr. Runtung
Sitepu, SH., MH yang telah memberikan kesempatan kepada saya untuk
mengikuti Program Magister Bidang Ilmu Telinga Hidung Tenggorok
Kepala Leher di Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara.
Yang terhormat Dekan Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera
Utara Dr. dr. Aldy Safruddin Rambe, Sp.S (K) atas kesempatan yang
diberikan kepada saya untuk mengikuti Program Magister Bidang Ilmu
Telinga Hidung Tenggorok Kepala Leher di Fakultas Kedokteran
Universitas Sumatera Utara.
Yang terhormat Direktur Rumah Sakit Umum Pusat H. Adam Malik
Medan, yang telah mengizinkan dan memberikan kesempatan kepada
saya untuk belajar dan bekerja di lingkungan Rumah Sakit ini.
Yang terhormat Ketua Departemen Telinga Hidung Tenggorok Kepala
Leher Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara Dr. dr. Tengku Siti
Hajar Haryuna, Sp.T.H.T.K.L. dan yang terhormat Pelaksana tugas Ketua
Program Studi Telinga Hidung Tenggorok Kepala dan Leher Fakultas
Kedokteran Universitas Sumatera Utara dr. Adlin Adnan, Sp.T.H.T.K.L. (K)
yang telah memberikan izin, kesempatan dan ilmu kepada saya dalam
mengikuti Program Magister Bidang Ilmu Telinga Hidung Tenggorok
Kepala Leher di Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara sampai
selesai.
Yang terhormat seluruh supervisor di jajaran Departemen Telinga
Hidung Tenggorok Kepala dan Leher Fakultas Kedokteran Universitas
Sumatera Utara, Prof. dr. Ramsi Lutan, Sp.T.H.T.K.L. (K), dr. Yuritna
Haryono, Sp.T.H.T.K.L. (K), Prof. dr. Askaroellah Aboet, Sp.T.H.T.K.L. (K),
Prof. Dr. dr. Abdul Rachman Saragih, Sp.T.H.T.K.L. (K), dr. Mangain
ix
Linda Irwani Adenin, Sp.T.H.T.K.L., dr. Ida Sjailandrawati Harahap,
Sp.T.H.T.K.L., dr. Adlin Adnan, Sp.T.H.T.K.L. (K), dr. Rizalina Arwinati
Asnir, Sp.T.H.T.K.L. (K), FICS, dr. Siti Nursiah, Sp.T.H.T.K.L. (K), dr.
Andrina Yunita Murni Rambe, Sp.T.H.T.K.L. (K), dr. Harry Agustaf Asroel,
M.Ked (ORL-HNS), Sp.T.H.T.K.L. (K), Dr. dr. Farhat, M.Ked (ORL-HNS),
Sp.T.H.T.K.L. (K), FICS, Dr. dr. Tengku Siti Hajar Haryuna, Sp.T.H.T.K.L.,
dr. Aliandri, Sp.T.H.T.K.L., dr. Ashri Yudhistira, M.Ked (ORL-HNS),
Yuliani Mardiati Lubis, Sp.T.H.T.K.L. dan dr. Vive Kananda, Sp.T.H.T.K.L.
beserta yang terhormat seluruh supervisor rumah sakit jejaring yang telah
banyak memberikan bimbingan dalam ilmu dan pengetahuan, baik secara
teori maupun keterampilan, yang kiranya sangat bermanfaat bagi saya
dikemudian hari kelak.
Terima kasih dan hormat yang tidak terhingga serta cinta yang tak
terukur saya kepada kedua orang tua Ayahanda L. Manurung dan Ibunda
A. Situmorang yang dengan penuh kasih sayang membesarkan dan
dengan penuh perjuangan memberikan pendidikan serta senantiasa
memanjatkan doa yang tulus bagi keberhasilan saya. Semoga Tuhan
Yang Maha Esa senantiasa melimpahkan berkat dan kasih karunia
kepada mereka.
Yang terhormat kedua mertua saya Prof. dr. Pengarapen Tarigan, Sp.
PD-KGEH, FINASIM dan R. br. Ginting yang telah memberikan dorongan
semangat kepada saya sehingga pendidikan ini dapat selesai.
Kepada suami saya dr. Iman Randal Tarigan, Sp. PD saya ucapkan
terimakasih atas kesabaran, ketabahan, pengertian dan dorongan
semangat yang tiada henti-hentinya sehingga pendidikan ini dapat selesai.
Kepada kakak-kakak dan adik saya, dr. Monang P. Manurung, Marlina
x
Mathilda dan Liber Javwenoel Banjarnahor SP saya mengucapkan terima
kasih atas limpahan kasih sayang dan tak henti-hentinya memberikan
dorongan serta doa kepada saya.
Terima kasih pada teman-teman sejawat Program Pendidikan Dokter
Spesialis Telinga Hidung Tenggorok Kepala dan Leher Fakultas
Kedokteran Universitas Sumatera Utara.
Terima kasih kepada semua pihak yang telah banyak membantu, baik
langsung maupun tidak langsung, handai taulan dan para sejawat yang
tidak dapat saya sebutkan satu persatu, hanya Tuhan Yang Maha Esa
yang mampu memberikan balasan terbaik.
Semoga tesis ini dapat memberi sumbangan yang berharga bagi
perkembangan dunia ilmu pengetahuan dan bermanfaat bagi orang
banyak. Semoga Tuhan Yang Maha Esa senantiasa memberi berkat dan
karuniaNya kepada kita semua. Amin.
Medan, Juli 2017
Penulis
xi ABSTRAK
Tujuan: Penelitian ini bertujuan untuk melihat potensi curcuminoid sebagai antioksidan untuk meningkatkan ekspresi super oxide dismutase
(SOD) pada fibroblas dinding lateral koklea pada tikus model diabetes
mellitus.
Metode: Dua puluh empat tikus jantan Rattus norvegicus galur wistar dibagi secara acak menjadi enam kelompok: Kelompok 1 : kelompok
kontrol, kelompok 2 : kelompok model diabetes, kelompok 3 dan 4
kelompok diabetes yang mendapatkan terapi curcuminoid masing –
masing 200 dan 400 mg / kgbb selama 5 hari, kelompok 5 dan 6 kelompok
diabetes yang mendapatkan terapi curcuminoid masing – masing 200 dan
400 mg/kg bb selama 10 hari. Induksi diabetes menggunakan injeksi
streptozotocin 60 mg/kg bb intraperitoneal. Curcuminoid yang digunakan
berasal dari Curcuma longa L. dengan kadar curcuminoid 28,1 ± 1,0)% b/b
dibandingkan standar. Semua tikus diterminasi dan dilakukan nekropsi
pada tulang temporal seluruh sampel dan dilakukan pemeriksaan
imunohistokimia untuk menentukan ekspresi SOD.
Hasil: Terjadi penurunan ekspresi SOD pada kelompok model diabetes tanpa pemberian curcuminoid. Pemberian curcuminoid dengan dosis 200
dan 400 mg/kg bb selama 5 dan 10 hari menyebabkan perbedaan
ekspresi SOD yang bermakna secara statistik (p < 0.05) dibandingkan
dengan kelompok model diabetes tanpa pemberian curcuminoid. Tidak
dijumpai perbedaan yang bermakna dalam hal perbedaan dosis dan
durasi pemberian curcuminoid terhadap ekspresi SOD.
Kesimpulan: Curcuminoid dapat bekerja sebagai antioksidan dalam keadaan stres oksidatif akibat diabetes melitus melalui peningkatan
xii ABSTRACT
Objective: The aim of this study was to investigate the potential of curcumin as an antioxidant to increase the expressions of SOD in
fibroblasts of the cochlear lateral wall in rat models of diabetes mellitus. Materials and Methods: Twenty-four male Wistar rats Rattus norvegicus were randomly divided into six groups: Group 1 as the control group;
Group 2 as the diabetic group; Group 3 and 4 as the diabetic groups
received curcumin therapy 200 and 400 mg/kg b.w. for 3 days,
respectively; Group 5 and 6 as the diabetic groups received curcumin
therapy 200 and 400 mg/kg b.w. for 8 days, respectively. Induction of
diabetes using injection of streptozotocin 60 mg / kg b.w intraperitoneally.
The curcuminoid used was obtained from Curcuma longa L. with
curcuminoid content of 28.1 ± 1.0)% w / w compared to the standard. All
rats underwent termination and necropsy procedure on their temporal
bones for immunohistochemical assay to determine the expressions of
SOD.
Results : The decreased expression of SOD was detected in the diabetic group (without curcumin treatment). The treatment of curcumin at doses of
200 and 400 mg/kg b.w. for 3 and 8 days led to significant differences (p <
0.05) in the expressions of the SOD compared to diabetic group (without
curcumin treatment). No significant differences were found in terms of
dose and duration of curcumin administration on the expressions of SOD. Conclusion : Curcumin may act as an antioxidant against oxidative stress due to diabetes mellitus via increased expressions of SOD on cochlear
fibroblasts in rat models of diabetes mellitus.
xiii
2.4 Gangguan Pendengaran pada Diabetes Mellitus... 17
2.5 Respon Stres Oksidatif Seluler ... 20
2.5.1 Gejala klinis dan diagnosis ... 24
2.6 Pembentukan Reactive Oxygen Species pada Diabetes Mellitus ... 29
2.7 Curcuminoid ... 33
2.7.1 Sifat kimia dan fisik curcuminoid ... 34
2.7.2 Target molekuler curcuminoid ... 35
2.7.3 Target penyakit curcuminoid ... 36
2.8 Penggunaan Streptozotocin untuk Membuat Hewan Coba Model Diabetes Mellitus ... 39
2.9 Kerangka Konsep ... 42
2.10 Hipotesis Penelitian ... 43
BAB 3 METODE PENELITIAN ... 44
3.1 Jenis dan Rancangan Penelitian... 44
3.2 Tempat dan Teknik Pengambilan Data Penelitian ... 44
3.2.1 Tempat Penelitian ... 44
3.2.2 Teknik Pengambilan Data ... 44
3.3 Variabel Penelitian ... 45
3.3.1 Variabel bebas ... 45
3.3.2 Variabel terikat ... 45
3.3.2 Variabel terkendali ... 45
3.4 Sampel Penelitian ... 45
xiv
3.4.2 Pengelompokan Sampel ... 46
3.4.2 Teknik Pengambilan Sampel ... 47
3.5 Definisi Operasional Penelitian ... 48
3.6 Alat dan Bahan Penelitian ... 49
3.6.1 Hewan coba yang dikenai perlakuan ... 49
3.6.2 Bahan perlakuan ... 49
3.6.3 Alat dan bahan pemeriksaan laboratorium... 50
3.7 Prosedur Penelitian ... 50
3.7.1 Tahapan persiapan ... 50
3.7.2 Prosedur induksi diabetes menggunakan streptozotocin ... 51
3.7.3 Prosedur pemberian curcuminoid ... 51
3.7.4 Perlakuan pada tikus ... 52
3.7.5 Prosedur pengambilan jaringan koklea tikus ... 52
3.7.6 Pemeriksaan laboratorium ... 52
3.7.7 Penghitungan sel pada pemeriksaan imunohistokimia ... 54
3.8 Alur Penelitian ... 55
3.9 Analisis Statistik ... 56
BAB 4 HASIL PENELITIAN ... 57
4.1 Profil Ekspresi SOD pada Fibroblas Koklea Tikus Model Diabetes Melitus ... 57
4.2 Pengecatan Hematoksilin Eosin Fibroblas Dinding Lateral Koklea ... 59
4.3 Hasil Uji Curcuminoid dalam Meningkatkan Ekspresi SOD pada Fibroblas Koklea Model Diabetes Melitus ... 60
BAB 5 PEMBAHASAN ... 64
5.1 Pengaruh Curcuminoid terhadap Ekspresi SOD pada Fibroblas Koklea Rattus norvegicus ... 64
5.2 Keterbatasan Penelitian ... 68
BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN ... 69
6.1 Kesimpulan ... 69
6.2 Saran ... 70
DAFTAR PUSTAKA ... 71
LAMPIRAN ... 80
Lampiran 1. Data Sampel Penelitian ... 80
Lampiran 2. Hasil Analisis Statistik ... 81
Lampiran 3. Personalia Penelitian ... 83
xv
DAFTAR SINGKATAN
4-HNE : 4-hidroksinonenal
AGEP : Advanced glycation end products
BERA : Brainstem evoked response audiometry
BSA : Bovine serum albumin
CAT : Catalase
CML : N(6) – Carboxymethyllysine
CMC : Carboxy Methyl Cellulose
CSF : cairan serebrospinalis
Cu/Zn-SOD : Copper/zinc superoxide dismutase
DAB : Diaminobenzidine
DAG : Diacylglycerol
DM : Diabetes Melitus
dB : decibel
DNA : Deoxyribonucleic acid
DSPN : distal symmetric polyneuropathy
EC-SOD : Extracelular superoxide dismutase
ED : Effective Dose
EDTA : Ethylenediaminetetraacetic acid
ER : reticulum endoplasma
eNOS : Uncoupled constitutive nitric oxide synthase
FADH2 : 5-10 methylenetetrahydrofolate reductase
FBS : Fetal bovine serum
GST : Glutathione S-transferase
xvi
GPx : Glutathione peroxidase
GSSG : Gluthathione disulfide / Gluthathione S-S gluthathione
GSHPx : Gluthathione peroxidase
H2O2 : Hidrogen peroksida
HE : Hematoxillin Eosin
HO-1 : Heme oxygenase 1
IDF : International Diabetes Federation
KGD : Kadar gula darah
LET : Linear energy transfer
MCH : Mean Corpuscular Hemoglobin
MDA : Malondialdehid
Mn-SOD : Manganese superoxide dismutase
NADPH : Nicotine adenine dinucleotide phosphate
NGT : Nasogastric tube
NO : Nitrit oksida
NOX – 4 : NAD(P)H oxidase-4
Nrf2 : Nuclear factor E-2 related factor
OAE : Otoaccoustic emission
OD : Optical density
O2- : Superoksida
OH• : Radikal hidroksil
PKC : Protein kinase C
ROS : Reactive oxygen species
PBS : Phosphate buffered saline
xvii
PTU : 6-propyl-2thiouracil
PUFA : Polyunsaturated fatty acids
RNA : Ribonucleic acid
SOD : Superoxide dismutase
SPL : Sound pressure level
SPSS : Statistical Package for the Social Sciences
STZ : Streptozotocin
US FDA : United Stated Food and Drug Association
xviii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Anatomi Koklea dan Organ Korti ... 10
Gambar 2.2 Lebar Membran Basilaris dari Basal ke Apeks ... 12
Gambar 2.3 Model Membran Basilaris dengan Organ Corti ... 13
Gambar 2.4 Skema Potong Lintang Sel Rambut Luar (A) dan Sel Rambut Dalam (B) ... 14
Gambar 2.5 Sel Rambut Luar dan Dalam Dilihat dengan Mikroskop Elektron ... 15
Gambar 2.6 Sumber Radikal Bebas ... 20
Gambar 2.7 Molekul ROS serta Reaksi Formasi dan Detoksifikasinya . 21 Gambar 2.8 Struktur Kimia Cu/Zn-SOD (SOD1) ... 26
Gambar 2.9 Struktur Kimia Mn-SOD (SOD2) ... 26
Gambar 2.10 Aktivasi Signaling Berbagai Mekanisme dalam Sel Akibat Hiperglikemia ... 29
Gambar 2.11 Hubungan antara Pembentukan Oksidan, Aktivitas Antioksidan dan Stres Oksidatif pada DM ... 29
Gambar 2.12 Struktur Molekul Komponen Curcuminoid ... 34
Gambar 2.13 Target Molekuler Curcumin ... 35
Gambar 2.14 Kerangka Konsep Penelitian ... 39
Gambar 2.15 Alur Prosedur Penelitian ... 54
Gambar 4.1 Nilai Rerata Ekspresi SOD pada Fibroblas Dinding Lateral Koklea Tiap Kelompok Perlakuan ... 56
Gambar 4.2 Penampang Dinding Lateral Koklea Rattus Norvegicus (tanda panah) dengan Pengecatan HE (perbesaran 4) ... 59
Gambar 4.3 Penampang Dinding Lateral Koklea Rattus Norvegicus (tanda panah) dengan Pengecatan Imunohistokimia (perbesaran 4) ... 59
xviiii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Kriteria diagnosis Diabetes Mellitus ... 9 Tabel 2.2 Komposisi Cairan Koklea ... 11 Tabel 4.1 Nilai Rerata dan Standar Deviasi Ekspresi SOD antara
kelompok ... 62 Tabel 4.2 Hasil Uji ANOVA terhadap Ekspresi SOD pada Setiap
