2.5.5. Sumber Radikal Bebas Radikal bebas yang ada ditubuh manusia berasal dari 2 sumber :
a. Endogen
b. Eksogen
a. Sumber Endogen
1. Autoksidasi :
Merupakan produk dari proses metabolisme aerobik. Molekul yang mengalami autoksidasi berasal dari katekolamin, hemoglobin, mioglobin, sitokrom C yang
tereduksi, dan thiol. Autoksidasi dari molekul diatas menghasilkan reduksi dari oksigen diradikal dan pembentukan kelompok reaktif oksigen. Superoksida
merupakan bentukan awal radikal. Ion ferrous Fe II juga dapat kehilangan elektronnya melalui oksigen untuk membuat superoksida dan Fe III melalui proses
autoksidasi Droge, 2002. 2.
Oksidasi enzimatik Beberapa jenis sistem enzim mampu menghasilkan radikal bebas dalam jumlah yang
cukup bermakna, meliputi xanthine oxidase activated in ischemia-reperfusion, prostaglandin synthase, lipoxygenase, aldehyde oxidase, dan amino acid oxidase.
Enzim myeloperoxidase hasil aktifasi netrofil, memanfaatkan hidrogen peroksida untuk oksidasi ion klorida menjadi suatu oksidan yang kuat asam hipoklor Inoue,
2001. 3.
Respiratory burst Merupakan terminologi yang digunakan untuk menggambarkan proses dimana sel
fagositik menggunakan oksigen dalam jumlah yang besar selama fagositosis. Lebih kurang 70-90 penggunaan oksigen tersebut dapat diperhitungkan dalam produksi
superoksida Albina dan Reicher, 2000. Fagositik sel tersebut memiliki sistem membran bound flavoprotein cytochrome-b-245 NADPH oxidase. Enzim membran
sel seperti NADPH-oxidase keluar dalam bentuk inaktif. Paparan terhadap bakteri yang diselimuti imunoglobulin, kompleks imun, komplemen 5a, atau leukotrien dapat
Universitas Sumatera Utara
mengaktifkan enzim NADPH-oxidase. Aktifasi tersebut mengawali respiratory burst pada membran sel untuk memproduksi superoksida. Kemudian H
2
O
2
dibentuk dari superoksida dengan cara dismutasi bersama generasi berikutnya dari OH dan HOCl
oleh bakteri Abate dan Patel, 1990.
b. Sumber Eksogen
1. Obat-obatan :
Beberapa macam obat dapat meningkatkan produksi radikal bebas dalam bentuk peningkatan tekanan oksigen. Bahan-bahan tersebut bereaksi bersama hiperoksia
dapat mempercepat tingkat kerusakan. Termasuk didalamnya antibiotika kelompok quinoid atau berikatan logam untuk aktifitasnya nitrofurantoin, obat kanker seperti
bleomycin, anthracyclines adriamycin, dan methotrexate, yang memiliki aktifitas pro-oksidan. Selain itu, radikal juga berasal dari fenilbutason, beberapa asam fenamat
dan komponen aminosalisilat dari sulfasalasin dapat menginaktifasi protease, dan penggunaan asam askorbat dalam jumlah banyak mempercepat peroksidasi lemak
Inoue, 2001. 2.
Radiasi : Radioterapi memungkinkan terjadinya kerusakan jaringan yang disebabkan oleh
radikal bebas. Radiasi elektromagnetik sinar X, sinar gamma dan radiasi partikel partikel elektron, photon, neutron, alfa, dan beta menghasilkan radikal primer
dengan cara memindahkan energinya pada komponen seluler seperti air. Radikal primer tersebut dapat mengalami reaksi sekunder bersama oksigen yang terurai atau
bersama cairan seluler Droge, 2002. 3.
Asap rokok : Oksidan dalam rokok mempunyai jumlah yang cukup untuk memainkan peranan
yang besar terjadinya kerusakan saluran napas. Telah diketahui bahwa oksidan asap tembakau menghabiskan antioksidan intraseluler dalam sel paru in vivo melalui
mekanisme yang dikaitkan terhadap tekanan oksidan. Diperkirakan bahwa tiap hisapan rokok mempunyai bahan oksidan dalam jumlah yang sangat besar, meliputi
Universitas Sumatera Utara
aldehida, epoxida, peroxida, dan radikal bebas lain yang mungkin cukup berumur panjang dan bertahan hingga menyebabkan kerusakan alveoli. Bahan lain seperti
nitrit oksida, radikal peroksil, dan radikal yang mengandung karbon ada dalam fase gas. Juga mengandung radikal lain yang relatif stabil dalam fase tar. Contoh radikal
dalam fase tar meliput i semiquinone moieties dihasilkan dari bermacam-macam quinone dan hydroquinone. Perdarahan kecil berulang merupakan penyebab yang
sangat mungkin dari desposisi besi dalam jaringan paru perokok. Besi dalam bentuk tersebut meyebabkan pembentukan radikal hidroksil yang mematikan dari hidrogen
peroksida. Juga ditemukan bahwa perokok mengalami peningkatan netrofil dalam saluran napas bawah yang mempunyai kontribusi pada peningkatan lebih lanjut
konsentrasi radikal bebas Proctor dan Reynolds, 1984.
2.5.6. Proses Pembentukan Radikal Bebas dalam Tubuh
Bagaimana radikal bebas dapat terbentuk merupakan pertanyaan yang mendasar. Radikal bebas dapat masuk dan terbentuk ke dalam tubuh melalui
pernafasan, kondisi lingkungan yang tidak sehat, dan makanan berlemak. Menurut Kumalaningsih 2006 penjabaran ketiga cara tersebut adalah sebagai berikut.
a. Melalui pernafasan
Saat kita melakukan pernafasan akan masuk oksigen O
2
yang sangat dibutuhkan oleh tubuh untuk proses pembakaran gula menjadi CO
2
, H
2
O, dan energi. Dalam hal ini O
2
sangat berperan karena bila tidak ada O
2
proses kehidupan akan tidak lancar dan membahayakan bagi tubuh kita sendiri. Tetapi dengan bernafas atau oksigen yang
berlebihan saat olahraga terjadi reaksi yang kompleks dalam tubuh dan menghasilkan produk-produk sampingan berupa radikal bebas, yaitu radikal oksigen singlet, radikal
peroksida lipid, radikal hidroksil, radikal superoksida. Semua radikal bebas oksigen ini sangat cepat merusak jaringan- jaringan sel.
b. Lingkungan tidak sehat
Pembakaran yang tidak sempurna misalnya asap rokok yang tidak menghasilkan CO
2
tetapi CO, demikian juga asap dari kendaran bermotor merupakan radikal bebas
Universitas Sumatera Utara
yang berbahaya sekali bagi paru-paru. Di samping itu juga dari asupan makanan yang mengandung logam-logam berat memungkinkan terbentuknya radikal bebas akibat
oksidasi dari luar. Beberapa macam radikal bebas antara lain superoksida O
2 -
, hidrogen peroksida H
2
O
2
, hidroxyl radical OH, singlet oxygen O
2
, hypoclorus radical OCL, ozone O
3
. c.
Makanan berlemak Lemak sangat bermanfaat bagi tubuh kita tetapi konsumsi lemak yang berlebihan
khususnya konsumsi lemak polyunsaturated dan lemak hydrogenasi sangat berpotensi menghasilkan radikal bebas. Lemak polysaturated, lemak ini disebut juga lemak tidak
jenuh artinya lemak yang mempunyai ikatan rangkap pada atom C-nya. Adanya ikatan rangkap tersebut mudah sekali dioksidasi atau terserang peroksidasi lipid
membentuk radikal peroksida lipid. Makanan yang banyak mengandung lemak polyunsaturated antara lain mayones dan saos salad akan mudah sekali terserang
radikal bebas. Lemak hidrogenasi, adalah lemak yang ikatan rangkap tak jenuhnya telah disubtitusi dengan hidrogen, lemak ini disebut margarin atau mentega tiruan.
Lemak hidrogenasi sangat berbahaya karena dapat mengubah kemampuan serap selaput sel sehingga mengakibatkan fungsi selaput sel sebagai pelindung menjadi
tidak berarti Kumalaningsih, 2006.
2.5.7. Mekanisme Kimiawi Radikal Bebas
Menurut Sitorus 2008, Mekanisme radikal bebas melalui tiga tahapan sebagai berikut : Inisiasi permulaan, Propagasi pertumbuhan = perambatan,
Terminasi penghentian. Misalkan mekanisme klorinasi metana dengan persamaan reaksi berikut yang
dapat terimbas cahaya maupun terimbas panas. CH
4
+ Cl
2
CH
3
– Cl + CH
2
Cl
2
+ CH – Cl
3
+ CCL
4
+ Produk lainya. Mekanismenya adalah sebagai berikut.
1. Inisiasi, Cl – Cl
2Cl
.
Universitas Sumatera Utara
2. Propagasi, Selanjutnya radikal Cl
.
pada inisiasi akan menghasilkan sederet reaksi pertumbuhan sebagai berikut.
Cl
.
+ H – CH
3
H
3
C
.
+ H – Cl
H
3
C
.
+ Cl – Cl CH
3
Cl + Cl
.
ClH
2
C – H + Cl
.
ClH
2
C
.
+ HCl
ClH
2
C
.
+ Cl – Cl CH
2
Cl
2
+ Cl
.
, dan seterusnya membentuk CHCl
3
dan CCl
4
3. Terminasi, Daur propagasi akan terputus pada terminasi dengan terjadinya reaksi
penggabungan coupling. Cl
.
+ H
3
C
.
CH
3
– Cl H
3
C + H
3
C CH
3
– CH
3
Gambar 2.2. Diagram Energi Reaksi Radikal Bebas 2.5.8. Mekanisme Radikal Bebas dalam Merusak Organ Tubuh Manusia
Radikal bebas diproduksi dalam sel yang secara umum melalui reaksi pemindahan elektron, menggunakan mediator enzimatik atau non-enzimatik.
Produksi radikal bebas dalam sel dapat terjadi secara rutin maupun sebagai reaksi terhadap rangsangan. Secara rutin adalah superoksida yang dihasilkan melalui aktifasi
fagosit dan reaksi katalisa seperti ribonukleotida reduktase. Sedang pembentukan melalui rangsangan adalah kebocoran superoksida, hidrogen peroksida dan kelompok
Koordinat Reaksi H
3
CI = Intermediet Ea
2
Produk campuran Ea
1
CH
4
+ X KP
1
KP
2
∆H
RKS
E
Universitas Sumatera Utara
oksigen reaktif ROS lainnya pada saat bertemunya bakteri dengan fagosit teraktifasi. Pada keadaan normal sumber utama radikal bebas adalah kebocoran elektron yang
terjadi dari rantai transport elektron, misalnya yang ada dalam mitokondria dan endoplasma retikulum dan molekul oksigen yang menghasilkan superoksida Abate
dan Patel, 1990. Dalam kondisi yang tidak lazim seperti radiasi ion, sinar ultraviolet, dan paparan energi tinggi lainnya, dihasilkan radikal bebas yang sangat berlebihan
Droge, 2002.
Gambar 2.3. Sistem Oksigen Aktif Reaksi Perusakan oleh Radikal Bebas
Definisi tekanan oksidatif oxidative stress adalah suatu keadaan dimana tingkat oksigen reaktif intermediate ROI yang toksik melebihi pertahanan anti-oksidan
endogen. Keadaan ini mengakibatkan kelebihan radikal bebas, yang akan bereaksi dengan lemak, protein, asam nukleat seluler, sehingga terjadi kerusakan lokal dan
disfungsi organ tertentu. Lemak merupakan biomolekul yang rentan terhadap serangan radikal bebas.
a. Peroksidasi lemak
Membran sel kaya akan sumber poly unsaturated fatty acid PUFA, yang mudah dirusak oleh bahan-bahan pengoksidasi; proses tersebut dinamakan peroksidasi lemak.
Hal ini sangat merusak karena merupakan suatu proses berkelanjutan. Pemecahan hidroperoksida lemak sering melibatkan katalisis ion logam transisi Droge, 2002.
LH + R· → L·+ RH
;
Universitas Sumatera Utara
L· + O
2
→ LOO· ; LOO· + LH
→ LOOH + L· ; LOOH
→ LO·, LOO·, aldehydes.
b. Kerusakan protein
Kategori