Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Kerangka Pemikiran

commit to user 3

B. Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada penelitian ini adalah: 1. Apakah pemberian jus buah semangka merah Citrullus vulgaris dapat mencegah kerusakan sel ginjal tikus putih Rattus norvegicus yang diinduksi parasetamol ? 2. Apakah peningkatan dosis jus buah semangka merah Citrullus vulgaris dapat meningkatkan efek proteksi terhadap kerusakan sel ginjal tikus putih Rattus norvegicus yang diinduksi parasetamol ?

C. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan: 1. Untuk mengetahui apakah pemberian jus buah semangka merah Citrullus vulgaris dapat mencegah kerusakan sel ginjal tikus putih Rattus norvegicus yang diinduksi parasetamol. 2. Untuk mengetahui apakah peningkatan dosis jus buah semangka merah Citrullus vulgaris dapat meningkatkan efek proteksi terhadap kerusakan sel ginjal tikus putih Rattus norvegicus yang diinduksi parasetamol.

D. Manfaat Penelitian

1. Manfaat Teoritis a. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah mengenai pengaruh jus buah semangka merah dalam mencegah kerusakan sel ginjal tikus putih yang terpapar parasetamol. commit to user 4 b. Penelitian ini diharapkan dapat berguna sebagai bahan acuan untuk penelitian lebih lanjut, misalnya penelitian dengan subjek manusia. 2. Manfaat Aplikatif Penelitian ini dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan bagi masyarakat untuk menggunakan jus buah semangka merah sebagai obat alternatif untuk mencegah kerusakan ginjal. commit to user 5 5 BAB II LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka 1. Semangka merah Citrullus vulgaris

a. Klasifikasi Kingdom : Plantae Divisi : Spermatophyta Subdivisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledone Ordo : Cucurbitales Famili : Cucurbitaceae Genus : Citrullus Spesies : Citrullus vulgaris Schrad Syamsuhidayat dan Hutapea, 1991. b. Uraian Tanaman Semangka berasal dari daerah tropik dan subtropik Afrika. Tumbuh liar di tepi jalan, padang belukar, pantai laut, atau ditanam di kebun dan pekarangan sebagai tanaman buah. Buah berbentuk bola sampai bulat memanjang, besar bervariasi dengan panjang 20-30 cm, diameter 15-20 cm, dengan berat mulai dari 4 kg sampai 20 kg. Kulit buahnya tebal dan berdaging, licin, warnanya bermacam-macam seperti hijau tua, kuning agak putih, atau hijau muda bergaris-garis commit to user 6 putih. Daging buah warnanya merah, merah muda pink, jingga orange, kuning, bahkan ada yang putih. Biji bentuk memanjang, pipih, warnanya hitam, putih, kuning, atau cokelat kemerahan. Ada juga yang tanpa biji seedless Syamsuhidayat dan Hutapea, 1991. c. Kandungan kimia Biji, daun, dan kulit buah mengandung saponin. Bijinya juga mengandung polifenol dan flavonoid serta daunnya mengandung polifenol. Biji kaya zat gizi dengan kandungan minyak berwarna kuning 20-45, protein 30-40, sitrullin, vitamin B 12 , dan enzim urease. Senyawa aktif kukurbositrin pada biji semangka dapat memacu kerja ginjal dan menjaga tekanan darah agar tetap normal. Daging buah semangka rendah kalori dan mengandung air sebanyak 93,4, protein 0,5, karbohidrat 5,3, lemak 0,1, serat 0,2, abu 0,5, dan vitamin A, B dan C. Selain itu, juga mengandung asam amino sitrullin C 6 H 13 N 3 O 3 , asam aminoasetat, asam malat, asam fosfat, arginin, betain, likopen C 4 OH 56 , karoten, bromin, natrium, kalium, silvit, lisin, fruktosa, dekstrosa, dan sukrosa. Sitrulin dan arginin berperan dalam pembentukan urea di hati dari amonia dan CO 2 sehingga keluarnya urin meningkat. Kandungan kaliumnya cukup tinggi yang dapat membantu kerja jantung dan menormalkan tekanan darah. Dalam buah semangka juga terkandung prekursor glutathione yakni cysteine, yang dapat meningkatkan kadar glutathione dalam tubuh. Daging buahnya yang berwarna merah mengandung karotenoid commit to user 7 yaitu likopen. Kandungan likopen yang terdapat dalam semangka sebanyak 23-72 mikrogramgram berat kering. Likopen merupakan antioksidan yang lebih unggul dari vitamin C dan E Syamsuhidayat dan Hutapea, 1991; He et al., 2004.

2. Struktur Histologis Ginjal

Ginjal merupakan organ utama untuk membuang produk sisa metabolisme yang tidak diperlukan lagi oleh tubuh, termasuk toksin dan zat asing lainnya seperti metabolit obat-obatan dan makanan tambahan Guyton dan Hall, 1997. Ginjal rentan terhadap efek toksik obat-obatan dan bahan-bahan kimia karena: a. Ginjal menerima 25 persen dari curah jantung, sehingga sering dan mudah kontak dengan zat kimia dalam jumlah besar. b. Interstitium yang hiperosmotik memungkinkan zat kimia dikonsentrasikan pada daerah yang relatif hipovaskuler. c. Ginjal merupakan jalur ekskresi obligatorik untuk kebanyakan obat sehingga insufisiensi ginjal mengakibatkan penimbunan obat dan peningkatan konsentrasi dalam cairan tubulus Price dan Wilson, 1994. Struktur mikroskopik ginjal terdiri dari korteks dan medula. Korteks ginjal terdiri dari pars konvulata dan pars radiata. Pars konvulatakontorta tersusun dari korpuskuli ginjal dan tubuli yang membentuk labirin kortikal. Pars radiata tersusun dari bagian-bagian commit to user 8 lurus segmen lurus tubulus proksimal dan segmen lurus tubulus distal dari nefron dan duktus koligens. Medula ginjal hanya mengandung tubuli bagian lurus dan segmen-segmen tipis nefron Lengkung Henle Junqueira et al., 2005. Nefron adalah unit fungsional ginjal. Setiap ginjal mempunyai sekitar satu juta nefron yang pada dasarnya mempunyai struktur dan fungsi yang sama. Setiap nefron terdiri dari kapsula Bowman, yang mengitari rumbai kapiler glomerulus, tubulus kontortus proksimal, lengkung Henle, dan tubulus kontortus distal Price dan Wilson, 1994. Korpuskulus ginjal terdiri dari kapsula Bowman dan rumbai kapiler glomerulus. Kapsula Bowman dilapisi oleh sel-sel epitel. Sel-sel epitel parietal berbentuk gepeng dan membentuk bagian terluar dari kapsula sedangkan sel-sel epitel viseral jauh lebih besar dan membentuk bagian dalam kapsula dan melapisi bagian luar dari rumbai kapiler. Membrana basalis membentuk lapisan tengah dinding kapiler, terjepit di antara sel-sel endotel membentuk bagian terdalam dari rumbai kapiler. Sel endotel berkontak kontinu dengan membrana basalis. Sel-sel endotel, membrana basalis, dan sel-sel viseral merupakan tiga lapisan yang membentuk membrana filtrasi glomerulus. Sel-sel mesangial adalah sel- sel endotel yang membentuk suatu jaringan kontinu antara lengkung- lengkung kapiler glomerulus dan diduga juga berfungsi sebagai jaringan penyokong. Sel-sel mesangial ini bukan merupakan bagian dari membrana filtrasi Price dan Wilson, 1994. commit to user 9 Glomerulus tersusun oleh suatu anyaman kapiler yang berasal dari cabang-cabang arteriol aferen glomerulus. Jaringan ikat dari arteriol aferen tidak masuk ke dalam kapsula Bowman dan digantikan oleh sel mesangial. Glomerulus merupakan daerah sentral sel-sel mesangial dan lapisan-lapisan dari kapsula Bowman dengan membran dasar yang bersangkutan Gartner dan Hiatt, 2007. Aparatus jukstaglomerulus merupakan kumpulan sel-sel khusus termasuk juga beberapa sel jaringan penyambung di dekat katub vaskuler setiap glomerulus dan dianggap sebagai pengatur pengeluaran renin Price dan Wilson, 1994. Tubulus proksimal ginjal berperan dalam mekanisme absorbsi dan ekskresi. Sel-sel tubulus proksimal mempunyai tanda-tanda sel yang bermetabolisme tinggi, mempunyai banyak mitokondria untuk menyokong proses transpor aktif yang sangat cepat dan cukup tepat Guyton dan Hall, 1997. Tubulus proksimal adalah lokasi yang paling sering mengalami kerusakan akibat toksikan Klassen, 2003. Hal ini terjadi karena sebelum obat dan metabolitnya diekskresikan melalui urine, terlebih dahulu akan dikonsentrasikan dalam sel tubulus proksimal ginjal sehingga kadar toksik pada tubulus proksimal meningkat Price dan Wilson, 1994. Sitokrom P 450 di ginjal yang berperan penting pada pembentukan N-acetyl-p-benzoquinoneimine NAPQI dan memacu timbulnya nefrotoksisitas sebagian besar berada di tubulus proksimal Klassen, 2003. commit to user 10 Tubulus proksimal berada sebagian besar di korteks ginjal. Diameternya ± 60 µm dan panjangnya ± 14 mm. Tubulus proksimal terdiri dari pars konvulata yang berada di dekat korpuskulus ginjal dan pars rekta yang berjalan turun di medulla dan korteks, kemudian berlanjut menjadi lengkung Henle di medulla. Sel-sel tubulus proksimal berbentuk kuboid selapis dengan batas sel yang tidak jelas dengan sitoplasma eosinofilik dan bergranula dan inti sel yang besar, bulat dan berbentuk sferis di tengah sel. Puncak-puncak sel yang menghadap ke lumen tubulus mempunyai mikrovili cukup panjang yang disebut brush border. Pada bagian basal sel tampak adanya garis-garis basal yang disebut basal striation Gartner dan Hiatt, 2007. Penderita yang memakai analgetik dalam jumlah besar dapat mengalami nefritis interstitial kronis dan sering disertai nekrosis papiler ginjal. Nefritis interstitial dapat terjadi karena konsumsi analgetik yang toksikan dalam waktu yang lama. Asetaminofen, metabolit fenasetin, dapat merusak sel dengan ikatan kovalen dan jejas oksidatif Robbins dan Kumar, 1995.

3. Parasetamol

Asetaminofen parasetamol merupakan metabolit fenasetin yang memiliki efek antipiretik yang sama dan telah digunakan sejak tahun 1893 Wilmana, 2001; Katzung, 1998. Obat ini adalah penghambat prostaglandin yang lemah pada jaringan perifer dan tidak memiliki efek antiinflamasi yang bermakna Katzung, 1998. Efek antipiretik commit to user 11 ditimbulkan oleh gugus aminobenzen Wilmana, 2001. Obat ini cukup aman untuk dosis terapi 1,2 grhari untuk dewasa Katzung, 1998. Parasetamol diabsorbsi cepat dan sempurna melalui saluran cerna. Absorbsinya tergantung kecepatan pengosongan lambung Katzung, 1998. Konsentrasi tertinggi dalam plasma dicapai dalam waktu setengah jam dan masa paruh plasma antara 1 - 3 jam. Dalam plasma 25 parasetamol terikat protein plasma dan sebagian dimetabolisme enzim mikrosom hati Wilmana, 2001. Di dalam hati, 60 dikonjugasi dengan asam glukoronat, 35 asam sulfat dan 3 asam sistein Goodman dan Gilman, 2001. Secara normal, 90 parasetamol mengalami glukoronidasi dan sulfasi menjadi konjugat yang sesuai sedangkan sisanya 3 - 8 dimetabolisme melalui jalur sitokrom P 450 Olson, 2004. Jalur glukuronidasi dan sulfasi tidak dapat digunakan lagi ketika asupan parasetamol jauh melebihi dosis terapi dan akan beralih ke jalur sitokrom P 450 . Konjugasi melalui jalur sitokrom P 450 menghasilkan senyawa NAPQI yang merupakan metabolit intermediet parasetamol yang sangat aktif, elektrofilik dan bersifat toksik bagi hati dan ginjal Goodman dan Gilman, 2001. Hepatotoksisitas tidak akan terjadi selama glutathione tersedia untuk konjugasi senyawa NAPQI yang merupakan metabolit intermediet parasetamol tersebut. Glutathione yang terpakai akan lebih cepat dari regenerasinya dengan berjalannya waktu dan akhirnya akan terjadi pengosongan glutathione dan terjadi penimbunan NAPQI. Metabolit ini commit to user 12 akan berikatan kovalen dengan gugusan nukleofilik yang terdapat pada makromolekul sel seperti protein, DNA, dan mitokondria sehingga menyebabkan hepatotoksisitas Hodgson dan Levi, 2000. Reaksi antara NAPQI dengan makromolekul memacu terbentuknya Radical Oxygen Species ROS Klassen, 2003. Selain itu, NAPQI dapat menimbulkan stres oksidatif, yang berarti bahwa NAPQI dapat menyebabkan terjadinya peroksidasi lipid. Peroksidasi lipid merupakan bagian dari proses atau rantai reaksi terbentuknya radikal bebas Rubin et al., 2005. NAPQI mengandung ion superoksidaradikal bebas oksigenO 2 - yang merupakan oksidan bagi sel. O 2 - ini dapat dinetralisir oleh SOD dan Cu 2+ menjadi hydrogen peroxide H 2 O 2 . Melalui reaksi Fenton dan Haber Weiss terbentuklah Radikal hidroksil OH - . Radikal hidroksil sangat reaktif dan toksik terhadap sel tubuh karena merusak senyawa- senyawa penting tubuh yaitu asam lemak tak jenuh, DNA, dan protein Tjokroprawiro, 1993. Radikal hidroksil juga dapat berikatan dengan asam lemak tak jenuh komponen glikolipid, fosfolipid dan kolesterol yang merupakan penyusun membran sel, akibatnya terbentuklah lipid peroxide. Lipid peroxide akhirnya akan terpecah-pecah menjadi beberapa malondialdehid MDA. MDA tersebut sangat toksik dan merusak dengan akibat kematian sel Mayes, 1995. commit to user 13 Efek samping paling serius dari kelebihan dosis akut parasetamol adalah nekrosis hati yang fatal. Nekrosis tubulus renalis dan hipoglikemia juga dapat terjadi setelah menelan dosis tunggal 10-15 gr 150-250 mgkg BB. Dosis 20-25 gr atau lebih dapat menyebabkan akibat fatal. Sekitar 10 pasien keracunan yang tidak mendapatkan pengobatan yang spesifik berkembang menjadi kerusakan hati yang hebat dan 10-20 akhirnya meninggal karena kegagalan fungsi hati. Kegagalan ginjal akut juga terjadi pada beberapa pasien Goodman dan Gilman, 2001. Sedangkan dosis toksik untuk tikus atau LD50 tikus adalah 1944 mgkg BB Genome Alberta, 2006. Penelitian pada hewan coba menunjukkan bahwa ketika parasetamol memenuhi ginjal, parasetamol akan dioksidasi melalui sitokrom P 450 sehingga dapat menyebabkan kerusakan tubulus Zlatkovic et al., 1998.

4. Mikroskopis Kerusakan Ginjal Setelah Pemberian Parasetamol Dosis Toksik

Kerusakan ginjal yang berupa nekrosis dapat terjadi sebagai akibat dari pemberian parasetamol dengan dosis toksik Goodman dan Gilman, 2001. Nekrosis adalah kematian sel dan jaringan pada tubuh yang hidup. Adapun tanda-tanda kerusakan sel : a. Pyknosis : intinya kisut dan bertambah basofil, berwarna gelap, batasnya tidak teratur. commit to user 14 b. Karyorrhexis : inti mengalami fragmentasi atau hancur dengan meninggalkan pecahan-pecahan zat kromatin yang tersebar di dalam sel. c. Karyolysis : kromatin basofil menjadi pucat, inti sel kehilangan kemampuan untuk diwarnai dan menghilang begitu saja Price dan Wilson, 1994. Pada nekrosis tubuler akut nefrotoksik terjadi nekrosis segmen- segmen pendek tubulus, terutama pada tubulus proksimal, dengan membrana basalis tubuli umumnya masih baik dan secara klinik terjadi supresi akut fungsi ginjal Robbins dan Kumar, 1995. Secara histologis ditandai dengan sel-sel epitel tubulus yang semakin menipis dan datar, brush border menghilang, lumen tubulus melebar dan terisi oleh jaringan nekrotik Dische, 1995. Hal ini terjadi karena sel epitel tubulus ginjal peka terhadap anoksia dan mudah rusak karena keracunan saat kontak dengan zat-zat yang diekskresi oleh ginjal. Inti pada sel yang nekrosis sama sekali menghilang dengan berjalannya waktu. Sitoplasma berubah menjadi masa asidofil suram bergranula. Apabila penderita dapat bertahan selama seminggu, regenerasi epitel akan tampak sebagai bentuk aktivitas mitosis pada sel epitel tubulus proksimal ginjal yang masih ada Robbins dan Kumar, 1995. commit to user 15 5. Mekanisme Kerusakan Ginjal oleh Parasetamol dan Mekanisme Renoprotektor Jus Buah Semangka Merah Pada kondisi normal, parasetamol yang diabsorbsi oleh tubuh dikonjugasi dengan asam glukoronat dan asam sulfat, sebagian kecil dihidroksilasi dengan sitokrom P-450 menjadi metabolit N-asetil-p- benzoquinonimin NAPQI. Metabolit NAPQI ini oleh glutathione hepar diubah menjadi metabolit sistin dan merkapturat yang kemudian dibuang melalui urin Wilmana dan Gunawan, 2007. Tetapi jika dosis parasetamol tinggi akan terjadi deplesi glutathione sehingga metabolit yang reaktif tersebut akan berikatan dengan protein sel dan akan menyebabkan kematian sel. Terjadinya deplesi glutathione dapat diketahui dengan pemeriksaan urine. Dalam urine tidak akan dijumpai glutathione akibat penggunaan glutathione untuk mengubah metabolit parasetamol Ross et al., 1980. Penelitian pada hewan coba menunjukkan bahwa ketika parasetamol memenuhi ginjal, parasetamol akan dioksidasi melalui sitokrom P 450 sehingga dapat menyebabkan kerusakan tubulus Zlatkovic et al., 1998. Kerusakan ginjal akibat parasetamol dapat terjadi karena reaksi toksik, alergi dan radikal bebas. Tubulus proksimal adalah lokasi yang paling sering mengalami kerusakan akibat toksikan Klassen, 2003. Hal ini terjadi karena sebelum obat dan metabolitnya diekskresikan melalui urine, terlebih dahulu akan dikonsentrasikan dalam sel tubulus proksimal commit to user 16 ginjal sehingga kadar toksik pada tubulus proksimal meningkat Price dan Wilson, 1994. Sitokrom P 450 di ginjal yang berperan penting pada pembentukan N-acetyl-p-benzoquinoneimine NAPQI dan memacu timbulnya nefrotoksisitas sebagian besar berada di tubulus proksimal Klassen, 2003. Kandungan utama jus buah semangka merah yang berperan dalam mencegah kerusakan ginjal akibat pemberian parasetamol dosis toksik adalah antioksidan. Antioksidan yang dimiliki jus buah semangka antara lain vitamin C, vitamin A dan likopen Syamsuhidayat dan Hutapea, 1991. Penelitian dewasa ini menunjukkan bahwa peran antioksidan likopen adalah yang tertinggi di antara karotenoid yang sudah dikenal. Likopen memiliki kemampuan untuk menetralkan radikal bebas, terutama yang dihasilkan oleh reaksi metabolisme selular suatu jenis radikal bebas yang sangat reaktif di dalam tubuh. Sebagai antioksidan, likopen memiliki kemampuan mencegah reaksi oksidasi oleh radikal bebas masing-masing dua kali dan sepuluh kali kemampuan beta-karoten vitamin A dan alpha-tokoferol vitamin E Siagian, 2005. Antioksidan ini mampu memberikan elektron kepada molekul radikal bebas tanpa terganggu sama sekali dan dapat memutus reaksi berantai dari radikal bebas sehingga dapat mencegah terjadinya stres oksidatif Almatsier, 2004. commit to user 17 Dalam buah semangka juga terkandung prekursor glutathione yakni cysteine, yang dapat meningkatkan kadar glutathione dalam tubuh He et al., 2004; Frank, 1995. Peningkatan kadar glutathione akan mengisi kembali kekosongannya di dalam tubuh dan dapat digunakan untuk konjugasi NAPQI Frank, 1995. Melalui mekanisme antioksidan dan peningkatan glutathione ini jus buah semangka merah dapat mencegah kerusakan histologis ginjal. commit to user 18

B. Kerangka Pemikiran

Gambar 1. Skema Kerangka Pemikiran Vit. A Vit.C Likopen Lipid peroxide Radical Oxygen Species ROS Stres oksidatif Meningkatkan glutathione Nekrosis sel epitel tubulus proksimal ginjal Kerusakan ginjal Cisteyne Prekursor glutathione Variabel luar yang tak terkendali: kondisi psikologis, keadaan awal hepar dan reaksi hipersensitivitas Meningkatkan Total Antioxidant Status TAS Ikatan kovalen NAPQI dgn makromolekul sel ginjal Meningkatkan NAPQI elektrofilik Deplesi glutathione Keterangan: : memacu : menghambat Bioaktivasi sitokrom P450 Kerusakan makromolekul Jus buah semangka merah Parasetamol dosis toksis commit to user 19

C. Hipotesis