EFEK JAMUR TIRAM PUTIH (Pleurotus ostreatus) TERHADAP SEL BETA PANKREAS TIKUS WISTAR JANTAN MODEL DIABETES MELLITUS TIPE 2 YANG DIBERI PAKAN TINGGI
LEMAK DAN STREPTOZOTOCIN DOSIS RENDAH
T E S I S
OLEH
NINGRUM WAHYUNI 117008006/BM
PROGRAM STUDI MAGISTER (S-2) ILMU BIOMEDIK FAKULTAS KEDOKTERAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
EFEK JAMUR TIRAM PUTIH (Pleurotus ostreatus) TERHADAP SEL BETA PANKREAS TIKUS WISTAR JANTAN MODEL DIABETES MELLITUS TIPE 2 YANG DIBERI PAKAN TINGGI LEMAK DAN
STREPTOZOTOCIN DOSIS RENDAH
T E S I S
Untuk melengkapi persyaratan memperoleh Gelar Magister Biomedik
dalam Program Studi Magister Ilmu Biomedik
pada Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara
Oleh
NINGRUM WAHYUNI 117008006/ BM
PROGRAM STUDI MAGISTER (S-2) ILMU BIOMEDIK FAKULTAS KEDOKTERAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
Judul Tesis
:
EFEK JAMUR TIRAM PUTIH (Pleurotus ostreatus) TERHADAP SEL BETA PANKREAS TIKUS WISTAR JANTAN MODEL DIABETES MELLITUS TIPE 2 YANG DIBERI PAKAN TINGGI LEMAK DAN STREPTOZOTOCIN DOSIS RENDAH
Nama : NINGRUM WAHYUNI
Nomor Pokok : 117008006
Program Studi : ILMU BIOMEDIK
Menyetujui Komisi Pembimbing,
(Prof.Dr.Drs.Syafruddin Ilyas, M. Biomed) (dr.Alya Amila Fitrie,M.Kes,Sp.PA) Ketua Anggota
Ketua Program Studi Biomedik, Dekan,
(dr. Yahwardiah Siregar, Ph.D) (Prof. dr. Gontar A.Siregar,SpPD,KGEH) NIP : 195508071985032001 NIP : 195402201980111001
Telah diuji pada
Tanggal : 22 Agustus 2014
PANITIA PENGUJI TESIS
KETUA : Prof. Dr. Drs. Syafruddin Ilyas, M. Biomed Anggota : 1. dr. Alya Amila Fitrie, M.Kes, Sp.PA
2. Dr. M. Pandapotan Nasution, MPS, Apt 3. dr. Mardianto, Sp.PD-KEMD, FINASIM
EFEK JAMUR TIRAM PUTIH (Pleurotus Ostreatus) TERHADAP SEL BETA PANKREAS TIKUS WISTAR JANTAN MODEL DIABETES MELLITUS TIPE 2
YANG DIBERI PAKAN TINGGI LEMAK DAN STREPTOZOTOCIN DOSIS RENDAH
ABSTRAK
Latar belakang: Selama lebih dari 30 tahun terakhir, jumlah penderita diabetes melitus meningkat dua kali lipat secara global. Menurut data Global Prevalence of Diabetes (2000), jumlah penderita DM di Indonesia diperkirakan mencapai angka 21,3 juta pada tahun 2030. Disfungsi jaringan adiposa berperan penting pada kejadian resistensi insulin. Jaringan adiposa menghasilkan TNFα; dihubungkan dengan timbulnya resistensi insulin, obesitas dan diabetes. Jamur secara tradisional juga telah digunakan untuk pencegahan diabetes. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efek antioksidan dari jamur Pleurotus ostreatus terhadap sel beta pankreas.
Metode: Penelitian ini adalah penelitian eksperimental dengan rancangan posttest only
control goup design. Subjek penelitian ini adalah 24 ekor tikus Wistar jantan, dibagi menjadi enam kelompok (n = 4 ekor/perlakuan). Grup P0 diberi akuades dan citrate
buffer. Grup P1 diberi pakan tinggi lemak dan STZ dosis rendah (30 mg/kgBB). Grup P2 dan P3 diberi pakan tinggi lemak dan STZ dosis rendah bersamaan dengan ekstrak etanol Pleurotus ostreatus (200mg/kgBB/hari dan 250mg/kgBB/hari). Grup P4 dan P5 diberi pakan tinggi lemak dan STZ dosis rendah, setelah itu diberi ekstrak etanol
Pleurotus ostreatus (200 mg/kgBB/hari dan 250mg/kgBB/hari). Pengukuran KGD dan perhitungan area sel beta pankreas dilakukan pada hari ke 57 setelah perlakuan. Data yang diperoleh kemudian dianalisis dengan uji one way ANOVA.
Hasil: Hasil uji one way ANOVA menunjukkan adanya perbedaan yang bermakna antara keenam kelompok (p<0,05). Hasil uji Post Hoc menunjukkan adanya perbedaan KGD dan jumlah area sel beta pankreas antara kelompok P0 dengan kelompok P1, dan juga antara kelompok P2 dan P3 dengan kelompok P1. Sementara kelompok P4 dan P5 tidak berbeda bermakna dengan P1.
Kesimpulan: Ekstrak etanol jamur Pleurotus ostreatus dapat mencegah kerusakan sel beta pankreas pada dosis 200 dan 250 mg/kgBB tikus namun tidak dapat memperbaiki kerusakan sel beta.
Kata kunci : DM tipe 2, sel beta pankreas, Pleurotus ostreatus, pakan tinggi lemak, KGD
ii THE EFFECT OF ETHANOLIC EXTRACT OF Pleurotus ostreatus TO BETA
CELL PANCREAS IN WISTAR RATS MODEL OF TYPE 2 DIABETES MELLITUS INDUCED BY HIGH FAT DIET AND LOW DOSE
STREPTOZOTOCIN
ABSTRACT
Background: Over the last 30 years, the amount of DM incident has been increased.
According to Global Prevalence of Diabetes (2000) DM incident in Indonesia estimated about 21.3 million in 2030. Adipose tissue dysfunction plays a significant role in the insulin resistance. Adipose tissue produces TNFα lead to the insulin resistance incident, obesity, and diabetes. Traditionally, mushroom has been used to prevent diabetes. This study aimed to perceive the antioxidant effect of Pleurotus ostreatus to the beta cell pancreas.
Methods: This research was an experimental study using randomized control group
posttest only design. Subjects of this research were 24 male Wistar rats and divided into six groups (n=4 rats/treatment). Group P0 just received aquadest and buffer citrate.
Group P1 received high fat diet and low dose STZ. Group P2 and P3 received high fat
diet and low dose STZ together with ethanolic extract of Pleurotus ostreatus (respectively 200mg/body weight/day and 250mg/body weight/day). Group P4 and P5
received high fat diet and low dose STZ, then treated with ethanolic extract of Pleurotus ostreatus (respectively 200mg/body weight/day and 250mg/body weight/day). Blood glucose level measurement and beta cell area calculation were done at 57 day after treatment. Data from this research was analyzed using one way ANOVA.
Results: There were significant difference among six groups (p<0,05). The result of
Post Hoc test for blood glucose level and beta cell area showed the significant difference between P0 with P1, and between P2 and P3 to P1. And P4 and P5 didn’t show
significant difference to P1.
Conclusion: Ethanolic extract of Pleurotus ostreatus prevented beta cell pancreas
damage at 200 and 250 mg/bodyweight but did not ameliorate the beta cell damage.
Key Words: type 2 DM, beta cell pancreas, Pleurotus ostreatus, high fat diet, blood
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tesis ini dengan judul ”Efek Jamur Tiram Putih (Pleurotus ostreatus) terhadap Sel Beta Pankreas Tikus Wistar Jantan Model Diabetes
Mellitus tipe 2 yang Diberi Pakan Tinggi Lemak dan Streptozotocin Dosis Rendah”, sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan jenjang pendidikan Magister pada program studi Ilmu Biomedik Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara. Proses penulisan tesis ini tidak lepas dari bimbingan, bantuan, dukungan dan doa dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya saya sampaikan dengan hormat kepada :
1. Prof. Dr. Syahril Pasaribu, DTMH, MSc (CTM), SpA(K), Rektor Universitas Sumatera Utara
2. Prof. dr. Gontar A. Siregar, SpPD-KGEH., Dekan Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara.
3. Dr. Yahwardiah Siregar, PhD., Ketua Program Studi Biomedik, yang memberi banyak masukan kepada penulis.
4. Prof. DR. Drs. Syafrudin Ilyas, M. Biomed, Ketua Komisi Pembimbing yang senantiasa bersedia meluangkan waktu untuk membimbing, memberikan masukan dan pemikiran dengan penuh kesabaran kepada penulis untuk menyelesaikan tesis ini.
5. dr. Alya Amila Fitrie, M.Kes, Sp.PA, anggota Komisi Pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan, masukan, motivasi dan dukungan kepada penulis untuk menyelesaikan tesis ini.
6. DR. M. Pandapotan Nasution, MPS, Apt., Dosen Pembanding yang juga turut meluangkan waktu dan banyak memberikan masukan, dan motivasi kepada penulis untuk perbaikan tesis ini.
7. dr. Mardianto, Sp.PD-KEMD, FINASIM, Dosen Pembanding yang juga turut meluangkan waktu memberikan masukan untuk perbaikan tesis ini.
8. dr. Mutiara Indah Sari, M.Kes., sekretaris program studi yang banyak membantu penulis memberikan motivasi.
iv 9. Kepada kedua orangtua saya yang sudah banyak membantu baik dalam bidang moril maupun materiil, juga atas doanya selama ini sehingga saya bisa menyelesaikan pendidikan ini.
10. Kepada keluarga saya, terutama suami yang telah bersabar dan mendoakan kemudahan untuk penyelesaian tesis ini hingga rampung.
11. Kepada sahabat-sahabat saya, terima kasih atas pengertian, perhatian, dukungan dan doa sehingga saya bisa menyelesaikan pendidikan ini.
12. Kepada teman-teman seangkatan 2011 yang banyak memberikan dorongan dan motivasi.
13. Kepada seluruh staf Anatomi – Histologi FK UISU yang telah banyak memberikan dukungan, doa dan semangat serta motivasi yang besar.
Masih banyak lagi saudara/i ku yang lain yang tidak mungkin saya sebutkan satu persatu, terima kasih untuk semuanya. Penulis berharap, semoga proses pendidikan yang penulis jalani memberikan manfaat baik bagi penulis sendiri dan bagi orang lain. Penulis berterima kasih atas masukan, saran dan kritikan dari semua pihak guna perbaikan dari penelitian ini.
Medan, Agustus 2014 Penulis
RIWAYAT HIDUP
Nama : Ningrum Wahyuni
Tempat/Tgl Lahir : Medan, 5 April 1984
Agama : Islam
Alamat : Jl. Polonia Komp. Flamingo no-J-11
Medan 20157
Telp : 081265022696
Ayah : Tri Marsono
Ibu : Sudarmawan
Anak ke : 1 dari 3 bersaudara
Email : ningrumwahyuni@gmail.com
PENDIDIKAN:
SD Angkasa 2 Lanud Medan : Tahun 1990-1996 MTs Muhammadiyah Kwalamadu Binjai : Tahun 1996-1999
SMU Negeri 1 Medan : Tahun 1999-2002
Fakultas Kedokteran UISU Medan : Tahun 2003- 2009
PEKERJAAN :
Dosen Tetap Kontrak FK-UISU staff Anatomi Histologi dari tahun 2010 s/d sekarang Dokter IGD RSI Al-Ummah dari tahun 2010 s/d sekarang
vi
DAFTAR ISI
ABSTARK ... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
RIWAYAT HIDUP ... v
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
DAFTAR SINGKATAN ... xiv
BAB I. PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Perumusan Masalah ... 5 1.3. Tujuan Penelitian ... 5 1.3.1. Tujuan Umum ... 5 1.3.2. Tujuan Khusus ... 5 1.4. Hipotesis Penelitian ... 5 1.5. Manfaat Penelitian ... 6 1.6. Kerangka Konsep ... 6
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ... 7
2.1. Diabetes Melitus Tipe 2 ... 7
2.1.1. Definisi ... 7
2.1.2. Klasifikasi ... 7
2.1.3. Epidemiologi ... 8
2.1.4. Diagnosis ... 9
2.1.5. Faktor Resiko ... 9
2.1.6. Konsumsi Lemak dan DM tipe 2 ... 11
a. Jaringan Adiposa ... 11
b. Resistensi Insulin ... 13
c. Reactive Oxygen Species (ROS) ... 16
2.1.7. Pencegahan dan Pengobatan Diabetes Melitus tipe 2 ... 19
a. Diet dan Olahraga ... 20
b. Obat Anti Diabetes Oral ... 21
c. Terapi Insulin ... 22 2.2. Pankreas ... 22 2.2.1. Anatomi ... 22 2.2.2. Histologi ... 24 2.2.3. Insulin ... 25 2.3. Streptozotocin ... 26
2.4. Jamur Tiram Putih (Pleurotus ostreatus) ... 28
2.4.1. Efek Hipoglikemik Pleurotus ostreatus ... 29
2.4.2. Efek Antioksidan Pleurotus ostreatus ... 29
2.4.3. Morfologi Jamur Tiram Putih (Pleurotus ostreatus) ... 32
2.5. Kerangka Teori ... 34
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ... 35
3.1. Jenis Penelitian ... 35
3.2. Lokasi dan Waktu Penelitian ... 35
3.2.1. Lokasi Penelitian ... 35
3.2.2. Waktu Penelitian ... 35
3.3. Populasi dan Sampel Penelitian ... 35
3.3.1. Populasi Penelitian ... 35 3.3.2. Sampel Penelitian ... 36 3.4. Variabel Penelitian ... 36 3.4.1. Variabel Bebas ... 36 3.4.2. Variabel Terikat ... 37 3.4.3. Variabel Kendali ... 37 3.5. Definisi Operasional ... 37
3.6. Etika Penggunaan Hewan ... 38
3.7. Alat dan Bahan ... 38
3.7.1. Alat ... 38
3.7.2. Bahan ... 39
3.8. Prosedur Penelitian ... 40
3.8.1. Persiapan Hewan Percobaan ... 40
3.8.2. Ransum Pakan Standar ... 41
3.8.3. Pemberian Air Minum ... 41
3.8.4. Pembagian Kelompok dan Pemberian Perlakuan ... 41
3.8.5. Pembuatan Eksrak Etanol Jamur Tiram Putih ... 43
3.8.6. Penentuan Dosis ... 45
3.8.7. Alur Penelitian ... 47
3.9. Prosedur Pemeriksaan ... 48
3.9.1. Prosedur Pembuatan Preparat Imunohistokimia ... 48
3.9.2. Prosedur Analisa Preparat Imunohistokimia ... 50
3.9.3. Prosedur Pemeriksaan KGD ... 50
3.10. Analisis Data ... 51
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 53
4.1. Hasil Identifikasi dan Skrining Jamur Tiram Putih... 53
4.2. Hasil Penelitian ... 54
4.2.1. Hasil Pengukuran Kelompok Preventif ... 54
viii
4.2.1.1. Pengukuran kadar gula darah ... 60
4.2.1.2. Perhitungan luas area sel beta pankreas ... 63
4.3. Pembahasan Hasil Penelitian ... 67
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 71
5.1. Kesimpulan ... 71
5.2. Saran ... 71
DAFTAR PUSTAKA ... 73
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1. Klasifikasi Diabetes Melitus ... 7
2.2. Kriteria Diagnosis Diabetes Melitus ... 9
2.3. Faktor Resiko DM tipe 2 ... 10
4.1. Hasil Identifikasi dan Klasifikasi Jamur Tiram Putih ... 53
4.2. Hasil Skrining Fitokimia untuk Simplisia dan Ekstrak ... 53
4.3. Hasil Standarisasi Simplisia Jamur Pleurotus ostreatus ... 54
4.4. Rerata Pengukuran KGD pada Kelompok Preventif (mg/dl) ... 54
4.5. Rerata Perhitungan Area Sel Beta pada Kelompok Preventif (%) ... 59
4.6. Rerata Pengukuran KGD pada Kelompok Kuratif (mg/dl) ... 61
x DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1.1. Gambar kerangka konsep ... 6
2.1. Jalur transduksi sinyal insulin di otot polos ... 15
2.2. Hubungan antara peningkatan FFA dan hiperglikemia menghasilkan patofisiologi DM melalui pembentukan ROS ... 18
2.3. Tempat kerja obat oral yang diindikasikan ... 22
2.4. Posisi anatomi pankreas ... 23
2.5. Ductulus pankreas dan muaranya ... 24
2.6. Sel β, sel α dan sel δ pada pewarnaan imunoperoksidase ... 25
2.7. Struktur insulin ... 26
2.8. Jamur Tiram Putih (Pleurotus ostreatus) ... 33
2.9. Skema Kerangka Teori ... 34
3.1. Alur Penelitian ... 47
4.1. Grafik Rerata KGD Tikus pada Kelompok Preventif ... 55
4.2. Gambaran Imunohistokimia Antibodi Anti-Insulin Pankreas Tikus Kelompok P0 yang Diberi Citrate Buffer ... 57
4.3. Gambaran Imunohistokimia Antibodi Anti-Insulin Pankreas Tikus Kelompok P1 yang Diberi Diet Tinggi Lemak dan STZ dosis rendah .. 57
4.4. Gambaran Imunohistokimia Antibodi Anti-Insulin Pankreas Tikus Kelompok P2 yang Diberi Diet Tinggi Lemak dan STZ dosis rendah bersamaan dengan Ekstrak Jamur PO 200 mg/kgBB ... 58
4.5. Gambaran Imunohistokimia Antibodi Anti-Insulin Pankreas Tikus Kelompok P3 yang Diberi Diet Tinggi Lemak dan STZ dosis rendah bersamaan dengan Ekstrak Jamur PO 250 mg/kgBB ... 58
4.6. Grafik Rerata Jumlah Area Sel Beta Pankreas pada Kelompok Preventif 59 4.7. Grafik Rerata KGD Tikus pada Kelompok Kuratif ... 61
4.8. Gambaran Imunohistokimia Antibodi Anti-Insulin Pankreas Tikus Kelompok P0 yang Diberi Citrate Buffer ... 64 4.9. Gambaran Imunohistokimia Antibodi Anti-Insulin Pankreas Tikus
Kelompok P1 yang Diberi Diet Tinggi Lemak dan STZ dosis rendah .. 64 4.10. Gambaran Imunohistokimia Antibodi Anti-Insulin Pankreas Tikus
Kelompok P2 yang Diberi Diet Tinggi Lemak dan STZ dosis rendah, lalu diberi Ekstrak Jamur PO 200 mg/kgBB ... 65 4.11. Gambaran Imunohistokimia Antibodi Anti-Insulin Pankreas Tikus
Kelompok P2 yang Diberi Diet Tinggi Lemak dan STZ dosis rendah, lalu diberi Ekstrak Jamur PO 250 mg/kgBB ... 65 4.12. Grafik Rerata Jumlah Area Sel Beta Pankreas pada Kelompok Kuratif 66
xii DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman 1. Hasil Identifikasi dan Klasifikasi Jamur Tiram Putih (Pleurotus ostreatus) 82 2. Hasil Skrining Fitokimia Simplisia ... 83 3. Hasil Skrining Fitokimia Ekstrak ... 87 4. Cara Perhitungan Dosis Ekstrak Jamur PO ... 89 5. Uji Normalitas terhadap Kadar Gula Darah (KGD) Tikus pada
Kelompok Preventif ... 89 6. Uji Kesamaan Varians terhadap KGD Tikus pada Kelompok Preventif ... 89 7. Uji post hoc Bonferroni Perbandingan data KGD pada Kelompok
Preventif ... 90 8. Uji Normalitas terhadap Area Sel Beta Pankreas Tikus pada Kelompok
Preventif ... 91 9. Uji Kesamaan Varians terhadap Area Sel Beta Pankreas Tikus Kelompok
Preventif ... 91 10. Uji post hoc Bonferroni Perbandingan data Area Sel Beta Pankreas pada
Kelompok Preventif ... 92 11. Uji Normalitas terhadap Kadar Gula Darah (KGD) Tikus pada
Kelompok Kuratif ... 92 12. Uji Kesamaan Varians terhadap KGD Tikus pada Kelompok Kuratif .... 93 13. Grafik Slope dan Power untuk Menentukan Rumus Transformasi data
KGD Tikus pada Kelompok Kuratif ... 93 14. Uji Kesamaan Varians Data dan Uji ANOVA Hasil Transformasi pada
Kelompok Kuratif ... 94 15. Hasil bootstrap Data Kadar Gula Darah pada Kelompok Kuratif ... 94 16. Uji post hoc Bonferroni Perbandingan data KGD Kelompok Kuratif ... 95 17. Uji Normalitas terhadap Area Sel Beta Pankreas Tikus pada Kelompok
18. Uji Kesamaan Varians terhadap Area Sel Beta Pankreas Tikus pada Kelompok Kuratif ... 96 19. Uji post hoc Bonferroni Perbandingan Data Area Sel Beta Pankreas
pada Kelompok Kuratif ... 97 20. Surat Ethical Clearance ... 98 21. Penjelasan Prosedur Penggunaan Kit Pemeriksaan Kadar Gula Darah .... 99 22. Foto Jamur Tiram Putih yang Digunakan pada Penelitian ... 101 23. Foto-foto Kegiatan selama Penelitian ... 102
xiv DAFTAR SINGKATAN
Akt : Protein Kinase B ALT : Alanine transaminase
AMPK : 5' Adenosine Monophosphate-Activated Protein Kinase AST : Aspartate aminotransferase
CGA : Chlorogenic acid CRP : C Reactive Protein DAG : Diacylglycerol DM : Diabetes Melitus DNA : Deoxyribonucleic acid DPPH : Diphenyl-picrylhydralazyl FFA : Free Fatty Acid
GDM : Gestational Diabetes Mellitus GLUT : Glucose Transporter
HDL : High Density Lipoprotein HFD : High Fat Diet
IFG : Impaired Fasting Glucose IGT : Impaired Glucose Tolerance IL : Interleukin
IMT : Indeks Massa Tubuh
iNOS : inducible Nitric Oxide Synthase IRS : Insulin Receptor Substrate ISSR : Inter Simple Sequence Repeat KGD : Kadar Gula Darah
LDL : Low Density Lipoprotein MDA : Malondialdehyde
MODY : Maturity Onset Diabetes of The Young mRNA : messenger Ribonucleic acid
NADPH : Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate
NF-κB :Nuclear Factor Kappa-Light-Chain-Enhancer Of Activated B Cells NO : Nitric Oxide
O2- : Anion superoxyde
OGTT : Oral Glucose Tolerance Test OH : Hidroksil
PAC : Protocatechuic acid
PCO : Polycystic Ovary Syndrome PI3K : Phospphatidyl Inositol 3 Kinase PKC : Protein Kinase C
PO : Pleurotus ostreatus
PPARγ : Peroxisome proliferator-activated receptor ROS : Reactive Oxygen Species
STZ : Streptozotocin
TG/TAG : Trigliserida/Triacylglycerol TNF : Tumor Necrotizing Factor
