Jurnal Kedokteran Hewan Vol. 10 No. 1, Maret 2016 P-ISSN : 1978-225X; E-ISSN : 2502-5600
24
POTENSI EKSTRAK ETANOL LABU SIAM (Sechium edule) UNTUK PERBAIKAN KERUSAKAN SEL BETA PANKREAS DAN KADAR
NITROGEN OKSIDA PADA TIKUS YANG MENGALAMI DIABETES MELITUS
The Potenty of Sechium edule Ethanolic Extract to Repair Beta Pancreas Cells and Nitrogen Oxide Concentration in Streptozotocin-induced Diabetic Rat
Betty Lukiati1, Siti Imroatul Maslikah1, dan Nugrahaningsih1
1Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Penegetahuan Alam Universitas Negeri Malang, Malang E-mail: [email protected]
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan menguji pengaruh ekstrak etanol labu siam terhadap perbaikan kerusakan sel beta () dan kadar nitrogen oksida (NO) pada pankreas tikus yang mengalami diabetes melitus (DM). Tikus diabetes diperoleh dengan injeksi multiple low dose streptozotocin (MLD-STZ) secara intraperitoneum selama 5 hari berturut-turut. Pada penelitian ini tikus dibagi dalam 5 kelompok: satu kelompok sebagai kontrol negatif, satu kelompok tikus DM tipe 1 sebagai kontrol positif, tiga kelompok tikus DM tipe 1 yang diterapi dengan ekstrak etanol labu siam dengan dosis yang berbeda, yakni 14, 28, dan 42 mg/kg bobot badan yang diberikan secara oral selama 7 hari berturut-turut. Perbaikan sel pankreas secara histologis dianalisis secara deskriptif sedangkan konsentrasi NO dianalisis dengan analisis varian satu arah dan dilanjutkan dengan uji beda nyata terkecil (α= 0,01). Hasil analisis menunjukkan bahwa ekstrak etanol labu siam berpengaruh sangat nyata (P<0,01) terhadap penurunan kadar NO sampai dengan 67,9 µM. Ekstrak etanol labu siam juga berhasil memperbaiki kerusakan sel pankreas tikus DM. Ekstrak etanol labu siam dosis 42 mg/kg bobot badan paling baik untuk terapi tikus diabetes dibandingkan dosis yang lain.
____________________________________________________________________________________________________________________
Kata kunci: ekstrak labu siam, diabetes melitus, tikus, sel pankreas
ABSTRACT
The objectives of this research were to examine the effect of Sechium edule ethanolic extract to repair beta pancreas cells damage and to measure nitrogen oxide (NO) concentration in streptozotocin-induced rats. Type I diabetic rats were obtained by intraperioneally injected the rats with multiple low dose streptozotocin (MLD-STZ) for 5 days. In this research, rats were assigned into 5 treatment groups: untreated rats in group 1 were considered as negative control, while MLD-STZ induced type 1 diabetic rats in group 2 were considered as positive control. In another 3 groups, type 1 diabetic rats were orally treated with three doses of Sechium edule ethanolic extract (14, 28, 42 mg/kg bw) respectively for 7 consecutive days. Repairing of beta pancreas cells were analyzed descriptively whereas concentration of NO were analyzed using one way ANOVA and continued with LSD test (α= 0.01). The result showed that the administration of Sechium edule ethanolic extract significantly decreased NO concentration (P<0.01) up to 67.9 µM and repaired beta pancreas cells damage. Dose of 42 mg/kg bw of Sechium edule ethanolic extract is the effective dose for diabetic rat therapy.
____________________________________________________________________________________________________________________
Key words: Sechium edule extract, diabetic mellitus, rat, beta pancreas cells
PENDAHULUAN
Diabetes melitus (DM) merupakan suatu gangguan metabolisme dengan karakteristik hiperglikemi. Diabetes melitus tipe 1 merupakan penyakit diabetes yang disebabkan terjadinya gangguan sekresi insulin akibat kerusakan sel beta () pankreas. Mekanisme kerusakan sel pankreas melibatkan aktivitas radikal superoksid (O2-) dan radikal nitrogen oksida (NO) (Szkuldelski, 2001). Penyakit DM tipe 1 diindikasikan dengan adanya produksi NO yang tidak normal (Yong dan Jay, 2001).
Pengobatan terhadap penyakit DM tipe 1 pada umumnya dilakukan menggunakan insulin. Pengobatan dengan suntik insulin tidak dapat memperbaiki kerusakan sel pankreas tetapi hanya menambahkan insulin secara eksogen, sehingga menyebabkan ketergantungan penderita pada insulin sepanjang hidupnya. Pemanfaatan tanaman obat sebagai suatu alternatif pengganti obat-obat kimia untuk terapi penyakit DM banyak digunakan pada saat sekarang.
Beberapa penelitian yang sudah pernah dilakukan untuk pengobatan penyakit DM dengan menggunakan tanaman
obat diantaranya dengan menggunakan ekstrak daun Eugenia polianta (Studiawan dan Santosa, 2005), ekstrak daun sambiloto (Haryono dan Salma, 2009), dan ekstrak rimpang Curcuma heyneana (Lukiati et al., 2012). Labu siam adalah salah satu tanaman yang berpotensi sebagai bahan obat tradisional. Aini et al.
(2014), membuktikan bahwa ekstrak etanol buah labu siam mempunyai aktivitas antioksi dan dengan nilai IC50 sebesar 191,554 µg/ml, dan kandungan total fenol 0,78%. Ekstrak etanol daun dan biji labu siam juga dapat meredam radikal β karoten bleaching, dan mempunyai daya pereduksi yang kuat terhadap kalium ferrisianida (Ordonez et al., 2006). Beberapa penelitian pemanfaatan labu siam sebagai bahan obat tradisional sudah banyak dilakukan. Dyatmiko et al. (2004) membuktikan bahwa perasan labu siam dapat menurunkan kadar kolesterol total dan trigliserida pada mencit hiperlipidemia. Hasil penelitian sebelumnya yang dilakukan Lukiati et al.
(2014) membuktikan bahwa ekstrak etanol buah labu siam dapat menurunkan kadar glukosa darah tikus wistar DM hasil induksi streptozotosin (STZ). Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh ekstrak etanol labu siam
Jurnal Kedokteran Hewan Betty Lukiaty, dkk
25 terhadap perbaikan kerusakan sel dan kadar NO pada
pankreas tikus DM hasil induksi multiple low dose streptozotocin (MLD-STZ). Hasil penelitian diharapkan menjadi kajian ilmiah untuk meningkatkan efektivitas tanaman labu siam sebagai bahan untuk pengembangan obat tradisional, untuk pencegahan dan pengobatan penyakit DM tipe 1.
MATERI DAN METODE
Ekstraksi Buah Labu siam
Buah labu siam dipotong tipis-tipis dikering- anginkan kemudian dihaluskan dan diayak sampai diperoleh serbuk kering. Serbuk kering 2 kg dimaserasi dengan pelarut etanol 95% selama 24 jam kemudian disaring. Residu dimaserasi berulang kali sampai larutan menjadi jernih. Ekstrak cair dipekatkan dengan rotari evaporator pada suhu kamar (Lee et al., 2007).
Dosis ekstrak yang digunakan dihitung berdasarkan pemakaian simplisia oleh manusia yaitu sebanyak 5-7 g, dan dikonversikan pada tikus = x 0,018 (berat tikus 200 g) (Studiawan dan Santosa, 2005). Tiga macam dosis ekstrak yang digunakan pada penelitian yakni 14, 28, dan 42 mg/kg bobot badan.
Preparasi Tikus DM
Tikus DM diperoleh dengan cara MLD-STZ (dosis 20 mg/kg bobot badan) secara intraperitoneum selama lima hari berturut-turut (Aulanni’am et al., 2005) selanjutnya tikus diinkubasi selama 14 hari. Tikus dinyatakan DM jika kadar glukosa darah lebih dari 300 mg/dl (Hussain, 2002).
Perlakuan Eksperimen
Tikus sebanyak 30 ekor dibagi dalam lima kelompok masing-masing terdiri atas enam ekor. Kelompok tikus sehat sebagai kontrol negatif (1), kelompok tikus DM hasil induksi MLD-STZ tanpa diberi ekstrak labu siam sebagai kontrol positif (2), kelompok tikus DM hasil induksi MLD-STZ yang diberi ekstrak labu siam dosis 14 mg/kg bobot badan (3), kelompok tikus DM hasil induksi MLD-STZ yang diberi ekstrak labu siam dosis 28 mg/kg bobot badan (4), dan kelompok tikus DM hasil induksi MLD-STZ yang diberi ekstrak labu siam dosis 42 mg/kg bobot badan (5). Ekstrak labu siam diberikan secara oral selama 7 hari berturut-turut. Tikus diinkubasi selama 7 hari, dibedah diambil pankreasnya untuk dibuat preparat sebagai bahan amatan histologi sel pankreas, serta diukur kadar NO.
Pengamatan Histologis
Jaringan pankreas difiksasi dalam larutan Bouin’s, diiris dan dilakukan staining dengan hematoksilin- eosin. Preparat diamati dengan mikroskop cahaya untuk melihat tingkat kerusakan dan perbaikan sel pankreas dan dibuat mikrofotograf.
Uji Nitrogen Oksida
Pankreas digerus dalam kondisi dingin dan ditambahkan bufer fosfat atau PBS-Tween sebanyak 10
kali volume. Homogenat disentrifugasi pada 6000 g selama 15 menit. Supernatan disimpan pada 4 C sedangkan peletnya dibuang. Supernatan digunakan untuk analisis NO. Pada uji ini digunakan dua parameter yakni nitrit dan nitrat assay.
Analisis Data
Data perbaikan sel pankreas secara histologis dianalisis secara deskriptif. Penurunan kadar NO dianalisis secara statistik dengan analisis varian satu arah, dan dilanjutkan dengan uji beda nyata terkecil (BNT).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Uji Potensi Ekstrak Sechium edule terhadap Perbaikan Kerusakan Sel Beta Pankreas
Hasil penelitian menunjukkan bahwa induksi MLD- STZ menyebabkan kerusakan pada sel β pankreas tikus.
Terapi ekstrak Sechium edule (S. edule) dengan dosis 14, 28, dan 42 mg/kg bobot badan secara histologis dapat memperbaiki kerusakan sel β pankreas. Hal ini ditunjukkan dengan semakin banyaknya sel β pankreas yang terdapat di bagian tengah Pulau Langerhans.
Gambaran histologis sel β pankreas pada tikus sehat, tikus DM, maupun tikus DM yang diterapi ekstrak etanol S. edule dengan dosis bervariasi disajikan pada Gambar 1.
Uji Potensi Ekstrak terhadap Kadar NO Tikus yang Diinduksi MLD-STZ
Hasil penelitian menunjukkan bahwa rerata kadar NO pada tikus DM hasil induksi MLD-STZ sebesar 211,48 µM, sedangkan pada tikus sehat 40,16 µM.
Pemberian ekstrak etanol buah labu siam pada tikus hasil induksi MLD-STZ dapat menurunkan kadar NO.
Hasil analisis statistik menunjukkan bahwa ekstrak etanol labu siam memberikan respons sangat nyata (P<0,01) terhadap penurunan kadar NO pada pankreas tikus DM hasil induksi MLD-STZ. Rerata kadar NO pankreas dari berbagai perlakuan tikus serta notasi hasil uji BNT disajikan pada Gambar 2.
Gambar 2 menunjukkan bahwa terapi dengan ekstrak etanol buah labu siam dapat menurunkan kadar NO. Terapi ekstrak labu siam dengan dosis 42 mg/kg bobot badan menunjukkan penurunan kadar NO pada pankreas tikus DM hasil induksi MLD-STZ paling banyak dibandingkan dengan dosis yang lain meskipun belum sama dengan tikus sehat (kontrol).
Kadar NO Tikus DM meningkat sebagai akibat dari induksi STZ. Streptozotosin bersifat sitotoksik terhadap sel β pankreas (Fujikawa et al., 2004). Salah satu mekanisme STZ menginduksi kerusakan sel β pankreas adalah sebagai donor NO eksogen sehingga meningkatkan beberapa spesies oksigen reaktif (ROS) yakni radikal superoksida (O2*), radikal hidroksil (OH*), dan hidrogen peroksida (H2O2). Radikal NO dalam bentuk bebas maupun dalam bentuk senyawa peroksinitrit (ONOO-) sebagai hasil reaksi NO, H2O2, dan O2-, bersifat sangat toksik terhadap sel β pankreas karena menyebabkan kerusakan DNA pankreas.
Jurnal Kedokteran Hewan Vol. 10 No. 1, Maret 2016
26
Streptozotosin menghambat siklus Krebs, menurunkan jumlah pemakaian oksigen dan produksi adenosine three phosphate (ATP) dalam mitokondria.
Berkurangnya produksi ATP dalam mitokondria dimediasi oleh NO, sebab NO dapat berikatan dengan Fe pada akonitase yang menyebabkan aktivitas enzim akonitase dalam siklus Krebs terhambat sehingga mengurangi reaksi oksidasi glukosa dan pembentukan ATP. Produksi ATP mitokondria menurun mengakibatkan nukleotida sel β pankreas berkurang secara drastis. Defosforilasi ATP meningkat akan memacu pasokan substrat untuk enzim xantin oksidase, selanjutnya xantin oksidase mengkatalisis reaksi pembentukan anion superoksid (Szkuldelski, 2001).
Kadar NO dalam pankreas tikus DM menurun setelah diberi ekstrak etanol labu siam. Penelitian
sebelumnya menunjukkan bahwa ekstrak etanol labu siam mengandung senyawa aktif polifenol dan flavonoid, ekstrak etanol labu siam juga mempunyai aktivitas anti-oksidan (Aini et al., 2014). Vermerris dan Nicholson (2006), menyatakan bahwa sebagai senyawa polifenol dan flavonoid dapat menangkap radikal bebas. Gugus hidroksil pada cincin aromatis senyawa flavonoid dan polifenol, akan mendonasikan atom H pada radikal bebas, dan akan terbentuk radikal fenoksil flavonoid maupun polifenol. Radikal baru yang terbentuk kemudian mengalami stabilisasi resonansi oleh sistem ikatan rangkap terkonjugasi sehingga radikal tersebut bersifat kurang reaktif. Aktivitas anti- oksidan dalam ekstrak etanol labu siam ini dapat mencegah terjadinya kelebihan radikal bebas baik NO, superoksid, maupun radikal hidroksil. Firdous et al.
Gambar 1. Sel β pankreas pulau Langerhans () tikus berbagai perlakuan (A= Sel β pankreas tikus sehat, B= Sel β pankreas tikus DM, C= Sel β pankreas tikus DM dengan terapi 14 mg/kg bobot badanyan ekstrak labu siam, D= Sel β pankreas tikus DM dengan terapi 28 mg/kg bobot badan ekstrak labu siam, E= Sel β pankreas tikus DM dengan terapi 42 mg/kg bobot badan ekstrak labu siam
Gambar 2. Rerata kadar nitrogen oksida (NO) serta notasi uji BNT pada berbagai tikus perlakuan. A= Terapi dosis 14 mg/kg bobot badan, B= Terapi dosis 28 mg/kg bobot badan, C= Terapi dosis 42 mg/kg bobot badan
A B C
D E
Jurnal Kedokteran Hewan Betty Lukiaty, dkk
27 (2012) telah membuktikan bahwa aktivitas anti-oksidan
labu siam mampu menekan kerusakan hati tikus sebagai akibat dari radikal bebas karbon tetra klorida (CCL4).
Radikal bebas dinetralisir sifat keradikalannya oleh kandungan senyawa aktif ekstrak etanol labu siam sehingga kadar NO pada tikus DM yang diterapi dengan ekstrak tersebut kembali berkurang ke arah normal. Kadar radikal NO berkurang berakibat pada kerusakan sel β pankreas tidak berlanjut. Sel pankreas yang masih sehat akan aktif berproliferasi untuk menghasilkan sel-sel baru akibatnya kerusakan sel β pankreas dapat diperbaiki.
Recovery sel β pankreas berdampak pada produksi insulin, jika produksi insulin kembali normal maka kelebihan gula dapat disimpan dalam bentuk glikogen dan kadar glukosa dalam darah tikus DM akan kembali normal.
KESIMPULAN
Ekstrak etanol labu siam memperbaiki kerusakan sel beta pankreas dan menurunkan kadar NO pada tikus yang mengalami DM.
UCAPAN TERIMA KASIH
Tim peneliti menyampaikan ucapan terima kasih kepada Dirjen DIKTI dan Lembaga Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat Universitas Negeri Malang yang sudah membantu dalam pembiayaan penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
Aini, K., B. Lukiati, dan Balqis. 2014. Skrining Fitokimia dan Penentuan Aktivitas Antioksi dan serta Kandungan Total Fenol Ekstrak Buah Labu Siam (Sechium edule (Jacq.) Sw). Prosiding seminar Workshop Nasional/Biologi/IPA dan Pembelajarannya. Fakultas MIPA. Universitas Negeri Malang. Malang:1004-1009.
Aulanni’am, D.W. Soeatmadji, F. Fatchiyah, dan B.S. Sumitro. 2005.
Detection of GAD 65 auto antibodies of type 1 diabetes using GAD 65-abs reagen produce from bovine brain tissue. Med. J.
Indonesia. 14:197-205.
Dyatmiko, W., S. Maat, I. Kusumawati, dan A.T.E. Santoso. 2004.
Pengaruh pemberian perasan Sechium edule terhadap kadar kolesterol total dan trigliserida sera pada mencit queckerbus.
Berkala Penelitian Hayati. 9:139-142.
Firdous, S.M., K. Sravanthi, R. Debnath, and K. Neeraja. 2012.
Protective effect of ethanolic extract and its ethylacetate and n- buthanol fraction of Sechium edule fruits against carbon tetrachloride induced hepatic injury in rats. Int. J. Pharmacol.
Sci. 4(1):354-359.
Fujikawa, G., K. Omada, S. Muto, and N. Fujida. 2004.
Spironolakton prevent early renal injury in streptozotocin induce diabetic rats. Kidney Int. 66:1493-1502.
Haryono, D. dan O. Salmah. 2009. Pengaruh pemberian sambiloto (Andrographis paniculata. Ness) terhadap kadar glukosa darah pada tikus diabetik terinduksi aloksan. Mutiara Media Edisi Khusus. 9(1):61-66.
Hussain, H.E.M. 2002. Reverse of diabetic retinopathy in streptozotocin induced diabetic rats using tradisional indian anti diabetic plan Azadirachta indika (L). Indian J. Clin.
Biochemistry. 17:115-123.
Lee, Y.L., C.C. Weng, and J.L. Mau. 2007. Antioxidant properties of ethanolic and hot water extract from the rhizome of Curcuma aromatica. J. Food Biochemistry. 31:757-777.
Lukiati, B., Aulanni’am, and W. Darmanto. 2012. The effect of Curcuma heyneana ethanolic extract on the superoxide dismutase activity and histological pancreas of type 1 diabetes mellitus rats. Int. J. Basic & Appl. Sci. 12(02):22-30.
Lukiati, B., S.I. Maslikhah, dan Nugrahaningsih. 2014. Potensi ektrak etanol labu siam (Sechiumedule) untuk terapi tikus wistar DM hasil induksi streptozotocin. Prosiding 1st National Research Symposium. Universitas Negeri Malang, Malang:35-40.
Ordonez, A.A., J.D. Gomez, and M.A. Isla. 2006. Antioxidant activities of Sechiumedule (Jacq) swat extract. Food Chemistry.
97:452-458.
Studiawan, H. dan M.H. Santosa. 2005. Uji aktivitas penurunan kadar glukosa darah ekstrak daun Eugenia polyantha pada mencit yang diinduksi aloksan. Media Kedokteran Hewan. 21:62-65.
Szkuldelski, T. 2001. Minireview: The mechanism of alloxan and streptozotocin action in B cell of the rat pancreas. Physiology Res. 50:536-546.
Vermerris, W. and R. Nicholson. 2006. Phenolic Compound Biochemistry. Springer, Neterlands.
Yong, X. and Z. Jay. 2001. Nitric Oxide and Inflamation.
Superoxide Anion Release From Inducible Nitric Oxide Synthase. Birkhauser Verlag Basel. Switerland.
