Pengaruh Pemberian Curcuminoid dalam Mencegah dan Memperbaiki Kerusakan Fibroblas Koklea Rattus Norvegicus Model Diabetes Mellitus Ditinjau dari Ekspresi Kolagen Tipe IV
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Pada era modern seperti sekarang ini, pola makan masyarakat di
daerah perkotaan telah bergeser dari pola makan tradisional (makanan
kaya karbohidrat dan serat) seperti sayuran menjadi komposisi makanan
yang terlalu banyak mengandung protein, lemak, gula, garam dan hanya
mengandung sedikit serat. Komposisi makanan seperti ini terutama
terdapat pada makanan olahan siap saji yang akhir-akhir ini sangat
digemari untuk dikonsumsi. Pola hidup seperti ini sangat berisiko
menyebabkan berbagai penyakit seperti diabetes mellitus (DM), jantung
koroner, hipertensi dan sebagainya (Suyono, 2009).
DM merupakan suatu penyakit metabolik akibat gangguan aksi insulin.
Insulin merupakan hormon yang dihasilkan oleh sel beta pada kelenjar
pankreas dan disekresikan ke dalam darah untuk mengatur glukosa agar
selalu dalam kondisi normal. Gangguan aksi insulin menyebabkan
gangguan metabolisme glukosa. Glukosa di dalam aliran darah atau
sering disebut juga gula darah, dapat meningkat yang dipengaruhi oleh
banyak faktor, antara lain dengan sering mengkonsumsi makanan yang
tinggi lemak, sering mengkonsumsi makanan olahan dan kurangnya
aktifitas fisik atau olah raga. Kadar gula darah yang meningkat disebut
dengan hiperglikemia (Manaf, 2014).
DM adalah suatu kelompok penyakit metabolik dengan karekteristik
hiperglikemia yang terjadi karena kelainan sekresi insulin, kerja insulin
atau
keduanya
(PERKENI,
2011).
Komplikasi
pada
DM
dapat
mengakibatkan kerusakan seperti mikroangiopati, retinopati, neuropati,
nefropati dan sebagainya (Waspadji, 2009). Kerusakan jaringan saraf dan
pembuluh
darah
mempunyai
peranan
penting
dalam
gangguan
pendengaran. Penelitian hubungan gangguan pendengaran dengan
1
Universitas Sumatera Utara
2
penderita DM sudah banyak dilaporkan. Gangguan pendengaran pada
penderita DM biasanya terjadi bilateral, berlangsung bertahap, bersifat
sensorineural dan terutama pada frekuensi tinggi (Lisowska, et al., 2001).
DM dengan cepat menjadi salah satu penyakit tidak menular yang
paling umum di dunia. Pada tahun 2013 ada 382 juta penderita DM dan
jumlah ini diperkirakan meningkat hingga 592 juta orang pada tahun 2035.
Pertumbuhan penduduk dan urbanisasi dengan perubahan gaya hidup
merupakan penyebab peningkatan 55% angka kejadian DM pada tahun
2035. Cina telah menjadi negara dengan jumlah DM terbesar di dunia (Li,
et al., 2013). Indonesia sendiri termasuk ke dalam 10 besar negara yang
paling banyak menderita DM di seluruh dunia setelah Cina, India, Amerika
Serikat, Brazil dan Rusia pada tahun 2013. Diperkirakan jumlah
penyandang DM di Indonesia akan meningkat dari 8,4 juta orang pada
tahun 2000 menjadi sekitar 21,3 juta orang pada tahun 2030. International
Diabetes Federation (IDF) dalam atlas diabetes tahun 2012 menunjukkan
bahwa di Indonesia prevalensi penderita DM diperkirakan akan mengalami
peningkatan sebanyak 2-3 kali lipat pada tahun 2030 (PERKENI, 2011).
Bainbridge, Hoffman dan Cowie (2008) melaporkan dari 5.742 peserta
National Health and Nutrition Examination, penderita DM lebih banyak
mengalami gangguan pendengaran dibandingkan yang tidak mengalami
DM. Ditemukan adanya penurunan pendengaran sebanyak 31% pada
penderita DM pada frekuensi 4000 Hz dan 34% pada frekuensi 8000 Hz.
Klinik Diabetes Rumah Sakit Gordan di Iran melaporkan prevalensi
gangguan pendengaran pada penderita DM tipe 2 sebesar 16% dan
hanya 5% pada kelompok yang tidak mengalami DM atau penderita DM
memiliki risiko 3,2 kali lebih besar menderita gangguan pendengaran
dibandingkan orang sehat (Taziki and Mansourian, 2011). Di RSUP H.
Adam Malik Medan, Yarisman (2014)
perbedaan
yang
bermakna
secara
juga melaporkan terdapat
statistik
terjadinya
gangguan
pendengaran pada penderita DM dibandingkan yang tidak menderita DM.
Universitas Sumatera Utara
3
Tanpa disadari, kebiasaan pola hidup yang tidak sehat akan
meningkatkan risiko terjadinya DM dan dapat mengakibatkan gangguan
pendengaran. Dalam rangka pencegahan dan penanganan gangguan
pendengaran akibat DM, telah banyak dilakukan studi epidemiologi dan
eksperimental dengan tujuan untuk mendapatkan bukti-bukti empirik serta
teori
yang
diharapkan
mampu
menjelaskan
terjadinya
gangguan
pendengaran akibat DM hingga ke tingkat molekuler.
Mekanisme terjadinya gangguan pendengaran akibat DM masih belum
dimengerti sepenuhnya dan belum dijumpai mekanisme yang lengkap
sebagai
panduan
untuk
pencegahan
dan
pengobatan
gangguan
pendengaran akibat DM, mengingat banyaknya mekanisme-mekanisme
yang mendasarinya secara molekuler dilihat dari perubahan yang terjadi
pada sel-sel rambut, fibroblas dinding lateral koklea dan struktur lainnya.
Beberapa penelitian telah menunjukkan adanya hubungan gangguan
pendengaran dengan DM. Fukushima, et al., (2006) melaporkan adanya
atrofi stria vaskuleris dan hilangnya sel rambut luar pada telinga dalam
penderita DM tipe 2. Penelitian lain memperlihatkan adanya abnormalitas
pada pemeriksaan histologis berupa degenerasi organ Corti dan sel
ganglion spiralis yang berkaitan dengan hiperglikemia dan obesitas pada
tikus model DM (Lee, et al., 2008). Kamble dan Mankar, (2014)
melaporkan bahwa pada pemeriksaan histopatologis tulang temporal
hewan coba model DM dijumpai penebalan membran basilaris dan
hilangnya sel rambut luar.
Pada keadaan hiperglikemia akan mengakibatkan stres oksidatif. Stres
oksidatif berperan penting dalam patofisiologi komplikasi DM baik makro
ataupun mikrovaskuler. Keadaan ini juga akan mengaktivasi Protein
Kinase-C (PKC) yang dapat mengakibatkan perubahan-perubahan pada
vaskuler seperti peningkatan permeabilitas vaskuler, kontraktilitas, sintesis
matriks
ekstraseluler
(MES),
pertumbuhan
sel
dan
apoptosis,
angiogenesis dan aktivasi sitokin-sitokin (Noh and King, 2007; Monroy and
Mejia, 2013). Beberapa studi diabetes lainnya juga melaporkan bahwa
Universitas Sumatera Utara
4
dijumpai peningkatan ekspresi Matrix Metalloproteinase-9 (MMP-9) yang
dapat mendegradasi kolagen tipe IV dan sistem Plasmingen Activator (PA)
/ plasmin / PA Inhibitor (PAI) juga terlibat dalam degradasi MES (Ban and
Twigg, 2008).
Dinding lateral koklea tersusun dari jaringan MES sebagai struktur
penyangga, dimana terdapat fibroblas yang menghasilkan kolagen.
Kolagen adalah suatu makromolekul yang merupakan komponen utama
dari MES dengan kandungan protein yang paling besar pada tubuh
manusia. Perubahan yang terjadi pada fibroblas berpengaruh pada
kolagen dan dapat mengganggu fungsi pendengaran. Kolagen tipe IV
disebut paling rawan (the most vulnerable), sehingga kerusakan terjadi
lebih dominan (Purnami, 2009; Haryuna, 2013). Pada penelitian terakhir,
Haryuna (2013) melaporkan adanya kerusakan kolagen tipe IV pada
fibroblas dinding lateral koklea tikus yang diinduksi bising.
Curcumin adalah zat pigmen kuning yang diekstrak dari rimpang yang
umumnya berasal dari spesies Curcuma longa Linnaeus (kunyit) dan
Curcuma xanthorrhiza Roxb (temulawak) (Lao, et al., 2006). Curcumin
telah terbukti mengganggu jalur sinyal beberapa sel, termasuk siklus sel
(cyclin D1 dan cyclin E), apoptosis (aktivasi caspases dan “downregulation” dari produk gen anti apoptosis), proliferasi [Human Epidermal
Growth Factor Receptor-2 (HER-2), Epidermal Growth Factor Receptor
(EGFR) dan Activator Protein-1 (AP-1)], kelangsungan hidup [jalur
Phosphatidylinositol 3-Kinase (PI3K)], invasi (MMP-9) dan molekul adhesi,
angiogenesis [Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF)], metastasis
[Chemokine Receptor Type-4 (CXCR-4)] dan peradangan [Nuclear Factor
Kappa-Beta (NFκB)], Tumor Necrosis Factor (TNF), Interleukin-6 (IL-6), IL1, Cyclooxygenase-2 (COX-2) dan 5-Lipoxygenase (5-LOX) (Anand, et al.,
2008).
Pada penelitian Haryuna, (2013) melaporkan curcuminoid mampu
menekan produksi MMP-9 pada fibroblas dinding lateral koklea tikus yang
diinduksi bising, sehingga degradasi kolagen tipe IV dapat diminimalisir.
Universitas Sumatera Utara
5
Pada penelitian lainnya, Panchatcharam, et al. (2006) melaporkan bahwa
curcumin dapat meningkatkan sintesis kolagen pada jaringan luka. Peran
curcuminoid dalam hal mencegah dan memperbaiki kerusakan fibroblas
dinding lateral koklea akibat DM melalui mekanisme ekspresi kolagen tipe
IV belum pernah diteliti dan akan menjadi fokus pada penelitian ini.
Saat ini DM merupakan suatu kondisi yang menjadi perhatian dan
masalah global karena tingginya angka prevalensi dan efeknya yang
dapat mengenai semua orang dan jenis kelamin. Gangguan pendengaran
akibat DM juga dapat mengakibatkan gangguan fisiologis dan psikologis
hingga fungsi sosial dan penurunan produktivitas penderitanya. Oleh
karena itu, diperlukan suatu metode pencegahan dan penanganan kondisi
ini dengan harapan penurunan angka kejadian gangguan pendengaran
akibat DM.
Untuk mencapai tujuan ini, menjadi penting untuk mengetahui
mekanisme yang mendasari proses terjadinya gangguan pendengaran
akibat DM di tingkat seluler melalui suatu studi eksperimental dengan
melihat respon fibroblas dinding lateral koklea terhadap DM dan
mendapatkan suatu pola sinyal molekuler pada keadaan ini.
Penelitian eksperimental ini menggunakan tikus sebagai hewan coba.
Tikus juga mempunyai kemiripan struktur telinga dalam dengan manusia
dan telah digunakan sebagai model hewan coba untuk penelitian penyakit
ketulian genetik manusia dan terbukti bermanfaat dalam membantu
mengidentifikasi gen yang sesuai pada manusia dan berperan dalam
perkembangan
sistem
auditorius
melalui
identifikasi
genetik
dan
sekuensnya (Haryuna, 2013).
Beberapa kelompok tikus diinjeksikan streptozotocin (STZ) yang
merupakan
senyawa
nitrosourea
yang
banyak
digunakan
untuk
menginduksi DM pada hewan coba karena efek toksiknya terhadap sel
beta (Nagarchi, et al., 2015). Selain STZ, beberapa kelompok tikus
diberikan curcuminoid yang bertujuan untuk mencegah dan memperbaiki
kerusakan fibroblas dinding lateral koklea yang ditinjau dari ekpresi
Universitas Sumatera Utara
6
kolagen tipe IV. Haryuna, et al., (2016) melaporkan curcumin mampu
mencegah dan mengobati kerusakan fibroblas dinding lateral koklea
ditinjau dari penurunan ekspresi AP-1 pada tikus yang diinduksi bising.
Penelitian ini terdiri dari 6 kelompok dimana kelompok 1 merupakan
kelompok kontrol, diberikan injeksi buffer natrium sitrat (1x) dilanjutkan
pemberian Carboxy Methyl Cellulose (CMC) (setiap hari sampai hari ke-5);
kelompok 2 diberikan injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor single dose, kemudian
diterminasi hari ke-5; kelompok 3 diberikan injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor
single dose, kemudian diberikan curcuminoid 200 mg/kgbb/hari/ekor
dimulai hari ke-3 selama 3 hari, kemudian diterminasi hari ke-5; kelompok
4 diberikan injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor single dose, kemudian diberikan
curcuminoid 400 mg/kgbb/hari/ekor dimulai hari ke-3 selama 3 hari,
kemudian diterminasi hari ke-5; kelompok 5 diberikan injeksi STZ 60
mg/kgbb/ekor
single
dose,
kemudian
diberikan
curcuminoid
200
mg/kgbb/hari/ekor dimulai hari ke-3 selama 8 hari, kemudian diterminasi
hari ke-10; kelompok 6 diberikan injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor single dose,
kemudian diberikan curcuminoid 400 mg/kgbb/hari/ekor dimulai hari ke-3
selama 8 hari, kemudian diterminasi hari ke-10. Perubahan molekuler
yang terjadi pada setiap kelompok dianalisis secara imunohistokimia dan
dinilai perbandingannya.
Penulis mengharapkan agar hasil dari penelitian ini dapat bermanfaat
dalam upaya menambah keilmuan mengenai salah satu mekanisme yang
mendasari proses terjadinya gangguan pendengaran akibat DM di tingkat
seluler dan juga menemukan langkah dalam mencegah dan memperbaiki
kerusakan fibroblas dinding lateral koklea akibat DM yang pada akhirnya
ditujukan untuk menurunkan secara klinis angka prevalensi gangguan
pendengaran akibat DM.
Universitas Sumatera Utara
7
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang sudah diuraikan, dapat
dirumuskan
permasalahan
yang
dituangkan
sebagai
pertanyaan
penelitian, yaitu:
1. Apakah terdapat penurunan ekspresi kolagen tipe IV pada fibroblas
dinding lateral koklea tikus akibat injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor single
dose.
2. Apakah curcuminoid dapat mencegah dan memperbaiki kerusakan
fibroblas
dinding
lateral
koklea
tikus
akibat
injeksi
STZ
60
mg/kgbb/ekor single dose berdasarkan peningkatan ekspresi kolagen
tipe IV.
3. Apakah pemberian curcuminoid 400 mg/kgbb/hari/ekor lebih baik
dibandingkan pemberian curcuminoid 200 mg/kgbb/hari/ekor dalam
mencegah dan memperbaiki kerusakan fibroblas dinding lateral koklea
tikus akibat injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor single dose berdasarkan
peningkatan ekspresi kolagen tipe IV.
4. Apakah lama waktu pemberian curcuminoid bermanfaat dalam
mencegah dan memperbaiki kerusakan fibroblas dinding lateral koklea
tikus akibat injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor single dose berdasarkan
peningkatan ekspresi kolagen tipe IV.
1.3 Tujuan Penelitian
1.3.1 Tujuan umum
Membuktikan curcuminoid sebagai fitofarmaka yang efektif dan aman
untuk mencegah dan memperbaiki kerusakan fibroblas dinding lateral
koklea tikus akibat efek DM.
1.3.2 Tujuan khusus
1. Menilai perbedaan antara ekspresi kolagen tipe IV pada fibroblas
dinding lateral koklea tikus akibat injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor single
Universitas Sumatera Utara
8
dose dengan ekspresi kolagen tipe IV pada fibroblas dinding lateral
koklea tikus tanpa injeksi STZ.
2. Menilai bahwa curcuminoid dapat meningkatkan ekspresi kolagen tipe
IV pada fibroblas dinding lateral koklea tikus akibat injeksi STZ 60
mg/kgbb/ekor single dose.
3. Menilai pemberian curcuminoid 400 mg/kgbb/hari/ekor lebih baik
dibandingkan pemberian curcuminoid 200 mg/kgbb/hari/ekor untuk
meningkatkan ekspresi kolagen tipe IV pada fibroblas dinding lateral
koklea tikus akibat injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor single dose.
4. Menilai bahwa lama waktu pemberian curcuminoid bermanfaat untuk
meningkatkan ekspresi kolagen tipe IV pada fibroblas dinding lateral
koklea tikus akibat injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor single dose.
1.4 Manfaat Penelitian
1.4.1 Mendapatkan
penjelasan
mekanisme
perubahan
ekspresi
molekuler fibroblas dinding lateral koklea akibat DM.
1.4.2 Mendapatkan
penjelasan
mekanisme
perubahan
ekspresi
molekuler fibroblas dinding lateral koklea akibat DM yang diterapi
dengan curcuminoid.
1.4.3 Jika
sudah
terbukti
pada
hewan
percobaan,
diharapkan
curcuminoid ini berpotensi dalam mencegah dan memperbaiki
fibroblas dinding lateral koklea manusia akibat DM, sehingga dari
hasil tersebut curcuminoid dapat dimanfaatkan oleh masyarakat
luas sebagai fitofarmaka untuk mencegah dan memperbaiki
gangguan pendengaran akibat DM.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Pada era modern seperti sekarang ini, pola makan masyarakat di
daerah perkotaan telah bergeser dari pola makan tradisional (makanan
kaya karbohidrat dan serat) seperti sayuran menjadi komposisi makanan
yang terlalu banyak mengandung protein, lemak, gula, garam dan hanya
mengandung sedikit serat. Komposisi makanan seperti ini terutama
terdapat pada makanan olahan siap saji yang akhir-akhir ini sangat
digemari untuk dikonsumsi. Pola hidup seperti ini sangat berisiko
menyebabkan berbagai penyakit seperti diabetes mellitus (DM), jantung
koroner, hipertensi dan sebagainya (Suyono, 2009).
DM merupakan suatu penyakit metabolik akibat gangguan aksi insulin.
Insulin merupakan hormon yang dihasilkan oleh sel beta pada kelenjar
pankreas dan disekresikan ke dalam darah untuk mengatur glukosa agar
selalu dalam kondisi normal. Gangguan aksi insulin menyebabkan
gangguan metabolisme glukosa. Glukosa di dalam aliran darah atau
sering disebut juga gula darah, dapat meningkat yang dipengaruhi oleh
banyak faktor, antara lain dengan sering mengkonsumsi makanan yang
tinggi lemak, sering mengkonsumsi makanan olahan dan kurangnya
aktifitas fisik atau olah raga. Kadar gula darah yang meningkat disebut
dengan hiperglikemia (Manaf, 2014).
DM adalah suatu kelompok penyakit metabolik dengan karekteristik
hiperglikemia yang terjadi karena kelainan sekresi insulin, kerja insulin
atau
keduanya
(PERKENI,
2011).
Komplikasi
pada
DM
dapat
mengakibatkan kerusakan seperti mikroangiopati, retinopati, neuropati,
nefropati dan sebagainya (Waspadji, 2009). Kerusakan jaringan saraf dan
pembuluh
darah
mempunyai
peranan
penting
dalam
gangguan
pendengaran. Penelitian hubungan gangguan pendengaran dengan
1
Universitas Sumatera Utara
2
penderita DM sudah banyak dilaporkan. Gangguan pendengaran pada
penderita DM biasanya terjadi bilateral, berlangsung bertahap, bersifat
sensorineural dan terutama pada frekuensi tinggi (Lisowska, et al., 2001).
DM dengan cepat menjadi salah satu penyakit tidak menular yang
paling umum di dunia. Pada tahun 2013 ada 382 juta penderita DM dan
jumlah ini diperkirakan meningkat hingga 592 juta orang pada tahun 2035.
Pertumbuhan penduduk dan urbanisasi dengan perubahan gaya hidup
merupakan penyebab peningkatan 55% angka kejadian DM pada tahun
2035. Cina telah menjadi negara dengan jumlah DM terbesar di dunia (Li,
et al., 2013). Indonesia sendiri termasuk ke dalam 10 besar negara yang
paling banyak menderita DM di seluruh dunia setelah Cina, India, Amerika
Serikat, Brazil dan Rusia pada tahun 2013. Diperkirakan jumlah
penyandang DM di Indonesia akan meningkat dari 8,4 juta orang pada
tahun 2000 menjadi sekitar 21,3 juta orang pada tahun 2030. International
Diabetes Federation (IDF) dalam atlas diabetes tahun 2012 menunjukkan
bahwa di Indonesia prevalensi penderita DM diperkirakan akan mengalami
peningkatan sebanyak 2-3 kali lipat pada tahun 2030 (PERKENI, 2011).
Bainbridge, Hoffman dan Cowie (2008) melaporkan dari 5.742 peserta
National Health and Nutrition Examination, penderita DM lebih banyak
mengalami gangguan pendengaran dibandingkan yang tidak mengalami
DM. Ditemukan adanya penurunan pendengaran sebanyak 31% pada
penderita DM pada frekuensi 4000 Hz dan 34% pada frekuensi 8000 Hz.
Klinik Diabetes Rumah Sakit Gordan di Iran melaporkan prevalensi
gangguan pendengaran pada penderita DM tipe 2 sebesar 16% dan
hanya 5% pada kelompok yang tidak mengalami DM atau penderita DM
memiliki risiko 3,2 kali lebih besar menderita gangguan pendengaran
dibandingkan orang sehat (Taziki and Mansourian, 2011). Di RSUP H.
Adam Malik Medan, Yarisman (2014)
perbedaan
yang
bermakna
secara
juga melaporkan terdapat
statistik
terjadinya
gangguan
pendengaran pada penderita DM dibandingkan yang tidak menderita DM.
Universitas Sumatera Utara
3
Tanpa disadari, kebiasaan pola hidup yang tidak sehat akan
meningkatkan risiko terjadinya DM dan dapat mengakibatkan gangguan
pendengaran. Dalam rangka pencegahan dan penanganan gangguan
pendengaran akibat DM, telah banyak dilakukan studi epidemiologi dan
eksperimental dengan tujuan untuk mendapatkan bukti-bukti empirik serta
teori
yang
diharapkan
mampu
menjelaskan
terjadinya
gangguan
pendengaran akibat DM hingga ke tingkat molekuler.
Mekanisme terjadinya gangguan pendengaran akibat DM masih belum
dimengerti sepenuhnya dan belum dijumpai mekanisme yang lengkap
sebagai
panduan
untuk
pencegahan
dan
pengobatan
gangguan
pendengaran akibat DM, mengingat banyaknya mekanisme-mekanisme
yang mendasarinya secara molekuler dilihat dari perubahan yang terjadi
pada sel-sel rambut, fibroblas dinding lateral koklea dan struktur lainnya.
Beberapa penelitian telah menunjukkan adanya hubungan gangguan
pendengaran dengan DM. Fukushima, et al., (2006) melaporkan adanya
atrofi stria vaskuleris dan hilangnya sel rambut luar pada telinga dalam
penderita DM tipe 2. Penelitian lain memperlihatkan adanya abnormalitas
pada pemeriksaan histologis berupa degenerasi organ Corti dan sel
ganglion spiralis yang berkaitan dengan hiperglikemia dan obesitas pada
tikus model DM (Lee, et al., 2008). Kamble dan Mankar, (2014)
melaporkan bahwa pada pemeriksaan histopatologis tulang temporal
hewan coba model DM dijumpai penebalan membran basilaris dan
hilangnya sel rambut luar.
Pada keadaan hiperglikemia akan mengakibatkan stres oksidatif. Stres
oksidatif berperan penting dalam patofisiologi komplikasi DM baik makro
ataupun mikrovaskuler. Keadaan ini juga akan mengaktivasi Protein
Kinase-C (PKC) yang dapat mengakibatkan perubahan-perubahan pada
vaskuler seperti peningkatan permeabilitas vaskuler, kontraktilitas, sintesis
matriks
ekstraseluler
(MES),
pertumbuhan
sel
dan
apoptosis,
angiogenesis dan aktivasi sitokin-sitokin (Noh and King, 2007; Monroy and
Mejia, 2013). Beberapa studi diabetes lainnya juga melaporkan bahwa
Universitas Sumatera Utara
4
dijumpai peningkatan ekspresi Matrix Metalloproteinase-9 (MMP-9) yang
dapat mendegradasi kolagen tipe IV dan sistem Plasmingen Activator (PA)
/ plasmin / PA Inhibitor (PAI) juga terlibat dalam degradasi MES (Ban and
Twigg, 2008).
Dinding lateral koklea tersusun dari jaringan MES sebagai struktur
penyangga, dimana terdapat fibroblas yang menghasilkan kolagen.
Kolagen adalah suatu makromolekul yang merupakan komponen utama
dari MES dengan kandungan protein yang paling besar pada tubuh
manusia. Perubahan yang terjadi pada fibroblas berpengaruh pada
kolagen dan dapat mengganggu fungsi pendengaran. Kolagen tipe IV
disebut paling rawan (the most vulnerable), sehingga kerusakan terjadi
lebih dominan (Purnami, 2009; Haryuna, 2013). Pada penelitian terakhir,
Haryuna (2013) melaporkan adanya kerusakan kolagen tipe IV pada
fibroblas dinding lateral koklea tikus yang diinduksi bising.
Curcumin adalah zat pigmen kuning yang diekstrak dari rimpang yang
umumnya berasal dari spesies Curcuma longa Linnaeus (kunyit) dan
Curcuma xanthorrhiza Roxb (temulawak) (Lao, et al., 2006). Curcumin
telah terbukti mengganggu jalur sinyal beberapa sel, termasuk siklus sel
(cyclin D1 dan cyclin E), apoptosis (aktivasi caspases dan “downregulation” dari produk gen anti apoptosis), proliferasi [Human Epidermal
Growth Factor Receptor-2 (HER-2), Epidermal Growth Factor Receptor
(EGFR) dan Activator Protein-1 (AP-1)], kelangsungan hidup [jalur
Phosphatidylinositol 3-Kinase (PI3K)], invasi (MMP-9) dan molekul adhesi,
angiogenesis [Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF)], metastasis
[Chemokine Receptor Type-4 (CXCR-4)] dan peradangan [Nuclear Factor
Kappa-Beta (NFκB)], Tumor Necrosis Factor (TNF), Interleukin-6 (IL-6), IL1, Cyclooxygenase-2 (COX-2) dan 5-Lipoxygenase (5-LOX) (Anand, et al.,
2008).
Pada penelitian Haryuna, (2013) melaporkan curcuminoid mampu
menekan produksi MMP-9 pada fibroblas dinding lateral koklea tikus yang
diinduksi bising, sehingga degradasi kolagen tipe IV dapat diminimalisir.
Universitas Sumatera Utara
5
Pada penelitian lainnya, Panchatcharam, et al. (2006) melaporkan bahwa
curcumin dapat meningkatkan sintesis kolagen pada jaringan luka. Peran
curcuminoid dalam hal mencegah dan memperbaiki kerusakan fibroblas
dinding lateral koklea akibat DM melalui mekanisme ekspresi kolagen tipe
IV belum pernah diteliti dan akan menjadi fokus pada penelitian ini.
Saat ini DM merupakan suatu kondisi yang menjadi perhatian dan
masalah global karena tingginya angka prevalensi dan efeknya yang
dapat mengenai semua orang dan jenis kelamin. Gangguan pendengaran
akibat DM juga dapat mengakibatkan gangguan fisiologis dan psikologis
hingga fungsi sosial dan penurunan produktivitas penderitanya. Oleh
karena itu, diperlukan suatu metode pencegahan dan penanganan kondisi
ini dengan harapan penurunan angka kejadian gangguan pendengaran
akibat DM.
Untuk mencapai tujuan ini, menjadi penting untuk mengetahui
mekanisme yang mendasari proses terjadinya gangguan pendengaran
akibat DM di tingkat seluler melalui suatu studi eksperimental dengan
melihat respon fibroblas dinding lateral koklea terhadap DM dan
mendapatkan suatu pola sinyal molekuler pada keadaan ini.
Penelitian eksperimental ini menggunakan tikus sebagai hewan coba.
Tikus juga mempunyai kemiripan struktur telinga dalam dengan manusia
dan telah digunakan sebagai model hewan coba untuk penelitian penyakit
ketulian genetik manusia dan terbukti bermanfaat dalam membantu
mengidentifikasi gen yang sesuai pada manusia dan berperan dalam
perkembangan
sistem
auditorius
melalui
identifikasi
genetik
dan
sekuensnya (Haryuna, 2013).
Beberapa kelompok tikus diinjeksikan streptozotocin (STZ) yang
merupakan
senyawa
nitrosourea
yang
banyak
digunakan
untuk
menginduksi DM pada hewan coba karena efek toksiknya terhadap sel
beta (Nagarchi, et al., 2015). Selain STZ, beberapa kelompok tikus
diberikan curcuminoid yang bertujuan untuk mencegah dan memperbaiki
kerusakan fibroblas dinding lateral koklea yang ditinjau dari ekpresi
Universitas Sumatera Utara
6
kolagen tipe IV. Haryuna, et al., (2016) melaporkan curcumin mampu
mencegah dan mengobati kerusakan fibroblas dinding lateral koklea
ditinjau dari penurunan ekspresi AP-1 pada tikus yang diinduksi bising.
Penelitian ini terdiri dari 6 kelompok dimana kelompok 1 merupakan
kelompok kontrol, diberikan injeksi buffer natrium sitrat (1x) dilanjutkan
pemberian Carboxy Methyl Cellulose (CMC) (setiap hari sampai hari ke-5);
kelompok 2 diberikan injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor single dose, kemudian
diterminasi hari ke-5; kelompok 3 diberikan injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor
single dose, kemudian diberikan curcuminoid 200 mg/kgbb/hari/ekor
dimulai hari ke-3 selama 3 hari, kemudian diterminasi hari ke-5; kelompok
4 diberikan injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor single dose, kemudian diberikan
curcuminoid 400 mg/kgbb/hari/ekor dimulai hari ke-3 selama 3 hari,
kemudian diterminasi hari ke-5; kelompok 5 diberikan injeksi STZ 60
mg/kgbb/ekor
single
dose,
kemudian
diberikan
curcuminoid
200
mg/kgbb/hari/ekor dimulai hari ke-3 selama 8 hari, kemudian diterminasi
hari ke-10; kelompok 6 diberikan injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor single dose,
kemudian diberikan curcuminoid 400 mg/kgbb/hari/ekor dimulai hari ke-3
selama 8 hari, kemudian diterminasi hari ke-10. Perubahan molekuler
yang terjadi pada setiap kelompok dianalisis secara imunohistokimia dan
dinilai perbandingannya.
Penulis mengharapkan agar hasil dari penelitian ini dapat bermanfaat
dalam upaya menambah keilmuan mengenai salah satu mekanisme yang
mendasari proses terjadinya gangguan pendengaran akibat DM di tingkat
seluler dan juga menemukan langkah dalam mencegah dan memperbaiki
kerusakan fibroblas dinding lateral koklea akibat DM yang pada akhirnya
ditujukan untuk menurunkan secara klinis angka prevalensi gangguan
pendengaran akibat DM.
Universitas Sumatera Utara
7
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang sudah diuraikan, dapat
dirumuskan
permasalahan
yang
dituangkan
sebagai
pertanyaan
penelitian, yaitu:
1. Apakah terdapat penurunan ekspresi kolagen tipe IV pada fibroblas
dinding lateral koklea tikus akibat injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor single
dose.
2. Apakah curcuminoid dapat mencegah dan memperbaiki kerusakan
fibroblas
dinding
lateral
koklea
tikus
akibat
injeksi
STZ
60
mg/kgbb/ekor single dose berdasarkan peningkatan ekspresi kolagen
tipe IV.
3. Apakah pemberian curcuminoid 400 mg/kgbb/hari/ekor lebih baik
dibandingkan pemberian curcuminoid 200 mg/kgbb/hari/ekor dalam
mencegah dan memperbaiki kerusakan fibroblas dinding lateral koklea
tikus akibat injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor single dose berdasarkan
peningkatan ekspresi kolagen tipe IV.
4. Apakah lama waktu pemberian curcuminoid bermanfaat dalam
mencegah dan memperbaiki kerusakan fibroblas dinding lateral koklea
tikus akibat injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor single dose berdasarkan
peningkatan ekspresi kolagen tipe IV.
1.3 Tujuan Penelitian
1.3.1 Tujuan umum
Membuktikan curcuminoid sebagai fitofarmaka yang efektif dan aman
untuk mencegah dan memperbaiki kerusakan fibroblas dinding lateral
koklea tikus akibat efek DM.
1.3.2 Tujuan khusus
1. Menilai perbedaan antara ekspresi kolagen tipe IV pada fibroblas
dinding lateral koklea tikus akibat injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor single
Universitas Sumatera Utara
8
dose dengan ekspresi kolagen tipe IV pada fibroblas dinding lateral
koklea tikus tanpa injeksi STZ.
2. Menilai bahwa curcuminoid dapat meningkatkan ekspresi kolagen tipe
IV pada fibroblas dinding lateral koklea tikus akibat injeksi STZ 60
mg/kgbb/ekor single dose.
3. Menilai pemberian curcuminoid 400 mg/kgbb/hari/ekor lebih baik
dibandingkan pemberian curcuminoid 200 mg/kgbb/hari/ekor untuk
meningkatkan ekspresi kolagen tipe IV pada fibroblas dinding lateral
koklea tikus akibat injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor single dose.
4. Menilai bahwa lama waktu pemberian curcuminoid bermanfaat untuk
meningkatkan ekspresi kolagen tipe IV pada fibroblas dinding lateral
koklea tikus akibat injeksi STZ 60 mg/kgbb/ekor single dose.
1.4 Manfaat Penelitian
1.4.1 Mendapatkan
penjelasan
mekanisme
perubahan
ekspresi
molekuler fibroblas dinding lateral koklea akibat DM.
1.4.2 Mendapatkan
penjelasan
mekanisme
perubahan
ekspresi
molekuler fibroblas dinding lateral koklea akibat DM yang diterapi
dengan curcuminoid.
1.4.3 Jika
sudah
terbukti
pada
hewan
percobaan,
diharapkan
curcuminoid ini berpotensi dalam mencegah dan memperbaiki
fibroblas dinding lateral koklea manusia akibat DM, sehingga dari
hasil tersebut curcuminoid dapat dimanfaatkan oleh masyarakat
luas sebagai fitofarmaka untuk mencegah dan memperbaiki
gangguan pendengaran akibat DM.
Universitas Sumatera Utara