EFEK PEMBERIAN JUS SEMANGKA (Citrullus lanatus) TERHADAP ANALISA SPERMA DAN HISTOLOGI
PADA TESTIS TIKUS WISTAR (Rattus norvegicus) YANG DIPAPARI MONOSODIUM GLUTAMAT
TESIS
Oleh :
Tengku Muhammad Reza Syahputra 157008007
PROGRAM STUDI MAGISTER BIOMEDIK FAKULTAS KEDOKTERAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2020
EFEK PEMBERIAN JUS SEMANGKA (Citrullus lanatus) TERHADAP ANALISA SPERMA DAN HISTOLOGI PADA TESTIS TIKUS WISTAR (Rattus norvegicus) YANG DIPAPARI
MONOSODIUM GLUTAMAT
Diajukan untuk melengkapi persyaratan memperoleh Gelar Magister Biomedik dalam Program Studi Magister Ilmu Biomedik pada Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera
Utara
Oleh
Tengku Muhammad Reza Syahputra
157008007
PROGRAM STUDI MAGISTER BIOMEDIK FAKULTAS KEDOKTERAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya maka penulisan laporan hasil tesis yang berjudul “Efek Pemberian Jus Semangka (Citrullus lanatus) Terhadap Analisa Sperma dan Histologi Pada Testis Tikus Wistar (Rattus norvegicus) yang dipapari Monosodium Glutamat” ini dapat terselesaikan.
Rasa terima kasih tulus tak terhingga penulis sampaikan kepada kedua orangtua tercinta yaitu bapak dr.H.Tengku Kamajaya, M.Sc.,Sp.And. dan ibu Hj.Esther Novika, kepada abang-abang yaitu Tengku Muhammad Fauzi, S.Si.,M.Kes., Tengku Muhammad Fajar,S.T., dan dr.Tengku Larry Arthit, M.Ked(OG),Sp.OG., serta istri Febrina Farisyah Lubis,S.E.,M.M. yang senantiasa selalu mendoakan dan mendukung penulis untuk dapat menyelesaikan penulisan Tesis ini.
Selama melakukan penelitian dan penulisan tesis ini, penulis juga banyak memperoleh bantuan moril dan materil dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tulus kepada :
1. Prof.Dr.dr.Aldy Safruddin Rambe, Sp.S(K) selaku Dekan Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara.
2. Dr.med.dr.Yahwardiah Siregar selaku Ketua Program Studi Magister Biomedik yang telah banyak membantu penulis sejak kuliah sampai saat ini menyelesaikan tesis.
3. Dr.rer.medic.,dr.Muhammad Ichwan, M.Sc. selaku Sekretaris Program Studi Magister Biomedik serta selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran dalam membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan tesis ini.
4. dr.Sufitni, M.Kes.,Sp.PA selaku Kepala Laboratorium Terpadu Imunologi serta selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran dalam membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan tesis ini.
5. Prof.Dr.dr.Rozaimah Z.Hamid, MS,Sp.FK selaku dosen penguji yang turut menyempurnakan penulisan tesis ini.
6. dr.Muhammad Rusda, M.Ked(OG),Sp.OG(K) selaku dosen penguji yang turut
7. dr.Tri Widyawati, M.Si, Ph.D selaku Kepala Departemen Farmakologi dan Terapeutik Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ijin penggunaan Laboratorium Farmakologi dan Terapeutik serta seluruh staf laboratorium yang telah banyak membantu dalam pelaksanaan penelitian hingga selesai.
8. dr.T.Ibnu Alferally, M.Ked(PA),Sp.PA(K) selaku Kepala Departemen Patologi Anatomi Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ijin penggunaan Laboratorium Patologi Anatomi serta seluruh staf laboratorium yang telah banyak membantu dalam pelaksanaan penelitian hingga selesai.
9. Seluruh staf Laboratorium Terpadu yang telah banyak membantu dalam pelaksanaan penelitian hingga selesai.
10. Teman-teman mahasiswa Magister Biomedik yang telah memberikan dukungan semangat dan kerjasama dalam penyelesaian tesis ini.
Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan laporan hasil ini masih jauh dari sempurna, untuk itu saran dan kritik yang bersifat membangun sangat diharapkan demi perbaikan kearah kesempurnaan. Akhir kata penulis sampaikan terima kasih.
Medan, April 2020
Tengku Muhammad Reza Syahputra
DAFTAR ISI
Kata Pengantar………. i
Daftar Isi…………...………... iii
Daftar Gambar…………...………... vi
Daftar Tabel…………...………... viii
Daftar Lampiran…………...……… x
Daftar Singkatan…………...……… xi
Abstrak……….. xii
Abstract………. xiii
BAB 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang……….... 1
1.2 Rumusan Masalah... 4
1.3 Tujuan Penelitian………... 4
1.3.1 Tujuan Umum………... 4
1.3.2 Tujuan Khusus………... 4
1.4 Hipotesis………. 4
1.5 Manfaat Penelitian………... 5
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Monosodium Glutamate (MSG)... 6
2.2 Radikal Bebas... 12
2.3 Malondialdehid (MDA)... 13
2.4 Efek MSG Terhadap Testis... 15
2.5 Potensi Semangka sebagai Nutraceutical... 20
2.5.1 Klasifikasi………... 20
2.5.2 Kandungan Semangka………. 21
2.5.3 Manfaat Semangka bagi Kesehatan………... 22
2.6 Likopen sebagai Bahan Aktif dalam Buah Semangka ... . 23
2.6.1 Pengertian………... 23
2.6.2 Penyerapan Likopen………... 24
2.7 Sistem Reproduksi Jantan dan Spermatogenesis... .. 27
2.7.1 Organ Testis………... 27
2.7.2 Sistem Duktus ………... 29
2.7.3 Histologi Testis………... 30
2.7.4 Proses Spermatogenesis………... 32
2.8 Kerangka Teori... ………... 34
2.9 Kerangka Konsep... ………... 34
BAB 3. METODE PENELITIAN 3.1 Desain Penelitian... 35
3.2 Waktu dan Tempat Penelitian... 35
3.2.1 Waktu Penelitian... 35
3.2.2 Tempat Penelitian... 35
3.3 Sampel Penelitian dan Besar Sampel ... 36
3.4 Identifikasi Variabel Penelitian... 37
3.4.1 Variabel Bebas (Independen)... 37
3.4.2 Variabel Terikat (Dependen)... 37
3.5 Defenisi Operasional... 37
3.6 Alat, Bahan, dan Cara Kerja... 39
3.6.1 Alat-alat yang Dibutuhkan dalam Penelitian... 39
3.6.2 Bahan-bahan yang Dibutuhkan dalam Penelitian... 39
3.6.3 Cara Kerja... 40
3.6.3.1 Pemeliharaan dan Pengelompokkan Hewan Coba... 40
3.6.3.2 Perlakuan Hewan Coba... 42
3.6.3.3 Pembuatan Jus Semangka... 44
3.6.3.4 Prosedur Pengambilan Jaringan Tikus... 45
3.6.3.5 Prosedur Pengambilan Sampel Darah Tikus... 46
3.6.3.6 Prosedur Pengambilan Sampel Sperma Tikus... 47
3.6.3.7 Pengamatan Analisa Sperma... 48
3.6.3.8 Pemeriksaan Kadar MDA di dalam Darah... 49
3.6.3.9 Prosedur Pembuatan Preparat Histologi Testis Tikus... 51
3.7 Kerangka Operasional... 53
3.8 Analisis Data... 54
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian... .. 55
4.1.1 Berat Badan... 55
4.1.2 Hasil Pemeriksaan MDA... 56
4.1.3 Analisa Spermatozoa... 56
4.1.4 Berat Testis... 58
4.1.5 Diameter Tubulus Seminiferus... 59
4.1.6 Lebar Celah Antara Tubulus Seminiferus dengan Sel Spermatogenik 62 4.1.7 Jumlah Sel Leydig... 64
4.2 Pembahasan... 66
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 73
5.2 Saran... 73
DAFTAR PUSTAKA... ... 74
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Diagram penggunaan MSG di dunia ...……. 6
Gambar 2. Struktur kimia MSG, Glutamate, dan Glutamic Acid ... 8
Gambar 3. Gangguan yang disebabkan toksisitas MSG ... 11
Gambar 4. MDA sebagai produk akhir peroksidasi lipid (atas). Reaksi TBA dengan MDA membentuk warna merah muda (bawah) ... 15
Gambar 5. Ilustrasi buah semangka dan bagian-bagiannya ... 21
Gambar 6. Struktur kimia likopen ... …… 23
Gambar 7. Proses penyerapan likopen ... 25
Gambar 8. Mekanisme likopen dalam menghambat ROS ... 26
Gambar 9. Histologi Testis dengan pembesaran 100x (A) dan 400x (B). Tampak Tubulus Seminiferus (ST), Sel Sertoli (SC), Spermatid (SD), Spermatosit Primer (PS), Spermatogonia (SG), Sel Leydig (LC) ………. 29
Gambar 10. Proses spermatogenesis ... …… 33
Gambar 11. Kandang pemeliharaan tikus ... 40
Gambar 12. Metal gavage needle / sonde lambung 20-24 G (Kiri). Pengukuran sonde lambung pada tikus (kanan) ... 42
Gambar 13. Cara memegang tikus saat pemberian perlakuan menggunakan sonde .... 43
Gambar 14. Cara memasukkan / mendorong sonde lambung ... 43
Gambar 15. Pemberian MSG dengan menggunakan sonde ... 44
Gambar 16. Proses pembuatan jus semangka ... 45
Gambar 17. Pembedahan tikus untuk pengambilan sampel darah dan organ testis….. 46
Gambar 18. Anatomi dan saluran reproduksi testis tikus wistar jantan. Testis (a), Caput epididimis (b), Cauda epididimis (c), dan Vas deferens (d). Tanda panah menunjukkan bagian yang dipotong untuk mengisolasi cauda epididimis. Pembesaran 40x ………... 47
Gambar 19. Testis yang akan dipisahkan dari vas deferens (A). Testis kanan-kiri (B). Pemisahan testis dan vas deferens menggunakan kaca pembesar (C) ….. 48
Gambar 20. Hemositometer Improved Neubauer ... 48
Gambar 21. Bahan-bahan pembuatan reagen TBA ... 50
Gambar 22. Potongan organ yang dimasukkan kedalam cassette (A). Proses dehidrasi dan clearing yang dilakukan secara otomatis (B) ...……… 52 Gambar 23. Gambaran mikroskopik histologi testis tikus Wistar kelompok KN (A),
KP (B), P1 (C), P2 (D), dan P3 (E). Tampak tubulus seminiferus (panah merah) dan sel leydig (panah hijau). Pembesaran 100x ... 61 Gambar 24. Celah antara tubulus seminiferus dengan sel spermatogenik. Diameter
tubulus seminiferus ditandai dengan garis kuning dan diameter sel
spermatogenik ditandai dengan garis merah ... 62 Gambar 25. Gambaran mikroskopik sel Leydig tikus wistar kelompok KN(A), KP(B),
P1(C), P2(D), dan P3(E). Pembesaran 400x... 64
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Kandungan nutrisi semangka (Citrullus lanatus) segar, per 100 g ... 22 Tabel 2. Distribusi likopen dalam jaringan ... 25 Tabel 3. Dosis pemberian MSG dan jus semangka pada kelompok perlakuan ... 41 Tabel 4. Persiapan standar MDA untuk spektrofotometer ... 50 Tabel 5. Rata-rata kenaikan berat badan tikus setelah pemberian MSG ... 55 Tabel 6. Rata-rata kenaikan berat badan tikus setelah pemberian MSG dan jus
semangka ... 55 Tabel 7. Kadar MDA pada serum darah tikus setelah pemberian MSG ... 56 Tabel 8. Kadar MDA pada serum darah tikus setelah pemberian MSG dan jus
semangka ... 56 Tabel 9. Rata-rata jumlah sel spermatozoa tikus setelah pemberian MSG ... 57 Tabel 10. Rata-rata jumlah sel spermatozoa tikus setelah pemberian MSG dan jus
semangka ... 57 Tabel 11. Rata-rata motilitas spermatozoa tikus setelah pemberian MSG ... 58 Tabel 12. Rata-rata motilitas spermatozoa tikus setelah pemberian MSG dan jus
semangka ... 58 Tabel 13. Rata-rata berat testis tikus setelah pemberian MSG ……… 59 Tabel 14. Rata-rata berat testis tikus setelah pemberian MSG dan jus semangka .. 59 Tabel 15. Rata-rata diameter tubulus seminiferus setelah pemberian MSG ... 60 Tabel 16. Rata-rata diameter tubulus seminiferus setelah pemberian MSG dan jus
semangka ... 60 Tabel 17. Rata-rata lebar celah antara tubulus seminiferus dengan sel spermatogenik
setelah pemberian MSG ……… 63
Tabel 18. Rata-rata lebar celah antara tubulus seminiferus dengan sel spermatogenik setelah pemberian MSG dan jus semangka ……….. 63 Tabel 19. Rata-rata jumlah sel leydig setelah pemberian MSG ... 65 Tabel 20. Rata-rata jumlah sel leydig setelah pemberian MSG dan jus semangka… 65
DAFTAR LAMPIRAN
1. Persetujuan Komisi Etik ……… 81
2. Surat Ijin Penelitian Laboratorium Farmakologi dan Terapeutik FK USU ……. 81 3. Surat Ijin Penelitian Laboratorium Terpadu FK USU ……….. 81 4. Surat Ijin Penelitian Laboratorium Patologi Anatomi FK USU ……… 81
5. Hasil Uji Statistik ……….. 81
DAFTAR SINGKATAN
MSG = Monosodium Glutamate ROS = Reactive Oxygen Species DNA = Deoxyribo Nucleic Acid MDA = Malondialdehyde
TBA = Thiobarbituric Acid
TEAC = Trolox Equivalent Antioksidan Capacity FDA = Food Drug Administration
SSP = Susunan Syaraf Pusat
GABA = Gamma Amino Butyric Acid GAD = Glutamic Acid Decarboxylase NOS = Nitric Oxide Synthase
BBB = Blood-Brain Barrier
iGluR = ionotropic Glutamate Receptors mGluR = metabotropic Glutamate Receptors H2O2 = Hidrogen Peroksida
SOD = Superoxide Dismutase 4-HNE = 4-hydroxynoneal
TBARS = Thiobarbituric Acid Reactive Substance ATP = Adenosine Tri Phosphat
PUFA = Poly Unsaturated Fatty Acids DPPH = 1,1-diphenypieryl-hydrozyl PARP-1 = Poli ADP-ribosa Polimerase 1 MAPK = Mitogen Activated Protein Kinase GPx = Gluthation Peroxidase
FSH = Follicle Stimulating Hormone LH = Luteinizing Hormone
GnRH = Gonadotropin Releasing Hormone
EFEK PEMBERIAN JUS SEMANGKATERHADAP ANALISA SPERMA DAN HISTOLOGI TESTISTIKUS WISTARYANG DIPAPARI
MONOSODIUM GLUTAMAT ABSTRAK
Latar Belakang: MSG merupakan garam dari asam glutamat yang digunakan sebagai penyedap makanan terutama makanan olahan. Asupan dari MSG dapat melebihi ambang yang dibenarkan oleh karena kadarnya tidak tercantum pada label kemasan. Penelitian melaporkan efek MSG pada banyak organ terutama testis yang menyebabkan oligozoospermia dan histologi testis yang abnormal yang akan berdampak pada kesuburan.
Konsumsi MSG yang berlebihan menyebabkan kerusakan testis akibat stres oksidatif sehingga terjadinya peroksidasi lipid, dapat ditentukan dengan mengukur kadar MDA dalam darah. Semangka merupakan buah lokal yang memiliki kandungan antioksidan likopen yang dapat mencegah kerusakan oksidatif.
Tujuan: Mengetahui efek jus semangka terhadap analisa sperma dan histologi testis tikus Wistar yang dipapari MSG.
Metode: Pada penelitian eksperimental dengan desain post test only control group ini, 35 ekor tikus Wistar secara acak dibagi menjadi lima kelompok: KN (pellet+aquadest),
KP(MSG 10mg/grBB + aquadest), P1 (MSG 10mg/grBB + jus semangka 25%), P2 (MSG 10mg/grBB+jus semangka 50%), P3 (MSG 10mg/grBB+jus semangka 100%).
Berat badan tikus ditimbang sebelum dan setelah diberi perlakuan, tikus diberi perlakuan selama 30 hari lalu dilakukan pengambilan sampel darah untuk pemeriksaan kadar MDA, testis dan kauda epididimis untuk pemeriksaan analisa sperma dan histologi testis.
Hasil: Kenaikan berat badan kelompok KP lebih rendah dibanding KN sedangkan kelompok P1, P2, dan P3 lebih rendah kenaikannya dibanding KP, namun masing-masing kelompok tersebut secara statistik tidak bermakna. Kadar MDA kelompok KP lebih rendah dibandingkan kelompok lainnya, namun secara statistik terdapat perbedaan yang bermakna pada kelompok KP dibanding KN. Jumlah dan motilitas sperma kelompok KP menunjukkan penurunan yang bermakna (sekitar 50%) dibanding KN, pada jumlah sel sperma kelompok P1, P2, dan P3 tidak berbeda bermakna dibanding KP, pada motilitas sperma kelompok P3 terjadi peningkatan yang bermakna dibanding KP. Berat testis kelompok KP lebih kecil dibandingkan kelompok lainnya, namun secara statistik berbeda bermakna dibanding KN.
Diameter tubulus seminiferus kelompok KP lebih kecil dibandingkan kelompok lainnya, namun secara statistik tidak bermakna. Jumlah sel Leydig kelompok KP lebih sedikit dibandingkan kelompok lainnya dan secara statistik berbeda bermakna.
Kesimpulan: Pemberian MSG secara bermakna menurunkan jumlah dan motilitas sperma, kadar MDA, berat testis, dan jumlah sel Leydig. Jus semangka dapat mengatasi efek negatif MSG terhadap jumlah, motilitas sperma dan sel Leydig secara bermakna.
Kata Kunci: Jus semangka, Jumlah dan motilitas sperma, Monosodium glutamat.
THE EFFECT OF WATERMELON JUICE ON SPERM ANALYSIS AND TESTICULAR HISTOLOGY OF WISTAR RATS EXPOSED TO
MONOSODIUM GLUTAMATE
ABSTRACT
Background: MSG is a salt of glutamic acid which is used as a food flavoring, especially processed foods. Intake of MSG can exceed the justified threshold because the levels are not listed on the packaging label. Research reports the effects of MSG on many organs, especially the testes which cause oligozoospermia and abnormal testicular histology which will have an impact on fertility. Excessive consumption of MSG causes testicular damage due to oxidative stress so that lipid peroxidation, can be determined by measuring MDA levels in the blood. Watermelon is a local fruit that contains the antioxidant lycopene which can prevent oxidative damage.
Aim: to find out the effect of watermelon juice on sperm analysis and testicular histology of Wistar rats exposed to MSG.
Method: Experimental research design of post test only control group, 35 Wistar rats were randomly divided into five groups: KN(pellet+aquadest), KP(MSG 10mg/grBB+aquadest), P1 (MSG 10mg/grBB+watermelon juice 25%), P2 (MSG 10mg/grBB+watermelon juice 50%), P3 (MSG 10mg/grBB+watermelon juice 100%). The body weight of rats was weighed before and after being treated, rats were treated for 30 days and then blood samples were taken for examinations of MDA levels, testis and cauda epididymis levels for examination of sperm analysis and testicular histology.
Result: The weight gain of the KP group was lower than KN while the P1, P2, and P3 groups had a lower increase than the KP, but each of the groups was statistically not significant.
MDA levels in the KP group were lower than other groups, but statistically there were significant differences in the KP group compared to KN. The sperm count and motility of the KP group showed a significant decrease (about 50%) compared to KN, the sperm cell counts in the P1, P2, and P3 groups were not significantly different from the KP, the sperm motility of the P3 group had a significant increase compared to the KP. The testicular weight of the KP group was smaller than that of the other groups, but it was statistically significantly different from the KN. The seminiferous tubule diameter of the KP group was smaller than the other groups, but it was not statistically significant. The number of Leydig cells in the KP group was less than in the other groups and was statistically significantly different.
Conclusion: The administration of MSG significantly reduces sperm count and motility of sperm, MDA levels, testicular weight, and Leydig cells count. Watermelon juice can significantly overcome the negative effects of MSG on sperm count, motility and Leydig cells.
Keywords: Watermelon juice, Sperm count and motility, Monosodium glutamate.
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Monosodium Glutamat (MSG) merupakan garam natrium dari asam glutamat dengan rumus molekul C5H8NO4Na yang terdiri dari 78% asam glutamat, 22% natrium dan air (Yonata et al., 2016). Asam glutamat adalah asam amino non-esensial yang berperan penting dalam metabolisme manusia dan merupakan salah satu asam amino yang banyak ditemukan di alam. Asam glutamat merupakan komponen utama dari banyak produk makanan tinggi protein dari hewan seperti daging, ikan, susu, dan keju, terdapat juga pada protein dari
tanaman seperti jamur dan tomat (Ghosh, 2017; Sharma and Deshmukh, 2015;
Tawfik and Al-Badr, 2012).
Monosodium Glutamat merupakan salah satu bahan aditif makanan yang paling banyak digunakan untuk menambah kenikmatan rasa makanan, terutama pada produk makanan olahan (Albrahim, 2018). Kandungan MSG dijumpai dalam keripik, agar-agar, mayones, kue, permen, biskuit, roti, coklat, selai, burger, kentang goreng, pizza, mie dan di hampir setiap makanan yang disajikan di setiap restoran cepat saji (Abdel et al, 2018;
Ghosh, 2017; Sharma and Deshmukh, 2015). Jumlah kandungan MSG dalam makanan dapat melebihi kadar yang diperkirakan oleh karena pada sebagian makanan olahan kadar MSG tidak dicantumkan pada label kemasan dan MSG juga seringkali tersembunyi dengan nama bahan makanan lain (Calderone, 2016; Erb and Erb, 2003; Ito, 2009). Jumlah asupan MSG harian rata-rata diperkirakan mencapai hingga 10 gr/hari. Pada kenyataannya jumlah asupan MSG kemungkinan lebih besar lagi karena pada penelitian tersebut belum memperkirakan jumlah MSG yang tersembunyi dalam bahan makanan itu sendiri (He et al., 2011).
Beberapa penelitian menjelaskan adanya efek MSG terhadap organ tubuh manusia seperti otak, ovarium, testis, hepar dan ginjal. Pada dosis rendah MSG menyebabkan peningkatan berat badan yang signifikan, penurunan fungsi kognitif, tetapi tanpa perubahan serum atau tingkat serotonin di otak atau perubahan patologis di otak, juga dapat menyebabkan perubahan degeneratif di otak pada tikus jantan (Abdel et al., 2018). Penelitian terhadap ovarium mencit yang sedang hamil dengan pemberian MSG 4 mg/grBB didapati gangguan pada ovarium bahwa berkurangnya praimplantasi sekitar 56,43% (Sufitni et al., 2019). Pemberian MSG dosis tinggi pada hewan coba membuktikan bahwa MSG dapat menyebabkan nekrosis pada neuron hipotalamus, nukleus arkuata hipotalamus, kemandulan pada jantan dan betina, berkurangnya berat hipofisis, anterior, adrenal, tiroid, uterus, ovarium, dan testis, kerusakan fungsi reproduksi, dan berkurangnya jumlah anak (Wakidi, 2012).
Konsumsi MSG dalam waktu lama dapat menyebabkan ketidakseimbangan antara antioksidan dan reactive oxygen species (ROS) yang menyebabkan kerusakan sel akibat stress oksidatif. Peningkatan produksi radikal bebas dan terjadinya peroksidasi lipid pada tingkat jaringan menyebabkan perubahan morfologi spermatozoa yang disertai peningkatan kolesterol testis yang menyebabkan degenerasi sel gonad. Hal ini akan mempengaruhi motilitas spermatozoa sehingga dengan penurunan motilitas spermatozoa yang juga akan mempengaruhi terjadinya proses pembuahan (Sharma and Deshmukh, 2015).
Meningkatnya kadar peroksidasi lipid menyebabkan kerusakan jaringan testis, hal ini paralel dengan penelitian Aitken et al. yang mendapatkan bahwa peningkatan peroksidasi lipid menyebabkan kerusakan oksidatif pada DNA sperma, mengubah fungsi membran, merusak motilitas, dan memiliki efek yang signifikan pada perkembangan spermatozoa. Efek toksik MSG pada parameter fisiologis dan biokimia spermatozoa terkait dengan peningkatan
Peroksidasi lipid dapat ditentukan dengan mengukur molekul malondialdehyde (MDA) mengikuti tes standar thiobarbituric acid (TBA) (Acharya et al, 2003). Pengukuran MDA banyak dilakukan sebagai parameter terjadinya peroksidasi lipid (Gupta et al, 2005).
Antioksidan memainkan peran penting dalam perlindungan terhadap peroksidasi lipid.
Antioksidan memiliki efek perlindungan dengan mengurangi atau mencegah kerusakan oksidatif. Antioksidan mencegah reaksi berantai peroksidasi lipid dalam membran
seluler dengan mengganggu penyebaran radikal lipid. Antioksidan berperan penting dalam banyak proses biologis yang dapat mengurangi kelainan sel sperma dan motilitas yang disebabkan oleh bahan-bahan kimia (Hamza and Al-Harbi, 2014).
Di Indonesia banyak sekali bahan-bahan alami yang mempunyai kandungan antioksidan cukup tinggi. Salah satu bahan alami yang banyak dikenal oleh masyarakat adalah semangka (Citrullus lanatus). Semangka mengandung lemak, protein dan kalori dalam jumlah rendah, dan juga mengandung banyak vitamin dan mineral, alkaloid, flavonoid, tannin, dan likopen (Sharma and Deshmukh, 2015).
Semangka merupakan salah satu sumber makanan yang kaya akan antioksidan likopen.
Asupan satu hingga tiga irisan semangka akan menyediakan antara 6-18 mg likopen dan 0,18-0,54 mmol TEAC (Trolox Equivalent Antioksidan Capacity), yang diduga dapat melindungi dari penyakit-penyakit terkait stress oksidatif (Pinto et al, 2011).
Likopen merupakan hidrokarbon karotenoid alifatik yang sangat dibutuhkan oleh tubuh dan salah satu antioksidan yang sangat kuat kemarnpuannya mengendalikan radikal bebas, dan likopen lebih efisien daripada vitamin E. Konsumsi likopen diyakini dapat meningkatkan kualitas seks, meningkatkan jumlah sperma, memperbaiki struktur sperma dan meningkatkan motilitas sperma sehingga dapat meningkatkan fertilitas pria (Anas and Asterina, 2011).
Berdasarkan kajian literatur belum pernah ada penelitian tentang pemberian jus semangka dan perannya dalam perbaikan toksisitas testis pada tikus yang dipapari oleh
MSG, sehingga penulis tertarik melakukan penelitian ini.
1.2. Rumusan Masalah
Apakah jus semangka dapat mengatasi gangguan terhadap analisa sperma dan mempengaruhi diameter tubulus seminiferus dan sel Leydig pada histologi testis tikus wistar (Rattus norvegicus) yang dipapari Monosodium Glutamat (MSG) ?
1.3. Tujuan Penelitian 1.3.1. Tujuan Umum
Mengetahui efek jus semangka terhadap analisa sperma dan histologi testis tikus wistar (Rattus norvegicus) yang dipapari Monosodium Glutamat (MSG).
1.3.2. Tujuan Khusus
1. Untuk mengetahui tingkat stres oksidatif yang terjadi pada tikus setelah dipapari dengan MSG.
2. Mengetahui efek pemberian jus semangka terhadap jumlah dan motilitas spermatozoa tikus yang dipapari MSG.
3. Mengetahui efek pemberian jus semangka terhadap diameter tubulus seminiferus dan jumlah sel Leydig pada testis tikus yang dipapari MSG.
1.4. Hipotesis
Pemberian jus semangka dapat mencegah penurunan jumlah dan motilitas spermatozoa
serta diameter tubulus seminiferus dan sel Leydig pada histologi testis tikus
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Manfaat ilmiah.
Memberikan informasi tentang potensi buah semangka dalam mengurangi ataupun mencegah kerusakan testis tikus akibat efek konsumsi MSG yang berlebihan.
2. Manfaat praktis.
Hasil penelitian dapat memberikan informasi ilmiah kepada masyarakat sehingga
dapat menjadi acuan dalam memahami manfaat buah semangka dalam mengurangi efek mengonsumsi MSG yang berlebihan.
Meningkatkan ekonomi petani semangka dikarenakan semangka memiliki efek nutraceutical atau sebagai nutrisi dan bahan pengobatan.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Monosodium Glutamate (MSG)
Monosodium glutamat adalah garam natrium yang mengandung 78% asam glutamat serta 22 % natrium dan air. MSG diproduksi dengan cara fermentasi pati, gula bit, gula tebu atau sirup gula. Glutamat memberikan cita rasa umami yang merupakan rasa dasar dari rasa manis, asin, asam dan pahit (Tawfik and Al-badr, 2012).
Di Asia MSG diproduksi sekitar 95% dari total produksi MSG dunia pada tahun 2014.
Cina salah satu produsen terbesar (65%), konsumen (55%), dan eksportir (44%) dari MSG di seluruh dunia. Indonesia urutan kedua (16%) eksportir MSG (IHS, 2018).
Gambar 1. Diagram penggunaan MSG di dunia (IHS, 2018)
Rata-rata konsumsi MSG di Indonesia sekitar 0,6 gr/hari, adapun batas konsumsi aman tidak melebihi 0,12 gr/kgBB/hari. Sekitar empat dari lima penduduk mengonsumsi penyedap
≥ 1 kali dalam sehari (77,3%), tertinggi di Bangka Belitung (87,4%) terendah di Aceh (37,9%). Kecenderungan penduduk umur ≥ 10 tahun mengkonsumsi bumbu penyedap (MSG) lebih tinggi dibandingkan konsumsi makanan beresiko tinggi lainnya seperti makanan manis,
Taiwan adalah negara yang paling tinggi konsumsi MSG per kapita mencapai 3 g/hari, di Jepang dan Korea konsumsi MSG sekitar 1,2 - 1,7 g/hari, sedangkan Amerika Serikat adalah negara yang paling rendah konsumsi MSG per kapita, hanya 0,2 - 0,5 g per hari.
Namun kenyataannya tanpa disadari asupan MSG mencapai hingga rata-rata 10 g/hari
dikarenakan kadar MSG di dalam makanan olahan tidak dicantumkan pada label (Geha et al., 2000; He et al., 2011).
Batas aman dalam mengonsumsi MSG menurut FDA (Food Drug Administration) diperkirakan 3 gr/hari (FDA, 2012). Di Amerika Serikat, FDA telah mengkategorikan MSG sebagai bahan yang aman untuk dikonsumsi, tetapi ada laporan yang menyatakan bahwa asupan MSG dalam jumlah besar menimbulkan beberapa gejala sementara pada orang yang sensitif seperti mati rasa pada bagian belakang leher yang secara bertahap menjalar pada kedua lengan dan punggung, badan lemah, palpitasi dan jantung berdebar, gejala-gejala ini dikenal dengan Chinese Restaurant Syndrome (Geha et al., 2000; Obayashi and Nagamura, 2016).
Gejala kompleks MSG dimulai dalam waktu 1 jam setelah menelan bolus oral MSG yang lebih besar dari 3 g tanpa adanya makanan. Konsumsi MSG juga telah dilaporkan menyebabkan atau memperburuk berbagai kondisi, seperti asma yang tidak stabil, dermatitis atopik yang parah, dan dalam laporan kasus anekdotal, kemungkinan atrial fibrilasi dan ventrikel takikardia. Sakit kepala, wajah terbakar, dan sakit perut dilaporkan setelah tantangan double-blind. Namun, ada perdebatan yang sedang berlangsung tentang prevalensi reaksi terhadap MSG dan bahkan tentang apakah MSG memang menyebabkan reaksi tersebut (Geha et al., 2000; Tawfik and Al-Badr, 2012).
Monosodium L-glutamat juga dikenal dengan nama kimia 2-amin pentanedioc atau 2-amino glutamic acid (asam glutamat). Perbedaan struktur asam amino glutamat dan monosodium glutamat terletak pada gugus karboksil yang mengandung hidrogen pada
asam amino glutamat yang digantikan oleh natrium pada MSG. MSG memiliki rumus molekul C5H8NO4Na dengan berat molekul 169,111 g/mol dan titik lebur pada 2250C
serta kelarutan dalam air 74 g/100 ml (Zulkarnain, 2017).
Gambar 2. Struktur Kimia MSG, Glutamate, dan Glutamic Acid (Monti, 2017)
Ionisasi gugus karboksil menimbulkan rangsangan rasa pada papila lidah.
Glutamat tersusun atas 5 atom karbon dan 2 gugus karboksil. Asam amino glutamat dan MSG mempunyai sifat yang sama yaitu berbentuk tepung kristal berwarna putih yang tidak berbau dan mudah larut dalam air (Brillianti, 2012). Glutamat dan sodium 5’-monosoisinate (IMP) adalah 2 asam amino yang diakui sebagai stimulator oral dari nafsu makan dan metabolisme. Penambahan glutamat dan IMP pada makanan meningkatkan kualitas rasa umami (Jinap and Hajeb, 2010).
Asam amino glutamat dan glutamin diubah menjadi glutamat di dalam tubuh.
Asam amino yang tadinya berikatan dengan protein makanan, perlahan-lahan dipecahkan dan diabsorbsi. Proses ini menyebabkan glutamat dihasilkan secara bertahap, hanya glutamat dalam bentuk bebas yang dapat membangkitkan rasa lezat (Freeman, 2006). Pada MSG, glutamat tidak berikatan dengan protein tetapi sudah dalam bentuk bebas. Beberapa percobaan menunjukkan bahwa mengkonsumsi glutamat bebas akan meningkatkan kadar glutamat di dalam plasma darah secara signifikan (Machrina, 2009).
Dalam tubuh manusia asam glutamat hampir selalu dalam bentuk glutamat, karena kondisi di dalam tubuh akibat hilangnya atom hidrogen dari asam glutamat, sehingga lebih sering disebut sebagai glutamat. Glutamat juga diproduksi oleh tubuh manusia dan berikatan dengan asam amino lainnya membentuk struktur protein (Garret and Grisham, 2007).
Glutamat yang diproduksi oleh neuron dalam tubuh manusia berperan sebagai neurotransmitter eksitatorik utama yang terdapat di SSP dan terlibat dalam berbagai fungsi dari otak seperti fungsi kognisi, pembelajaran dan memori (Danbolt, 2001; Smith, 2000).
Sebagaimana halnya neurotransmitter, glutamat juga memiliki mekanisme eliminasi untuk menyerapnya dari cairan ekstraseluler yang merupakan kerja dari protein transporter glutamat, termasuk salah satu peranannya untuk keperluan sintesis GABA (Gamma Amino Butyric Acid) oleh kerja enzim Glutamic Acid Decarboxylase (GAD). GABA merupakan neurotransmitter inhibitorik utama di sistem saraf pusat. Disamping kerja protein transporter glutamat, terdapat pula enzim glutamine sintetase yang bekerja mengubah amonia dan glutamat menjadi glutamin yang tidak berbahaya dan dapat dikeluarkan dari otak. Meskipun glutamat terakumulasi di otak diusahakan untuk tetap dipertahankan dalam kadar rendah dan non-toksik. Akumulasi glutamat dalam jumlah yang sangat melimpah di celah sinaps (celah antara sel saraf) dapat bersifat eksitotoksik bagi otak. Akumulasi glutamat ini menyebabkan terjadinya overstimulasi reseptor glutamat, neuron dan otak secara keseluruhan. Stimulasi neuron dalam jangka waktu yang lama oleh asam amino / neurotransmitter eksitatorik akan menyebabkan kerusakan bahkan kematian neuron. Efek inilah yang disebut dengan eksitotoksisitas (Ardyanto and Dwi, 2004).
Toksisitas glutamat terbagi menjadi dua yaitu toksisitas glutamat endogen dan eksogen.
Toksisitas glutamat endogen terjadi akibat stimulasi yang berlebihan dari reseptor glutamat yang menyebabkan neuro degenerative dan kerusakan neuron melalui proses yang disebut eksitotoksisitas. Reseptor glutamat yang sama, terlalu aktif khususnya NMDA
menyebabkan ion kalsium meningkat masuk kedalam sel pascasinap (Dubinsky, 1993).
Konsentrasi Ca2+ tinggi mengaktifkan kaskade proses degradasi sel yang melibatkan protease, lipase, sintase nitrat oksida dan sejumlah enzim struktur selnya menjadi rusak sehingga menyebabkan kematian sel. Konsumsi atau paparan terhadap eksitotoksin yang bekerja pada reseptor glutamat dapat menyebabkan eksitotoksisitas dan menyebabkan efek toksik pada sistem saraf pusat, hal ini akan menjadi masalah bagi sel saraf karena masuk ke siklus positif feedback kematian sel (Meldrum, 2000). Selain itu peningkatan Ca2+
mengaktifkan sintesa nitric oxide (NOS) dan sintesa yang berlebihan dari NO.
Konsentrasi NO yang meningkat dapat merusak mitokondria, yang menyebabkan berkurangnya energi dan menambah tekanan oksidatif pada neuron karena NO adalah ROS (Nicholls, 2009).
Toksisitas glutamat eksogen terjadi dikarenakan glutamat yang terdapat dalam makanan akan diserap seluruhnya melalui usus dengan transpor aktif spesifik. Selama proses tersebut, banyak dari glutamat di transaminase serta diubah menjadi komponen lain dengan pembentukan α-ketoglutarat. Pada saat glutamat dikonsumsi dalam jumlah yang banyak, konsentrasi di vena portal meningkat sehingga menyebabkan peningkatan metabolisme glutamat di hati serta dilepasnya glukosa, laktat, glutamin dan asam amino lainnya ke dalam sirkulasi darah. Pada orang dewasa yang sehat memiliki blood-brain barrier (BBB) yang efektif untuk mencegah influx pasif dari glutamat dalam plasma. Perubahan kadar dalam plasma, seperti penyerapan glutamat eksogen yang banyak, hanya menyebabkan sedikit perubahan konsentrasi dalam otak. Jika terjadi gangguan sistem saraf pusat yang parah, maka fungsi dari BBB sebagai barrier terganggu (Eisenbrand, 2006).
Gambar 3. Gangguan yang disebabkan toksisitas MSG (dimodifikasi dari Niaz et al, 2018) Metabolisme tubuh terhadap monosodium glutamat yang di tambahkan dalam makanan dan glutamat alami dalam makanan di metabolisme dengan cara yang sama (Jinap and Hajeb, 2010). Batasan metabolisme MSG adalah 30 mg/kgBB/hari yang berarti penambahan maksimal dalam sehari 2,5 – 3,5 gram MSG (berat badan 50 – 70 kg) (Ardyanto and Dwi, 2004). Makanan di restoran cina mengandung MSG antara 10 dan 1500 mg per 100 g.
Dosis oral yang mematikan bagi 50% subjek (LD50) pada tikus dan mencit adalah 15.000 – 18.000 mg/kgBB (Sharma and Deshmukh, 2015).
Asam glutamat berfungsi sebagai neurotransmitter rangsangan penting dalam sistem saraf pusat tetapi juga berfungsi sebagai sumber energi untuk jaringan tertentu dan seperti yang sebelumnya ditinjau sebagai substrat untuk sintesis glutathionesharma.
Asam glutamat memiliki beberapa jenis reseptor, yaitu ionotropicglutamate receptors
Hipotalamus menyebabkan perubahan kaskade, mengganggu aksi leptin, meningkatkan palatabilitas, ↑ insulin,
↑ IL-6, ↑ TNF-α, mengganggu toleransi glukosa.
Rasa seperti terbakar dileher, kedua lengan dan dada, pusing,
wajah terasa panas dan seperti ditekan
Gangguan sel stroma dan membran, hipertrofi sel teka di ovarium, stres
oksidatif, kerusakan DNA, modifikasi protein
Penyakit Alzheimer, tumor otak, skizofrenia, demensia, cemas, penyakit Huntington, multiple sclerosis, penyakit
Parkinson dan epilepsi Reseptor glutamat
Obesitas
Neurotoksin
Gangguan reproduksi Chinese restaurant syndrome
(iGluR) dan metabotropic glutamate receptors (mGluR). iGluR secara farmakologi didefinisikan sebagai NMDA, AMPA dan reseptor kainate, sementara mGluR terdiri dari delapan reseptor yang berbeda. Semua reseptor ada di seluruh sistem syaraf pusat, terutama banyak di hipotalamus, hippocampus dan amigdala, dimana syaraf tersebut mengendalikan aktivitas otonom dan metabolisme. Reseptor glutamat hadir di sistem saraf pusat, mulut, paru-paru, usus, otot dan lokasi "perifer" lainnya (Meldrum, 2000; Zhu and Gouaux, 2017).
2.2. Radikal Bebas
Reaksi radikal bebas sebenarnya adalah suatu mekanisme biokimia yang normal terjadi dalam tubuh. Radikal bebas biasanya hanya bersifat intermediat (perantara), kemudian cepat diubah menjadi substansi lain yang tidak lagi membahayakan tubuh. Misalnya, hormon prostaglandin dibentuk melalui suatu seri reaksi radikal bebas atau reaksi detoksifikasi racun yang masuk ke dalam tubuh yang juga mengikutsertakan radikal bebas.
Jika pada kesempatan yang berumur sangat pendek ini, radikal bebas bertemu DNA atau enzim atau asam lemak majemuk tak jenuh (polyunsaturated fats), maka suatu permulaan kerusakan sel dapat terjadi (Husaini, 2001).
Senyawa maupun reaksi-reaksi kimia yang cenderung menghasilkan spesies oksigen reaktif (spesies oksigen yang potensial toksik) disebut pro-oksidan. Radikal bebas adalah atom/molekul yang pada kulit terluarnya mengandung satu/lebih elektron tak berpasangan.
Tidak semua spesies oksigen reaktif adalah radikal bebas, umpamanya H2O2 (Hidrogen peroksida) dan singlet oksigen bukan radikal bebas, tetapi termasuk spesies oksigen reaktif.
Dikarenakan adanya kecenderungan mengambil sebuah elektron dan senyawa-senyawa lain maka spesies oksigen ini sangat reaktif (Lautan, 1997).
Kemampuan menetralisir senyawa oksidan sebenarnya sudah dimiliki oleh tubuh/sel itu sendiri. Enzim glutation peroksidase, uric acid dan enzim katalase bekerja menetralisir oksidan hidrogen peroksida. Hidrogen peroksida (H2O2) merupakan salah satu molekul Reactive Oxygen Species (ROS) dan penyebab terjadinya peroksidasi lipid. Walaupun tubuh memiliki enzim-enzim antioksidan sendiri, namun kerjanya banyak berada di intrasel (Goodman, 1995).
Perlindungan tubuh manusia terhadap radikal bebas bervariasi, yaitu saling melengkapi satu dengan yang lain karena bekerja pada oksidan yang berbeda atau dalam bagian seluler yang berbeda. Suatu garis pertahanan yang penting adalah sistem enzim, termasuk superoksida dismutase (SOD), katalase, dan glutation peroksidase. SOD merupakan golongan enzim antioksidan yang penting dalam pendekomposisian katalitik radikal superoksida menjadi hidrogen peroksida dan oksigen. Katalase secara spesifik mengkatalisis
dekomposisi hidrogen peroksida. Glutation peroksidase merupakan golongan enzim antioksidan yang mengandung selenium yang penting dalam mengurangi
hidroperoksida, sebagai contoh: hasil oksidasi lipid (Tuminah, 2000).
2.3. Malondialdehid (MDA)
Stres oksidatif adalah suatu keadaan dimana terjadi pembentukan radikal bebas yang berlebihan sehingga melebihi kapasitas pertahanan antioksidan. Stres oksidatif disebabkan adanya beberapa ROS di dalam sel yang tidak dapat distabilkan, sehingga terjadi beberapa kerusakan biomolekuler termasuk DNA, protein dan lipid. Pada lipid akan terjadi peroksidasi lipid, dimana peroksidasi lipid merupakan penanda stress oksidatif yang tidak stabil. Hal ini mengubah suatu bentuk yang komplek menjadi reaktif. Penanda yang umum digunakan untuk mendeteksi produk peroksidasi lipid antara lain malondialdehyde (MDA), 4-hydroxynoneal (4-HNE), dan 8-iso-Prostaglandin F2-alpha (8-isoprostane).
Beberapa penanda dari stres oksidatif dapat dideteksi dengan mudah dalam suatu sampel seperti sel, jaringan, urine, dan darah. Dekomposisi peroksidasi lipid dapat diukur dengan berbagai metode seperti thiobarbituric acid (TBA tes), fluoresensi untuk malondialdehyde acid, spektrofotometri UV untuk konjugasi, GC-MS, HPCL untuk isoprostane (Tsikas, 2016).
Peroksidasi lipid dalam bahan pangan akan terdekomposisi menjadi aldehid, keton dan khususnya MDA. Senyawa-senyawa karbonil ini akan bereaksi dengan gugus amino protein melalui reaksi amino-karbonil dan pembentukan basa Schiff. Reaksi MDA dengan rantai samping lisil akan mengakibatkan cross-linking dan polimerisasi protein. Reaksi ini berdampak pada menurunnya nilai gizi protein dan dapat menimbulkan off-flavour (Apriyanto, 2002).
Pengukuran kadar MDA merupakan cara pengukuran aktivitas radikal bebas secara tidak langsung, sebab yang diukur adalah produk dari reaksi radikal bebas bukan pengukuran radikal bebas secara langsung (Edyson, 2003). Senyawa MDA dapat diukur secara kuantitatif dengan menggunakan metode Thiobarbituric Acid Reactive Substance (TBARS) assay.
Reaksi yang terjadi antara asam thiobarbiturat (TBA) dan MDA membentuk kromogen berwarna merah muda yang dapat diukur absorbansinya pada panjang gelombang 532 nm.
Gambar 4. MDA Sebagai produk akhir peroksidasi lipid (atas). Reaksi TBA dengan MDA membentuk warna merah muda (bawah)
2.4. Efek MSG Terhadap Testis
MSG memiliki efek toksik pada testis yang menyebabkan oligozoospermia yang signifikan dan meningkatkan morfologi sperma yang abnormal dengan bergantung dosis yang diberikan pada tikus wistar. MSG juga dapat menyebabkan terjadinya peningkatan kadar Ca2+ dalam intrasel Leydig, peningkatan Ca2+ akan menyebabkan gangguan pada mitokondria dan mengaktifkan enzim ATPase, phospholipases, endonuklease, dan protease sehingga terjadinya gangguan pada sintesis ATP dan gangguan pada permeabilitas
membran sel sehingga pada akhirnya akan menyebabkan kematian pada sel Leydig (Tawfik and Al-Badr, 2012; Salim et al, 2017).
Penelitian terhadap sel Leydig yang dilakukan dengan pemberian MSG pada tikus putih jantan (Rattus norvegicus) dengan dosis pemberian yang berbeda-beda pada tiap kelompok yaitu 4 gr/kgBB/hari dan 6 gr/kgBB/hari selama 28 hari, didapatkan hasil pengamatan bahwa terjadi penurunan jumlah sel Leydig dan kerusakan sel Leydig yang ditandai dengan inti sel
yang piknotik, menjadi padat, berwarna lebih gelap dan batas sel tidak teratur (Salim et al, 2017).
Penelitian pada jumlah sel Leydig dan sel Sertoli pada tikus putih sebanyak 32 ekor yang dibagi dalam 2 kelompok, dimana kelompok pertama diberi plasebo aquadest 2x seminggu secara intraperitoneal, dan MSG 4 g/kgBB, kelompok kedua diberi Dexpanthenol 1000mg/kgBB tikus 2x seminggu secara intraperitoneal selama 14 hari, kemudian jaringan testis diambil untuk dibuat preparat dan dihitung jumlah sel Leydig dan sel Sertoli.
Suplementasi Dexpanthenol dalam menghambat penurunan jumlah sel Leydig dan sel Sertoli akibat stres oksidatif karena paparan MSG (Hartati et al, 2018).
Penelitian terhadap mencit jantan dewasa yang disuntikan MSG secara subkutan selama 6 hari dengan dosis 4 mg/grBB dan 8 mg/grBB menyebabkan peningkatan kadar glukosa,
kadar peroksidasi lipid, kadar total glutation dan protein yang terikat glutation.
Hal ini menggambarkan bahwa dengan pemberian MSG 4 mg/grBB dapat menimbulkan terjadinya stres oksidatif (Ahluwalia et al, 1996).
Penelitian terhadap tikus yang pada makanannya ditambah MSG 10 gr/kgBB/hari,
setelah 45 hari memperlihatkan adanya disfungsi metabolik berupa peningkatan kadar glukosa darah, triasilgliserol, insulin, dan leptin. Penelitian yang lain menunjukkan
bahwa pada tikus yang dipajankan MSG terjadi gangguan perkembangan testis, sel Sertoli, dan sel Leydig pada masa prapubertasnya. Ternyata selain menyebabkan gangguan pada aksis neuroendokrin sistem reproduksi, MSG juga mengakibatkan stres oksidatif yang dapat menyebabkan gangguan pada sistem reproduksi. Penelitian Pizzi et al. pada anak mencit jantan dan betina yang baru lahir dilakukan penyuntikan MSG secara subkutan dari hari ke-2 sampai hari ke-11, dengan dosis berangsur-angsur meningkat dari 2,2 – 4,2 mg/kgBB, diperoleh hasil tanda-tanda infertilitas, seperti berkurangnya berat testis. Ternyata setelah dewasa, bila mencit jantan dikawinkan dengan mencit betina yang diberi MSG, maka jumlah kehamilan dan jumlah anak berkurang secara bermakna pada mencit betina yang
berat kelenjar endokrin, yaitu pada kelenjar hipofisis, tiroid, ovarium, dan testis (Wakidi, 2012).
Pemberian MSG pada tikus mengakibatkan penurunan berat kelenjar hipofisis dan testis juga menurunkan kadar testosteron pada tikus jantan yang organ reproduksinya matang secara seksual selama 4 bulan. MSG memiliki efek toksik pada testis dengan menyebabkan oligozoospermia yang signifikan dan meningkatkan morfologi sperma yang abnormal yang bergantung terhadap dosis pada tikus Wistar jantan (Sharma and Deshmukh, 2015).
Pada penelitian dengan menggunakan tikus jantan yang diberi MSG 4 g/kg BB secara intraperitonial selama 15 hari dan 30 hari memperlihatkan pengaruhnya berupa penurunan berat testis, jumlah sperma dan peningkatan jumlah sperma yang rusak atau abnormal (Nayanatara, 2008).
Menurut penelitian Alalwani, MSG memiliki beberapa efek merusak pada testis tikus Wistar terutama perubahan histologis dalam lamina tubulus seminiferus dan jaringan interstisial serta pengelupasan spermatosit dan spermatid pada tikus yang terpapar
MSG. Banyak sel dari berbagai jenis spermatogenesis muncul nekrotik dengan nuklei pyknotic. Pada tubulus seminiferus, pembuluh darah yang meluas dan degenerasi vakuolar oleh perluasan dapat berkontribusi pada penyebab infertilitas pria (Alalwani, 2014).
Ini telah terlibat dalam infertilitas pria dengan menyebabkan perdarahan testis, degenerasi dan perubahan jumlah dan morfologi sel sperma. Moore melaporkan bahwa MSG mempengaruhi struktur dan fungsi dari sistem reproduksi pria dan terbukti beracun bagi testis manusia dan hewan percobaan. Boodnard et al. menyebutkan bahwa pemberian MSG pada tikus menyebabkan atrofi pada testis dan kematian sel Sertoli dan sel Leydig.
Nayanatara et al. mencatat bahwa MSG mempengaruhi penurunan berat testis, diameter tubular, jumlah sel sperma dan kelainan morfologi sperma (Sharma and Deshmukh, 2015).
Peroksidasi lipid adalah salah satu proses utama kerusakan oksidatif, yang memainkan peran penting dalam toksisitas. Oleh karena itu, enzim antioksidan dapat memainkan peranan penting pada toksisitas MSG. Menurut penelitian Tezcan et al. menyatakan bahwa MDA adalah salah satu dekomposisi akhir dari peroksidasi lipid dan juga dibentuk sebagai produk dari reaksi siklooksigenase dalam metabolisme prostaglandin dan ini memastikan temuan yang menyimpulkan adanya stres oksidatif pada tikus yang diberikan MSG, dimana didapati kadar MDA yang sangat tinggi (Hamza and Al-Harbi, 2014).
ROS sangat mudah menyebabkan kerusakan pada spermatozoa karena membran sel sperma mengandung sejumlah besar asam lemak tidak jenuh, sehingga mudah teroksidasi (peroksidasi lipid) dan sitoplasmanya hanya mengandung sedikit enzim antioksidan yang dapat menetralisir ROS. Proses peroksidasi lipid akan mengakibatkan berkurangnya aktivitas dan jumlah sel spermatozoa yang normal (Walczak-Jedrzejowska et al., 2013). Dalam penelitian sebelumnya, kerentanan spermatozoa terhadap stress oksidatif sebagai konsekuensi dari banyaknya asam lemak tak jenuh dalam membran plasma sperma dan rendahnya konsentrasi antioksidan sitoplasma yang diketahui (Hamza and Al-Harbi, 2014).
Istilah peroksidasi lipid umumnya merupakan suatu proses terjadinya degradasi lipid secara oksidatif. Peroksidasi lipid merupakan proses dimana radikal bebas mengikat elektron- elektron lipid pada membran sel yang berakibat langsung pada kerusakan sel. Adapun zat yang terlibat dalam proses peroksidasi lipid antara lain PUFA (Poly Unsaturatted Fatty Acid), fosfolipid, glikolipid, dan kolesterol. Asam lemak tak jenuh (PUFA) merupakan bahan yang paling sering terlibat dalam mekanisme oksidasi karena mengandung banyak ikatan ganda diantara molekulnya (Niki et al, 2005).
Sel yang teroksidasi di testis merupakan sumber ROS bagi organ testis itu sendiri, sehingga menyebabkan peningkatan stres oksidatif. Jika stres oksidatif berlebih, maka
dapat mengalami kerusakan. Hal inilah yang secara langsung mengganggu proses spermatogenesis di tubulus seminiferus, sehingga persentase jumlah sel spermatogenik yang dihasilkan menurun (Suciati et al, 2014).
Radikal bebas dapat merusak beberapa komponen penting dalam tubuh antara lain:
membran sel, terutama komponen penyusun membran berupa asam lemak tak jenuh yang merusak bagian dari fosfolipid dan mungkin juga protein bagian dalam, kerusakan protein, kerusakan DNA, dan peroksidasi lipid. Keadaan stres oksidatif dapat menimbulkan
kerusakan oksidatif mulai dari tingkat sel, jaringan sampai ke organ tubuh.
Beberapa penyakit yang sudah diteliti dan diduga kuat berkaitan dengan aktifitas radikal bebas mencakup lebih dari 50 jenis penyakit, salah satu diantaranya adalah infertilitas (Hodgson and Levi, 2000). Dalam jaringan seperti testis dengan tingkat metabolisme dan replikasi sel yang tinggi, stress oksidatif dapat dengan mudah terjadi (Pryor et al., 2006).
MSG juga dapat mempengaruhi fungsi reproduksi pria (Alalwani et al., 2014). Dalam penelitiannya MSG menyebabkan beberapa perubahan histopatologis seperti spermatogenic arrest, edema, dan hipospermia. Ini mungkin terkait dengan efek oksidatif MSG pada membran sel testis dan juga jaringan testis. Kerusakan oksidatif terutama terjadi melalui produksi ROS seperti anion superoksida, peroksida, dan dapat merusak lipid, protein, dan DNA. Oleh karena itu, dapat menyebabkan hilangnya aktivitas enzimatik dan integritas struktural enzim dan mengaktifkan proses peradangan. Disarankan bahwa efek toksik dari MSG menyebabkan perubahan integritas struktural membran bagian dalam mitokondria, yang mengakibatkan penurunan kadar GSH mitokondria dan peningkatan pembentukan hidrogen peroksida oleh rantai transpor elektron mitokondria. Stres oksidatif berperan penting dalam menyebabkan pembentukan sperma yang abnormal, fungsi, jumlah sel sperma dan infertilitas pria (Hamza and Al-Harbi, 2014).
Menurut penelitian El-Wessemy, kelompok yang diberikan MSG berhubungan dengan penghambatan testosteron yang menyebabkan penghentian spermatogenesis.
Penelitian sebelumnya telah menjelaskan mekanisme dimana MSG menghambat spermatogenesis dalam percobaannya. Reseptor glutamat dijumpai dalam jaringan yang berbeda seperti hipotalamus, limpa, timus, hati, ginjal, sistem endokrin, dan ovarium.
Hasil penelitian ini didukung dengan penelitian lain yang membuktikan adanya transporter glutamat fungsional dan reseptor di testis tikus. Salah satu mekanisme mungkin merupakan efek langsung dari MSG melalui reseptor glutamat dan transporter pada sel epitel tubulus seminiferus (Hamza and Al-Harbi, 2014).
Pada penelitian Zarghami et al. (2005) menunjukkan bahwa pria yang mengalami asthenozoospermic, kadar MDA di dalam semen menunjukkan terjadi peningkatan dibandingkan pria yang normozoospermic, serta berkorelasi dengan penurunan motilitas spermatozoa.
2.5. Potensi Semangka sebagai Nutraceutical 2.5.1. Klasifikasi
Klasifikasi tanaman semangka menurut Erhirhie and Ekene (2013) sebagai berikut :
Kingdom : Plantae Familli : Cucurbitaceae
Phylum : Embryophyta Genus : Citrullus
Class : Magnoliophyta Spesies : Citrullus lanatus.
Ordo : Cucurbitales
Semangka berasal dari daerah tropis dan subtropis, tanaman semusim ini tumbuh merambat dapat ditemukan dari dataran rendah sampai kurang lebih 1000 mdpl. Salah satu penghasil buah semangka terbesar di Indonesia adalah Sumatera Utara (Zulkarnain, 2017).
Semangka berbentuk bola sampai oval, besar bervariasi dengan panjang 20-30 cm, diameter 15-20 cm, dengan berat sekitar 4 kg sampai 20 kg. Kulit buahnya tebal dan berdaging, licin, warna yang bervariasi seperti hijau tua, kuning agak putih, atau hijau muda bergaris-garis putih. Daging buah warnanya merah, jingga, kuning, bahkan ada yang putih.
Biji berbentuk memanjang, pipih, warnanya hitam, putih, kuning, atau cokelat kemerahan.
Terdapat juga semangka tanpa biji (Dalimartha, 2003).
Gambar 5. Ilustrasi buah semangka dan bagian-bagiannya
2.5.2. Kandungan Semangka
Semangka adalah salah satu spesies dengan kandungan air yang tinggi sekitar 92% dari berat total. Tanaman ini kaya akan flavonoid, alkaloid, saponin, glikosid, tannin dan fenol.
Semangka memiliki zat bernutrisi seperti vitamin A 3%, Thiamine (Vit. B1), Riboflavin (Vit. B2), Niacin (Vit. B3), Asam Pantothenic (B5), vitamin B6 dan Folat (Vit. B9) yang berkisar antara 1-3%, Vitamin C 14%. Komposisi mineral seperti kalsium 1%, Besi 2%, Magnesium 3%, Fosfor 2%, Kalium 2% dan Seng 1%. Semangka (Citrullus lanatus) secara alami juga kaya akan L-citrulline, bervariasi dalam jumlah dari 0,7 hingga 3,6 mg/g dalam kondisi buah segar (Sharma and Deshmukh, 2015) dan karotenoid yang memiliki kandungan likopen yang berfungsi sebagai antioksidan serta kandungan gula sekitar 6% berdasarkan berat (fruktosa : rasio glukosa 1:0,55). Semangka sudah diketahui memainkan peran yang efektif dalam mengurangi stress oksidatif melalui fitokimia lycopene (Imen et al, 2011;
Meroni and Raikos, 2018; Pinto et al, 2011).
Tabel 1. Kandungan nutrisi Semangka (Citrullus lanatus) segar, per 100 g, (Sumber: dimodifikasi dari USDA National Nutrient Database 2018) Zat gizi Nilai /
100 g Satuan Zat gizi Nilai /
100 g Satuan Vitamin
Energi Protein Lemak Karbohidrat Serat Glukosa
30 0.61 0.15 7.55 0.4 6.20
kkal g g g g g
Vitamin C Thiamin Riboflavin Niacin
Asam Pantotenat Vitamin B-6
8.1 0.033 0.021 0.178 0.221 0.045
mg mg mg mg mg mg
Minerals Vitamin A 569 IU
Kalsium Zat besi Magnesium Fosfor
7 0.24
10 11
mg mg mg mg
Vitamin E Karoten
Cryptoxanthin- β Lutein+zeaxanthin
0.05 303 78
8
mg µg µg µg
Natrium 1 mg Likopen 4532 µg
Zink Tembaga Mangan
0.10 0.042 0.038
mg mg mg
Pada penelitian Adetutu (2015), bahwa 100 g semangka yang di jus kemudian di ekstrak dengan bahan metanol, penilaian antioksidan menggunakan DPPH (1,1-diphenypieryl-hydrozyl) dan hidrogen peroksida radikal maka didapatkan 100 g ekstrak
semangka yang memiliki kandungan 4537 µg likopen (Adetutu et al, 2015).
2.5.3. Manfaat Semangka bagi Kesehatan
Membantu meningkatkan konsentrasi arginine dalam darah. Mengurangi nyeri otot karena mengandung sitrulin yang dapat mempercepat pelepasan asam laktat dari otot.
Bersifat mengenyangkan, air dan kalium dapat menurunkan tekanan darah, anti oksidan dan vit. C membantu tubuh mempertahankan kesehatan, merangsang air seni yang baik untuk ginjal, dapat membantu menurunkan demam dan mencegah sariawan dengan kandungan air yang banyak (Edwards, 2003; Jessimy, 2018).
Edwards (2003) mengemukakan bahwa semangka kaya akan sumber likopen, karotenoid yang sangat penting karena peran antioksidannya dan bermanfaat bagi kesehatan.
Penelitian bertujuan memeriksa kandungan likopen dari jus semangka segar, dengan metode crossover studi selama 19 minggu, didapatkan hasil penelitiannya bahwa konsentrasi likopen dalam plasma secara signifikan meningkat dari 18 hingga 20 mg likopen perhari dari jus semangka.
2.6. Likopen sebagai Bahan Aktif dalam Buah Semangka 2.6.1. Pengertian
Likopen adalah fitokimia hidrokarbon tak jenuh ganda, dengan rantai lurus yang terdiri dari 2 ikatan rangkap tak terkonjugasi dan 11 ikatan rangkap terkonjugasi (Bacanli et al., 2017).
Gambar 6. Struktur kimia Likopen (Bacanli et al., 2017)
Likopen merupakan senyawa flavonoid dari kelompok karotenoid yang berfungsi sebagai antioksidan yang efektif, dan juga pigmen merah yang terdapat pada tumbuhan baik buah maupun sayur seperti pepaya, tomat, paprika, dan semangka. Fungsi pigmen merah tersebut untuk menyerap cahaya selama fotosintesis dan membantu melindungi tanaman terhadap kerusakan akibat sinar matahari (Bacanli et al., 2017). Likopen yang berfungsi sebagai antioksidan serta terkonjugasi dalam menangkal radikal bebas, ROS dan oksida nitrat (Petyev, 2016).
Kebutuhan likopen pada saat ini belum ada angka pasti mengenai asupan harian likopen, hal ini tergantung dari populasi yang diteliti. Menurut Lucarini (2006) dalam Strory et al. (2010), rata-rata orang Italia mengkonsumsi 14,3 mg per hari, total karotenoid likopen merupakan bagian terbesar dari karotenoid dalam makanan Italia, dengan asupan rata-rata 7,4 mg/hari (Porrini and Riso 2005, dalam Strory et al, 2010). Asupan likopen harian rata-rata di Amerika Serikat berkisar 6,6-10,5 mg/hari untuk pria dan 5,7-10,4 mg/hari untuk wanita. Asupan likopen harian dari berbagai negara yang dilaporkan rata-rata adalah 1,1 mg/hari di Inggris, 1,6 mg/hari di Australia, 4,8 mg/hari di Perancis, dan 4,9 mg/hari di Belanda. Sedangkan menurut Rao et al. (2002) merekomendasikan asupan harian rata-rata
likopen sebanyak 5-10 mg/hari. Pendapat Pinto (2011) bahwa dosis yang lebih tinggi dari 20-30 mg/hari tidak seefektif dosis yang lebih rendah karena penyerapan yang terbatas.
Likopen dapat meningkatkan kualitas jumlah sel sperma, memperbaiki struktur sperma dan meningkatkan motilitas sperma sehingga dapat meningkatkan fertilitas pria.
Hal ini diperkuat dengan penelitian yang dilakukan pada pria infertil di India yang hasilnya menyatakan bahwa pria yang mengonsumsi makanan yang kaya likopen dengan kadar likopen 20 mg, 2 kali dalam sehari selama 3 bulan berturut-turut akan meningkatkan jumlah sperma sekitar 67%, struktur sperma akan mengalami perbaikan sebanyak 63% dan motilitas sperma meningkat sebesar 73% (Anas and Asterina, 2011).
2.6.2. Penyerapan Likopen
Penyerapan likopen dari sumber makanan berkisar antara 10-30 % pada manusia dan sisanya di ekskresikan. Sebagian besar penyerapan karotenoid termasuk likopen, terjadi bersamaan dengan lemak, setelah dimetabolisme oleh enzim lipase pankreas di dalam duodenum dan di emulsi garam empedu, misel yang mengandung likopen masuk ke dalam
sistem limfatik. Penyerapan likopen terakumulasi secara tidak merata di berbagai jaringan yaitu hati, testis dan kelenjar adrenal, akan tetapi penyerapan likopen juga dipengaruhi oleh
umur, jenis kelamin, merokok, alkohol, dan kadar lemak dalam darah (Holzapfel et al., 2013;
Rao et al., 2006).
Tabel 2. Distribusi Likopen dalam jaringan (dimodifikasi dari Elumalai, 2015)
Gambar 7. Proses penyerapan likopen (dimodifikasi dari Naz, 2014)
2.6.3. Mekanisme kerja
Mekanisme kerja likopen sebagai antioksidan yaitu sebagai antioksidan sekunder yang menunda, memperlambat serta mencegah proses stres oksidasi. Likopen merupakan antioksidan yang sangat kuat, memberikan pertahanan terhadap kerusakan sel yang disebabkan oleh ROS. Ikatan ganda likopen terkonjugasi dan tidak terkonjugasi membuatnya
sangat reaktif terhadap kerusakan akibat stres oksidatif. Likopen memiliki efek Jaringan (nmol/g berat basah)
Hati Ginjal Adrenal
Testis Ovarium Jaringan Adiposa
Paru-paru Kolon Payudara
Kulit
1.28-5.72 0.15-0.62 1.9-21.6 4.34-21.4 0.25-0.28 0.2-1.3 0.22-0.57
0.31 0.78 0.42
Semangka Akumulasi
likopen
Hati, Prostat, dan Kelenjar
Adrenal
Saluran Pencernaan Disimpan di
organ dalam jaringan Adiposa
Absorpsi melalui mekanisme yang diperantarai Chylomicron Proses
pencernaan
Masuk ke aliran darah
Likopen dalam bentuk Cis
melalui mekanisme molekuler pleiotropik, termasuk regulasi transkripsi, kontrol siklus sel, apoptosis, keseimbangan hormon, peradangan, angiogenesis, dan metastasis (Prayoga, 2015).
Likopen tidak memiliki cincin beta-ionon dan karenanya tidak memiliki aktivitas provitamin A. Namun, 11 ikatan ganda terkonjugasi dan tidak terkonjugasi dalam likopen membuatnya sangat reaktif terhadap oksigen dan radikal bebas. Likopen telah diusulkan untuk melindungi terhadap kanker melalui berbagai cara termasuk penurunan oksidasi lipid, penghambatan proliferasi sel kanker, apoptosis, peningkatan komunikasi celah-junctional, gangguan dalam jalur pensinyalan reseptor faktor pertumbuhan insulin, dan perkembangan siklus sel. Studi praklinis dan uji klinis menunjukkan bahwa likopen memiliki efek anti tumor in vitro dan in vivo yang kuat, menunjukkan peran pencegahan dan terapi potensial untuk likopen.
Gambar 8. Mekanisme Likopen dalam menghambat ROS (Yong Kim et al., 2015)
Mekanisme likopen dalam mencegah stres oksidatif pada membran sel dengan cara stres oksidatif memicu induksi ROS di membran sel. Kemudian ROS mengarah pada fosforilasi ATM (ataksia telangiectasia bermutasi serine / threonine protein kinase) dan jalur pensinyalan terkait apoptosis (p38 dan JNK), menghasilkan augmentasi fosforilasi p53.
induksi apoptosis melalui pembelahan PARP-1 (Poli ADP-ribosa Polimerase 1) dan Caspase-3. Likopen menekan apoptosis yang diinduksi stres oksidatif melalui akt-MnSOD.
Selain itu, likopen menurunkan fosforilasi MAPK (Mitogen Activated Protein Kinase) terkait
apoptosis (p38 dan JNK). Efek likopen ini pada stres oksidatif menginduksi penurunan fosforilasi jalur pensinyalan ATM-p53 dan perlindungan pembelahan PARP-1 dan
caspase-3, menghasilkan pencegahan apoptosis dan augmentasi kelangsungan hidup pada membran sel (Yong Kim et al., 2015).
Aktivitas enzim antioksidan yang lebih tinggi (SOD dan CAT) pada tikus yang diberi semangka mendukung bahwa konsumsi semangka meningkatkan kapasitas antioksidan yang lebih tinggi dan mengurangi stres oksidatif. Sebuah penelitian menemukan peningkatan signifikan yang serupa pada SOD dan peroksidasi lipid yang lebih rendah dengan konsumsi jus semangka pada tikus dengan kerusakan oksidatif yang diinduksi. Likopen dan antioksidan
lain seperti β-karoten dalam semangka dapat berkontribusi pada peningkatan kapasitas antioksidan.
2.7. Sistem Reproduksi Jantan dan Spermatogenesis 2.7.1. Organ Testis
Testis merupakan gonad jantan yang terbentuk selama gestasi sebagai respon terhadap sintesis androgen oleh mudigah jantan. Androgen primer adalah testosteron, pada manusia sintesisnya di mulai pada usia kehamilan 8 minggu. Selama masa gestasi dini, testis janin terletak di dalam rongga abdomen. Pada usia gestasi sekitar 6 bulan, testis turun dari rongga abdomen melalui kanalis inguinalis ke dalam kantong eksternal, yang disebut skrotum.
Pembuluh darah, saraf, dan corda penunjang juga ikut turun dari rongga abdomen secara bersamaan, setelah itu lubang kanalis bagian abdomen tertutup. Skrotum terletak di sebelah dorsal penis dan suhu pada skrotum lebih rendah daripada suhu tubuh karena letaknya
