KEMAMPUAN EKSTRAK ETANOL BEKATUL BERAS HITAM
DALAM MENURUNKAN KADAR GLUKOSA
DARAH PADA TIKUS NEFROPATI DIABETES
NASKAH PUBLIKASI
Oleh:
SAGITA NAWA DWINANI
K 100 100 032
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
1
KEMAMPUAN EKSTRAK ETANOL BEKATUL BERAS HITAM DALAM MENURUNKAN KADAR GLUKOSA DARAH PADA
TIKUS NEFROPATI DIABETES
ABILITY OF ETHANOL EXTRACT FROM BLACK RICE BRAN TO DECREASE BLOOD GLUCOSE LEVEL IN NEPHROPATHY DIABETIC RATS
Sagita Nawa Dwinani dan Arifah Sri Wahyuni
Fakultas Farmasi, Universitas Muhammadiyah Surakarta, Jl. A Yani Tromol Pos I, Pabelan Kartasura Surakarta 57102
ABSTRAK
Bekatul beras hitam mengandung antosianin yang berperan sebagai antioksidan. Antioksidan melindungi sel beta pankreas terhadap peningkatan Reactive Oxygen Species (ROS) pada kondisi hiperglikemia. Antosianin juga dapat meningkatkan sensitivitas dan sekresi insulin. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengukur kemampuan ekstrak etanol bekatul beras hitam dalam menurunkan kadar glukosa darah pada tikus nefropati diabetes. Penelitian ini menggunakan metode eksperimental dengan rancangan pre and post test with control group design. Dua puluh ekor tikus dibagi menjadi 5 kelompok. Pembuatan tikus diabetes dengan induksi aloksan i.p dosis 160 mg/kgBB dan kadar glukosa darah tikus dipantau selama 21 hari. Tikus yang mengalami nefropati diabetes digunakan sebagai sampel. Dilanjutkan pemberian perlakuan dengan ekstrak etanol bekatul beras hitam dosis 50, 100, dan 200 mg/kgBB selama 14 hari. Ditetapkan kadar glukosa darah pada hari ke-7, -10, dan -14. Data kadar glukosa darah yang diperoleh diuji dengan Paired Sample T-Test dan One Way Anova. Hasil penelitian menunjukkan pemberian ekstrak etanol bekatul beras hitam dosis 50, 100, dan 200 mg/kgBB mampu menurunkan kadar glukosa darah pada tikus nefropati diabetes, dan pada dosis 200mg/kgBB mampu menurunkan kadar glukosa darah yang setara dengan kontrol normal.
Kata kunci : bekatul beras hitam, kadar glukosa darah, nefropati diabetes, aloksan ABSTRACT
Black rice bran contains anthocyanins which act as antioxidants. Antioxidants protect pancreatic beta cells against an increase Reactive Oxygen Species (ROS) in the condition of hyperglycemia. Anthocyanins may also improve insulin sensitivity and it secretion. The purpose of this study was to measure the ability of ethanol extract from black rice bran to decrease blood glucose level in nephropathy diabetic rats. This study used an experimental method with pre and post test with control group design. Twenty rats were divided into 5 groups. The diabetic rats was performed by a single intraperitonial injection of alloxan dose 160 mg/kg body weight and blood glucose level of rats were monitored for 21 days. Rats with nephropathy diabetic was used as a sample. Continued provision of treatment with ethanol extract of black rice bran doses 50, 100, and 200 mg/kg body weight for 14 days. Defined blood glucose level on day - 7, -10, and -14. Data obtained blood glucose level were tested by paired sample T-test and One Way Anova. The results showed the ethanol extract of black rice bran doses 50, 100, and 200 mg/kg body weight can decreased blood glucose level in nephropathy diabetic rats, and at doses 200mg/kg body weight able to decreased blood glucose level were equivalent to normal control.
2
PENDAHULUAN
Diabetes melitus merupakan suatu penyakit metabolik dengan karekteristik hiperglikemia yang terjadi karena kelainan sekresi insulin, kerja insulin atau keduanya (Soegondo, 2005). Apabila tidak dikelola dengan baik maka dapat mengakibatkan resiko komplikasi berupa komplikasi mikrovaskuler atau makrovaskuler (Suherman, 2007). Komplikasi mikrovaskuler antara lain meliputi retinopati, neuropati, dan nefropati sedangkan komplikasi makrovaskuler berupa penyakit jantung koroner, stroke, dan peyakit vaskuler periferal (Yulinah et al., 2009). Nefropati diabetik merupakan salah satu komplikasi mikrovaskuler terpenting pada diabetes melitus. Hiperglikemia dapat meningkatkan produksi hidrogen peroksida dan peroksidasi lipid sel mesangial glomerular (Chaturvedi, 2007). Hal tersebut mengakibatkan perubahan struktur ginjal sehingga fungsi ginjal terganggu. Selanjutnya kerusakan ginjal dapat mengarah pada gagal ginjal seperti glomerulosklerosis (Probosari, 2013). Terapi untuk menurunkan risiko nefropati diabetik dilakukan dengan penatalaksanaan diet yang tepat, pengendalian lipid darah, tekanan darah, peningkatan asupan protein dan antioksidan (Hakim & Ayustarningwarno, 2013) serta kontrol ketat glukosa darah (Chaturvedi, 2007).
Bekatul beras hitam mengandung komponen yang bermanfaat bagi pengelolaan diabetes melitus. Kaneda et al (2006) melaporkan bahwa kandungan utama ekstrak etanol bekatul beras hitam adalah antosianin yang didalamnya mengandung senyawa aktif sianidin-3-glukosida. Senyawa ini dapat memperbaiki keadaan hiperglikemia dan sensitivitas insulin (Sasaki et al., 2007). Kombinasi sianidin-3-glukosida dengan acarbose konsentrasi rendah memiliki efek sinergis dalam menghambat enzim α-glukosidase dan α -amilase (Akkarachiyasit et al., 2010). Hal tersebut menyebabkan terjadinya penundaan penyerapan glukosa, sehingga kadar glukosa plasma postprandial berkurang dan menekan hiperglikemia postprandial (Lucioli, 2012).
Selain mengandung antosianin, bekatul beras hitam juga mengandung γ-oryzanol, tokoferol, tokotrienol, polifenol, pitosterol dan asam amino esensial serta mikronutrien (Ryan, 2011). Menurut Zhang (2010), bekatul beras hitam memiliki aktivitas antioksidan yang lebih tinggi dibandingkan bekatul beras putih. Penggunaan antioksidan dapat mengurangi stress oksidatif pada penderita diabetes melitus, sehingga antioksidan mampu mencegah komplikasi diabetes (Rahimi et al, 2005).
CARA PENELITIAN
1. Metode Penelitian
3
2. Alat
a. Alat yang digunakan untuk membuat ekstrak etanol bekatul beras hitam seperti bejana stainless steel, penangas air (waterbath), vaccum rotary evaporator, alat-alat gelas
(Pyrex), timbangan analitik (Presica A-SCS), cawan porselen, dan flakon.
b.Alat yang digunakan untuk perlakuan hewan uji seperti timbangan tikus 2610 gram (Lark, Cina), timbangan analitik (Ohaus), spuit injeksi 1,0 ml, 3,0 ml, 5 ml (Terumo), dan spuit oral ukuran 18 gauge.
c. Alat yang digunakan untuk pengambilan dan preparasi serum darah tikus yaitu pisau sayat, holder, vortex, tabung ependorf, sonifikator, sentrifuge (Mini Spin), dan alat-alat gelas (Pyrex).
d.Alat yang digunakan untuk penetapan kadar glukosa darah seperti kuvet disposable semi micro, mikropipet ukuran 5-50 µL dan 100-1000 µL (Accura), yellow tip, blue tip, dan
spektrofotometer visibel (Star Dust FC*15).
2. Bahan
a. Bekatul beras hitam sebagai bahan yang akan diekstraksi. Bekatul diperoleh dari Kartasura, Solo.
b. Etanol 96% sebagai penyari.
c. Aloksan sebagai penginduksi hiperglikemi (Sigma Aldrich). d. Larutan saline (larutan NaCl 0,9%) sebagai pelarut aloksan. e. Akuades sebagai pelarut ekstrak bekatul beras hitam.
f. Tikus putih galur Sprague Dawley (SD) dengan berat badan 200-300 gram, umur 2 sampai 3 bulan yang diperoleh dari peternakan tikus drh. Sarwono (Salatiga, Jawa Tengah) sebagai hewan uji.
g. Pereaksi pada penetapan kadar serum glukosa seperti reagen kit Glucose GOD FS dari Diasys.
3. Jalannya Penelitian
a. Pembuatan Ekstrak
4
b. Pembuatan Tikus Diabetes
Kadar glukosa darah awal (baseline) pada tikus diukur terlebih dahulu. Nilai normal kadar glukosa pada tikus berkisar antara 50-135 mg/dL (Johnson-Delaney, 1996). Kemudian tikus diinduksi dengan aloksan dosis 160 mg/kgBB (Chougalae et al., 2007). Pemantauan kadar glukosa darah tikus dimulai pada hari ke-4, 7, 10, 14, dan ke-21, jika kadar glukosa darah ≥150 mg/dL tikus dikategorikan telah mengalami diabetes melitus (Iqbal et al., 2011).
c. Uji Perlakuan
Tikus jantan yang digunakan sebanyak 20 ekor dengan berat 200-300 gram dan telah diaklimitasi selama 7 hari. Selanjutnya tikus diambil secara acak dan dibagi menjadi 5 kelompok. Ditetapkan kadar glukosa darah awal (baseline) terlebih dahulu pada semua kelompok. Selanjutnya kelompok II-V diinduksi aloksan secara intraperitonial dengan dosis 160mg/kgBB. Pemantauan kadar glukosa darah tikus dilakukan pada hari ke 4, 7, -10, -14, dan ke-21. Tikus yang mengalami nefropati diabetes digunakan sebagai sampel (Sulistiowati, 2014). Selanjutnya kelompok III-V diberi perlakuan dengan ekstrak etanol bekatul beras hitam selama 14 hari. Pemantauan kadar glukosa darah dilakukan pada hari ke-7, -10, dan -14.
Kelompok I : kontrol normal, tanpa perlakuan ekstrak bekatul beras hitam Kelompok II : kontrol negatif, diberi akuadest p.o
Kelompok III : perlakuan dengan ekstrak bekatul beras hitam 50mg/kgBB p.o Kelompok IV : perlakuan dengan ekstrak bekatul beras hitam 100mg/kgBB p.o Kelompok V : perlakuan dengan ekstrak bekatul beras hitam 200mg/kgBB p.o
d. Pembuatan Sampel, Blangko dan Standart
Darah tikus diambil melalui pembuluh darah vena lateralis bagian ekor, ditampung dalam tabung ependorf. Darah disentrifuge dengan kecepatan 3000 rpm selama 20 menit. Kemudian bagian serum diambil untuk dijadikan sampel. Pembuatan sampel berupa plasma 10 µL dicampur dengan reagen kit Glucose GOD FS dari Diasys 1000 µL. Blanko dibuat dengan mencampur akuades 10 µL dan reagent 1000 µL sedangkan standart dibuat dengan mencampur larutan standart 10 µL dan reagent 1000 µL. Sampel, blangko dan standart diinkubasi 10 menit pada 37°C.
e. Penetapan Kadar Glukosa Darah
5 menggunakan spektrofotometer visibel dengan panjang gelombang 546 nm. Perhitungan kadar glukosa dengan rumus :
/ ∆∆ x konsentrasi standart mg/dL
Terjadi interaksi antara glukosa dan O₂ kemudian dioksidasi oleh enzim glukosa
oksidase (GOD) membentuk asam glukonat dan H2O2 (Gambar 3). Hidrogen Peroksida yang terbentuk (H2O2) akan bereaksi dengan 4-aminoantipirin dan fenol kemudian membentuk kuinoimin yang berwarna merah violet. Intensitas warna merah yang dihasilkan kuinoimin menunjukkan kadar glukosa dalam darah.
Gambar 1. Prinsip reaksi pada metode GOD-PAP (Dias, 1999)
f. Analisa Data
Data yang diperoleh berupa kadar glukosa diolah menggunakan SPSS versi 20 for windows. Analisis pertama, data diuji normalitas distribusi dengan uji Shapiro-Wilk dan uji
homogenitas menggunakan Levene Statistic. Apabila data yang diperoleh terdistribusi normal dan homogen (p>0,05), maka analisis dilanjutkan pada uji parametrik Paired Sample T-Test untuk membandingkan kadar glukosa pre test (hari ke-21) dan post test
HASI
h setelah di ind
7 Berdasarkan Gambar 2, setelah diinduksi aloksan kadar glukosa darah pada kelompok II-V dari hari ke-0 (baseline) sampai dengan hari ke-21 terjadi peningkatan yang signifikan (p<0,05). Sedangkan pada kelompok kontrol normal kadar glukosa darah hari ke-0 (baseline) sampai dengan hari ke-21 tidak terjadi perubahan signifikan (p>0,05). Nilai normal kadar glukosa darah pada tikus berkisar antara 50-135 mg/dL (Johnson-Delaney, 1996). Kelompok kontrol normal tidak mengalami kenaikan kadar glukosa darah karena tidak diinduksi aloksan.
Selain itu induksi aloksan 160mg/kgBB selama 21 hari dapat menyebabkan kenaikan rata-rata pada kadar Blood Urea Nitrogen (BUN) menjadi 32,02 ± 1, 69 mg/dL (Sulistiowati, 2014). Kadar tersebut melebihi kadar normal BUN pada tikus yaitu 15-21mg/dL (Johnson-Delaney, 1996), maka tikus dikategorikan telah mengalami nefropati diabetes (Sulitiowati, 2014).
Kemudian pada kelompok III, IV dan V mulai diberi perlakuan dengan ekstrak etanol bekatul beras hitam secara per oral pada hari ke-21. Maka kadar glukosa darah pada hari ke-21 dianggap sebagai kadar glukosa darah sebelum pemberian perlakuan. Perlakuan dilakukan selama 14 hari dan pemantauan kadar glukosa darah dilakukan pada hari ke7, -10, dan -14.
Tabel 1. Data kadar glukosa darah sebelum perlakuan dan setelah perlakuan pada hari ke- 7, -10, dan -14
Kadar Glukosa Darah
Kelompok Sebelum
Ekstrak BBH 50mg/kgBB
X ± SD
IV
Ekstrak BBH 100mg/kgBB
X ± SD
V
Ekstrak BBH 200mg/kgBB
8 Berdasarkan Tabel 1, diperoleh hasil yang signifikan (p<0,05) yaitu pada ketiga kelompok perlakuan mengalami penurunan rata-rata kadar glukosa darah bila kadar glukosa darah sebelum perlakuan dibandingkan dengan kadar glukosa darah pada hari ke-14 setelah perlakuan. Sedangkan untuk kelompok kontrol negatif dan kontrol normal tidak menunjukkan perubahan yang signifikan karena tidak menerima perlakuan pemberian ekstrak etanol bekatul beras hitam. Pada kelompok V dengan perlakuan ekstrak etanol bekatul beras hitam dosis 200mg/kgBB mengalami penurunan kadar glukosa darah terbesar bila dibandingkan kelompok III & IV. Rata-rata penurunan kadar glukosa darah mencapai 130,50 ± 31,86mg/dL.
Berdasarkan hasil uji One Way Anova bahwa perlakuan dengan ekstrak etanol bekatul beras hitam dosis 50 dan 100mg/kgBB bila dibandingkan dengan kontrol negatif, menunjukkan penurunan kadar glukosa darah yang signifikan (p<0,05) pada hari ke-14 setelah perlakuan. Namun perlakuan dengan ekstrak etanol bekatul beras hitam dosis 50 dan 100mg/kgBB sampai dengan hari ke-14 belum mampu menurunkan kadar glukosa darah yang setara dengan kontrol normal. Sedangkan untuk perlakuan dengan ekstrak etanol bekatul beras hitam dosis 200mg/kgBB telah mampu menurunkan kadar glukosa darah pada hari ke-10 setelah perlakuan serta menunjukkan penurunan kadar glukosa darah yang setara dengan kontrol normal.
9
KESIMPULAN
Bila dibandingkan dengan kelompok kontrol negatif, ekstrak etanol bekatul beras hitam dosis 50 dan 100mg/kgBB mampu menurunkan kadar glukosa darah pada hari ke-14 setelah pemberian perlakuan, namun belum mampu menurunkan kadar glukosa darah yang setara dengan kontrol normal.
Sedangkan pada ekstrak etanol bekatul beras hitam dosis 200mg/kgBB bila dibandingkan dengan kontrol negatif telah mampu menurunkan kadar glukosa darah pada hari ke-10 setelah pemberian perlakuan dan menunjukkan kemampuan menurunkan kadar glukosa darah yang setara dengan kontrol normal.
SARAN
1. Dapat dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai kandungan zat aktif dari ekstrak etanol bekatul beras hitam yang bertanggung jawab langsung terhadap penurunan kadar glukosa darah serta mekanisme aksi yang menyertainya.
2. Dapat dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai uji toksisitas ekstrak etanol bekatul beras hitam dalam penggunaan jangka panjang.
DAFTAR ACUAN
Abou Arab AA., Abu Salem FM., & Abou Arab EA., 2011, Physicochemical Properties Of Natural Pigments (Anthocyanin) Extracted From Roselle Calyces (Hibiscus Subdariffa), J.of American Science, 7(7), 445-456.
Akkarachiyasit, Charoenlertkul, Yibchok-anun, & Adisakwattana, 2010, Inhibitory Activities of Cyanidin and Its Glycosides and Synergistic Effect with Acarbose against Intestinal α-Glucosidase and Pancreatic α-Amylase, Int J Mol Sci, 11(9): 3387–3396.
Amelia F., Afnani GN., Musfiroh A., Fikriyani AN., Ucche S., & Murrukmihadi M., 2013, Extraction and Stability Test of Anthocyanin from Buni Fruits (Antidesma Bunius L) as an Alternative Natural and Safe Food Colorants, J.Food Pharm.Sci., 1, 49-53.
Chaturvedi N., 2007, The Burden Of Diabetes And Its Complications: Trends And Implications For Intervention. Diabetes Res Clin Pract, 76(3):S3-S12.
Chougale, A.D., Panaskar, S.N., Gurao, P.M., & Arvindekar, A.U., 2007, Optimization of Alloxan Dose is Essential to Induce Stable Diabetes for Prolonged Period, Asian Journal of Biochemistry, 2 (6), 402-408.
10 Ha H., & Lee HB., 2001, Oxidative Stress In Diabetic Nephropathy: Basic and Clinical
Information, Current Diabetes Report, Dec; 1(3): 282-7.
Hakim, V.P., & Ayustaningwarno, F., 2013, Analisis Aktivitas Antioksidan, Kandungan Zat Gizi Makro dan Mikro Snack Bar Beras Warna Sebagai Makanan Selingan Penderita Nefropati Diabetic, Journal of Nutrition. Vol.2, No.4.
Hong, J.H., Cha, Y.S., & Rhee, S.J., 2009, Effects of The Cellcultured Acanthopanax Senticosus Extract on Antioxidative Defense System and Membrane Fluidity in The Liver of Type 2 Diabetes Mouse, J Clin Biochem Nutr, 45 , 101–109.
Iqbal, M., Kalsoom, & Jafri S.A., 2011, Effect Of Punica Granatum Flowers Extract on Hypercholesterolemic and Alloxan Induced Diabetic Rats, Global Journal Biotechnology and Biochemistry, (2):83-86.
InagumaT., Junkyu Han & Hiroko Isoda, 2011, Improvement Of Insulin Resistance By Cyanidin 3-Glucoside, Anthocyanin From Black Beans Through The Up-Regulation Of GLUT4 Gene Expression, BMC Proceedings 2011, 5(Suppl 8): P21, Licensee BioMed Central Ltd.
Jayaprakasam, B., Vareed, SK., Olson, LK., & Nair MG., 2005, Insulin Secretion by Bioactive Anthocyanins and Anthocyanidins Present In Fruits, J Agric Food Chem, Jan 12: 53(1): 28-31.
Johnson-Delaney, C., 1996, Exotic Animal Companion Medicine Handbook for Veterinarians, Zoological Education Network..
Kaneda, I., Kubo, & Sakurai, H., 2006, Antioxidative Compounds in the Black Rice Brans, Journal of Health Science, 52(5) 495-511.
Lucioli, S., 2012, Anthocyanins: Mechanism of action and therapeutic efficacy. Medicinal Plants as Antioxidant Agents: Understanding Their Mechanism of Action and Therapeutic Efficacy, Editor: Anna Capasso. Research Signpost. India, ISBN: 978-81-308-0509-2: 27-57.
Modak, M., Dixit, P., Londhe, J., Ghaskadbi, S., & Devasagayam., 2007, Indian Herbs and Herbal Drugs Used for The Treatment of Diabetes. J. Clin. Biochem. Nutr, 40: 163–173.
Nuttal SL., Dunne F., Kendal MJ., & Martin U., 1999, Age-Independent Oxidative Stress In Elderly Patiens With Non-Insulin Dependent Diabetes Mellitus, Q J Med, 92: 33-8.
Probosari, E., 2013, Faktor Resiko Gagal Ginjal pada Diabetes Melitus, Journal Of Nutrition And Health., Vol.1, No.1.
11 Ryan, E.P., 2011, Vet Med Today: Timely Topics in Nutrition, Bioactive Food
Components and Health Properties of Rice Bran, JAVMA, Vol 238, No. 5.
Sasaki R., Nishimura N., Hoshino H., Isa Y., Kadowaki M., Ichi T et al., 2007, Cyanidin 3-Glucoside Ameliorates Hyperglycemia and Insulin Sensitivity due to Downregulation of Retinol Binding Protein 4 Expression In Diabetic Mice, Journal Article, Volume 74, Issue 11, 1619–1627.
Soegondo, S., 2005, Penatalaksanaan Diabetes Melitus Terpadu Cetakan Kelima, Jakarta, Balai Penerbit Fakultas Kedokteran Indonesia, pp: 17, 49.
Szkudelski, T., 2001, The Mechanism of Alloxan and Streptozotocin Action in B Cells of the Rats Pancreas, Physiol Res, 50(6): 537-46.
Suherman, SK., 2007, Farmakologi dan Terapi Edisi V, Jakarta, Universitas Indonesia, pp: 485.
Sulistiowati, F., 2014, Kemampuan Perbaikan Fungsi Ginjal Setelah Pemberian Ektrak Etanol Bekatul Beras Hitam Pada Tikus Nefropati Diabetik, Skripsi, Surakarta: Fakultas Farmasi Universitas Muhammadiyah Surakarta
Ueno Y., Kizaki M., Nakagiri R., Kamiya T., Sumi H, & Osawa T., 2002, Dietary Gluthatione Protects Rats From Diabetic Nephropathy Andneuropathy. J Nutr, 2002; 132:897-900.
Vanini LS., Hirata TA., Kwiatkowski A., & Clemente E., 2009, Extraction and Stability Of Anthocyanins From The Benitaka Grape Cultivar (Vitis Vinifera L.), Braz.J.Food. Technol, 12((3):213-219, DOI:10.4260.
Widarta, I.W.R., Nocianitri, K.A., & Sari, L.P.I.P., 2013, Ekstraksi Komponen Bioaktif Bekatul Beras Lokal dengan Beberapa Jenis Pelarut, Jurnal Aplikasi Teknologi Pangan, Vol. 2 No. 2. 75.
Yulinah, S., Andrajati, R., Sigit, J., Adnyana, IK., Setiadi, AP., & Kusnandar., 2009, ISO Farmakoterapi Cetakan Kedua, Jakarta, PT. ISFI, pp: 26.
