Aktivitas antihiperglikemik dari ekstrak buah mahkota dewa [Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.] sebagai inhibitor alfa-glukosidase in vitro dan in vivo pada tikus putih
AKTIVITAS ANTIHIPERGLIKEMIK DARI EKSTRAK
BUAH MAHKOTA DEWA [Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.]
SEBAGAI INHIBITOR ALFA-GLUKOSIDASE
in vitro DAN in vivo PADA TIKUS PUTIH
OLEH :
SRI SUGIWATI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2005
ABSTRAK
SRI SUGIWATI. Aktivitas Antihiperglikemik dari Ekstrak Buah Mahkota Dewa
[Phaleria macrocarpa (Scheff.)Boerl.] sebagai Inhibitor Alfa-Glukosidase in vitro
dan in vivo pada Tikus Putih. Dibimbing oleh MARIA BINTANG dan L. BROTO S.
KARDONO.
Inhibitor alfa-glukosidase merupakan obat antidiabetes oral yang digunakan
untuk mengobati Diabetes Mellitus (DM) tipe II. Kerja antihiperglikemik dari
inhibitor alfa glukosidase berasal dari inhibisi reversibel, kompetitif terhadap enzim
hidrolase alfa amilase pankreatik dan enzim-enzim pencernaan di usus halus seperti
isomaltase, sukrase dan maltase yang berperan pada hidrolisis karbohidrat makanan
menjadi glukosa dan monosakarida lainnya. Pada penderita DM, inhibisi terhadap
enzim ini menyebabkan penghambatan absorpsi glukosa sehingga menurunkan
keadaan hiperglikemia setelah makan. Penelitian ini bertujuan untuk menguji
aktivitas antihiperglikemik dari ekstrak buah mahkota dewa sebagai inhibitor alfaglukosidase in vitro dan in vivo.
Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahap, yaitu fraksinasi dan ekstraksi
buah tua dan buah muda mahkota dewa, penapisan fitokimia, uji inhibisi alfaglukosidase in vitro dan uji toksisitas dengan metode Brine Shrimp Lethality Test
(BSLT) terhadap berbagai ekstrak buah tua dan buah muda mahkota dewa, yang
dilanjutkan dengan uji aktivitas antihiperglikemik in vivo dari ekstrak buah tua
mahkota dewa dengan Tes Toleransi Glukosa Oral (TTGO) pada model hewan coba
tikus.
Percobaan uji inhibisi alfa-glukosidase in vitro dilakukan dengan
menggunakan enzim alfa-glukosidase dan p-nitrofenil α-D-glukopiranosa sebagai
substrat. Hasil percobaan menunjukkan bahwa ekstrak fraksi n-butanol dari buah tua
dan buah muda mahkota dewa memiliki aktivitas inhibisi paling tinggi diikuti ekstrak
fraksi etil asetat, ekstrak metanol dan ekstrak air hasil rebusan, sedangkan ekstrak air
hasil fraksinasi hampir tidak memiliki aktivitas inhibisi.
Pada uji toksisitas dengan metode BSLT diamati tingkat mortalitas larva
udang Artemia salina Leach yang disebabkan oleh ekstrak buah mahkota dewa. Data
yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan metode Sam berdasarkan perhitungan
jumlah larva yang mati dan hidup. Berdasarkan nilai LC50 dari hasil uji toksisitas
dengan BSLT, ekstrak buah muda mahkota dewa lebih toksik daripada ekstrak buah
tua, dengan toksisitas paling tinggi adalah ekstrak metanol diikuti ekstrak fraksi etil
asetat, ekstrak air hasil rebusan dan ekstrak fraksi n-butanol.
Pada percobaan uji aktivitas antihiperglikemik in vivo digunakan 15 ekor tikus
yang dibagi menjadi 3 kelompok perlakuan, yaitu kelompok kontrol positif yang
dicekok obat Acarbose, kelompok perlakuan yang dicekok ekstrak air hasil rebusan
buah tua dan kelompok perlakuan yang dicekok ekstrak fraksi n-butanol buah tua.
Hasil percobaan menunjukkan bahwa pemberian ekstrak air hasil rebusan buah tua
dengan dosis 6,20 x 10-4 mg/ g BB tikus dan 1,24 x 10-3 mg/ g BB tikus dan
ekstrak fraksi n-butanol buah tua dengan dosis 1,81 x 10-3 mg/ g BB tikus dan
3,62 x 10-3 mg/ g BB tikus dapat menurunkan kadar glukosa darah tikus setelah
pemberian larutan sukrosa 80% b/v dengan nilai yang tidak berbeda nyata dengan
Acarbose sebagai kontrol positif dengan dosis 1,00 x 10-3 mg/ g BB tikus.
Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa ekstrak fraksi n-butanol
buah muda dan buah tua mahkota dewa memiliki aktivitas antihiperglikemik in vitro
tertinggi terhadap inhibisi enzim alfa-glukosidase dan pada percobaan in vivo
menggunakan tikus putih, menunjukkan bahwa aktivitas antihiperglikemik dari
ekstrak fraksi n-butanol buah tua setara dengan ekstrak air hasil rebusan buah tua dan
Acarbose sebagai kontrol positif.
ABSTRACT
SRI SUGIWATI. Antihyperglycemic Activity of the Mahkota Dewa [Phaleria
macrocarpa (Scheff) Boerl.] Fruit Extracts as Alpha-Glucosidase Inhibitor by in vitro
and in vivo Experiments in the White Rats. Under the direction of MARIA
BINTANG and L. BROTO S. KARDONO.
Alpha-glucosidase inhibitor is an oral antidiabetes for use in the management
of type 2 diabetes mellitus. The antihyperglycemic activity of alpha-glucosidase
inhibitor resulted from a competitive, reversible inhibition of hydrolase enzymes,
pancreatic alpha-amylase and intestinal digestion enzymes (i.e., isomaltase, sucrase
and maltase) which hydrolyzed dietary carbohydrates to glucose and other
monosaccharides. In diabetic patients, inhibition of these enzymes result in a delayed
glucose absorption and a lowering of postprandial hyperglycemia. The purpose of this
research is to study the antihyperglycemic activity of the fruit extracts of Phaleria
macrocarpa (Scheff) Boerl. as alpha glucosidase inhibitor by in vitro and in vivo
experiments.
The research is performed in several steps: fractionation and extraction of the
ripe and unripe fruits, phytochemistry test of the fruit extracts, alpha-glucosidase
inhibition test by in vitro experiment, toxicity test of the fruit extracts by using BSLT
method and antihyperglycemic activity test by in vivo experiment with Oral Glucose
Tolerance Test (OGTT) in the white rats.
The alpha-glucosidase inhibition test in vitro is performed by using alphaglucosidase enzyme and substrate p-nitrophenyl α-D-glucopyranosa. The result of
these experiment showed that n-butanol fraction extract of the ripe and unripe fruits
have the highest activity followed by ethyl acetate fraction extract, methanol extract
and water extract from the boiled of the ripe and unripe fruits. The water fraction
extract of ripe and unripe fruits do not have any significant inhibition activity.
Brine Shrimp Lethality Test (BSLT) method used the shrimp larvas of
Artemia salina Leach to study the mortality effect that caused by the fruit extracts of
phaleria macrocarpa. The data obtained was analyzed by using Sam’s method. Based
on the LC50 value from the result of BSLT method, the unripe fruit extracts are more
toxic than the ripe fruit extracts, with the highest toxicity is methanol extract followed
by ethyl acetate fraction extract, boiled water extract and n-butanol fraction extract.
In the antihyperglycemic activity test by in vivo experiment is used fifteen rats
which are divided into three treatment groups: the positive control group which is
given Acarbose drug, the treatment group which is given the water extract from the
boiled ripe fruit and the treatment group which is given the n-butanol fraction extract
of ripe fruit. The result of this experiment indicated that giving the water extract from
the boiled ripe fruit with dose of 6.20 x 10-4 mg/ g rat and 1.24 x 10-3 mg/ g rat and
the n-butanol fraction extract of ripe fruit with dose of 1.81 x 10-3 mg/ g rat and
3.62 x 10-3 mg/ g rat decreased the blood glucose concentration of rats after giving
80% w/v sucrose solution treated rats, that were comparable to those of Acarbose
with dose of 1.00 x 10-3 mg/ g rat as the positive control.
The conclusion of this research is the n-butanol fraction extract of the ripe and
unripe fruits of Phaleria macrocarpa (Scheff) Boerl. have the highest
antihyperglycemic activity by in vitro experiment to inhibition of alpha-glucosidase
enzyme and by in vivo experiment in the white rats showed that antihyperglycemic
activity from the n-butanol fraction extract of the ripe fruit is the same as the water
extract from the boiled ripe fruit and Acarbose as the positive control.
Judul Tesis
:
Nama
:
NRP
:
Program Studi :
Aktivitas Antihiperglikemik dari Ekstrak Buah Mahkota Dewa
[Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.] sebagai Inhibitor AlfaGlukosidase in vitro dan in vivo pada Tikus Putih
Sri Sugiwati
G135010011
Biokimia
Menyetujui,
1. Komisi Pembimbing
Prof. Dr. drh. Maria Bintang, MS
Ketua
L. Broto S. Kardono, Apt. Ph.D, APU
Anggota
Mengetahui,
2. Ketua Program Studi Biokimia
3. Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Norman R. Azwar
Prof. Dr. Ir. Syafrida Manuwoto, M.Sc
Tanggal ujian : 14 Juni 2005
Tanggal lulus :
PRAKATA
Berangkat dari suatu perasaan dari lubuk hati yang terdalam,
yang tak terungkap dengan kata-kata tentang keikhlasan hati dari orang-orang terdekat, yang selalu
setia dan penuh kasih sayang menemani dan membimbingku dalam menapaki jalan menuju cita.
Kupersembahkan karya utama ini kepada
Ibu dan Bapak tercinta
Kakak-Kakak dan Adik-Adikku tersayang
Suami dan belahan hatiku terkasih
Di awal kata tak akan pernah kulupa, untuk memanjatkan puji syukur yang
terdalam kehadirat Alloh SWT Yang Maharohman dan Maharohim sehingga penulis
dapat menyelesaikan karya ilmiah dengan judul “Aktivitas Antihiperglikemik dari
Ekstrak Buah Mahkota Dewa [Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.] sebagai
Inhibitor Alfa-Glukosidase in vitro dan in vivo pada Tikus Putih”.
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang tulus penulis sampaikan kepada
Ibu Prof. Dr. drh. Maria Bintang, MS sebagai pembimbing I dan Bapak Leonardus
Broto Sugeng Kardono, Apt. Ph.D, APU sebagai pembimbing II, yang telah
meluangkan waktu memberikan bimbingan, saran, dukungan dan semangat bagi
penulis sehingga penelitian dan penulisan karya ilmiah ini dapat diselesaikan dengan
baik.
Terima kasih yang sebesar-besarnya juga penulis sampaikan kepada seluruh
staf Laboratorium Bahan Alam, Pusat Penelitian Kimia Terapan LIPI, PUSPIPTEK
Serpong, terutama kepada Ibu Dra. Puspa Dewi, MSc atas bantuan sarana dan
prasarana penelitian. Kepada mbak Mimin, mbak Risna, Lala dan Bapak Achmad,
terima kasih atas segala bantuan dan bimbingannya di lapangan selama pelaksanaan
penelitian.
Kepada Bapak dan Ibundaku tercinta, terima kasih yang tak terhingga atas
segala doa dan bimbingannya yang tiada pernah putus-putusnya diberikan kepada
penulis dengan penuh kasih dan sayang.
Kepada suamiku, mas Hari Satria dan belahan hatiku, Opik dan Lulu, terima
kasih yang amat sangat atas segala doa, pengorbanan, dukungan dan pengertiannya
selama ini.
Kepada kakak-kakak dan adik-adikku, mbak Wiwik, Kak Almutholib, Ani,
Didi, Herningwang, Parno, keponakan-keponakanku Indri, Arif, Opang, Ilham,
Jajang, terima kasih yang tulus atas segala doa dan dukungannya. Mbak Tati dan Mas
Suryo, terima kasih atas segala dukungan dan bantuannya tak akan pernah kulupa.
Kusweni, terima kasih atas ketulusan dan keikhlasan menjaga dan menemani anakanakku.
Teman-teman Program Pasca Sarjana Biokimia, FMIPA-IPB, Purbowati,
Yosie dan Yuzda, semoga persahabatan yang telah terjalin akan terus berlanjut.
Terima kasih kepada semua pihak yang turut membantu di dalam penelitian
dan penulisan karya ilmiah ini yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu.
Penulis menyadari dengan sepenuhnya bahwa karya ilmiah yang telah dapat
diselesaikan ini masih jauh dari sempurna dan oleh sebab itu segala saran dan kritik
membangun yang diberikan terhadap karya ilmiah ini sangat bermanfaat bagi penulis
sebagai penunjang untuk penelitian lebih lanjut.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi kemajuan ilmu pengetahuan,
khususnya di negeri ini, dengan keanekaragaman hayatinya yang sangat beragam.
Bogor, 2 Juli 2005
Sri Sugiwati
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 22 Juni 1970 sebagai anak ketiga
dari lima bersaudara, dari pasangan H. Suwarno dan Hj. Sutari.
Pada tahun 1996, penulis menyelesaikan pendidikan sarjana di Jurusan Kimia,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA), Universitas Indonesia.
Pada tahun 1998, penulis menikah dengan Hari Satria Setiawan dan telah
dikaruniai seorang putra Muhamad Taufiq Irsyad dan seorang putri Lulu Alya
Setyowati.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar di Departemen Keperawatan Dasar dan
Dasar Keperawatan (DKKD) Fakultas Ilmu Keperawatan Universitas Indonesia sejak
tahun 1997 hingga sekarang. Pada tahun 2001 penulis mendapat kesempatan untuk
melanjutkan pendidikan ke Program Pascasarjana IPB pada Program Studi Biokimia.
Selama pendidikan penulis mendapatkan beasiswa dari BPPS DIKTI.
AKTIVITAS ANTIHIPERGLIKEMIK DARI EKSTRAK
BUAH MAHKOTA DEWA [Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.]
SEBAGAI INHIBITOR ALFA-GLUKOSIDASE
in vitro DAN in vivo PADA TIKUS PUTIH
OLEH :
SRI SUGIWATI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2005
ABSTRAK
SRI SUGIWATI. Aktivitas Antihiperglikemik dari Ekstrak Buah Mahkota Dewa
[Phaleria macrocarpa (Scheff.)Boerl.] sebagai Inhibitor Alfa-Glukosidase in vitro
dan in vivo pada Tikus Putih. Dibimbing oleh MARIA BINTANG dan L. BROTO S.
KARDONO.
Inhibitor alfa-glukosidase merupakan obat antidiabetes oral yang digunakan
untuk mengobati Diabetes Mellitus (DM) tipe II. Kerja antihiperglikemik dari
inhibitor alfa glukosidase berasal dari inhibisi reversibel, kompetitif terhadap enzim
hidrolase alfa amilase pankreatik dan enzim-enzim pencernaan di usus halus seperti
isomaltase, sukrase dan maltase yang berperan pada hidrolisis karbohidrat makanan
menjadi glukosa dan monosakarida lainnya. Pada penderita DM, inhibisi terhadap
enzim ini menyebabkan penghambatan absorpsi glukosa sehingga menurunkan
keadaan hiperglikemia setelah makan. Penelitian ini bertujuan untuk menguji
aktivitas antihiperglikemik dari ekstrak buah mahkota dewa sebagai inhibitor alfaglukosidase in vitro dan in vivo.
Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahap, yaitu fraksinasi dan ekstraksi
buah tua dan buah muda mahkota dewa, penapisan fitokimia, uji inhibisi alfaglukosidase in vitro dan uji toksisitas dengan metode Brine Shrimp Lethality Test
(BSLT) terhadap berbagai ekstrak buah tua dan buah muda mahkota dewa, yang
dilanjutkan dengan uji aktivitas antihiperglikemik in vivo dari ekstrak buah tua
mahkota dewa dengan Tes Toleransi Glukosa Oral (TTGO) pada model hewan coba
tikus.
Percobaan uji inhibisi alfa-glukosidase in vitro dilakukan dengan
menggunakan enzim alfa-glukosidase dan p-nitrofenil α-D-glukopiranosa sebagai
substrat. Hasil percobaan menunjukkan bahwa ekstrak fraksi n-butanol dari buah tua
dan buah muda mahkota dewa memiliki aktivitas inhibisi paling tinggi diikuti ekstrak
fraksi etil asetat, ekstrak metanol dan ekstrak air hasil rebusan, sedangkan ekstrak air
hasil fraksinasi hampir tidak memiliki aktivitas inhibisi.
Pada uji toksisitas dengan metode BSLT diamati tingkat mortalitas larva
udang Artemia salina Leach yang disebabkan oleh ekstrak buah mahkota dewa. Data
yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan metode Sam berdasarkan perhitungan
jumlah larva yang mati dan hidup. Berdasarkan nilai LC50 dari hasil uji toksisitas
dengan BSLT, ekstrak buah muda mahkota dewa lebih toksik daripada ekstrak buah
tua, dengan toksisitas paling tinggi adalah ekstrak metanol diikuti ekstrak fraksi etil
asetat, ekstrak air hasil rebusan dan ekstrak fraksi n-butanol.
Pada percobaan uji aktivitas antihiperglikemik in vivo digunakan 15 ekor tikus
yang dibagi menjadi 3 kelompok perlakuan, yaitu kelompok kontrol positif yang
dicekok obat Acarbose, kelompok perlakuan yang dicekok ekstrak air hasil rebusan
buah tua dan kelompok perlakuan yang dicekok ekstrak fraksi n-butanol buah tua.
Hasil percobaan menunjukkan bahwa pemberian ekstrak air hasil rebusan buah tua
dengan dosis 6,20 x 10-4 mg/ g BB tikus dan 1,24 x 10-3 mg/ g BB tikus dan
ekstrak fraksi n-butanol buah tua dengan dosis 1,81 x 10-3 mg/ g BB tikus dan
3,62 x 10-3 mg/ g BB tikus dapat menurunkan kadar glukosa darah tikus setelah
pemberian larutan sukrosa 80% b/v dengan nilai yang tidak berbeda nyata dengan
Acarbose sebagai kontrol positif dengan dosis 1,00 x 10-3 mg/ g BB tikus.
Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa ekstrak fraksi n-butanol
buah muda dan buah tua mahkota dewa memiliki aktivitas antihiperglikemik in vitro
tertinggi terhadap inhibisi enzim alfa-glukosidase dan pada percobaan in vivo
menggunakan tikus putih, menunjukkan bahwa aktivitas antihiperglikemik dari
ekstrak fraksi n-butanol buah tua setara dengan ekstrak air hasil rebusan buah tua dan
Acarbose sebagai kontrol positif.
ABSTRACT
SRI SUGIWATI. Antihyperglycemic Activity of the Mahkota Dewa [Phaleria
macrocarpa (Scheff) Boerl.] Fruit Extracts as Alpha-Glucosidase Inhibitor by in vitro
and in vivo Experiments in the White Rats. Under the direction of MARIA
BINTANG and L. BROTO S. KARDONO.
Alpha-glucosidase inhibitor is an oral antidiabetes for use in the management
of type 2 diabetes mellitus. The antihyperglycemic activity of alpha-glucosidase
inhibitor resulted from a competitive, reversible inhibition of hydrolase enzymes,
pancreatic alpha-amylase and intestinal digestion enzymes (i.e., isomaltase, sucrase
and maltase) which hydrolyzed dietary carbohydrates to glucose and other
monosaccharides. In diabetic patients, inhibition of these enzymes result in a delayed
glucose absorption and a lowering of postprandial hyperglycemia. The purpose of this
research is to study the antihyperglycemic activity of the fruit extracts of Phaleria
macrocarpa (Scheff) Boerl. as alpha glucosidase inhibitor by in vitro and in vivo
experiments.
The research is performed in several steps: fractionation and extraction of the
ripe and unripe fruits, phytochemistry test of the fruit extracts, alpha-glucosidase
inhibition test by in vitro experiment, toxicity test of the fruit extracts by using BSLT
method and antihyperglycemic activity test by in vivo experiment with Oral Glucose
Tolerance Test (OGTT) in the white rats.
The alpha-glucosidase inhibition test in vitro is performed by using alphaglucosidase enzyme and substrate p-nitrophenyl α-D-glucopyranosa. The result of
these experiment showed that n-butanol fraction extract of the ripe and unripe fruits
have the highest activity followed by ethyl acetate fraction extract, methanol extract
and water extract from the boiled of the ripe and unripe fruits. The water fraction
extract of ripe and unripe fruits do not have any significant inhibition activity.
Brine Shrimp Lethality Test (BSLT) method used the shrimp larvas of
Artemia salina Leach to study the mortality effect that caused by the fruit extracts of
phaleria macrocarpa. The data obtained was analyzed by using Sam’s method. Based
on the LC50 value from the result of BSLT method, the unripe fruit extracts are more
toxic than the ripe fruit extracts, with the highest toxicity is methanol extract followed
by ethyl acetate fraction extract, boiled water extract and n-butanol fraction extract.
In the antihyperglycemic activity test by in vivo experiment is used fifteen rats
which are divided into three treatment groups: the positive control group which is
given Acarbose drug, the treatment group which is given the water extract from the
boiled ripe fruit and the treatment group which is given the n-butanol fraction extract
of ripe fruit. The result of this experiment indicated that giving the water extract from
the boiled ripe fruit with dose of 6.20 x 10-4 mg/ g rat and 1.24 x 10-3 mg/ g rat and
the n-butanol fraction extract of ripe fruit with dose of 1.81 x 10-3 mg/ g rat and
3.62 x 10-3 mg/ g rat decreased the blood glucose concentration of rats after giving
80% w/v sucrose solution treated rats, that were comparable to those of Acarbose
with dose of 1.00 x 10-3 mg/ g rat as the positive control.
The conclusion of this research is the n-butanol fraction extract of the ripe and
unripe fruits of Phaleria macrocarpa (Scheff) Boerl. have the highest
antihyperglycemic activity by in vitro experiment to inhibition of alpha-glucosidase
enzyme and by in vivo experiment in the white rats showed that antihyperglycemic
activity from the n-butanol fraction extract of the ripe fruit is the same as the water
extract from the boiled ripe fruit and Acarbose as the positive control.
Judul Tesis
:
Nama
:
NRP
:
Program Studi :
Aktivitas Antihiperglikemik dari Ekstrak Buah Mahkota Dewa
[Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.] sebagai Inhibitor AlfaGlukosidase in vitro dan in vivo pada Tikus Putih
Sri Sugiwati
G135010011
Biokimia
Menyetujui,
1. Komisi Pembimbing
Prof. Dr. drh. Maria Bintang, MS
Ketua
L. Broto S. Kardono, Apt. Ph.D, APU
Anggota
Mengetahui,
2. Ketua Program Studi Biokimia
3. Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Norman R. Azwar
Prof. Dr. Ir. Syafrida Manuwoto, M.Sc
Tanggal ujian : 14 Juni 2005
Tanggal lulus :
PRAKATA
Berangkat dari suatu perasaan dari lubuk hati yang terdalam,
yang tak terungkap dengan kata-kata tentang keikhlasan hati dari orang-orang terdekat, yang selalu
setia dan penuh kasih sayang menemani dan membimbingku dalam menapaki jalan menuju cita.
Kupersembahkan karya utama ini kepada
Ibu dan Bapak tercinta
Kakak-Kakak dan Adik-Adikku tersayang
Suami dan belahan hatiku terkasih
Di awal kata tak akan pernah kulupa, untuk memanjatkan puji syukur yang
terdalam kehadirat Alloh SWT Yang Maharohman dan Maharohim sehingga penulis
dapat menyelesaikan karya ilmiah dengan judul “Aktivitas Antihiperglikemik dari
Ekstrak Buah Mahkota Dewa [Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.] sebagai
Inhibitor Alfa-Glukosidase in vitro dan in vivo pada Tikus Putih”.
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang tulus penulis sampaikan kepada
Ibu Prof. Dr. drh. Maria Bintang, MS sebagai pembimbing I dan Bapak Leonardus
Broto Sugeng Kardono, Apt. Ph.D, APU sebagai pembimbing II, yang telah
meluangkan waktu memberikan bimbingan, saran, dukungan dan semangat bagi
penulis sehingga penelitian dan penulisan karya ilmiah ini dapat diselesaikan dengan
baik.
Terima kasih yang sebesar-besarnya juga penulis sampaikan kepada seluruh
staf Laboratorium Bahan Alam, Pusat Penelitian Kimia Terapan LIPI, PUSPIPTEK
Serpong, terutama kepada Ibu Dra. Puspa Dewi, MSc atas bantuan sarana dan
prasarana penelitian. Kepada mbak Mimin, mbak Risna, Lala dan Bapak Achmad,
terima kasih atas segala bantuan dan bimbingannya di lapangan selama pelaksanaan
penelitian.
Kepada Bapak dan Ibundaku tercinta, terima kasih yang tak terhingga atas
segala doa dan bimbingannya yang tiada pernah putus-putusnya diberikan kepada
penulis dengan penuh kasih dan sayang.
Kepada suamiku, mas Hari Satria dan belahan hatiku, Opik dan Lulu, terima
kasih yang amat sangat atas segala doa, pengorbanan, dukungan dan pengertiannya
selama ini.
Kepada kakak-kakak dan adik-adikku, mbak Wiwik, Kak Almutholib, Ani,
Didi, Herningwang, Parno, keponakan-keponakanku Indri, Arif, Opang, Ilham,
Jajang, terima kasih yang tulus atas segala doa dan dukungannya. Mbak Tati dan Mas
Suryo, terima kasih atas segala dukungan dan bantuannya tak akan pernah kulupa.
Kusweni, terima kasih atas ketulusan dan keikhlasan menjaga dan menemani anakanakku.
Teman-teman Program Pasca Sarjana Biokimia, FMIPA-IPB, Purbowati,
Yosie dan Yuzda, semoga persahabatan yang telah terjalin akan terus berlanjut.
Terima kasih kepada semua pihak yang turut membantu di dalam penelitian
dan penulisan karya ilmiah ini yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu.
Penulis menyadari dengan sepenuhnya bahwa karya ilmiah yang telah dapat
diselesaikan ini masih jauh dari sempurna dan oleh sebab itu segala saran dan kritik
membangun yang diberikan terhadap karya ilmiah ini sangat bermanfaat bagi penulis
sebagai penunjang untuk penelitian lebih lanjut.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi kemajuan ilmu pengetahuan,
khususnya di negeri ini, dengan keanekaragaman hayatinya yang sangat beragam.
Bogor, 2 Juli 2005
Sri Sugiwati
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 22 Juni 1970 sebagai anak ketiga
dari lima bersaudara, dari pasangan H. Suwarno dan Hj. Sutari.
Pada tahun 1996, penulis menyelesaikan pendidikan sarjana di Jurusan Kimia,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA), Universitas Indonesia.
Pada tahun 1998, penulis menikah dengan Hari Satria Setiawan dan telah
dikaruniai seorang putra Muhamad Taufiq Irsyad dan seorang putri Lulu Alya
Setyowati.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar di Departemen Keperawatan Dasar dan
Dasar Keperawatan (DKKD) Fakultas Ilmu Keperawatan Universitas Indonesia sejak
tahun 1997 hingga sekarang. Pada tahun 2001 penulis mendapat kesempatan untuk
melanjutkan pendidikan ke Program Pascasarjana IPB pada Program Studi Biokimia.
Selama pendidikan penulis mendapatkan beasiswa dari BPPS DIKTI.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL …………………………………………………………...
ix
DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………..
x
DAFTAR LAMPIRAN ………………………………………………………
xii
PENDAHULUAN ……………………………………………………………
1
TINJAUAN PUSTAKA
Mahkota Dewa ……………………………………………………...........
Pencernaan dan Absorpsi Karbohidrat …………………………………..
Glikolisis, Jalur Metabolisme Utama Glukosa, Fruktosa dan Galaktosa ...
Hormon-Hormon yang Mempengaruhi Kadar Glukosa Darah ………….
Diabetes Mellitus (DM) ………………………………………………….
Klasifikasi DM …………………………………………………………..
Diagnosis DM ……………………………………………………………
Komplikasi DM ………………………………………………………….
Pengobatan DM ………………………………………………………….
Mekanisme Kerja Obat sebagai Inhibitor Reaksi Enzim ………………...
Uji Inhibisi Alfa-Glukosidase ……………………………………………
Penentuan Kadar Glukosa Darah dengan Glucose Test Strip ……………
Model Hewan Percobaan DM …………………………………………...
5
7
8
14
17
18
20
21
23
26
28
29
30
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat ……………………………………………................
Bahan dan Alat …………………………………………………………..
Sampel …………………………………………………………………...
Model Hewan Coba ……………………………………………………...
Rancangan Percobaan ……………………………………………………
Fraksinasi dan Ekstraksi …………………………………………………
Penapisan Fitokimia ……………………………………………………..
Uji Inhibisi Alfa-Glukosidase ……………………………………………
Brine Shrimp Lethality Test (BSLT) dengan Larva Udang
Artemia salina Leach. …………………………………………………….
Uji Aktivitas Antihiperglikemik dengan Tes Toleransi Glukosa Oral (TTGO)
dari Ekstrak Buah Tua Mahkota Dewa pada Hewan Coba Tikus ……….
31
31
32
32
32
33
34
36
38
39
HASIL DAN PEMBAHASAN
Fraksinasi dan Ekstraksi …………………………………………………
Penapisan Fitokimia ……………………………………………………..
Uji Inhibisi Alfa-Glukosidase …………………………………………...
Brine Shrimp Lethality Test (BSLT) dengan Larva Udang
Artemia salina Leach. …………………………………………………..
Uji Aktivitas Antihiperglikemik dengan Tes Toleransi Glukosa Oral (TTGO)
dari Ekstrak Buah Tua Mahkota Dewa pada Hewan Coba Tikus ……….
43
45
47
52
55
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan …………………………………………………………………
Saran ……………………………………………………………………..
63
64
DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………..
65
LAMPIRAN …………………………………………………………………
68
DAFTAR TABEL
Halaman
1
Sistem reaksi enzim untuk satu sampel dengan volume total 2 ml ……..
37
2
Persen rendemen hasil ekstraksi buah mahkota dewa dengan pelarut
metanol …………………………………………………………………
43
Persen rendemen hasil fraksinasi dari ekstrak metanol buah muda
mahkota dewa ………………………………………………………….
44
Persen rendemen hasil fraksinasi dari ekstrak metanol buah tua
mahkota dewa ………………………………………………………….
44
Persen rendemen hasil ekstraksi buah mahkota dewa yang diperoleh
dengan cara rebusan ……………………………………………………
45
Hasil uji toksisitas dengan metode BSLT terhadap berbagai ekstrak
buah tua dan buah muda mahkota dewa ………………….....................
54
3
4
5
6
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
Tanaman mahkota dewa [Phaleria macrocarpa (Scheff.)Boerl.] ……..
5
2
Pencernaan bertahap dari amilopektin atau glikogen oleh α-amilase
dan α(1→6)-glucosidase. α-Amilase pada saliva memutus ikatan
glikosida α(1→4) diantara unit maltosa dari amilopektin (atau
glikogen), tetapi tidak dapat memutus ikatan glikosida α(1→6) yang
terdapat pada titik percabangan (gambar atas). α(1→6) Glukosidase
di usus halus memutus ikatan glikosida α(1→6) pada titik percabangan,
yang membuka inti amilosa untuk pencernaan lebih lanjut oleh amilase
(gambar bawah) ………………………………………………………..
9
3
Jalur glikolisis ………………………………………………………….
10
4
Jalur masuk fruktosa ke dalam jalur glikolisis …………………………
12
5
Perubahan galaktosa menjadi glukosa …………………………………
13
6
Pengontrolan kadar glukosa darah oleh hormon yang disekresi pankreas,
insulin dan glukagon …………………………………………………...
14
Pengontrolan metabolisme glikogen. Fosforilasi menginaktifkan
glikogen sintase dan mengaktifkan fosforilase, yang menyebabkan
peningkatan glikogenesis dan penghambatan sintesis glikogen ………..
16
8
Struktur kimia Acarbose ……………………………………………….
25
9
Inhibisi reversibel kompetitif; inhibitor dan substrat berkompetisi pada
sisi aktif enzim. E = enzim; S = substrat; I = inhibitor; ES = kompleks
enzim substrat; EI = kompleks enzim inhibitor; P = produk ..................
27
Inhibisi reversibel non-kompetitif; inhibitor dan substrat terikat secara
bersama-sama. E = enzim; S = substrat; I = inhibitor; ES = kompleks
enzim substrat; EI = kompleks enzim inhibitor; ESI = kompleks enzim
substrat inhibitor; P = produk .................................................................
28
Persamaan reaksi enzimatik α-glukosidase dan p-nitrofenil-α-Dglukopiranosa ………………………………………………………….
28
7
10
11
12
Persamaan reaksi enzimatik glukosa dengan glukosa oksidase dan
Peroksidase …………………………………………………………….
29
13
Diagram alir penelitian …………………………………………………
33
14
Persen inhibisi terhadap enzim alfa-glukosidase dari ekstrak metanol,
ekstrak fraksi etil asetat, ekstrak fraksi n-butanol dan ekstrak fraksi air
dan ekstrak air hasil rebusan dari buah tua mahkota dewa …………….
48
Persen inhibisi terhadap enzim alfa-glukosidase dari ekstrak metanol,
ekstrak fraksi etil asetat, ekstrak fraksi n-butanol, ekstrak fraksi air
dan ekstrak air hasil rebusan dari buah muda mahkota dewa ………….
50
Kurva TGO pada penentuan kadar larutan sukrosa yang akan dicekok
ke tikus. Kelompok I dicekok larutan sukrosa 40% b/v; kelompok II =
60% b/v dan kelompok III = 80% b/v ………………………………….
57
Kurva TGO kelompok A1 (kelompok kontrol positif yang diperlakukan
sebagai kontrol negatif) dibandingkan dengan kelompok A2 (kelompok
kontrol positif) ………………………………………………………….
58
Kurva TGO kelompok B2 dan B3 (kelompok perlakuan yang dicekok
ekstrak rebusan buah tua dengan dosis masing-masing 6,20 x 10-4
mg/g BB tikus dan 1,24 x 10-3 mg/ g BB tikus) dibandingkan dengan
kelompok B1 (kelompok perlakuan B sebagai kontrol negatif) dan
kelompok A2 (kelompok kontrol positif) ………………………………
60
Kurva TGO kelompok C2 dan C3 (kelompok perlakuan yang dicekok
ekstrak fraksi n-butanol buah tua dengan dosis masing-masing
1,81 x 10-3 mg/ g BB tikus dan 3,62 x 10-3 mg/ g BB tikus)
dibandingkan dengan kelompok C1 (kelompok perlakuan C sebagai
kontrol negatif) dan kelompok A2 (kelompok kontrol positif) …………
61
15
16
17
18
19
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Gambar buah mahkota dewa …………………………………………..
68
2
Bagan fraksinasi dan ekstraksi buah tua dan buah muda mahkota
dewa …………………………………………………………………….
70
Hasil penapisan fitokimia pada berbagai ekstrak buah tua dan buah
muda mahkota dewa ……………………………………………………
71
Data absorbansi dan persen inhibisi hasil uji inhibisi terhadap enzim
alfa-glukosidase secara in vitro dari berbagai ekstrak buah tua
dan buah muda mahkota dewa …………………………………………
72
Data hasil uji BSLT dan nilai LC50 dari ekstrak buah tua dan buah muda
mahkota dewa ………………………………………………………….
77
Histogram persentase mortalitas larva udang Artemia salina Leach.
pada uji toksisitas dengan metode BSLT dari berbagai ekstrak buah
mahkota dewa ………………………………………………………….
82
Diagram alir percobaan uji aktivitas antihiperglikemik in vivo dari
ekstrak buah tua mahkota dewa dengan Tes Toleransi Glukosa Oral
(TTGO) pada model hewan coba tikus ………………………………..
83
Perhitungan dosis obat Acarbose (Glucobay tablet) yang dicekokkan
pada hewan coba tikus …………………………………………………
84
Perhitungan dosis ekstrak air hasil rebusan buah tua mahkota dewa
yang dicekokkan pada hewan coba tikus ………………………………
85
Perhitungan dosis ekstrak fraksi n-butanol buah tua mahkota dewa yang
dicekokkan pada hewan coba tikus ……………………………………
86
Data hasil pengukuran kadar glukosa darah pada percobaan penentuan
kadar larutan sukrosa yang dicekokkan ke hewan coba tikus ................
87
Data hasil pengukuran kadar glukosa darah pada kelompok kontrol positif
yang dicekok obat Acarbose (kelompok A) ……………………………
88
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Data hasil pengukuran kadar glukosa darah pada kelompok perlakuan
yang dicekok ekstrak air hasil rebusan buah tua mahkota dewa
(kelompok B) …………………………………………………………..
89
Data hasil pengukuran kadar glukosa darah pada kelompok perlakuan
yang dicekok ekstrak fraksi n-butanol buah tua mahkota dewa
(kelompok C) …………………………………………………………..
91
Hasil Analisis Ragam Faktorial 2x2 RAL kadar glukosa darah kelompok
hewan coba tikus pada uji aktivitas antihiperglikemik dengan
Tes Toleransi Glukosa Oral (TTGO) …………………………………..
93
Uji lanjut Duncan pada percobaan uji aktivitas antihiperglikemik
in vivo pada hewan coba tikus …………………………………………
94
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Diabetes Mellitus (DM) merupakan sekumpulan gejala yang timbul pada
seseorang, ditandai dengan kadar glukosa darah yang melebihi nilai normal
(hiperglikemia) akibat tubuh kekurangan insulin baik absolut maupun relatif
(Dalimartha 2003). DM merupakan masalah kesehatan yang serius di seluruh dunia.
Menurut laporan terakhir dari International Diabetes Federation (IDF) tahun 2003
penderita DM telah meningkat secara mengkhawatirkan. Global Diabetes Statistic
melaporkan tahun 2003 ada 194 juta orang di dunia yang terkena DM dan
diperkirakan jumlahnya akan meningkat sampai 333 juta orang pada tahun 2025.
Prevalensi DM di Indonesia sekitar 1,2% sampai 2,3% dari jumlah penduduk berusia
di atas 15 tahun (Dalimunthe 2004).
DM merupakan penyakit yang perlu diwaspadai karena dapat menyerang
semua golongan usia, semua tingkat sosial ekonomi, laki-laki maupun perempuan.
Beberapa faktor penyebab penyakit DM adalah faktor keturunan, adanya infeksi virus
dan bakteri, bahan kimia toksik seperti aloksan dan streptozotosin, dan nutrisi
berlebihan. Nutrisi berlebihan (overnutrition) terutama makanan berkolesterol dan
berkadar lemak tinggi, merupakan faktor resiko pertama yang diketahui
menyebabkan DM (Utami et al. 2003).
Pada penderita DM menahun yang tidak mengontrol kadar glukosa darahnya,
dapat terjadi komplikasi kronis, yang terutama disebabkan oleh kelainan pembuluh
2
darah seperti makroangiopati dan mikroangiopati. Kelainan pembuluh darah kecil
(mikroangiopati) dapat menimbulkan berbagai perubahan pada pembuluh darah
kapiler yang ada pada ginjal, mata, dan kaki. Akibatnya, timbul berbagai komplikasi
seperti pada kapiler glomerulus ginjal yang menyebabkan nefropati diabetik, pada
retina mata menyebabkan retinopati dan berakhir dengan kebutaan. Kelainan pada
pembuluh darah besar (makroangiopati) dapat menyebabkan terjadinya penyumbatan
pada pembuluh darah jantung yang menyebabkan penyakit jantung koroner.
Penyempitan pada pembuluh darah tungkai bawah dapat menyebabkan ulkus dan
gangren di kaki, sedangkan kelainan pada pembuluh darah otak menyebabkan
penyakit cerebrovaskuler yang mengakibatkan stroke (Dalimartha 2003).
DM merupakan penyakit yang tidak dapat disembuhkan, tetapi dapat
dikontrol dengan melakukan upaya-upaya seperti perencanaan diet, mempertahankan
bobot badan normal dan melakukan cukup olah raga. Obat hanya perlu diberikan, bila
setelah melakukan berbagai upaya tersebut secara maksimal tidak berhasil
mengendalikan kadar glukosa darah (Ganiswara et al. 1999). Ada dua macam obat
antihiperglikemik, yaitu berupa suntikan insulin dan obat antidiabetik oral yang
meliputi golongan sulfonilurea, biguanid, thiazolidinedion, dan inhibitor alfaglukosidase (Silva 2004).
Inhibitor alfa-glukosidase digunakan untuk mengobati DM tipe II. Berbeda
dengan sulfonilurea, obat golongan ini tidak meningkatkan sekresi insulin. Kerja
antihiperglikemik dari inhibitor alfa-glukosidase berasal dari inhibisi reversibel,
kompetitif terhadap enzim hidrolase alfa-amilase pankreatik dan enzim-enzim
pencernaan di usus halus seperti isomaltase, sukrase dan maltase. Enzim-enzim ini
3
berperan pada hidrolisis karbohidrat makanan menjadi glukosa dan monosakarida
lainnya. Pada penderita DM, inhibisi terhadap enzim ini menyebabkan penghambatan
absorpsi glukosa sehingga menurunkan keadaan hiperglikemia setelah makan (Slagle
2002; Bayer 2004)).
Beberapa jenis tanaman obat tradisional Indonesia yang secara empiris
digunakan sebagai antidiabetes telah diteliti memiliki aktivitas sebagai inhibitor
enzim alfa- glukosidase, diantaranya adalah biji alpukat, daun bungur, kulit jamblang,
daun salam, daun sukun, daun kesumba dan cocor bebek. Pada penapisan fitokimia,
tanaman tersebut memiliki kandungan senyawa golongan fenol (Sutedja 2003).
Terdapat beberapa jenis tanaman obat Indonesia lainnya yang secara empiris
digunakan sebagai antidiabetes, tetapi belum diteliti aktivitasnya sebagai inhibitor
alfa-glukosidase, salah satunya adalah mahkota dewa.
Mahkota dewa [Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.] merupakan tanaman
asli Indonesia yang berasal dari Papua. Umumnya dibudidayakan sebagai tanaman
hias atau tanaman peneduh, tetapi terkadang masih dapat dijumpai tumbuh liar di
daerah hutan pada ketinggian 10 m sampai 1.200 m di atas permukaan laut (Hutapea
et al. 1999; Winarto et al. 2003). Tanaman ini telah digunakan secara empirik untuk
mengatasi DM dan berbagai jenis penyakit lainnya seperti kanker, lever, jantung,
asam urat, rematik, ginjal, tekanan darah tinggi, eksim, jerawat, dan luka gigitan
serangga (Lisdawati 2002). Dari segi kandungan kimia, tumbuhan ini belum banyak
diketahui. Evaluasi fitokimia mahkota dewa telah dilakukan, yang antara lain
tumbuhan ini diduga mengandung alkaloid, terpenoid, saponin dan poliphenol
(Kardono 2003).
4
Untuk membuktikan secara ilmiah mengenai aktivitas antihiperglikemik dari
ekstrak buah mahkota dewa sebagai inhibitor alfa-glukosidase, maka dilakukan
penelitian in vitro dan in vivo. Penelitian in vitro dilakukan dengan menggunakan
ekstrak buah mahkota dewa sebagai inhibitor terhadap enzim alfa-glukosidase dan
p-nitrofenil α-D-glukopiranosa sebagai substrat. Penelitian in vivo dilakukan dengan
metode uji toleransi glukosa oral pada model hewan coba tikus putih jantan.
Penelitian ini bertujuan menguji aktivitas inhibisi dan membandingkan
efektifitas inhibisi terhadap enzim alfa-gukosidase in vitro dari berbagai ekstrak buah
muda dan buah tua mahkota dewa secara. Selanjutnya, menguji aktivitas
antihiperglikemik in vivo dari ekstrak buah tua dengan metode uji toleransi glukosa
oral pada hewan coba tikus putih.
Hipotesis dari penelitian ini adalah ekstrak buah mahkota dewa dapat
menginhibisi enzim alfa-gukosidase baik in vitro maupun in vivo.
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan pembuktian ilmiah mengenai
aktivitas antihiperglikemik pada DM tipe II dari buah mahkota dewa, sehingga
penggunaannya sebagai obat antidiabetes dapat dipertanggungjawabkan secara
medik. Manfaat lain dari penelitian ini adalah diharapkan dapat meningkatkan
penggunaan mahkota dewa sebagai obat antidiabetes alternatif bagi masyarakat
terutama masyarakat pedesaan dimana tidak tersedia obat jadi atau karena tidak
terjangkau oleh daya beli masyarakat.
5
TINJAUAN PUSTAKA
Mahkota Dewa
Mahkota dewa [Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.] merupakan tanaman
asli Indonesia yang berasal dari Papua. Umumnya dibudidayakan sebagai tanaman
hias atau tanaman peneduh, tetapi terkadang masih dapat dijumpai tumbuh liar di
daerah hutan pada ketinggian 10 m sampai 1.200 m di atas permukaan laut dengan
curah hujan rata-rata 1.000-2.500 mm/tahun. Tanaman ini memiliki nama sinonim
Phaleria papuana Warb. Var. Wichannii (Val.) Back., nama daerah Simalakama
(Sumatra), Makuto dewo (Jawa) (Hutapea et al. 1999; Winarto et al. 2003).
Gambar 1. Tanaman Mahkota dewa [Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.]
Berdasarkan taksonomi tumbuhan, mahkota dewa diklasifikasikan sebagai
berikut (Hutapea et al 1999; Winarto et al. 2003) :
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Spermathophyta
Subdivisi
: Angiospermae
6
Kelas
: Dicotyledoneae
Bangsa
: Thymelaeales
Suku
: Thymelaeaceae
Marga
: Phaleria
Spesies
: Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl atau Phaleria
papuana Warb var. Winchannii (Val) Back
Morfologi tanaman ini cukup sempurna karena memiliki batang, daun, bunga,
dan buah. Buah mahkota dewa terdiri dari kulit, daging, cangkang, dan biji. Buah saat
masih muda berwarna hijau muda, tetapi akan berubah menjadi merah marun saat
sudah tua. Ukuran buahnya bervariasi, dari sebesar telur ayam kampung hingga
sebesar apel merah. Ketebalan kulit berkisar 0,5-1,0 mm. Daging buah berwarna
putih dengan ketebalan bervariasi, tergantung ukuran buah (Hutapea et al 1999;
Winarto et al. 2003).
Tanaman ini telah digunakan secara empiris untuk mengatasi berbagai jenis
penyakit seperti kanker, lever, jantung, kencing manis (diabetes), asam urat, rematik,
ginjal, tekanan darah tinggi, eksim, jerawat, dan luka gigitan serangga. Pemakaiannya
dapat digunakan sebagai obat dalam dengan cara dimakan maupun diminum atau
sebagai obat luar dengan cara dioleskan atau dilulurkan (Lisdawati 2002).
Dari segi kandungan kimia, tumbuhan ini belum banyak diketahui. Evaluasi
fitokimia mahkota dewa telah dilakukan, yang antara lain tumbuhan ini diduga
mengandung alkaloid, terpenoid, saponin dan poliphenol. Buahnya banyak
mengandung berbagai jenis lipid, yang terkonsentrasi pada biji. Sedangkan getahnya
mengandung senyawa-senyawa anti-insekta terutama terhadap kumbang tenebrinoid.
7
Senyawa-senyawa dalam getah antara lain toluquinone, ethylquinone, asam oktanoat,
1-nonene, 1-undecene, 1-pentadecene, 1-heptadene, dan 6-alkyl-1-4-naphtoquinone
(Kardono 2003). Dari daging buah mahkota dewa, telah diisolasi beberapa senyawa
antikanker (sitostatika), salah satunya adalah suatu lignan, dengan rumus molekul
C6H20O6
dan
struktur
molekulnya
5-[4(4-methoxy-phenyl-tetrahydrofuro-[3,4-
c]furan-1-yl]-benzene-1,2,3-triol (Lisdawati 2002).
Pencernaan dan Absorpsi Karbohidrat
Pencernaan karbohidrat (pati dan glikogen) dari makanan, sudah dimulai di
dalam mulut, oleh adanya enzim alfa-amilase yang dihasilkan oleh kelenjar saliva.
Enzim ini memutus ikatan glikosida α(1→4) pada polisakarida (Mathews dan van
Holde 2000).
Pencernaan karbohidrat selanjutnya, berlangsung di usus halus oleh adanya
enzim alfa-amilase pankreatik yang disekresi oleh pankreas. Alfa-amilase pankreatik
menghidrolisis amilosa menjadi maltosa dan glukosa, sedangkan amilopektin dan
glikogen
hanya
dihidrolisis
secara
parsial
menghasilkan
dekstrin,
seperti
diperlihatkan pada Gambar 2. Enzim ini tidak dapat menghidrolisis sempurna
amilopektin dan glikogen, karena tidak dapat memutus ikatan glikosida α(1→6) yang
terdapat pada titik percabangan. α(1→6)-Glukosidase (isomaltase) merupakan enzim
yang dapat memutus ikatan glikosida α(1→6) pada titik percabangan tersebut,
sehingga terbuka kembali gugus baru yang dihubungkan oleh ikatan glikosida
α(1→4) dan dapat dihidrolisis lebih lanjut oleh α-amilase hingga mencapai kembali
titik percabangan baru yang dihubungkan oleh ikatan glikosida α(1→6). Produk akhir
8
dari kerja kedua enzim ini secara bertahap adalah penguraian sempurna pati dan
glikogen menjadi maltosa dan glukosa. Maltosa dihidrolisis oleh maltase
menghasilkan 2 molekul glukosa. Selanjutnya, glukosa dan monosakarida lainnya
seperti fruktosa dan galaktosa yang merupakan hasil hidrolisis dari sukrosa dan
laktosa diabsorpsi dari usus halus dan dibawa ke hati melalui sirkulasi vena portal
(Mathews dan van Holde 2000).
Di dalam hati, lebih dari setengah glukosa yang ada disimpan sebagai
glikogen dan juga dioksidasi melalui jalur glikolisis untuk memenuhi kebutuhan
energi metabolik hati. Glukosa sisanya, memasuki kembali aliran darah sebagai
glukosa bebas untuk dibawa ke jaringan. Di otot, glukosa juga dioksidasi melalui
jalur glikolisis untuk menghasilkan energi dan disimpan sebagai glikogen, sedangkan
di jaringan adiposa, glukosa diubah menjadi asam lemak dan trigliserida (Schreiber
1984).
Glikolisis, Jalur Metabolisme Utama Glukosa, Fruktosa dan Galaktosa
Glikolisis merupakan jalur metabolisme utama bukan saja bagi glukosa tetapi
juga bagi monosakarida lainnya, seperti fruktosa dan galaktosa yang berasal dari
makanan. Pada jalur glikolisis, glukosa diubah menjadi piruvat melalui 10 tahapan
reaksi seperti diperlihatkan pada Gambar 3. Selanjutnya, piruvat diubah menjadi
asetil-KoA dan memasuki siklus asam sitrat yang dirangkai dengan rantai transport
elektron dan fosforilasi oksidatif menghasilkan energi kimia dalam bentuk ATP
(Schreiber 1984; Strayer 2000).
9
Gambar 2.
Pencernaan bertahap dari amilopektin atau glikogen oleh α-amilase dan
α(1→6)-glucosidase. α-Amilase pada saliva memutus ikatan glikosida
α(1→4) diantara unit maltosa dari amilopektin (atau glikogen), tetapi
tidak dapat memutus ikatan glikosida α(1→6) yang terdapat pada titik
percabangan (gambar atas). α(1→6) Glukosidase di usus halus memutus
ikatan glikosida α(1→6) pada titik percabangan, yang membuka inti
amilosa untuk pencernaan lebih lanjut oleh amilase (gambar bawah).
10
Gambar 3. Jalur glikolisis
11
Fruktosa, sebelum memasuki jalur glikolisis diubah terlebih dahulu menjadi
dihidroksiaseton fosfat, gliseraldehid 3-fosfat atau fruktosa 6-fosfat melalui dua jalur
reaksi yang berbeda, seperti diperlihatkan pada Gambar 4. Pada jalur pertama,
fruktosa difosforilasi menjadi fruktosa 1-fosfat oleh fruktokinase, yang selanjutnya
dipecah menjadi gliseraldehid dan dihidroksiaseton fosfat oleh fruktosa 1-fosfat
aldolase. Dihidroksiaseton fosfat merupakan intermediet glikolitik, sedangkan
gliseraldehid sebelum memasuki jalur glikolisis, difosforilasi oleh tirosin kinase
menjadi gliseraldehid 3-fosfat. Pada jalur kedua, fruktosa difosforilasi oleh
heksokinase menjadi fruktosa 6-fosfat yang merupakan intermediet glikolitik
(Schreiber 1984; Mathews dan van Holde 2000).
Galaktosa memasuki jalur glikolisis dalam bentuk glukosa 1-fosfat yang
merupakan intermediet glikolitik, melalui beberapa tahap reaksi seperti diperlihatkan
pada Gambar 5. Pada reaksi tahap pertama, galaktosa difosforilasi menjadi galaktosa
1-fosfat oleh galaktokinase. Galaktosa 1-fosfat kemudian bereaksi dengan UDPglukosa membentuk UDP-galaktosa, dengan melepaskan glukosa 1-fosfat. Reaksi ini
dikatalisis oleh galaktosa 1-fosfat uridil transferase. Selanjutnya, UDP-galaktosa
diubah kembali menjadi UDP-glukosa oleh UDP-galaktosa-4-epimerase (Schreber
1984; Mathews dan van Holde 2000).
12
Gambar 4. Jalur masuk fruktosa ke dalam jalur glikolisis.
13
Gambar 5. Perubahan galaktosa menjadi glukosa.
14
Hormon-Hormon yang Mempengaruhi Kadar Glukosa Darah
Pengontrolan kadar glukosa darah dipengaruhi oleh kerja dari beberapa
hormon, seperti insulin, glukagon dan epinefrin. Hormon insulin berperan dalam
menurunkan kadar glukosa darah, sedangkan glukagon dan epinefrin berperan
sebaliknya, yaitu meningkatkan kadar glukosa darah. Mekanisme pengontrolan kadar
glukosa darah oleh insulin dan glukagon diperlihatkan pada Gambar 6 (Mathews dan
van Holde 2000).
Gambar 6.
Pengontrolan kadar glukosa darah oleh hormon yang disekresi pankreas,
insulin dan glukagon.
Insulin
Insulin merupakan polipeptida berukuran 5,8 kilodalton, disintesis oleh sel
beta pulau Langerhans pankreas, yang disekresi sebagai respon terhadap peningkatan
kadar glukosa darah. Aksi insulin terutama pada tiga jaringan organ, yaitu hati, otot
15
dan jaringan adiposa. Aksi tersebut dapat berupa ambilan, penyimpanan, dan
penggunaan glukosa, yang meliputi aktifasi glikolisis di hati; peningkatan sintesis
asam lemak dan triasilgliserol di hati dan jaringan adiposa; inhibisi glukoneogenesis
di hati; peningkatan sintesis glikogen di hati dan otot serta peningkata
BUAH MAHKOTA DEWA [Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.]
SEBAGAI INHIBITOR ALFA-GLUKOSIDASE
in vitro DAN in vivo PADA TIKUS PUTIH
OLEH :
SRI SUGIWATI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2005
ABSTRAK
SRI SUGIWATI. Aktivitas Antihiperglikemik dari Ekstrak Buah Mahkota Dewa
[Phaleria macrocarpa (Scheff.)Boerl.] sebagai Inhibitor Alfa-Glukosidase in vitro
dan in vivo pada Tikus Putih. Dibimbing oleh MARIA BINTANG dan L. BROTO S.
KARDONO.
Inhibitor alfa-glukosidase merupakan obat antidiabetes oral yang digunakan
untuk mengobati Diabetes Mellitus (DM) tipe II. Kerja antihiperglikemik dari
inhibitor alfa glukosidase berasal dari inhibisi reversibel, kompetitif terhadap enzim
hidrolase alfa amilase pankreatik dan enzim-enzim pencernaan di usus halus seperti
isomaltase, sukrase dan maltase yang berperan pada hidrolisis karbohidrat makanan
menjadi glukosa dan monosakarida lainnya. Pada penderita DM, inhibisi terhadap
enzim ini menyebabkan penghambatan absorpsi glukosa sehingga menurunkan
keadaan hiperglikemia setelah makan. Penelitian ini bertujuan untuk menguji
aktivitas antihiperglikemik dari ekstrak buah mahkota dewa sebagai inhibitor alfaglukosidase in vitro dan in vivo.
Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahap, yaitu fraksinasi dan ekstraksi
buah tua dan buah muda mahkota dewa, penapisan fitokimia, uji inhibisi alfaglukosidase in vitro dan uji toksisitas dengan metode Brine Shrimp Lethality Test
(BSLT) terhadap berbagai ekstrak buah tua dan buah muda mahkota dewa, yang
dilanjutkan dengan uji aktivitas antihiperglikemik in vivo dari ekstrak buah tua
mahkota dewa dengan Tes Toleransi Glukosa Oral (TTGO) pada model hewan coba
tikus.
Percobaan uji inhibisi alfa-glukosidase in vitro dilakukan dengan
menggunakan enzim alfa-glukosidase dan p-nitrofenil α-D-glukopiranosa sebagai
substrat. Hasil percobaan menunjukkan bahwa ekstrak fraksi n-butanol dari buah tua
dan buah muda mahkota dewa memiliki aktivitas inhibisi paling tinggi diikuti ekstrak
fraksi etil asetat, ekstrak metanol dan ekstrak air hasil rebusan, sedangkan ekstrak air
hasil fraksinasi hampir tidak memiliki aktivitas inhibisi.
Pada uji toksisitas dengan metode BSLT diamati tingkat mortalitas larva
udang Artemia salina Leach yang disebabkan oleh ekstrak buah mahkota dewa. Data
yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan metode Sam berdasarkan perhitungan
jumlah larva yang mati dan hidup. Berdasarkan nilai LC50 dari hasil uji toksisitas
dengan BSLT, ekstrak buah muda mahkota dewa lebih toksik daripada ekstrak buah
tua, dengan toksisitas paling tinggi adalah ekstrak metanol diikuti ekstrak fraksi etil
asetat, ekstrak air hasil rebusan dan ekstrak fraksi n-butanol.
Pada percobaan uji aktivitas antihiperglikemik in vivo digunakan 15 ekor tikus
yang dibagi menjadi 3 kelompok perlakuan, yaitu kelompok kontrol positif yang
dicekok obat Acarbose, kelompok perlakuan yang dicekok ekstrak air hasil rebusan
buah tua dan kelompok perlakuan yang dicekok ekstrak fraksi n-butanol buah tua.
Hasil percobaan menunjukkan bahwa pemberian ekstrak air hasil rebusan buah tua
dengan dosis 6,20 x 10-4 mg/ g BB tikus dan 1,24 x 10-3 mg/ g BB tikus dan
ekstrak fraksi n-butanol buah tua dengan dosis 1,81 x 10-3 mg/ g BB tikus dan
3,62 x 10-3 mg/ g BB tikus dapat menurunkan kadar glukosa darah tikus setelah
pemberian larutan sukrosa 80% b/v dengan nilai yang tidak berbeda nyata dengan
Acarbose sebagai kontrol positif dengan dosis 1,00 x 10-3 mg/ g BB tikus.
Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa ekstrak fraksi n-butanol
buah muda dan buah tua mahkota dewa memiliki aktivitas antihiperglikemik in vitro
tertinggi terhadap inhibisi enzim alfa-glukosidase dan pada percobaan in vivo
menggunakan tikus putih, menunjukkan bahwa aktivitas antihiperglikemik dari
ekstrak fraksi n-butanol buah tua setara dengan ekstrak air hasil rebusan buah tua dan
Acarbose sebagai kontrol positif.
ABSTRACT
SRI SUGIWATI. Antihyperglycemic Activity of the Mahkota Dewa [Phaleria
macrocarpa (Scheff) Boerl.] Fruit Extracts as Alpha-Glucosidase Inhibitor by in vitro
and in vivo Experiments in the White Rats. Under the direction of MARIA
BINTANG and L. BROTO S. KARDONO.
Alpha-glucosidase inhibitor is an oral antidiabetes for use in the management
of type 2 diabetes mellitus. The antihyperglycemic activity of alpha-glucosidase
inhibitor resulted from a competitive, reversible inhibition of hydrolase enzymes,
pancreatic alpha-amylase and intestinal digestion enzymes (i.e., isomaltase, sucrase
and maltase) which hydrolyzed dietary carbohydrates to glucose and other
monosaccharides. In diabetic patients, inhibition of these enzymes result in a delayed
glucose absorption and a lowering of postprandial hyperglycemia. The purpose of this
research is to study the antihyperglycemic activity of the fruit extracts of Phaleria
macrocarpa (Scheff) Boerl. as alpha glucosidase inhibitor by in vitro and in vivo
experiments.
The research is performed in several steps: fractionation and extraction of the
ripe and unripe fruits, phytochemistry test of the fruit extracts, alpha-glucosidase
inhibition test by in vitro experiment, toxicity test of the fruit extracts by using BSLT
method and antihyperglycemic activity test by in vivo experiment with Oral Glucose
Tolerance Test (OGTT) in the white rats.
The alpha-glucosidase inhibition test in vitro is performed by using alphaglucosidase enzyme and substrate p-nitrophenyl α-D-glucopyranosa. The result of
these experiment showed that n-butanol fraction extract of the ripe and unripe fruits
have the highest activity followed by ethyl acetate fraction extract, methanol extract
and water extract from the boiled of the ripe and unripe fruits. The water fraction
extract of ripe and unripe fruits do not have any significant inhibition activity.
Brine Shrimp Lethality Test (BSLT) method used the shrimp larvas of
Artemia salina Leach to study the mortality effect that caused by the fruit extracts of
phaleria macrocarpa. The data obtained was analyzed by using Sam’s method. Based
on the LC50 value from the result of BSLT method, the unripe fruit extracts are more
toxic than the ripe fruit extracts, with the highest toxicity is methanol extract followed
by ethyl acetate fraction extract, boiled water extract and n-butanol fraction extract.
In the antihyperglycemic activity test by in vivo experiment is used fifteen rats
which are divided into three treatment groups: the positive control group which is
given Acarbose drug, the treatment group which is given the water extract from the
boiled ripe fruit and the treatment group which is given the n-butanol fraction extract
of ripe fruit. The result of this experiment indicated that giving the water extract from
the boiled ripe fruit with dose of 6.20 x 10-4 mg/ g rat and 1.24 x 10-3 mg/ g rat and
the n-butanol fraction extract of ripe fruit with dose of 1.81 x 10-3 mg/ g rat and
3.62 x 10-3 mg/ g rat decreased the blood glucose concentration of rats after giving
80% w/v sucrose solution treated rats, that were comparable to those of Acarbose
with dose of 1.00 x 10-3 mg/ g rat as the positive control.
The conclusion of this research is the n-butanol fraction extract of the ripe and
unripe fruits of Phaleria macrocarpa (Scheff) Boerl. have the highest
antihyperglycemic activity by in vitro experiment to inhibition of alpha-glucosidase
enzyme and by in vivo experiment in the white rats showed that antihyperglycemic
activity from the n-butanol fraction extract of the ripe fruit is the same as the water
extract from the boiled ripe fruit and Acarbose as the positive control.
Judul Tesis
:
Nama
:
NRP
:
Program Studi :
Aktivitas Antihiperglikemik dari Ekstrak Buah Mahkota Dewa
[Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.] sebagai Inhibitor AlfaGlukosidase in vitro dan in vivo pada Tikus Putih
Sri Sugiwati
G135010011
Biokimia
Menyetujui,
1. Komisi Pembimbing
Prof. Dr. drh. Maria Bintang, MS
Ketua
L. Broto S. Kardono, Apt. Ph.D, APU
Anggota
Mengetahui,
2. Ketua Program Studi Biokimia
3. Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Norman R. Azwar
Prof. Dr. Ir. Syafrida Manuwoto, M.Sc
Tanggal ujian : 14 Juni 2005
Tanggal lulus :
PRAKATA
Berangkat dari suatu perasaan dari lubuk hati yang terdalam,
yang tak terungkap dengan kata-kata tentang keikhlasan hati dari orang-orang terdekat, yang selalu
setia dan penuh kasih sayang menemani dan membimbingku dalam menapaki jalan menuju cita.
Kupersembahkan karya utama ini kepada
Ibu dan Bapak tercinta
Kakak-Kakak dan Adik-Adikku tersayang
Suami dan belahan hatiku terkasih
Di awal kata tak akan pernah kulupa, untuk memanjatkan puji syukur yang
terdalam kehadirat Alloh SWT Yang Maharohman dan Maharohim sehingga penulis
dapat menyelesaikan karya ilmiah dengan judul “Aktivitas Antihiperglikemik dari
Ekstrak Buah Mahkota Dewa [Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.] sebagai
Inhibitor Alfa-Glukosidase in vitro dan in vivo pada Tikus Putih”.
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang tulus penulis sampaikan kepada
Ibu Prof. Dr. drh. Maria Bintang, MS sebagai pembimbing I dan Bapak Leonardus
Broto Sugeng Kardono, Apt. Ph.D, APU sebagai pembimbing II, yang telah
meluangkan waktu memberikan bimbingan, saran, dukungan dan semangat bagi
penulis sehingga penelitian dan penulisan karya ilmiah ini dapat diselesaikan dengan
baik.
Terima kasih yang sebesar-besarnya juga penulis sampaikan kepada seluruh
staf Laboratorium Bahan Alam, Pusat Penelitian Kimia Terapan LIPI, PUSPIPTEK
Serpong, terutama kepada Ibu Dra. Puspa Dewi, MSc atas bantuan sarana dan
prasarana penelitian. Kepada mbak Mimin, mbak Risna, Lala dan Bapak Achmad,
terima kasih atas segala bantuan dan bimbingannya di lapangan selama pelaksanaan
penelitian.
Kepada Bapak dan Ibundaku tercinta, terima kasih yang tak terhingga atas
segala doa dan bimbingannya yang tiada pernah putus-putusnya diberikan kepada
penulis dengan penuh kasih dan sayang.
Kepada suamiku, mas Hari Satria dan belahan hatiku, Opik dan Lulu, terima
kasih yang amat sangat atas segala doa, pengorbanan, dukungan dan pengertiannya
selama ini.
Kepada kakak-kakak dan adik-adikku, mbak Wiwik, Kak Almutholib, Ani,
Didi, Herningwang, Parno, keponakan-keponakanku Indri, Arif, Opang, Ilham,
Jajang, terima kasih yang tulus atas segala doa dan dukungannya. Mbak Tati dan Mas
Suryo, terima kasih atas segala dukungan dan bantuannya tak akan pernah kulupa.
Kusweni, terima kasih atas ketulusan dan keikhlasan menjaga dan menemani anakanakku.
Teman-teman Program Pasca Sarjana Biokimia, FMIPA-IPB, Purbowati,
Yosie dan Yuzda, semoga persahabatan yang telah terjalin akan terus berlanjut.
Terima kasih kepada semua pihak yang turut membantu di dalam penelitian
dan penulisan karya ilmiah ini yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu.
Penulis menyadari dengan sepenuhnya bahwa karya ilmiah yang telah dapat
diselesaikan ini masih jauh dari sempurna dan oleh sebab itu segala saran dan kritik
membangun yang diberikan terhadap karya ilmiah ini sangat bermanfaat bagi penulis
sebagai penunjang untuk penelitian lebih lanjut.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi kemajuan ilmu pengetahuan,
khususnya di negeri ini, dengan keanekaragaman hayatinya yang sangat beragam.
Bogor, 2 Juli 2005
Sri Sugiwati
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 22 Juni 1970 sebagai anak ketiga
dari lima bersaudara, dari pasangan H. Suwarno dan Hj. Sutari.
Pada tahun 1996, penulis menyelesaikan pendidikan sarjana di Jurusan Kimia,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA), Universitas Indonesia.
Pada tahun 1998, penulis menikah dengan Hari Satria Setiawan dan telah
dikaruniai seorang putra Muhamad Taufiq Irsyad dan seorang putri Lulu Alya
Setyowati.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar di Departemen Keperawatan Dasar dan
Dasar Keperawatan (DKKD) Fakultas Ilmu Keperawatan Universitas Indonesia sejak
tahun 1997 hingga sekarang. Pada tahun 2001 penulis mendapat kesempatan untuk
melanjutkan pendidikan ke Program Pascasarjana IPB pada Program Studi Biokimia.
Selama pendidikan penulis mendapatkan beasiswa dari BPPS DIKTI.
AKTIVITAS ANTIHIPERGLIKEMIK DARI EKSTRAK
BUAH MAHKOTA DEWA [Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.]
SEBAGAI INHIBITOR ALFA-GLUKOSIDASE
in vitro DAN in vivo PADA TIKUS PUTIH
OLEH :
SRI SUGIWATI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2005
ABSTRAK
SRI SUGIWATI. Aktivitas Antihiperglikemik dari Ekstrak Buah Mahkota Dewa
[Phaleria macrocarpa (Scheff.)Boerl.] sebagai Inhibitor Alfa-Glukosidase in vitro
dan in vivo pada Tikus Putih. Dibimbing oleh MARIA BINTANG dan L. BROTO S.
KARDONO.
Inhibitor alfa-glukosidase merupakan obat antidiabetes oral yang digunakan
untuk mengobati Diabetes Mellitus (DM) tipe II. Kerja antihiperglikemik dari
inhibitor alfa glukosidase berasal dari inhibisi reversibel, kompetitif terhadap enzim
hidrolase alfa amilase pankreatik dan enzim-enzim pencernaan di usus halus seperti
isomaltase, sukrase dan maltase yang berperan pada hidrolisis karbohidrat makanan
menjadi glukosa dan monosakarida lainnya. Pada penderita DM, inhibisi terhadap
enzim ini menyebabkan penghambatan absorpsi glukosa sehingga menurunkan
keadaan hiperglikemia setelah makan. Penelitian ini bertujuan untuk menguji
aktivitas antihiperglikemik dari ekstrak buah mahkota dewa sebagai inhibitor alfaglukosidase in vitro dan in vivo.
Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahap, yaitu fraksinasi dan ekstraksi
buah tua dan buah muda mahkota dewa, penapisan fitokimia, uji inhibisi alfaglukosidase in vitro dan uji toksisitas dengan metode Brine Shrimp Lethality Test
(BSLT) terhadap berbagai ekstrak buah tua dan buah muda mahkota dewa, yang
dilanjutkan dengan uji aktivitas antihiperglikemik in vivo dari ekstrak buah tua
mahkota dewa dengan Tes Toleransi Glukosa Oral (TTGO) pada model hewan coba
tikus.
Percobaan uji inhibisi alfa-glukosidase in vitro dilakukan dengan
menggunakan enzim alfa-glukosidase dan p-nitrofenil α-D-glukopiranosa sebagai
substrat. Hasil percobaan menunjukkan bahwa ekstrak fraksi n-butanol dari buah tua
dan buah muda mahkota dewa memiliki aktivitas inhibisi paling tinggi diikuti ekstrak
fraksi etil asetat, ekstrak metanol dan ekstrak air hasil rebusan, sedangkan ekstrak air
hasil fraksinasi hampir tidak memiliki aktivitas inhibisi.
Pada uji toksisitas dengan metode BSLT diamati tingkat mortalitas larva
udang Artemia salina Leach yang disebabkan oleh ekstrak buah mahkota dewa. Data
yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan metode Sam berdasarkan perhitungan
jumlah larva yang mati dan hidup. Berdasarkan nilai LC50 dari hasil uji toksisitas
dengan BSLT, ekstrak buah muda mahkota dewa lebih toksik daripada ekstrak buah
tua, dengan toksisitas paling tinggi adalah ekstrak metanol diikuti ekstrak fraksi etil
asetat, ekstrak air hasil rebusan dan ekstrak fraksi n-butanol.
Pada percobaan uji aktivitas antihiperglikemik in vivo digunakan 15 ekor tikus
yang dibagi menjadi 3 kelompok perlakuan, yaitu kelompok kontrol positif yang
dicekok obat Acarbose, kelompok perlakuan yang dicekok ekstrak air hasil rebusan
buah tua dan kelompok perlakuan yang dicekok ekstrak fraksi n-butanol buah tua.
Hasil percobaan menunjukkan bahwa pemberian ekstrak air hasil rebusan buah tua
dengan dosis 6,20 x 10-4 mg/ g BB tikus dan 1,24 x 10-3 mg/ g BB tikus dan
ekstrak fraksi n-butanol buah tua dengan dosis 1,81 x 10-3 mg/ g BB tikus dan
3,62 x 10-3 mg/ g BB tikus dapat menurunkan kadar glukosa darah tikus setelah
pemberian larutan sukrosa 80% b/v dengan nilai yang tidak berbeda nyata dengan
Acarbose sebagai kontrol positif dengan dosis 1,00 x 10-3 mg/ g BB tikus.
Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa ekstrak fraksi n-butanol
buah muda dan buah tua mahkota dewa memiliki aktivitas antihiperglikemik in vitro
tertinggi terhadap inhibisi enzim alfa-glukosidase dan pada percobaan in vivo
menggunakan tikus putih, menunjukkan bahwa aktivitas antihiperglikemik dari
ekstrak fraksi n-butanol buah tua setara dengan ekstrak air hasil rebusan buah tua dan
Acarbose sebagai kontrol positif.
ABSTRACT
SRI SUGIWATI. Antihyperglycemic Activity of the Mahkota Dewa [Phaleria
macrocarpa (Scheff) Boerl.] Fruit Extracts as Alpha-Glucosidase Inhibitor by in vitro
and in vivo Experiments in the White Rats. Under the direction of MARIA
BINTANG and L. BROTO S. KARDONO.
Alpha-glucosidase inhibitor is an oral antidiabetes for use in the management
of type 2 diabetes mellitus. The antihyperglycemic activity of alpha-glucosidase
inhibitor resulted from a competitive, reversible inhibition of hydrolase enzymes,
pancreatic alpha-amylase and intestinal digestion enzymes (i.e., isomaltase, sucrase
and maltase) which hydrolyzed dietary carbohydrates to glucose and other
monosaccharides. In diabetic patients, inhibition of these enzymes result in a delayed
glucose absorption and a lowering of postprandial hyperglycemia. The purpose of this
research is to study the antihyperglycemic activity of the fruit extracts of Phaleria
macrocarpa (Scheff) Boerl. as alpha glucosidase inhibitor by in vitro and in vivo
experiments.
The research is performed in several steps: fractionation and extraction of the
ripe and unripe fruits, phytochemistry test of the fruit extracts, alpha-glucosidase
inhibition test by in vitro experiment, toxicity test of the fruit extracts by using BSLT
method and antihyperglycemic activity test by in vivo experiment with Oral Glucose
Tolerance Test (OGTT) in the white rats.
The alpha-glucosidase inhibition test in vitro is performed by using alphaglucosidase enzyme and substrate p-nitrophenyl α-D-glucopyranosa. The result of
these experiment showed that n-butanol fraction extract of the ripe and unripe fruits
have the highest activity followed by ethyl acetate fraction extract, methanol extract
and water extract from the boiled of the ripe and unripe fruits. The water fraction
extract of ripe and unripe fruits do not have any significant inhibition activity.
Brine Shrimp Lethality Test (BSLT) method used the shrimp larvas of
Artemia salina Leach to study the mortality effect that caused by the fruit extracts of
phaleria macrocarpa. The data obtained was analyzed by using Sam’s method. Based
on the LC50 value from the result of BSLT method, the unripe fruit extracts are more
toxic than the ripe fruit extracts, with the highest toxicity is methanol extract followed
by ethyl acetate fraction extract, boiled water extract and n-butanol fraction extract.
In the antihyperglycemic activity test by in vivo experiment is used fifteen rats
which are divided into three treatment groups: the positive control group which is
given Acarbose drug, the treatment group which is given the water extract from the
boiled ripe fruit and the treatment group which is given the n-butanol fraction extract
of ripe fruit. The result of this experiment indicated that giving the water extract from
the boiled ripe fruit with dose of 6.20 x 10-4 mg/ g rat and 1.24 x 10-3 mg/ g rat and
the n-butanol fraction extract of ripe fruit with dose of 1.81 x 10-3 mg/ g rat and
3.62 x 10-3 mg/ g rat decreased the blood glucose concentration of rats after giving
80% w/v sucrose solution treated rats, that were comparable to those of Acarbose
with dose of 1.00 x 10-3 mg/ g rat as the positive control.
The conclusion of this research is the n-butanol fraction extract of the ripe and
unripe fruits of Phaleria macrocarpa (Scheff) Boerl. have the highest
antihyperglycemic activity by in vitro experiment to inhibition of alpha-glucosidase
enzyme and by in vivo experiment in the white rats showed that antihyperglycemic
activity from the n-butanol fraction extract of the ripe fruit is the same as the water
extract from the boiled ripe fruit and Acarbose as the positive control.
Judul Tesis
:
Nama
:
NRP
:
Program Studi :
Aktivitas Antihiperglikemik dari Ekstrak Buah Mahkota Dewa
[Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.] sebagai Inhibitor AlfaGlukosidase in vitro dan in vivo pada Tikus Putih
Sri Sugiwati
G135010011
Biokimia
Menyetujui,
1. Komisi Pembimbing
Prof. Dr. drh. Maria Bintang, MS
Ketua
L. Broto S. Kardono, Apt. Ph.D, APU
Anggota
Mengetahui,
2. Ketua Program Studi Biokimia
3. Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Norman R. Azwar
Prof. Dr. Ir. Syafrida Manuwoto, M.Sc
Tanggal ujian : 14 Juni 2005
Tanggal lulus :
PRAKATA
Berangkat dari suatu perasaan dari lubuk hati yang terdalam,
yang tak terungkap dengan kata-kata tentang keikhlasan hati dari orang-orang terdekat, yang selalu
setia dan penuh kasih sayang menemani dan membimbingku dalam menapaki jalan menuju cita.
Kupersembahkan karya utama ini kepada
Ibu dan Bapak tercinta
Kakak-Kakak dan Adik-Adikku tersayang
Suami dan belahan hatiku terkasih
Di awal kata tak akan pernah kulupa, untuk memanjatkan puji syukur yang
terdalam kehadirat Alloh SWT Yang Maharohman dan Maharohim sehingga penulis
dapat menyelesaikan karya ilmiah dengan judul “Aktivitas Antihiperglikemik dari
Ekstrak Buah Mahkota Dewa [Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.] sebagai
Inhibitor Alfa-Glukosidase in vitro dan in vivo pada Tikus Putih”.
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang tulus penulis sampaikan kepada
Ibu Prof. Dr. drh. Maria Bintang, MS sebagai pembimbing I dan Bapak Leonardus
Broto Sugeng Kardono, Apt. Ph.D, APU sebagai pembimbing II, yang telah
meluangkan waktu memberikan bimbingan, saran, dukungan dan semangat bagi
penulis sehingga penelitian dan penulisan karya ilmiah ini dapat diselesaikan dengan
baik.
Terima kasih yang sebesar-besarnya juga penulis sampaikan kepada seluruh
staf Laboratorium Bahan Alam, Pusat Penelitian Kimia Terapan LIPI, PUSPIPTEK
Serpong, terutama kepada Ibu Dra. Puspa Dewi, MSc atas bantuan sarana dan
prasarana penelitian. Kepada mbak Mimin, mbak Risna, Lala dan Bapak Achmad,
terima kasih atas segala bantuan dan bimbingannya di lapangan selama pelaksanaan
penelitian.
Kepada Bapak dan Ibundaku tercinta, terima kasih yang tak terhingga atas
segala doa dan bimbingannya yang tiada pernah putus-putusnya diberikan kepada
penulis dengan penuh kasih dan sayang.
Kepada suamiku, mas Hari Satria dan belahan hatiku, Opik dan Lulu, terima
kasih yang amat sangat atas segala doa, pengorbanan, dukungan dan pengertiannya
selama ini.
Kepada kakak-kakak dan adik-adikku, mbak Wiwik, Kak Almutholib, Ani,
Didi, Herningwang, Parno, keponakan-keponakanku Indri, Arif, Opang, Ilham,
Jajang, terima kasih yang tulus atas segala doa dan dukungannya. Mbak Tati dan Mas
Suryo, terima kasih atas segala dukungan dan bantuannya tak akan pernah kulupa.
Kusweni, terima kasih atas ketulusan dan keikhlasan menjaga dan menemani anakanakku.
Teman-teman Program Pasca Sarjana Biokimia, FMIPA-IPB, Purbowati,
Yosie dan Yuzda, semoga persahabatan yang telah terjalin akan terus berlanjut.
Terima kasih kepada semua pihak yang turut membantu di dalam penelitian
dan penulisan karya ilmiah ini yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu.
Penulis menyadari dengan sepenuhnya bahwa karya ilmiah yang telah dapat
diselesaikan ini masih jauh dari sempurna dan oleh sebab itu segala saran dan kritik
membangun yang diberikan terhadap karya ilmiah ini sangat bermanfaat bagi penulis
sebagai penunjang untuk penelitian lebih lanjut.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi kemajuan ilmu pengetahuan,
khususnya di negeri ini, dengan keanekaragaman hayatinya yang sangat beragam.
Bogor, 2 Juli 2005
Sri Sugiwati
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 22 Juni 1970 sebagai anak ketiga
dari lima bersaudara, dari pasangan H. Suwarno dan Hj. Sutari.
Pada tahun 1996, penulis menyelesaikan pendidikan sarjana di Jurusan Kimia,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA), Universitas Indonesia.
Pada tahun 1998, penulis menikah dengan Hari Satria Setiawan dan telah
dikaruniai seorang putra Muhamad Taufiq Irsyad dan seorang putri Lulu Alya
Setyowati.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar di Departemen Keperawatan Dasar dan
Dasar Keperawatan (DKKD) Fakultas Ilmu Keperawatan Universitas Indonesia sejak
tahun 1997 hingga sekarang. Pada tahun 2001 penulis mendapat kesempatan untuk
melanjutkan pendidikan ke Program Pascasarjana IPB pada Program Studi Biokimia.
Selama pendidikan penulis mendapatkan beasiswa dari BPPS DIKTI.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL …………………………………………………………...
ix
DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………..
x
DAFTAR LAMPIRAN ………………………………………………………
xii
PENDAHULUAN ……………………………………………………………
1
TINJAUAN PUSTAKA
Mahkota Dewa ……………………………………………………...........
Pencernaan dan Absorpsi Karbohidrat …………………………………..
Glikolisis, Jalur Metabolisme Utama Glukosa, Fruktosa dan Galaktosa ...
Hormon-Hormon yang Mempengaruhi Kadar Glukosa Darah ………….
Diabetes Mellitus (DM) ………………………………………………….
Klasifikasi DM …………………………………………………………..
Diagnosis DM ……………………………………………………………
Komplikasi DM ………………………………………………………….
Pengobatan DM ………………………………………………………….
Mekanisme Kerja Obat sebagai Inhibitor Reaksi Enzim ………………...
Uji Inhibisi Alfa-Glukosidase ……………………………………………
Penentuan Kadar Glukosa Darah dengan Glucose Test Strip ……………
Model Hewan Percobaan DM …………………………………………...
5
7
8
14
17
18
20
21
23
26
28
29
30
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat ……………………………………………................
Bahan dan Alat …………………………………………………………..
Sampel …………………………………………………………………...
Model Hewan Coba ……………………………………………………...
Rancangan Percobaan ……………………………………………………
Fraksinasi dan Ekstraksi …………………………………………………
Penapisan Fitokimia ……………………………………………………..
Uji Inhibisi Alfa-Glukosidase ……………………………………………
Brine Shrimp Lethality Test (BSLT) dengan Larva Udang
Artemia salina Leach. …………………………………………………….
Uji Aktivitas Antihiperglikemik dengan Tes Toleransi Glukosa Oral (TTGO)
dari Ekstrak Buah Tua Mahkota Dewa pada Hewan Coba Tikus ……….
31
31
32
32
32
33
34
36
38
39
HASIL DAN PEMBAHASAN
Fraksinasi dan Ekstraksi …………………………………………………
Penapisan Fitokimia ……………………………………………………..
Uji Inhibisi Alfa-Glukosidase …………………………………………...
Brine Shrimp Lethality Test (BSLT) dengan Larva Udang
Artemia salina Leach. …………………………………………………..
Uji Aktivitas Antihiperglikemik dengan Tes Toleransi Glukosa Oral (TTGO)
dari Ekstrak Buah Tua Mahkota Dewa pada Hewan Coba Tikus ……….
43
45
47
52
55
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan …………………………………………………………………
Saran ……………………………………………………………………..
63
64
DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………..
65
LAMPIRAN …………………………………………………………………
68
DAFTAR TABEL
Halaman
1
Sistem reaksi enzim untuk satu sampel dengan volume total 2 ml ……..
37
2
Persen rendemen hasil ekstraksi buah mahkota dewa dengan pelarut
metanol …………………………………………………………………
43
Persen rendemen hasil fraksinasi dari ekstrak metanol buah muda
mahkota dewa ………………………………………………………….
44
Persen rendemen hasil fraksinasi dari ekstrak metanol buah tua
mahkota dewa ………………………………………………………….
44
Persen rendemen hasil ekstraksi buah mahkota dewa yang diperoleh
dengan cara rebusan ……………………………………………………
45
Hasil uji toksisitas dengan metode BSLT terhadap berbagai ekstrak
buah tua dan buah muda mahkota dewa ………………….....................
54
3
4
5
6
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
Tanaman mahkota dewa [Phaleria macrocarpa (Scheff.)Boerl.] ……..
5
2
Pencernaan bertahap dari amilopektin atau glikogen oleh α-amilase
dan α(1→6)-glucosidase. α-Amilase pada saliva memutus ikatan
glikosida α(1→4) diantara unit maltosa dari amilopektin (atau
glikogen), tetapi tidak dapat memutus ikatan glikosida α(1→6) yang
terdapat pada titik percabangan (gambar atas). α(1→6) Glukosidase
di usus halus memutus ikatan glikosida α(1→6) pada titik percabangan,
yang membuka inti amilosa untuk pencernaan lebih lanjut oleh amilase
(gambar bawah) ………………………………………………………..
9
3
Jalur glikolisis ………………………………………………………….
10
4
Jalur masuk fruktosa ke dalam jalur glikolisis …………………………
12
5
Perubahan galaktosa menjadi glukosa …………………………………
13
6
Pengontrolan kadar glukosa darah oleh hormon yang disekresi pankreas,
insulin dan glukagon …………………………………………………...
14
Pengontrolan metabolisme glikogen. Fosforilasi menginaktifkan
glikogen sintase dan mengaktifkan fosforilase, yang menyebabkan
peningkatan glikogenesis dan penghambatan sintesis glikogen ………..
16
8
Struktur kimia Acarbose ……………………………………………….
25
9
Inhibisi reversibel kompetitif; inhibitor dan substrat berkompetisi pada
sisi aktif enzim. E = enzim; S = substrat; I = inhibitor; ES = kompleks
enzim substrat; EI = kompleks enzim inhibitor; P = produk ..................
27
Inhibisi reversibel non-kompetitif; inhibitor dan substrat terikat secara
bersama-sama. E = enzim; S = substrat; I = inhibitor; ES = kompleks
enzim substrat; EI = kompleks enzim inhibitor; ESI = kompleks enzim
substrat inhibitor; P = produk .................................................................
28
Persamaan reaksi enzimatik α-glukosidase dan p-nitrofenil-α-Dglukopiranosa ………………………………………………………….
28
7
10
11
12
Persamaan reaksi enzimatik glukosa dengan glukosa oksidase dan
Peroksidase …………………………………………………………….
29
13
Diagram alir penelitian …………………………………………………
33
14
Persen inhibisi terhadap enzim alfa-glukosidase dari ekstrak metanol,
ekstrak fraksi etil asetat, ekstrak fraksi n-butanol dan ekstrak fraksi air
dan ekstrak air hasil rebusan dari buah tua mahkota dewa …………….
48
Persen inhibisi terhadap enzim alfa-glukosidase dari ekstrak metanol,
ekstrak fraksi etil asetat, ekstrak fraksi n-butanol, ekstrak fraksi air
dan ekstrak air hasil rebusan dari buah muda mahkota dewa ………….
50
Kurva TGO pada penentuan kadar larutan sukrosa yang akan dicekok
ke tikus. Kelompok I dicekok larutan sukrosa 40% b/v; kelompok II =
60% b/v dan kelompok III = 80% b/v ………………………………….
57
Kurva TGO kelompok A1 (kelompok kontrol positif yang diperlakukan
sebagai kontrol negatif) dibandingkan dengan kelompok A2 (kelompok
kontrol positif) ………………………………………………………….
58
Kurva TGO kelompok B2 dan B3 (kelompok perlakuan yang dicekok
ekstrak rebusan buah tua dengan dosis masing-masing 6,20 x 10-4
mg/g BB tikus dan 1,24 x 10-3 mg/ g BB tikus) dibandingkan dengan
kelompok B1 (kelompok perlakuan B sebagai kontrol negatif) dan
kelompok A2 (kelompok kontrol positif) ………………………………
60
Kurva TGO kelompok C2 dan C3 (kelompok perlakuan yang dicekok
ekstrak fraksi n-butanol buah tua dengan dosis masing-masing
1,81 x 10-3 mg/ g BB tikus dan 3,62 x 10-3 mg/ g BB tikus)
dibandingkan dengan kelompok C1 (kelompok perlakuan C sebagai
kontrol negatif) dan kelompok A2 (kelompok kontrol positif) …………
61
15
16
17
18
19
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Gambar buah mahkota dewa …………………………………………..
68
2
Bagan fraksinasi dan ekstraksi buah tua dan buah muda mahkota
dewa …………………………………………………………………….
70
Hasil penapisan fitokimia pada berbagai ekstrak buah tua dan buah
muda mahkota dewa ……………………………………………………
71
Data absorbansi dan persen inhibisi hasil uji inhibisi terhadap enzim
alfa-glukosidase secara in vitro dari berbagai ekstrak buah tua
dan buah muda mahkota dewa …………………………………………
72
Data hasil uji BSLT dan nilai LC50 dari ekstrak buah tua dan buah muda
mahkota dewa ………………………………………………………….
77
Histogram persentase mortalitas larva udang Artemia salina Leach.
pada uji toksisitas dengan metode BSLT dari berbagai ekstrak buah
mahkota dewa ………………………………………………………….
82
Diagram alir percobaan uji aktivitas antihiperglikemik in vivo dari
ekstrak buah tua mahkota dewa dengan Tes Toleransi Glukosa Oral
(TTGO) pada model hewan coba tikus ………………………………..
83
Perhitungan dosis obat Acarbose (Glucobay tablet) yang dicekokkan
pada hewan coba tikus …………………………………………………
84
Perhitungan dosis ekstrak air hasil rebusan buah tua mahkota dewa
yang dicekokkan pada hewan coba tikus ………………………………
85
Perhitungan dosis ekstrak fraksi n-butanol buah tua mahkota dewa yang
dicekokkan pada hewan coba tikus ……………………………………
86
Data hasil pengukuran kadar glukosa darah pada percobaan penentuan
kadar larutan sukrosa yang dicekokkan ke hewan coba tikus ................
87
Data hasil pengukuran kadar glukosa darah pada kelompok kontrol positif
yang dicekok obat Acarbose (kelompok A) ……………………………
88
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Data hasil pengukuran kadar glukosa darah pada kelompok perlakuan
yang dicekok ekstrak air hasil rebusan buah tua mahkota dewa
(kelompok B) …………………………………………………………..
89
Data hasil pengukuran kadar glukosa darah pada kelompok perlakuan
yang dicekok ekstrak fraksi n-butanol buah tua mahkota dewa
(kelompok C) …………………………………………………………..
91
Hasil Analisis Ragam Faktorial 2x2 RAL kadar glukosa darah kelompok
hewan coba tikus pada uji aktivitas antihiperglikemik dengan
Tes Toleransi Glukosa Oral (TTGO) …………………………………..
93
Uji lanjut Duncan pada percobaan uji aktivitas antihiperglikemik
in vivo pada hewan coba tikus …………………………………………
94
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Diabetes Mellitus (DM) merupakan sekumpulan gejala yang timbul pada
seseorang, ditandai dengan kadar glukosa darah yang melebihi nilai normal
(hiperglikemia) akibat tubuh kekurangan insulin baik absolut maupun relatif
(Dalimartha 2003). DM merupakan masalah kesehatan yang serius di seluruh dunia.
Menurut laporan terakhir dari International Diabetes Federation (IDF) tahun 2003
penderita DM telah meningkat secara mengkhawatirkan. Global Diabetes Statistic
melaporkan tahun 2003 ada 194 juta orang di dunia yang terkena DM dan
diperkirakan jumlahnya akan meningkat sampai 333 juta orang pada tahun 2025.
Prevalensi DM di Indonesia sekitar 1,2% sampai 2,3% dari jumlah penduduk berusia
di atas 15 tahun (Dalimunthe 2004).
DM merupakan penyakit yang perlu diwaspadai karena dapat menyerang
semua golongan usia, semua tingkat sosial ekonomi, laki-laki maupun perempuan.
Beberapa faktor penyebab penyakit DM adalah faktor keturunan, adanya infeksi virus
dan bakteri, bahan kimia toksik seperti aloksan dan streptozotosin, dan nutrisi
berlebihan. Nutrisi berlebihan (overnutrition) terutama makanan berkolesterol dan
berkadar lemak tinggi, merupakan faktor resiko pertama yang diketahui
menyebabkan DM (Utami et al. 2003).
Pada penderita DM menahun yang tidak mengontrol kadar glukosa darahnya,
dapat terjadi komplikasi kronis, yang terutama disebabkan oleh kelainan pembuluh
2
darah seperti makroangiopati dan mikroangiopati. Kelainan pembuluh darah kecil
(mikroangiopati) dapat menimbulkan berbagai perubahan pada pembuluh darah
kapiler yang ada pada ginjal, mata, dan kaki. Akibatnya, timbul berbagai komplikasi
seperti pada kapiler glomerulus ginjal yang menyebabkan nefropati diabetik, pada
retina mata menyebabkan retinopati dan berakhir dengan kebutaan. Kelainan pada
pembuluh darah besar (makroangiopati) dapat menyebabkan terjadinya penyumbatan
pada pembuluh darah jantung yang menyebabkan penyakit jantung koroner.
Penyempitan pada pembuluh darah tungkai bawah dapat menyebabkan ulkus dan
gangren di kaki, sedangkan kelainan pada pembuluh darah otak menyebabkan
penyakit cerebrovaskuler yang mengakibatkan stroke (Dalimartha 2003).
DM merupakan penyakit yang tidak dapat disembuhkan, tetapi dapat
dikontrol dengan melakukan upaya-upaya seperti perencanaan diet, mempertahankan
bobot badan normal dan melakukan cukup olah raga. Obat hanya perlu diberikan, bila
setelah melakukan berbagai upaya tersebut secara maksimal tidak berhasil
mengendalikan kadar glukosa darah (Ganiswara et al. 1999). Ada dua macam obat
antihiperglikemik, yaitu berupa suntikan insulin dan obat antidiabetik oral yang
meliputi golongan sulfonilurea, biguanid, thiazolidinedion, dan inhibitor alfaglukosidase (Silva 2004).
Inhibitor alfa-glukosidase digunakan untuk mengobati DM tipe II. Berbeda
dengan sulfonilurea, obat golongan ini tidak meningkatkan sekresi insulin. Kerja
antihiperglikemik dari inhibitor alfa-glukosidase berasal dari inhibisi reversibel,
kompetitif terhadap enzim hidrolase alfa-amilase pankreatik dan enzim-enzim
pencernaan di usus halus seperti isomaltase, sukrase dan maltase. Enzim-enzim ini
3
berperan pada hidrolisis karbohidrat makanan menjadi glukosa dan monosakarida
lainnya. Pada penderita DM, inhibisi terhadap enzim ini menyebabkan penghambatan
absorpsi glukosa sehingga menurunkan keadaan hiperglikemia setelah makan (Slagle
2002; Bayer 2004)).
Beberapa jenis tanaman obat tradisional Indonesia yang secara empiris
digunakan sebagai antidiabetes telah diteliti memiliki aktivitas sebagai inhibitor
enzim alfa- glukosidase, diantaranya adalah biji alpukat, daun bungur, kulit jamblang,
daun salam, daun sukun, daun kesumba dan cocor bebek. Pada penapisan fitokimia,
tanaman tersebut memiliki kandungan senyawa golongan fenol (Sutedja 2003).
Terdapat beberapa jenis tanaman obat Indonesia lainnya yang secara empiris
digunakan sebagai antidiabetes, tetapi belum diteliti aktivitasnya sebagai inhibitor
alfa-glukosidase, salah satunya adalah mahkota dewa.
Mahkota dewa [Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.] merupakan tanaman
asli Indonesia yang berasal dari Papua. Umumnya dibudidayakan sebagai tanaman
hias atau tanaman peneduh, tetapi terkadang masih dapat dijumpai tumbuh liar di
daerah hutan pada ketinggian 10 m sampai 1.200 m di atas permukaan laut (Hutapea
et al. 1999; Winarto et al. 2003). Tanaman ini telah digunakan secara empirik untuk
mengatasi DM dan berbagai jenis penyakit lainnya seperti kanker, lever, jantung,
asam urat, rematik, ginjal, tekanan darah tinggi, eksim, jerawat, dan luka gigitan
serangga (Lisdawati 2002). Dari segi kandungan kimia, tumbuhan ini belum banyak
diketahui. Evaluasi fitokimia mahkota dewa telah dilakukan, yang antara lain
tumbuhan ini diduga mengandung alkaloid, terpenoid, saponin dan poliphenol
(Kardono 2003).
4
Untuk membuktikan secara ilmiah mengenai aktivitas antihiperglikemik dari
ekstrak buah mahkota dewa sebagai inhibitor alfa-glukosidase, maka dilakukan
penelitian in vitro dan in vivo. Penelitian in vitro dilakukan dengan menggunakan
ekstrak buah mahkota dewa sebagai inhibitor terhadap enzim alfa-glukosidase dan
p-nitrofenil α-D-glukopiranosa sebagai substrat. Penelitian in vivo dilakukan dengan
metode uji toleransi glukosa oral pada model hewan coba tikus putih jantan.
Penelitian ini bertujuan menguji aktivitas inhibisi dan membandingkan
efektifitas inhibisi terhadap enzim alfa-gukosidase in vitro dari berbagai ekstrak buah
muda dan buah tua mahkota dewa secara. Selanjutnya, menguji aktivitas
antihiperglikemik in vivo dari ekstrak buah tua dengan metode uji toleransi glukosa
oral pada hewan coba tikus putih.
Hipotesis dari penelitian ini adalah ekstrak buah mahkota dewa dapat
menginhibisi enzim alfa-gukosidase baik in vitro maupun in vivo.
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan pembuktian ilmiah mengenai
aktivitas antihiperglikemik pada DM tipe II dari buah mahkota dewa, sehingga
penggunaannya sebagai obat antidiabetes dapat dipertanggungjawabkan secara
medik. Manfaat lain dari penelitian ini adalah diharapkan dapat meningkatkan
penggunaan mahkota dewa sebagai obat antidiabetes alternatif bagi masyarakat
terutama masyarakat pedesaan dimana tidak tersedia obat jadi atau karena tidak
terjangkau oleh daya beli masyarakat.
5
TINJAUAN PUSTAKA
Mahkota Dewa
Mahkota dewa [Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.] merupakan tanaman
asli Indonesia yang berasal dari Papua. Umumnya dibudidayakan sebagai tanaman
hias atau tanaman peneduh, tetapi terkadang masih dapat dijumpai tumbuh liar di
daerah hutan pada ketinggian 10 m sampai 1.200 m di atas permukaan laut dengan
curah hujan rata-rata 1.000-2.500 mm/tahun. Tanaman ini memiliki nama sinonim
Phaleria papuana Warb. Var. Wichannii (Val.) Back., nama daerah Simalakama
(Sumatra), Makuto dewo (Jawa) (Hutapea et al. 1999; Winarto et al. 2003).
Gambar 1. Tanaman Mahkota dewa [Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl.]
Berdasarkan taksonomi tumbuhan, mahkota dewa diklasifikasikan sebagai
berikut (Hutapea et al 1999; Winarto et al. 2003) :
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Spermathophyta
Subdivisi
: Angiospermae
6
Kelas
: Dicotyledoneae
Bangsa
: Thymelaeales
Suku
: Thymelaeaceae
Marga
: Phaleria
Spesies
: Phaleria macrocarpa (Scheff.) Boerl atau Phaleria
papuana Warb var. Winchannii (Val) Back
Morfologi tanaman ini cukup sempurna karena memiliki batang, daun, bunga,
dan buah. Buah mahkota dewa terdiri dari kulit, daging, cangkang, dan biji. Buah saat
masih muda berwarna hijau muda, tetapi akan berubah menjadi merah marun saat
sudah tua. Ukuran buahnya bervariasi, dari sebesar telur ayam kampung hingga
sebesar apel merah. Ketebalan kulit berkisar 0,5-1,0 mm. Daging buah berwarna
putih dengan ketebalan bervariasi, tergantung ukuran buah (Hutapea et al 1999;
Winarto et al. 2003).
Tanaman ini telah digunakan secara empiris untuk mengatasi berbagai jenis
penyakit seperti kanker, lever, jantung, kencing manis (diabetes), asam urat, rematik,
ginjal, tekanan darah tinggi, eksim, jerawat, dan luka gigitan serangga. Pemakaiannya
dapat digunakan sebagai obat dalam dengan cara dimakan maupun diminum atau
sebagai obat luar dengan cara dioleskan atau dilulurkan (Lisdawati 2002).
Dari segi kandungan kimia, tumbuhan ini belum banyak diketahui. Evaluasi
fitokimia mahkota dewa telah dilakukan, yang antara lain tumbuhan ini diduga
mengandung alkaloid, terpenoid, saponin dan poliphenol. Buahnya banyak
mengandung berbagai jenis lipid, yang terkonsentrasi pada biji. Sedangkan getahnya
mengandung senyawa-senyawa anti-insekta terutama terhadap kumbang tenebrinoid.
7
Senyawa-senyawa dalam getah antara lain toluquinone, ethylquinone, asam oktanoat,
1-nonene, 1-undecene, 1-pentadecene, 1-heptadene, dan 6-alkyl-1-4-naphtoquinone
(Kardono 2003). Dari daging buah mahkota dewa, telah diisolasi beberapa senyawa
antikanker (sitostatika), salah satunya adalah suatu lignan, dengan rumus molekul
C6H20O6
dan
struktur
molekulnya
5-[4(4-methoxy-phenyl-tetrahydrofuro-[3,4-
c]furan-1-yl]-benzene-1,2,3-triol (Lisdawati 2002).
Pencernaan dan Absorpsi Karbohidrat
Pencernaan karbohidrat (pati dan glikogen) dari makanan, sudah dimulai di
dalam mulut, oleh adanya enzim alfa-amilase yang dihasilkan oleh kelenjar saliva.
Enzim ini memutus ikatan glikosida α(1→4) pada polisakarida (Mathews dan van
Holde 2000).
Pencernaan karbohidrat selanjutnya, berlangsung di usus halus oleh adanya
enzim alfa-amilase pankreatik yang disekresi oleh pankreas. Alfa-amilase pankreatik
menghidrolisis amilosa menjadi maltosa dan glukosa, sedangkan amilopektin dan
glikogen
hanya
dihidrolisis
secara
parsial
menghasilkan
dekstrin,
seperti
diperlihatkan pada Gambar 2. Enzim ini tidak dapat menghidrolisis sempurna
amilopektin dan glikogen, karena tidak dapat memutus ikatan glikosida α(1→6) yang
terdapat pada titik percabangan. α(1→6)-Glukosidase (isomaltase) merupakan enzim
yang dapat memutus ikatan glikosida α(1→6) pada titik percabangan tersebut,
sehingga terbuka kembali gugus baru yang dihubungkan oleh ikatan glikosida
α(1→4) dan dapat dihidrolisis lebih lanjut oleh α-amilase hingga mencapai kembali
titik percabangan baru yang dihubungkan oleh ikatan glikosida α(1→6). Produk akhir
8
dari kerja kedua enzim ini secara bertahap adalah penguraian sempurna pati dan
glikogen menjadi maltosa dan glukosa. Maltosa dihidrolisis oleh maltase
menghasilkan 2 molekul glukosa. Selanjutnya, glukosa dan monosakarida lainnya
seperti fruktosa dan galaktosa yang merupakan hasil hidrolisis dari sukrosa dan
laktosa diabsorpsi dari usus halus dan dibawa ke hati melalui sirkulasi vena portal
(Mathews dan van Holde 2000).
Di dalam hati, lebih dari setengah glukosa yang ada disimpan sebagai
glikogen dan juga dioksidasi melalui jalur glikolisis untuk memenuhi kebutuhan
energi metabolik hati. Glukosa sisanya, memasuki kembali aliran darah sebagai
glukosa bebas untuk dibawa ke jaringan. Di otot, glukosa juga dioksidasi melalui
jalur glikolisis untuk menghasilkan energi dan disimpan sebagai glikogen, sedangkan
di jaringan adiposa, glukosa diubah menjadi asam lemak dan trigliserida (Schreiber
1984).
Glikolisis, Jalur Metabolisme Utama Glukosa, Fruktosa dan Galaktosa
Glikolisis merupakan jalur metabolisme utama bukan saja bagi glukosa tetapi
juga bagi monosakarida lainnya, seperti fruktosa dan galaktosa yang berasal dari
makanan. Pada jalur glikolisis, glukosa diubah menjadi piruvat melalui 10 tahapan
reaksi seperti diperlihatkan pada Gambar 3. Selanjutnya, piruvat diubah menjadi
asetil-KoA dan memasuki siklus asam sitrat yang dirangkai dengan rantai transport
elektron dan fosforilasi oksidatif menghasilkan energi kimia dalam bentuk ATP
(Schreiber 1984; Strayer 2000).
9
Gambar 2.
Pencernaan bertahap dari amilopektin atau glikogen oleh α-amilase dan
α(1→6)-glucosidase. α-Amilase pada saliva memutus ikatan glikosida
α(1→4) diantara unit maltosa dari amilopektin (atau glikogen), tetapi
tidak dapat memutus ikatan glikosida α(1→6) yang terdapat pada titik
percabangan (gambar atas). α(1→6) Glukosidase di usus halus memutus
ikatan glikosida α(1→6) pada titik percabangan, yang membuka inti
amilosa untuk pencernaan lebih lanjut oleh amilase (gambar bawah).
10
Gambar 3. Jalur glikolisis
11
Fruktosa, sebelum memasuki jalur glikolisis diubah terlebih dahulu menjadi
dihidroksiaseton fosfat, gliseraldehid 3-fosfat atau fruktosa 6-fosfat melalui dua jalur
reaksi yang berbeda, seperti diperlihatkan pada Gambar 4. Pada jalur pertama,
fruktosa difosforilasi menjadi fruktosa 1-fosfat oleh fruktokinase, yang selanjutnya
dipecah menjadi gliseraldehid dan dihidroksiaseton fosfat oleh fruktosa 1-fosfat
aldolase. Dihidroksiaseton fosfat merupakan intermediet glikolitik, sedangkan
gliseraldehid sebelum memasuki jalur glikolisis, difosforilasi oleh tirosin kinase
menjadi gliseraldehid 3-fosfat. Pada jalur kedua, fruktosa difosforilasi oleh
heksokinase menjadi fruktosa 6-fosfat yang merupakan intermediet glikolitik
(Schreiber 1984; Mathews dan van Holde 2000).
Galaktosa memasuki jalur glikolisis dalam bentuk glukosa 1-fosfat yang
merupakan intermediet glikolitik, melalui beberapa tahap reaksi seperti diperlihatkan
pada Gambar 5. Pada reaksi tahap pertama, galaktosa difosforilasi menjadi galaktosa
1-fosfat oleh galaktokinase. Galaktosa 1-fosfat kemudian bereaksi dengan UDPglukosa membentuk UDP-galaktosa, dengan melepaskan glukosa 1-fosfat. Reaksi ini
dikatalisis oleh galaktosa 1-fosfat uridil transferase. Selanjutnya, UDP-galaktosa
diubah kembali menjadi UDP-glukosa oleh UDP-galaktosa-4-epimerase (Schreber
1984; Mathews dan van Holde 2000).
12
Gambar 4. Jalur masuk fruktosa ke dalam jalur glikolisis.
13
Gambar 5. Perubahan galaktosa menjadi glukosa.
14
Hormon-Hormon yang Mempengaruhi Kadar Glukosa Darah
Pengontrolan kadar glukosa darah dipengaruhi oleh kerja dari beberapa
hormon, seperti insulin, glukagon dan epinefrin. Hormon insulin berperan dalam
menurunkan kadar glukosa darah, sedangkan glukagon dan epinefrin berperan
sebaliknya, yaitu meningkatkan kadar glukosa darah. Mekanisme pengontrolan kadar
glukosa darah oleh insulin dan glukagon diperlihatkan pada Gambar 6 (Mathews dan
van Holde 2000).
Gambar 6.
Pengontrolan kadar glukosa darah oleh hormon yang disekresi pankreas,
insulin dan glukagon.
Insulin
Insulin merupakan polipeptida berukuran 5,8 kilodalton, disintesis oleh sel
beta pulau Langerhans pankreas, yang disekresi sebagai respon terhadap peningkatan
kadar glukosa darah. Aksi insulin terutama pada tiga jaringan organ, yaitu hati, otot
15
dan jaringan adiposa. Aksi tersebut dapat berupa ambilan, penyimpanan, dan
penggunaan glukosa, yang meliputi aktifasi glikolisis di hati; peningkatan sintesis
asam lemak dan triasilgliserol di hati dan jaringan adiposa; inhibisi glukoneogenesis
di hati; peningkatan sintesis glikogen di hati dan otot serta peningkata