Chapter I Efek Jamur Tiram Putih (Pleurotus Ostreatus) Terhadap Sel Beta Pankreas Tikus Wistar Jantan Model Diabetes Mellitus Tipe 2 Yang Diberi Pakan Tinggi Lemak Dan Dosis Rendah
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Diabetes tipe 2 merupakan kelainan heterogen yang ditandai dengan
menurunnya kerja insulin secara progresif (resistensi insulin), yang diikuti dengan
ketidakmampuan sel beta untuk mengkompensasi resistensi insulin (disfungsi sel
beta pankreas) (Srinivasan et al., 2005). Selama lebih dari 30 tahun terakhir,
jumlah penderita diabetes melitus meningkat dua kali lipat secara global, dan
menjadi tantangan dalam bidang kesehatan di beberapa negara (Chen et al., 2011).
Diabetes melitus (DM) tipe 2 ini merupakan tipe yang paling banyak diantara
bentuk diabetes lainnya (Bi et al., 2012), bahkan pada tahun 2010 mencapai 90%
dari total kejadian penyakit diabetes (Chen et al., 2011). Prevalensi DM tipe 2
telah mencapai proporsi epidemi di seluruh dunia dan menjadi ancaman kesehatan
global ( Bi et al., 2012; Ramachandran & Snehalatha, 2012). Di Amerika Serikat,
DM tipe 2 mengenai kira-kira 16 juta orang, di seluruh dunia mengenai 135 juta
orang dan diperkirakan mencapai angka 300 juta pada tahun 2025 (Choi et al.,
2005).
Masalah diabetes melitus saat ini berada pada negara berkembang
dibandingkan negara maju, dengan 80% penderita berada di negara berkembang.
Diantara 10 negara dengan prediksi jumlah penderita DM tipe 2 terbanyak pada
tahun 2030, lima diantaranya adalah negara di Asia, yaitu China, India, Pakistan,
Indonesia, dan Bangladesh (Chen et al., 2011). Di negara berkembang, mayoritas
penderita diabetes berada pada rentang umur 45 – 64 tahun. Sebaliknya di negara
maju mayoritas penderita diabetes berusia > 64 tahun. Menurut data Global
Universitas Sumatera Utara
2
Prevalence of Diabetes, jumlah penderita DM di Indonesia pada tahun 2000
sebanyak 8,4 juta dan diperkirakan mencapai angka 21,3 juta pada tahun 2030
(Wild et al., 2004). DM tipe 2 meningkat angka kejadiannya pada anak-anak,
remaja dan dewasa muda (Chen et al., 2011).
Sejumlah faktor mempengaruhi angka kejadian DM tipe 2, antara lain pola
diet yang menyebabkan obesitas, kerentanan gen, merokok dan konsumsi alkohol
( Chen et al., 2011; Ramachandran & Snehalatha, 2012), gaya hidup yang kurang
gerak dan terlalu banyak duduk (Bi et al., 2012), gangguan tidur dan depresi
(Chen et al., 2011). Peranan diet lemak pada kejadian DM tipe 2 telah mejadi
perhatian klinis selama beberapa dekade (Risérus et al., 2009).
Obesitas secara klinis didefinisikan sebagai Indeks Massa Tubuh (IMT)
30
kg/m2, merupakan penyakit yang memiliki prevalensi tinggi di segala usia dan
dengan cepat mencapai proporsi pandemi (Tataranni, 2002). Studi terkini
menemukan hubungan antara obesitas dengan DM tipe 2 yang melibatkan sitokin
proinflamasi (TNF dan IL-6), resistensi insulin, terganggunya metabolisme asam
lemak, dan proses seluler seperti disfungsi mitokondria (Eckel et al., 2011).
Kualitas diet lemak sebagian besar mempengaruhi komposisi asam lemak
membran sel dan karenanya mempengaruhi fungsi membran sel. Komposisi asam
lemak membran sel diduga merubah sejumlah fungsi sel, termasuk ketidakstabilan
membran, permeabilitas ion, dan afinitas/ikatan reseptor insulin (Risérus et al.,
2009).
Pengaruh obesitas terhadap resiko DM tipe 2 tidak hanya ditentukan oleh
derajat obesitas, namun juga dipengaruhi oleh dimana terjadinya akumulasi
lemak. Meningkatnya lemak tubuh bagian atas termasuk sel adiposity visera, yang
Universitas Sumatera Utara
3
terlihat pada rasio pinggang-panggul dikaitkan dengan sindroma metabolik, DM
tipe 2, dan penyakit kardiovaskular (Eckel et al., 2011). Disfungsi jaringan
adiposa memainkan peranan penting pada kejadian resistensi insulin (Snel et al.,
2012). Jaringan adiposa menghasilkan TNF
bersama monosit dan limfosit;
dimana TNF terlibat dalam respon inflamasi dan dihubungkan dengan timbulnya
resistensi insulin, obesitas dan diabetes (Bi et al., 2012).
Resistensi insulin merupakan abnormalitas metabolik utama pada sebagian
besar pasien dengan DM tipe 2 (Glass & Olefsky, 2012), dimana baik pada hewan
coba maupun manusia terdapat akumulasi lipid intrasel pada otot skeletal dan
liver. Akumulasi lipid ini dapat menyebabkan hambatan GLUT4, yang kemudian
menekan masuknya glukosa kedalam sel dan menghambat oksidasi glukosa dan
sintesis glikogen (Wolf, 2008).
STZ telah digunakan sebagai agen alkilasi kemoterapi untuk pengobatan
tumor sel pulau Langerhans metastasis. Pada tahun 1963 Rakieten melaporkan
bahwa STZ merupakan diabetogenik dan sejak saat itulah STZ digunakan sebagai
zat penginduksi DM di laboratorium hewan (Lenzen, 2007). Pada pemberian STZ,
tanda-tanda DM yang terjadi seperti meningkatnya asupan makanan dan air, berat
badan tidak bertambah, dan meningkatnya KGD (Wei et al., 2003). Pada
pengamatan mikroskopis mencit yang diinduksi dengan STZ terlihat abnormalitas
pankreas secara histomorfologi. Pulau Langerhans berbentuk tidak teratur dan
ukurannya berkurang. Jumlah sel endokrin pankreas berkurang (Tian et al., 2010).
Diabetes dapat dikontrol dengan manajemen diet yang tepat. Obat tradisional
seperti jamur sangat bermanfaat untuk penatalaksanaan sejumlah masalah
kesehatan. Jamur secara tradisional juga telah digunakan untuk pencegahan
Universitas Sumatera Utara
4
diabetes, obesitas, penyakit jantung, konstipasi, kanker dan hipertensi (Agrawal &
Chopra, 2010).
Polisakarida (beta glucan) yang terdapat dalam jamur,
secara khusus, dapat mengembalikan fungsi jaringan pankreas dengan
meningkatan pelepasan insulin oleh sel
fungsional, yang menurunkan kadar gula
darah dan juga tampaknya dapat memperbaiki sensitivitas sel perifer terhadap
insulin sirkulasi (Rathee & Rathee, 2012; Silva et al., 2012).
Spesies Pleurotus merupakan anggota filum Basidiomycota. Manfaat
terapeutik dari Pleurotus ostreatus antara lain: antimikroba, antivirus,
antineoplasma, antioksidan, antilipidemik, hipoglikemik, hipotensif, antiinflamasi,
hepatoprotective, hipokolesterolemik. Efek hipoglikemiknya diduga karena
adanya senyawa guanide yang bisa diekstrak dari jamur ini. Sementara efek
antioksidannya karena adanya peran pleuran (beta glucan) yang pada penelitian
sebelumnya menunjukkan efek positif terhadap lesi pra-kanker. Pleurotus
ostreatus meningkatkan enzim antioksidan yang mengurangi kerusakan oksidatif
pada manusia. Pleurotus ostreatus juga mengandung senyawa polifenol yang
memiliki kemampuan untuk menghambat efek mutagen dan karsinogen (Patel et
al., 2012). Pada penelitian Ikrimah pada tahun 2012, dibuktikan bahwa ekstrak
jamur tiram terbukti mampu meregenerasi sel pulau Langerhans yang dilihat dari
berat pankreas dan menurunkan kadar gula darah (Ikrimah & Permatasari, 2012).
Berdasarkan uraian diatas peneliti tertarik untuk meneliti efek ekstrak jamur
tiram putih terhadap sel
pankreas tikus yang diinduksi DM tipe 2 dengan
menggunakan pakan tinggi lemak (high fat diet) dan streptozotocin dosis rendah.
Universitas Sumatera Utara
5
1.2 Perumusan Masalah
Bagaimanakah efek pemberian ekstrak etanol jamur tiram putih (Pleurotus
ostreatus) terhadap sel beta pankreas yang mengalami degenerasi disebabkan
resistensi insulin oleh induksi pakan tinggi lemak dan STZ dosis rendah?
1.3 Tujuan Penelitian
1.3.1
Tujuan Umum
Tujuan umum penelitian ini adalah untuk mengetahui efek ekstrak etanol
jamur tiram putih terhadap sel
pankreas tikus wistar jantan yang diberi
pakan tinggi lemak dan streptozotocin dosis rendah.
1.3.2
Tujuan Khusus
1. Mendapatkan ekstrak etanol jamur tiram putih (Pleurotus ostreatus) untuk
digunakan dalam penelitian ini serta mengetahui kandungannya secara
kualitatif.
2. Mengetahui efek pemberian ekstrak etanol jamur tiram putih (Pleurotus
ostreatus) dalam menurunkan kadar gula darah tikus Wistar jantan yang
diinduksi dengan pakan tinggi lemak dan streptozotocin dosis rendah.
3. Mengamati efek ekstrak etanol jamur tiram putih Pleurotus ostreatus
terhadap sel
pankreas pada tikus Wistar jantan yang diinduksi dengan
pakan tinggi lemak dan streptozotocin dosis rendah.
1.4 Hipotesis Penelitian
Ekstrak etanol jamur tiram putih (Pleurotus ostreatus) dapat mencegah dan
memperbaiki kerusakan sel
pankreas tikus Wistar jantan DM tipe 2 yang
diinduksi dengan pakan tinggi lemak dan streptozotocin dosis rendah.
Universitas Sumatera Utara
6
1.5 Manfaat Penelitian
1.5.1
Menyediakan informasi ilmiah mengenai jamur tiram putih (Pleurotus
ostreatus) dan efeknya terhadap DM tipe 2
1.5.2
Penelitian ini dapat dijadikan tambahan informasi untuk pengembangan
bahan obat dari alam.
1.6 Kerangka Konsep
Ekstrak etanol Pleurotus ostreatus
High fat diet
+
Streptozotocin dosis rendah
Tikus Wistar jantan
DM tipe 2
-
Kadar Gula Darah
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Diabetes tipe 2 merupakan kelainan heterogen yang ditandai dengan
menurunnya kerja insulin secara progresif (resistensi insulin), yang diikuti dengan
ketidakmampuan sel beta untuk mengkompensasi resistensi insulin (disfungsi sel
beta pankreas) (Srinivasan et al., 2005). Selama lebih dari 30 tahun terakhir,
jumlah penderita diabetes melitus meningkat dua kali lipat secara global, dan
menjadi tantangan dalam bidang kesehatan di beberapa negara (Chen et al., 2011).
Diabetes melitus (DM) tipe 2 ini merupakan tipe yang paling banyak diantara
bentuk diabetes lainnya (Bi et al., 2012), bahkan pada tahun 2010 mencapai 90%
dari total kejadian penyakit diabetes (Chen et al., 2011). Prevalensi DM tipe 2
telah mencapai proporsi epidemi di seluruh dunia dan menjadi ancaman kesehatan
global ( Bi et al., 2012; Ramachandran & Snehalatha, 2012). Di Amerika Serikat,
DM tipe 2 mengenai kira-kira 16 juta orang, di seluruh dunia mengenai 135 juta
orang dan diperkirakan mencapai angka 300 juta pada tahun 2025 (Choi et al.,
2005).
Masalah diabetes melitus saat ini berada pada negara berkembang
dibandingkan negara maju, dengan 80% penderita berada di negara berkembang.
Diantara 10 negara dengan prediksi jumlah penderita DM tipe 2 terbanyak pada
tahun 2030, lima diantaranya adalah negara di Asia, yaitu China, India, Pakistan,
Indonesia, dan Bangladesh (Chen et al., 2011). Di negara berkembang, mayoritas
penderita diabetes berada pada rentang umur 45 – 64 tahun. Sebaliknya di negara
maju mayoritas penderita diabetes berusia > 64 tahun. Menurut data Global
Universitas Sumatera Utara
2
Prevalence of Diabetes, jumlah penderita DM di Indonesia pada tahun 2000
sebanyak 8,4 juta dan diperkirakan mencapai angka 21,3 juta pada tahun 2030
(Wild et al., 2004). DM tipe 2 meningkat angka kejadiannya pada anak-anak,
remaja dan dewasa muda (Chen et al., 2011).
Sejumlah faktor mempengaruhi angka kejadian DM tipe 2, antara lain pola
diet yang menyebabkan obesitas, kerentanan gen, merokok dan konsumsi alkohol
( Chen et al., 2011; Ramachandran & Snehalatha, 2012), gaya hidup yang kurang
gerak dan terlalu banyak duduk (Bi et al., 2012), gangguan tidur dan depresi
(Chen et al., 2011). Peranan diet lemak pada kejadian DM tipe 2 telah mejadi
perhatian klinis selama beberapa dekade (Risérus et al., 2009).
Obesitas secara klinis didefinisikan sebagai Indeks Massa Tubuh (IMT)
30
kg/m2, merupakan penyakit yang memiliki prevalensi tinggi di segala usia dan
dengan cepat mencapai proporsi pandemi (Tataranni, 2002). Studi terkini
menemukan hubungan antara obesitas dengan DM tipe 2 yang melibatkan sitokin
proinflamasi (TNF dan IL-6), resistensi insulin, terganggunya metabolisme asam
lemak, dan proses seluler seperti disfungsi mitokondria (Eckel et al., 2011).
Kualitas diet lemak sebagian besar mempengaruhi komposisi asam lemak
membran sel dan karenanya mempengaruhi fungsi membran sel. Komposisi asam
lemak membran sel diduga merubah sejumlah fungsi sel, termasuk ketidakstabilan
membran, permeabilitas ion, dan afinitas/ikatan reseptor insulin (Risérus et al.,
2009).
Pengaruh obesitas terhadap resiko DM tipe 2 tidak hanya ditentukan oleh
derajat obesitas, namun juga dipengaruhi oleh dimana terjadinya akumulasi
lemak. Meningkatnya lemak tubuh bagian atas termasuk sel adiposity visera, yang
Universitas Sumatera Utara
3
terlihat pada rasio pinggang-panggul dikaitkan dengan sindroma metabolik, DM
tipe 2, dan penyakit kardiovaskular (Eckel et al., 2011). Disfungsi jaringan
adiposa memainkan peranan penting pada kejadian resistensi insulin (Snel et al.,
2012). Jaringan adiposa menghasilkan TNF
bersama monosit dan limfosit;
dimana TNF terlibat dalam respon inflamasi dan dihubungkan dengan timbulnya
resistensi insulin, obesitas dan diabetes (Bi et al., 2012).
Resistensi insulin merupakan abnormalitas metabolik utama pada sebagian
besar pasien dengan DM tipe 2 (Glass & Olefsky, 2012), dimana baik pada hewan
coba maupun manusia terdapat akumulasi lipid intrasel pada otot skeletal dan
liver. Akumulasi lipid ini dapat menyebabkan hambatan GLUT4, yang kemudian
menekan masuknya glukosa kedalam sel dan menghambat oksidasi glukosa dan
sintesis glikogen (Wolf, 2008).
STZ telah digunakan sebagai agen alkilasi kemoterapi untuk pengobatan
tumor sel pulau Langerhans metastasis. Pada tahun 1963 Rakieten melaporkan
bahwa STZ merupakan diabetogenik dan sejak saat itulah STZ digunakan sebagai
zat penginduksi DM di laboratorium hewan (Lenzen, 2007). Pada pemberian STZ,
tanda-tanda DM yang terjadi seperti meningkatnya asupan makanan dan air, berat
badan tidak bertambah, dan meningkatnya KGD (Wei et al., 2003). Pada
pengamatan mikroskopis mencit yang diinduksi dengan STZ terlihat abnormalitas
pankreas secara histomorfologi. Pulau Langerhans berbentuk tidak teratur dan
ukurannya berkurang. Jumlah sel endokrin pankreas berkurang (Tian et al., 2010).
Diabetes dapat dikontrol dengan manajemen diet yang tepat. Obat tradisional
seperti jamur sangat bermanfaat untuk penatalaksanaan sejumlah masalah
kesehatan. Jamur secara tradisional juga telah digunakan untuk pencegahan
Universitas Sumatera Utara
4
diabetes, obesitas, penyakit jantung, konstipasi, kanker dan hipertensi (Agrawal &
Chopra, 2010).
Polisakarida (beta glucan) yang terdapat dalam jamur,
secara khusus, dapat mengembalikan fungsi jaringan pankreas dengan
meningkatan pelepasan insulin oleh sel
fungsional, yang menurunkan kadar gula
darah dan juga tampaknya dapat memperbaiki sensitivitas sel perifer terhadap
insulin sirkulasi (Rathee & Rathee, 2012; Silva et al., 2012).
Spesies Pleurotus merupakan anggota filum Basidiomycota. Manfaat
terapeutik dari Pleurotus ostreatus antara lain: antimikroba, antivirus,
antineoplasma, antioksidan, antilipidemik, hipoglikemik, hipotensif, antiinflamasi,
hepatoprotective, hipokolesterolemik. Efek hipoglikemiknya diduga karena
adanya senyawa guanide yang bisa diekstrak dari jamur ini. Sementara efek
antioksidannya karena adanya peran pleuran (beta glucan) yang pada penelitian
sebelumnya menunjukkan efek positif terhadap lesi pra-kanker. Pleurotus
ostreatus meningkatkan enzim antioksidan yang mengurangi kerusakan oksidatif
pada manusia. Pleurotus ostreatus juga mengandung senyawa polifenol yang
memiliki kemampuan untuk menghambat efek mutagen dan karsinogen (Patel et
al., 2012). Pada penelitian Ikrimah pada tahun 2012, dibuktikan bahwa ekstrak
jamur tiram terbukti mampu meregenerasi sel pulau Langerhans yang dilihat dari
berat pankreas dan menurunkan kadar gula darah (Ikrimah & Permatasari, 2012).
Berdasarkan uraian diatas peneliti tertarik untuk meneliti efek ekstrak jamur
tiram putih terhadap sel
pankreas tikus yang diinduksi DM tipe 2 dengan
menggunakan pakan tinggi lemak (high fat diet) dan streptozotocin dosis rendah.
Universitas Sumatera Utara
5
1.2 Perumusan Masalah
Bagaimanakah efek pemberian ekstrak etanol jamur tiram putih (Pleurotus
ostreatus) terhadap sel beta pankreas yang mengalami degenerasi disebabkan
resistensi insulin oleh induksi pakan tinggi lemak dan STZ dosis rendah?
1.3 Tujuan Penelitian
1.3.1
Tujuan Umum
Tujuan umum penelitian ini adalah untuk mengetahui efek ekstrak etanol
jamur tiram putih terhadap sel
pankreas tikus wistar jantan yang diberi
pakan tinggi lemak dan streptozotocin dosis rendah.
1.3.2
Tujuan Khusus
1. Mendapatkan ekstrak etanol jamur tiram putih (Pleurotus ostreatus) untuk
digunakan dalam penelitian ini serta mengetahui kandungannya secara
kualitatif.
2. Mengetahui efek pemberian ekstrak etanol jamur tiram putih (Pleurotus
ostreatus) dalam menurunkan kadar gula darah tikus Wistar jantan yang
diinduksi dengan pakan tinggi lemak dan streptozotocin dosis rendah.
3. Mengamati efek ekstrak etanol jamur tiram putih Pleurotus ostreatus
terhadap sel
pankreas pada tikus Wistar jantan yang diinduksi dengan
pakan tinggi lemak dan streptozotocin dosis rendah.
1.4 Hipotesis Penelitian
Ekstrak etanol jamur tiram putih (Pleurotus ostreatus) dapat mencegah dan
memperbaiki kerusakan sel
pankreas tikus Wistar jantan DM tipe 2 yang
diinduksi dengan pakan tinggi lemak dan streptozotocin dosis rendah.
Universitas Sumatera Utara
6
1.5 Manfaat Penelitian
1.5.1
Menyediakan informasi ilmiah mengenai jamur tiram putih (Pleurotus
ostreatus) dan efeknya terhadap DM tipe 2
1.5.2
Penelitian ini dapat dijadikan tambahan informasi untuk pengembangan
bahan obat dari alam.
1.6 Kerangka Konsep
Ekstrak etanol Pleurotus ostreatus
High fat diet
+
Streptozotocin dosis rendah
Tikus Wistar jantan
DM tipe 2
-
Kadar Gula Darah