NANOCURCUMIN SEBAGAI PENURUN KADAR GLUKOSA DARAH PADA TIKUS WISTAR DIABETES

212 | Palangkaraya, 19-20 Oktober 2012

NANOCURCUMIN SEBAGAI PENURUN KADAR GLUKOSA DARAH PADA TIKUS WISTAR DIABETES

Martha Sagala, Horasdia Saragih, Donn Richard Ricky, dan Albert Manggading Hutapea

Laboratorium Sains Terapan, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Advent Indonesia

Jl. Kol. Masturi No. 228 Parongpong, Bandung 40559, INDONESIA Telp./Fax: +62 (022) 2700247

e-mail: sagalamartha@gmail.com

ABSTRAK

Meningkatnya kandungan glukosa di atas batas toleransi pada plasma darah penderita diabetes tipe-1 telah menimbulkan dampak komplikasi yang mematikan. Oleh karena itu berbagai usaha telah dicoba untuk mengatasinya. Penggunaan obat-obatan herbal seperti curcumin yang berasal dari ekstrak curcuma longa (kunyit) adalah salah satu yang telah dilakukan dan menunjukan hasil yang positif dan signifikan. Namun suatu masalah masih menghambat, yaitu bioavabilitasnya yang rendah karena kelarutannya di dalam air yang rendah. Untuk mengatasi masalah tersebut, curcumin berukuran nanometer telah kami coba untuk digunakan. Hasilnya, suatu penurunan kadar glukosa darah yang signifikan, terjadi.

Tiga ragam ukuran nanocurcumin, yaitu: 58,0 nm; 89,0 nm; dan 294,4 nm diberikan secara peroral kepada tiga kelompok tikus galur wistar diabetes. Satu kelompok tikus galur wistar diabetes yang diberi curcumin yang tidak berukuran nanometer, digunakan sebagai kelompok kontrol. Dibandingkan dengan kelompok kontrol, setelah 11 hari pemberian, kelompok tikus yang mengkonsumsi nanocurcumin memiliki tingkat kadar glukosa darah yang jauh lebih rendah dan mendekati keadaan normal. Diantara ketiga ukuran nanocurcumin yang digunakan, nanocurcumin berukuran 58,0 nm memberikan pengaruh penurunan yang lebih tinggi. Di dalam peper ini, teknik pemberian nanocurcumin dan analisis mekanisme selengkapnya dalam menurunkan kadar glukosa di dalam plasma darah, akan diuraikan.

Kata Kunci: diabetes, glukosa darah, nanocurcumin.

ABSTRACT

The increment of glucose that goes beyond tolerance which happens in the blood plasma would lead to a deadly complication to those who suffers type-1 of diabetes. Therefore many efforts have been attempted to overcome this problem. Herbal medicines such as curcumin from curcuma longa (turmeric) extracts was one that has been used and after carried out it showed a positive and significant result. But there is one problem to be aware of which is the low solubility in water that related to its low bioavability. To overcome this problem, we have tried to use nanometer-sized curcumin. And it result to a significant decrement of bloods glucose level. There were three kinds of nanocurcumin size which were 58,0 nm; 89,0 nm; dan 294,4 nm that was orally given to strain wistar diabetic rats. We kept aside one group of diabetic wistar strain rats that were not given nanometer-sized curcumin as the control group. Compared to the control group, after 11 days of treatment, the rats that was consuming nanocurcumin headed to a very low blood glucose level that nearly comes to normal. Among the three measurement of used nanocurcumin, the 58,0 nm sized

Palangkaraya, 19-20 Oktober 2012 | 213 mechanisms of nanocurcumin in order to lower glucose levels in the blood will be described.

Keywords: blood glucose, diabetes, nanocurcumin.

PENDAHULUAN

Curcumin adalah senyawa aktif yang terdapat pada kunyit (Curcuma longa Linn.).

Secara klinis, curcumin telah digunakan untuk mengurangi peradangan sebelum operasi, memiliki antioksidan yang kuat, anti inflamasi dan anti tumor [1,2]. Banyak masyarakat menggunakan tanaman tradisional sebagai pengobatan, hal ini karena obat herbal tidak mempunyai efek samping atau sangat sedikit efek sampingnya dibandingkan dengan obat modern [3,4].

Pada penderita diabetes, kadar gula di dalam darah meningkat yang disebabkan oleh rusaknya sel β. Kondisi ini dapat dipulihkan oleh curcumin yang salah satu perannya adalah meningkatkan pertumbuhan langerhans yang di dalamnya terdapat sel β [5]. Dalam memanfaatkan curcumin sebagai obat, sebagaimana diterangkan di atas, masih mengalami kendala, yaitu bioavailabilitasnya di dalam air yang sangat rendah. Curcumin sukar larut di dalam air [6]. Telah terbukti bahwa curcumin memiliki bioavailabilitas yang kurang baik karena penyerapan yang buruk dan metabolisme yang cepat. Pada dekade terakhir banyak revolusi pengembangan obat terbaru yang memberikan solusi terhadap material yang memiliki bioavabilitas yang kurang baik di dalam air, salah satunya adalah menggunakan teknologi nanopartikel [7]. Merekayasa curcumin berukuran nanometer oleh karena itu dianggap dapat mengatasi sulitnya material ini terserap ke dalam air.

Penggunaan teknik enkapsulasi dengan metode nanopartikel menggunakan suatu polimer yang memiliki tingkat kelarutan yang baik di dalam air diusulkan untuk digunakan agar meningkatkan kelarutan curcumin sehingga dapat larut dalam air dan mempermudah proses penyerapannya. Teknologi ini juga dapat memperpanjang waktu paruh sehingga menurunkan frekuensi pemberian [8,9,10,11]. Oleh karena itu di dalam paper ini, penggunaan curcumin yang diminiaturisasi ke orde nanometer dan dikapsulasi menggunakan polimer polyvinylpirrolidone (PVP) untuk menurunkan kadar glukosa pada tikus wistar diabetes, diterangkan dan hasilnya akan dipaparkan.

214 | Palangkaraya, 19-20 Oktober 2012 METODOLOGI

1. Hewan Uji

Hewan uji tikus wistar yang digunakan dalam penelitian ini berumur 12 minggu dan memiliki berat badan 150-250 g berasal dari Laboratorium Farmakologi, Fakultas Kedokteran Universitas Padjajaran, Bandung. Hewan uji ditempatkan di ruang bertemperatur 27^oC dengan kelembaban 45-46% dan siklus pencahayaan 12 jam terang 12 jam gelap selama masa penelitian. Pelet, yang dicampur dengan dedak diberikan sebagai makanan harian.

Pemeliharaan hewan uji mengacu kepada kode etik yang berlaku.

2. Menginduksi Hewan Uji dengan Aloksan

Hewan uji dipuasakan selama 16 jam, kemudian diinduksi secara subkutan dengan aloksan untuk menghasilkan kondisi hiperglikemia (diabetes). Aloksan yang digunakan diproduksi oleh Sigma Aldrich Corp., St. Luis, MO,USA. Dosis yang digunakan adalah 125 mg/kg BB dengan aturan 2 g aloksan monohidrat dilarutkan kedalam 20 mL NaCl.

3. Penumbuhan Nanocurcumin

Curcumin berukuran nanometer yang digunakan pada penelitian ini ditumbuhkan dengan menggunakan reaktor tabung mikro. Curcumin berukuran nanometer diperlukan agar dapat melintasi membran sel dengan leluasa. Polimer polyvinylpirrolidone (PVP) digunakan sebagai separator untuk menghindari pertumbuhan partikel nanocurcumin menjadi lebih besar, sekaligus sebagai material pengkapsulasi dimana PVP memiliki tingkat kelarutan yang tinggi di dalam air (selengkapnya teknik penumbuhannya diterangkan pada referensi [12]).

Tiga ragam ukuran curcumin digunakan, yaitu: (58,0 ± 16,6) nm; (89,0 ± 25,5) nm; (290,4 ± 72,4) nm.

4. Desain Eksperimental

Dalam percobaan ini, digunakan 60 ekor tikus wistar sebagai hewan uji yang terkondisi diabetes. Ke 60 hewan uji dibagi ke dalam 6 kelompok yang masing-masing terdiri dari 10 ekor. Kelompok I: hanya diberi makan dan minum (kontrol positif). Kelompok II:

diberi makan dan minum dan polimer polyvinylpyrrolidone berdosis 2,99 g/210 mL akuades secara peroral sebanyak 3 mL/hari. Kelompok III: diberi makan dan minum dan serbuk curcumin biasa (yang tidak berukuran nanometer) berdosis 0,75 g/210 mL akuades secara peroral sebanyak 3 mL/hari. Kelompok IV: diberi makan dan minum dan curcumin berukuran (290,4 ± 72,4) nm berdosis 0,75 g/210 mL akuades secara peroral sebanyak 3 mL/hari.

Kelompok V: diberi makan dan minum dan curcumin berukuran (89,0 ± 25,5) nm berdosis

Palangkaraya, 19-20 Oktober 2012 | 215 minum dan curcumin berukuran (58,0 ± 16,6) nm berdosis 0,75 g/210 mL akuades secara peroral sebanyak 3 mL/hari.

Perlakuan di atas diberikan selama 11 hari, yang diawali pada saat setelah 72 jam induksi aloksan. Setelah perlakuan, hewan uji dipuasakan selama 16 jam dan selanjutnya hewan uji dibius dengan menggunakan phenthotal dengan dosis 0,5 mL yang dilarutkan ke dalam 20 mL akuades. Darah hewan uji yang bersumber dari jantung selanjutnya diambil untuk diukur kadar glukosanya.

5. Karakterisasi 5.1. Kadar Glukosa

Pengukuran kadar glukosa dilakukan menggunakan alat Photometer DTN-410 produksi DiaLAB Austria yang bekerja pada panjang gelombang 340-1000 nm. Darah tikus diambil dari jantung sebanyak 5 cc, kemudian disentrifugasi pada laju 3000 rpm selama 20 menit untuk mendapatkan serum darah. Serum darah sebanyak 10 µ L dicampur dengan 1000 µ L reagent (produksi Holzheim Germany) yang mengandung: Phosphate buffer (pH 7,5) 250 mmol/L; Phenol 5 mmol/L; 4-Aminoantipyrine 0,5 mmol/L; Glucose oxidase (GOD) ≥ 10 kU/L; dan Peroxidase (POD) ≥ 1 kU/L. Selanjutnya diinkubasi selama 20 menit pada temperatur 25^oC. Kadar glukosa darah diukur dari hasil campuran ini melalui proses perhitungan yang mengacu pada intensitas absorbans optik campuran dengan menggunakan alat Photometer DTN-410 pada panjang gelombang 500 nm.

5.2. Absorbans Nanocurcumin

Karakteristik nanocurcumin yang digunakan pada penelitian ini dipelajari dari hasil spektrum absorbans optiknya yang diukur dari panjang gelombang 200-650 nm dengan menggunakan alat UV-Vis Spektrophotometer BOECO S-26 Germany dengan resolusi optikal 1 nm. Puncak-puncak absorbsi curcumin diidentifikasi. Dalam proses pengukurannya nanocurcumin dilarutkan kedalam air (di-water) yang selanjutnya dimasukkan ke dalam cuvette yang terbuat dari quarzt dengan panjang lintasan 1 cm.

5.3. Ukuran Nanocurcumin

Diameter rata-rata nanocurcumin dan distribusinya diukur dengan menggunakan alat Particle Size Analyzer (PSA) Delsa Nano C, Beckman Coulter USA, dengan Size Range 0,6 nm sampai 7 µm pada temperatur ruang. Sebelum diukur, nanocurcumin didispersi ke dalam di-water yang memiliki indeks bias = 1,3328 dan viskositas = 0,8878 centiPoise.

216 | Palangkaraya, 19-20 Oktober 2012 6. Analisis Statistik

Data hasil penelitian dianalisis secara statistik dengan menggunakan perangkat lunak SPSS versi 17. Data disajikan dalam bentuk angka-angka berupa nilai purata ± standar deviasi. Statistik perbandingan ganda (multiple comparison) digunakan untuk menerangkan lebih lanjut perbedaan purata yang terjadi pada setiap kelompok perlakuan yang di analisis melalui statistik analysis of variance (ANOVA). Dalam pengujian statistik tingkat kepercayaan 95% (p≤0,5), digunakan.

HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Karaterisrtik Curcumin

Pada uji karateristik curcumin ini digunakan curcumin murni yang berasal dari kunyit untuk mengidentifikasi material yang digunakan pada penelitian. Curcumin yang diukur adalah curcumin yang terlarut dengan PVP 7,5g/30ml etanol, curcumin dengan PVP 4,5g/30ml etanol, curcumin dengan PVP 1,5g/30ml etanol dan juga curcumin tanpa PVP.

Gambar.1 Spektrum absorbans optik nanocurcumin terkapsulasi PVP yang ditumbuhkan pada berbagai konsentrasi PVP yang diukur pada rentang panjang gelombang 200-650 nm pada temperatur rung dan pH netral.

Karateristik puncak curcumin ditunjukan pada panjang gelombang 242 nm, 267 nm, 419 nm. Uji ini dilakukan menggunakan spektofotometer dengan panjang gelombang 420–

430 nm. Hasil dari uji karateristik curcumin yang ditunjukan pada gambar 2 merupakan

Palangkaraya, 19-20 Oktober 2012 | 217 mendukung bahwa penelitian ini menggunakan curcumin yang benar.

2. Distribusi Ukuran Nanocurcumin

Gambar 2. Distribusi ukuran diameter nanocurcumin terkapsulasi PVP: (a) diameter rata-rata d1 =290,4 nm dengan standar deviasi SD1= 72,4; (b) diameter rata-rata d2 = 89,0 nm dengan standar deviasi SD2 = 25,2; (c) diameter rata-rata d3 = 58,0 nm dengan standar deviasi SD3= 16,6.

Pada gambar a, b, c diatas ditunjukan ukuran dan standar deviasi masing-masing curcumin berorde nanometer. Semakin rendah ukuran curcumin maka akan semakin baik dalam penurunan kadar glukosa. Distribusi ukuran partikel nanocurcumin dengan diameter rata-rata 290,4 dengan Standar Deviasi 72,4 adalah nanocurcumin yang digunakan pada kelompok perlakuan ke 4 untuk menurunkan kadar glukosa. Distribusi ukuran partikel nanocurcumin dengan diameter rata-rata 89,0,0 dengan Standar Deviasi 25,5 adalah nanocurcumin yang digunakan pada kelompok perlakuan ke 5 untuk menurunkan kadar glukosa, sedangkan distribusi ukuran partikel nanocurcumin dengan diameter rata-rata 58,0 dengan Standar Deviasi 16,6 adalah nanocurcumin yang digunakan pada kelompok perlakuan ke 6 untuk menurunkan kadar glukosa.

3. Statistik Pengukuran Penurunan Kadar Glukosa

Diperoleh hasil dari data kelompok perlakuan yang diberikan curcumin, yang diberikan PVP, dan yang diberikan curcumin berorde nanometer untuk menurunkan kadar glukosa pada Tabel 1. Perbandingan rata-rata dan standar deviasi yang dianalis berdasarkan statistik menunjukan signifikansi penurunan kadar glukosa.

218 | Palangkaraya, 19-20 Oktober 2012

Tabel.1 Nilai rata-rata dan standar deviasi kadar glukosa tikus wistar diabetes untuk setiap perlakuan.

Gambar 3. Pengaruh ukuran curcumin terhadap kadar glukosa pada tikus wistar diabetes.

Penurunan kadar glukosa dapat jelas terlihat pada gambar 3. Kelompok 1 memiliki penurun yang sangat kecil dibandingkan dengan kelompok yang lain. Kelompok 6 mengalami penurunan kadar glukosa yang besar setelah diberikan perlakuan, meskipun kelompok 2 dan 3 juga mengalami penurunan namun tidak seperti yang terlihat pada kelompok 6. Hal ini menjelaskan bahwa pengaruh dari ukuran curcumin yang direkayasa ke orde nanometer mempunyai efek yang signifikansi dibanding dengan kelompok perlakuan yang diberikan PVP dan curcumin tanpa rekayasa ukuran.

Adanya bioavabilitas yang kurang baik mengakibatkan penurunan fungsi curcumin hal ini ditunjukan pada hasil penelitian kelompok 2 yang menggunakan curcumin tanpa rekayasa ukuran. Peningkatan bioavabilitas curcumin terdapat pada kelompok 4, 5, 6 yaitu curcumin

Palangkaraya, 19-20 Oktober 2012 | 219 curcumin.

Mekanisme penurunan kadar glukosa pada penelitian ini berfokus pada bidang teknologi dalam ukuran curcumin yang digunakan yaitu nanoteknologi. Ukuran yang diperkecil dalam orde nano akan membantu dalam proses penyerapan. Distribusi ukuran curcumin ini membantu untuk membandingkan ukuran mana yang terbaik dalam penggunaannya.

KESIMPULAN

Pengaruh dari curcumin berukuran nanometer yang diberikan kepada kelompok 4, 5, 6, terlihat sangat signifikan dibandingkan dengan perlakuan kelompok 2 dan 3. Hasil akhir yang didapat dari data penelitian dengan menggunakan statistik ANOVA adalah penurunan kadar glukosa yang signifikan pada kelompok 6 dengan p = 0,05 dan terdapat perbedaan penurunan yang sangat signifikan dari kelompok 1 dengan kelompok yang lain.

Aloksan yang telah menaikkan kadar gula darah pada semua tikus percobaan akan merusak sel β (beta) pada pankreas sehingga kadar gula dalam darah akan meningkat hal ini dikarenakan tidak adanya insulin yang dihasilkan oleh sel β. Curcumin berukuran nanometer yang dikonsumsi akan meregenerasi sel β yang baru sehingga dapat menghasilkan insulin lagi dan dapat menurunkan kadar gula dalam darah. Penelitian ini juga membandingkan ukuran nanocurcumin yang digunakan sehingga mengetahui ukuran mana yang terbaik untuk menurunkan kadar gula darah yang meningkat dalam darah. Pada gambar 5 terlihat penurunan yang signifikan pada kelompok 6 yang menggunakan curcumin ukuran 58,0 nm dibandingkan dengan kelompok 5 yang menggunakan curcumin ukuran 89,0 nm dan kelompok 4 yang menggunakan curcumin ukuran 294,4 nm. Hasil yang ditemukan pada penelitian ini adalah ukuran curcumin yang diminiaturisasi ke dalam orde nanometer mempengaruhi penurunan kadar gula darah hal ini dikarenakan nanocurcumin dapat mencapai sel target dengan mudah dan kemampuan penyerapan pada usus halus menjadi lebih baik.

DAFTAR PUSTAKA

1. I. Chattopadhyay, B. Kaushik, Bandyopadhyay Uday, dan Banerjee Ranajit K. Turmeric and Curcumin: Biological Actions and Medicinal Applications, 87 (2004) 44-53.

220 | Palangkaraya, 19-20 Oktober 2012

2. K. M. Vijendra, M. Ghulam, dan M. S. Kant. Downregulation of Telomerase Activity may Enhanced by Nanoperticle Mediated Curcumin Delivery. Journal of Nanomaterials and Biostructures, 3 (2008) 163 – 169.

3. J. A. S. Suryawanshi. Phytosome: An Emerging Trend in Herbal Drug Treatmant. Journal of Medical Genetics and Genomics, 3 (2011) 109 – 114.

4. J. H. Naama, Al-Temimi Ali A, dan Al-Amiery Ahmed A. Hussain. Study The Anticancer Activities of Ethanolic Curcumin Extract. African Journal of Pure and Applied Chemistry, 4 (2010) 68-73.

5. M.S.M. Chanpoo, M.S. H. Petchpiboonthai, B. Panyarachun PhD, dan Anupunpisit PhD Vipavee. Effect of Curcumin in the Amelioration of Pancreatic Islets in Streptozotocin- Induced Diabetic Mice. Journal Med Assoc Thai, 93 (2010) 152-159.

6. J. Wickenberg, L. I. Sandra, dan H. Joanna. Effect of Curcuma Longa (Turmeric) on Postprandial Plasma Glucose and Insulin in Healthy Subjects. Nutrition Journal, 9 (2010) 1-43.

7. B. Savita, F. Georg, S. Sheetal, R. Rajani, K. Collins, M. Amarnath, dan Maitra Anirban.

Polymeric Nanoparticle-Encapsulated Curcumin (“Nanocurcumin”): a Novel Strategy for Human Cancer Therapy. Journal of Nanobiotechnology, 10 (2007) 1186/1477-3155. 7 8. Li SD, dan Huang L. Pharmacokinetics and biodistribution of nanoparticles. Mol. Pharm, 5

(2008) 496-504.

9. P. Anand, H. Nair, B.Sung, A.B. Kunnumakkara, V.R. Yadav, R.R. Tekmal, B.B.

Aggarwal. Design of Curcumin-loaded PLGA nanoparticles formulation with enhanced cellular uptake, and increased bioactivity in vitro a and superior bioavailability in vivo.

Biochem. Pharmacol, 79 (2010) 330–338.

10. Y.M. Tsai, W.C. Jan, C.F. Chien, W.C. Lee, L.C. Lin, dan T.H. Tsai. Optimised nano formulation on the bioavailability of hydrophobic polyphenol, Curcumin, in freely-moving rats. Food Chem, 1 (2011) 59-64.

11. N. Kaewnopparat, S. Kaewnopparat, A. Jangwang, D. Maneenaun, Thitima Chuchome, dan Pharkphoom Panichayupakaranant. Increased Solubility, Dissolution and Physicochemical Studies of Curcumin-Polyvinylpyrrolidone K-30 Solid Dispersions.

World Academy of Science, Engineering and Technology, 55 (2009) 229-234.

12. H. Saragih, D.R. Ricky dan A.M. Hutapea. Penumbuhan Nanocurcumin Menggunakan Reaktor Tabung Mikro dan Pengaruh Penggunaan Polimer Polyvinylpyrrolidone (PVP)

Palangkaraya, 19-20 Oktober 2012 | 221 Indonesia, Palangkaraya Kalimantan 2012. (Submitted)

13. K. Balasubramanian. Theoretical calculations on the transition energies of the UV-visible spectra of Curcumin pigment in turmeric. Indian Journal of Chemistry, 30 (1991) 61-65.