i
DAFTAR ISI
Halaman
COVER DEPAN ………. .
i
SAMPUL DALAM ...
ii
LEMBAR PERSETUJUAN... iii
LEMBAR PENETAPAN PENGUJI ... iv
PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ……….. . v
UCAPAN TERIMAKASIH ... viii
ABSTRAK ... ix
ABSTRACT ...
x
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR TABEL ... xvi
DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG ... xvii
DAFTAR LAMPIRAN ... xviii
BAB
1
... PEN
DAHULUAN ... 1
1.1 ... Latar
Belakang
1
1.2
Rumusan Masalah ... 8
1.3
Tujuan Penelitian ... 9
1.4
Manfaat Penelitian ... 9
ii
2.1
Proses Penuaan ... 10
2.1.1
Faktor yang mempengaruhi penuaan ... 11
2.1.2 ... Teori
proses penuaan 11
2.1.2 ... Teori
pakai rusak
13
2.1.2 ... Teori
proses program 15
2.2
Gejala klinis penuaan ... 17
2.3
Proses penuaan pada kulit ... 19
2.3.1 ... Kulit
19
2.3.2
Definisi penuaan pada kulit ... 22
2.3.3
Mekanisme penuaan pada kulit ... 24
2.4
Sinar Ultraviolet ... 26
2.4.1 ... Efek
akut radiasi sinar ultraviolet ... 28
2.4.1 ... Efek
kronis radiasi sinar ultraviolet ... 30
2.5
Photoaging ………… ... 30
2.6
Matriks metalloproteinase ... 31
2.6.1
Terminologi ... 31
2.6.2
Klasifikasi MMPs ... 31
2.6.3
iii
2.7
Asam hyaluronat ... 34
2.7.1
Termonologi ... 34
2.7.2
Struktur kimia ... 35
2.7.3
Berat molekul. ... 36
2.7.4
Konsentrasi dalam jaringan ... 36
2.7.5 Metabolisme ... 37
2.7.6 Biosintesis ... 37
2.7.7 Katabolisme... 38
2.7.8 Ketahanan dalam jaringan ... 38
2.7.9 Fungsi ... 39
2.7.10 Biokompatibilitas ... 39
2.8
Filler ……… ... 40
2.9
Signaling asam hyaluronat ... 41
2.10 Aktivitas antioksidan dari asam hyaluronat ... 42
BAB III
KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS ...
PENELITIAN……….. ... 46
3.1
Kerangka Berpikir ... 46
3.2
Konsep ……... ... 46
3.3
Hipotesis Penelitian ... 47
BAB IV
METODE PENELITIAN ... 48
4.1
Rancangan Penelitian ... 48
4.2
Tempat dan Waktu Penelitian ... 49
4.3
Subjek dan Sampel ... 49
4.3.1 Variabilitas Populasi ... 49
4.3.2 Kriteria Subjek ... 49
iv
4.3.2.2 Kriteria Drop-Out ... 50
4.3.4 Penghitungan Besar Sampel ... 50
4.3.4 Teknik Penentuan Sampel ... 51
4.4
Variabel Penelitian ... 51
4.4.1 Klasifikasi Variabel ... 51
4.4.2 Definisi Operasional Variabel ... 52
4.5
Bahan dan Instrumen Penelitian ... 53
4.6
Hewan percobaan ... 54
4.7
Prosedur penelitian ... 55
4.8
Alur penelitian ... 61
4.9
Analisi penelitian ... 62
BAB V
HASIL PENELITIAN ... 63
5.1
Analisis Deskriptif ... 63
5.2
Uji Normalitas Data ... 66
5.3
Uji Homogenitas Data ... 66
5.4
Uji Komparabilitas Data ... 67
BAB VI
PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN ... 69
6.1
Subjek Penelitian ... 69
6.2 Distribusi dan homogenitas data hasil penelitian ... 70
6.3
Pengaruh pemberian asam hyaluronat intradermal terhadap
Ekspresi MMP-1 ... 70
BAB VII
SIMPULAN DAN SARAN ... 77
7.1
Simpulan………….. ... 77
7.2
Saran ……… ... 77
DAFTAR PUSTAKA………. ... 78
v
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Anatomi kulit ... 22
Gambar 2.2 Efek sinar ultraviolet terhadap kulit ... 28
Gambar 2.3 Penempatan asam hyaluronat pada lapisan dermis ... 41
Gambar 2.4Signaling pathway asam hyaluronat pada reseptor CD44 ... 42
Gambar 2.5Mekanisme kerja aktivitas antioksidan asam hyaluronat ... 43
Gambar 2.6Penghambatan efek ROS oleh asam hyaluronat dan penghambatan
... lev
el fosforilasi SEK1/JNK c-jun oleh H
2O ... 45
Gambar 3.1 Skema konsep penelitian ... 46
Gambar 4.1 Rancangan Penelitian ... 48
Gambar 4.2 Bagan Alur Penelitian ... 61
Gambar 5.1 Hasil pemeriksaan Immunohistokimia jaringan dermis tikus ... 64
vi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Terminologi asam hyaluronat dan bidang penggunaan ... 35
Tabel 2.2 Kandungan asam hyaluronat pada jaringan ... 37
Tabel 5.1 Hasil analisa deskriptif data ekspresi MMP-1 ... 64
Table 5.2 Hasil uji normalitas data antar kelompok ... 66
Table 5.3 Hasil uji homogenitas data antar kelompok ... 66
68
Table 5.4 Rerata ekspresi MMP-1 antar kelompok ... 67
vii
DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG
SINGKATAN
AAM
: Anti Aging Medicine
AP
: Activator Protein
COL1A1
: Kolagen tipe 1
CTGF
: Connective Tissue Growth Factor
DAB
: Diaminobenzidine
DHEA
: Dehydroepiandrosterone
DNA
: Deoxyribonucleic Acid
ECM
: Extracellular Matrix
ERK
: Extracellular Signal regulated Kinase
eV
: electron Volt
FBS
: Fetal Bovine Serum
GF
: Growth Factor
H
2O
2: Hidrogen Peroksida
HA
: Hyaluronic Acid
ID
:Intra Dermal
IGF-1
: Insulin like growth factor-1
IHC
: Immunohistochemistry
viii
IL-6
: Interleukin-6
IM
: Intra Muskular
JNK
: c-Jun Amino-terminal Kinase
LSD
: Least Significance Difference
MAP kinase
: Mitogen-Activated Protein kinase
MED
: Minimal Erythema Dose
MMP
: Matrix Metallo-Proteinase
mRNA
: Ribonucleic Acid messanger
NF-kB
: Nuclear Factor kappa-B
ODC
: Ornithine Decarboxylase
OH●
: Radikal Hidroksil
PBS
: Phospate Buffered Saline
ROS
: Reactive Oxygen Species
TGF-β
: Transforming Growth Factor β
TIMP-1
: Tissue factor Inhibitor of Metaloproteinase 1
TNF-α
: Tumor Necroting Factor α
UNUD
: Universitas Udayana
UV
: Ultraviolet
UVA
: Ultraviolet A
UVB
: Ultraviolet B
ix
LAMBANG
α
: Alfa
β
: Beta
μ
: Mikro
x
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Keterangan Kelaikan Etik (Ethical Clearance) ... 85
Lampiran 2 Surat Keterangan Penelitian dan Pemeriksaan IHC ... 86
Lampiran 3 Analisis Data MMP-1 antar kelompok ... 87
Lampiran 4Analisis Data dengan SPSS ... 90
xi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Proses penuaan merupakan proses yang terjadi seiring dengan berjalannya waktu dari hari ke hari dimana adanya progresivitas berbagai perubahan dalam tubuh manusia baik yang bersifat normal maupun patologis.
Penuaan adalah proses dimana hilangnya kemampuan organ tubuh (termasuk kulit) secara perlahan untuk memperbaiki atau mengganti diri dan mempertahankan struktur serta fungsi normalnya (Yaar dan Gilchrest, 2007). Penurunan fungsi tubuh tersebut akan
mengakibatkan munculnya tanda dan gejala proses penuaan, yang terbagi menjadi dua bagian besar yaitu tanda psikis dan tanda fisik. Tanda psikis diantaranya menurunnya gairah hidup, sulit tidur, kecemasan, mudah tersinggung dan merasa tidak berarti lagi. Sedangkan tanda fisik yang bisa terlihat adalah penurunan massa otot, peningkatan lapisan lemak, daya ingat yang berkurang, fungsi seksual yang terganggu, kemampuan kerja yang menurun, masalah sakit tulang dan timbulnya kerutan pada kulit (Pangkahila, 2007).
Ada beberapa faktor penting yang sangat erat kaitannya dengan proses penuaan yang terjadi seperti radikal bebas, berkurangnya kadar hormonal, proses glikosilasi, metilasi, apoptosis, sistem kekebalan yang menurun dan faktor genetik, yang tergolong sebagai faktor internal. Di samping itu ada juga faktor dari luar (eksternal) yang berpengaruh, seperti gaya hidup yang tidak sehat, diet yang tidak sehat, kebiasaan yang salah, polusi lingkungan, radiasi sinar ultraviolet, stress dan kemiskinan (Pangkahila, 2007).
Pada proses penuaan, kulit yang adalah bagian tubuh terluar bisa menjadi parameter secara kasat mata. Kulit tidak terhindar dari proses penuaan tersebut, apalagi kulit adalah bagian yang paling rentan terkena faktor-faktor eksternal seperti paparan radiasi ultraviolet dan polutan yang lain. Proses penuaan yang disebabkan oleh radiasi kronis ultraviolet sinar matahari disebut sebagai Photoaging (Gilchrest dan Krutman, 2006), dimana penuaan terjadi akibat efek buruk dari radiasi ultraviolet secara kronis yang berkolaborasi dengan gejala penuaan kronologis. Proses yang bersifat kumulatif kronis ini dapat menyebabkan
xii
berbagai macam gangguan pada kulit seperti pada arsitektur kulit (textur kulit) dan yang paling menjadi perhatian adalah penuaan dini kulit secara keseluruhan (photoaging), begitu juga bisa terjadinya kanker kulit (Walker dkk., 2003; Quan dkk., 2009). Kerusakan pada organ terluar dari manusia ini bisa terlihat secara klinis (baik dari keluhan dan tanda), secara histologis atau patologi anatomi, maupun secara fungsional kulit (Berneburg dkk., 2000). Paparan radiasi ultraviolet tersebut melalui beberapa jalur dan mekanisme, termasuk di dalamnya pembentukan sunburn cell, tercetusnya respon peradangan, terbentuknya thymine dimer dan produksi kolagenase (MMP/Matriks Metaloproteinase) (Baumann, 2005). Matriks Metalloproteinase (MMP) merupakan enzim proteinase mengandung zinc, berperan penting pada proses degradasi protein matriks ekstraseluler. Matriks Metalloproteinase diklasifikasi sebagai kolagenase, gelatinase, stromyelisin dan tipe membran (Quan dkk., 2009)
Radiasi sinar ultraviolet dari sinar matahari dengan panjang gelombang 100400 nm merupakan 5% dari seluruh radiasi sinar yang ada. Radiasi sinar ultraviolet terbagi atas tiga golongan yaitu Ultraviolet-A (UVA) 320-400 nm, Ultraviolet-B (UVB) 280-320 nm dan Ultraviolet-C (UVC) 100-280 nm. Yang paling berpengaruh terhadap kerusakan kulit adalah Ultraviolet-B (UVB), karena karakteristik panjang gelombang yang lebih pendek dan paling benyak menembus atmosfer bumi. Sinar ultraviolet ini juga sangat terbukti meningkatkan degradasi kolagen melalui aktivasi matriks metaloproteinase (MMP). Selain itu, sinar ultraviolet dapat memicu sintesis MMP-1 dan MMP-3 melalui pelepasan Tumor Necrosing Factor-alfa (TNF-α) (Gilchrest dan Krutmann, 2006). Berbeda dengan sinar ultraviolet C yang biasanya tidak sampai ke permukaan bumi oleh karena diserap oleh atmosfir lewat lapisan ozon.
Terganggunya integritas matriks ekstraseluler lewat radiasi ultraviolet dengan mekanisme meningkatnya aktivitas matriks metalloproteinase. Pada kulit manusia, MMP-1 merupakan tipe yang paling rentan oleh induksi sinar ultraviolet matahari dan bertanggung jawab terhadap pemecahan kolagen pada kulit yang mengalami photoaging (Fisher dkk., 2001). Hanya dengan satu kali paparan terhadap radiasi ultraviolet sinar matahari, dapat menganggu jaringan kulit dan terganggunya sintesis kolagen yang hamper komplit selama 24 jam yang kemudian diikuti dengan proses pemulihan 48-72 jam setelahnya (Fisher dkk., 2001). Di samping itu, terjadi pula degradasi kolagen karena terjadi peningkatan kadar MMP-1 yang sangat siginifikan yaitu sekitar 4,4 ± 0,2 kali lipat jika dibandingkan dengan kulit yang tidak dipajan radiasi UV (Fisher dkk., 2001). Matriks metalloproteinase tipe 1 (MMP-1) adalah mediator utama terhadap timbulnya degradasi kolagen pada kulit yang mengalami photoaging. Enzim MMP-1 kolagenolitik mendegradasi fibril kolagen dan elastin, yang sangat penting untuk kekuatan dan elastisitas kulit. Aktivitas MMP-1 di kulit akan meningkat walaupun hanya dengan radiasi UV singkat, yang akan menyebabkan timbulnya kerutan pada kulit, yang menjadi tanda photoaging (Yaar dan Gilchrest, 2008). Dengan demikian,
xiii
hambatan terhadap MMP-1 adalah salah satu cara untuk mencegah kerusakan kulit akibat paparan sinar ultraviolet.
Efek buruk yang lain dari radiasi sinar ultraviolet adalah menghasilakn reactive oxygen species / ROS (Lee dkk., 2004; Yaar dan Gilchrest, 2007), bersama dengan aktivasi berbagai ROS sensitive signaling pathways, yang selanjutnya akan mempengaruhi berbagai macam fungsi selular termasuk menyebabkan fragmentasi kolagen dan sekresi MMP-1 (Yaar dan Gilchrest, 2008; Helfrich dkk., 2008). Begitu pula dengan stress oksidatif berpengaruh besar dalam proses photoaging dan fotokarsinogenesis dan dalam pathogenesis fotodermatosis (Stahl dkk., 2006).
Asam Hyaluronat yang terkandung dalam dermal filler diklasifikasikan berdasarkan jangka waktu bertahannya, yaitu sementara dan semi-permanen. Yang termasuk golongan dermal filler sementara yaitu hyaluronic acid filler / asam hyaluronat, sedangkan yang termasuk semi-permanen adalah poly-L-lactic acid, calcium hydroxyapatite dan polyvinyl alcohol. Hyaluronic acid filler adalah jenis filler yang popular di dunia dan juga di Indonesia. Hyaluronic acid filler telah digunakan sejak tahun 1989. Hyaluronic acid filler bersifat sangat hidrofilik sehingga efek hidrasi dapat menghasilkan volume yang lebih besar ketika diimplantasikan daripada volume filler yang sesungguhnya. Efek hidrasi ini dapat memperberat edema jaringan yang disebabkan penyuntikan filler. Hyaluronic acid filler yang dikembangkan sekarang berasal dari fermentasi bakteri streptococcus aquine. Meskipun memiliki konsentrasi asam hyaluronat yang lebih tinggi daripada asam hyaluronat hewani, filler jenis ini berisiko tinggi menyebabkan infeksi. Asam hyaluronat filler hanya mampu bertahan 4 bulan sampai 1 tahun (tergantung konsentrasi) karena mengalami biodegradasi. Untuk mempertahankan efek filler, dibutuhkan konsentrasi asam hyaluronat lebih tinggi atau dilakukan penambahan volume filler dengan sesi penyuntikan berikutnya ( Gold, 2009). Pada penelitian in-vitro, penambahan asam hyaluronat pada kultur fibroblast meningkatkan proliferasi dan sintesis TIMP-1 (Tissue factor Inhibitor of Metaloproteinase 1) dan penurunan dari MMP-1 (Matrix Metalo-Proteinase 1), meningkatkan proliferasi dan sintesis dari COL1A1 (Kolagen tipe 1) dan TGF-α (Transforming Growth Factor-α). Sedangkan penambahan anti CD-44 pada kultur fibroblast, sebaliknya akan menurunkan proliferasi sel dan sintesis kolagen. Hal ini mengindikasikan peranan reseptor sebagai perantara dalam proses tersebut. Pada penelitian tersebut, setelah 24 jam secara statistik terjadi peningkatan yang signifikan ekspresi gen TIMP-1 dan setelah 24 jam berikutnya secara statistik terjadi penurunan secara signifikan ekspresi gen MMP-1 (Matrix Metalo-Proteinase 1) (Monteiro dkk, 2013).
Di bidang rheumatologi pada penelitian terhadap 12 pasien osteoarthritis yang diberikan injeksi asam hyaluronat intra-artikular dengan dosis 1 atau 3 mg/ml menunjukkan hasil yang signifikan terhadap penurunan ekspresi dari matriks metalloproteinase 13 (MMP-13). Lebih
xiv
besar penurunan ekspresi MMP-13 pada osteoarthritis grade-IV dibandingan pada osteoarthritis grade-II. Di samping itu pemberian asam hyaluronat menunjukkan hasil supresi dari ekspresi MMP-1 pada dosis 1 mg/ml (Pohlig dkk., 2016).
Asam hyaluronat dan interaksinya dengan CD-44 memungkinkan untuk menstabilkan dan memantapkan sintesis kolagen dan fungsi normal kulit. Asam hyaluronat secara normal terdapat pada matriks ekstraseluler pada basal keratinosit dan menyusun kolagen dermis dengan jalan stimulasi fragmentasi kolagen dan penetrasi fibroblast (Malgorzata, 2016). Penurunan level dari asam hyaluronat berhubungan dengan penurunan level dari elastisitas kulit, memungkinkan respon inflamasi dan menurunkan perbaikan jaringan karena proses degenerasi dari matriks jaringan granular (Fisher, 2008)
Dalam kaitan asam hyaluronat dan degradasi kolagen, pada kulit manusia MMP-1 adalah tipe yang paling terpengaruh oleh induksi sinar UV matahari dan bertanggung-jawab terhadap pemecahan kolagen pada kulit yang mengalami photoaging. Ditemukan bahwa hanya dengan satu kali ekspos terhadap paparan radiasi sinar matahari dapat menganggu jaringan konektif dengan menyebabkan gangguan sintesis kolagen yang hampir komplit, selama 24 jam yang kemudian diikuti dengan recovery 48-72 jam setelahnya (Fisher dkk., 2001). Degradasi kolagen terjadi karena peningkatan kadar MMP-1 yang cukup signifikan yaitu sekitar 4,4 ±
0,2 kali lipat jika dibandingkan dengan kulit yang tidak dipajan radiasi UV (Fagot, 2004). MMP-1 adalah mediator utama terhadap timbulnya degradasi kolagen pada kulit yang mengalami photoaging. Enzim MMP-1 kolagenolitik mendegradasi fibril kolagen dan elastin, yang penting untuk kekuatan dan elastisitas kulit. Aktivitas MMP-1 di kulit akan meningkat walaupun hanya dengan radiasi UV singkat, yang akan menyebabkan timbulnya kerutan pada kulit, yang menjadi tanda photoaging (Yahr dan Gilchrest, 2008).
Radiasi UV akut menyebabkan timbulnya ROS (Radical Oxygen Species), yang meningkatkan AP-1 dan menurunkan TGF-β. Peningkatan AP-1 dapat meningkatkan MMP yang bertindak sebagai pemecah kolagen, sementara itu penurunan TGF-β juga menurunkan sintesa kolagen. Pemecahan kolagen selalu diikuti dengan sintesis dan perbaikan, yang seperti pada hampir semua proses penyembuhan luka, tidak sempurna dan menyisakan bekas, walaupun awalnya secara klinis tidak terlihat. Tetapi bersama dengan bertambahnya usia dan ekspos sinar UV yang terus terjadi, terjadi penumpukan solar scar, yang lama-kelamaan mulai terlihat secara klinis berupa kerutan (photoaging) (Helfrich dkk., 2008).
Dengan demikian hambatan terhadap MMP-1 adalah salah satu cara untuk mencegah kerusakan kulit akibat paparan sinar UV. Matriks metaloproteinase-1 adalah mediator yang mendegradasi kolagen pada kulit yang mengalami photoaging (Fisher dkk., 2002).
Berdasarkan atas penelitian sebelumnya yang dilakukan pengukuran ekspresi TIMP-1 dan ekspresi MMP-1 secara in-vitro, dimana didapatkan hasil adanya peningkatan inhibitor
xv
MMP-1 dan terjadi supresi ekspresi MMP-1, maka akan dilakukan penelitian secara in-vivo pada tikus dengan menggunakan bahan asam hyaluronat.
1.2
Rumusan Masalah
Permasalahan yang akan dicari jawabannya melalui penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut :
Apakah pemberian asam hyaluronat di lapisan dermis menghambat peningkatan ekspresi MMP-1 tikus yang dipapar sinar ultraviolet-B (UVB) ?
1.3
Tujuan Penelitian
Untuk membuktikan pemberian asam hyaluronat di lapisan dermis dapat menghambat peningkatan ekspresi MMP-1 pada kulit tikus yang diberi pajanan sinar
UVB dengan dosis 800 mJ/cm2 selama 15 hari.
1.4
Manfaat Penelitian
1.4.1 Manfaat Ilmiah
Dari penelitian ini diharapkan bisa memberikan informasi ilmiah yang teruji, bahwa pemberian asam hyaluronat di lapisan dermis dapat menghambat penuaan dini kulit dengan menghambat penuaan dini kulit dengan menghambat peningkatan ekspresi MMP-1 tikus yang diberi pajanan sinar UVB
1.4.2 Manfaat Praktis
Hasil dari penelitian ini dapat memberikan informasi kepada masyarakat khususnya konsumen estetika dapat menjadi acuan dalam memahami manfaat asam hyaluronat yang terkandung dalam “dermal filler injection” selain bisa untuk menambah volume tetapi juga bisa memberikan efek perlindungan terhadap pajanan
xvi
Ada beberapa faktor penting yang sangat erat kaitannya dengan proses penuaan yang terjadi seperti radikal bebas, berkurangnya kadar hormonal, proses glikosilasi, metilasi, apoptosis, sistem kekebalan yang menurun dan faktor genetik, yang tergolong sebagai faktor internal. Di samping itu ada juga faktor dari luar (eksternal) yang berpengaruh, seperti gaya hidup yang tidak sehat, diet yang tidak sehat, kebiasaan yang salah, polusi lingkungan, radiasi sinar ultraviolet, stress dan kemiskinan (Pangkahila, 2007).
Pada proses penuaan, kulit yang adalah bagian tubuh terluar bisa menjadi parameter secara kasat mata. Kulit tidak terhindar dari proses penuaan tersebut, apalagi kulit adalah bagian yang paling rentan terkena faktor-faktor eksternal seperti paparan radiasi ultraviolet dan polutan yang lain. Proses penuaan yang disebabkan oleh radiasi kronis ultraviolet sinar matahari disebut sebagai Photoaging (Gilchrest dan Krutman, 2006), dimana penuaan terjadi akibat efek buruk dari radiasi ultraviolet secara kronis yang berkolaborasi dengan gejala penuaan kronologis. Proses yang bersifat kumulatif kronis ini dapat menyebabkan berbagai macam gangguan pada kulit seperti pada arsitektur kulit (textur kulit) dan yang paling menjadi perhatian adalah penuaan dini kulit secara keseluruhan (photoaging), begitu juga bisa terjadinya kanker kulit (Walker dkk., 2003; Quan dkk., 2009). Kerusakan pada organ terluar dari manusia ini bisa terlihat secara klinis (baik dari keluhan dan tanda), secara histologis atau patologi anatomi, maupun secara fungsional kulit (Berneburg dkk., 2000). Paparan radiasi ultraviolet tersebut melalui beberapa jalur dan mekanisme, termasuk di dalamnya pembentukan sunburn cell, tercetusnya respon peradangan, terbentuknya thymine dimer dan produksi kolagenase (MMP/Matriks Metaloproteinase) (Baumann, 2005). Matriks Metalloproteinase (MMP) merupakan enzim proteinase mengandung zinc, berperan penting pada proses degradasi protein matriks ekstraseluler. Matriks Metalloproteinase diklasifikasi sebagai kolagenase, gelatinase, stromyelisin dan tipe membran (Quan dkk., 2009)
Radiasi sinar ultraviolet dari sinar matahari dengan panjang gelombang 100400 nm merupakan 5% dari seluruh radiasi sinar yang ada. Radiasi sinar ultraviolet terbagi atas tiga golongan yaitu Ultraviolet-A (UVA) 320-400 nm, Ultraviolet-B (UVB) 280-320 nm dan Ultraviolet-C (UVC) 100-280 nm. Yang paling berpengaruh terhadap kerusakan kulit adalah Ultraviolet-B (UVB), karena karakteristik panjang gelombang yang lebih pendek dan paling benyak menembus atmosfer bumi. Sinar ultraviolet ini juga sangat terbukti meningkatkan degradasi kolagen melalui aktivasi matriks metaloproteinase (MMP). Selain itu, sinar ultraviolet dapat memicu sintesis MMP-1 dan MMP-3 melalui pelepasan Tumor Necrosing Factor-alfa (TNF-α) (Gilchrest dan Krutmann, 2006). Berbeda dengan sinar ultraviolet C yang biasanya tidak sampai ke permukaan bumi oleh karena diserap oleh atmosfir lewat lapisan ozon.
xvii
Terganggunya integritas matriks ekstraseluler lewat radiasi ultraviolet dengan mekanisme meningkatnya aktivitas matriks metalloproteinase. Pada kulit manusia, MMP-1 merupakan tipe yang paling rentan oleh induksi sinar ultraviolet matahari dan bertanggung jawab terhadap pemecahan kolagen pada kulit yang mengalami photoaging (Fisher dkk., 2001). Hanya dengan satu kali paparan terhadap radiasi ultraviolet sinar matahari, dapat menganggu jaringan kulit dan terganggunya sintesis kolagen yang hamper komplit selama 24 jam yang kemudian diikuti dengan proses pemulihan 48-72 jam setelahnya (Fisher dkk., 2001). Di samping itu, terjadi pula degradasi kolagen karena terjadi peningkatan kadar MMP-1 yang sangat siginifikan yaitu sekitar 4,4 ± 0,2 kali lipat jika dibandingkan dengan kulit yang tidak dipajan radiasi UV (Fisher dkk., 2001). Matriks metalloproteinase tipe 1 (MMP-1) adalah mediator utama terhadap timbulnya degradasi kolagen pada kulit yang mengalami photoaging. Enzim MMP-1 kolagenolitik mendegradasi fibril kolagen dan elastin, yang sangat penting untuk kekuatan dan elastisitas kulit. Aktivitas MMP-1 di kulit akan meningkat walaupun hanya dengan radiasi UV singkat, yang akan menyebabkan timbulnya kerutan pada kulit, yang menjadi tanda photoaging (Yaar dan Gilchrest, 2008). Dengan demikian, hambatan terhadap MMP-1 adalah salah satu cara untuk mencegah kerusakan kulit akibat paparan sinar ultraviolet.
Efek buruk yang lain dari radiasi sinar ultraviolet adalah menghasilakn reactive oxygen species / ROS (Lee dkk., 2004; Yaar dan Gilchrest, 2007), bersama dengan aktivasi berbagai ROS sensitive signaling pathways, yang selanjutnya akan mempengaruhi berbagai macam fungsi selular termasuk menyebabkan fragmentasi kolagen dan sekresi MMP-1 (Yaar dan Gilchrest, 2008; Helfrich dkk., 2008). Begitu pula dengan stress oksidatif berpengaruh besar dalam proses photoaging dan fotokarsinogenesis dan dalam pathogenesis fotodermatosis (Stahl dkk., 2006).
Asam Hyaluronat yang terkandung dalam dermal filler diklasifikasikan berdasarkan jangka waktu bertahannya, yaitu sementara dan semi-permanen. Yang termasuk golongan dermal filler sementara yaitu hyaluronic acid filler / asam hyaluronat, sedangkan yang termasuk semi-permanen adalah poly-L-lactic acid, calcium hydroxyapatite dan polyvinyl alcohol. Hyaluronic acid filler adalah jenis filler yang popular di dunia dan juga di Indonesia. Hyaluronic acid filler telah digunakan sejak tahun 1989. Hyaluronic acid filler bersifat sangat hidrofilik sehingga efek hidrasi dapat menghasilkan volume yang lebih besar ketika diimplantasikan daripada volume filler yang sesungguhnya. Efek hidrasi ini dapat memperberat edema jaringan yang disebabkan penyuntikan filler. Hyaluronic acid filler yang dikembangkan sekarang berasal dari fermentasi bakteri streptococcus aquine. Meskipun memiliki konsentrasi asam hyaluronat yang lebih tinggi daripada asam hyaluronat hewani, filler jenis ini berisiko tinggi menyebabkan infeksi. Asam hyaluronat filler hanya mampu bertahan 4 bulan sampai 1 tahun (tergantung konsentrasi) karena mengalami biodegradasi.
xviii
Untuk mempertahankan efek filler, dibutuhkan konsentrasi asam hyaluronat lebih tinggi atau dilakukan penambahan volume filler dengan sesi penyuntikan berikutnya ( Gold, 2009). Pada penelitian in-vitro, penambahan asam hyaluronat pada kultur fibroblast meningkatkan proliferasi dan sintesis TIMP-1 (Tissue factor Inhibitor of Metaloproteinase 1) dan penurunan dari MMP-1 (Matrix Metalo-Proteinase 1), meningkatkan proliferasi dan sintesis dari COL1A1 (Kolagen tipe 1) dan TGF-α (Transforming Growth Factor-α). Sedangkan penambahan anti CD-44 pada kultur fibroblast, sebaliknya akan menurunkan proliferasi sel dan sintesis kolagen. Hal ini mengindikasikan peranan reseptor sebagai perantara dalam proses tersebut. Pada penelitian tersebut, setelah 24 jam secara statistik terjadi peningkatan yang signifikan ekspresi gen TIMP-1 dan setelah 24 jam berikutnya secara statistik terjadi penurunan secara signifikan ekspresi gen MMP-1 (Matrix Metalo-Proteinase 1) (Monteiro dkk, 2013).
Di bidang rheumatologi pada penelitian terhadap 12 pasien osteoarthritis yang diberikan injeksi asam hyaluronat intra-artikular dengan dosis 1 atau 3 mg/ml menunjukkan hasil yang signifikan terhadap penurunan ekspresi dari matriks metalloproteinase 13 (MMP-13). Lebih besar penurunan ekspresi MMP-13 pada osteoarthritis grade-IV dibandingan pada osteoarthritis grade-II. Di samping itu pemberian asam hyaluronat menunjukkan hasil supresi dari ekspresi MMP-1 pada dosis 1 mg/ml (Pohlig dkk., 2016).
Asam hyaluronat dan interaksinya dengan CD-44 memungkinkan untuk menstabilkan dan memantapkan sintesis kolagen dan fungsi normal kulit. Asam hyaluronat secara normal terdapat pada matriks ekstraseluler pada basal keratinosit dan menyusun kolagen dermis dengan jalan stimulasi fragmentasi kolagen dan penetrasi fibroblast (Malgorzata, 2016). Penurunan level dari asam hyaluronat berhubungan dengan penurunan level dari elastisitas kulit, memungkinkan respon inflamasi dan menurunkan perbaikan jaringan karena proses degenerasi dari matriks jaringan granular (Fisher, 2008)
Dalam kaitan asam hyaluronat dan degradasi kolagen, pada kulit manusia MMP-1 adalah tipe yang paling terpengaruh oleh induksi sinar UV matahari dan bertanggung-jawab terhadap pemecahan kolagen pada kulit yang mengalami photoaging. Ditemukan bahwa hanya dengan satu kali ekspos terhadap paparan radiasi sinar matahari dapat menganggu jaringan konektif dengan menyebabkan gangguan sintesis kolagen yang hampir komplit, selama 24 jam yang kemudian diikuti dengan recovery 48-72 jam setelahnya (Fisher dkk., 2001). Degradasi kolagen terjadi karena peningkatan kadar MMP-1 yang cukup signifikan yaitu sekitar 4,4 ±
0,2 kali lipat jika dibandingkan dengan kulit yang tidak dipajan radiasi UV (Fagot, 2004). MMP-1 adalah mediator utama terhadap timbulnya degradasi kolagen pada kulit yang mengalami photoaging. Enzim MMP-1 kolagenolitik mendegradasi fibril kolagen dan elastin, yang penting untuk kekuatan dan elastisitas kulit. Aktivitas MMP-1 di kulit akan meningkat
xix
walaupun hanya dengan radiasi UV singkat, yang akan menyebabkan timbulnya kerutan pada kulit, yang menjadi tanda photoaging (Yahr dan Gilchrest, 2008).
Radiasi UV akut menyebabkan timbulnya ROS (Radical Oxygen Species), yang meningkatkan AP-1 dan menurunkan TGF-β. Peningkatan AP-1 dapat meningkatkan MMP yang bertindak sebagai pemecah kolagen, sementara itu penurunan TGF-β juga menurunkan sintesa kolagen. Pemecahan kolagen selalu diikuti dengan sintesis dan perbaikan, yang seperti pada hampir semua proses penyembuhan luka, tidak sempurna dan menyisakan bekas, walaupun awalnya secara klinis tidak terlihat. Tetapi bersama dengan bertambahnya usia dan ekspos sinar UV yang terus terjadi, terjadi penumpukan solar scar, yang lama-kelamaan mulai terlihat secara klinis berupa kerutan (photoaging) (Helfrich dkk., 2008).
Dengan demikian hambatan terhadap MMP-1 adalah salah satu cara untuk mencegah kerusakan kulit akibat paparan sinar UV. Matriks metaloproteinase-1 adalah mediator yang mendegradasi kolagen pada kulit yang mengalami photoaging (Fisher dkk., 2002).
Berdasarkan atas penelitian sebelumnya yang dilakukan pengukuran ekspresi TIMP-1 dan ekspresi MMP-1 secara in-vitro, dimana didapatkan hasil adanya peningkatan inhibitor MMP-1 dan terjadi supresi ekspresi MMP-1, maka akan dilakukan penelitian secara in-vivo pada tikus dengan menggunakan bahan asam hyaluronat.
1.2
Rumusan Masalah
Permasalahan yang akan dicari jawabannya melalui penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut :
Apakah pemberian asam hyaluronat di lapisan dermis menghambat peningkatan ekspresi MMP-1 tikus yang dipapar sinar ultraviolet-B (UVB) ?
1.3
Tujuan Penelitian
Untuk membuktikan pemberian asam hyaluronat di lapisan dermis dapat menghambat peningkatan ekspresi MMP-1 pada kulit tikus yang diberi pajanan sinar
UVB dengan dosis 800 mJ/cm2 selama 15 hari.
xx
1.4
Manfaat Penelitian
1.4.1 Manfaat Ilmiah
Dari penelitian ini diharapkan bisa memberikan informasi ilmiah yang teruji, bahwa pemberian asam hyaluronat di lapisan dermis dapat menghambat penuaan dini kulit dengan menghambat penuaan dini kulit dengan menghambat peningkatan ekspresi MMP-1 tikus yang diberi pajanan sinar UVB
1.4.2 Manfaat Praktis
Hasil dari penelitian ini dapat memberikan informasi kepada masyarakat khususnya konsumen estetika dapat menjadi acuan dalam memahami manfaat asam hyaluronat yang terkandung dalam “dermal filler injection” selain bisa untuk menambah volume tetapi juga bisa memberikan efek perlindungan terhadap pajanan
