The effect of low dose of nicotine on atherosclerosis inhibition mechanism in obese cynomolgous macaque (Macaca fascicularis)
EFEK NIKOTIN DOSIS RENDAH
PADA MEKANISME HAMBAT ATEROSKLEROSIS
MONYET EKOR PANJANG (Macaca fascicularis) OBES
R PUTRATAMA AGUS LELANA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Efek Nikotin Dosis Rendah
pada Mekanisme Hambat Aterosklerosis Monyet Ekor Panjang (Macaca
fascicularis) Obes adalah karya saya dengan arahan komisi pembimbing dan
belum pernah diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun.
Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun
tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan
dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, Juli 2012
R Putratama Agus Lelana
NIM: P063070021
xiii
ABSTRACT
R PUTRATAMA AGUS LELANA. The Effect of Low Dose of Nicotine on
Atherosclerosis Inhibition Mechanism in Obese Cynomolgous Macaque (Macaca
fascicularis) Under directions of D. SAJUTHI, E. HANDHARYANI,
SULISTIYANI, and A. SAEFUDDIN.
Obesity is the major risk factor of coronary atherosclerosis, which is a high
rank killer among citizen in the world. In order to prevent coronary
atherosclerosis, we explored the effect of low dose nicotine liquid peroral using 9
adult males cynomolgous macaques (Macaca fascicularis) obes (body mass indect
>23.00) based on celluler histophatological study. These obes monkeys are
grouped into 2 groups: one group was given nicotine intervention (n=5) while the
other was not (n=4). The evaluation includes the formation of coronary
atherosclerotic plague, the cellular aspects of coronary athersclerotic lesions and
the present of HDL at the liver and aorta. The correlation analysis revealed a
tendency that body mass index and ratio of intimal thickening and coronary
arterial wall thickening was correlated. It suggested us that there was also
correlation between obesity and severity of atherosclerotic lesion. The novelty of
this research included the potential effect of nicotine low dose (1) to protect the
smoth muscle cells and endothelial intact, (2) to increase intimal layer
regeneration through foam’s cells cytolysis and selluler matrix development, (3)
to increase and strenghten smooth muscle cells, and (4) to increase the role of
HDL in reverse cholesterol transport. It seems that nicotine has a potencial role
to transform atherosclerotic plaque to stabilize artery.
Keywords: atherosclerosis, HDL, nicotine, cynomolgous macaques.
iii
RINGKASAN
R PUTRATAMA AGUS LELANA. Efek Nikotin Dosis Rendah pada Mekanisme
Hambat Aterosklerosis Monyet Ekor Panjang (Macaca fascicularis) Obes.
Dibimbing oleh D. SAJUTHI, E. HANDHARYANI, SULISTIYANI, A.
SAEFUDDIN.
Aterosklerosis merupakan penyakit pengerasan dan penyempitan arteri
akibat timbunan lemak yang progresif disertai peradangan. Dewasa ini
aterosklerosis lebih dikenal sebagai penyakit inflamasi kronis dan dikendalikan
oleh banyak faktor risiko, termasuk endemik obesitas. Tanpa pengendalian faktor
risiko tersebut, aterosklerosis berkembang menjadi penyakit jantung koroner dan
menjadi penyebab kematian.
Sebagai salah satu upaya mengendalikan aterosklerosis, dilakukan
penelitian biomedis efek nikotin cair dosis rendah pada monyet ekor panjang
(Macaca fascicularis) jantan dewasa obes. Evaluasi dilakukan untuk mengetahui
efek asupan nikotin alkali cair dosis rendah secara oral 0.50-0.75mg/kg bobot
badan/hari terhadap mekanisme hambat aterosklerosis tingkat seluler arteri
koroner jantung yang dikaitkan dengan keberadaan HDL pada jaringan hati dan
aorta.
Penelitian ini diharapkan dapat (1) memperkuat argumentasi potensi monyet
obes sebagai hewan model aterosklerosis, (2) memperkuat argumentasi potensi
nikotin sebagai obat masa depan regresi aterosklerosis, serta (3) memberikan
informasi baru efek nikotin meningkatkan peran HDL dalam reverse cholesterol
transport. Penelitian ini merupakan tahap ke tiga dari dua tahap sebelumnya.
Penelitian pertama menghasilkan monyet obes dengan induksi diet obesitogenik
selama 12 bulan. Penelitian kedua menguji asupan nikotin selama 3 bulan
terhadap obesitas dan risiko aterosklerosis klinis. Pada penelitian ke tiga
mengevaluasi aterosklerosis secara patologis. Kegiatan ini dilakukan dua periode,
tahun 2009 dan tahun 2011, bertempat di PT IndoAniLab, PT Wanara
SatwaLoka, Pusat Studi Satwa Primata LPPM IPB, dan Bagian Patologi FKH
IPB.
Materi utama penelitian ini adalah jaringan jantung, aorta, dan hati monyet
ekor panjang (Macaca fascicularis) jantan dewasa umur 6-8 tahun, bobot badan
4.2-6.4kg sebanyak 9 ekor. Monyet dikelompokkan sebagai monyet obes tanpa
intervensi nikotin (n=4) dan monyet obes dengan intervensi nikotin (n=5). Semua
monyet memiliki indeks massa tubuh (IMT) dengan kategori obes dari 23.04
sampai dengan 34.57.
Prosedur pengandangan, perlakuan, dan tindakan nekropsi untuk monyet
obes yang mendapat intervensi nikotin disetujui oleh Komisi Kesejahteraan dan
Penggunaan Hewan Coba dari PT IndoAnilab dengan nomor protokol 01-1AIACUC-09. Adapun prosedur pada monyet obes tanpa intervensi nikotin
mengikuti protokol pemeliharaan monyet dalam kandang individu di Unit
Penangkaran PSSP LPPM IPB. Pemeriksaan klinis seperti pengukuran IMT
maupun pelaksanaan pekerjaan patologis seperti nekropsi pada kedua kelompok
monyet dilakukan dengan prosedur yang sama.
xiii
Nekropsi diawali dengan pembiusan menggunakan Ketamin HCl 10mg/kg
bobot badan secara intra muskular, kemudian dengan eutanasi menggunakan
Pentobarbital 30mg/kg bobot badan intra vena. Perfusi dilakukan dengan
menusukkan jarum 18G pada jantung dan drainase pada Vena abdominalis,
diawali dengan cairan NaCl fisiologis dan dilanjutkan dengan cairan formaldehida
4%. Setelah itu, jantung secara terpisah dari organ lainnya diperfusi kembali
melalui aorta menggunakan cairan formaldehida 4% bertekanan 100mmHg
selama 1 jam. Setelah selesai, jaringan dikoleksi dalam cairan paraformaldehida
4% selama 3 (tiga) hari, kemudian disimpan dalam alkohol 70% sebagai stopping
point sampai proses selanjutnya. Jaringan hati juga mengalami prosedur yang
sama.
Tiga material organ yang menjadi obyek evaluasi dalam penelitian ini
adalah (1) potongan melintang aorta yang berdekatan dengan jantung, (2)
potongan jaringan hati yang beraneksasi dengan kantung empedu, dan (3)
potongan melintang arteri koroner Left Artery Decending (LAD), Left Circumflex
(LCX), dan Right Coronary Artery (RCA) di bagian proksimal, medial, dan distal.
Preparat arteri koroner sebanyak 81 slide diwarnai dengan Hematoxilin & Eosin
(HE) dan Verhoeff Van Gieson (VVG) siap untuk dievaluasi terhadap formasi lesi
aterosklerosis sesuai ketentuan American Heart Association (Stary et al. 1995).
Selain itu juga dievaluasi terhadap kondisi seluler aterosklerosis yang difokuskan
pada seluler peradangan, endotelium, dan otot polos. Preparat hati dan aorta,
selain diwarnai dengan HE, juga diwarnai dengan teknik imunohistokimia
terhadap antibodi High Density Lipoprotein (HDL) human untuk melihat
keberadaan HDL.
Pada penelitian ini ditemukan tiga tipe lesi dari enam tipe keparahan lesi
aterosklerosis menurut American Heart Association (Stary et al. 1995) pada
hewan coba. Analisis korelasi Pearson menunjukkan bahwa rasio ketebalan intima
dan ketebalan dinding arteri koroner LAD memiliki hubungan linier yang erat
dengan IMT (r=0.91) pada monyet obes dengan intervensi nikotin (monyet
perlakuan) dan adanya hubungan linier yang relatif rendah (r=0.25) pada monyet
obes tanpa intervensi nikotin (monyet kontrol). Hal ini mengandung arti bahwa
terdapat korelasi antara tingkat keparahan lesi aterosklerosis dengan tingkat
obesitas.
Hasil evaluasi seluler pada arteri koroner menunjukkan adanya perbedaan
pola penyebaran sel peradangan pada tunika intima, media, dan adventisia antara
monyet perlakuan dan monyet kontrol. Perbedaan tersebut dikarenakan adanya
peningkatan regenerasi tunika intima dan adanya sitolisis sel-sel busa yang
digantikan oleh jaringan ikat dan infiltrasi sel-sel otot polos pada monyet
perlakuan. Selain itu, mayoritas pada monyet perlakuan ditemukan adanya lapisan
endotelium yang lebih tebal dan kokoh, serta sel-sel otot polos yang mengalami
proliferasi dan tampak lebih kokoh dan teratur. Hal ini mengandung arti adanya
potensi nikotin dalam (a) menjaga keutuhan endotelium dan sel-sel otot polos, (b)
mempercepat regenerasi tunika intima melalui proses sitolisis sel-sel busa, dan
pembentukan jaringan ikat, serta (c) meningkatkan dan menguatkan sel-sel otot
polos.
Hasil pewarnaan HDL pada aorta dan jaringan hati dengan teknik
imunohistokimia menunjukkan adanya penyerapan warna coklat yang lebih pekat
v
pada monyet dengan intervensi nikotin (perlakuan) dibandingkan monyet tanpa
intervensi nikotin (kontrol). Hal ini mengandung arti adanya peningkatan
keberadaan HDL pada aorta dan jaringan hati monyet perlakuan. Peningkatan
keberadaan HDL pada aorta ini diduga erat kaitannya dengan fungsi HDL sebagai
good cholesterol yang mirip vacum cleaner menarik kolesterol bebas dari jaringan
perifer melalui mekanisme reverse cholesterol transport. Peningkatan keberadaan
HDL pada jaringan hati ini diduga erat kaitannya dengan fungsi HDL dalam
mekanisme reverse cholesterol transport maupun dalam menambatkan kolesterol
pada jaringan hati untuk kepentingan homeostasis kolesterol dan pemanfaatan
kolesterol untuk kepentingan metabolisme lainnya. Hal ini mengandung arti
adanya potensi nikotin dalam meningkatkan reverse cholesterol transport oleh
HDL dan mendukung peran HDL sebagai antiaterosklerosis.
Merangkum dari keseluruhan hasil penelitian tersebut di atas dapat
disimpulkan bahwa nikotin cair dosis rendah memiliki efek pada mekanisme
hambat aterosklerosis dan mengubah aterosklerosis menjadi lebih stabil.
Kata kunci: aterosklerosis, HDL, nikotin, monyet ekor panjang.
xiii
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2012
Hak Cipta dilindungi Undang Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk
kepentingan pendidikan, penelitian penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan,
penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak
merugikan kepentingan yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan
memperbanyak sebagian atau seluruh Karya Tulis dalam bentuk apa pun tanpa
seizin IPB.
vii
EFEK NIKOTIN DOSIS RENDAH
PADA MEKANISME HAMBAT ATEROSKLEROSIS
MONYET EKOR PANJANG (Macaca fascicularis) OBES
R PUTRATAMA AGUS LELANA
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Primatologi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
xiii
Penguji pada Ujian Tertutup : Dr. dr. Irma H. Suparto, MS.
Dr. drh. Hera Maheswari, MSc.
Penguji pada Ujian Terbuka : Prof. Dr. Ir. Sri Supraptini Mansjoer, MS
Dr. dr. Dadang Makmun, Sp.PD-KGEH
ix
Judul Disertasi
Nama Mahasiswa
NIM
: Efek Nikotin Dosis Rendah pada Mekanisme Hambat
Aterosklerosis Monyet Ekor Panjang (Macaca
fascicularis) Obes
: R. Putratama Agus Lelana
: P063070021
Disetujui
Komisi Pembimbing
Prof.drh. Dondin Sajuthi, MST., Ph.D
Ketua
drh. Sulistiyani, MSc., Ph.D
Anggota
Dr. drh. Ekowati Handharyani, MS
Anggota
Dr.Ir. Asep Saefuddin, MSc.
Anggota
Mengetahui
Ketua Program Studi Primatologi
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. drh. Dondin Sajuthi, MST., Ph.D
Dr. Ir. Dahrul Syah, MSc. Agr.
Tanggal Ujian : 30 Juli 2012
xiii
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Sujud syukur senantiasa dipanjatkan kepada Allah SWT. Atas kehendakNya, alhamdulillah disertasi Efek Nikotin Dosis Rendah pada Mekanisme Hambat
Aterosklerosis Monyet Ekor Panjang (Macaca fascicularis) Obes dapat
diselesaikan sesuai dengan harapan. Doa senantiasa dipanjatkan, semoga semua
pihak yang telah membantu dan mendukung penyusunan disertasi ini diberikan
limpahan berkah, rahmat, dan hidayah-Nya sebagaimana dilimpahkan kepada
orang-orang yang sholeh.
Sehubungan dengan itu, saya mengucapkan terima kasih kepada Prof.drh.
Dondin Sajuthi, MST., PhD., sebagai kakak, Ketua Bagian Ilmu Penyakit Dalam
FKH IPB, Ketua Program Studi Primatologi Pascasarjana IPB, dan sebagai Ketua
Komisi Pembimbing, sehingga saya memperoleh kesempatan menempuh
pendidikan S3 di IPB dengan topik penelitian yang sesuai dengan tapak karir dan
pengembangan keilmuan saya sebagai dosen Ilmu Penyakit Dalam Veteriner
maupun sebagai peneliti di bidang comparative medicine. Dalam momentum ini,
saya mengucapkan terima kasih kepada para anggota Komisi Pembimbing, yaitu
drh. Ekowati Handharyani, MSc., PhD.; drh. Sulistiyani, MSc., PhD.; dan Dr.Ir.
Asep Saefuddin; para penguji di luar Komisi Pembimbing, yaitu Prof. Dr. Ir. Sri
Supraptini Mansjoer, MS., Dr. dr. Dadang Makmur, Sp.PD-KGEH, Dr. dr. Irma
H. Soeparto, MS., dan Dr. drh. Hera Maheswari, MSc.; serta para pengasuh dan
pengelola Program Studi Primatologi Sekolah Pascasarjana IPB, dan pimpinan
Sekolah Pascasarjana IPB.
Ucapan terima kasih saya sampaikan kepada semua pihak yang telah
menyediakan dan mengolah materi penelitian dalam waktu dan kesempatan yang
sangat tepat ketika diperlukan, yaitu kepada Kepala PSSP LPPM-IPB Dr. drh
Joko Pamungkas, MSc. beserta para pengelola program penelitian dan unit pelaksana teknis yang terkait dengan Laboratorium Lipida dan Patologi maupun Unit
Penangkaran; Direktur dan karyawan PT Wanara SatwaLoka; Direktur dan
karyawan PT IndoAniLab Bogor; Ketua Departemen Klinik, Reproduksi, dan
Patologi FKH-IPB; serta Kepala Bagian Patologi FKH-IPB. Penghargaan secara
khusus disampaikan kepada Prof. Dr. drh. Tongku Siregar; Prof. Dr. Ir. Dewi
Apriastuti; Dr. dr. Warongan; Oktarina SPt., MSi.; drh. I Nengah Budiarsa; drh.
Diah Pawitri; drh. Adi Winarto, MSc., PhD.; Lis Rosmanah, SSi.,MSi.; drh. Silvia
Prabandari; serta Nurjayanti, SPt.
Ucapan terima kasih juga saya sampaikan kepada semua pihak yang telah
berbagi pengetahuan dan pengalaman, sehingga meskipun hanya dalam sepetak
mozaik, kita berada dalam arus kebersamaan sence of crisis menuju Indonesia
yang lebih baik: drh. Wiwiek Bagja; Dr. Ir. Entang Iskandar, MSi; Dr. Ir. Rr.
Dyah Perwitasari, M.Sc.; Dr. drh. Erni Sulistyowati; Dr. drh. Diah Iskandriati;
Prof. Dr. Ir. Dewi Apri Astuti, MS; rekan-rekan mahasiswa Pascasarjana IPB, drh.
Chusnul Choliq, MM.,MSi.; drh. Zuraida, MSi.; Achmad Taher, SSi.,MSi.; serta
mahasiswa pendukung Yayuk SR; A Pandu Wibisono; Feby Yolanda; Ita
Apriyani; dan Eto A. Sutawijaya.
Penulisan disertasi ini tidak mungkin terwujud tanpa pengorbanan,
kesabaran dan doa yang tulus dari istri tercinta Ir. Itasia Dina Sulvianti, M.Si;
anak-anak Uta, Uti, Ute dan Uto; kekhusyukan Ibunda Rr. Dwi Moeljani, serta
dorongan semangat mertua H. Soelarso. Terima kasih atas dukungan dan doa para
guru dan staf SMK Wikrama Bogor, Pak Yusuf dan Lek-Ti, serta sanak saudara
yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Bogor, Juli 2012
R Putratama Agus Lelana
xiii
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Surabaya, 10 Agustus 1959 sebagai anak pertama dari
empat bersaudara dari pasangan ayah R. Soedjatmiko bin Soemodisastro dan ibu
Rr. Dwi Moeljani binti Hadi Moeljono. Menikah dengan Ir. Itasia Dina Sulvianti,
M.Si. (8 Mei 1960) pada tanggal 24 Agustus 1986 di Jember, penulis kemudian
dikaruniai empat anak, yaitu R. Pratama Prabawaputra (Uta, 24 September 1987),
Mutia Prawitasari (Uti, 16 September 1991), Sutera Pramitaratri (Ute, 28 Oktober
1994), dan Ramadhan Agung Karyuto (Uto, 23 November 2001).
Jejak orang tua sebagai guru diikuti penulis dengan menjadi dosen di
Departemen Klinik, Reproduksi dan Patologi Fakultas Kedokteran Hewan Institut
Pertanian Bogor sejak tahun 1986. Perjalanan ini dimulai dengan menempuh
pendidikan di SDK 1 Jember (lulus 1972), SMP Negeri 2 Jember (lulus 1975),
SMA Negeri 1 Jember (lulus 1979), dan pendidikan kedokteran hewan melalui
jalur penerimaan mahasiswa Perintis II di Institut Pertanian Bogor (IPB), lulus
sebagai Sarjana Kedokteran Hewan tahun 1984 dan Dokter Hewan tahun 1986.
Ketertarikan pada dunia primatologi dan comparative medicine diperkuat
dengan mengikuti pelatihan di Bowman Gray School of Medicine, Wake Forest
University, NC-USA selama 2 tahun dan mendapat gelar dokter hewan spesialis
di bidang Medical Primatology (lulus 1990); menjadi manajer penangkaran satwa
primata di Stasiun Lapangan IPB di Pulau Tinjil, Kabupaten Pandeglang, Provinsi
Banten (1990-1993), serta dengan mengikuti pendidikan S2 di Program Sains
Veteriner Sekolah Pascasarjana IPB (lulus 1996) dengan topik riset pengaruh
asupan tepung tempe terhadap aterosklerosis pada monyet ekor panjang. Selain
sebagai hewan model aterosklerosis, penulis pernah mengembangkan monyet
ekor panjang sebagai hewan model aritmia jantung dan hewan model diabetus
melitus, serta survei orangutan dalam rangka rehabilitasi dan reintroduksi.
Sejak tahun 2007 atas bantuan biaya BPPS dari Direktorat Pendidikan
Tinggi Kementrian Pendidikan Nasional dan Kebudayaan penulis mengikuti
pendidikan S3 di bidang Primatologi di Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian
Bogor.
R Putratama Agus Lelana
iii
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ................................................................................
xviii
DAFTAR GAMBAR.............................................................................
xix
DAFTAR SINGKATAN ......................................................................
xxiii
DAFTAR LAMPIRAN.........................................................................
xxvi
PENDAHULUAN................................................................................
.
1
Latar Belakang ............................................................................
1
Rumusan Masalah .......................................................................
5
Tujuan Penelitian ........................................................................
6
Novelty ........................................................................................
6
Hipotesis Penelitian .....................................................................
7
Manfaat Penelitian ......................................................................
7
Kerangka Penelitian ....................................................................
8
TINJAUAN PUSTAKA......................................................................
9
Aterosklerosis .............................................................................
9
Batasan .................................................................................
9
Faktor Risiko Aterosklerosis ................................................
15
Remodeling arteri .................................................................
18
Regresi Aterosklerosis..........................................................
22
Peran HDL dalam Mencegah Aterosklerosis ..............................
25
Metabolisme HDL ...............................................................
26
Peranan HDL sebagai Vacum Cleaner.................................
30
Peranan HDL sebagai Antiaterogenik ............,....................
35
Nikotin sebagai Obat Masa Depan...............................................
36
Sifat-sifat Nikotin .................................................................
36
Penyerapan Nikotin ..............................................................
37
Efek dan Farmakologi Nikotin .............................................
39
Efek Nikotin pada Sistem Kardiovaskuler ...........................
40
xiii
Monyet Ekor Panjang sebagai Hewan Model ............................
42
Biologi ..................................................................................
42
Monyet sebagai Hewan Model ............................................
43
MATERI DAN METODE .................................................................
46
Status Penelitian ..........................................................................
46
Tempat dan Waktu ......................................................................
46
Materi Penelitian .........................................................................
46
Pelaksanaan Penelitian.................................................................
47
Pemeliharaan Monyet ..........................................................
47
Pembiusan ............................................................................
48
Nekropsi dan Perfusi ............................................................
48
Penanganan Jaringan ............................................................
48
Pemrosesan Jaringan ............................................................
49
Pembuatan Slide Histologis .................................................
49
Teknik Imunohistokimia ......................................................
49
Analisis Penelitian........................................................................
50
Evaluasi Formasi Lesi Aterosklerosis ..................................
50
Evaluasi Seluler Lesi Aterosklerosis Koroner .....................
51
Evaluasi Keberadaan HDL pada Jaringan Hati dan Aorta ...
52
Pengolahan Data dan Penyajian Informasi ..........................
52
Penyusunan Konstruksi Efek Nikotin dalam Mekanisme
Aterosklerosis ......................................................................
54
HASIL DAN PEMBAHASAN............................................................
55
Evaluasi Formasi Lesi Aterosklerosis .........................................
56
Tingkat Keparahan dan Penyebaran Lesi Aterosklerosis ....
56
Ketebalan Lesi Aterosklerosis ............................................
60
Hubungan Aterosklerosis dengan Obesitas .........................
63
Evaluasi Seluler Lesi Aterosklerosis............................................
65
Kondisi Sel-sel Peradangan .................................................
65
Kondisi Endotelium .............................................................
73
Kondisi Sel-sel Otot Polos ...................................................
75
Evaluasi Keberadaan HDL pada Jaringan Hati............................
78
v
Histopatologi Hati ................................................................
78
Imunohistokimia HDL di Hati .............................................
78
Evaluasi Keberadaan HDL pada Aorta ......................................
80
Histopatologi Aorta ..............................................................
80
Imunohistokimia HDL di Aorta ...........................................
80
Pembahasan Umum .....................................................................
82
Keandalan Hewan Model Aterosklerosis .............................
82
Menelusuri Efek Nikotin Pro-HDL .....................................
82
Mekanisme Hambat Aterosklerosis oleh Nikotin ................
85
SIMPULAN DAN SARAN ................................................................
88
Simpulan .....................................................................................
88
Saran ............................................................................................
88
\DAFTAR PUSTAKA ........................................................................
89
LAMPIRAN ........................................................................................
102
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman
1.
Growth factor, cytokines, vasoaktif, prostaglandins, leukotrienes,
dan matriks ekstraseluler yang ikut memengaruhi aktivitas sel-sel
otot polos (diadaptasi dari Reines & Ross 1993) ...........................
11
2
17
4.
Prasyarat sindrom metabolik menurut WHO dan NIH Amerika
Serikat ............................................................................................
Perubahan parameter biokimiawi dan morfologis dalam induksi
maupun regresi aterosklerosis (Williams at al. 2008)...................
.
Karakter kimiawi partikel lipoprotein pada manusia.....................
5.
Ragam Apolipoprotein pada manusia.............................................
28
6.
Hasil pengamatan tipe lesi aterosklerosis pada koroner LAD,
LCX, dan RCA pada monyet obes dengan dan tanpa intervensi
nikotin berdasarkan American Hearth Association (Stary et al.
1995)...............................................................................................
58
7.
Hasil pengukuran ketebalan intima (KI), media (KM), dinding
arteri (KI+KM), dan rasio intima/ketebalan dinding arteri
(KI/(KI+KM)) berdasarkan pengukuran dari salah satu arteri
koroner LAD proksimal, medial, atau distal yang paling tebal
pada monyet ekor panjang dewasa obes dengan dan tanpa
intervensi nikotin ............................................................................
61
8.
Hasil evaluasi kondisi sel-sel peradangan aterosklerosis pada
arteri koroner LAD, LCX, dan RCA monyet obes dengan dan
tanpa intervensi nikotin ..................................................................
72
9.
Hasil evaluasi terhadap kondisi endotelium arteri koroner LAD,
LCX, dan RCA pada monyet obes dengan dan tanpa intervensi
nikotin ............................................................................................
75
10 Hasil evaluasi kondisi sel-sel otot polos arteri koroner LAD,
LCX, dan RCA pada monyet ekor panjang dewasa obes dengan
dan tanpa intevensi nikotin .............................................................
77
3.
24
27
vii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Diagram kerangka penelitian kajian regresi aterosklerosis pada
monyet ekor panjang (Macaca fascicularis) jantan dewasa obes
dengan asupan nikotin cair dosis rendah .....................................
8
2.
Diagram melintang arteri normal yang terdiri dari tunika intima,
tunika media, dan tunika adventisia (A), dan arteri yang
mengalami aterosklerosis yang ditunjukkan dengan penebalan
tunika intima berisikan pusat nekrosis dan kapsula fibrosa (B) ..
9
3.
Aterogenesis yang menggambarkan segmentasi terbentuknya
plak aterosklerosis, mulai dari arteri normal, muncul garit
lemak, menjadi plak fibrosa (ateroma), dan berkembang
menjadi komplikasi lesi aterosklerosis (adaptasi dari Ross
1999b) ..........................................................................................
10
4.
Mekanisme aterosklerosis berdasarkan teori disfungsi / perlukaan endotel (adaptasi dari Ross 1999a) ..................................
13
5.
Jantung dengan arteri koroner seperti LAD, LCX, dan RCA
yang merupakan tempat terjadinya aterosklerosis .......................
14
6.
Grading formasi 6 (enam) tipe aterosklerosis menurut
American Heart Association (Stary et al. 1995) ..........................
15
7.
Diagram alir perspektif sindrom metabolik dengan pemicu
obesitas dan sebagai faktor risiko terjadinya aterosklerosis dan
penyakit jantung koroner (modifikasi dari Reaven 2001) ..........
18
8.
Contoh remodeling arteri koroner LCX pada manusia yang
berusaha melakukan kompensasi berupa pembesaran arteri
karena dorongan aterosklerosis (Williams et al. 2008) ..............
19
9.
Spektrum remodeling arteri sebagai kompensasi proses
aterosklerosis (adaptasi Paul de Groot & Veldhuizen 2006) ....
20
10. Partikel HDL dengan berbagai ukuran dan bentuk, serta
komposisi apolipoprotein dan komposisi lipid (Rye et al. 2009)
27
11. Diagram metabolisme HDL yang berpusat pada produksi dan
distribusi ApoA-1 (Eckardstein et al. 2001) ...............................
29
12. Peran reseptor HDL dalam penambatan kolesterol ester melalui
mekanisme pengambilan partikel secara utuh, dan pengambilan
kolesterol ester secara selektif (Steinberg 1997) .........................
35
xiii
13. Peran HDL dalam menghambat aterogenesis melalui
mekanisme promosi cholesterol efflux, menghambat oksidasi
LDL, dan menghambat perlekatan “molecule expression”
(Cockerill et al. 1995) .................................................................
36
14. Struktur kimia Nikotin C10H14N2, atau (S)-3-(1-methyl-2pyrrolidinyl) pyridine asal tembakau (Nicotiana tabacum)
(IPCS ICHEM 2009) ...................................................................
37
15. Monyet Ekor Panjang (Macaca fascicularis) jantan dewasa di
Stasiun Penangkaran Pulau Tinjil IPB yang sangat potensial
digunakan dalam penelitian biomedis, termasuk dalam studi
obesitas aterosklerosis. Foto diambil oleh Iskandar (2007)
selaku penanggungjawab lapangan penangkaran dalam rangka
monitoring perkembangan populasi monyet ...............................
43
16. Profil Serum Total Kolesterol (mg/dL) dan HDL-C (mg/dL)
pada monyet obes yang mengalami intervensi nikotin cair dosis
rendah selama tiga bulan .............................................................
45
Preparasi koroner Right Coroner Artery (RCA), Left Artery
Decending (LAD), dan Left Circumflex (LCX), (17A, panah),
pada monyet ekor panjang dewasa obes pada umumnya ditutupi
oleh timbunan lemak (17B, panah) ..............................................
55
18. Lesi aterosklerosis tipe-I (A), tipe-II (B), dan tipe-III (C), yang
ditemukan pada koroner monyet ekor panjang dewasa obes,
kategori menurut American Heart Association (Stary et al.
1995) ............................................................................................
57
19. Diagram profil indeks massa tubuh (IMT) monyet obes yang
dengan tipe keparahan lesi aterosklerosis menurut American
Heart Association (Stary et al. 1995) ..........................................
63
20. Tebaran tingkat obesitas (IMT) dan rasio I/(I+M) pada monyet
obes dengan intervensi nikotin dan tanpa intervensi nikotin .......
64
21.
(A) Profil koroner monyet obes tanpa intervensi nikotin yang
tidak memiliki lesi aterosklerosis; di sini tidak terlihat
adanya sebaran sel-sel peradangan baik pada tunika intima,
tunika media, dan tunika adventisia (HE, obyektif 10x) .....
66
(B) Profil koroner monyet obes tanpa intervensi nikotin
dengan lesi aterosklerosis; terlihat adanya sebaran sel-sel
peradangan (panah) baik pada tunika intima, tunika media
dan tunika adventisia (HE, obyektif 40x) ...........................
66
(C) Profil perbesaran gambar koroner monyet obes tanpa
intervensi nikotin dengan lesi aterosklerosis; terlihat
66
17
ix
adanya makrofag yang berubah menjadi sel-sel busa
(panah) pada tunika intima. (HE, obyektif 100x) ................
22. (A) Lesi aterosklerosis pada koroner monyet obes dengan
intervensi nikotin. (HE, obyektif 10x) .................................
69
(B) Segmentasi proses regenerasi tunika intima pada koroner
monyet obes dengan intervensi nikotin yang dapat
dijadikan indikator sebagai bentuk adanya regresi
aterosklerosis. Sekurangnya terdapat empat segmentasi
peristiwa yang dijelaskan lebih rinci pada Gambar 22C,
22D, 22E, dan 22F. (HE, obyektif 10x) ..............................
69
(C) Akumulasi beragam sel-sel busa pada tunika intima koroner monyet obes dengan intervensi nikotin. Sel-sel busa
tampak bervariasi, di antaranya dengan inti di tengah dan
inti di tepi karena didesak oleh timbunan lemak. (HE,
obyektif 40x) ........................................................................
69
(D) Sel-sel peradangan lesi aterosklerosis pada koroner monyet
obes dengan intervensi nikotin yang mengalami sitolisis
dan seperti “menghilang” dari tunika intima, sedangkan
pada tunika adventisia, relatif tidak ditemukan sel-sel
peradangan(HE, obyektif 40x) .............................................
70
(E) Kerangka bekas sel-sel busa lesi aterosklerosis pada koroner monyet obes dengan intervensi nikotin yang tampak
kosong, dan diisi oleh jaringan ikat (HE, obyektif 40x) ......
70
(F) Selain jaringan ikat, kerangka bekas sel-sel busa lesi
aterosklerosis pada koroner monyet obes dengan intervensi
nikotin yang tampak kosong, dan diisi oleh sel-sel otot
polos yang mengalami proliferasi (HE, obyektif 40x) ........
70
23. Deretan endotelium monyet obes dengan intervensi nikotin
yang tampak menebal (anak panah) (A) dibandingkan dengan
endotelium pada monyet tanpa intervensi nikotin (B). Teramati
juga respon aterosklerosis lainnya, seperti adanya tunika intima
yang menebal oleh sel busa (anak panah) dan infiltrasi minimal
sel mononuklear (Pewarnaan HE, obyektif 40x) .........................
74
24. (A) Sel otot polos pada koroner monyet obes dengan intervensi
nikotin tampak menebal (hipertrofi) dan lebih banyak
(hiperplasia); termasuk bentukan sel otot polos pada tunika
adventisia yang bermigrasi menuju tunika media.
Pewarnaan HE, Bar = 50 µm ...............................................
76
(B) Sel otot polos pada koroner monyet obes tanpa intervensi
nikotin, kesan adanya hiperplasia maupun hipertrofi tidak
76
xiii
tampak; aktivitas migrasi bentukan sel otot polos dari
tunika adventisia ke tunika media tidak tampak .................
25.
Keberadaan HDL pada jaringan hati menunjukkan imunoreaktivitas yang kuat dengan populasi melimpah pada monyet
obes dengan intervensi nikotin (A dan C). Populasi sel hati
pada monyet obes tanpa intervensi nikotin menunjukkan
imunoreaktifitas yang lemah dan dalam jumlah minimal (B
dan D). Pewarnaan imunohisto-kimia, metode streptavidin
biotin komplek, obyektif 40 x. ....................................................
79
26. (A1 dan A2) Aorta monyet obes dengan intervensi nikotin,
menunjukkan adanya HDL pada sitoplasma sel-sel otot polos
yang terlihat lebih tebal (anak panah) dibandingkan dengan
keberadaan HDL pada sel-sel otot polos aorta monyet obes
tanpa intervensi nikotin(B1 dan B2), Dala hal ini kandungan
HDL pada sel-sel otot polos lebih lemah dan sedikit (anak
panah). Warna coklat menunjukkan imunoreaktif positif
terhadap HDL.
Pewarnaan imu-nohistokimia, metode
streptavidin biotin komplek, obyektif 40 x..................................
81
27. Diagram peran HDL terkait dengan reverse cholesterol
transport dalam aterosklerosis dengan efek antioksidan, dan
antiinflamasi (Cockerill et al. 1995) ............................................
85
28. Konstruksi dugaan efek nikotin cair dosis rendah pada
mekanisme hambat aterosklerosis ...............................................
87
xi
DAFTAR SINGKATAN
Singkatan
Kepanjangan
5-HT
(DAB)-H2O2
ABCA1
ABCG1
ACTh
ADHD
Adv
ApoA-1
ApoA-1, AII, C, E,
AIV, J, dan D
ApoB
BB
Serotonin
Diaminobenzidine
Adenosine Triphosphate-B inding Cassette
Adenosine Triphosphate-B inding Cassette
Acetylcholine
Attention Deficit Hyperactivity Disorder
Tunika Adventisia
Apolipoprotein A-1
C10H14N2
Ca
CCR7
CD36
CERP
CETP
CRP
CTTM
DA
DN
EEL
eNOS
FABP2
FDG
FFAs
FKH
GABA
H&E
H202
HCl
HDL
HDL-C
HMGB1
HP
HSL
nikotin
Calsium
Chemokine C-C Motif Reseptor 7
Cluster Defferentiation 36
Cholesterol Efflux Regulatory Protein
Cholesteryl Ester Transfer Protein
C-reactive protein
C-Terminal Transmembrane
Dopamine
Dengan Perlakuan Nikotin
Externa Elastin Lamina
endothelial nitric oxide synthase
fatty acid binding protein 2
Fluorodeoxyglucose
Free Fatty Acids
Fakultas Kedokteran Hewan
Gama-Asam Aminobutrik
Hematoxilin & Eosin
Hidrogen Peroksida
Asam Klorida
High Density Lipoprotein
High Density Lipoprotein - Cholesterol
High Mobility Group Box-1
Hiperplasia
Hormone Sensitive Lipase
xiii
Apolipoprotein ApoA-1, AII, C, E, AIV, J, dan D
Apolipoprotein B
Bobot badan
HT
IDL
IEL
IL17
IL-17A
IL-17C
IMT
Int
IPB
IPCS
IRS-1
KBY
KGB
KS
KTH
LAD
LCAT
LCX
LDL
LDL-C
LPL
LPPM
LPS
LXR
LXRE
MC3R, MC4R,
MC5R
MC4R
MCP-1
M-CSF
Med
MI
MMP-9
MMPs
MRI
N
NaCl
NC USA
NAChRs
NAVhRα7
NE
NIH
NO
Hipertropi
Intermediate Density Lipoprotein
Internaelastin Lamina
Interleukin 17
Interleukin-17A
Interleukin-17B
Indeks Masa Tubuh
Tunika Intima
Institut Pertanian Bogor
International Program On Chemical Savety
Insulin Responsive Substrate-1
Koyak Banyak
Koyak Sebagian
Koyak Sedikit
Kesan Keutuhan
Left Arterial Decending
Lecithin Cholesterol Acyltransferase
Left Circumflex
Low Density Lipoprotein
Low Density Lipoprotein – Cholesterol
lipoprotein lipase
Lembaga Penelitian dan Pengembangan Masyarakat
Lipopolisakarida
Liver X Reseptor
Liver X Reseptor E
Melanocortin Receptors
Melanocortin 4 Receptor
monocyte chemotactic protein 1
macrophage colony-stimulating factor
tunika media
Migrasi
Matrix Metallo Protein-9
Matrix Metallo Proteinases
Magnetic Resonance Imaging
Normal
Natrium Clorida
North Caroline United States of America
Nicotinic Acetycholine Cholinergic Receptor
Nicotinic Acetycholine Receptor
Norepinefrin
National Institutes of Health
Nitric Oxide
xiii
NPY
PAFA
PAI-1
PC-1
PDZK1
PET
PIIINP
PLTP
PO4
POMC
PPARϒ
PR
PRH
PSSP
RCA
ROS
SR-BI
SR-BII
TIMP-1
TIMPs
TN
TNFα
TPC
UCP1, UCP2,
UCP3
VCAM-1
VCAP1
VLDL
VVG
WHO
xiii
Neuropeptide Y
Paraoxanase, platelet activating factor-acetylhydrolase
plasminogen activator inhibitor–1
membrane glycoprotein/plasma cell differentiation factor
CLAMP (carboxy-terminal linking and modulating
protein
Positron Emission Tomography
Protocolllagen-III n-terminal propeptide
Phospholipid Transfer Protein
Fosfat
Proopiomelanocortin
Proliferator Activated Receptor Gamma
Poliferasi
kesan perubahan
Pusat Studi Satwa Primata
Right Coronary Ascending
Reactive Oxigen S
scavenger receptor class B, type I
scavenger receptor class B, type II
Tissue Inhibitor MMP-1
Tissue Inhibitor MMPs
Tanpa Perlakuan Nikotin
Tumour necrosis factor α
Total Plasma Cholesterol
Uncoupling Proteins
Vascular Cells Adhesion Molecule 1
Vascular Cells Adhesion Protein 1
Very Low Density Lipoprotein
Verhoeff Van Gieson
World Health Organization
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1.
Surat persetujuan ACUC .......................................................................
102
2.
Protokol Tissue Processing: PSSP LPPM IPB......................................
103
3.
Protokol Coronary Artery Intima Area Measurement Bowman Gray
School of Medicine Wake Forest Univesity...........................................
105
4.
Protokol Nekropsi: PSSP LPPM IPB.....................................................
107
5.
Protokol Penggunaan Microtome Jung Mistocut 820: PSSP LPPM
IPB .........................................................................................................
109
6.
Protokol Pewarnaan Hematoxylin dan Eosin: PSSP LPPM IPB.........
110
7.
Protokol Pewarnaan Verhoeef Van Gieson Technic: PSSP LPPM
IPB..........................................................................................................
111
8
Protokol pewarnaan Imunohistolimia ...................................................
112
9.
Pengolahan data IMT monyet obes dan kaitannya dengan tipe
keparahan lesi aterosklerosis .................................................................
113
10
Publikasi pada jurnal terakreditasi.........................................................
114
xv
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Definisi penyakit. Aterosklerosis merupakan penyakit pengerasan dan
penyempitan arteri akibat timbunan lemak yang progresif disertai peradangan
(Ross 1999b). Berdasarkan studi lesi aterosklerosis pada pasien dan hewan model
yang didukung dengan kajian epidemiologi, imunohistokimia, kultur jaringan,
serta temuan adanya peradangan sel dan mediatornya, aterosklerosis didefinisikan
sebagai penyakit inflamasi (Hansson 2009). Tanpa pengendalian faktor-faktor
risiko seperti obesitas, aterosklerosis akan berkembang menjadi penyakit jantung
koroner dan menjadi penyebab kematian (Isomaa et al. 2001).
Faktor risiko. Obesitas pada umumnya ditandai dengan peningkatan bobot
badan sebanyak 30% lebih dari normal (D’Alessio 2003). Obesitas tidak berdiri
sendiri, tetapi memiliki keterkaitan dengan beberapa faktor seperti ekonomi,
sosial, lingkungan, genetik, dan faktor yang berhubungan dengan munculnya
metabolik sindrom. Pada tahun 2015, diperkirakan 2.3 miliar orang dewasa mengalami kelebihan bobot badan dan 700 juta di antaranya menderita obes (WHO
2005). Setiap peningkatan bobot badan sebesar 1 kg menyebabkan peningkatan
risiko penyakit jantung kardiovaskuler sebesar 3.1%. Oleh karena itu, ancaman
obesitas terhadap aterosklerosis dan munculnya komplikasi penyakit jantung
koroner perlu diantisipasi secara komprehensif.
Mekanisme aterosklerosis. Pada intinya, mekanisme aterosklerosis
menjelaskan proses terjadinya dan berkembangnya lesi aterosklerosis sampai
timbul komplikasi dan kematian. Menurut Hansson (2009), aterosklerosis bermula
dari akumulasi Low Density Lipoprotein (LDL), pengaktifan endotelium,
perekrutan sel-T, dan transformasi monosit menjadi makrofag. Makrofag ini
berperan melakukan fagositosis terhadap LDL yang mengalami retensi dan
oksidasi di dalam dinding arteri. Aktivitas ini menghasilkan sel busa yang
merupakan cikal bakal lesi aterosklerosis. Sel-T bertugas untuk mengenali adanya
antigen lokal yang kemudian mengundang respons sel Helper-1 untuk terlibat
dalam peradangan lokal dan pertumbuhan lesi aterosklerosis. Bersamaan dengan
2
itu, sinyal yang bersifat anti-peradangan juga muncul, sehingga terjadi pengaturan
sistem kekebalan. Aktivasi peradangan secara intensif mengakibatkan terjadinya
komplikasi berupa proteolisis lokal, kerusakan plak, formasi trombus, iskhemia,
dan infark.
Bad
cholesterol.
Aterosklerosis
merupakan
penyakit
arteri
yang
berhubungan dengan berbagai organ dan sistem. Proses aterosklerosis bersifat
sistemik pada tingkat seluler maupun molekuler, termasuk melibatkan faktor
risiko dan dampaknya terhadap metabolisme. Misalnya dikaitkan dengan asupan
diet tinggi lemak, kolesterol, dan energi, pembahasan proses aterosklerosis tidak
dapat dipisahkan dengan proses-proses yang terjadi pada arteri, hati, adiposa,
jaringan perifer, serta partikel lipoprotein (Brousseau 2005). Partikel lipoprotein
meliputi chylomicron, Very Low Density Lipoprotein (VLDL), LDL, Intermediate
Density Lipoprotein (IDL), dan High Density Lipoprotein (HDL). Dalam hal ini,
LDL dikenal sebagai bad cholesterol karena merupakan cikal bakal terbentuknya
lesi aterosklerosis dan menjadi pemicu perkembangan progresi aterosklerosis.
Disfungsi sel endotelium dapat mendorong LDL mengalami retensi dan oksidasi
dalam dinding arteri, sehingga terjadi difagositosis makrofag menjadi sel busa.
Proses ini melibatkan lipoprotein lipase (Pentikainen et al. 2002) dan cytokines,
seperti Vascular Cells Adhesion Molecule-1 (VCAM-1) (Li et al. 1993),
Interleukin-1, monocyte chemotactic protein-1 (MCP-1) (Gu et al. 1998) dan
growth factors seperti Macrophage Colony Stimulating Factor (M-CSF) (Smith et
al. 1995). Butcher et al. (2011) menjelaskan bahwa Interleukin 17-A (IL-17A),
keluarga Interleukin-17 (IL-17), dan Interleukin 17-C (IL-17C) bersifat proatherogenic baik dalam menginduksi aortic chemokines maupun dalam merekrut
leukosit menuju lesi aterosklerosis.
Good cholesterol. Kebalikan dari LDL, HDL disebut sebagai good
cholesterol karena selain terlibat dalam pengaturan homeostasis kolesterol, HDL
juga berperan sebagai vacum cleaner, yaitu menarik kolesterol bebas dari
kolesterol seluler perifer seperti sel busa pada tunika intima arteri dengan
esterifikasi oleh Lecithin Cholesterol Acyltransferase (LCAT) secara bertahap,
sehingga menghambat proses terjadinya aterosklerosis. Hasil proses reverse
cholesterol transport dibawa HDL menuju hati dan mengalami metabolisme,
3
diolah menjadi hormon, cairan empedu, maupun bahan daur ulang, untuk
kepentingan metabolisme lipoprotein lainnya (Rigotti et al. 2003). Menurut
Saddar et al. (2010) mekanisme penarikan kolesterol bebas oleh partikel HDL
tersebut sekurang-kurangnya ditempuh dengan tiga jalur (pathways), yaitu jalur
defusi pasif, jalur Scavenger Receptor Class B, type I (SR-BI), dan jalur
Adenosine Triphosphate-Binding Cassette A1 (ABCA1) transporter. Adapun
penambatan kolesterol pada hati atau organ steroidogenik sekurang-kurangnya
dilakukan dengan tiga mekanisme, yaitu dengan menelan partikel HDL secara
utuh, melepaskan kolesterol bebas dan fosfolipid melalui selaput hidrofilik HDL,
dan penarikan kolesterol ester secara selektif. Untuk dapat menempel pada
jaringan hati dan organ steroidogenik, HDL memerlukan bantuan Apolipoprotein
A-1 (ApoA-1) dan SR-BI. SR-BI sendiri dilengkapi dengan perangkat produksi
Nitric Oxide (NO) yang sifatnya protektif terhadap sistem kardiovaskuler.
Antiaterogenik dan antioksidan. HDL disebut sebagai good cholesterol
karena memiliki sifat antiaterogenik dan antioksidan. Sifat antiaterogenik HDL ini
di antaranya ditunjukkan dengan kemampuannya untuk menghambat ekspresi
molekul yang dapat membatalkan perlekatan monosit pada endotelium arteri,
menghambat terjadinya retensi dan oksidasi LDL, serta mendorong terjadinya
pengeluaran kolesterol melalui proses reverse cholesterol transport (Rader 2007).
Sifat antioksidan HDL di antaranya ditunjukkan dengan kemampuannya dalam
menghambat oksidasi fosfolipid dalam partikel LDL, maupun dengan mengurangi
aktivitas pembentukan LDL teroksidasi. Aktivitas ini dilakukan oleh perangkat
HDL berupa ApoA-1 dan paraoxanase-1 yang kemampuannya adalah
menghambat lipid hydroperxides dan oksidasi fosfolipid (Mackness et al. 1991,
Saddar et al. 2010). Cocon et al. (2011) menjelaskan bahwa fosfolipid HDL
memiliki efek imunoregulasi, yaitu mengaktifkan respons sel-T dengan
memodulasi sel dendritik.
Regresi aterosklerosis. Regresi aterosklerosis hendaknya dibedakan dari
pengertian remodeling aterosklerosis. Remodeling arteri digambarkan Groot
(2006) sebagai kemampuan homeostasis arteri dalam mengompensasi stenosis
plak aterosklerosis dan menjaga diameter lumen, sehingga sistem vaskular tetap
berfungsi dengan baik. Regresi aterosklerosis digambarkan sebagai berbagai
4
bentuk intervensi untuk menghambat progresi aterosklerosis. Williams et al.
(2008) menjelaskan bahwa dengan menciptakan lingkungan vaskular yang baik,
sel-sel busa dapat didorong untuk melakukan emigrasi ke limfonodus regional dan
sistemik atau menghilang dari lesi aterosklerosis. Emigrasi sel busa ini dapat
diidentifikasi dari adanya peningkatan Chemokine C-C Reseptor 7 (CCR7).
Proses regresi umumnya diikuti dengan peningkatan ABCA1 serta penurunan
Vascular Cells Adhesion Protein 1 (VCAP1), MCP1, dan tisue factor.
Peningkatan konsentrasi HDL melalui peningkatan produksi ApoA-1 dapat
menghasilkan remodeling atheromata. Kemampuan HDL ini dapat ditingkatkan
dengan menekan sirkulasi Apolipoprotein B (ApoB). Dipertegas oleh Vink et al.
(2002) bahwa dalam regresi aterosklerosis, tidak sepenuhnya aspek morfologi,
seluler, dan komponen biokimiawi kembali normal. Perubahan yang lebih penting
adalah berubahnya arteri yang labil menjadi arteri yang stabil (Hamasaki et al.
2000). Williams et al. (2008) menjelaskan bahwa untuk mendorong terjadinya
regresi aterosklerosis, diperlukan beberapa persyaratan minimal, di antaranya
adalah adanya profil lipid yang kondusif yang ditandai dengan peningkatan High
Density Lipoprotein-Cholesterol (HDL-C) maupun penurunan konsentrasi serum
lipid pro-aterosklerosis seperti total serum kolesterol, Low Density LipoproteinCholesterol (LDL-C), dan ApoB; berkurangnya deposit lemak dan respon
peradangan pada dinding arteri; adanya peningkatan pembersihan lipid pada plak
aterosklerosis, seperti reverse lipid transport dari plak aterosklerosis ke hati; serta
terjaganya stabilitas komponen arteri dari aterosklerosis, kerapuhan, dan
kelabilan.
Nikotin. Untuk mendorong terjadinya regresi aterosklerosis, diperlukan
pengendalian faktor-faktor risiko aterosklerosis secara komprehensif, termasuk
intervensi diet dan obat-obatan dengan keunggulan sumberdaya lokal, seperti
nikotin dari tembakau. Sebagaimana diketahui, nikotin (C10H14N2) merupakan
senyawa alkaloid ekstraksi bahan kering (0.5-8.0%) tembakau (Nicotiana
tabacum) (IPCS ICHEM 2009). Selama ini, penelitian nikotin sering dikaitkan
dengan bahaya merokok bagi kesehatan dan jarang diteliti sebagai entitas bukan
rokok. Berdasarkan fakta ini, penelitian nikotin untuk kepentingan medis harus
dibedakan dengan citra buruk nikotin dalam rokok, sehingga riset farmakologis
5
nikotin dapat terdorong menjadi lebih produktif (Benowitz 2003). Dalam konteks
ini, efek asupan peroral nikotin cair dosis rendah terhadap mekanisme
aterosklerosis belum pernah dilaporkan. Heeschen et al. (2003) melaporkan
bahwa nikotin memiliki kemampuan mengaktifkan angiogenesis. Warongan
(2011) membuktikan bahwa intervensi nikotin cair dosis rendah peroral selama
tiga bulan pada monyet ekor panjang (Macaca fascicularis) jantan dewasa obes
sebagai hasil dari induksi diet obesitogenik selama dua belas bulan menunjukkan
adanya penurunan bobot badan dan peningkatan konsentrasi HDL-C. Peningkatan
konsentrasi HDL-C secara epidemiologis dan laboratoris telah dibuktikan
menurunkan perkembangan aterosklerosis (Brewer Jr et al. 2004).
Prospek penelitian. Mengingat efek nikotin cair dosis rendah terhadap
mekanisme hambat aterosklerosis belum pernah dilaporkan, perlu dilakukan
evaluasi histologis arteri koroner jantung pada monyet obes. Dalam evaluasi ini,
efek nikotin terhadap kinerja HDL juga perlu dilakukan untuk memastikan
sinergisme kinerja nikotin dengan HDL terhadap proses aterosklerosis. Selain itu,
untuk melengkapi kajian ini, juga perlu dievaluasi keandalan monyet ekor panjang
(Macaca fascicularis) sebagai hewan model obes dalam menginduksi aterosklerosis.
Rumusan Masalah
Obesitas telah menjadi endemik di hampir semua negara-negara di dunia.
Obesitas tidak berdiri sendiri, tetapi memiliki keterkaitan dengan faktor risiko
munculnya aterosklerosis. Oleh karena itu, masalah obesitas memerlukan
pemecahan yang bersifat komprehensif, mulai dari pengendalian faktor-faktor
risiko aterosklerosis, intervensi diet dan atau obat-obatan, pengembangan hewan
model,
sampai
penggalian
potensi
obat
alami.
Penelitian
sebelumnya
menunjukkan bahwa asupan nikotin cair dosis rendah dapat meningkatkan
konsentrasi HDL-C pada monyet jantan dewasa obes setelah diinduksi diet
obesitogenik selama dua belas bulan dan tiga bulan intervensi nikotin. Kenyataan
ini menjadi dasar argumentasi pentingnya tindak lanjut penelitian untuk
membuktikan efek nikotin cair dosis rendah peroral terhadap mekanisme hambat
aterosklerosis. Teknologi yang dipandang efekt
PADA MEKANISME HAMBAT ATEROSKLEROSIS
MONYET EKOR PANJANG (Macaca fascicularis) OBES
R PUTRATAMA AGUS LELANA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Efek Nikotin Dosis Rendah
pada Mekanisme Hambat Aterosklerosis Monyet Ekor Panjang (Macaca
fascicularis) Obes adalah karya saya dengan arahan komisi pembimbing dan
belum pernah diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun.
Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun
tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan
dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, Juli 2012
R Putratama Agus Lelana
NIM: P063070021
xiii
ABSTRACT
R PUTRATAMA AGUS LELANA. The Effect of Low Dose of Nicotine on
Atherosclerosis Inhibition Mechanism in Obese Cynomolgous Macaque (Macaca
fascicularis) Under directions of D. SAJUTHI, E. HANDHARYANI,
SULISTIYANI, and A. SAEFUDDIN.
Obesity is the major risk factor of coronary atherosclerosis, which is a high
rank killer among citizen in the world. In order to prevent coronary
atherosclerosis, we explored the effect of low dose nicotine liquid peroral using 9
adult males cynomolgous macaques (Macaca fascicularis) obes (body mass indect
>23.00) based on celluler histophatological study. These obes monkeys are
grouped into 2 groups: one group was given nicotine intervention (n=5) while the
other was not (n=4). The evaluation includes the formation of coronary
atherosclerotic plague, the cellular aspects of coronary athersclerotic lesions and
the present of HDL at the liver and aorta. The correlation analysis revealed a
tendency that body mass index and ratio of intimal thickening and coronary
arterial wall thickening was correlated. It suggested us that there was also
correlation between obesity and severity of atherosclerotic lesion. The novelty of
this research included the potential effect of nicotine low dose (1) to protect the
smoth muscle cells and endothelial intact, (2) to increase intimal layer
regeneration through foam’s cells cytolysis and selluler matrix development, (3)
to increase and strenghten smooth muscle cells, and (4) to increase the role of
HDL in reverse cholesterol transport. It seems that nicotine has a potencial role
to transform atherosclerotic plaque to stabilize artery.
Keywords: atherosclerosis, HDL, nicotine, cynomolgous macaques.
iii
RINGKASAN
R PUTRATAMA AGUS LELANA. Efek Nikotin Dosis Rendah pada Mekanisme
Hambat Aterosklerosis Monyet Ekor Panjang (Macaca fascicularis) Obes.
Dibimbing oleh D. SAJUTHI, E. HANDHARYANI, SULISTIYANI, A.
SAEFUDDIN.
Aterosklerosis merupakan penyakit pengerasan dan penyempitan arteri
akibat timbunan lemak yang progresif disertai peradangan. Dewasa ini
aterosklerosis lebih dikenal sebagai penyakit inflamasi kronis dan dikendalikan
oleh banyak faktor risiko, termasuk endemik obesitas. Tanpa pengendalian faktor
risiko tersebut, aterosklerosis berkembang menjadi penyakit jantung koroner dan
menjadi penyebab kematian.
Sebagai salah satu upaya mengendalikan aterosklerosis, dilakukan
penelitian biomedis efek nikotin cair dosis rendah pada monyet ekor panjang
(Macaca fascicularis) jantan dewasa obes. Evaluasi dilakukan untuk mengetahui
efek asupan nikotin alkali cair dosis rendah secara oral 0.50-0.75mg/kg bobot
badan/hari terhadap mekanisme hambat aterosklerosis tingkat seluler arteri
koroner jantung yang dikaitkan dengan keberadaan HDL pada jaringan hati dan
aorta.
Penelitian ini diharapkan dapat (1) memperkuat argumentasi potensi monyet
obes sebagai hewan model aterosklerosis, (2) memperkuat argumentasi potensi
nikotin sebagai obat masa depan regresi aterosklerosis, serta (3) memberikan
informasi baru efek nikotin meningkatkan peran HDL dalam reverse cholesterol
transport. Penelitian ini merupakan tahap ke tiga dari dua tahap sebelumnya.
Penelitian pertama menghasilkan monyet obes dengan induksi diet obesitogenik
selama 12 bulan. Penelitian kedua menguji asupan nikotin selama 3 bulan
terhadap obesitas dan risiko aterosklerosis klinis. Pada penelitian ke tiga
mengevaluasi aterosklerosis secara patologis. Kegiatan ini dilakukan dua periode,
tahun 2009 dan tahun 2011, bertempat di PT IndoAniLab, PT Wanara
SatwaLoka, Pusat Studi Satwa Primata LPPM IPB, dan Bagian Patologi FKH
IPB.
Materi utama penelitian ini adalah jaringan jantung, aorta, dan hati monyet
ekor panjang (Macaca fascicularis) jantan dewasa umur 6-8 tahun, bobot badan
4.2-6.4kg sebanyak 9 ekor. Monyet dikelompokkan sebagai monyet obes tanpa
intervensi nikotin (n=4) dan monyet obes dengan intervensi nikotin (n=5). Semua
monyet memiliki indeks massa tubuh (IMT) dengan kategori obes dari 23.04
sampai dengan 34.57.
Prosedur pengandangan, perlakuan, dan tindakan nekropsi untuk monyet
obes yang mendapat intervensi nikotin disetujui oleh Komisi Kesejahteraan dan
Penggunaan Hewan Coba dari PT IndoAnilab dengan nomor protokol 01-1AIACUC-09. Adapun prosedur pada monyet obes tanpa intervensi nikotin
mengikuti protokol pemeliharaan monyet dalam kandang individu di Unit
Penangkaran PSSP LPPM IPB. Pemeriksaan klinis seperti pengukuran IMT
maupun pelaksanaan pekerjaan patologis seperti nekropsi pada kedua kelompok
monyet dilakukan dengan prosedur yang sama.
xiii
Nekropsi diawali dengan pembiusan menggunakan Ketamin HCl 10mg/kg
bobot badan secara intra muskular, kemudian dengan eutanasi menggunakan
Pentobarbital 30mg/kg bobot badan intra vena. Perfusi dilakukan dengan
menusukkan jarum 18G pada jantung dan drainase pada Vena abdominalis,
diawali dengan cairan NaCl fisiologis dan dilanjutkan dengan cairan formaldehida
4%. Setelah itu, jantung secara terpisah dari organ lainnya diperfusi kembali
melalui aorta menggunakan cairan formaldehida 4% bertekanan 100mmHg
selama 1 jam. Setelah selesai, jaringan dikoleksi dalam cairan paraformaldehida
4% selama 3 (tiga) hari, kemudian disimpan dalam alkohol 70% sebagai stopping
point sampai proses selanjutnya. Jaringan hati juga mengalami prosedur yang
sama.
Tiga material organ yang menjadi obyek evaluasi dalam penelitian ini
adalah (1) potongan melintang aorta yang berdekatan dengan jantung, (2)
potongan jaringan hati yang beraneksasi dengan kantung empedu, dan (3)
potongan melintang arteri koroner Left Artery Decending (LAD), Left Circumflex
(LCX), dan Right Coronary Artery (RCA) di bagian proksimal, medial, dan distal.
Preparat arteri koroner sebanyak 81 slide diwarnai dengan Hematoxilin & Eosin
(HE) dan Verhoeff Van Gieson (VVG) siap untuk dievaluasi terhadap formasi lesi
aterosklerosis sesuai ketentuan American Heart Association (Stary et al. 1995).
Selain itu juga dievaluasi terhadap kondisi seluler aterosklerosis yang difokuskan
pada seluler peradangan, endotelium, dan otot polos. Preparat hati dan aorta,
selain diwarnai dengan HE, juga diwarnai dengan teknik imunohistokimia
terhadap antibodi High Density Lipoprotein (HDL) human untuk melihat
keberadaan HDL.
Pada penelitian ini ditemukan tiga tipe lesi dari enam tipe keparahan lesi
aterosklerosis menurut American Heart Association (Stary et al. 1995) pada
hewan coba. Analisis korelasi Pearson menunjukkan bahwa rasio ketebalan intima
dan ketebalan dinding arteri koroner LAD memiliki hubungan linier yang erat
dengan IMT (r=0.91) pada monyet obes dengan intervensi nikotin (monyet
perlakuan) dan adanya hubungan linier yang relatif rendah (r=0.25) pada monyet
obes tanpa intervensi nikotin (monyet kontrol). Hal ini mengandung arti bahwa
terdapat korelasi antara tingkat keparahan lesi aterosklerosis dengan tingkat
obesitas.
Hasil evaluasi seluler pada arteri koroner menunjukkan adanya perbedaan
pola penyebaran sel peradangan pada tunika intima, media, dan adventisia antara
monyet perlakuan dan monyet kontrol. Perbedaan tersebut dikarenakan adanya
peningkatan regenerasi tunika intima dan adanya sitolisis sel-sel busa yang
digantikan oleh jaringan ikat dan infiltrasi sel-sel otot polos pada monyet
perlakuan. Selain itu, mayoritas pada monyet perlakuan ditemukan adanya lapisan
endotelium yang lebih tebal dan kokoh, serta sel-sel otot polos yang mengalami
proliferasi dan tampak lebih kokoh dan teratur. Hal ini mengandung arti adanya
potensi nikotin dalam (a) menjaga keutuhan endotelium dan sel-sel otot polos, (b)
mempercepat regenerasi tunika intima melalui proses sitolisis sel-sel busa, dan
pembentukan jaringan ikat, serta (c) meningkatkan dan menguatkan sel-sel otot
polos.
Hasil pewarnaan HDL pada aorta dan jaringan hati dengan teknik
imunohistokimia menunjukkan adanya penyerapan warna coklat yang lebih pekat
v
pada monyet dengan intervensi nikotin (perlakuan) dibandingkan monyet tanpa
intervensi nikotin (kontrol). Hal ini mengandung arti adanya peningkatan
keberadaan HDL pada aorta dan jaringan hati monyet perlakuan. Peningkatan
keberadaan HDL pada aorta ini diduga erat kaitannya dengan fungsi HDL sebagai
good cholesterol yang mirip vacum cleaner menarik kolesterol bebas dari jaringan
perifer melalui mekanisme reverse cholesterol transport. Peningkatan keberadaan
HDL pada jaringan hati ini diduga erat kaitannya dengan fungsi HDL dalam
mekanisme reverse cholesterol transport maupun dalam menambatkan kolesterol
pada jaringan hati untuk kepentingan homeostasis kolesterol dan pemanfaatan
kolesterol untuk kepentingan metabolisme lainnya. Hal ini mengandung arti
adanya potensi nikotin dalam meningkatkan reverse cholesterol transport oleh
HDL dan mendukung peran HDL sebagai antiaterosklerosis.
Merangkum dari keseluruhan hasil penelitian tersebut di atas dapat
disimpulkan bahwa nikotin cair dosis rendah memiliki efek pada mekanisme
hambat aterosklerosis dan mengubah aterosklerosis menjadi lebih stabil.
Kata kunci: aterosklerosis, HDL, nikotin, monyet ekor panjang.
xiii
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2012
Hak Cipta dilindungi Undang Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk
kepentingan pendidikan, penelitian penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan,
penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak
merugikan kepentingan yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan
memperbanyak sebagian atau seluruh Karya Tulis dalam bentuk apa pun tanpa
seizin IPB.
vii
EFEK NIKOTIN DOSIS RENDAH
PADA MEKANISME HAMBAT ATEROSKLEROSIS
MONYET EKOR PANJANG (Macaca fascicularis) OBES
R PUTRATAMA AGUS LELANA
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Primatologi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
xiii
Penguji pada Ujian Tertutup : Dr. dr. Irma H. Suparto, MS.
Dr. drh. Hera Maheswari, MSc.
Penguji pada Ujian Terbuka : Prof. Dr. Ir. Sri Supraptini Mansjoer, MS
Dr. dr. Dadang Makmun, Sp.PD-KGEH
ix
Judul Disertasi
Nama Mahasiswa
NIM
: Efek Nikotin Dosis Rendah pada Mekanisme Hambat
Aterosklerosis Monyet Ekor Panjang (Macaca
fascicularis) Obes
: R. Putratama Agus Lelana
: P063070021
Disetujui
Komisi Pembimbing
Prof.drh. Dondin Sajuthi, MST., Ph.D
Ketua
drh. Sulistiyani, MSc., Ph.D
Anggota
Dr. drh. Ekowati Handharyani, MS
Anggota
Dr.Ir. Asep Saefuddin, MSc.
Anggota
Mengetahui
Ketua Program Studi Primatologi
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. drh. Dondin Sajuthi, MST., Ph.D
Dr. Ir. Dahrul Syah, MSc. Agr.
Tanggal Ujian : 30 Juli 2012
xiii
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Sujud syukur senantiasa dipanjatkan kepada Allah SWT. Atas kehendakNya, alhamdulillah disertasi Efek Nikotin Dosis Rendah pada Mekanisme Hambat
Aterosklerosis Monyet Ekor Panjang (Macaca fascicularis) Obes dapat
diselesaikan sesuai dengan harapan. Doa senantiasa dipanjatkan, semoga semua
pihak yang telah membantu dan mendukung penyusunan disertasi ini diberikan
limpahan berkah, rahmat, dan hidayah-Nya sebagaimana dilimpahkan kepada
orang-orang yang sholeh.
Sehubungan dengan itu, saya mengucapkan terima kasih kepada Prof.drh.
Dondin Sajuthi, MST., PhD., sebagai kakak, Ketua Bagian Ilmu Penyakit Dalam
FKH IPB, Ketua Program Studi Primatologi Pascasarjana IPB, dan sebagai Ketua
Komisi Pembimbing, sehingga saya memperoleh kesempatan menempuh
pendidikan S3 di IPB dengan topik penelitian yang sesuai dengan tapak karir dan
pengembangan keilmuan saya sebagai dosen Ilmu Penyakit Dalam Veteriner
maupun sebagai peneliti di bidang comparative medicine. Dalam momentum ini,
saya mengucapkan terima kasih kepada para anggota Komisi Pembimbing, yaitu
drh. Ekowati Handharyani, MSc., PhD.; drh. Sulistiyani, MSc., PhD.; dan Dr.Ir.
Asep Saefuddin; para penguji di luar Komisi Pembimbing, yaitu Prof. Dr. Ir. Sri
Supraptini Mansjoer, MS., Dr. dr. Dadang Makmur, Sp.PD-KGEH, Dr. dr. Irma
H. Soeparto, MS., dan Dr. drh. Hera Maheswari, MSc.; serta para pengasuh dan
pengelola Program Studi Primatologi Sekolah Pascasarjana IPB, dan pimpinan
Sekolah Pascasarjana IPB.
Ucapan terima kasih saya sampaikan kepada semua pihak yang telah
menyediakan dan mengolah materi penelitian dalam waktu dan kesempatan yang
sangat tepat ketika diperlukan, yaitu kepada Kepala PSSP LPPM-IPB Dr. drh
Joko Pamungkas, MSc. beserta para pengelola program penelitian dan unit pelaksana teknis yang terkait dengan Laboratorium Lipida dan Patologi maupun Unit
Penangkaran; Direktur dan karyawan PT Wanara SatwaLoka; Direktur dan
karyawan PT IndoAniLab Bogor; Ketua Departemen Klinik, Reproduksi, dan
Patologi FKH-IPB; serta Kepala Bagian Patologi FKH-IPB. Penghargaan secara
khusus disampaikan kepada Prof. Dr. drh. Tongku Siregar; Prof. Dr. Ir. Dewi
Apriastuti; Dr. dr. Warongan; Oktarina SPt., MSi.; drh. I Nengah Budiarsa; drh.
Diah Pawitri; drh. Adi Winarto, MSc., PhD.; Lis Rosmanah, SSi.,MSi.; drh. Silvia
Prabandari; serta Nurjayanti, SPt.
Ucapan terima kasih juga saya sampaikan kepada semua pihak yang telah
berbagi pengetahuan dan pengalaman, sehingga meskipun hanya dalam sepetak
mozaik, kita berada dalam arus kebersamaan sence of crisis menuju Indonesia
yang lebih baik: drh. Wiwiek Bagja; Dr. Ir. Entang Iskandar, MSi; Dr. Ir. Rr.
Dyah Perwitasari, M.Sc.; Dr. drh. Erni Sulistyowati; Dr. drh. Diah Iskandriati;
Prof. Dr. Ir. Dewi Apri Astuti, MS; rekan-rekan mahasiswa Pascasarjana IPB, drh.
Chusnul Choliq, MM.,MSi.; drh. Zuraida, MSi.; Achmad Taher, SSi.,MSi.; serta
mahasiswa pendukung Yayuk SR; A Pandu Wibisono; Feby Yolanda; Ita
Apriyani; dan Eto A. Sutawijaya.
Penulisan disertasi ini tidak mungkin terwujud tanpa pengorbanan,
kesabaran dan doa yang tulus dari istri tercinta Ir. Itasia Dina Sulvianti, M.Si;
anak-anak Uta, Uti, Ute dan Uto; kekhusyukan Ibunda Rr. Dwi Moeljani, serta
dorongan semangat mertua H. Soelarso. Terima kasih atas dukungan dan doa para
guru dan staf SMK Wikrama Bogor, Pak Yusuf dan Lek-Ti, serta sanak saudara
yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Bogor, Juli 2012
R Putratama Agus Lelana
xiii
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Surabaya, 10 Agustus 1959 sebagai anak pertama dari
empat bersaudara dari pasangan ayah R. Soedjatmiko bin Soemodisastro dan ibu
Rr. Dwi Moeljani binti Hadi Moeljono. Menikah dengan Ir. Itasia Dina Sulvianti,
M.Si. (8 Mei 1960) pada tanggal 24 Agustus 1986 di Jember, penulis kemudian
dikaruniai empat anak, yaitu R. Pratama Prabawaputra (Uta, 24 September 1987),
Mutia Prawitasari (Uti, 16 September 1991), Sutera Pramitaratri (Ute, 28 Oktober
1994), dan Ramadhan Agung Karyuto (Uto, 23 November 2001).
Jejak orang tua sebagai guru diikuti penulis dengan menjadi dosen di
Departemen Klinik, Reproduksi dan Patologi Fakultas Kedokteran Hewan Institut
Pertanian Bogor sejak tahun 1986. Perjalanan ini dimulai dengan menempuh
pendidikan di SDK 1 Jember (lulus 1972), SMP Negeri 2 Jember (lulus 1975),
SMA Negeri 1 Jember (lulus 1979), dan pendidikan kedokteran hewan melalui
jalur penerimaan mahasiswa Perintis II di Institut Pertanian Bogor (IPB), lulus
sebagai Sarjana Kedokteran Hewan tahun 1984 dan Dokter Hewan tahun 1986.
Ketertarikan pada dunia primatologi dan comparative medicine diperkuat
dengan mengikuti pelatihan di Bowman Gray School of Medicine, Wake Forest
University, NC-USA selama 2 tahun dan mendapat gelar dokter hewan spesialis
di bidang Medical Primatology (lulus 1990); menjadi manajer penangkaran satwa
primata di Stasiun Lapangan IPB di Pulau Tinjil, Kabupaten Pandeglang, Provinsi
Banten (1990-1993), serta dengan mengikuti pendidikan S2 di Program Sains
Veteriner Sekolah Pascasarjana IPB (lulus 1996) dengan topik riset pengaruh
asupan tepung tempe terhadap aterosklerosis pada monyet ekor panjang. Selain
sebagai hewan model aterosklerosis, penulis pernah mengembangkan monyet
ekor panjang sebagai hewan model aritmia jantung dan hewan model diabetus
melitus, serta survei orangutan dalam rangka rehabilitasi dan reintroduksi.
Sejak tahun 2007 atas bantuan biaya BPPS dari Direktorat Pendidikan
Tinggi Kementrian Pendidikan Nasional dan Kebudayaan penulis mengikuti
pendidikan S3 di bidang Primatologi di Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian
Bogor.
R Putratama Agus Lelana
iii
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ................................................................................
xviii
DAFTAR GAMBAR.............................................................................
xix
DAFTAR SINGKATAN ......................................................................
xxiii
DAFTAR LAMPIRAN.........................................................................
xxvi
PENDAHULUAN................................................................................
.
1
Latar Belakang ............................................................................
1
Rumusan Masalah .......................................................................
5
Tujuan Penelitian ........................................................................
6
Novelty ........................................................................................
6
Hipotesis Penelitian .....................................................................
7
Manfaat Penelitian ......................................................................
7
Kerangka Penelitian ....................................................................
8
TINJAUAN PUSTAKA......................................................................
9
Aterosklerosis .............................................................................
9
Batasan .................................................................................
9
Faktor Risiko Aterosklerosis ................................................
15
Remodeling arteri .................................................................
18
Regresi Aterosklerosis..........................................................
22
Peran HDL dalam Mencegah Aterosklerosis ..............................
25
Metabolisme HDL ...............................................................
26
Peranan HDL sebagai Vacum Cleaner.................................
30
Peranan HDL sebagai Antiaterogenik ............,....................
35
Nikotin sebagai Obat Masa Depan...............................................
36
Sifat-sifat Nikotin .................................................................
36
Penyerapan Nikotin ..............................................................
37
Efek dan Farmakologi Nikotin .............................................
39
Efek Nikotin pada Sistem Kardiovaskuler ...........................
40
xiii
Monyet Ekor Panjang sebagai Hewan Model ............................
42
Biologi ..................................................................................
42
Monyet sebagai Hewan Model ............................................
43
MATERI DAN METODE .................................................................
46
Status Penelitian ..........................................................................
46
Tempat dan Waktu ......................................................................
46
Materi Penelitian .........................................................................
46
Pelaksanaan Penelitian.................................................................
47
Pemeliharaan Monyet ..........................................................
47
Pembiusan ............................................................................
48
Nekropsi dan Perfusi ............................................................
48
Penanganan Jaringan ............................................................
48
Pemrosesan Jaringan ............................................................
49
Pembuatan Slide Histologis .................................................
49
Teknik Imunohistokimia ......................................................
49
Analisis Penelitian........................................................................
50
Evaluasi Formasi Lesi Aterosklerosis ..................................
50
Evaluasi Seluler Lesi Aterosklerosis Koroner .....................
51
Evaluasi Keberadaan HDL pada Jaringan Hati dan Aorta ...
52
Pengolahan Data dan Penyajian Informasi ..........................
52
Penyusunan Konstruksi Efek Nikotin dalam Mekanisme
Aterosklerosis ......................................................................
54
HASIL DAN PEMBAHASAN............................................................
55
Evaluasi Formasi Lesi Aterosklerosis .........................................
56
Tingkat Keparahan dan Penyebaran Lesi Aterosklerosis ....
56
Ketebalan Lesi Aterosklerosis ............................................
60
Hubungan Aterosklerosis dengan Obesitas .........................
63
Evaluasi Seluler Lesi Aterosklerosis............................................
65
Kondisi Sel-sel Peradangan .................................................
65
Kondisi Endotelium .............................................................
73
Kondisi Sel-sel Otot Polos ...................................................
75
Evaluasi Keberadaan HDL pada Jaringan Hati............................
78
v
Histopatologi Hati ................................................................
78
Imunohistokimia HDL di Hati .............................................
78
Evaluasi Keberadaan HDL pada Aorta ......................................
80
Histopatologi Aorta ..............................................................
80
Imunohistokimia HDL di Aorta ...........................................
80
Pembahasan Umum .....................................................................
82
Keandalan Hewan Model Aterosklerosis .............................
82
Menelusuri Efek Nikotin Pro-HDL .....................................
82
Mekanisme Hambat Aterosklerosis oleh Nikotin ................
85
SIMPULAN DAN SARAN ................................................................
88
Simpulan .....................................................................................
88
Saran ............................................................................................
88
\DAFTAR PUSTAKA ........................................................................
89
LAMPIRAN ........................................................................................
102
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman
1.
Growth factor, cytokines, vasoaktif, prostaglandins, leukotrienes,
dan matriks ekstraseluler yang ikut memengaruhi aktivitas sel-sel
otot polos (diadaptasi dari Reines & Ross 1993) ...........................
11
2
17
4.
Prasyarat sindrom metabolik menurut WHO dan NIH Amerika
Serikat ............................................................................................
Perubahan parameter biokimiawi dan morfologis dalam induksi
maupun regresi aterosklerosis (Williams at al. 2008)...................
.
Karakter kimiawi partikel lipoprotein pada manusia.....................
5.
Ragam Apolipoprotein pada manusia.............................................
28
6.
Hasil pengamatan tipe lesi aterosklerosis pada koroner LAD,
LCX, dan RCA pada monyet obes dengan dan tanpa intervensi
nikotin berdasarkan American Hearth Association (Stary et al.
1995)...............................................................................................
58
7.
Hasil pengukuran ketebalan intima (KI), media (KM), dinding
arteri (KI+KM), dan rasio intima/ketebalan dinding arteri
(KI/(KI+KM)) berdasarkan pengukuran dari salah satu arteri
koroner LAD proksimal, medial, atau distal yang paling tebal
pada monyet ekor panjang dewasa obes dengan dan tanpa
intervensi nikotin ............................................................................
61
8.
Hasil evaluasi kondisi sel-sel peradangan aterosklerosis pada
arteri koroner LAD, LCX, dan RCA monyet obes dengan dan
tanpa intervensi nikotin ..................................................................
72
9.
Hasil evaluasi terhadap kondisi endotelium arteri koroner LAD,
LCX, dan RCA pada monyet obes dengan dan tanpa intervensi
nikotin ............................................................................................
75
10 Hasil evaluasi kondisi sel-sel otot polos arteri koroner LAD,
LCX, dan RCA pada monyet ekor panjang dewasa obes dengan
dan tanpa intevensi nikotin .............................................................
77
3.
24
27
vii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Diagram kerangka penelitian kajian regresi aterosklerosis pada
monyet ekor panjang (Macaca fascicularis) jantan dewasa obes
dengan asupan nikotin cair dosis rendah .....................................
8
2.
Diagram melintang arteri normal yang terdiri dari tunika intima,
tunika media, dan tunika adventisia (A), dan arteri yang
mengalami aterosklerosis yang ditunjukkan dengan penebalan
tunika intima berisikan pusat nekrosis dan kapsula fibrosa (B) ..
9
3.
Aterogenesis yang menggambarkan segmentasi terbentuknya
plak aterosklerosis, mulai dari arteri normal, muncul garit
lemak, menjadi plak fibrosa (ateroma), dan berkembang
menjadi komplikasi lesi aterosklerosis (adaptasi dari Ross
1999b) ..........................................................................................
10
4.
Mekanisme aterosklerosis berdasarkan teori disfungsi / perlukaan endotel (adaptasi dari Ross 1999a) ..................................
13
5.
Jantung dengan arteri koroner seperti LAD, LCX, dan RCA
yang merupakan tempat terjadinya aterosklerosis .......................
14
6.
Grading formasi 6 (enam) tipe aterosklerosis menurut
American Heart Association (Stary et al. 1995) ..........................
15
7.
Diagram alir perspektif sindrom metabolik dengan pemicu
obesitas dan sebagai faktor risiko terjadinya aterosklerosis dan
penyakit jantung koroner (modifikasi dari Reaven 2001) ..........
18
8.
Contoh remodeling arteri koroner LCX pada manusia yang
berusaha melakukan kompensasi berupa pembesaran arteri
karena dorongan aterosklerosis (Williams et al. 2008) ..............
19
9.
Spektrum remodeling arteri sebagai kompensasi proses
aterosklerosis (adaptasi Paul de Groot & Veldhuizen 2006) ....
20
10. Partikel HDL dengan berbagai ukuran dan bentuk, serta
komposisi apolipoprotein dan komposisi lipid (Rye et al. 2009)
27
11. Diagram metabolisme HDL yang berpusat pada produksi dan
distribusi ApoA-1 (Eckardstein et al. 2001) ...............................
29
12. Peran reseptor HDL dalam penambatan kolesterol ester melalui
mekanisme pengambilan partikel secara utuh, dan pengambilan
kolesterol ester secara selektif (Steinberg 1997) .........................
35
xiii
13. Peran HDL dalam menghambat aterogenesis melalui
mekanisme promosi cholesterol efflux, menghambat oksidasi
LDL, dan menghambat perlekatan “molecule expression”
(Cockerill et al. 1995) .................................................................
36
14. Struktur kimia Nikotin C10H14N2, atau (S)-3-(1-methyl-2pyrrolidinyl) pyridine asal tembakau (Nicotiana tabacum)
(IPCS ICHEM 2009) ...................................................................
37
15. Monyet Ekor Panjang (Macaca fascicularis) jantan dewasa di
Stasiun Penangkaran Pulau Tinjil IPB yang sangat potensial
digunakan dalam penelitian biomedis, termasuk dalam studi
obesitas aterosklerosis. Foto diambil oleh Iskandar (2007)
selaku penanggungjawab lapangan penangkaran dalam rangka
monitoring perkembangan populasi monyet ...............................
43
16. Profil Serum Total Kolesterol (mg/dL) dan HDL-C (mg/dL)
pada monyet obes yang mengalami intervensi nikotin cair dosis
rendah selama tiga bulan .............................................................
45
Preparasi koroner Right Coroner Artery (RCA), Left Artery
Decending (LAD), dan Left Circumflex (LCX), (17A, panah),
pada monyet ekor panjang dewasa obes pada umumnya ditutupi
oleh timbunan lemak (17B, panah) ..............................................
55
18. Lesi aterosklerosis tipe-I (A), tipe-II (B), dan tipe-III (C), yang
ditemukan pada koroner monyet ekor panjang dewasa obes,
kategori menurut American Heart Association (Stary et al.
1995) ............................................................................................
57
19. Diagram profil indeks massa tubuh (IMT) monyet obes yang
dengan tipe keparahan lesi aterosklerosis menurut American
Heart Association (Stary et al. 1995) ..........................................
63
20. Tebaran tingkat obesitas (IMT) dan rasio I/(I+M) pada monyet
obes dengan intervensi nikotin dan tanpa intervensi nikotin .......
64
21.
(A) Profil koroner monyet obes tanpa intervensi nikotin yang
tidak memiliki lesi aterosklerosis; di sini tidak terlihat
adanya sebaran sel-sel peradangan baik pada tunika intima,
tunika media, dan tunika adventisia (HE, obyektif 10x) .....
66
(B) Profil koroner monyet obes tanpa intervensi nikotin
dengan lesi aterosklerosis; terlihat adanya sebaran sel-sel
peradangan (panah) baik pada tunika intima, tunika media
dan tunika adventisia (HE, obyektif 40x) ...........................
66
(C) Profil perbesaran gambar koroner monyet obes tanpa
intervensi nikotin dengan lesi aterosklerosis; terlihat
66
17
ix
adanya makrofag yang berubah menjadi sel-sel busa
(panah) pada tunika intima. (HE, obyektif 100x) ................
22. (A) Lesi aterosklerosis pada koroner monyet obes dengan
intervensi nikotin. (HE, obyektif 10x) .................................
69
(B) Segmentasi proses regenerasi tunika intima pada koroner
monyet obes dengan intervensi nikotin yang dapat
dijadikan indikator sebagai bentuk adanya regresi
aterosklerosis. Sekurangnya terdapat empat segmentasi
peristiwa yang dijelaskan lebih rinci pada Gambar 22C,
22D, 22E, dan 22F. (HE, obyektif 10x) ..............................
69
(C) Akumulasi beragam sel-sel busa pada tunika intima koroner monyet obes dengan intervensi nikotin. Sel-sel busa
tampak bervariasi, di antaranya dengan inti di tengah dan
inti di tepi karena didesak oleh timbunan lemak. (HE,
obyektif 40x) ........................................................................
69
(D) Sel-sel peradangan lesi aterosklerosis pada koroner monyet
obes dengan intervensi nikotin yang mengalami sitolisis
dan seperti “menghilang” dari tunika intima, sedangkan
pada tunika adventisia, relatif tidak ditemukan sel-sel
peradangan(HE, obyektif 40x) .............................................
70
(E) Kerangka bekas sel-sel busa lesi aterosklerosis pada koroner monyet obes dengan intervensi nikotin yang tampak
kosong, dan diisi oleh jaringan ikat (HE, obyektif 40x) ......
70
(F) Selain jaringan ikat, kerangka bekas sel-sel busa lesi
aterosklerosis pada koroner monyet obes dengan intervensi
nikotin yang tampak kosong, dan diisi oleh sel-sel otot
polos yang mengalami proliferasi (HE, obyektif 40x) ........
70
23. Deretan endotelium monyet obes dengan intervensi nikotin
yang tampak menebal (anak panah) (A) dibandingkan dengan
endotelium pada monyet tanpa intervensi nikotin (B). Teramati
juga respon aterosklerosis lainnya, seperti adanya tunika intima
yang menebal oleh sel busa (anak panah) dan infiltrasi minimal
sel mononuklear (Pewarnaan HE, obyektif 40x) .........................
74
24. (A) Sel otot polos pada koroner monyet obes dengan intervensi
nikotin tampak menebal (hipertrofi) dan lebih banyak
(hiperplasia); termasuk bentukan sel otot polos pada tunika
adventisia yang bermigrasi menuju tunika media.
Pewarnaan HE, Bar = 50 µm ...............................................
76
(B) Sel otot polos pada koroner monyet obes tanpa intervensi
nikotin, kesan adanya hiperplasia maupun hipertrofi tidak
76
xiii
tampak; aktivitas migrasi bentukan sel otot polos dari
tunika adventisia ke tunika media tidak tampak .................
25.
Keberadaan HDL pada jaringan hati menunjukkan imunoreaktivitas yang kuat dengan populasi melimpah pada monyet
obes dengan intervensi nikotin (A dan C). Populasi sel hati
pada monyet obes tanpa intervensi nikotin menunjukkan
imunoreaktifitas yang lemah dan dalam jumlah minimal (B
dan D). Pewarnaan imunohisto-kimia, metode streptavidin
biotin komplek, obyektif 40 x. ....................................................
79
26. (A1 dan A2) Aorta monyet obes dengan intervensi nikotin,
menunjukkan adanya HDL pada sitoplasma sel-sel otot polos
yang terlihat lebih tebal (anak panah) dibandingkan dengan
keberadaan HDL pada sel-sel otot polos aorta monyet obes
tanpa intervensi nikotin(B1 dan B2), Dala hal ini kandungan
HDL pada sel-sel otot polos lebih lemah dan sedikit (anak
panah). Warna coklat menunjukkan imunoreaktif positif
terhadap HDL.
Pewarnaan imu-nohistokimia, metode
streptavidin biotin komplek, obyektif 40 x..................................
81
27. Diagram peran HDL terkait dengan reverse cholesterol
transport dalam aterosklerosis dengan efek antioksidan, dan
antiinflamasi (Cockerill et al. 1995) ............................................
85
28. Konstruksi dugaan efek nikotin cair dosis rendah pada
mekanisme hambat aterosklerosis ...............................................
87
xi
DAFTAR SINGKATAN
Singkatan
Kepanjangan
5-HT
(DAB)-H2O2
ABCA1
ABCG1
ACTh
ADHD
Adv
ApoA-1
ApoA-1, AII, C, E,
AIV, J, dan D
ApoB
BB
Serotonin
Diaminobenzidine
Adenosine Triphosphate-B inding Cassette
Adenosine Triphosphate-B inding Cassette
Acetylcholine
Attention Deficit Hyperactivity Disorder
Tunika Adventisia
Apolipoprotein A-1
C10H14N2
Ca
CCR7
CD36
CERP
CETP
CRP
CTTM
DA
DN
EEL
eNOS
FABP2
FDG
FFAs
FKH
GABA
H&E
H202
HCl
HDL
HDL-C
HMGB1
HP
HSL
nikotin
Calsium
Chemokine C-C Motif Reseptor 7
Cluster Defferentiation 36
Cholesterol Efflux Regulatory Protein
Cholesteryl Ester Transfer Protein
C-reactive protein
C-Terminal Transmembrane
Dopamine
Dengan Perlakuan Nikotin
Externa Elastin Lamina
endothelial nitric oxide synthase
fatty acid binding protein 2
Fluorodeoxyglucose
Free Fatty Acids
Fakultas Kedokteran Hewan
Gama-Asam Aminobutrik
Hematoxilin & Eosin
Hidrogen Peroksida
Asam Klorida
High Density Lipoprotein
High Density Lipoprotein - Cholesterol
High Mobility Group Box-1
Hiperplasia
Hormone Sensitive Lipase
xiii
Apolipoprotein ApoA-1, AII, C, E, AIV, J, dan D
Apolipoprotein B
Bobot badan
HT
IDL
IEL
IL17
IL-17A
IL-17C
IMT
Int
IPB
IPCS
IRS-1
KBY
KGB
KS
KTH
LAD
LCAT
LCX
LDL
LDL-C
LPL
LPPM
LPS
LXR
LXRE
MC3R, MC4R,
MC5R
MC4R
MCP-1
M-CSF
Med
MI
MMP-9
MMPs
MRI
N
NaCl
NC USA
NAChRs
NAVhRα7
NE
NIH
NO
Hipertropi
Intermediate Density Lipoprotein
Internaelastin Lamina
Interleukin 17
Interleukin-17A
Interleukin-17B
Indeks Masa Tubuh
Tunika Intima
Institut Pertanian Bogor
International Program On Chemical Savety
Insulin Responsive Substrate-1
Koyak Banyak
Koyak Sebagian
Koyak Sedikit
Kesan Keutuhan
Left Arterial Decending
Lecithin Cholesterol Acyltransferase
Left Circumflex
Low Density Lipoprotein
Low Density Lipoprotein – Cholesterol
lipoprotein lipase
Lembaga Penelitian dan Pengembangan Masyarakat
Lipopolisakarida
Liver X Reseptor
Liver X Reseptor E
Melanocortin Receptors
Melanocortin 4 Receptor
monocyte chemotactic protein 1
macrophage colony-stimulating factor
tunika media
Migrasi
Matrix Metallo Protein-9
Matrix Metallo Proteinases
Magnetic Resonance Imaging
Normal
Natrium Clorida
North Caroline United States of America
Nicotinic Acetycholine Cholinergic Receptor
Nicotinic Acetycholine Receptor
Norepinefrin
National Institutes of Health
Nitric Oxide
xiii
NPY
PAFA
PAI-1
PC-1
PDZK1
PET
PIIINP
PLTP
PO4
POMC
PPARϒ
PR
PRH
PSSP
RCA
ROS
SR-BI
SR-BII
TIMP-1
TIMPs
TN
TNFα
TPC
UCP1, UCP2,
UCP3
VCAM-1
VCAP1
VLDL
VVG
WHO
xiii
Neuropeptide Y
Paraoxanase, platelet activating factor-acetylhydrolase
plasminogen activator inhibitor–1
membrane glycoprotein/plasma cell differentiation factor
CLAMP (carboxy-terminal linking and modulating
protein
Positron Emission Tomography
Protocolllagen-III n-terminal propeptide
Phospholipid Transfer Protein
Fosfat
Proopiomelanocortin
Proliferator Activated Receptor Gamma
Poliferasi
kesan perubahan
Pusat Studi Satwa Primata
Right Coronary Ascending
Reactive Oxigen S
scavenger receptor class B, type I
scavenger receptor class B, type II
Tissue Inhibitor MMP-1
Tissue Inhibitor MMPs
Tanpa Perlakuan Nikotin
Tumour necrosis factor α
Total Plasma Cholesterol
Uncoupling Proteins
Vascular Cells Adhesion Molecule 1
Vascular Cells Adhesion Protein 1
Very Low Density Lipoprotein
Verhoeff Van Gieson
World Health Organization
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1.
Surat persetujuan ACUC .......................................................................
102
2.
Protokol Tissue Processing: PSSP LPPM IPB......................................
103
3.
Protokol Coronary Artery Intima Area Measurement Bowman Gray
School of Medicine Wake Forest Univesity...........................................
105
4.
Protokol Nekropsi: PSSP LPPM IPB.....................................................
107
5.
Protokol Penggunaan Microtome Jung Mistocut 820: PSSP LPPM
IPB .........................................................................................................
109
6.
Protokol Pewarnaan Hematoxylin dan Eosin: PSSP LPPM IPB.........
110
7.
Protokol Pewarnaan Verhoeef Van Gieson Technic: PSSP LPPM
IPB..........................................................................................................
111
8
Protokol pewarnaan Imunohistolimia ...................................................
112
9.
Pengolahan data IMT monyet obes dan kaitannya dengan tipe
keparahan lesi aterosklerosis .................................................................
113
10
Publikasi pada jurnal terakreditasi.........................................................
114
xv
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Definisi penyakit. Aterosklerosis merupakan penyakit pengerasan dan
penyempitan arteri akibat timbunan lemak yang progresif disertai peradangan
(Ross 1999b). Berdasarkan studi lesi aterosklerosis pada pasien dan hewan model
yang didukung dengan kajian epidemiologi, imunohistokimia, kultur jaringan,
serta temuan adanya peradangan sel dan mediatornya, aterosklerosis didefinisikan
sebagai penyakit inflamasi (Hansson 2009). Tanpa pengendalian faktor-faktor
risiko seperti obesitas, aterosklerosis akan berkembang menjadi penyakit jantung
koroner dan menjadi penyebab kematian (Isomaa et al. 2001).
Faktor risiko. Obesitas pada umumnya ditandai dengan peningkatan bobot
badan sebanyak 30% lebih dari normal (D’Alessio 2003). Obesitas tidak berdiri
sendiri, tetapi memiliki keterkaitan dengan beberapa faktor seperti ekonomi,
sosial, lingkungan, genetik, dan faktor yang berhubungan dengan munculnya
metabolik sindrom. Pada tahun 2015, diperkirakan 2.3 miliar orang dewasa mengalami kelebihan bobot badan dan 700 juta di antaranya menderita obes (WHO
2005). Setiap peningkatan bobot badan sebesar 1 kg menyebabkan peningkatan
risiko penyakit jantung kardiovaskuler sebesar 3.1%. Oleh karena itu, ancaman
obesitas terhadap aterosklerosis dan munculnya komplikasi penyakit jantung
koroner perlu diantisipasi secara komprehensif.
Mekanisme aterosklerosis. Pada intinya, mekanisme aterosklerosis
menjelaskan proses terjadinya dan berkembangnya lesi aterosklerosis sampai
timbul komplikasi dan kematian. Menurut Hansson (2009), aterosklerosis bermula
dari akumulasi Low Density Lipoprotein (LDL), pengaktifan endotelium,
perekrutan sel-T, dan transformasi monosit menjadi makrofag. Makrofag ini
berperan melakukan fagositosis terhadap LDL yang mengalami retensi dan
oksidasi di dalam dinding arteri. Aktivitas ini menghasilkan sel busa yang
merupakan cikal bakal lesi aterosklerosis. Sel-T bertugas untuk mengenali adanya
antigen lokal yang kemudian mengundang respons sel Helper-1 untuk terlibat
dalam peradangan lokal dan pertumbuhan lesi aterosklerosis. Bersamaan dengan
2
itu, sinyal yang bersifat anti-peradangan juga muncul, sehingga terjadi pengaturan
sistem kekebalan. Aktivasi peradangan secara intensif mengakibatkan terjadinya
komplikasi berupa proteolisis lokal, kerusakan plak, formasi trombus, iskhemia,
dan infark.
Bad
cholesterol.
Aterosklerosis
merupakan
penyakit
arteri
yang
berhubungan dengan berbagai organ dan sistem. Proses aterosklerosis bersifat
sistemik pada tingkat seluler maupun molekuler, termasuk melibatkan faktor
risiko dan dampaknya terhadap metabolisme. Misalnya dikaitkan dengan asupan
diet tinggi lemak, kolesterol, dan energi, pembahasan proses aterosklerosis tidak
dapat dipisahkan dengan proses-proses yang terjadi pada arteri, hati, adiposa,
jaringan perifer, serta partikel lipoprotein (Brousseau 2005). Partikel lipoprotein
meliputi chylomicron, Very Low Density Lipoprotein (VLDL), LDL, Intermediate
Density Lipoprotein (IDL), dan High Density Lipoprotein (HDL). Dalam hal ini,
LDL dikenal sebagai bad cholesterol karena merupakan cikal bakal terbentuknya
lesi aterosklerosis dan menjadi pemicu perkembangan progresi aterosklerosis.
Disfungsi sel endotelium dapat mendorong LDL mengalami retensi dan oksidasi
dalam dinding arteri, sehingga terjadi difagositosis makrofag menjadi sel busa.
Proses ini melibatkan lipoprotein lipase (Pentikainen et al. 2002) dan cytokines,
seperti Vascular Cells Adhesion Molecule-1 (VCAM-1) (Li et al. 1993),
Interleukin-1, monocyte chemotactic protein-1 (MCP-1) (Gu et al. 1998) dan
growth factors seperti Macrophage Colony Stimulating Factor (M-CSF) (Smith et
al. 1995). Butcher et al. (2011) menjelaskan bahwa Interleukin 17-A (IL-17A),
keluarga Interleukin-17 (IL-17), dan Interleukin 17-C (IL-17C) bersifat proatherogenic baik dalam menginduksi aortic chemokines maupun dalam merekrut
leukosit menuju lesi aterosklerosis.
Good cholesterol. Kebalikan dari LDL, HDL disebut sebagai good
cholesterol karena selain terlibat dalam pengaturan homeostasis kolesterol, HDL
juga berperan sebagai vacum cleaner, yaitu menarik kolesterol bebas dari
kolesterol seluler perifer seperti sel busa pada tunika intima arteri dengan
esterifikasi oleh Lecithin Cholesterol Acyltransferase (LCAT) secara bertahap,
sehingga menghambat proses terjadinya aterosklerosis. Hasil proses reverse
cholesterol transport dibawa HDL menuju hati dan mengalami metabolisme,
3
diolah menjadi hormon, cairan empedu, maupun bahan daur ulang, untuk
kepentingan metabolisme lipoprotein lainnya (Rigotti et al. 2003). Menurut
Saddar et al. (2010) mekanisme penarikan kolesterol bebas oleh partikel HDL
tersebut sekurang-kurangnya ditempuh dengan tiga jalur (pathways), yaitu jalur
defusi pasif, jalur Scavenger Receptor Class B, type I (SR-BI), dan jalur
Adenosine Triphosphate-Binding Cassette A1 (ABCA1) transporter. Adapun
penambatan kolesterol pada hati atau organ steroidogenik sekurang-kurangnya
dilakukan dengan tiga mekanisme, yaitu dengan menelan partikel HDL secara
utuh, melepaskan kolesterol bebas dan fosfolipid melalui selaput hidrofilik HDL,
dan penarikan kolesterol ester secara selektif. Untuk dapat menempel pada
jaringan hati dan organ steroidogenik, HDL memerlukan bantuan Apolipoprotein
A-1 (ApoA-1) dan SR-BI. SR-BI sendiri dilengkapi dengan perangkat produksi
Nitric Oxide (NO) yang sifatnya protektif terhadap sistem kardiovaskuler.
Antiaterogenik dan antioksidan. HDL disebut sebagai good cholesterol
karena memiliki sifat antiaterogenik dan antioksidan. Sifat antiaterogenik HDL ini
di antaranya ditunjukkan dengan kemampuannya untuk menghambat ekspresi
molekul yang dapat membatalkan perlekatan monosit pada endotelium arteri,
menghambat terjadinya retensi dan oksidasi LDL, serta mendorong terjadinya
pengeluaran kolesterol melalui proses reverse cholesterol transport (Rader 2007).
Sifat antioksidan HDL di antaranya ditunjukkan dengan kemampuannya dalam
menghambat oksidasi fosfolipid dalam partikel LDL, maupun dengan mengurangi
aktivitas pembentukan LDL teroksidasi. Aktivitas ini dilakukan oleh perangkat
HDL berupa ApoA-1 dan paraoxanase-1 yang kemampuannya adalah
menghambat lipid hydroperxides dan oksidasi fosfolipid (Mackness et al. 1991,
Saddar et al. 2010). Cocon et al. (2011) menjelaskan bahwa fosfolipid HDL
memiliki efek imunoregulasi, yaitu mengaktifkan respons sel-T dengan
memodulasi sel dendritik.
Regresi aterosklerosis. Regresi aterosklerosis hendaknya dibedakan dari
pengertian remodeling aterosklerosis. Remodeling arteri digambarkan Groot
(2006) sebagai kemampuan homeostasis arteri dalam mengompensasi stenosis
plak aterosklerosis dan menjaga diameter lumen, sehingga sistem vaskular tetap
berfungsi dengan baik. Regresi aterosklerosis digambarkan sebagai berbagai
4
bentuk intervensi untuk menghambat progresi aterosklerosis. Williams et al.
(2008) menjelaskan bahwa dengan menciptakan lingkungan vaskular yang baik,
sel-sel busa dapat didorong untuk melakukan emigrasi ke limfonodus regional dan
sistemik atau menghilang dari lesi aterosklerosis. Emigrasi sel busa ini dapat
diidentifikasi dari adanya peningkatan Chemokine C-C Reseptor 7 (CCR7).
Proses regresi umumnya diikuti dengan peningkatan ABCA1 serta penurunan
Vascular Cells Adhesion Protein 1 (VCAP1), MCP1, dan tisue factor.
Peningkatan konsentrasi HDL melalui peningkatan produksi ApoA-1 dapat
menghasilkan remodeling atheromata. Kemampuan HDL ini dapat ditingkatkan
dengan menekan sirkulasi Apolipoprotein B (ApoB). Dipertegas oleh Vink et al.
(2002) bahwa dalam regresi aterosklerosis, tidak sepenuhnya aspek morfologi,
seluler, dan komponen biokimiawi kembali normal. Perubahan yang lebih penting
adalah berubahnya arteri yang labil menjadi arteri yang stabil (Hamasaki et al.
2000). Williams et al. (2008) menjelaskan bahwa untuk mendorong terjadinya
regresi aterosklerosis, diperlukan beberapa persyaratan minimal, di antaranya
adalah adanya profil lipid yang kondusif yang ditandai dengan peningkatan High
Density Lipoprotein-Cholesterol (HDL-C) maupun penurunan konsentrasi serum
lipid pro-aterosklerosis seperti total serum kolesterol, Low Density LipoproteinCholesterol (LDL-C), dan ApoB; berkurangnya deposit lemak dan respon
peradangan pada dinding arteri; adanya peningkatan pembersihan lipid pada plak
aterosklerosis, seperti reverse lipid transport dari plak aterosklerosis ke hati; serta
terjaganya stabilitas komponen arteri dari aterosklerosis, kerapuhan, dan
kelabilan.
Nikotin. Untuk mendorong terjadinya regresi aterosklerosis, diperlukan
pengendalian faktor-faktor risiko aterosklerosis secara komprehensif, termasuk
intervensi diet dan obat-obatan dengan keunggulan sumberdaya lokal, seperti
nikotin dari tembakau. Sebagaimana diketahui, nikotin (C10H14N2) merupakan
senyawa alkaloid ekstraksi bahan kering (0.5-8.0%) tembakau (Nicotiana
tabacum) (IPCS ICHEM 2009). Selama ini, penelitian nikotin sering dikaitkan
dengan bahaya merokok bagi kesehatan dan jarang diteliti sebagai entitas bukan
rokok. Berdasarkan fakta ini, penelitian nikotin untuk kepentingan medis harus
dibedakan dengan citra buruk nikotin dalam rokok, sehingga riset farmakologis
5
nikotin dapat terdorong menjadi lebih produktif (Benowitz 2003). Dalam konteks
ini, efek asupan peroral nikotin cair dosis rendah terhadap mekanisme
aterosklerosis belum pernah dilaporkan. Heeschen et al. (2003) melaporkan
bahwa nikotin memiliki kemampuan mengaktifkan angiogenesis. Warongan
(2011) membuktikan bahwa intervensi nikotin cair dosis rendah peroral selama
tiga bulan pada monyet ekor panjang (Macaca fascicularis) jantan dewasa obes
sebagai hasil dari induksi diet obesitogenik selama dua belas bulan menunjukkan
adanya penurunan bobot badan dan peningkatan konsentrasi HDL-C. Peningkatan
konsentrasi HDL-C secara epidemiologis dan laboratoris telah dibuktikan
menurunkan perkembangan aterosklerosis (Brewer Jr et al. 2004).
Prospek penelitian. Mengingat efek nikotin cair dosis rendah terhadap
mekanisme hambat aterosklerosis belum pernah dilaporkan, perlu dilakukan
evaluasi histologis arteri koroner jantung pada monyet obes. Dalam evaluasi ini,
efek nikotin terhadap kinerja HDL juga perlu dilakukan untuk memastikan
sinergisme kinerja nikotin dengan HDL terhadap proses aterosklerosis. Selain itu,
untuk melengkapi kajian ini, juga perlu dievaluasi keandalan monyet ekor panjang
(Macaca fascicularis) sebagai hewan model obes dalam menginduksi aterosklerosis.
Rumusan Masalah
Obesitas telah menjadi endemik di hampir semua negara-negara di dunia.
Obesitas tidak berdiri sendiri, tetapi memiliki keterkaitan dengan faktor risiko
munculnya aterosklerosis. Oleh karena itu, masalah obesitas memerlukan
pemecahan yang bersifat komprehensif, mulai dari pengendalian faktor-faktor
risiko aterosklerosis, intervensi diet dan atau obat-obatan, pengembangan hewan
model,
sampai
penggalian
potensi
obat
alami.
Penelitian
sebelumnya
menunjukkan bahwa asupan nikotin cair dosis rendah dapat meningkatkan
konsentrasi HDL-C pada monyet jantan dewasa obes setelah diinduksi diet
obesitogenik selama dua belas bulan dan tiga bulan intervensi nikotin. Kenyataan
ini menjadi dasar argumentasi pentingnya tindak lanjut penelitian untuk
membuktikan efek nikotin cair dosis rendah peroral terhadap mekanisme hambat
aterosklerosis. Teknologi yang dipandang efekt