Dinamika Leukosit Pada Persembuhan Fraktur Delayed Union Dengan Perlakuan Kombinasi Estradiol Dan Insulin Like Growth Factor I
DINAMIKA LEUKOSIT PADA PERSEMBUHAN FRAKTUR
DELAYED UNION DENGAN PERLAKUAN KOMBINASI
ESTRADIOL DAN INSULIN LIKE GROWTH FACTOR I
NIA SARI
FAKULTAS KEDOKTERAN HEWAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul Dinamika
Leukosit pada Persembuhan Fraktur Delayed Union dengan Perlakuan Kombinasi
Estradiol dan Insulin like Growth Factor I adalah benar karya saya dengan arahan
dari pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun 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 skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, September 2015
Nia Sari
NIM B04110173
ABSTRAK
NIA SARI. Dinamika Leukosit pada Persembuhan Fraktur Delayed Union dengan
Perlakuan Kombinasi Estradiol dan Insulin like Growth Factor I. Dibimbing oleh
RIKI SISWANDI & GUNANTI.
Fraktur delayed union adalah proses penyembuhan fraktur yang lebih
lambat dari normal dengan pembentukan kalus yang dimulai pada minggu ke– 4
setelah fraktur terjadi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui dinamika
leukosit pada kelinci New Zealand White (NZW) yang mengalami DUF dan
diobati dengan kombinasi estradiol (E2) 3% dan Insulin like Growth Factor I
(IGF–I) 1%. Sebanyak enam kelinci NZW jantan dengan berat badan ± 3 kg
dibagi menjadi dua kelompok. Kelompok pertama diberikan perlakuan kombinasi
estradiol 3% sebanyak 0.4 ml dan IGF– I 1% sebanyak 1 ml sedangkan kelompok
kontrol diberikan aquades 1 ml sebagai plasebo. Fraktur delayed union dilakukan
pada tulang tibia bagian kanan dengan operasi secara aseptis. Sampel darah
diambil dari vena aurikularis untuk menghitung jumlah total leukosit dan
differensiasi leukosit (limfosit, monosit, eosinofil, neutrofil, dan basofil). Sampel
diambil sebelum operasi (H0), hari ke–14, 28, dan 42 setelah operasi. Tidak
terdapat perbedaan yang signifikan diantara kedua kelompok. Diharapkan
kombinasi estradiol 3% dan IGF- I 1% tidak mempengaruhi dinamika leukosit
selama penyembuhan DFU. Hal ini mengindikasikan bahwa perlakuan kombinasi
estradiol 3% dan IGF–I 1% dapat diterima dengan baik oleh tubuh.
Kata kunci : Estradiol, fraktur delayed union, Insulin like Growth Factor I,
leukosit.
ABSTRACT
NIA SARI. Leucocyte Dynamics on Delayed Union Fracture Healing with
Combination of Estradiol and Insulin like Growth Factor I. Supervised by RIKI
SISWANDI & GUNANTI.
Delayed union fracture (DUF) is a slower fracture healing process with
callus formation starts on fourth weeks after the fracture occurred. We conducted
this research to evaluate the leucocytes dynamics of NZW rabbits which suffered
DUF and received combination of estradiol (E2) 3% and Insulin like Growth
Factor I (IGF–I) 1%. Total of six NZW male rabbits with ± 3 kgs of body weight
divided into two groups. The first group were received estradiol 0.4 ml and IGF–
I 1 ml while the second group only injected with aquades 1 ml as a placebo.
Delayed union fracture were initiated on right tibia bone under aseptic surgery.
Blood samples were collected from auricularis vein for total leukocyte counts and
differential leukocyte counts (lymphocyte, monocyte eosinophyls, and neutrophyls
counts). Samples were taken before treatment and day 14, 28 and 42 post surgery.
There were no significant different between groups. We suggested that estradiol
3% and IGF- I were unaffected to leucocyte dynamics during DFU healing. This
indicated the treatment combination E2 3% and IGF–I 1% can be accepted by the
body very well.
Keyword: Delayed union fracture, estradiol, Insulin like Growth Factor I,
leucocytes.
DINAMIKA LEUKOSIT PADA PERSEMBUHAN FRAKTUR
DELAYED UNION DENGAN PERLAKUAN KOMBINASI
ESTRADIOL DAN INSULIN LIKE GROWTH FACTOR I
NIA SARI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Kedokteran Hewan pada
Fakultas Kedokteran Hewan
FAKULTAS KEDOKTERAN HEWAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu wa Ta’ala atas
segala karunia– Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
”Dinamika Leukosit pada Persembuhan Fraktur Delayed Union dengan Perlakuan
Kombinasi Estradiol dan Insulin like Growth Factor I”. Skripsi ini merupakan
salah satu syarat memperoleh gelar sarjana dari Fakultas Kedokteran Hewan,
Institut Pertanian Bogor. Tulisan ini merupakan bagian dari Penelitian Disertasi
Dr Aryadi Kurniawan, Sp.OT dibawah supervisi Dr Drh Hj. Gunanti, MS.
Penelitian dilakukan di Divisi Bedah dan Radiologi, Departemen Klinik,
Reproduksi dan Patologi, Fakultas Kedokteran Hewan Institut Pertanian Bogor.
Penulisan karya ini tidak akan dapat terselesaikan dengan baik tanpa
bantuan dari banyak pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima
kasih yang sebesar–besarnya kepada:
1. Drh Riki Siswandi, MSi dan Dr Drh Hj. Gunanti, MS selaku pembimbing I
dan pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, saran dan kritik
dalam penulisan karya ini,
2. Dr Aryadi Kurniawan yang telah mengijinkan penulis untuk menjadi
bagian dari penelitian ini,
3. Drh Wahono Esthi Prasetyaningtiyas selaku pembimbing akademik yang
menjadi orang tua selama penulis menimba ilmu di IPB,
4. Ayah (Harzoni), ibu (Arbiah), adik (Arga Sanjaya), beserta keluarga besar
yang selalu memberikan doa dan nasehat kepada penulis,
5. Teman– teman seperjuangan dalam penelitian (Delin, Atun, Cindi, Pangda,
Benli) atas kebersamaan dan kerjasamanya,
6. Staf Divisi Bedah dan Radiologi Departemen Klinik, Reproduksi, dan
Patologi FKH IPB: Pak Katim,
7. Keluarga besar Ganglion 48 atas kebersamaannya selama ini,
8. Sahabat tercinta, Anggi, Erfiandini, Meilany, Rianti, Kharunia, Ghaida,
Nana, dan Yasminers atas doa dan motivasi yang diberikan saat penulisan
skripsi,
9. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu per satu terima kasih atas
dukungannya.
Penulis sadar bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan. Penulis
mengharapkan kritik dan saran untuk melengkapi skripsi ini. Semoga skripsi ini
bermanfaat bagi penulis, pembaca dan semua pihak yang terkait.
Bogor, September 2015
Nia Sari
DAFTAR ISI
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
TINJAUAN PUSTAKA
Leukosit
Estradiol
Insulin like Growth Factor I
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Alat dan Bahan
Tahap Persiapan
Tahap Perlakuan
Tahap Pengambilan Darah
Analisis Data
HASIL DAN PEMBAHASAN
Jumlah Total Leukosit
Persentase Limfosit
Persentase Monosit
Persentase Eosinofil
Persentase Neutrofil
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
1
1
2
2
2
2
3
3
4
4
4
5
6
7
7
8
8
8
9
10
11
12
12
13
13
13
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
15
18
DAFTAR GAMBAR
1 Mekanisme kerja IGF–I
4
2 Cold box
5
3 Hematologi particel counter
5
4 Pelaksanaan operasi induksi fraktur
6
5 Pengambilan darah kelinci
7
6 Tahapan penelitian
7
DAFTAR TABEL
1 Rataan Jumlah total leukosit
8
2 Persentase limfosit (%)
9
3 Persentase monosit (%)
9
4 Persentase eosinofil (%)
10
5 Persentase neutrofil (%)
11
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tulang merupakan jaringan penghubung yang memiliki fungsi utama
sebagai alat gerak, pembentuk rangka, dan pelindung organ internal.
Berkurangnya kepadatan tulang dapat menimbulkan penyakit metabolik tulang
seperti fraktur. Setiap tahun, jutaan orang di dunia menderita berbagai penyakit
tulang yang diakibatkan oleh kasus fraktur yang dapat terjadi pada laki–laki
maupun perempuan. Pada laki–laki kejadian fraktur biasanya umur dibawah 45
tahun disebabkan oleh aktifitas fisik dan olahraga. Sedangkan kejadian fraktur
wanita sering terjadi pada usia diatas 45 tahun terkait pengaruh hormon pada masa
menopause. Salah satu metode penyembuhan fraktur adalah delayed union
(Sjamsuhidajat dan De Jong 2005). Delayed union adalah proses penyembuhan
patah tulang yang lebih lama yaitu lebih dari 5 bulan (Rasjad 2007).
Kasus fraktur dapat dipengaruhi oleh kepadatan tulang. Hal yang dapat
mempengaruhi kepadatan tulang yaitu aktifitas fisik, nutrisi, serta pengaruh
estrogen dan Insulin like Growth Factor I (Gennari et al. 2004). Proses
penyembuhan fraktur dapat dipercepat dengan pemberian growth factor. Insulin
like Growth Factor I merupakan salah satu growth factor yang dapat menstimulir
pertumbuhan tulang dan estradiol berperan mempercepat pembentukan jaringan
tulang (Ogita et al. 2008). Telah ditemukan penelitian terhadap sinergi kombinasi
antara estradiol dan IGF–I yang berkaitan dengan pencegahan menopause namun
pada penyembuhan delayed union belum dilakukan penatalaksanaan secara
sempurna sehingga perlu dilakukan penelitian lebih lanjut.
Penelitian ini menggunakan kelinci sebagai hewan model untuk
mengetahui efektifitas terapi kombinasi estradiol dan IGF-I dengan melihat
gambaran leukosit pada kelinci tersebut. Nilai yang diperoleh dalam perhitungan,
dikaitkan dengan operasi patah tulang yang dilakukan. Kelinci yang digunakan
pada penelitian yaitu kelinci New Zealand White (Oryctolagus cuniculus).
Keuntungan menggunakan kelinci sebagai hewan penelitian yaitu memiliki
karakteristik biologi yang baik, masa kebuntingan singkat, mudah dalam
handling, dan memiliki persamaan terhadap perkembangan tulang pada manusia
(Gilsanz et al. 1988).
Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut, penelitian ini perlu dilakukan untuk
mengetahui pengaruh dari pemberian kombinasi estradiol dan IGF- I terhadap
penyembuhan delayed union yang dilakukan. Dinamika leukosit dianalisa untuk
dijadikan acuan pada perlakuan kombinasi obat yang diberikan.
2
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengamati dinamika leukosit yang
meliputi jumlah total dan differensial leukosit pada kelinci yang diberi terapi
kombinasi estradiol dan IGF–I untuk proses penyembuhan fraktur delayed union.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat berupa informasi
mengenai terapi kombinasi estradiol dan IGF–I pada proses penyembuhan fraktur
delayed union.
TINJAUAN PUSTAKA
Leukosit
Darah merupakan kandungan elektrolit dalam suspensi partikel suatu
larutan koloid cair. Darah terdiri dari 55% plasma darah dan 45% sel darah.
Plasma darah adalah bagian darah yang berupa cairan berwarna kuning. Sebesar
90% plasma darah tersusun atas air, dan 10% tersusun atas fibrinogen, protombin,
kalsium, dan serum. Sel darah yang padat meliputi eritrosit, leukosit, dan keping
darah. Darah memiliki tiga fungsi utama dalam tubuh, yaitu sistem transportasi,
sistem regulasi, dan sistem pertahanan tubuh. Darah dalam sistem transportasi
memiliki fungsi dalam membawa oksigen, karbondioksida, zat nutrisi, hasil sisa
metabolisme dan hormon. Sistem regulasi yaitu menjaga homeostasis dan suhu
tubuh, sedangkan dalam pertahanan tubuh berperan dalam melawan benda asing
yang masuk (Colville dan Bassert 2008).
Leukosit merupakan sel yang berfungsi sebagai sistem kekebalan tubuh.
Leukosit melindungi tubuh melalui dua mekanisme berbeda yaitu fagositosis dan
melalui pembentukan antibodi. Leukosit mempergunakan medium darah sebagai
sarana transportasi yang berasal dari sumsum tulang. Leukosit pada mamalia
diklasifikasikan menjadi granulosit (neutrofil, eosinofil dan basofil) dan
agranulosit (monosit dan limfosit).
Limfosit dan monosit kelinci hampir sama dengan mamalia lainnya. Pada
neutrofil, sitoplasma kelinci memiliki sifat khas yaitu berwarna pink dan
menyebar karena gabungan dari granul asidofilik yang berukuran kecil–kecil. Sel
neutrofil sering disebut sebagai pseudo–eosinofil atau heterofil (Thrall et al.
2004). Pada sel basofil, menurut Hrapkiewicz dan Medina (2007) basofil kelinci
relatif lebih banyak dibandingkan dengan hewan mamalia lainnya. Pada eosinofil,
kelinci memiliki bentuk granul sitoplasma seperti bentuk jarum (Campbell 2004)
3
yang berukuran lebih besar dan granul yang lebih pekat dibandingkan dengan
neutrofil. Limfosit merupakan sel yang paling banyak rnengisi susunan leukosit
total kelinci (Hrapkiewicz & Medina 2007). Limfosit memiliki sistem sirkulasi
secara kontinu, bersama dengan aliran limfe dari limfonodus dan jaringan limfoid
lain. Setelah beberapa jam limfosit keluar dari aliran darah dan kembali ke
jaringan dengan cara diapedesis. Selanjutnya memasuki pembuluh limfe dan
kembali ke dalam sirkulasi darah, demikian seterusnya.
Estradiol
Estrogen merupakan kelompok hormon steroid yang terdiri dari tiga jenis
hormon yaitu estron (E1), estradiol (E2), dan estriol (E3). Efek estrogenik
estradiol lebih aktif dibanding kedua hormon lainnya untuk proses pematangan
kelamin pada wanita. Pada wanita normal, estradiol banyak diproduksi oleh
folikel selama proses ovulasi dan korpus luteum selama kehamilan. Saat ovarium
tidak memproduksi estrogen, maka akan diproduksi dari korteks adrenal (Nelson
2001).
Secara eksperimental, pemberian estradiol jangka pendek dapat
meningkatkan aliran darah pada vascular bed. Selain berperan dalam sistem
sirkulasi, estradiol juga berpengaruh terhadap tulang dan sendi. Rendahnya
estradiol menyebabkan aktifitas osteoklastik meningkat, berkurangnya matriks
tulang, berkurangnya deposit kalsium dan fosfat tulang dan dapat menyebabkan
menopause pada wanita. Hal ini sesuai dengan penelitian Ogita et al. (2008) yang
menyatakan bahwa persembuhan tulang dapat mengaktifkan aktifitas seluler yang
dipengaruhi oleh estradiol.
Insulin like Growth Factor I/ IGF- I
Insulin like Growth Factor I merupakan suatu peptida yang terdiri dari 70
asam amino (Laron 2001). Hormon IGF- I diproduksi oleh hipotalamus dengan
stimulasi dari hipotalamus yang menggertak kelenjar pituitari untuk memproduksi
growth hormone. Growth hormone yang dihasilkan oleh kelenjar pituitari melalui
pembuluh darah akan menuju ke hati untuk diubah menjadi IGF–I (Velazquez et
al. 2008). Selain menuju organ hati, target dari GH adalah otot, tulang, dan sel
adiposit (Gambar 1). Insulin like Growth Factor I berfungsi untuk meningkatkan
fungsi otot dan tulang pada saat terjadinya gangguan persembuhan (Durzynska et
al. 2013)
Menurut Curi et al. (2005), IGF–I adalah hormon yang berperan penting
terhadap pertumbuhan tulang dan otot pada hewan. Melalui sistem parakrin, IGF–
I juga akan merangsang pertumbuhan tulang dan otot yang dihasilkan dari
osteoklas pada tulang dan fibroblas pada otot. Hal ini sesuai dengan penelitian
Durzynska et al. (2013) yaitu IGF–I merupakan pusat target terapi untuk
meningkatkan fungsi otot dan tulang pada saat terjadinya gangguan. Fungsi dari
IGF–I juga berkoordinasi dengan growth factor untuk proliferasi myeloblas,
4
diferensiasi dan pembentukan jaringan ikat selama pertumbuhan normal maupun
regenerasi.
Gambar 1 Mekanisme kerja IGF–I (Fanciulli 2009)
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Februari – Juni 2014. Pemeliharaan
kelinci dilakukan di Kandang Kelinci, Kandang Fasilitas Hewan Coba, Unit
Pengelola Hewan Laboratorium (UPHL) Fakultas Kedokteran Hewan (FKH),
Institut Pertanian Bogor (IPB). Penelitian dilakukan di Laboratorium Bedah
Eksperimental, Divisi Bedah dan Radiologi, Departemen Klinik, Reproduksi, dan
Patologi FKH IPB. Pemeriksaan darah dilakukan di Laboratorium klinik
komersial.
Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah instrument
hematologi Particle Counter (ERMA Inc., Jepang) (Gambar 3) dan cold box
(Gambar 2). Peralatan anastesi yang digunakan yaitu disposable syringe 3 ml.
Peralatan lain yang digunakan yaitu kandang individual kelinci, kamera sebagai
alat dokumentasi, perlengkapan operasi bedah minor, perlengkapan operasi
ortopedik yaitu bor tulang, dan Kirschner wire ukuran 1.8.
5
Bahan yang digunakan untuk melakukan pengambilan dan pemeriksaan
darah antara lain kapas, alkohol 70%, dan Ethylene Diamine Tetra Acetic Acid
(EDTA) vacuum tube ukuran 3 ml. Bahan lain yang digunakan yaitu sejumlah
bahan dalam operasi ortopedik, sediaan anestesi yang meliputi Xylazine HCl 10%
(Ilium Xylazil®, Ilium) dan Ketamine HCl 10% (Ketamil®, Ilium). Bahan yang
digunakan dalam perawatan hewan setelah operasi, yaitu antibiotik Enrofloxacine
10% (Roxine®, SANBE), analgesik Ketoprofen 10% (Ketoprofen®, Hexpharm
Jaya), alkohol 70% (Alkohol®, OneMed), Iodine Povidone 10% (Betadine®,
OneMed), perban, plester, dan kapas. Penelitian ini telah mendapatkan perizinan
dari komisi kode etik FKH IPB dengan nomor 23-2015.
Gambar 2 Cold box
Gambar 3 Hematologi particel counter
Tahap Persiapan
Kelinci yang digunakan dalam penelitian ini adalah kelinci NZW
(Oryctolagus cuniculus) jantan umur 6 bulan dengan bobot badan ± 3 kg. Kelinci
6
yang telah disiapkan, diperiksa kondisi kesehatannya dan diaklimatisasi selama 7
hari di dalam kandang individual untuk adaptasi dan diberikan antibiotik,
anthelmintik, dan antiektoparasit. Kelinci diberi pakan yang cukup berupa pelet,
dan diberi minum dengan botol plastik secara ad libitum.
Tahap Perlakuan
Kelinci dilakukan screening sebelum dilakukan operasi induksi fraktur
dengan tes darah dan pengamatan terhadap gejala klinis. Apabila kelinci
memenuhi persyaratan, dilakukan operasi terhadap kelinci tersebut. Operasi
induksi fraktur pada kelinci dilakukan secara aseptik. Kelinci dianastesi sebelum
dilakukan operasi dengan kombinasi Xylazine HCl dan Ketamine HCl secara
intramuskular. Operasi induksi fraktur pada kelinci dilakukan pada tulang tibia
dextra bagian medial (Gambar 4).
Tungkai kanan belakang kelinci dicukur, dibersihkan, dan didesinfeksi
dengan alkohol dan iodine povidone. Dilakukan insisi posterolateral tungkai atas,
kemudian diseksi untuk mencapai tulang tibia. Dilakukan stripping periosteum
sejauh 0.5 cm dari garis tibia, tulang dipatahkan pada pertengahan tibia. Fraktur
direposisi, lalu difiksasi dengan Kirschner wire intramedular ukuran 1.8. Setelah
itu dilakukan penjahitan periosteum, otot, jaringan subkutan serta kulit.
Digunakan kapas dengan iodine povidone untuk menutup bagian yang luka.
Dilakukan penyuntikan selama tiga hari setelah operasi induksi fraktur, analgesik
Ketoprofen dan antibiotik Enrofloxacine pada kedua kelompok kelinci.
Kelompok perlakuan diobati dengan kombinasi estradiol 3% dengan dosis
3 mg/kg BB secara subkutan dan IGF–I 1% dengan dosis 3 mg/kg BB secara
intramuskular. Kelompok kontrol diinjeksikan water for injection berupa akuades
1 ml secara intramuskular sebagai plasebo. Sebanyak enam ekor kelinci dipilih
secara acak dan dibagi ke dalam dua kelompok, perlakuan dan kontrol. Kelompok
perlakuan diobati menggunakan kombinasi estradiol 3% dan IGF–I 1% sedangkan
kelompok kontrol diberikan water for injection sebagai plasebo. Pemberian
perlakuan kombinasi terapi obat dan aquades dilakukan sampai minggu ke- 6.
Gambar 4 Pelaksanaan operasi induksi fraktur
7
Tahap Pengambilan Darah
Pengambilan darah dilakukan pada vena aurikularis menggunakan syringe 3
ml (Gambar 5). Darah dimasukkan kedalam EDTA vacuum tube 3 ml. Darah
dihomogenkan dengan EDTA. Darah harus disimpan dalam kondisi dingin agar
komponen darah tidak mengalami kerusakan.
Gambar 5 Pengambilan darah kelinci
Setelah itu, darah diperiksa menggunakan instrument hematologi Particle
Counter (ERMA Inc., Jepang) (Gambar 3) untuk menghitung jumlah total leukosit
dan pemeriksaan differensial leukosit (Limfosit, monosit, eosinofil, neutrofil,
basofil). Kelompok perlakuan dan kontrol diambil sampel darah secara acak pada
3 ekor kelinci, yaitu hari ke–0, dan beberapa hari setelah operasi induksi fraktur
(Gambar 4) yaitu hari ke–14, 28, dan 42. Tahapan penelitian secara garis besar
dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6 Tahapan penelitian
Analisis Data
Data hasil pemeriksaan darah diolah dengan aplikasi Statistical Products
and Solution Services version 21.0 (SPSS v. 21.0) dengan menggunakan sistem
analisis One Way Analysis of Variance (One Way ANOVA). Data dianalisa pada
taraf nyata (p
DELAYED UNION DENGAN PERLAKUAN KOMBINASI
ESTRADIOL DAN INSULIN LIKE GROWTH FACTOR I
NIA SARI
FAKULTAS KEDOKTERAN HEWAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul Dinamika
Leukosit pada Persembuhan Fraktur Delayed Union dengan Perlakuan Kombinasi
Estradiol dan Insulin like Growth Factor I adalah benar karya saya dengan arahan
dari pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun 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 skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, September 2015
Nia Sari
NIM B04110173
ABSTRAK
NIA SARI. Dinamika Leukosit pada Persembuhan Fraktur Delayed Union dengan
Perlakuan Kombinasi Estradiol dan Insulin like Growth Factor I. Dibimbing oleh
RIKI SISWANDI & GUNANTI.
Fraktur delayed union adalah proses penyembuhan fraktur yang lebih
lambat dari normal dengan pembentukan kalus yang dimulai pada minggu ke– 4
setelah fraktur terjadi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui dinamika
leukosit pada kelinci New Zealand White (NZW) yang mengalami DUF dan
diobati dengan kombinasi estradiol (E2) 3% dan Insulin like Growth Factor I
(IGF–I) 1%. Sebanyak enam kelinci NZW jantan dengan berat badan ± 3 kg
dibagi menjadi dua kelompok. Kelompok pertama diberikan perlakuan kombinasi
estradiol 3% sebanyak 0.4 ml dan IGF– I 1% sebanyak 1 ml sedangkan kelompok
kontrol diberikan aquades 1 ml sebagai plasebo. Fraktur delayed union dilakukan
pada tulang tibia bagian kanan dengan operasi secara aseptis. Sampel darah
diambil dari vena aurikularis untuk menghitung jumlah total leukosit dan
differensiasi leukosit (limfosit, monosit, eosinofil, neutrofil, dan basofil). Sampel
diambil sebelum operasi (H0), hari ke–14, 28, dan 42 setelah operasi. Tidak
terdapat perbedaan yang signifikan diantara kedua kelompok. Diharapkan
kombinasi estradiol 3% dan IGF- I 1% tidak mempengaruhi dinamika leukosit
selama penyembuhan DFU. Hal ini mengindikasikan bahwa perlakuan kombinasi
estradiol 3% dan IGF–I 1% dapat diterima dengan baik oleh tubuh.
Kata kunci : Estradiol, fraktur delayed union, Insulin like Growth Factor I,
leukosit.
ABSTRACT
NIA SARI. Leucocyte Dynamics on Delayed Union Fracture Healing with
Combination of Estradiol and Insulin like Growth Factor I. Supervised by RIKI
SISWANDI & GUNANTI.
Delayed union fracture (DUF) is a slower fracture healing process with
callus formation starts on fourth weeks after the fracture occurred. We conducted
this research to evaluate the leucocytes dynamics of NZW rabbits which suffered
DUF and received combination of estradiol (E2) 3% and Insulin like Growth
Factor I (IGF–I) 1%. Total of six NZW male rabbits with ± 3 kgs of body weight
divided into two groups. The first group were received estradiol 0.4 ml and IGF–
I 1 ml while the second group only injected with aquades 1 ml as a placebo.
Delayed union fracture were initiated on right tibia bone under aseptic surgery.
Blood samples were collected from auricularis vein for total leukocyte counts and
differential leukocyte counts (lymphocyte, monocyte eosinophyls, and neutrophyls
counts). Samples were taken before treatment and day 14, 28 and 42 post surgery.
There were no significant different between groups. We suggested that estradiol
3% and IGF- I were unaffected to leucocyte dynamics during DFU healing. This
indicated the treatment combination E2 3% and IGF–I 1% can be accepted by the
body very well.
Keyword: Delayed union fracture, estradiol, Insulin like Growth Factor I,
leucocytes.
DINAMIKA LEUKOSIT PADA PERSEMBUHAN FRAKTUR
DELAYED UNION DENGAN PERLAKUAN KOMBINASI
ESTRADIOL DAN INSULIN LIKE GROWTH FACTOR I
NIA SARI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Kedokteran Hewan pada
Fakultas Kedokteran Hewan
FAKULTAS KEDOKTERAN HEWAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu wa Ta’ala atas
segala karunia– Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
”Dinamika Leukosit pada Persembuhan Fraktur Delayed Union dengan Perlakuan
Kombinasi Estradiol dan Insulin like Growth Factor I”. Skripsi ini merupakan
salah satu syarat memperoleh gelar sarjana dari Fakultas Kedokteran Hewan,
Institut Pertanian Bogor. Tulisan ini merupakan bagian dari Penelitian Disertasi
Dr Aryadi Kurniawan, Sp.OT dibawah supervisi Dr Drh Hj. Gunanti, MS.
Penelitian dilakukan di Divisi Bedah dan Radiologi, Departemen Klinik,
Reproduksi dan Patologi, Fakultas Kedokteran Hewan Institut Pertanian Bogor.
Penulisan karya ini tidak akan dapat terselesaikan dengan baik tanpa
bantuan dari banyak pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima
kasih yang sebesar–besarnya kepada:
1. Drh Riki Siswandi, MSi dan Dr Drh Hj. Gunanti, MS selaku pembimbing I
dan pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, saran dan kritik
dalam penulisan karya ini,
2. Dr Aryadi Kurniawan yang telah mengijinkan penulis untuk menjadi
bagian dari penelitian ini,
3. Drh Wahono Esthi Prasetyaningtiyas selaku pembimbing akademik yang
menjadi orang tua selama penulis menimba ilmu di IPB,
4. Ayah (Harzoni), ibu (Arbiah), adik (Arga Sanjaya), beserta keluarga besar
yang selalu memberikan doa dan nasehat kepada penulis,
5. Teman– teman seperjuangan dalam penelitian (Delin, Atun, Cindi, Pangda,
Benli) atas kebersamaan dan kerjasamanya,
6. Staf Divisi Bedah dan Radiologi Departemen Klinik, Reproduksi, dan
Patologi FKH IPB: Pak Katim,
7. Keluarga besar Ganglion 48 atas kebersamaannya selama ini,
8. Sahabat tercinta, Anggi, Erfiandini, Meilany, Rianti, Kharunia, Ghaida,
Nana, dan Yasminers atas doa dan motivasi yang diberikan saat penulisan
skripsi,
9. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu per satu terima kasih atas
dukungannya.
Penulis sadar bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan. Penulis
mengharapkan kritik dan saran untuk melengkapi skripsi ini. Semoga skripsi ini
bermanfaat bagi penulis, pembaca dan semua pihak yang terkait.
Bogor, September 2015
Nia Sari
DAFTAR ISI
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
TINJAUAN PUSTAKA
Leukosit
Estradiol
Insulin like Growth Factor I
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Alat dan Bahan
Tahap Persiapan
Tahap Perlakuan
Tahap Pengambilan Darah
Analisis Data
HASIL DAN PEMBAHASAN
Jumlah Total Leukosit
Persentase Limfosit
Persentase Monosit
Persentase Eosinofil
Persentase Neutrofil
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
1
1
2
2
2
2
3
3
4
4
4
5
6
7
7
8
8
8
9
10
11
12
12
13
13
13
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
15
18
DAFTAR GAMBAR
1 Mekanisme kerja IGF–I
4
2 Cold box
5
3 Hematologi particel counter
5
4 Pelaksanaan operasi induksi fraktur
6
5 Pengambilan darah kelinci
7
6 Tahapan penelitian
7
DAFTAR TABEL
1 Rataan Jumlah total leukosit
8
2 Persentase limfosit (%)
9
3 Persentase monosit (%)
9
4 Persentase eosinofil (%)
10
5 Persentase neutrofil (%)
11
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tulang merupakan jaringan penghubung yang memiliki fungsi utama
sebagai alat gerak, pembentuk rangka, dan pelindung organ internal.
Berkurangnya kepadatan tulang dapat menimbulkan penyakit metabolik tulang
seperti fraktur. Setiap tahun, jutaan orang di dunia menderita berbagai penyakit
tulang yang diakibatkan oleh kasus fraktur yang dapat terjadi pada laki–laki
maupun perempuan. Pada laki–laki kejadian fraktur biasanya umur dibawah 45
tahun disebabkan oleh aktifitas fisik dan olahraga. Sedangkan kejadian fraktur
wanita sering terjadi pada usia diatas 45 tahun terkait pengaruh hormon pada masa
menopause. Salah satu metode penyembuhan fraktur adalah delayed union
(Sjamsuhidajat dan De Jong 2005). Delayed union adalah proses penyembuhan
patah tulang yang lebih lama yaitu lebih dari 5 bulan (Rasjad 2007).
Kasus fraktur dapat dipengaruhi oleh kepadatan tulang. Hal yang dapat
mempengaruhi kepadatan tulang yaitu aktifitas fisik, nutrisi, serta pengaruh
estrogen dan Insulin like Growth Factor I (Gennari et al. 2004). Proses
penyembuhan fraktur dapat dipercepat dengan pemberian growth factor. Insulin
like Growth Factor I merupakan salah satu growth factor yang dapat menstimulir
pertumbuhan tulang dan estradiol berperan mempercepat pembentukan jaringan
tulang (Ogita et al. 2008). Telah ditemukan penelitian terhadap sinergi kombinasi
antara estradiol dan IGF–I yang berkaitan dengan pencegahan menopause namun
pada penyembuhan delayed union belum dilakukan penatalaksanaan secara
sempurna sehingga perlu dilakukan penelitian lebih lanjut.
Penelitian ini menggunakan kelinci sebagai hewan model untuk
mengetahui efektifitas terapi kombinasi estradiol dan IGF-I dengan melihat
gambaran leukosit pada kelinci tersebut. Nilai yang diperoleh dalam perhitungan,
dikaitkan dengan operasi patah tulang yang dilakukan. Kelinci yang digunakan
pada penelitian yaitu kelinci New Zealand White (Oryctolagus cuniculus).
Keuntungan menggunakan kelinci sebagai hewan penelitian yaitu memiliki
karakteristik biologi yang baik, masa kebuntingan singkat, mudah dalam
handling, dan memiliki persamaan terhadap perkembangan tulang pada manusia
(Gilsanz et al. 1988).
Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut, penelitian ini perlu dilakukan untuk
mengetahui pengaruh dari pemberian kombinasi estradiol dan IGF- I terhadap
penyembuhan delayed union yang dilakukan. Dinamika leukosit dianalisa untuk
dijadikan acuan pada perlakuan kombinasi obat yang diberikan.
2
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengamati dinamika leukosit yang
meliputi jumlah total dan differensial leukosit pada kelinci yang diberi terapi
kombinasi estradiol dan IGF–I untuk proses penyembuhan fraktur delayed union.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat berupa informasi
mengenai terapi kombinasi estradiol dan IGF–I pada proses penyembuhan fraktur
delayed union.
TINJAUAN PUSTAKA
Leukosit
Darah merupakan kandungan elektrolit dalam suspensi partikel suatu
larutan koloid cair. Darah terdiri dari 55% plasma darah dan 45% sel darah.
Plasma darah adalah bagian darah yang berupa cairan berwarna kuning. Sebesar
90% plasma darah tersusun atas air, dan 10% tersusun atas fibrinogen, protombin,
kalsium, dan serum. Sel darah yang padat meliputi eritrosit, leukosit, dan keping
darah. Darah memiliki tiga fungsi utama dalam tubuh, yaitu sistem transportasi,
sistem regulasi, dan sistem pertahanan tubuh. Darah dalam sistem transportasi
memiliki fungsi dalam membawa oksigen, karbondioksida, zat nutrisi, hasil sisa
metabolisme dan hormon. Sistem regulasi yaitu menjaga homeostasis dan suhu
tubuh, sedangkan dalam pertahanan tubuh berperan dalam melawan benda asing
yang masuk (Colville dan Bassert 2008).
Leukosit merupakan sel yang berfungsi sebagai sistem kekebalan tubuh.
Leukosit melindungi tubuh melalui dua mekanisme berbeda yaitu fagositosis dan
melalui pembentukan antibodi. Leukosit mempergunakan medium darah sebagai
sarana transportasi yang berasal dari sumsum tulang. Leukosit pada mamalia
diklasifikasikan menjadi granulosit (neutrofil, eosinofil dan basofil) dan
agranulosit (monosit dan limfosit).
Limfosit dan monosit kelinci hampir sama dengan mamalia lainnya. Pada
neutrofil, sitoplasma kelinci memiliki sifat khas yaitu berwarna pink dan
menyebar karena gabungan dari granul asidofilik yang berukuran kecil–kecil. Sel
neutrofil sering disebut sebagai pseudo–eosinofil atau heterofil (Thrall et al.
2004). Pada sel basofil, menurut Hrapkiewicz dan Medina (2007) basofil kelinci
relatif lebih banyak dibandingkan dengan hewan mamalia lainnya. Pada eosinofil,
kelinci memiliki bentuk granul sitoplasma seperti bentuk jarum (Campbell 2004)
3
yang berukuran lebih besar dan granul yang lebih pekat dibandingkan dengan
neutrofil. Limfosit merupakan sel yang paling banyak rnengisi susunan leukosit
total kelinci (Hrapkiewicz & Medina 2007). Limfosit memiliki sistem sirkulasi
secara kontinu, bersama dengan aliran limfe dari limfonodus dan jaringan limfoid
lain. Setelah beberapa jam limfosit keluar dari aliran darah dan kembali ke
jaringan dengan cara diapedesis. Selanjutnya memasuki pembuluh limfe dan
kembali ke dalam sirkulasi darah, demikian seterusnya.
Estradiol
Estrogen merupakan kelompok hormon steroid yang terdiri dari tiga jenis
hormon yaitu estron (E1), estradiol (E2), dan estriol (E3). Efek estrogenik
estradiol lebih aktif dibanding kedua hormon lainnya untuk proses pematangan
kelamin pada wanita. Pada wanita normal, estradiol banyak diproduksi oleh
folikel selama proses ovulasi dan korpus luteum selama kehamilan. Saat ovarium
tidak memproduksi estrogen, maka akan diproduksi dari korteks adrenal (Nelson
2001).
Secara eksperimental, pemberian estradiol jangka pendek dapat
meningkatkan aliran darah pada vascular bed. Selain berperan dalam sistem
sirkulasi, estradiol juga berpengaruh terhadap tulang dan sendi. Rendahnya
estradiol menyebabkan aktifitas osteoklastik meningkat, berkurangnya matriks
tulang, berkurangnya deposit kalsium dan fosfat tulang dan dapat menyebabkan
menopause pada wanita. Hal ini sesuai dengan penelitian Ogita et al. (2008) yang
menyatakan bahwa persembuhan tulang dapat mengaktifkan aktifitas seluler yang
dipengaruhi oleh estradiol.
Insulin like Growth Factor I/ IGF- I
Insulin like Growth Factor I merupakan suatu peptida yang terdiri dari 70
asam amino (Laron 2001). Hormon IGF- I diproduksi oleh hipotalamus dengan
stimulasi dari hipotalamus yang menggertak kelenjar pituitari untuk memproduksi
growth hormone. Growth hormone yang dihasilkan oleh kelenjar pituitari melalui
pembuluh darah akan menuju ke hati untuk diubah menjadi IGF–I (Velazquez et
al. 2008). Selain menuju organ hati, target dari GH adalah otot, tulang, dan sel
adiposit (Gambar 1). Insulin like Growth Factor I berfungsi untuk meningkatkan
fungsi otot dan tulang pada saat terjadinya gangguan persembuhan (Durzynska et
al. 2013)
Menurut Curi et al. (2005), IGF–I adalah hormon yang berperan penting
terhadap pertumbuhan tulang dan otot pada hewan. Melalui sistem parakrin, IGF–
I juga akan merangsang pertumbuhan tulang dan otot yang dihasilkan dari
osteoklas pada tulang dan fibroblas pada otot. Hal ini sesuai dengan penelitian
Durzynska et al. (2013) yaitu IGF–I merupakan pusat target terapi untuk
meningkatkan fungsi otot dan tulang pada saat terjadinya gangguan. Fungsi dari
IGF–I juga berkoordinasi dengan growth factor untuk proliferasi myeloblas,
4
diferensiasi dan pembentukan jaringan ikat selama pertumbuhan normal maupun
regenerasi.
Gambar 1 Mekanisme kerja IGF–I (Fanciulli 2009)
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Februari – Juni 2014. Pemeliharaan
kelinci dilakukan di Kandang Kelinci, Kandang Fasilitas Hewan Coba, Unit
Pengelola Hewan Laboratorium (UPHL) Fakultas Kedokteran Hewan (FKH),
Institut Pertanian Bogor (IPB). Penelitian dilakukan di Laboratorium Bedah
Eksperimental, Divisi Bedah dan Radiologi, Departemen Klinik, Reproduksi, dan
Patologi FKH IPB. Pemeriksaan darah dilakukan di Laboratorium klinik
komersial.
Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah instrument
hematologi Particle Counter (ERMA Inc., Jepang) (Gambar 3) dan cold box
(Gambar 2). Peralatan anastesi yang digunakan yaitu disposable syringe 3 ml.
Peralatan lain yang digunakan yaitu kandang individual kelinci, kamera sebagai
alat dokumentasi, perlengkapan operasi bedah minor, perlengkapan operasi
ortopedik yaitu bor tulang, dan Kirschner wire ukuran 1.8.
5
Bahan yang digunakan untuk melakukan pengambilan dan pemeriksaan
darah antara lain kapas, alkohol 70%, dan Ethylene Diamine Tetra Acetic Acid
(EDTA) vacuum tube ukuran 3 ml. Bahan lain yang digunakan yaitu sejumlah
bahan dalam operasi ortopedik, sediaan anestesi yang meliputi Xylazine HCl 10%
(Ilium Xylazil®, Ilium) dan Ketamine HCl 10% (Ketamil®, Ilium). Bahan yang
digunakan dalam perawatan hewan setelah operasi, yaitu antibiotik Enrofloxacine
10% (Roxine®, SANBE), analgesik Ketoprofen 10% (Ketoprofen®, Hexpharm
Jaya), alkohol 70% (Alkohol®, OneMed), Iodine Povidone 10% (Betadine®,
OneMed), perban, plester, dan kapas. Penelitian ini telah mendapatkan perizinan
dari komisi kode etik FKH IPB dengan nomor 23-2015.
Gambar 2 Cold box
Gambar 3 Hematologi particel counter
Tahap Persiapan
Kelinci yang digunakan dalam penelitian ini adalah kelinci NZW
(Oryctolagus cuniculus) jantan umur 6 bulan dengan bobot badan ± 3 kg. Kelinci
6
yang telah disiapkan, diperiksa kondisi kesehatannya dan diaklimatisasi selama 7
hari di dalam kandang individual untuk adaptasi dan diberikan antibiotik,
anthelmintik, dan antiektoparasit. Kelinci diberi pakan yang cukup berupa pelet,
dan diberi minum dengan botol plastik secara ad libitum.
Tahap Perlakuan
Kelinci dilakukan screening sebelum dilakukan operasi induksi fraktur
dengan tes darah dan pengamatan terhadap gejala klinis. Apabila kelinci
memenuhi persyaratan, dilakukan operasi terhadap kelinci tersebut. Operasi
induksi fraktur pada kelinci dilakukan secara aseptik. Kelinci dianastesi sebelum
dilakukan operasi dengan kombinasi Xylazine HCl dan Ketamine HCl secara
intramuskular. Operasi induksi fraktur pada kelinci dilakukan pada tulang tibia
dextra bagian medial (Gambar 4).
Tungkai kanan belakang kelinci dicukur, dibersihkan, dan didesinfeksi
dengan alkohol dan iodine povidone. Dilakukan insisi posterolateral tungkai atas,
kemudian diseksi untuk mencapai tulang tibia. Dilakukan stripping periosteum
sejauh 0.5 cm dari garis tibia, tulang dipatahkan pada pertengahan tibia. Fraktur
direposisi, lalu difiksasi dengan Kirschner wire intramedular ukuran 1.8. Setelah
itu dilakukan penjahitan periosteum, otot, jaringan subkutan serta kulit.
Digunakan kapas dengan iodine povidone untuk menutup bagian yang luka.
Dilakukan penyuntikan selama tiga hari setelah operasi induksi fraktur, analgesik
Ketoprofen dan antibiotik Enrofloxacine pada kedua kelompok kelinci.
Kelompok perlakuan diobati dengan kombinasi estradiol 3% dengan dosis
3 mg/kg BB secara subkutan dan IGF–I 1% dengan dosis 3 mg/kg BB secara
intramuskular. Kelompok kontrol diinjeksikan water for injection berupa akuades
1 ml secara intramuskular sebagai plasebo. Sebanyak enam ekor kelinci dipilih
secara acak dan dibagi ke dalam dua kelompok, perlakuan dan kontrol. Kelompok
perlakuan diobati menggunakan kombinasi estradiol 3% dan IGF–I 1% sedangkan
kelompok kontrol diberikan water for injection sebagai plasebo. Pemberian
perlakuan kombinasi terapi obat dan aquades dilakukan sampai minggu ke- 6.
Gambar 4 Pelaksanaan operasi induksi fraktur
7
Tahap Pengambilan Darah
Pengambilan darah dilakukan pada vena aurikularis menggunakan syringe 3
ml (Gambar 5). Darah dimasukkan kedalam EDTA vacuum tube 3 ml. Darah
dihomogenkan dengan EDTA. Darah harus disimpan dalam kondisi dingin agar
komponen darah tidak mengalami kerusakan.
Gambar 5 Pengambilan darah kelinci
Setelah itu, darah diperiksa menggunakan instrument hematologi Particle
Counter (ERMA Inc., Jepang) (Gambar 3) untuk menghitung jumlah total leukosit
dan pemeriksaan differensial leukosit (Limfosit, monosit, eosinofil, neutrofil,
basofil). Kelompok perlakuan dan kontrol diambil sampel darah secara acak pada
3 ekor kelinci, yaitu hari ke–0, dan beberapa hari setelah operasi induksi fraktur
(Gambar 4) yaitu hari ke–14, 28, dan 42. Tahapan penelitian secara garis besar
dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6 Tahapan penelitian
Analisis Data
Data hasil pemeriksaan darah diolah dengan aplikasi Statistical Products
and Solution Services version 21.0 (SPSS v. 21.0) dengan menggunakan sistem
analisis One Way Analysis of Variance (One Way ANOVA). Data dianalisa pada
taraf nyata (p