Analisis Pengaruh Penyinaran Sinar Gamma terhadap Kadar Insulin Pankreas Sebelum dan Sesudah Pemberian Ekstrak Buah Pare (M. charantia) Pada Mencit yang Dibebani Glukosa

1

Analisis Pengaruh Penyinaran Sinar Gamma terhadap Kadar

Insulin Pankreas Sebelum dan Sesudah Pemberian Ekstrak Buah

Pare (

M. charantia

) Pada Mencit yang Dibebani Glukosa

Zulkarnain1)*, Johan A. E. Noor2), Unggul P Juswono2)

1)

Program Studi Magister Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya, Malang 2)_{Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya, Malang}

Diterima 08 Agustus 2013, direvisi 16 Oktober 2013

ABSTRAK

Sinar gamma merupakan radiasi pengion yang dapat memicu terjadinya kerusakan sel bahkan kematian sel. Kerusakan sel akibat radiasi berkaitan erat dengan radikal bebas yang dihasilkan ketika radiasi berinteraksi dengan sel. Mekanisme pertahanan sel terhadap radikal bebas melibatkan suatu senyawa aktif yang disebut antioksidan yang dapat menetralkan dan menangkap radikal bebas. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis efek radiasi gamma dan mengkaji efek pemberian ekstrakM. charantiaterhadap ketahanan organ pankreas dalam memproduksi insulin. Sebanyak 180 ekor mencit jantan digunakan dalam penelitian ini dan dibagi menjadi 4 kelompok : kontrol negatif (K-), radiasi non ekstrak (R-), kontrol positif (K+) dan radiasi plus ekstrak (R+). Ekstrak buah pare diberikan peroral dengan dosis 200 mg/kg BB, 400 mg/kg BB, 600 mg/kg BB, 800 mg/kg BB dan 1000 mg/kg BB. Proses radiasi dilakukan secara fraksinasi dengan 100 rad per fraksi mulai dari 100 rad, 200 rad, 300 rad, 400 rad dan 500 rad. Pengukuran kadar insulin dilakukan dengan metode ELISA. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemberian radiasi mampu menurunkan kadar insulin dengan penurunan seiring dengan penambahan dosis radiasi yang diberikan. Pemberian ekstrak M. charantia mampu menekan penurunan dan mempertahankan kadar insulin.

Kata kunci: radiasi gamma, kadar insulin, ekstrakM. charantina.

ABSTRACT

Gamma rays are ionizing radiation causes cells damage. Cells damage was caused by radiation related to free radicals as a product when the interaction was happened. The cell defense mechanisms against free radicals involves an active compound called antioxidant that can neutralize it. The objectives of this research were to analyze effects of gamma radiation and to investigate the effects of M. charantia extract giving on the pancreas resistance in producing insulin. One hundred eighty mice were used in this research. They were divided into four group: negatif control (K-), radiation non extract (R-), positif control (K+) and radiation with extract (R+). The Mice were treated with 200 mg/kg BB, 400 mg/kg BB, 600 mg/kg BB, 800 mg/kg BB, and 1000 mg/kg BB. Exposure of gamma rays is given fractionally for five days with 100 rad per fraction ranging from 100 rad, 200 rad, 300 rad, 400 rad and 500 rad per treatment. Insulin levels was measured by ELISA. The results showed that radiation exposure reduced the insulin levels, increase in radiation dose causes increasing of reduction of insulin levels. The giving ofM. charantiaextract reduced of reduction of insulin levels and also maintained the insulin levels.

Keywords: Gamma Radiation, Insulin level,M.charantiaExtract

NATURAL B, Vol. 2, No. 2, Oktober 2013

104 Zulkarnain, dkk : Analisis Pengaruh Penyinaran Sinar Gamma terhadap Kadar Insulin Pankreas Sebelum dan Sesudah Pemberian Ekstrak Buah Pare (M. charantia) pada Mencit yang Dibebani Glukosa

PENDAHULUAN

Penggunaan radiasi sinar gamma telah menjadi bagian integral dari kehidupan modern. Dalam aplikasinya sebagai radioterapi, sinar gamma dapat digunakan sebagai alternatif pengobatan bagi penderita kanker. Di sisi lain, sinar gamma yang merupakan radiasi ionisasi dapat mengganggu fungsi normal tubuh manusia dengan DNA, protein dan lipid sebagai sasaran yang paling sensitif dan sebagai konsekuensinya adalah kerusakan bahkan kematian pada sel normal selain dari sel kanker sebagai target utama penyinaran.

Kerusakan biologis pada sel normal merupakan bentuk efek samping yang dijumpai pada semua kasus terapi radiasi. Pada beberapa kasus penderita kanker yang mendapat pengobatan radiasi seperti kanker lambung dan kanker kolon, penyinaran selain mengenai organ sasaran, juga melewati organ pankreas dimana sekitar 40% organ pankreas masuk kedalam lapangan penyinaran. Organ pankreas merupakan salah satu organ yang sangat sensitif terhadap paparan radiasi sinar gamma [1].

Terkenanya pankreas oleh radiasi gamma dapat mengakibatkan fibrosis pankreas dengan sklerosis vaskuler, degenerasi saraf [2] dan nekrosis pada sel beta pankreas sehingga menyebabkan produksi dan sekresi insulin dari sel tersebut berkurang dan mengalami penurunan [3]. Kerusakan biologis akibat radiasi ini adalah melalui pembentukan radikal bebas akibat ionisasi sinar gamma yang akan menyerang materi biologis sel [4].

Terkait dengan keberadaan radikal bebas ini, maka diperlukan suatu senyawa radioprotektif berupa antioksidan guna menghalau atau melawan efek samping akibat paparan radiasi. Kini pemanfaatan antioksidan dari tanaman tradisional atau herbal banyak diminati masyarakat. Salah satunya adalah buah pare (M. charantia). Pare merupakan tanaman yang banyak tumbuh di daerah tropis. Beberapa potensi dari buah pare dilaporkan sebagai antioksidan, anti diabetik, anti kanker, anti obesitas, antibiotik, anti fertilitas, anti bakterial, anti mikrobial, anti inflamantori, efek hipoglikemik, efek sitotoksik,

immunostimulant, dll [5,6]. Buah pare mengandung senyawa flavonoid, saponin, karantin, polipeptida-P, momordisin, kukurbitasin, dll [7,8]. Penelitian tentang buah pare sebagai tanaman obat tradisional untuk pengobatan berbagai jenis penyakit sudah banyak dilakukan dan dilaporkan [9-12]. Namun, penelitian mengenai potensi buah pare dalam radiasi ionisasi belum pernah dilaporkan.

METODE PENELITIAN

Waktu dan tempat. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan September 2012 sampai Januari 2013, bertempat di Laboratorium Ilmu Faal Fakultas Kedokteran UB, Laboratorium Biologi Fakultas Sains dan Teknologi UIN Malang yang meliputi Laboratorium Biosistem dan Laboratorium Fisiologi Hewan, serta di Instalasi Radiologi RSU Dr. Saiful Anwar Malang.

Persiapan hewan coba. Pada penelitian ini digunakan 180 ekor mencit jantan strain

Zulkarnain, dkk : Analisis Peng dan Sesudah Pemberian Ek

Pemberian ekstrak buah buah pare dibuat menggunaka pare yang diekstraksi deng Pemberian dosis ekstrak buah pa dihitung berdasarkan berat masing mencit. Ekstrak buah satu kali dalam sehari selama mencit diradiasi dan pada saat dengan cara dicekokkan menggunakan sonde lambung.

Pembebanan glukosa. dibuat dengan kadar 50% dan di mencit dengan dosis 2 g/kg BB menggunakan sonde lambung.

Pemberian paparan r radiasi diberikan menggun Teleterapi Cobalt-60 milik Anwar. Radiasi diberikan s dengan besar dosis 100 rad pe penyinaran menggunakan S

Surface Distance) 80 cm dar luas lapangan penyinaran Pemaparan radiasi ini dilakuk 15 setelah pemberian ekstrak bua

Pengambilan darah. Pe dilakukan dengan spuid dari Darah di-sentrifugepada 14000 menit dan supernatan (serum disimpan pada lemari es pengukuran kadar insulin siap unt

Pengukuran kadar insu kadar insulin serum dari sam telah diambil sebelumnya di metode ELISA indirect

pengamatan menggunakan ELISA kit dan microplate

mikroplate 96 well di-coating

sebanyak 100 μ L/we

diinkubasikan 4°C selama 24 dicuci dengan 0,2% PBS-Twe

µL/well selama 5 menit, 3 dengan BSA grade 5 dengan sebanyak 50 µL/well, kemudi 0,2% PBS-Tween sebanyak selama 5 menit, 3 kali. Selanjut

dengan 50 μ L/well monok

primer, dan diinkubasikan pa selama 2 jam. Selanjutnya dic PBS-Tween sebanyak 100 µ

ngaruh Penyinaran Sinar Gamma terhadap Kadar Insulin Ekstrak Buah Pare (M. charantia) pada Mencit yang Dib

uah pare. Ekstrak unakan simplisia buah engan pelarut air. ah pare pada mencit at badan masing-uah pare diberikan ma 14 hari sebelum aat mencit diradiasi okkan ke mencit

bung.

a. Larutan glukosa an diberikan kepada g BB [13] secara oral bung.

radiasi. Paparan nggunakan pesawat ik RSUD Syaiful n secara fraksinasi d per hari. Kondisi SSD (Source to

dari permukaan dan ran 10x10 cm2. ukan pada hari ke-k buah pare. Pengambilan darah dari jantung mencit. 000 rpm selama 15 rum) diambil dan s (-20oC) sampai iap untuk dilakukan. nsulin. Pengukuran sampel darah yang dilakukan dengan

ct setelah akhir n mouse insulin te reader. Pertama

oating dengan serum

well, kemudian

24 jam. Setelah itu

ween sebanyak 100 3 kali, dan diblok gan konsentrasi 1% udian dicuci dengan µL/well selama 5

menit 3 kali, lalu direa

sekunder sebanyak

diinkubasikan pada suhu Selanjutnya dicuci me

Tween sebanyak 100 µ 3 kali. Setelah itu ditam sebanyak 50 µL/well k pada suhu ruang selam dicucidengan 0,2% PB µL/well kemudian surblue TMB sebany

diinkubasikan pada suh menit. Selanjutnya d sebanyak 50 μ L/well

apabila warna pada ma berubah menjadi k dihentikan. Hasil kada ELISA reader syste

panjang gelombang (λ)

HASIL DAN P

Dari hasil pengam coba diperoleh data pe insulin serum dari perlakuan, selanjutny direpresentasikan dalam melihat bagaimana paparan radiasi dan eks kadar insulin serum ditunjukkan pada Gamba

Gambar 1. Perbandingan k kelompok pe

reaksikan dengan antibodi

k 50 μ L/well, dan

suhu ruang selama 1 jam. menggunakan 0,2% PBS-µL/well selama 5 menit, ambahkan enzim SA-HRP ll kemudian dinkubasikan lama 1 jam. Selanjutnya PBS-Tween sebanyak 100 ditambahkan substrat

anyak 50 μ L/well, dan suhu ruang selama 10-20 ditambahkan HCl 1N

ll sebagai stop reaction, masing-masing well sudah kuning maka reaksi adar insulin dibaca pada

stem BIO-RAD dengan

λ) 450 nm.

PEMBAHASAN

ngamatan terhadap hewan pengamatan berupa kadar ri tiap-tiap kelompok tnya data-data tersebut lam bentuk grafik untuk pengaruh pemberian kstrak buah pare terhadap um sebagaimana yang mbar 1 dan Gambar 2.

106 Zulkarnain, dkk : Analisis Pengar dan Sesudah Pemberian Ekstr

Gambar 1 menunjukkan bahw dapat mempengaruhi sel β pankre

adanya penurunan kadar insulin penurunannya seiring dengan pe dosis radiasi. Dosis radiasi 100 ra menurunkan kadar insulin bila dib dengan kontrol dan menjadi signif rentang dosis tinggi yang mendekati sel terhadap radiasi. Pada kelom diberi ekstrak memiliki rata-rata ka serum yang lebih banyak bila dib dengan kelompok non ekstrak penurunan kadar insulin setelah dibe buah pare lebih kecil jika dibandingk sebelum diberi ekstrak.

Gambar 2. Perbandingan kadar insulin (n kelompok perlakuan akibat ekstrak buah pare (mg/kg BB).

Gambar 2 menunjukkan bahwa ekstrak buah pare dapat menekan dan mempertahankan kadar insul paparan radiasi. Dosis ekstrak buah mg/kg BB mampu menekan penur mempertahankan kadar insul dibandingkan dengan kontrol dan signifikan pada rentang dosis yang ti kelompok yang diberi paparan radias rata-rata kadar insulin serum yang le bila dibandingkan dengan kelom tidak diberi paparan radiasi.

Pengaruh radiasi terhadap insulin. Penurunan kadar insul paparan radiasi diduga terjadi akiba

interaksi radikal bebas dengan sel β

Radikal bebas dapat menyebabkan

pada sel β pankreas yang berakiba

dan sekresi insulin dari sel tersebut

aruh Penyinaran Sinar Gamma terhadap Kadar Insulin P kstrak Buah Pare (M. charantia) pada Mencit yang Dibeb

bahwa radiasi

sehingga kadar insulin me radiasi pengion dengan sel da terjadinya kerusakan bahkan sel. Sebelum sel mengalami k kematian akibat terkena pengionterjadi proses radiol menyebabkan eksitasi dan atau atom penyusun materi bi absorbsi energi radiasi pengion radiolisis sel tersebut memi radikal bebas seperti radikal radikal hidrogen (H*) dan peroksida (H2O2), akibat ada

molekul-molekul yang bersifa Radikal bebas yang terbentuk dan membahayakan kom penting penyusun sel terut senyawa yang penting untuk integritas sel, yaitu polyunsat

(PUFA) yang merupakan peny sel, protein yang berfungsi unt energi dan penyokong aktivit yang membentuk kromoson di (inti sel) [17,18]. Diantara bebas, radikal hidroksil mer yang paling berbahaya kare sangat tinggi. Interaksi radik PUFA dapat memicu reaksi [19] yang berakibat terputus lemak menjadi berbagai senya toksik terhadap sel sepert hidrokarbon yang jika bere dapat menyebabkan kerusakan sel sehingga membahayakan [20]. Interaksi radikal hidrok dapat menyebabkan kerusa amino penyusun protein ya gugusan sulfidril (SH) teruta sistein, dimana gugusan SH terhadap serangan radikal dapat memicu pembentukan i S-S-) yang dapat menimbul atau antar molekul protein t kehilangan fungsi biologisnya enzim akan kehilangan ak Interaksi radikal hidroksil pa mengakibatkan terputusnya antar basa DNA [22] dan t DNA meliputi putusnya salah (single strand break), atau kan kematian pada i kerusakan bahkan paparan radiasi diolisis sel yang n ionisasi molekul i biologis sel akibat gion [14,15]. Proses micu pembentukan al hidroksil (OH*), n radikal hidrogen adanya reaksi antar sifat reaktif [16,17]. ntuk akan menyerang komponen-komponen rutama tiga jenis uk mempertahankan

saturated fatty acid

penyusun membran untuk pembentukan vitas sel serta DNA on di dalam nukleus ra senyawa radikal erupakan senyawa arena reaktifitasnya ikal hidroksil pada ksi peroksida lipid tusnya rantai asam nyawa yang bersifat erti aldehida dan ereaksi dengan sel kan parah membran kan kehidupan sel roksil pada protein usakan asam-asam yang mengandung utama asam amino SH inisangat peka l hidroksil karena n ikatan disulfida (-bulkan ikatan intra n tersebut sehingga ya termasuk enzim-aktivitasnya [21]. l pada DNA dapat a ikatan hidrogen n terputusnya untai lah satu untai DNA au putusnya kedua

107

Zulkarnain, dkk : Analisis Pengaruh Penyinaran Sinar Gamma terhadap Kadar Insulin Pankreas Sebelum dan Sesudah Pemberian Ekstrak Buah Pare (M. charantia) pada Mencit yang Dibebani Glukosa

Pengaruh pemberian ekstrak buah pare terhadap kadar insulin. Penurunan kadar insulin akibat paparan radiasi pada mencit dapat ditekan dan dipertahankan oleh kandungan senyawa antioksi dan flavonoid dalam ekstrak buah pare. Senyawa antioksidan flavonoid dapat menangkal radikal bebas melalui proses free radical scanvenging yaitu dengan memberikan satu atom hidrogen dari gugusnya untuk bereaksi dengan radikal bebas [12,24].

Gambar 3. Proses free radical scanvenging dan delokalisasi elektron pada flavonoid [25].

Flavonoid yang telah mendonasikan atom hidrogennya akan mengandung atom singlet oxygen (O*) yang bersifat radikal. Cincin benzene dalam flavonoid tergolong dalam ikatan aromatik yaitu suatu sifat kimia terkonjugasi yang memiliki ikatan jenuh (tunggal) dan tak jenuh (ganda), dimana ikatan ini akan berpindah-pindah karena sifat elektronnya yang berputar-putar didalam strukturnya. Apabila elektron yang berpindah ini berpasangan dengan singlet oxygen maka elektron tersebut akan menstabilkan sifat radikal pada singlet oxygen [25,26]. Mekanisme proses free radical scenvenging

dan delokalisasi elektron pada flavanoid dapat dilihat pada Gambar 3.

KESIMPULAN

Radiasi sinar gamma mampu menurunkan kadar insulin dengan penurunan seiring dengan besarnya dosis radiasi yang diberikan. Pemberian ekstrak buah pare mampu menekan penurunan dan mempertahankan kadar insulin akibat terkena paparan radiasi, dimana ekstrak

buah pare dengan dosis 1000 mg/kg BB merupakan dosis yang paling efektif dari lima variasi dosis yang diberikan. Semakin tinggi dosis ekstrak buah pare yang diberikan maka senyawa aktif yang terkandung di dalamnya juga semakin tinggi.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya yang telah membantu penulis selama penelitian hingga terselesainya penulisan jurnal.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Qin, H.L., Lin, C.H., Zhang, X.L (2006), Evaluation of intraoperative radiotherapy for gastric carcinoma with D2 and D3 surgical resection. World J.Astroenterol, 12(43), 7033-7037.

[2] Hoekstra, H.J., Restrepo, C., Kinsella, T.J., Sindelar, W.F (1988), Histopa thological effects of intraoperative radiotherapy on pancreas and adjacent tissues: a postmortem analysis, J. Surg. Oncol.,37(2), 104-108.

[3] Du Toit, D.F., Heydenrych, J.J., Smit, B., Zuurmond, T., Louw, G., Laker, L., Els, D., Weideman, A., Wolfe-Coote, S., Du Toit, L.B,. et al (1987), The effect of ionizing radiation on the primate pancreas: an endocrine and morphologic study,J. Surg. Oncol.,34(1), 43-52. [4] Felberg, R.S., dan Carew, J.A (1981),

Water radiolysis product and nucleotide damagein irradiated DNA. Int. J. Radiat Biol. Relat. Stud. Phys. Chem. Med., 40(1), 11-17.

[5] Kumar, D.S., Sharathnath, K.V., Yogeswaran, P., Harani, A., Sudhakar, K., Sudha, P., Banji, D (2010), A medicinal potency of momordica charantia, Int. J. Pharm. Sci., 1(2), 95-100.

[6] Sharma, S., Tandon, S., Semwal, B., Singh, K (2011), Momordica charantia

108 Zulkarnain, dkk : Analisis Pengaruh Penyinaran Sinar Gamma terhadap Kadar Insulin Pankreas Sebelum dan Sesudah Pemberian Ekstrak Buah Pare (M. charantia) pada Mencit yang Dibebani Glukosa

[7] Dhalla, N.S., Gupta, K.C., Sastry, M.S., Maholtra, C.L. (1961), Chemical composition of the fruit of Momordica charantialinn,Indian J. Pharm.,23, 128-129.

[8] Harinantenaina, L., Tanaka, M., Takaoka, S., et al (2006), Momordica charantia

constituents and antidiabetic screening of the isolated major compounds, Chem. Pharm. Bull.,54, 1017-1021.

[9] Fernandes, N., Lagishetty, C.V., Panda, V.S., Naik, S.R (2007), An experimental evaluation of the antidietetics and antilipidemic properties of a standardized

Momordica charantia fruit extract, BMC Complementary and Alternative Medicine,7, 29.

[10] Garau, C., Cummings, E., David, A.P., Singh, J (2003), Beneficial effect and mechanism of action of Momordica charantia in thetreatment of diabetes mellitus: a mini review,Int. J. Diabetes & Metabolism,11, 46-55.

[11] Ahmed, I., Adeghate, E., Sharma, A.K., Pallot, D.J., Singh, J (1998), Effects of

Momordica charantia fruit juice on islet morphology in the pancreas of the streptozotocin-diabetic rat, Diabetes Res. Clin. Pract.,40(16), 145-151.

[12] Trisnaryan, F (2011), Pengaruh decocta buah pare (Momordica charantia linn) terhadap penurunan kadar glukosa darah tikus wistar yang diberi beban glukosa, Skripsi Fakultas Kedokteran, Universitas Diponegoro.

[13] Vogel, H.G (2002), Drug discovery and evaluation; pharmacological assay 2nd edition, Springer-Verlag. New York. [14] Wisnu, A.W (1996), Radioekologi, Andi

Jogja, Yogyakarta.

[15] Appollinaire, T., James, K.Friel (2007), Human milk has anti-oxidant properties to protect premature infants, Current Pediatric Reviews,3, 45-51.

[16] Valko, M., Rhodes, C.J., Moncol,J., Izakovic, M., Mazur, M (2006), Free radicals, metals and antioxidants in oxidative stress-induced cancer, Chem. Biol. Interact.,160(1), 1-40.

[17] Verbruggen, A (2012), Health effects of ionising radiation, K.U Lauren, USA. [18] Suryohudoyo, P (1993), Oksidan,

antioksidan dan radikal bebas, Universitas Airlangga Press, Surabaya. [19] Murray, R.K., Granner, D.K., Mayes,

P.A., Rodwell, V.W (2003),Harper’s

biochemistry 26th edition,Lange Medical California.

[20] Drodge, W (2002), Free radicals in the physiological control of cell function,

Physiol. Rev.,42, 47-95.

[21] Sies, H (1991), Oxidative stress : from basic research to clinical applications,

Am.J.Med.,91(3), 31-38.

[22] Alatas, Z (2006), Efek pewarisan akibat radiasi pengion,Buletin ALARA,8(2). [23] Allen, R.G., Tressini, M (2000),

Oxidative stress and gene regulation,Free Radical Biol. Med.,28, 463-499.

[24] Surya, Y.M (2011), Karakterisasi simplisia dan skrining fitokimia serta uji aktivitas antioksidan ekstrak buah tumbuhan pare (Momordica charantia linn), Skripsi Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara.

[25] Amic, D., D.D. Amic, et al (2003), Structure-radical scavenging activity relationships of flavonoids, Croatica Chemica Acta,76, 55-61.