Regenerasi Sel Pulau Langerhans Pada Tikus Putih (
Rattus
norvegicus
) Diabetes yang Diberi Rebusan Daging Mahkota
Dewa (
Phaleria macrocarp (scheff.)Boerl.
)
Islet of Langerhans Regeneration in Diabetic White Rats (Rattus
norvegicus) after Giving Decocted Pulp of Mahkota Dewa (Phaleria
macrocarp (scheff.) Boerl.)
Fitranto Arjadi1*, Priyo Susatyo1
ABSTRACT
Background: pulp of Phaleria macrocarpa contains the active compound which have hypoglycaemic effect similar with insulin, and flavonoid by changing the Ca2+ metabolism and regenerating cell β of islet of langerhans pancreas. The objective of this research is to investigate the ability of decocted pulp of Phaleria macrocarpa to decrease the level of blood glucose, and to regenerate the Langerhans islet of diabetic white rats.
Design and Method: Twenty-five male white rats (Rattus norvegicus), weigh 120-180 gram, were inducted by alloxan as diabetogenic agent then divided to 5 treatment group, that is are negative control, positive control, groups treated by decocted pulp of Phaleria macrocarpa 4,5%, 9%, and 13,5%. The level of blood glucose was checked every day from 1st to 2nd week, then continued to 4th week. After treatment, all rats in each group were decapitated then the pancreas was taking to be analyzed by counting the number of Langerhans islet cells.
Result: There was a significant difference in the number average of Langerhans islet cells between control group, groups treated by decocted pulp of Phaleria macrocarpa 4,5%, 9%, and 13,5% (Fcount=31.883>Ftable=2.50). Decocted pulp of Phaleria macrocarpa contributes to 43.82 % decreasing of blood glucose (r=43.82) and there was a strong relation between decocted pulp of Phaleria macrocarpa and the decreasing of blood glucose level average (r=0.66). Moreover, There was a significant difference in number average of Langerhans islet cells between control group, groups treated by decocted pulp of Phaleria macrocarpa 4,5%, 9%, and 13,5% (Fcount=22.441>Ftable=2.45). The number average of Langerhans islet cell was increase started at concentration of decocted pulp of Phaleria macrocarpa 9%.
Conclusion: Decocted pulp of Phaleria macrocarpa can regenerate cell β of islet of langerhans pancreas (Sains Medika, 2(2):117-126).
Key words: Decocted pulp of Phaleria macrocarpa diabetic white rats, Islet of Langerhans, regeneration
ABSTRAK
Pendahuluan: Daging buah mahkota dewa mengandung senyawa kimia aktif yang diduga mempunyai efek hipoglikemik mirip insulin yaitu flavonoid dengan cara merubah metabolisme Ca2+ dan meregenerasi pulau Langerhans pankreas terutama sel. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pemberian rebusan buah mahkota dewa terhadap penurunan kadar glukosa darah, besar dosis pemberian rebusan daging buah mahkota dewa dan mengetahui adanya regenerasi sel pulau Langerhans pankreas tikus diabetes yang telah diberi rebusan daging buah mahkota dewa.
Metode Penelitian: Duapuluh lima tikus putih jantan (Rattus norvegicus) dengan berat 120-180 gram yang telah diinduksi aloksan sebagai agen diabetogenik dibagi 5 kelompok perlakuan, yaitu kontrol positif dan negatif dan pemberian rebusan daging buah mahkotadewa 4,5%, 9%, dan 13,5%. Glukosa darah diperiksa pada saat dimulai penelitian, minggu ke-2 dan ke-4. Akhir penelitian hewan coba didekapitasi, diambil pankreas untuk diamati jumlah sel pulau Langerhans yang selanjutnya diuji statistik.
Hasil Penelitian: Hasil penelitian menunjukkan perbedaan bermakna antara kadar rata-rata glukosa pada perlakuan kontrol, pemberian rebusan daging buah mahkota dewa 4,5%, 9% dan 13,5 % (Fhitung = 31,883 > Ftabel= 2,50). Penurunan kadar glukosa darah mulai terjadi pada pemberian rebusan buah
Medical Faculty of Jendral Soedirman University, Purwokerto
Jl. dr Gumbreg No.1 Purwokerto Telp. 0281-641522 E-mail : [email protected]
1
mahkotadewa 4,5%. Rebusan buah mahkota dewa memberikan kontribusi 43,82% dalam penurunan glukosa darah (r² = 43,82%) dan terdapat hubungan yang kuat antara mahkota dewa dengan penurunan kadar glukosa darah (r = 0,66). Terdapat perbedaan bermakna antara jumlah rata-rata sel pulau Langerhans pada perlakuan kontrol, pemberian rebusan daging buah mahkota dewa 4,5%, 9% dan 13,5% ( Fhitung = 22,441 > Ftabel = 2,45). Jumlah rata-rata sel Pulau Langerhans terdapat peningkatan mulai pada pemberian rebusan buah mahkota dewa 9%.
Kesimpulan: Daging buah mahkota dewa dapat meregenerasi sel pulau Langerhans tikus putih diabetes (Sains Medika, 2(2):117-126).
Kata kunci : rebusan daging buah mahkota dewa, regenerasi, sel pulau Langerhans, tikus putih diabetes
PENDAHULUAN
Mahkota dewa merupakan salah satu tumbuhan obat Indonesia yang secara
turun temurun dipercaya dapat mengobati diabetes, hepatitis, tumor, darah tinggi, asam
urat serta berbagai penyakit lainnya. Pada daging buah mahkota dewa mengandung
senyawa flavonoid, saponin dan alkaloid (Winarto, 2003). Senyawa kimia aktif yang
diduga mempunyai efek hipoglikemik mirip insulin adalah flavonoid (Annisa, 1998).
Kerusakan sel β pulau Langerhans ditandai dengan penurunan jumlah dan
pengecilan diameter sel pulau Langerhans (Vessal et al., 2001). Salah satu penyebab
diabetes mellitus selain resistensi pengambilan glukosa dengan perantara insulin adalah
kerusakan sel â pulau Langerhans. Kerusakan sel β pulau Langerhans merupakan kelainan
sekunder yang terjadi kemudian setelah progresivitas penyakit dimana sel β pulau
Langerhans tak mampu lagi meningkatkan sekresi insulin (Haffner et al., 1999). Senyawa
flavonoid dalam usaha penyembuhan diabetes meningkatkan pengeluaran insulin yang
dihasilkan oleh sel β Pulau Langerhans Pankreas dengan cara merubah metabolisme
Ca 2+ (Hii dan Howell, 1985) dan meregenerasi pulau Langerhans Pankreas terutama sel
β (Nuraliev dan Avezov, 1992).
Penelitian ini dilakukan untuk menguji secara histologis regenerasi (perbaikan
kembali) sel β pulau Langerhans pankreas yang rusak pada tikus yang dibuat diabetes
dengan pemberian air rebusan daging mahkota dewa. Hasil penelitian ini diharapkan
dapat menjadi dasar penggunaan rebusan daging mahkota dewa sebagai salah satu
alternatif pengobatan diabetes. Disamping itu diharapkan menjadi dasar untuk penelitian
METODE PENELITIAN
Hewan coba yang digunakan adalah tikus putih jantan galur Sprague Dawley
(Rattus norvegicus) berjumlah 25 ekor dengan umur dan berat badan dalam kisaran yang
sama dan sehat (Suharmiati, 2003). Air rebusan daging buah mahkota dewa dengan
kadar rebusan 6 gram/100 ml, 9 gram/100 ml, dan 12 gram/100 ml.
Jenis penelitian eksperimental dengan menggunakan Rancangan Acak Lengkap
(RAL). Data hasil percobaan ditunjukkan dengan mean ± SD 5 hewan coba dan dianalisis
dengan uji Analysis of Variance (ANOVA) 1 jalan dengan taraf kepercayaan 95% (α=0,05).
Untuk melihat besar pengaruh perlakuan diuji dengan menggunakan uji beda nyata
terkecil (BNT) pada α = 0,05. Data kualitatif berupa pengamatan terhadap perubahan
diameter sel Pulau Langerhans disajikan dalam bentuk mikrofoto.
Lima puluh ekor tikus putih dibagi dalam 5 kelompok dan dilakukan pengukuran
kadar glukosa darah awal sebelum perlakuan. Kelompok I tidak diberikan perlakuan
(kontrol negatif), Kelompok II diberikan aloksan secara intravena melalui vena ekor
dengan dosis 70 mg/kg BB untuk meningkatkan kadar glukosa darah (kontrol positif),
kelompok III, IV dan V diberikan aloksan dengan dosis 70 mg/kg BB dan diberikan rebusan
mahkota dewa sebanyak 2 ml untuk kelompok III dengan konsentrasi 4,5%, kelompok IV
dengan konsentrasi 9% dan kelompok V dengan konsentrasi 13,5% selama 4 minggu.
Pengukuran kadar glukosa darah dilakukan pada awal sebelum perlakuan, minggu ke-2
dan ke-4. Setelah 4 minggu, tiap tikus dari 5 perlakuan didekapitasi, diambil jaringan
pankreas, dibuat 5 buah preparat histologi. Sel Pulau Langerhans dihitung jumlah dan
diukur diameternya tiap 5 lapangan pandang dalam satu preparat tiap perlakuan
kemudian dibandingkan.
HASIL PENELITIAN Kadar Glukosa
Peningkatan kadar glukosa darah tidak mengalami banyak perubahan sampai
minggu ke 2 sebagaimana disajikan dalam Gambar 1. Hasil penghitungan kadar
rata-rata glukosa darah menunjukkan terdapat penurunan mulai pada pemberian rebusan
Gambar 1. Grafik pemeriksaan kadar glukosa pada minggu 0, 2, dan 4
Jumlah dan Sel Pulau Langerhans
Hasil penghitungan menunjukkan bahwa jumlah rerata sel Pulau Langerhans
mulai meningkat pada pemberian rebusan daging buah mahkota dewa 9% (Gambar 2).
Gambar 2. Grafik jumlah rata-rata sel Pulau Langerhans pada tiap perlakuan
Gambaran Mikroanatomi sel Pulau Langerhans
Mikroanatomi sel pulau Langerhans menggambarkan perubahan diameter sel
Pulau Langerhans pada tiap perlakuan, sebagaimana disajikan pada Gambar 3.
Kadar Gula Darah
Gambar 3. Gambaran sel Pulau Langerhans pankreas tikus putih. Pewarnaan HE, perbesaran 100X
PEMBAHASAN Kadar Glukosa
Peningkatan kadar glukosa darah tidak mengalami banyak perubahan sampai
minggu ke 2 (Gambar 1) yang menunjukkan adanya kerusakan yang permanen pada sel
β pankreas. Kerusakan yang ditimbulkan oleh aloksan bersifat stabil dan dapat bertahan
selama 5 minggu. Pada kontrol positif, menunjukkan peningkatan konstan yang
membuktikan bahwa pemberian aloksan dengan dosis sebesar 70 mg/kg BB intravena
mampu meningkatkan kadar glukosa darah tikus putih secara stabil (Mulder et al., 2005).
Aloksan merupakan bahan kimia yang digunakan untuk menginduksi diabetes pada
binatang percobaan. Efek diabetogeniknya bersifat antagonis dengan glutathion yang
bereaksi dengan gugus SHnya. Mekanisme aksi dalam menimbulkan perusakan yang
selektif belum diketahui dengan jelas. Aloksan berikatan dengan Glut-2 yang memfasilitasi
masuknya aloksan ke dalam sitoplasma sel β pankreas, meningkatkan depolarisasi
pada mitokondria sebagai akibat pemasukan ion Ca2+ yang diikuti dengan penggunaan
energi berlebih sehingga terjadi kekurangan energi dalam sel (Szkudelski, 2001). Dua
pelepasan insulin.
Pemberian rebusan daging buah pada minggu ke-2 tidak menunjukkan pengaruh
yang signifikan, tetapi pada minggu ke-4 menunjukkan perubahan kadar glukosa yang
nyata. Pemeriksaan terhadap kadar rata-rata glukosa darah dan analisa statistik dengan
uji ANOVA ( α=0,05) menunjukkan perbedaan bermakna antara kadar rata-rata glukosa
darah pada perlakuan kontrol, pemberian rebusan daging buah mahkota dewa 4,5%, 9%
dan 13,5% karena hipotesis diterima (Fhitung=31,883>Ftabel=2,50). Selanjutnya uji Post Hoc
Tests menunjukkan bahwa kadar rata-rata glukosa darah berbeda signifikan antara
kontrol positif dan negatif, tetapi tidak berbeda signifikan antara pemberian rebusan
daging buah mahkota dewa 4,5%, 9% dan 13,5%.
Uji regresi linier menunjukkan bahwa rebusan buah mahkota dewa memberikan
kontribusi 43,82 % dalam penurunan glukosa darah (r2 = 43,82%) dan terdapat hubungan
yang kuat antara mahkota dewa dengan penurunan kadar glukosa darah (r = 0,66). Uji
regresi linier menunjukkan sifat positif yang berarti semakin besar dosis rebusan buah
mahkota dewa akan menurunkan kadar glukosa darah.
Penurunan kadar glukosa darah akibat pemberian mahkota dewa dapat
dijelaskan melalui dua mekanisme utama, yaitu secara intra pankreatik dan ekstra
pankreatik. Mekanisme intra pankreatik bekerja dengan cara memperbaiki (regenerasi)
sel β pankreas yang rusak dan melindungi sel β dari kerusakan serta merangsang
pelepasan insulin dengan senyawa aktif alkaloid dan flavonoid. Alkaloid terbukti
mempunyai kemampuan regenerasi dimana ekstrak alkaloid terbukti secara nyata
mempunyai kemampuan regenerasi sel β pankreas yang rusak. Peningkatan sekresi
insulin diakibatkan oleh adanya efek perangsangan saraf simpatis (simpatomimetik)
dari alkaloid yang berefek pada meningkatnya sekresi insulin. Flavonoid mempunyai
sifat sebagai antioksidan sehingga dapat melindungi kerusakan sel-sel pankreas dari
radikal bebas.
Mekanisme ekstra pankreatik dapat berlangsung melalui berbagai mekanisme.
Alkaloid menurunkan glukosa darah dengan cara menghambat absorbsi glukosa di usus,
meningkatkan transportasi glukosa di dalam darah, merangsang sintesis glikogen dan
menghambat sintesis glukosa dengan menghambat enzim glukosa 6-fosfatase, fruktosa
dehidrogenase. Glukosa 6-fosfatase dan fruktosa 1,6-bifosfatase merupakan enzim yang
berperan dalam glukoneogenesis. Penghambatan pada kedua enzim ini akan menurunkan
pembentukan glukosa dari substrat lain selain karbohidrat.
Jumlah dan Sel Pulau Langerhans
Pengamatan terhadap jumlah rerata sel Pulau Langerhans dan analisis statistik
dengan uji uji ANOVA ( α=0,05) menunjukkan perbedaan bermakna antara jumlah rerata
sel Pulau Langerhans pada perlakuan kontrol, pemberian rebusan daging buah mahkota
dewa 4,5%, 9% dan 13,5% karena hipotesis diterima (Fhitung=22,441>Ftabel=2,45). Selanjutnya
uji Post Hoc Test menunjukkan bahwa jumlah rerata sel Pulau Langerhans berbeda
signifikan antara kontrol positif, negatif dan pemberian rebusan daging buah mahkota
dewa 4,5% tetapi tidak berbeda signifikan antara pemberian rebusan daging buah
mahkota dewa 9% dan 13,5%. Pada penghitungan jumlah rerata sel Pulau Langerhans
terdapat peningkatan mulai pada pemberian rebusan daging buah mahkota dewa 9%
(Gambar 2).
Perbaikan fungsi sel pankreas yang ditandai dengan penurunan kadar rata-rata
glukosa darah terdapat mulai pada pemberian rebusan daging buah mahkota dewa
4,5% sedangkan peningkatan jumlah rerata sel Pulau Langerhans yang baru dimulai
pada pemberian rebusan daging buah mahkota dewa 9% sesuai dengan penelitian Ktorza
(1998) bahwa regenerasi sel pankreas tidak selalu diikuti dengan perbaikan fungsi.
Neogenesis sel dapat terjadi sebagai akibat dari normalisasi kadar gula darah yang
diperantara insulin. Dua tipe sel prekursor akan tampak pada sel pulau Langerhans
yang beregenerasi. Satu tipe mengekspresikan glucose transporter-2 (Glut2) dan tipe
lain mengekspresikan insulin dan somatostatin. Kedua sel tersebut kemudian menjadi
sel monospesifik yang mengandung insulin dan mengisi pulau Langerhans yang rusak/
kosong (Guz et al., 2001).
Salah satu zat flavonoid dengan efek hipoglikemi adalah quercetin. Hii and Howell
(1985) menunjukkan bahwa quercetin dapat meningkatkan pengeluaran insulin dari sel
pulau Langerhans melalui perubahan metabolisme Ca2+. Flavonoid yang terkandung
dalam daging buah mahkota dewa mempunyai kemungkinan mempunyai kemampuan
diekstraksi. Diduga flavonoid yang terdapat pada daging buah mahkota dewa dapat
menyebabkan regenerasi sel pulau Langerhans, meregenerasi sel β, merangsang
pengeluaran insulin dan/atau sebagai senyawa mirip insulin. Flavonoids dengan aksi
merangsang pengeluaran insulin dan/atau sebagai komponen mirip insulin, seperti
quercetin, akan menginduksi hepatik glucokinase dan hasilnya menciptakan efek
hipoglikemi.
Efek hipoglikemik buah mahkota dewa mungkin juga berhubungan dengan
kandungan K, Zn, Ca, and Cr yang merupakan bahan hipoglikemik. Kandungan mineral
tersebut tergantung dari jenis tanah tempat tanaman mahkota dewa tumbuh sehingga
efek hipoglikemi tanaman mahkota dewa juga tergantung dari tempat dan asal
penanaman.
Gambaran Mikroanatomi Sel Pulau Langerhans
Pulau Langerhans adalah mikroorgan endokrin multihormon dari pankreas yang
tampak sebagai sel berbentuk bulat yang terpendam dan eksokrin pankreas. Pada
umumnya pulau Langerhans bergaris tengah 100-200 µm dan mengandung beberapa
ratus sel dan terletak berselang-seling diantara sel eksokrin pankreas.
Gambar 3 menunjukkan gambaran mikroanatomi sel pulau Langerhans berupa
perubahan diameter sel Pulau Langerhans pada tiap perlakuan. Kelompok kontrol negatif
(Gambar 3.A) menunjukkan sel yang tidak rusak, padat dan kompak. Pada pewarnaan HE
tampak sel Pulau langerhans dan bagian terbesar yaitu duktus ekskretorius, tetapi
tipe-tipe sel pada pulau Langerhans sulit dibedakan dengan pewarnaan HE. Kelompok kontrol
positif (Gambar 3.B) menunjukkan adanya sel pulau Langerhans yang kosong karena
adanya degenerasi sel β pulau Langerhans. Sel β merupakan 60% pembentuk pulau
Langerhans sehingga kerusakan sel β pulau Langerhans yang banyak akan mengecilkan
diameter sel pulau Langerhans (Vessal et al., 2001). Terlihat jelas perbedaan inti dan
sitoplasma dengan inti terpulas biru dan sitoplasma merah. Pada diabetik pankreas
(Gambar 3.C-E) terdapat penurunan jumlah sel pulau Langerhans dan pengecilan diameter
sel pulau Langerhans dan mulai bertambah diamater secara signifikan pada pemberian
rebusan daging buah mahkota dewa 9%.
yaitu kurang cermat dalam pemberian air rebusan, waktu perlakuan yang kurang lama
dan kemungkinan regenerasi sel pulau Langerhans karena sebab lain. Sudah terbukti
bahwa pemberian diabetogenik selain aloksan yaitu streptozotocin dapat menginduksi
neogenesis sel pulau Langerhans. Selain itu diketahui bahwa secara embrional, sel duktus
pankreatikus merupakan sel progenitor sel pulau Langerhans. Penelitian pada tikus
pada saat embrional dan postnatal, sel prekursor yang terdapat pada sel duktus
pankreatikus bermigrasi ke jaringan ikat dan berdiferensiasi menjadi sel pulau
Langerhans yang matang (Banerjee dan Bhonde, 2003). Untuk itu diperlukan penelitian
mengenai mekanisme kerja rebusan daging buah mahkota dewa, uji kualitatif senyawa
kimia yang antihiperglikemi dan uji toksikologinya.
KESIMPULAN
Pemberian rebusan buah mahkota dewa dapat menurunkan kadar glukosa darah
mulai pada kadar 9%. Regenerasi sel pulau Langerhans pankreas tikus diabetes dimulai
pada pemberian rebusan buah mahkota dewa pada kadar 4,5%.
SARAN
Diperlukan penelitian lanjutan mengenai mekanisme kerja rebusan daging buah
mahkota dewa, jenis sediannya (ekstrak, rebusan), uji kualitatif senyawa kimia yang
antihiperglikemi dan uji toksikologinya.
DAFTAR PUSTAKA
Annisa N., 1998, Efek Hipoglikemik Ekstrak Daun Ceplukan (Physaliss minima L.) Pada
Pankreas Tikus Putih,Laporan Penelitian, Fakultas Kedokteran Universitas Gadjah
Mada, Yogyakarta.
Banerjee M and R.R Bhonde, 2003, Islet Generation from Intra Isletr Precursor Cells of
Diabetic Pancreas : In Vitro Studies Depicting in Vivo Differentiation, J. Pancreas
(4): 137-145.
Guz, Y., Nasir and G. Teitelman, 2001, Regeneration of Pancreatic Beta Cells from
Intra-oslet Precursor Cells in an Experimental Model of Diabetes, Endocrinology 2001,
142 (11): 4956-68.
Haffner SM, Valdez R.A, Hazuda HP, Mitchell BD, Morales PA, Stern MP., 1999, Prospective
analysis of the insulin resistance syndrome, Diabetes 41: 715-22.
in rat islet of Langerhans, J. Endocrinol, 107: 18.
Ktorza A., 1998, Pancreatic Beta-cell Regeneratio after 48-h Glicose Infusion in Mildly
Diabetic Rats is not Correlated with Functional Improvement, Diabetes, April.1998.
Mulder, H., G.M. Samuel, BN. Christer., S. Frank and A.Bo., 2005, Islet Amyloid Polypeptide (Amylin)-Deficient Mice Develop a Mores Severe Form of Alloxan-Induced Diabetes, www. ajpendo.physiology.org/cgo/content/full/2787/4/E684.
Nuraliev I N. and Avezov, 1992, The Eficacy of quarcetin in alloxan diabetes, Eksp. Klin.
Farmakol, 55 : 42-4.
Szkudelski T., 2001, The mechanism of alloxan and streptozotocin action in B cells of the
rat pancreas, Physiol Res; 50(6): 537-46.
Suharmiati, 2003, Pengujian Bioaktivitas Anti Diabetes Mellitus Tumbuhan Obat, Badan Penelitian dan Pengembangan Kesehatan Pusat Penelitian dan Pengembangan
Pelayanan dan Teknologi Kesehatan Departemen Kesehatan RI, Surabaya, Cermin
Dunia Kedokteran No. 140, 8- 13.
Vessal M., Fatemeh Z, dan Mohammad V, 2001, Effects of Teucrium Polium On Oral Glucose Tolerance Test, Regeneration of Pancreatic Islets And Activity Of Hepatic
Glukosinase in Diabetic Rats, Arch Iranian Med; 4: 188 – 92.
Winarto WP., 2003, Mahkota Dewa: Budi Daya dan Pemanfaatan untuk Obat, Jakarta :
