Pengaruh Suplementasi Vitamin D3 Dosis Tinggi Terhadap Kalsifikasi Tulang Femur Janin Mencit Galur Swiss Webster.

(1)

iv ABSTRAK

PENGARUH SUPLEMENTASI VITAMIN D3 DOSIS TINGGI TERHADAP KALSIFIKASI TULANG FEMUR JANIN MENCIT

GALUR SWISS WEBSTER

Timothy Imanuel, 2014, Pembimbing I : Heddy Herdiman, dr., M.Kes. Pembimbing II : Dr. Teresa Liliana Wargasetia, S.Si.,

M.Kes., PA(K).

Suplementasi vitamin D3 dibutuhkan untuk memastikan agar kebutuhan kalsium ibu dan anak yang dikandungnya tercukupi. Para peneliti mendapatkan bahwa kelebihan asupan vitamin D pada kehamilan dapat menyebabkan penurunan massa tulang janin. Berdasarkan hal itu dilakukan penelitian untuk mengetahui apakah pemberian suplementasi vitamin D3 yang berlebihan dapat mengganggu kalsifikasi tulang femur janin. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh vitamin D3 dosis tinggi selama kehamilan terhadap kalsifikasi tulang femur janin mencit.

Penelitian ini menggunakan desain eksperimental semu dengan Rancangan Acak Lengkap (RAL). Penelitian ini menggunakan 5 ekor mencit jantan dan 5 ekor mencit betina galur Swiss Webster (Mus musculus L.) berumur 8-12 minggu. Subjek penelitian adalah janin mencit dari hasil perkawinan yang hidup. Mencit dibagi ke dalam 5 kelompok (masing-masing kelompok terdiri dari 1 ekor mencit betina dan 1 ekor mencit jantan) yaitu kelompok KN (kontrol negatif), kelompok A (vitamin D3 13 IU), kelompok B (vitamin D3 26 IU), kelompok C (vitamin D3 130 IU), kelompok D (vitamin D3 260 IU). Mencit dikawinkan, kemudian diberi suplementasi pada usia kehamilan 11 hari. Pada usia kehamilan 20 hari, mencit dikorbankan kemudian dilakukan pewarnaan Alizarin Red S terhadap janin. Parameter yang diuji adalah panjang tulang femur janin mencit yang mengalami kalsifikasi setelah diberi perlakuan. Analisis data menggunakan uji Analisis Varian (ANAVA) satu arah yang dilanjutkan dengan uji Least Significance

Different (LSD) dengan α = 0,05.

Uji ANAVA dan uji LSD menunjukkan terdapat perbedaan yang bermakna antara kelompok KN dengan kelompok A (p = 0,001), C (p = 0,000), dan D (p = 0,000). Hal itu menunjukkan kelompok A, C, dan D memiliki panjang kalsifikasi tulang femur yang lebih pendek dibandingkan dengan kelompok KN. Dari hasil di atas dapat disimpulkan pemberian vitamin D3 dosis tinggi dapat menghambat kalsifikasi tulang femur janin mencit.

(2)

ABSTRACT

THE EFFECT OF HIGH DOSE VITAMIN D3 SUPPLEMENTATION TO THE FETAL FEMUR BONE CALCIFICATION

IN SWISS WEBSTER MICE

Timothy Imanuel, 2014, 1st Tutor : Heddy Herdiman, dr., M.Kes.

2nd Tutor : Dr. Teresa Liliana Wargasetia, S.Si., M.Kes.,

PA(K).

Supplementation of vitamin D3 is needed to ensure that the calcium needs of

mother and child at birth is fulfilled. The researchers found that excess intake of vitamin D in pregnancy can cause fetal bone mass loss. Accordingly, it is

necessary to study whether high dose supplementation of vitamin D3 can interfere

fetal femur bone calcification. The purpose of this study was to determine the

effect of high doses of vitamin D3 on fetal femur bone calcification during

pregnancy in mice

This study used a quasi experimental design with a Randomized Control Trial (RCT). This study used 5 male mice and 5 female mice of Swiss Webster strain (Mus musculus L.) aged 8-12 weeks. Subjects were alive fetal mice of the mated mice. Experimental animals were divided into 5 groups (each group consisted 1 female mouse and 1 male mouse): group KN (negative control), group A (13 IU of

vitamin D3), group B (26 IU of vitamin D3), group C (Vitamin D3 130 IU), group

D (260 IU vitamin D3). Mice were mated then supplemented at 11th days of

gestation. At 20th days of gestation, the mice sacrificed and stained with Alizarin

Red S staining. The parameter tested was mice calcified fetal femur length after being treated. Data analysis using one way Analysis of Variance (ANOVA)

followed by Least Significance Different (LSD) test with α = 0,05.

ANOVA and LSD test showed significant differences between group KN with group A (p = 0,001), C (p = 0,000), and D (p = 0,000). The results showed that the group A, C, and D have femur bone calcification length shorter than the group KN. The conclusion of this research is the supplementation of high-dose vitamin

D3 can inhibit fetal femur bone calcification in mice.

(3)

vi DAFTAR ISI

JUDUL ... i

LEMBAR PERSETUJUAN... ii

SURAT PERNYATAAN... iii

ABSTRAK ... iv

ABSTRACT ... v

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Identifikasi Masalah ... 2

1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian ... 2

1.4 Manfaat Karya Tulis Ilmiah ... 2

1.5 Kerangka Pemikiran dan Hipotesis ... 2

1.5.1 Kerangka Pemikiran ... 2

1.5.2 Hipotesis ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Osteogenesis ... 4

2.1.1 Osifikasi Intramembranosa ... 4

2.1.2 Osifikasi Endokondral ... 6

2.1.3 Osteoblas ... 11

2.1.4 Osteoklas ... 14

2.1.5 Femur ... 15

2.2 Vitamin D ... 17

(4)

vii

2.2.2 Metabolisme Vitamin D... 18

2.2.3 Kontrol Sintesis Vitamin D... 19

2.2.4 Efek Fisiologis Vitamin D ... 20

2.2.5 Kadar Vitamin D didalam Darah dan Dosis ... 22

2.2.6 Efek Vitamin D terhadap Kesehatan ... 23

2.3 Kalsium dan Fosfat ... 23

2.3.1 Kalsium dan Fosfat terhadap Tulang ... 24

2.3.2 Mekanisme Kalsifikasi Tulang oleh Kalsium dan Fosfat .... 24

BAB III BAHAN DAN METODE PENELITIAN 3.1 Alat dan Bahan ... 26

3.1.1 Alat... 26

3.1.2 Bahan ... 26

3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ... 27

3.3 Hewan Coba ... 27

3.4 Penentuan Jumlah sampel ... 27

3.5 Metode Penelitian ... 27

3.5.1 Desain Penelitian ... 27

3.5.2 Variabel Penelitian ... 28

3.5.3 Definisi Operasional Variabel ... 28

3.5.4 Prosedur Penelitian ... 28

3.5.4.1 Cara Kerja Percobaan ... 28

3.5.4.2 Pewarnaan Alizarin Red... 29

3.5.4.3 Penilaian Hasil Percobaan ... 31

3.6 Metode Analisis ... 31

3.6.1 Hipotesis Statistik ... 31

3.6.2 Kriteria Uji ... 32

3.7 Aspek Etik Penelitian ... 32

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian ... 33

(5)

viii

4.2 Pembahasan ... 37

4.3 Uji Hipotesis... 38

BAB V SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan ... 40

5.2 Saran ... 40

DAFTAR PUSTAKA ... 41

LAMPIRAN ... 44

(6)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Rerata Panjang Kalsifikasi Tulang Femur Janin Mencit Setelah Perlakuan ... 33 Tabel 4.2 Perbandingan Panjang Kalsifikasi Tulang Femur Janin Mencit

Setelah Perlakuan Berdasarkan Uji Statistik ANAVA Satu Arah ... 34 Tabel 4.3 Perbandingan Panjang Kalsifikasi Tulang Femur Janin Mencit

(7)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Skematik Osifikasi Intramembranosa ... 5

Gambar 2.2 Diagram Skematik Osifikasi Endokondral ... 7

Gambar 2.3 Urutan Osifikasi Endokondral Pada Fetus ... 11

Gambar 2.4 Mekanisme Aktivasi Osteoklas Melalui RANKL dan Pengaruh Osteoprotegerin ... 13

Gambar 2.5 Tulang Femur ... 15

Gambar 2.6 Urutan Osifikasi Femur ... 16

Gambar 2.7 Jalur Metabolisme Vitamin D ... 19

Gambar 2.8 Efek Fisiologis Vitamin D Terhadap Hemostasis ... 21

Gambar 4.1 Perbandingan Rerata Panjang Kalsifikasi Tulang Femur Janin Mencit pada Berbagai Perlakuan Dosis Vitamin D3 ... 36

(8)

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 Data Hasil Percobaan dan Hasil Pengolahan Analisis Varian Satu Arah Panjang Kalsifikasi Tulang Femur

Janin Mencit Setelah Perlakuan ... 44

LAMPIRAN 2 Data Hasil Uji LSD Panjang Kalsifikasi Tulang Femur Janin Mencit antar Kelompok Perlakuan ... 45

LAMPIRAN 3 Perhitungan Dosis Vitamin D3 ... 46

LAMPIRAN 4 Surat Keputusan Komisi Etik Penelitian ... 48

LAMPIRAN 5 Perlakuan ... 49

(9)

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kehamilan adalah keadaan mengandung hasil konsepsi yang tertanam secara normal maupun tidak normal di dalam uterus atau di tempat lain. Pada keadaan normal, kehamilan manusia terjadi selama 37 hingga 42 minggu (Callahan & Caughey, 2013)

Pertumbuhan fetus terbesar terjadi selama trimester terakhir kehamilan. Berat fetus hampir dua kali lipat pada dua bulan terakhir kehamilan. Hal ini menyebabkan kebutuhan nutrisi fetus meningkat. Kebutuhan nutrisi yang meningkat pada ibu hamil ini perlu diimbangi oleh asupan nutrisi yang cukup agar janin tidak mengalami defisiensi nutrisi (Guyton & Hall, 2014).

Kebutuhan akan vitamin D meningkat pada kehamilan. Vitamin D dibutuhkan untuk memastikan agar kebutuhan kalsium ibu dan anak yang dikandungnya tercukupi. Vitamin D dapat diperoleh dari makanan seperti salmon, tuna, susu, margarin, daging sapi, dan hati sapi. Cara lain untuk memperoleh vitamin D adalah dengan berjemur di bawah sinar matahari sehingga mengubah provitamin D menjadi vitamin D, akan tetapi sumber vitamin D tersebut tidak mencukupi kebutuhan vitamin D sehari-hari (Rodda, 2013).

Dewasa ini, masyarakat sudah mulai sadar akan pentingnya suplementasi nutrisi pada ibu hamil. Menurut European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology terbitan tahun 2012 ada banyak mineral dan vitamin yang biasa diberikan sebagai suplemen, salah satunya adalah vitamin D (Hovdenak & Haram, 2012). Suplemen untuk vitamin D tersedia dalam bentuk, vitamin D3 (cholecalciferol).

Suplementasi tanpa dosis yang tepat dapat berbahaya. Penelitian lain membuktikan bahwa kelebihan asupan vitamin D pada kehamilan dapat menyebabkan penurunan massa tulang janin mencit (Lieben et al,2013). Penelitian tentang hubungan konsumsi vitamin D dengan pembentukan tulang

(10)

fetus sangat terbatas jumlahnya sehingga perlu dilakukan penelitian apakah pemberian suplementasi vitamin D3 yang berlebihan dapat menghambat kalsifikasi tulang femur janin mencit.

1.2 Identifikasi Masalah

Apakah pemberian vitamin D3 dosis tinggi pada kehamilan dapat menghambat kalsifikasi tulang femur janin mencit.

1.3 Maksud dan Tujuan

Maksud penelitian ini untuk mengetahui pengaruh suplementasi vitamin D3 terhadap pertumbuhan tulang janin.

Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh vitamin D3 dosis tinggi selama kehamilan terhadap kalsifikasi tulang femur janin mencit.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat akademis dari penelitian ini adalah untuk menambah ilmu pengetahuan mengenai pengaruh pemberian vitamin D3 terhadap pembentukan tulang femur janin.

Manfaat praktis dari penelitian ini adalah untuk memberi wawasan bagi dokter pada khususnya dan masyarakat pada umumnya mengenai pengaruh mengkonsumsi suplemen vitamin D3 terhadap pertumbuhan tulang janin.

1.5 Kerangka Pemikiran dan Hipotesis 1.5.1 Kerangka Pemikiran

Vitamin D merupakan zat yang dibutuhkan tubuh untuk meningkatkan kadar kalsium dan fosfat dalam darah untuk membantu proses metabolisme, pembentukan tulang, sistem saraf, dan sistem lainnya. Mekanisme kerja dari vitamin D menyerupai hormon steroid. Efek vitamin D secara langsung yaitu

(11)

meningkatkan absorbsi kalsium pada usus halus dan meningkatkan resorpsi kalsium pada tulang (Kumar et al, 2010).

Vitamin D pada tulang akan mengaktifkan receptor activator of nuclear factor κB ligand (RANKL) pada osteoblas yang akan berikatan dengan receptor

activator of nuclear factor κB (RANK) pada osteoklas. Kadar vitamin D yang

berlebihan akan menyebabkan osteoklas lebih aktif dibandingkan dengan osteoblas sehingga resorpsi tulang akan meningkat dan pembentukan tulang akan terganggu (Kumar et al, 2010). Resorpsi tulang yang meningkat akan meningkatkan kadar kalsium plasma sehingga terjadi penurunan aktivitas hormon paratiroid (PTH). Akibatnya eksresi kalsium melalui urin meningkat (Guyton & Hall, 2014). Hal ini secara tidak langsung dapat menghambat proses kalsifikasi tulang.

1.5.2 Hipotesis Penelitian

Pemberian vitamin D3 dosis tinggi dapat menghambat kalsifikasi tulang femur janin mencit.

(12)

40 BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa pemberian vitamin D3 dosis tinggi dapat menghambat kalsifikasi tulang femur janin mencit.

5.2 Saran

 Penelitian lebih lanjut dengan dosis yang lebih bervariasi

 Penelitian lebih lanjut untuk mengetahui dosis minimal vitamin D3 yang dapat menimbulkan hambatan kalsifikasi tulang femur janin mencit.

 Penelitian lebih lanjut dengan menggunakan pewarnaan tulang rawan yaitu Alcian Blue untuk melihat perbandingan tulang yang terkalsifikasi dengan tulang rawan yang terbentuk.

 Penelitian lebih spesifik dengan melihat kadar kalsium, vitamin D, dan PTH dalam darah serta pengaruhnya terhadap kalsifikasi tulang.

 Ibu hamil senantiasa mengkonsumsi vitamin D3 sesuai dengan dosis yang dianjurkan.

(13)

RIWAYAT HIDUP

Nama : Timothy Imanuel Maranatha

Nomor Registrasi Pokok : 1110201

Tempat & Tanggal Lahir : Bandung, 30 Oktober 1993

Alamat : Taman Kopo Indah II Blok 3B No. 84, Bandung

Riwayat Pendidikan :

 TKK BPK PENABUR Taman Holis Indah, Bandung, lulus tahun 1999

 SDK BPK PENABUR Taman Holis Indah, Bandung, sampai tahun 2002

 SDK 6 BPK PENABUR, Bandung, lulus tahun 2005

 SMPK 5 BPK PENABUR, Bandung, lulus tahun 2008

 SMA DON BOSCO 1, Kelapa Gading, Jakarta Utara, lulus tahun 2011

 Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Maranatha, Bandung, tahun 2011 sampai sekarang

(14)

DAFTAR PUSTAKA

Ash, P. J., Loutit, J. F., & Townsend, K. M. (1980). Osteoclasts derived from haematopoietic stem cells. Nature , 283:669–670.

Bringhurst, F. R., Demay, M. B., Krane, S. M., & Kronenberg, H. M. (2008). Harrison's Principles of Internal Medicine. United States of America: McGraw-Hill Companies, Inc.

Callahan, T. L., & Caughey, A. B. (2013). Obstetrics and Gynecology (6 ed.). Philadelphia: Lippincot Williams & Wilkins.

Cserjesi, P., Brown, D., Liqon, K. L., Lyons, G. E., Coepland, N. G., Gilbert, D. J., et al. (1995 ). A basic helix-loop-helix protein that prefigures skeletal formation during mouse embryogenesis.

Francis, R., Aspray, T., Fraser, G., Javaid, K., Macdonald, H., Patel, S., et al. (2013). Vitamin D and Bone Health: A Practical Clinical Guideline. UK: National Osteoporosis Society.

Gilbert, S. F. (2000). Developmental Biology (6th edition ed.). Sunderland: Sinauer Associates.

Guyton, A. C., & Hall, J. E. (2014). Human Physiology (15th ed.). New York: Elsevier.

Hall, B. K., & Miyake, T. (1995). Divide, accumulate, differentiate: Cell condensations in skeletal development revisited. Biol .

Horton, A. (1990). The biology of bone growth. Horm, p 1-3.

Institute of Medicine (US) Standing Committee on the Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes : Dietary Reference Intakes for Calcium,

(15)

Phosphorus, Magnesium, Vitamin D, and Fluoride. (1997). Washington DC: National Academies Press (US).

Kahn, A. J., & Simmons, D. J. (1975). Investigation of cell lineage in bone using a chimaera of chick and quail embryonic tissue.

Klein, L. (1980). Direct measurement of bone resorption and calcium conservation during vitamin D deficiency or hypervitaminosis D. Departments of Orthopaedics, Biochemistry, and Macromolecular Science.

Kumar, V., Abbas, A. K., Fausto, N., & Aster, J. (2010). Robbins & Cotran Pathologic Basis of Disease. Saunders: Elsevier. p 803-808

Lieben, L., Stocksman, I., Moermans, K., & Carmeliet, G. (2013). Maternal hypervitaminosis D reduces fetal bone mass and mineral acquisition and leads to neonatal lethality. Clinical and Experimental Endocrinology .

Manolagas, S. C., & Jilka, R. L. (1995). Bone marrow, cytokines, and bone remodeling. Emerging insights into the pathophysiology of osteoporosis. National England Journald Medicine .

Martin, P. (1990). Tissue patterning in the developing mouse limb. Int J Dev Biol.

Narbaitz, R., & Fragiskos, B. (1984). Hypervitaminosis D in the chick embryo: Comparative study on the activity of various vitamin D3 metabolites. Calcified Tissue INternational .

National Insititute of Health. (2011, June 24)., http://ods.od.nih.gov/factsheets/ VitaminD-HealthProfessional.html., September, 2014

Oberlender, S. A., & Tuan, R. S. (1994). Expression and functional involvement of N-cadherin in embryonic limb chondrogenesis.

(16)

Putz, R. V., & Pabst, R. (2003). Atlas Anatomi Manusia Sobotta. Munchen; Hannover: EGC. p 267.

Rodda, C. (2013). Clinical Nutrition. West Sussex: Wiley-Blackwell. p 371

Sosic, D., Brand-Saberi, B., Schmidt, C., Christ, B., & Olson, E. (1997). Biol. Regulation of paraxis expression and somite formation by ectoderm- and neural tube-derived signals .

Standring, S., Borley, N. R., Collins, P., Crossman, A. R., Gatzoulis, M. A., Healy, J. C., et al. (2008). Gray's Anatomy. Spain: Churchill Livingstone Elsevier. p 182-187

Tondravi, M. M., McKercher, S. R., Anderson, K., Erdmann, J. M., Quiroz, M., Maki, R., et al. (1997). Osteopetrosis in mice lacking haematopoietic transcription factor PU.1.

Tuan, R. (1987). Mechanisms and regulation of calcium transport by the chick embryonic chorioallantoic membrane.

Tuan, R. S., & Lynch, M. H. (1983). Effect of experimentally induced calcium deficiency on the developmental expression of collagen types in chick embryonic skeleton.

Wright, E., Hargrave, M. R., Christiansen, J., Cooper, L., Kun, J., Evans, T., et al. (1995). The Sry-related gene Sox9 is expressed during chondrogenesis in mouse embryos. National Genethic .

Wu, L. N., Genge, B. R., Dunkelberger, D. G., LeGeros, R. Z., Concannon, B., & Wuthier, R. E. (1997). Physicochemical characterization of the nucleational core of matrix vesicles. J Biol Chem .

(1)

meningkatkan absorbsi kalsium pada usus halus dan meningkatkan resorpsi kalsium pada tulang (Kumar et al, 2010).

Vitamin D pada tulang akan mengaktifkan receptor activator of nuclear factor κB ligand (RANKL) pada osteoblas yang akan berikatan dengan receptor activator of nuclear factor κB (RANK) pada osteoklas. Kadar vitamin D yang berlebihan akan menyebabkan osteoklas lebih aktif dibandingkan dengan osteoblas sehingga resorpsi tulang akan meningkat dan pembentukan tulang akan terganggu (Kumar et al, 2010). Resorpsi tulang yang meningkat akan meningkatkan kadar kalsium plasma sehingga terjadi penurunan aktivitas hormon paratiroid (PTH). Akibatnya eksresi kalsium melalui urin meningkat (Guyton & Hall, 2014). Hal ini secara tidak langsung dapat menghambat proses kalsifikasi tulang.

1.5.2 Hipotesis Penelitian

Pemberian vitamin D3 dosis tinggi dapat menghambat kalsifikasi tulang femur janin mencit.

(2)

40 BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa pemberian vitamin D3 dosis tinggi dapat menghambat kalsifikasi tulang femur janin mencit.

5.2 Saran

 Penelitian lebih lanjut dengan dosis yang lebih bervariasi

 Penelitian lebih lanjut untuk mengetahui dosis minimal vitamin D3 yang dapat menimbulkan hambatan kalsifikasi tulang femur janin mencit.  Penelitian lebih lanjut dengan menggunakan pewarnaan tulang rawan yaitu

Alcian Blue untuk melihat perbandingan tulang yang terkalsifikasi dengan tulang rawan yang terbentuk.

 Penelitian lebih spesifik dengan melihat kadar kalsium, vitamin D, dan PTH dalam darah serta pengaruhnya terhadap kalsifikasi tulang.

 Ibu hamil senantiasa mengkonsumsi vitamin D3 sesuai dengan dosis yang dianjurkan.

(3)

RIWAYAT HIDUP

Nama : Timothy Imanuel Maranatha

Nomor Registrasi Pokok : 1110201

Tempat & Tanggal Lahir : Bandung, 30 Oktober 1993

Alamat : Taman Kopo Indah II Blok 3B No. 84, Bandung Riwayat Pendidikan :

 TKK BPK PENABUR Taman Holis Indah, Bandung, lulus tahun 1999  SDK BPK PENABUR Taman Holis Indah, Bandung, sampai tahun 2002  SDK 6 BPK PENABUR, Bandung, lulus tahun 2005

 SMPK 5 BPK PENABUR, Bandung, lulus tahun 2008

 SMA DON BOSCO 1, Kelapa Gading, Jakarta Utara, lulus tahun 2011  Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Maranatha, Bandung,