3 Beberapa studi menunjukkan bahwa florotanin dapat menghambat
pembentukan dan aktivitas radikal bebas. Wei et al. 2003 dan Mori et al. 2003 melaporkan bahwa florotanin dari Sargassum kljelmanianum dan S. micracantum
dapat menghambat peroksidasi lemak. Kang et al. 2004 memperlihatkan bahwa florotanin dari Ecklonia stolonifera mampu mencegah pembentukan spesies
oksigen reaktif. Okada et al. 2004 menunjukkan florotanin dari Eisenia bicyclis mampu menghambat pembentukan anion superoksida dan advanced glycation end
products AGEs. Florotanin dari ekstrak S. ringgoldianum dapat berfungsi
sebagai pembersih scavenger radikal bebas Nakai et al., 2006. Sargassum
tergolong rumput laut yang potensinya sangat besar dan sebarannya hampir ada di seluruh pantai perairan Indonesia. Ada 11 jenis algae
Sargassum yang dikenal ada di perairan Indonesia, yaitu: S. echinocarpum, S.
binderi, S. crassifolium, S. plagyophyllum, S. mollerii, S. siliquosum, S. hystrix, S. gracilimum, S. duplicatum, S. cinereum
, dan S. polycystum Kadi 2005. Studi pendahuluan mendapati S. polycystum, S. duplicatum dan S. cinereum terdapat di
perairan pantai Tanjung Benoa, Bali, sementara itu S. echinocarpum, S. polycystum, S. duplicatum
dan S. filipendula terdapat di perairan pantai Pulau Talango, Kabupaten Sumenep, Madura.
Florotanin rumput laut coklat telah menunjukkan berkemampuan sebagai penghambat aktivitas dan pembentukan radikal bebas serta peroksidasi lemak.
Namun aktivitasnya sebagai komponen penurun stres oksidatif dan pencegah disfungsi sel endotelium akibat hiperglikemik serta penggunaan rumput laut
coklat dari perairan Indonesia, seperti S. echinocarpum sebagai sumber komponen aktif beraktivitas antioksidan belum pernah dilakukan. Oleh karena itu perlu diuji
peran ekstrak rumput laut coklat S. echinocarpum sebagai komponen pencegah stres oksidatif dan pencegah disfungsi sel endotelium pada tikus diabetes.
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan umum penelitian ini adalah untuk mengevaluasi aktivitas antioksidan ekstrak rumput laut coklat S. echinocarpum sebagai pencegah
disfungsi sel endotelium aorta tikus diabetes melitus. Tujuan khusus penelitian ini adalah:
4 -
Mendapatkan rendemen, kadar florotanin, aktivitas antioksidan dan identitas bioaktif ekstrak rumput laut coklat S. echinocarpum.
- Mendapatkan toksisitas akut ekstrak rumput laut coklat S. echinocarpum.
- Mengevaluasi kemampuan ekstrak rumput laut coklat S. echinocarpum
dalam menurunkan kadar glukosa darah, HbA
1c
- Mengevaluasi kemampuan ekstrak rumput laut coklat S. echinocarpum
dalam mempertahankan vasorelaksasi, sensitivitas reseptor dan rasio sel endotelium tikus diabetes melitus.
dan lipid peroksida serum dan mempertahankan aktivitas superoksida dismutase, katalase, dan
glutation peroksidase serum serta profil Cu,Zn-SOD ginjal dan hati tikus diabetes melitus.
1.3 Hipotesis
Hipotesis penelitian ini adalah: -
Ekstrak rumput laut coklat S. echinocarpum mengandung florotanin, beraktivitas antioksidan, dan senyawa aktifnya adalah turunan
floroglusinol. -
Ekstrak rumput laut coklat S. echinocarpum tergolong tidak toksik. -
Ekstrak rumput laut coklat S. echinocarpum mampu menurunkan kadar glukosa, HbA
1c
- Ekstrak rumput laut coklat S. echinocarpum mampu mempertahankan
vasorelaksasi, sensitivitas reseptor dan rasio sel endotelium aorta tikus diabetes melitus.
, dan lipid peroksida serum dan mempertahankan aktivitas superoksida dismutase, katalase, dan glutation peroksidase serum, serta
profil Cu,Zn-SOD ginjal dan hati tikus diabetes melitus
2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Diabetes melitus
Diabetes melitus adalah penyakit gangguan metabolik yang telah lama dikenal dalam peradaban manusia. Georg Ebers seorang ahli Mesir kuno pada
tahun 1862 mendapati suatu lembaran papirus dalam kuburan di Thebes tentang catatan adanya penyakit ini pada masyarakat Mesir kuno
± 1550 SM. Araeus pada abad pertengahan memberi gambaran bahwa tubuh penyandang penyakit ini
menyusut menjadi air seni dan menyebutnya dengan istilah diabetes, sementara itu Willis dalam pengamatannya mendapati bahwa air seni penyandang penyakit ini
terasa manis dan kondisi ini disebutnya dengan istilah melitus. Saat ini bila seseorang sering mengeluarkan air seni dan air seninya mengandung glukosa
maka dapat dinyatakan orang tersebut menderita diabetes melitus Pushparaj et al. 2001.
Diabetes melitus merupakan sindrom multifaktorial metabolik yang dicirikan oleh adanya hiperglikemia sebagai akibat gangguan sekresi insulin, kerja
insulin atau kombinasinya. Gejala umumnya adalah poliuria sering kencing, polidipsia rasa haus yang terus-menerus, kehilangan berat badan dan kadang-
kadang polifagia perasaan lapar yang berlebih. Kriteria diagnosis diabetes melitus dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Kriteria Diagnosis Diabetes Melitus
1. HbA
1C
2. Gula darah puasa ≥ 126 mgdL
≥ 6,5 Puasa: tidak mengkonsumsi sumber kalori paling tidak selama 8 jam
3. Gula darah 2 jam ≥ 200 mgdL pada uji toleransi gula secara oral
Tes toleransi glukosa oral TTGO yaitu pengujian 75 g glukosa anhidrat yang dilarutkan dalam air
4. Gejala diabetes dengan konsentrasi glukosa darah ≥ 200 mgdL
Gejala diabetes: poliuria, polidipsia, kehilangan berat badan
Sumber : American Diabetes Association 2011. Berdasarkan klasifikasinya, diabetes melitus dapat terbagi menjadi empat,
yaitu diabetes tipe 1, diabetes tipe 2, diabetes tipe lain, dan diabetes saat hamil. Klasifikasi etiologis diabetes melitus dapat dilihat pada Tabel 2.
6 Tabel 2. Klasifikasi Etiologis Diabetes Melitus
I. Diabetes melitus tipe 1
destruksi sel beta, umumnya mengarah pada defisiensi insulin absolut A. melalui proses imun
B. Idiopatik
II. Diabetes melitus tipe 2
bervariasi mulai yang predominan resistensi insulin disertai defisiensi insulin relatif sampai yang predominan gangguan sekresi insulin bersama resistensi insulin
III. Diabetes melitus tipe lain
A. Defek genetik fungsi sel beta: Kromosom 12, HNF-1
α MODY3; Kromosom 7, glukokinase MODY2; Kromosom 20, HNF-4
α MODY1; Kromosom 13, insulin promoter faktor- 1 IPF-1; MODY4; Kromosom 17, HNF-1
β MODY5; Kromosom 2, Neuro
D1 MODY6; DNA mitokondria; lainnya B. Defek genetik kerja insulin
Insulin resisten tipe A, Leprechaunism, Sindrom Rabson-Mendenhall, Diabetes lipoatropik, lainnya
C. Penyakit eksokrin pankreas Pankreatitis, Traumaprankreatektomi, Neoplasia, Cystic fibrosis,
Hemochromatosis, Pankreatopati fibrokalkulus, lainnya D. Endokrinopati
Akromegali, Sindrom Cushing, Glukagonoma, Stomatostatinoma, Feokromositoma, Hipertiroidism, Aldosteronoma, lainnya
E. Karena obatzat kimia: vacor, pentamidin, asam nikotinat, tiazid, glukokortikoid, hormon tiroid, interferon
γ, dilantin, agonis β-adrenergik, diazosida, lainnya F. Infeksi : Rubella kongenital, cytomegalovirus, lainnya
G. Imunologi: sindrom “stiff-man” dan antibodi anti reseptor insulin H. Sindrom genetik lain: sindrom Down, sindrom Klinefelter, sindrom Turner,
sindrom Wolfram, atasia Friedreich, Huntington’s chorea, sindrom Lawrence- Moon-Btedl, Myotonic dystrophy, porphyria, sindrom Pruder-Willi, lainnya
IV. Diabetes melitus Kehamilan
Sumber : American Diabetes Association 2011. Individu yang menderita diabetes tipe 1 sangat membutuhkan insulin dari
luar tubuh selama hidupnya guna menghindarkan ketoasidosis. Hal itu terjadi karena individu tersebut mengalami defisiensi insulin absolut yang diakibatkan
oleh proses autoimun terhadap sel β pankreasnya. Kerusakan ini terjadi karena
adanya suatu stimulus dari luar atau determinan genetik yang memungkinkan sel β pankreas dikenali sebagai benda asing. Pulau Langerhans selanjutnya diinfiltrasi
oleh sel T teraktivasi yang mengarah pada pengrusakan sel β pankreas dan
akhirnya menjadi insulitis Champe dan Harvey, 1994. Hiperglikemia dan ketoasidosis merupakan ciri utama bagi orang yang
mengalami diabetes tipe 1. Hiperglikemia disebabkan oleh peningkatan produksi glukosa hati diiringi dengan penurunan pemanfaatan glukosa oleh jaringan perifer.
Ketosis merupakan hasil peningkatan mobilisasi asam lemak dari jaringan lemak
7 dan peningkatan sintesis 3-hidroksibutirat dan asetoasetat oleh hati. Perubahan
metabolik ini terjadi sebagai akibat defisiensi insulin dan berlebihnya glukagon dalam darah Brody, 1999.
Diabetes tipe 2 merupakan bentuk diabetes yang paling banyak diderita oleh masyarakat dunia, termasuk Indonesia. Empat ciri gangguan metabolik pada
orang yang menderita diabetes melitus tipe 2 antara lain: kegemukan, kegagalan kerja insulin, disfungsi sekresi insulin dan peningkatan pembentukan glukosa
endogen Weyer et al, 1999. Etiologi terjadinya diabetes melitus tipe 2 berawal dari faktor gen dan
lingkungan gaya hidup serta diet. Faktor tersebut dapat mengakibatkan adanya resistensi insulin. Dalam kondisi fungsi sel
β pankreas normal, hiperinsulinemia akibat resistensi insulin dapat dikompensasi hingga kadar glukosa darah tetap
normal. Tetapi bila fungsi sel β pankreas tidak normal, sekresi insulin akan
menurun lalu terjadi hiperglikemia dan berlanjut menjadi diabetes melitus tipe 2 Waspadji, 2003.
Penyandang diabetes melitus tipe 2 seringkali terkait dengan resistensi insulin, yaitu suatu keadaan di mana kandungan insulinnya cukup banyak namun
efek fisiologisnya rendah Lebovitz, 1999. Resistensi insulin dapat terjadi karena berbagai hal seperti kegagalan dalam transduksi signal, kisaran insulin
yang abnormal, atau reseptor insulin yang gagal memberikan signal untuk mentranslokasikan transporter glukosa dari sitoplasma ke membran sel Champe
dan Harvey, 1994. Penyandang diabetes melitus tipe 2 kebanyakan menderita kegemukan.
Kegemukan dapat diakibatkan oleh dua faktor, yaitu faktor gen dan lingkungan. Faktor gen thrifty dapat mengakibatkan peningkatan penyimpanan lemak dan
menurunkan ambilan glukosa, sedangkan penyebab kegemukan akibat faktor lingkungan dapat berupa gaya hidup santai dan makan makanan dalam jumlah dan
frekuensi yang banyak. Penyandang kegemukan dapat mengalami hiperinsulinemia. Hal ini terjadi
karena adanya kompensasi sel β pankreas untuk mensekresi insulin secara
berlebih akibat glukosa darah yang berada dalam peredaran darah masih tinggi. Walau demikian glukosa yang masuk dalam sel tetap tidak banyak. Bila
8 berlangsung lama, sel akan mengalami kekurangan glukosa sebagai sumber
energinya. Guna memenuhi zat tersebut, sel melakukan glukoneogenesis. Glukoneogenesis pada jaringan lemak selain menghasilkan glukosa juga asam
lemak. Bila keadaan ini terus berlanjut mengakibatkan kandungan asam lemak bebas dalam darah meningkat. Tingginya asam lemak bebas dalam darah dapat
mengakibatkan penurunan ambilan glukosa oleh otot, meningkatkan produksi glukosa pada hati, dan dapat menghambat sekresi insulin oleh sel
β pankreas. Penghambatan sekresi insulin oleh asam lemak bebas pada awalnya dapat
dikompensasi, namun bila terus berlanjut sel β pankreas juga akan mengalami
gangguan sekresi insulin. Sementara itu tingginya produksi glukosa hati dan rendahnya ambilan glukosa oleh otot akan mengakibatkan resistensi insulin.
Keadaan ini bila berlangsung lama dan seiring rendahnya sekresi insulin menimbulkan kejadian hiperglikemik Proietto et al., 1999; LeRoith dan Zick,
2001; Cefalu, 2001. Efek kegemukan terhadap patogenesis diabetes tipe 2 dapat dilihat pada Gambar 1.
Faktor genetik lingkungan Konsumsi kalori berlebih
Hiperinsulinemia Peningkatan Asam Lemak Bebas
Trigliserida, serta penumpukan lemak Sel Lemak
Otot Hati
Sel β
Resistensi insulin Kompensasi sel
β Resistensi insulin Perubahan ekspresi
makin meningkat
pensignalan gen Diabetes tipe 2
Penurunan sekresi insulin
Gambar 1. Efek kegemukan terhadap patogenesis diabetes melitus tipe 2 Prentki et al., 2002
9
2.2 Stres Oksidatif
