PEMBERIAN EKSTRAK ETHANOL BUAH ANGGUR BALI (VITIS VINIFERA) MENGHAMBAT KERUSAKAN SEL β PANKREAS DAN PENINGKATAN KREATIN KINASE PADA TIKUS ALBINO (RATTUS NORVEGICUS) WISTAR YANG DIINDUKSI PELATIHAN FISIK BERLEBIH.
TESIS
PEMBERIAN EKSTRAK ETHANOL BUAH ANGGUR
BALI (
VITIS VINIFERA
)MENGHAMBAT
KERUSAKAN SEL β PANKREAS DAN
PENINGKATAN KREATIN KINASE PADA TIKUS
(
RATTUS NORVEGICUS
) WISTAR YANG DIINDUKSI
PELATIHAN FISIK BERLEBIH
BOEDI PRIHATINI YENNIASTUTI
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2016
(2)
i
TESIS
PEMBERIAN EKSTRAK ETHANOL BUAH ANGGUR
BALI (
VITIS VINIFERA
)
MENGHAMBAT
KERUSAKAN SEL β PANKREAS DAN
PENINGKATAN KREATIN KINASE PADA TIKUS
(
RATTUS NORVEGICUS
) WISTAR YANG DIINDUKSI
PELATIHAN FISIK BERLEBIH
BOEDI PRIHATINI YENNIASTUTI NIM. 1390761008
PROGRAM STUDI ILMU BIOMEDIK
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
(3)
PEMBERIAN EKSTRAK ETHANOL BUAH ANGGUR
BALI (
VITIS VINIFERA
) MENGHAMBAT
KERUSAKAN SEL β PANKREAS DAN
PENINGKATAN KREATIN KINASE PADA TIKUS
(
RATTUS NORVEGICUS
) WISTAR YANG DIINDUKSI
PELATIHAN FISIK BERLEBIH
Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister
Pada Program Magister, Program Studi Ilmu Biomedik, Program Pascasarjana Universitas Udayana
BOEDI PRIHATINI YENNIASTUTI NIM. 1390761008
PROGRAM STUDI ILMU BIOMEDIK
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2016
Lembar Pengesahan(4)
TESIS INI TELAH DISETUJUI PADA TANGGAL : 15 Januari 2016
Pembimbing I Pembimbing II
Prof.DR.dr.J. Alex Pangkahila, M.SC., Sp.And. Prof. DR.dr Wimpi I Pangkahila Sp And FAACS
NIP. 194402011964091001 NIP. 194612131971071001
Mengetahui,
Ketua Program Studi Ilmu Biomedik Direktur
Program Pascasarjana Program Pascasarjana
Universitas Udayana, Universitas Udayana,
Dr.dr.Gde Ngurah Indraguna Pinatih,M.Sc,Sp.GK Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S (K)
NIP. 194612131971071001 NIP. 195902151985102001
Tesis Ini Telah Diuji Pada Tanggal : 15 Januari 2016
(5)
Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Rektor
Universitas Udayana No : 106/UN14.4/HK/2016,Tanggal : 4 Januari 2016
Panitia Penguji Tesis adalah:
Ketua : Prof. Dr..dr.J.Alex Pangkahila,.,M.SC., Sp.And.
Anggota : 1. Prof. Dr..dr Wimpie I. Pangkahila, Sp. And., FAACS
2.Prof. dr. N. Agus Bagiada, Sp.BIOK
3.Prof. dr. I Gusti Made Aman, Sp.FK
4.dr. Ni Nengah Dwi Fatmawati, Sp.MK,Phd.
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
NAMA
: dr. Boedi Prihatini YenniastoetiNIM : 1390761008
(6)
PROGRAM STUDI : ILMU BIOMEDIK
JUDUL TESIS :
PEMBERIAN EKSTRAK ETHANOL
BUAH ANGGUR BALI ( VITIS VINIFERA) MENGHAMBAT
KERUSAKAN SEL β PANKREAS DAN PENINGKATAN KREATIN
KINASE
PADA TIKUS ( RATTUS NORVEGICUS) WISTAR
YANG DIINDUKSI PELATIHAN FISIK BERLEBIH
Dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah Tesis ini bebas plagiat.
Apabila dikemudian hari terbukit terdapat plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai Peraturan Mendiknas RI No. 17 Tahun 2010 dan Peraturan Perundang-undangan yang berlaku.
Denpasar, 17 Desember 2015
(dr. Boedi P Yenniastoeti)
UCAPAN TERIMA KASIH
Pertama-tama perkenankan penulis memanjatkan puji syukur yang
sedalam-dalamnya kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini.
Tulisan ini disusun untuk memenuhi persyaratan tugas akhir studi yang telah dijalankan oleh penulis untuk memperoleh gelar Magister pada program Magister Studi Ilmu Kedokteran Program Studi Ilmu Kedokteran Biomedik,
(7)
Pada kesempatan ini perkenankan penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Rektor Universitas Udayana Prof. Dr. dr. Ketut Suastika, Sp.PD. KEMD. dan Prof. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S (K)., sebagai Direktur Program Pascasarjana atas kesempatan yang telah diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Pascasarjana di Universitas Udayana.
Terima kasih kepada Prof. Dr. dr. J. Alex Pangkahila, M.Sc.Sp.And. selaku pembimbing utama yang dengan penuh perhatian dan kesabaran memberikan petunjuk, dorongan, pengarahan dan bimbingan dalam penyusunan
tesis ini.
Terima kasih sebesar-besarnya juga penulis sampaikan kepada Prof. Dr. dr. Wimpie I. Pangkahila, Sp.And. FAACS. selaku pembimbing II yang sudah memberikan inspirasi penulis untuk mengikuti program pendidikan Anti Aging Medicine, meluangkan waktu dan dengan sabar serta teliti memberikan arahan, masukan, pengetahuan serta bimbingan yang sangat bermanfaat dalam penyusunan tesis ini. Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya juga penulis sampaikan kepada para penguji tesis ini, yaitu Prof. Dr. I Gusti Made Aman, Sp.FK., Prof.dr. N. Agus Bagiada, Sp. Biok. dan dr. Ni Nengah Dwi Fatmawati, Sp. MK, PhD. yang yang telah dengan sabar memberikan masukan, saran, sanggahan, bimbingan dan koreksi sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini. Terima kasih sebesar besarnya kepada Prof. Dr. dr. Putu Astawa, SpOT. MKes. yang telah memberikan dukungan moril selama penulis menjalani program pendidikan sampai selesai.
Penulis juga menyampaikan rasa terima kasih yang tak terhingga kepada Ananda Ferbian Milas Siswanto, SKH atas bantuannya yang tak terkira sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas ini.
Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada seluruh dosen Ilmu
Kedokteran Biomedik, Kekhususan Anti-Aging Medicine, Program Pascasarjana
Universitas Udayana yang telah memberikan ilmu pengetahuan selama masa pendidikan yang sangat bermanfaat untuk masa depan penulis. Ucapan terima kasih juga penulis tujukan kepada seluruh staf biomedik bapak Eddy Suantara,
(8)
Geg Wahyu , Geg Ami dan Geg Enni yang selalu membesarkan hati penulis selama studi, serta kepada semua teman-teman selama perkuliahan, terutama dr. Liza Suzanna Bonora dan dr. Eveline Margo, yang telah memberikan semangat, bantuan moril dan materil serta perhatian kepada penulis sepanjang menempuh pendidikan dan menyelesaikan penulisan tesis.
Akhirnya penulis juga sampaikan terima kasih kepada Ananda tercinta Astari Ekaningtyas atas dukungan, pengertian, pengorbanan dan kesabaran yang luar biasa sehingga penulis dapat menyelesaikan studi dan tesis ini. Penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih kepada mendiang ayah dan ibu yang telah membesarkan dan mengasuh penulis.
Penulis menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari sempurna, untuk itu segenap kritik, saran dan masukan sangat diharapkan. Semoga apa yang tertulis dalam tesis ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Akhir kata, semoga Tuhan Yang Maha Kuasa, senantiasa melimpahkan berkat dan rahmat-Nya kepada semua pihak yang telah membantu dalam pelaksanaan dan penyelesaian tesis ini.
Denpasar, Desember 2015
Penulis ABSTRAK
PEMBERIAN EKSTRAK ETHANOL BUAH ANGGUR BALI (VITIS VINIFERA)MENGHAMBAT KERUSAKAN SEL β PANKREAS DAN PENINGKATAN KREATIN KINASE PADA TIKUS ALBINO (RATTUS
NORVEGICUS) WISTAR YANG DIINDUKSI PELATIHAN FISIK BERLEBIH.
Pelatihan fisik berlebih adalah volume latihan yang terlalu banyak, intensitas
pelatihan yang terlalu tinggi, durasi pelatihan yang terlalu panjang. Peningkatan
penggunaan oksigen menyebabkan terjadinya peningkatan kebocoran elektron
dari mitokondria yang akan menjadi Reactive Oxygen Species yang dapat merusak
sel β pankreas. Antioksidan dapat menghambat kerusakan oksidasi pada suatu molekul target. Buah anggur Bali merupakan sumber antioksidan dengan kandungan polifenol dan antosianin yang cukup tinggi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuktikan bahwa pemberian ekstrak ethanol buah anggur dapat
menghambat kerusakan sel β pankreas dan peningkatan kadar kreatin kinase pada
(9)
Penelitian ini adalah penelitian eksperimental dengan menggunakan completely randomized posttest only control group design yang menggunakan 36
ekor tikus putih (Rattus norvegicus) jantan, dewasa (berumur 2,5-3 bulan), yang
terbagi menjadi 2 (dua) kelompok masing-masing berjumlah 18 ekor tikus, satu kelompok sebagai kelompok kontrol yang diberikan pelatihan fisik berlebih (P0) dan kelompok lainnya adalah kelompok perlakuan yang diberi pelatihan berlebih dan ekstrak ethanol buah anggur bali dengan dosis 25g/kgBB (P1).
Hasilnya adalah rerata jumlah sel β pankreas pada kelompok kontrol (P0)
setelah perlakuan (post test) 30,00±3,56, sedangkan pada kelompok perlakuan (P1) adalah 43,63±7,74. Pada kedua kelompok ini sesudah perlakuan memiliki
rerata jumlah sel β pankreas yang berbeda bermakna (p<0,001). Kadar kreatin kinase (CK) kelompok kontrol (P0) sesudah perlakuan (post-test) adalah 289,56±18,82 mU/mL, sedangkan pada kelompok perlakuan (P1) adalah 243,56±19,30 mU/mL. Pada kedua kelompok ini sesudah diberikan perlakuan
memiliki rerata kadar kreatin kinase (CK) yang berbeda bermakna (p<0,001).
Dari penelitian ini disimpulkan pemberian ekstrak ethanol buah anggur bali
(vitis Vinifera) dapat menghambat kerusakan sel β pankreas dan peningkatan
kadar kreatin kinase pada tikus wistar yang diinduksi pelatihan fisik berlebih.
Kata kunci : ekstrak ethanol buah anggur, sel β pankreas, kreatin kinase, pelatihan fisik berlebih.
ABSTRACT
ETHANOL EXTRACT OF BALINESE GRAPES ( Vitis Vinifera) INHIBITS THE DAMAGE OF BETHA CELL PANCREAS THE INCREASE OF KREATIN KINASE ON WISTAR RAT (Rattus Norvegicus ) INDUCED BY
OVERTRAINING
Overtraining is an exercise that is high-volume, high intensity, and long
duration or high frequency. The heavier physical activities, the more oxygen needed for metabolism. An increase in oxygen usage causes an increase in electron leakage in a mythochodria. Thus, it will become Reactive Oxygen Species or ROS. Antioxidant inhibits an oxidative damage in a target molecule. One of the sources of antioxidant is grapes, which has high polyphenol and antocyanin. The purpose of this study was to prove that ethanol extract of
Balinese grapes (vitis vinifera) up inhibits β cell pancreas damage and increases
creatine kinase on male albino rat induced by overtraining.
This study was an experimental research using completely randomized posttest only control group design that used 36 white male albino rat (Rattus norvergicus), aged 2.5-3 months which were divided into two groups with 18 populations in each group. One group was as a control group in which the rat were
(10)
overtrained (P0) and administered with 25g/kgBB dosage of ethanol extract of Balinese grapes (P1).
The result of this study showed the average amount of β pancreas cell in
overtraining group (P0) that was administered aquabidest after being over trained (post-test) was 30.00±3.56; on the other hand, the group which was over trained and administered 25g/kgBB (P1) dosage of ethanol extract of Balinese grapes, the
average amount of β pancreas cell was 43,63±7,74. Both groups had significant difference in the average amount of β pancreas cell < 0. 001. The average level of
creatin kinase (ck) in groups with overtraining (P0) after being over trained (posttest) and administered aquabidest was 289,56±18,82mU/mL; on the other hand, the group that was overtrained and administered with 25g/kgBB dosage of (P1) ethanol extract of Balinese grapes, the CK was 243,56±19,30mU/mL. Both groups was also significantly difference in cratine kinase (CK) (p<0,001).
The conclusion of this study was the administration of ethanol extract of
Balinese grapes inhibited the damage on β pancreas cell and increased the level
of creatine kinase on wistar rat that were induced with overtraining.
Keywords: ethanol extract of grapes, β pancreas cell, creatine kinase, overtraining.
DAFTAR ISI
Halaman
SAMPUL DALAM ... ... i
PRASYARAT GELAR ……. ... iii
LEMBAR PENGESAHAN ……… ... iv
PENETAPAN PANITIA PENGUJI …… ... v
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ………... vi
UCAPAN TERIMA KASIH …… ... vii
ABSTRAK . ... x
ABSTRACT ... xi
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR TABEL ... xvii
DAFTAR GAMBAR ... xviii
DAFTAR SINGKATAN ... xix
DAFTAR LAMPIRAN ... xx
BAB I PENDAHULUAN ... 1
(11)
1.2Rumusan Masalah ... 4
1.3Tujuan Penelitian ... 5
1.3.1 Tujuan umum …….. ... 5
1.3.2 Tujuan khusus ….. ... 5
1.4Manfaat Penelitian ... 5
1.4.1 Keilmuan ……. ... 5
1.4.2 Praktis ……. ... 6
BAB II KAJIAN PUSTAKA... 7
2.1 Proses Penuaan ... 7
2.1.1 Teori proses penuaan (Aging) ... 7
2.1.2 Tanda-tanda penuaan ... 9
2.2 Radikal Bebas ... 11
2.2.1 Definisi radikal bebas ... 11
2.2.2 Sifat-sifat radikal bebas ... 13
2.2.3 Tahapan terbentuknya radikal bebas ... 15
2.2.4 Peranan radikal bebas dalam penuaan... 16
2.3 Stres Oksidatif ... 17
2.3.1 Keadaan yang menimbulkan stress oksidatif ... 17
2.3.2 Peroksidasi lipid ... 18
2.4 Antioksidan ... 19
2.4.1 Definisi antioksidan ... 19
2.4.2 Jenis-jenis antioksidan ... 20
2.5 Pelatihan Fisik ... 22
2.6 Pelatihan Fisik Berlebih ... 23
2.6.1 Pembentukan ROS pada pelatihan fisik berlebih … . 24 2.6.1 Patofisiologi pelatihan fisik berlebih …. ... 29
2.6.2 Diagnosa dan biomarker pelatihan fisik berlebih ... .. 29
2.7 Dampak Pelatihan Fisik Berlebih pada Pankreas ... 30
2.8 Dampak Pelatihan Fisik Berlebih Terhadap Otot ... 33
2.9 Anggur Bali ( Vitis vinifera ) ... 36
(12)
2.9.2 Kandungan buah anggur bali ... 38
2.9.2.1 Flavonoid ... 39
2.9.2.2 Asam Fenol ... ... 41
2.9.2.3 Resveratrol/Stilbene ... ... 42
2.9.3 Manfaat buah anggur bali ... 42
2.10 Hewan Coba Tikus (Rattus norvegicus) ... ... 43
2.10.1 Penggunaan tikus (Rattus norvegicus) ... 43
2.10.2 Pemberian makanan dan minuman ... ... 44
2.10.3 Pemantauan keselamatan tikus ... ... 44
BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS ... 46
3.1 Kerangka Berpikir ... 46
3.2 Konsep Penelitian ... 48
3.3 Hipotesis Penelitian ... 49
BAB IV METODE PENELITIAN ... 50
4.1 Rancangan Penelitian ... 50
4.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ... 51
4.3 Populasi dan Sampel ... 51
4.3.1 Populasi ... 51
4.3.2 Kriteria sampel ... 51
4.3.3 Besaran sampel... 52
4.3.4 Teknik pengambilan sampel ... 53
4.4 Variabel ... 53
4.4.1 Hubungan antar variabel ... 54
4.4.2 Definisi operasional variabel ... 54
(13)
4.5.1 Bahan penelitian... 55
4.5.2 Hewan percobaan ... ... 56
4.6 Instrumen Penelitian ... 56
4.7 Prosedur Penelitian ... 57
4.7.1. Pemilihan dan pemeliharaan hewan uji... ... 57
4.7.2 Prosedur perlakuan ... ... 57
4.7.3. Prosedur pembuatan preparat histopatologi .. ... 58
4.7.4. Prosedur pewarnaan .. ... 59
4.7.5. Pemeriksaan kadar Creatine kinase ... 61
4.8 Analisa Data ... ... 63
4.9. Alur Penelitian ... 64
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN ... 65
5.1 Hasil Penelitian ... 65
5.1.1 Analisis deskriptif ... 65
5.1.2 Uji normalitas data ... 68
5.1.3 Uji homogenitas data antar kelompok ... 5.1.4 Uji komparabilitas jumlah sel β pankreas setelah 69 perlakuan ... 5.1.5 Uji komparabilitas data kadar Creatine Kinase (CK) 70 setelah perlakuan ... 71
5.2 Pembahasan ... 73
5.2.1 Subjek penelitian... 73
5.2.2 Distribusi dan homogenitas data ... 73
5.2.3 Pengaruh pemberian ekstrak ethanol anggur bali ... 74
(14)
6.1 Simpulan ... 80 DAFTAR PUSTAKA ... 81 LAMPIRAN ... 89
(15)
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1 Spesies oksigen reaktif dan antioksidannya ... 21
2.2 Rata-rata jumlah sel-β Pankreas Mencit Dalam Pulau Langerhans …….. ... 33
2.3 Hasil Analisis Fitokimia Ekstrak Etanol Anggur Bali ….. ... 38
2.4 Data Biologis Tikus ... 44
4.1 Standar Pengenceran Pemeriksaan Kadar Kreatin Kinase…… ... 61
4.2 Bahan Colorimetri Reaction Mix ,,,,, ... 62
5.1 Hasil Analisis Deskriptif Data Jumlah Sel β Pankreas ... 67
5.2 Hasil Analisis Deskriptif Data Kadar Creatine Kinase (CK) ... 67
5.3 Hasil Uji Normalitas Data Jumlah Sel Β Pankreas Antar Kelompok 5.4 Hasil Uji Normalitas Data Kadar Creatine Kinase (CK) Antar 68 Kelompok ... 5.5 Hasil Uji Homogenitas Data Jumlah Sel Β Pankreas Antar 68 Kelompok ... 5.6 Hasil Uji Homogenitas Data Kadar Creatine Kinase (CK) Antar 69 Kelompok ... 69
5.7 Rerata Jumlah Sel Β Pankreas Antar Kelompok ...
5.8 Rerata Kadar Creatine Kinase (CK) Antar Kelompok sesudah diberikan
perlakuan……….
70
71
DAFTAR GAMBAR
(16)
2.1 Sumber ROS dan Efek yang Ditimbulkan bagi Tubuh………….… 13
2.2 Jalur Xanthine Oxidase Pembentukan Radikal Bebas ……….…… 25
2.3 Vascular ischaemia and reperfusion injury ….. ……… 26
2.4 Aktivasi-Adaptasi seluler terhadap ROS pada overtraining..... ... 28
2.5 Mekanisme terjadinya diabetes melitus tipe I yang teraktivasi oleh ROS intraseluler ….. ... 31
2.6 Patofisiologi Kerusakan Sel Akibat Overtraining .. ... 34
2.7 Struktur Flavonoid ... ... 50
3.1 Konsep Penelitian ... 48
4.1 Rancangan Penelitian ... 50
4.2 Hubungan antar variabel ... ... 54
4.3 Alur Penelitian ... 64
5.1 Histopatologi Pankreas Tikus Kelompok P0 ... 66
5.2 Histopatologi Pankreas Tikus Kelompok P1 ... 66
5.3 Perbandingan Jumlah Sel beta Pankreas antar Kelompok ... 71
5.4 Perbandingan Kadar Creatine Kinase (CK) antar Kelompok ... 72
DAFTAR SINGKATAN
AAM : Anti Aging Medicine
(17)
ADP : Adenosin Diphospat
ATP : Adenosin Triphospat
AST : Aspartat Transaminase
CD : Conjugated Dienes
CK : Creatine Kinase
DCs : Dendritic Cells
DTH : Delayed Type Hypersensitivity
FITT : Frequency Intensity Type Time
GSH : Gluthathione
GST : Gluthathione-s-Transferase
(18)
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Keterangan Laik Etik ... 89
2. Hasil Analisis Fitokimia ... 90
3. Analisis Deskriptif ... 91
4. Analisis Normalitas ... 92
5. Analisis Homogenitas ... 93
6. Analisis Komparasi ... 94
(19)
BAB I PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Perkembangan ilmu Anti-Aging Medicine telah membawa harapan baru untuk
memperpanjang umur manusia dengan memperlambat proses penuaan dan menjaga
fungsi tubuh tetap optimal. Banyak upaya yang telah dilakukan oleh para dokter
klinisi maupun peneliti untuk mengidentifikasi dan menghambat penyebab-penyebab
penuaan. Diharapkan proses penuaan dapat dicegah, diperlambat atau bahkan
dikembalikan dengan upaya-upaya menghambat faktor penyebab terjadinya penuaan
tersebut, sehingga dapat meningkatkan kualitas hidup manusia.
Aktivitas fisik merupakan salah satu cara untuk menghambat penuaan.
Aktivitas fisik yang kurang maupun berlebihan akan menyebabkan pengeluaran
hormon yang tidak seimbang sehingga menyebabkan kerusakan sel (Pangkahila,
2011).
Penelitian menunjukkan dengan olahraga teratur akan menurunkan risiko
kematian tiga kali lebih rendah dibandingkan orang yang tidak melakukan olahraga
(Nedley, 2009). Sebaliknya bila olahraga yang dilakukan berlebihan akan
menimbulkan efek yang buruk juga. Hal ini sering terjadi terutama pada atlet yang
berkompetisi. Penelitian pada 387 atlet yang meninggal mendadak saat berkompetisi
(20)
2
menunjukkan bahwa penyebab kematian terbanyak karena hipertrofi kardiomiopati
yang mungkin disebabkan oleh karena pelatihan fisik berlebih (Maron, 2003).
Banyak penelitian menunjukkan bahwa pelatihan fisik berlebih dapat
mengakibatkan stres oksidatif. Hal ini karena aktivitas fisik berlebih dapat
meningkatkan konsumsi oksigen sampai 100 - 200 kali lipat. Umumnya 2-5 % dari
oksigen yang dipakai dalam proses metabolisme akan menjadi ion superoksid,
sehingga saat aktivitas fisik berat terjadi peningkatan produksi radikal bebas yang
akan memicu terjadinya stres oksidatif dan dapat merusak semua sel di dalam tubuh
termasuk sel-sel pankreas dan sel otot skeletal (Sauza et al., 2005).
Kadar enzim creatine kinase dalam serum merupakan penanda atau marker
yang potensial untuk mengetahui status fungsional jaringan otot. Peningkatan enzim
creatine kinase dalam serum menggambarkan indeks nekrosis seluler dan kerusakan
jaringan otot pada keadaan cedera akut maupun kronis. Perubahan kadar enzim otot
dan isoenzimnya juga dapat ditemukan pada subyek normal dan pada atlet setelah
pelatihan berat. Enzim creatine kinase (CK) merupakan enzim khas yang terdapat
dalam otot (Brancaccio et al., 2007).
Teori radikal bebas mengenai proses penuaan menjelaskan bahwa radikal bebas
merusak sel-sel tubuh manusia (Goldman dan Klatz, 2003). Bila pembentukan
radikal bebas di dalam tubuh terjadi secara berlebihan akan terjadi kerusakan
oksidatif yang berujung pada kerusakan berbagai makromolekul dalam sel yang
berperan dalam pathogenesis penyakit degeneratif (Winarsi, 2007). Reaksi
(21)
3
membran sel yang mengakibatkan munculnya berbagai kondisi patologis (Woolf et
al., 2005). Akibat akhir dari reaksi peroksidasi lipid tersebut yaitu terputusnya rantai
asam lemak menjadi berbagai senyawa yang bersifat toksik terhadap sel, antara lain
berbagai aldehida seperti malondialdehid (MDA) dan bermacam-macam hidrokarbon
(Ayala et al., 2014).
Salah satu antioksidan golongan flavonoid adalah antosianin. Antosianin
termasuk golongan flavonoid yang merupakan antioksidan non enzimatik atau
antioksidan pemutus rantai (Winarsi, 2007). Sedangkan kulit anggur kaya akan
flavonoid (Young et al., 2000).
Antosianin merupakan antioksidan yang memiliki potensi tinggi sebagai
scavenger radikal bebas dan bersifat protektif terhadap stres oksidatif. Selain itu
antosianin mampu menghambat terjadinya peroksidasi lipid dalam tubuh (Cao et al.,
2001). Ekstrak biji anggur dikenal memiliki khasiat antioksidan yang kuat, terutama
kandungan proanthocyanidins yang memiliki kekuatan antioksidan lebih besar jika
dibandingkan dengan antioksidan lain seperti vitamin C, vitamin E dan β-karoten
dalam melindungi sel dari kerusakan DNA dan peroksidasi lipid akibat reaksi
berantai radikal bebas (Pugliese et al., 2013).
Hasil analisis fitokimia Ekstrak Ethanol Buah Anggur Bali di Unit Layanan
Laboratorium Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana menunjukkan
bahwa ekstrak ethanol buah anggur Bali mengandung flavonoid sebanyak 183,77
mg/100gQE, dengan total fenol sebesar 6.25%b/bGAE, kandungan antosianin sebesar
(22)
4
bahwa ekstrak ethanol buah anggur memiliki kapasitas antioksidan sebesar 487,98
ppm GAEAC dengan Inhibition Capacity 50% (IC50%) sebesar 1,72 mg/ml.
( Lampiran 2. Hasil analisis Fitokimia)
Atas dasar hal tersebut peneliti ingin membuktikan bahwa ekstrak ethanol
buah anggur Bali mempunyai efek proteksi terhadap kerusakan sel β pankreas dan sel
otot skeletal pada tikus (Rattus Norvegicus) karena stress oksidatif yang diakibatkan
pelatihan fisik berlebih. Peningkatan kadar creatine kinase dalam serum merupakan
indikator kerusakan otot skeletal. Penelitian ini tidak dapat dilakukan pada manusia
karena pemeriksaan histopatologis memerlukan biopsi pankreas.
1.2Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian dalam latar belakang masalah di atas dapat dirumuskan
permasalahan penelitian sebagai berikut:
1. Apakah ekstrak ethanol buah anggur bali yang diberikan secara oral dapat
menghambat kerusakan sel β pankreas pada tikus (Rattus Norvegicus) jantan
yang diinduksi pelatihan fisik berlebih?
2. Apakah ekstrak ethanol buah anggur bali yang diberikan secara oral dapat
menghambat peningkatan creatine kinase pada tikus (Rattus Norvegicus)
(23)
5
1.3 Tujuan Penelitian 1.3.1 Tujuan umum
Untuk membuktikan efek proteksi dari ekstrak ethanol buah anggur Bali
terhadap stres oksidatif yang diinduksi pelatihan fisik berlebih dimana hal tersebut
dapat menimbulkan kerusakan sel β pankreas dan otot skletal.
1.3.2 Tujuan Khusus
1. Untuk membuktikan bahwa ekstrak ethanol buah anggur bali yang diberikan
secara oral dapat menghambat kerusakan sel β pankreas pada tikus putih galur
wistar jantan yang diinduksi pelatihan fisik berlebih.
2. Untuk membuktikan bahwa ekstrak ethanol buah anggur bali yang diberikan
secara oral dapat menghambat peningkatan creatine kinase pada tikus putih
galur wistar jantan yang diinduksi pelatihan fisik berlebih.
1.4 Manfaat Penelitian 1.4.1 Keilmuan
Menambah wawasan dan kontribusi bagi ilmu pengetahuan dan penelitian
selanjutnya tentang ekstrak ethanol buah anggur sebagai sumber antioksidan yang
mempunyai efek proteksi terhadap stress oksidatif yang diinduksi pelatihan fisik
berlebih dimana hal tersebut dapat menimbulkan kerusakan sel β pankreas dan otot
(24)
6
1.4.2 Praktis
Bila manfaat antioksidan ekstrak ethanol buah anggur Bali dapat dibuktikan,
maka bisa dipergunakan sebagai alternatif fitofarmaka dalam menangani penyakit
penyakit tertentu yang berkaitan dengan stres oksidatif.
Selain itu, hasil penelitian ini diharapkan dapat sebagai bahan pertimbangan
pada pelatihan fisik bagi atlit yang berkompetisi, masyarakat pengguna pusat latihan
fisik dan kebugaran, serta pusat pembentukan tubuh agar tidak berlebihan dalam
(25)
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penuaan
2.1.1 Teori proses penuaan (Aging)
Ilmu kedokteran semakin hari semakin berkembang begitu cepatnya,
sehingga memunculkan ilmu baru dalam hal ini ialah Anti-Aging Medicine (AAM)
dengan membawa konsep baru dalam dunia kedokteran yaitu bahwa “Penuaan
diperlakukan sebagai penyakit sehingga dapat dicegah atau diobati bahkan
dikembalikan ke keadaan semula “sehingga usia harapan hidup dapat menjadi
lebih panjang dengan kualitas hidup yang baik (Goldman dan berfungsi seperti
pada usia yang lebih muda; maka penampilan dan kualitas Klatz, 2003;
Pangkahila, 2007). Fungsi berbagai organ tubuh dapat dipertahankan agar tetap
optimal dengan mencegah proses penuaan , sehingga organ tubuh dapat hidupnya
lebih muda dibandingkan dengan usia sebenarnya (Pangkahila, 2007).
Aging atau penuaan secara praktis dapat dilihat sebagai suatu penurunan
fungsi biologik dari usia kronologik. Aging tidak dapat dihindarkan dan berjalan
dengan kecepatan berbeda, tergantung dari susunan genetik seseorang, lingkungan
dan gaya hidup, sehingga aging dapat terjadi lebih dini atau lebih lambat
tergantung kesehatan masing-masing individu (Pangkahila, 2007).
Definisi aging menurut A4M (American Academy of Anti Aging Medicine)
adalah kelemahan dan kegagalan fisik dan mental yang berhubungan dengan
aging yang normal disebabkan karena disfungsi fisiologik (Goldman dan Klatz,
2003).
(26)
8
Banyak teori yang menjelaskan mengapa manusia mengalami proses penuaan
tetapi pada dasarnya semua teori itu dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu
teori wear dan tear dan teori program. Teori wear dan tear meliputi kerusakan
DNA, glycosilation (glikosilasi), proses imun, dan neuroendocrine theory
(Pangkahila, 2007).
Menurut Goldman dan Klatz (2003) ada 4 teori pokok dari aging, yaitu:
1. Teori “wear dan tear”
Tubuh dan selnya mengalami kerusakan karena sering digunakan dan
disalahgunakan (overuse dan abuse). Organ tubuh seperti hati, lambung, ginjal,
kulit, dan yang lainnya, menurun karena toksin di dalam makanan dan
lingkungan, konsumsi berlebihan lemak, gula, kafein, alkohol, dan nikotin, karena
sinar ultraviolet, dan karena stres fisik dan emosional. Tetapi kerusakan ini tidak
terbatas pada organ melainkan juga terjadi di tingkat sel.
2. Teori Neuroendokrin
Teori ini berdasarkan peranan berbagai hormon bagi fungsi organ tubuh.
Hormon dikeluarkan oleh beberapa organ yang dikendalikan oleh hipotalamus,
yaitu sebuah kelenjar yang terletak di otak. Hipotalamus membentuk poros
dengan hipofise dan organ tertentu yang kemudian mengeluarkan hormonnya.
Usia yang makin bertambah mengakibatkan tubuh memproduksi hormon dalam
jumlah makin sedikit , akhirnya mengganggu berbagai sistem tubuh.
3. Teori Kontrol Genetik
Teori ini fokus pada genetik memprogram sandi sepanjang DNA, dimana kita
(27)
9
mental tertentu. Penurunan genetik tersebut menentukan seberapa cepat kita
menjadi tua dan berapa lama kita hidup.
4. Teori Radikal Bebas
Teori ini menjelaskan bahwa suatu organisme menjadi tua karena terjadi
akumulasi kerusakan oleh radikal bebas dalam sel sepanjang waktu. Radikal bebas
sendiri merupakan suatu molekul yang memiliki elektron yang tidak berpasangan.
Radikal bebas memiliki sifat reaktifitas tinggi, karena kecenderungan menarik
elektron dan dapat mengubah suatu molekul menjadi suatu radikal bebas baru oleh
karena hilangnya atau bertambahnya satu elektron pada molekul lain. Radikal
bebas baru tersebut akan merusak molekul lain sehingga menimbulkan akumulasi
kerusakan molekul dan berakibat terjadinya kerusakan sel, bahkan kematian sel.
Molekul utama di dalam tubuh yang dirusak oleh radikal bebas adalah DNA,
lemak, dan protein. Semakin bertambahnya usia akan menyebabkan akumulasi
kerusakan sel akibat radikal bebas sehingga akan mengganggu metabolisme sel,
juga merangsang mutasi sel, yang akhirnya membawa pada kanker dan kematian.
Selain itu radikal bebas juga merusak kolagen dan elastin, suatu protein yang
menjaga kulit tetap lembab, halus, fleksibel, dan elastis. Jaringan tersebut akan
menjadi rusak akibat paparan radikal bebas, terutama pada daerah wajah, dimana
mengakibatkan lekukan kulit dan kerutan yang dalam akibat paparan yang lama
oleh radikal bebas (Goldman dan Klatz, 2003).
2.1.2 Tanda-tanda penuaan
Proses penuaan dimulai dengan menurunnya bahkan terhentinya fungsi
(28)
10
gejala proses penuaan, yang pada dasarnya dibagi dua bagian, yaitu:
1. Tanda fisik, seperti massa otot berkurang, lemak meningkat, kulit berkerut,
daya ingat berkurang, fungsi seksual terganggu, kemampuan kerja menurun
dan sakit tulang.
2. Tanda psikis antara lain menurunnya gairah hidup, sulit tidur, mudah cemas,
mudah tersinggung, dan merasa tidak berarti lagi.
Akan tetapi proses penuaan tidak terjadi begitu saja dengan langsung
menampakkan perubahan fisik dan psikis seperti di atas.
Menurut Pangkahila (2007), proses penuaan berlangsung melalui tiga tahap
sebagai berikut:
1) Tahap subklinik (usia 25-35 tahun):
Pada tahap ini, sebagian besar hormon di dalam tubuh mulai menurun, yaitu
hormon testosteron, growth hormone, dan hormon estrogen. Pembentukan radikal
bebas yang dapat merusak sel dan DNA mulai mempengaruhi tubuh. Kerusakan
ini biasanya tidak tampak dari luar. Pada tahap ini orang merasa dan tampak
normal, tidak mengalami gejala dan tanda penuaan. Umumnya rentang usia ini
dianggap usia muda dan normal, walaupun pada tahap ini banyak perempuan usia
muda pengguna kontrasepsi mengalami sex disorder.
2) Tahap transisi (usia 35-45 tahun):
Selama tahap ini kadar hormon menurun sampai 25 persen. Massa otot
berkurang sebanyak satu kilogram setiap beberapa tahun. Akibatnya, tenaga dan
kekuatan terasa hilang, sedang komposisi lemak tubuh bertambah. Keadaan ini
(29)
11
darah dan obesitas. Pada tahap ini gejala mulai muncul, yaitu penglihatan dan
pendengaran menurun, rambut putih mulai tumbuh, elastisitas dan pigmentasi
kulit menurun, dorongan dan bangkitan seksual menurun. Pada tahap ini orang
merasa tidak muda lagi dan tampak lebih tua. Kerusakan ekspresi genetik oleh
radikal bebas mulai tampak dan dapat mengakibatkan penyakit, seperti kanker,
arthritis (radang sendi), berkurangnya memori, penyakit jantung koroner, dan
diabetes.
3) Tahap Klinik (usia 45 tahun ke atas):
Pada tahap ini penurunan kadar hormon terus berlanjut, yang meliputi DHEA
(dehydroepidanrosterone), melatonin, growth hormone, testosteron, estrogen, dan
juga hormon tiroid. Densitas tulang dan massa otot mulai menurun, tetapi lemak
tubuh dan berat badan meningkat. Penyakit kronis menjadi lebih nyata, sistem
organ tubuh mulai mengalami kegagalan. Disfungsi seksual merupakan keluhan
yang penting dan mengganggu keharmonisan banyak pasangan.
Melihat ketiga tahap ini, ternyata proses penuaan tidak selalu harus
dinyatakan dengan gejala atau keluhan. Hal ini menunjukkan bahwa orang yang
tidak mengalami gejala atau keluhan bukan berarti tidak mengalami proses
penuaan. Sebagai pegangan untuk mengatasi proses penuaan, kita jangan
menunggu sampai muncul gejala atau keluhan yang nyata (Pangkahila, 2007).
2.2 Radikal Bebas
2.2.1 Definisi radikal bebas
Secara biokimia, proses pelepasan elektron dari suatu senyawa disebut
(30)
12
dapat menerima atau menarik elektron disebut oksidan. Oksidan dapat
mengganggu integritas sel karena dapat bereaksi dengan komponen-komponen sel
yang penting untuk mempertahankan kehidupan sel, maupun komponen struktural
Sering kali pengertian oksidan dan radikal bebas dianggap sama karena
keduanya memiliki kemiripan sifat. Kedua jenis senyawa ini memiliki aktivitas
yang sama dan memberikan akibat yang hampir sama tetapi dengan proses yang
berbeda (Winarsi, 2007). Walaupun ada kemiripan dalam sifatnya namun dari
sudut kimia keduanya harus dibedakan. Oksidan dalam pengertian ilmu kimia
adalah senyawa penerima elektron (electron acceptor), yaitu senyawa yang dapat
menarik elektron. Sebaliknya radikal bebas adalah atom molekul (kumpulan
atom) yang memiliki elektron yang tidak berpasangan atau unpaired electron.
Sifat radikal bebas yang mirip dengan oksidan adalah kecenderungannya untuk
menarik elektron. Itulah sebabnya, radikal bebas digolongkan dalam oksidan.
Namun tidak setiap oksidan adalah radikal bebas (Suryohudoyo, 2000)
Oksidan yang dapat merusak sel berasal dari berbagai sumber yaitu :
1. Yang berasal dari tubuh sendiri, yaitu senyawa yang berasal dari proses
fisiologis, namun oleh karena suatu sebab terdapat dalam jumlah banyak
2. Yang berasal dari proses peradangan.
3. Yang berasal dari luar tubuh seperti polutan, obat-obatan
Yang dimaksud dengan radikal bebas adalah suatu senyawa atau molekul
yang mengandung satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan pada orbital
luarnya. Radikal bebas lebih berbahaya dibandingkan dengan senyawa oksidan
(31)
13
2.2.2 Sifat-sifat radikal bebas
Radikal bebas memiliki dua sifat, yaitu :
1. Reaktivitas tinggi, karena kecenderungannya menarik elektron.
2. Mengubah suatu melokul menjadi suatu radikal bebas baru.
Berkaitan dengan tingginya reaktivitas senyawa radikal bebas
mengakibatkan molekul lain diubah menjadi senyawa radikal bebas baru. Radikal
bebas baru tersebut bila bertemu molekul lain akan membentuk radikal bebas baru
lagi yang berkurang reaktivitasnya. Hal tersebut terjadi berulangkali sehingga
Gambar 2.1Sumber Reactive Oxygen Species (ROS) dan Efek yang Ditimbulkan bagi Tubuh (Li, 2013)
ROS dikeluarkan sebagai hasil dari metabolism aerobic dalam mitochondria dan aktivasi dari xanthin oxidase, jenis sel dalam sistim kekebalan tubuh dapat menyebabkan produksi ROS. Levels ROS yang cukup diperlukan untuk mempertahankan kapasitas buffering allostatic redox (ABC), yang akanmeningkatkan kebugaran fisik.
(32)
14
akan terjadi reaksi berantai (chain reaction). Diantara senyawa oksigen
reaktif, radikal hidroksil merupakan senyawa yang paling berbahaya karena
reaktivitasnya sangat tinggi.
Radikal hidroksil dapat merusak tiga jenis senyawa yang penting untuk
memepertahankan integritas sel yaitu :
1. Asam lemak, khususnya asam lemak tak jenuh yang merupakan komponen
penting fosfolipid penyusun membran sel.
2. DNA, yang merupakan pembawa genetik sel.
3. Protein, yang memegang berbagai peran penting seperti enzim, reseptor,
antibodi, sitoskeleton.
Dari ketiga molekul target tersebut yang paling rentan terhadap serangan
radikal bebas adalah asam lemak tak jenuh. Senyawa radikal bebas di dalam tubuh
dapat merusak asam lemak tak jenuh ganda pada membran sel sehingga membran
sel menjadi rapuh, akhirnya terjadi kerusakan membran sel. Senyawa oksigen
reaktif ini juga mampu merusak membran sel pembuluh darah, sehingga terjadi
kerusakan dinding pembuluh darah dan dapat berakibat meningkatkan
pengendapan kolesterol dan menimbulkan aterosklerosis.
Jaringan lipid yang dirusak oleh senyawa radikal bebas akan membentuk
peroksida dan senyawa lain yang bersifat toksik, dimana peroksida ini dapat
merusak basa DNA dan mengacaukan sistim info genetika, yang dapat berlanjut
pada pembentukan sel kanker selain juga memicu munculnya penyakit
(33)
15
2.2.3 Tahapan terbentuknya radikal bebas
Secara umum, tahapan reaksi pembentukan radikal bebas melalui 3
tahapan reaksi (Winarsi, 2007) yaitu:
1. Tahap inisiasi, yaitu awal pembentukan radikal bebas.
Misal:
2 2 ---. Fe +++ + OH - + • OH 2. Tahap propagasi, yaitu pemanjangan rantai radikal.
3. Tahap terminasi, yaitu bereaksinya senyawa radikal dengan radikal lain atau
penangkap radikal, sehingga potensi propagasi rendah.
Reduksi oksigen memerlukan pengalihan empat elektron (elektron transfer).
Pengalihan ini tidak dapat sekaligus tetapi dalam empat tahapan, yang setiap
tahapan hanya melibatkan pengalihan satu elektron. Oleh karena oksigen hanya
dapat menerima satu elektron pada setiap tahap maka terjadi dua hal yaitu :
1. Kurangnya reaktif oksigen
2. Terjadinya senyawa senyawa oksigen reaktif seperti O • ( ion peroksida),
H O ( hydrogen peroksida ) , • OOH ( radikal peroksil)
Reaksi–reaksi di bawah ini merupakan pengalihan satu elektron senyawa-
senyawa oksigen. Pembentukan senyawa oksigen reaktif tersebut secara singkat
dapat sebagai berikut :
+ e- --- O - • ( ion peroksida)
+ e- + H+ ---• OOH (radikal peroksil)
+ 2e- + 2 H + --- H O (hydrogen peroksida)
+ 3 e- + 3H + --- • OH + H O (radikal hidroksil)
Fe ++ + H O
2
2 2
2 O O O O 2 2
2 2 2
2 2
(34)
16
+ 4 e- + 4H+ ---2 H O
Dari reaksi–reaksi diatas terlihat bahwa ion superoksida, radikal peroksil,
hidrogen peroksida, dan radikal hidroksil terjadi karena pengalihan elektron yang
kurang sempurna pada saat terjadi reduksi oksigen.
2.2.4 Peranan radikal bebas dalam proses penuaan
Saat usia muda terdapat keseimbangan antara radikal bebas dan pertahanan
antioksidan, seiring dengan pertambahan usia keseimbangan terganggu, oleh
karena berkurangnya cadangan antioksidan dan produksi berlebih dari radikal
bebas (Saxena dan Lal, 2006). Senyawa oksigen reaktif diproduksi terus menerus
di dalam organisme aerobik sebagai hasil dari metabolisme energi normal. Target
utama radikal bebas adalah protein, asam lemak tak jenuh dan lipoprotein, serta
unsur DNA termasuk karbohidrat. Dari ketiga hal diatas yang paling rentan adalah
asam lemak tak jenuh. Senyawa radikal bebas dalam tubuh dapat merusak asam
lemak tak jenuh ganda pada membran sel, yang mengakibatnya sel menjadi rapuh
(Pasupathi, 2009).
Ketidakseimbangan antara jumlah antioksidan dan senyawa radikal bebas
akan mengakibatkan kerusakan stres oksidatif (Arief, 2010). Pada keadaan inilah
perusakan tubuh terjadi oleh radikal bebas. Senyawa radikal mengoksidasi dan
menyerang komponen lipid membran, senyawa ini merusak tiga jenis senyawa
yang penting untuk mempertahankan integritas sel seperti asam lemak tak jenuh
yang menyusun membran sel (fosfolipid), DNA (perangkat genetik) dan protein
(enzim, reseptor, antibodi) (Fouad, 2007). 2 O 2
(35)
17
Radikal bebas yang bereaksi dengan komponen biologis dalam tubuh akan
menghasilkan senyawa teroksidasi. Banyaknya senyawa teroksidasi dapat
digunakan sebagai indeks karakteristik stress oksidatif. Belleville-Nabet
melaporkan molekul DNA yang teroksidasi akan menyebabkan penuaan (aging)
dan kanker. Jika yang teroksidasi protein baik berupa enzim yang terinaktivasi
atau protein yang terpolarisasi, akan terjadi inflamasi (Winarsi, 2007)
2.3. Stres Oksidatif
2.3.1 Keadaan yang menimbulkan stres oksidatif
Stres oksidatif adalah suatu keadaan ketika jumlah antioksidan tubuh kurang
dari yang diperlukan untuk meredam efek buruk radikal bebas sehingga dapat
merusak membran sel, protein dan DNA. Stres oksidatif yang terjadi dalam waktu
yang berkepanjangan akan berakibat penumpukan hasil kerusakan oksidatif di
dalam sel, sehingga sel /jaringan kehilangan fungsinya dan mati. Penumpukan
hasil kerusakan tadi akan bertambah dengan bertambahnya umur hal ini
merupakan penyebab utama proses penuaaan (Bagiada, 2001).
Prinsip dasar teori ini adalah hilangnya fungsi jaringan/ tubuh pada proses
penuaan disebabkan oleh bertambah dan menumpuknya secara irreversible
molekul molekul hasil perusakan oksidatif oleh radikal bebas.
Radikal bebas terbentuk sebagai hasil metabolisme aerobik normal, namun
dapat juga diproduksi dalam jumlah banyak pada keadaan patofisiologis . Salah
satunya adalah aktivitas fisik yang berat atau berlebih dapat meningkatkan stress
(36)
18
Senyawa oksigen reaktif dapat diproduksi oleh sel dalam kondisi stress
maupun tidak. Pada kondisi tidak stres, terdapat keseimbangan antara proses
pembentukan dan pemusnahan senyawa oksigen reaktif. Sementara pada kondisi
stres, pembentukan senyawa reaktif lebih tinggi di bandingkan pemusnahannya.
Oksigen tereduksi akan membentuk radikal superoksida, hidrogen peroksida dan
hidroksil. Apabila kondisi keseimbangan antara jumlah antioksidan dan senyawa
radikal bebas tidak terpenuhi maka akan mengakibatkan kerusakan oksidatif
(oxidative stress). Stress oksidatif di definisikan sebagai suatu keadaan dimana
tingkat oksigen reaktif yang toksik melebihi pertahanan antioksidan endogen
(Arief, 2010). Pada keadaan inilah terjadi perusakan dalam tubuh oleh radikal
bebas.
2.3.2 Peroksidasi lipid
Peroksidasi lipid merupakan proses yang bersifat kompleks akibat reaksi
asam lemak tak jenuh ganda penyusun fosfolipid membran sel dengan senyawa
oksigen reaktif (SOR). Peroksidasi lipid yang diperantarai SOR mempunyai tiga
komponen utama reaksi, yaitu reaksi inisiasi, propagasi, dan terminasi.
Membran lipid umumnya adalah fosfolipid tersusun atas asam lemak tak
jenuh, mudah terjadi peroksidasi karena dikeluarkannya grup methylen (-CH )
dari atom hidrogen yang mengandung hanya satu elektron, sehingga terdapat
atom karbon yang tidak berpasangan. Adanya ikatan ganda di dalam asam lemak
melemahkan ikatan C-H pada atom karbon yang berdekatan dengan ikatan ganda,
sehingga mempermudah terjadinya perpindahan atom hidrogen.
(37)
19
Reaksi inisiasi radikal hidroksil (.OH) dengan asam lemak tak jenuh
menghasilkan radikal lipid yang dapat bereaksi dengan molekul oksigen (O )
membentuk radikal lipid peroksil. Radikal lipid peroksil mengambil hidrogen dari
asam lemak yang berdekatan untuk membentuk lipid hydroperoxide (LOOH)
serta radikal lipid yang kedua. Radikal alkoxyl maupun peroxyl memicu reaksi
berantai peroksidasi lipid dengan mengeluarkan atom hidrogen (Catala, 2006).
Peroksidasi lipid mengganggu fisiologi membran, menyebabkan gangguan
pada aliran cairan dan permiabilitas, mengubah transport ion serta menghambat
reaksi metabolisme. Peroksidasi lipid merupakan penyebab utama kerusakan sel.
Proses peroksidasi asam lemak terutama terjadi pada membran fosfolipid.
Berbagai produk dihasilkan akibat peroksidasi lipid seperti MDA, 4-hydroxy-2-
nonenal (HNE), 4-hydroxy-2-hexenal (4-HHE) dapat menyebabkan kerusakan
pada protein dan DNA (Halliwell dan Gutteridge, 2007).
2.4 Antioksidan
2.4.1 Definisi antioksidan
Dalam pengertian kimia senyawa antioksidan adalah senyawa pemberi
elektron (elektron donor). Namun dalam arti biologis, pengertian antioksidan lebih
luas, yaitu merupakan senyawa–senyawa yang dapat meredam dampak negatif
oksidan (radikal bebas), termasuk enzim dan protein pengikat logam (Pangkahila,
2007)
(38)
20
2.4.2 Jenis-jenis antioksidan
Secara umum, antioksidan dikelompokkan menjadi 2 kelompok yaitu :
1. Antioksidan enzymatis / antioksidan primer / antioksidan endogenus / chain-
breaking-antioxidant misalnya : enzim superoksida dismutase (SOD),
katalase, dan glutation peroksidase.
2. Antioksidan non – enzimatis dibagi 2 kelompok lagi yaitu
a. Antioksidan larut lemak, seperti tokoferol, karotenoid, flavonoid, qinon,
dan bilirubin.
b. Antioksidan larut air, seperti asam askorbat, asam urat, protein pengikat
logam, protein pengikat heme.
Antioksidan enzimatis dan non enzimatis tersebut bekerja sama memerangi
aktivitas senyawa oksidan dalam tubuh. Terjadinya stres oksidatif dapat dihambat
oleh kerja antioksidan dalam tubuh.
Berdasarkan mekanisme pencegahan dampak negatif oksidan, antioksidan
dapat dibagi menjadi 2 golongan ( Kaur dan Kapoor, 2001) yaitu:
1. Antioksidan pencegah (preventive antioksidan)
Pada dasarnya tujuan antioksidan jenis ini mencegah terjadinya radikal
hidroksil, yaitu radikal yang paling berbahaya. Untuk membentuk radikal
hidroksil diperlukan tiga komponen, yaitu logam transisi Fe atau Cu, H O dan
O •, agar reaksi Fenton (Fe ++ (Cu+) ) + H O Fe +++ ( Cu ++ ) + OH - + •OH
2 2
2 2 2
tidak terjadi, maka harus dicegah keberadaan ion Fe2+ atau Cu+ bebas .
Diperlukan peran beberapa protein penting, yaitu :
(39)
21
b. Untuk Cu : seruplasmin atau albumin
Penimbunan O •- dicegah oleh enzim superoksida dismutase (SOD) yaitu
dengan mengkatalisa reaksi dismutasi O • - :
2O • - + 2H ---H O + O
Penimbunan H O dicegah melalui aktivitas dua enzim yaitu :
a. Katalase, yang mengkatalisis reaksi dismutase H O
2H O --- 2 H O + O
b. Peroksidase, yang mengkatalisis reaksi sebagai berikut:
2 2 ---
2. Antioksidan pemutus rantai (chain breaking antioksidan)
Dalam kelompok antioksidan ini termasuk vitamin E, caroten, flavonoid,
quinon bersifat lipofilik, sehingga dapat berperan pada membran sel untuk
mencegah peroksidasi lipid. Sebaliknya vitamin C, glutation dan sistein bersifat
hidrofilik dan berperan dalam sitosol.
Tabel 2.1
Spesies oksigen reaktif dan antioksidannya
Spesies reaktif Antioksidan
Oksigen singlet Vitamin A, ß karoten, vitamin E
Radikal bebas Superoksida Dismutase, ß-karoten,
superoksida Vitamin E, Flavonoid
Radikal bebas hidroksil Flavonoid, Albumin.
Radikal bebas peroksil Vitamin E, Vitamin C, Flavonoid
Hidrogen Peroksida Katalase, Glutation Peroksidase,
Flavonoid
Lipid peroksida Glutation peroksidase, Flavonoid.
2
2
2
2 2 2
2 2
2 2
2
2 2 2 2
2
R + H O RO + H O
O O 2
2 - •
OH •
ROO•
2 2
LOOH H O
(40)
22
2.5. Pelatihan Fisik
Apabila dilakukan dengan takaran yang benar, pelatihan fisik dapat
meningkatkan kebugaran fisik (Sharkey, 2011). Selain itu, olah raga dengan
intensitas rendah dapat meminimalkan produksi radikal bebas yang berlebihan
serta meningkatkan jumlah antioksidan endogen (Cooper, 2001). Aktivitas fisik
seperti olahraga meningkatkan pengeluaran energi, dengan memperhatikan
frekuensi (3-4x seminggu), intensitas (72-87%) dari denyut jantung maksimal
(220-umur), serta tipe olahraga (15 menit pemanasan, 30-60 menit kombinasi
latihan aerobik dan otot, 10 menit pendinginan).Tujuan dari prinsip FITT
(Frequency, Intensity, Type, Time) adalah untuk mencapai efek pelatihan.
Frekuensi olahraga yang ideal adalah 3-5 kali/minggu, dengan intensitas denyut
nadi saat olahraga 75% (220-umur), waktu olahraga kurang dari 300
menit/minggu, serta jenis olahraga seperti berenang, sepeda statis (Pangkahila,
2007).
Aktivitas fisik dibagi menjadi 2 yaitu aerobik yang menghasilkan 38 molekul
ATP per molekul glukosa dan anaerobik yang menghasilkan 2 molekul ATP.
Sumber energi untuk aktivitas fisik aerobik berasal dari pembakaran karbohidrat,
lemak dan protein yang menghasilkan Adenosine Triphosphate (ATP). Saat
kontraksi otot, tambahan ATP didapatkan dari pemindahan fosfat berenergi tinggi
dari kreatinin fosfat ke ADP, fosfolirasi oksidatif, dan proses glikolisis
(Sherwood, 2007). Sumber energi untuk aktivitas fisik anaerobik berasal dari
(41)
23
oksigen, serta menghasilkan asam laktat yang dapat menimbulkan nyeri otot
dengan stres fisik (Hernawati, 2009).
Secara teori, aktivitas fisik sedang dapat menangkal efek proses penuaan
akibat penurunan sistem imun. Aktivitas fisik sedang terbukti dapat ditoleransi
dengan baik oleh individu lanjut usia. Pada individu berusia lanjut aktivitas fisik
sedang menunjukan penurunan stimulasi proliferasi limfosit. Aktivitas fisik yang
teratur dan tepat dapat mempertahankan kebugaran fisik. (Pangkahila, 2007).
2.6 Pelatihan Fisik Berlebih
Pelatihan fisik ferlebih atau Overtraining dapat didefinisikan sebagai
peningkatan volume atau intensitas pelatihan yang menghasilkan penurunan
kinerja jangka panjang atau bahkan ditandai oleh penurunan kinerja yang spesifik
dari olahraga (Urhausen dan Kindermann, 2002).
Para pakar mendefinisikkan overtraining sebagai suatu perubahan
karakteristik fisik, fisiologis atau psikologis yang terkait dengan overtraining dan
rangsangan yang mendahului atau mengikuti terjadinya sindrom overtraining saat
ini (Brooks dan Carter, 2013). Hingga saat ini, belum terdapat pertanda/marker
overtraining spesifik yang dapat digunakan sebagai pedoman pasti untuk
mendefinisikan overtraining (Lac dan Maso, 2004).
Overtraining merupakan masalah berulang dikarenakan ada risiko yang
terus-menerus akibat adanya ketidakseimbangan antara pelatihan kompetisi dan
pemulihan (Brooks dan Carter, 2013). Dilaporkan bahwa 6 % pelari jarak jauh,
21% perenang dan lebih dari 50% pemain sepak bola Australia telah mengalami
(42)
24
menyebutkan bahwa 29% dari para atlet mengalami overtraining sepanjang karir
mereka (Matos et al., 2011). Diperkirakan bahwa 60% dari semua atlet lari elite
pria dan wanita yang terlibat dengan program pelatihan olahraga intensif
mengalami overtraining syndrome (Kreher and Schwartz, 2012). Peneliti
membuktikan bahwa resiko mengalami overtraining lebih besar pada olahraga
individual dibandingkan olahraga kelompok (Matos et al., 2011).
2.6.1 Pembentukan ROS pada saat pelatihan fisik
Mitokondria sering disebut sebagai sumber utama penghasil ROS di
jaringan. Berdasarkan penelitian sebelumnya sekitar 2% dari total oksigen yang
dikonsumsi oleh mitokondria diubah menjadi H2O2 dan lainnya ROS.
Konsumsi oksigen sangat meningkat selama latihan. Banyak peneliti
berasumsi bahwa mitokondria sebagai sumber utama pembentukan ROS, dan
sejauh mana peningkatan ROS mungkin berhubungan dengan konsumsi oksigen
oleh mitokondria (Winarsi, 2007). Ketika Davies dan Hochstein (1982)
menemukan bukti langsung untuk pertama kali bahwa pelatihan fisik menginduksi
pembentukan ROS, mereka juga menyatakan bahwa mitokondria sebagai sumber
utama pembentukan ROS. Hipotesis ini dibuktikan oleh data berikutnya, Davies
dan Hochstein (1982) mengidentifikasi adanya dua radikal bebas yaitu dua bentuk
semistabilized ubisemiquinone mitokondria. Mereka menemukan bahwa
konsentrasi radikal bebas jelas lebih tinggi pada hewan yang dilakukan pelatihan
fisik dari pada hewan kontrol. Studi sinyal EPR lain juga mendukung pentingnya
(43)
25
Pelatihan fisik berlebih dapat meningkatkan konsumsi oksigen sampai 100 -
200 kali lipat. Peningkatan oksigen yang luar biasa ini dapat memicu pelepasan
radikal bebas, yang akan terlibat dalam proses oksidasi lemak membran sel otot.
Proses tersebut disebut peroksidasi lipid, dan menyebabkan sel menjadi lebih
mudah mengalami proses penuaan (Cooper, 2001)
Sumber lain pembentuk ROS selama pelatihan , terutama pelatihan fisik
berlebih adalah xantin oksidase (XO). Pelatihan berlebih dapat mengakibatkan
iskemia atau hipoksia di daerah tertentu dari tubuh. ATP akan dikonversi ke
adenosin difosfat, monofosfat adenosin, inosin, dan akhirnya hipoksantin
(Chevion et al., 2003).
Gambar 2.2 Jalur Xanthine Oksidase Pembentukan Radikal Bebas pada Pelatihan Fisik (Chevion et al., 2003)
Dalam kondisi fisiologis normal, xanthine dehidrogenase adalah bentuk
(44)
26
atau lebih lanjut oksidasi xanthine menjadi asam urat dengan menggunakan
NAD + sebagai akseptor elektron. Pada kondisi iskhemia, xanthine dehidrogenase
dikonversi ke XO oleh oksidasi sulfhidril. Sebaliknya pada kondisi reperfusi,
terjadi pembentukan anion superoksida dan H2O2 .
Gambar 2.3. Vascular ischaemia and reperfusion injury (Holger dan Charles, 2004)
XO telah dianggap bertanggung jawab atas produksi ROS dan kerusakan
jaringan selama atau setelah latihan intensif, dan penghambatan XO oleh
allopurinol atau oxypurinol dapat mengurangi produksi ROS.
Ryan dkk. (2011) melakukan pengukuran XO, tingkat H2O2, peroksidasi
lipid, aktivitas enzim antioksidan, dan fungsi otot rangka pada tikus tua dengan
(45)
27
pemberian allopurinol, mereka menemukan bahwa pemberian allupurinol dapat
mencegah peningkatan aktivitas katalase dan CuZnSOD, mengurangi stres
oksidatif dan meningkatkan fungsi otot rangka yang dirangsang secara elektrik
supaya terjadi kontraksi isometrik. Pada kebanyakan kasus pada hewan lain, juga
telah terbukti efek positif dari allopurinol atau oxypurinol dalam menghambat XO
sehingga terjadi hambatan terhadap pembentukan ROS. Latihan dapat
menyebabkan peningkatan aktivitas XO darah pada tikus, dan pemberian
allopurinol dapat mencegah oksidasi pada pelatihan yang berlebih. Selanjutnya,
allopurinol juga telah terbukti menurunkan stres oksidatif dan memperbaiki
morbiditas dan mortalitas pasien gagal jantung kongestif. Beberapa peneliti telah
menyatakan bahwa XO mungkin memainkan peran yang lebih penting dalam
menghasilkan ROS daripada mitokondria . Namun, hasil dari Capecchi dkk.
(1988) telah menunjukkan bahwa allopurinol tidak berpengaruh pada
pembentukan anion superoksida atau pelepasan enzim dari neutrofil. Pada
penelitian yang lebih baru juga mendukung peran penting dari XO dalam
menghasilkan ROS selama latihan intensif.
Gomez-Cabrera dkk. (2005) meneliti efek dari allopurinol pada
penghambatan produksi ROS dan aktivasi faktor nuklir kappaB (NFkB) pada
tikus yang diberi pelatihan berlebih. Mereka menemukan bahwa olahraga tidak
menghasilkan glutathione oksidasi lebih banyak pada tikus kontrol dibandingkan
dengan tikus yang diberikan dengan allopurinol sebelum latihan. Namun,
pemberian allopurinol juga bisa meniadakan aktivasi NFkB akibat pelatihan,
(46)
28
pertahanan sel (superoxide dismutase) dan adaptasi untuk berolahraga. Artinya,
pada saat yang sama allopurinol mengurangi stres oksidatif XO-, juga berguna
mencegah adaptasi seluler pada pelatihan berlebih pada tikus.
Gambar 2.4 Jalur Aktivasi Adaptasi Seluler terhadap ROS yang dihasilkan selama Overtraining (Gomez-Cabrera et al., 2005)
Selain pada mitokondria dan XO, dicurigai adanya mekanisme lain yang
menerangkan produksi ROS selama dan setelah latihan. Ketika kerusakan
jaringan telah terjadi, beberapa sel dalam sistem kekebalan tubuh (termasuk
makrofag / monosit, eosinohpils dan neutrofil) juga dapat menghasilkan jumlah
besar ROS. Misalnya, beredarnya neutrofil telah dilaporkan untuk menghasilkan
(47)
29
berlebih. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menjelaskan mekanisme
pembentukan ROS saat pelatihan, walaupun pada saat ini kita masih fokus bahwa
sumber ROS terdapat di mitokondria dan XO.
Pada aktifitas fisik berlebih terjadi peningkatan metabolisme tubuh,
peningkatan inflamasi dan penggunaan oksigen terutama oleh otot-otot yang
berkontraksi, sehingga terjadi peningkatan kebocoran elektron bebas oleh
mitokondria, yang akan menjadi SOR (Sauza et al., 2005).
Pada organ yang tidak mendapat O2 dan nutrisi yang cukup akan
menimbulkan keadaan iskemik dan kerusakan mikrovaskular. Keadaan ini disebut
dengan Reperfusion Injury, yang memicu terjadinya kerusakan jaringan dan
peningkatan Radikal Bebas.
2.6.2 Diagnosa dan biomarker pelatihan fisik berlebih
Di bidang kedokteran olahraga, beberapa marker panel pemeriksaan telah
dijadikan standar tes skrining yang komprehensif untuk calon atlet meliputi
fungsi ginjal, kalium, magnesium, dan glukosa, hitung darah lengkap, laju endap
darah, C-reaktif protein, besi, creatine kinase, dan thyroid stimulating hormone
(Petibois et al., 2002). Selain itu penanda biokimia telah dipelajari dalam
berbagai populasi atlet untuk mendiagnosis overtraining. Tidak ada kadar tertentu
atau sensitifitas yang ditetapkan untuk creatine kinase, urea, atau iron (Urhausen
dan Kindermann, 2002). Biomarker stres oksidatif juga telah terbukti berkorelasi
dengan status beban latihan (Margonis et al., 2007).
Marker hormonal menunjukkan beberapa hasil yang menjanjikan namun
(48)
30
(Meeusen et al., 2006). Kadar kortisol belum pernah diteliti antara atlet normal
dan atlet dengan overtraining (Kreher dan Schwartz, 2012). Rasio testosteron
terhadap kortisol juga telah dibuktikan dapat digunakan sebagai marker
overtraining, dimana rasio ini akan menurun dengan bertambahnya intensitas
overtraining (Halson dan Jeukendrup, 2004). Sebuah studi prospektif ditemukan
peningkatan yang signifikan pada kadar kortisol urin semalam selama periode
beban latihan yang tinggi pada atlet. (Gouarne et al., 2005).
2.7 Dampak Pelatihan Fisik Berlebih Terhadap Pankreas
Beban kerja berlebih dapat meningkatkan konsumsi oksigen 100-200 kali
lipat dibandingkan kondisi istirahat. Peningkatan penggunaan oksigen terutama
oleh otot-otot yang berkontraksi, menyebabkan terjadinya peningkatan kebocoran
elektron dari mitokondria yang memproduksi ROS atau Reactive Oxygen Species
(Clarkson and Thomson, 2000). Pelatihan Fisik berlebih akan mengaktifkan
kondisi hipoksia relatif yang terjadi di dalam organ hati, ginjal, dan usus
disebabkan redistribusi aliran darah ke otot yang bekerja. Keadaan ini akan
menyebabkan aktivasi xantine oksidase dengan reduksi satu elektron oksigen
sehingga akan meningkatkan pembentukan radikal superoksida (Ji, 2000). Selain
itu beban kerja berlebih dapat merangsang respon biomarker stress oksidatif
(Murray et al., 2000).
Stres oksidatif ini dapat merusak semua sel di dalam tubuh termasuk sel-sel
pankreas. Studi laboratorium menyatakan bahwa peningkatan stres oksidatif
sistemik dapat menurunkan konsentrasi insulin (Hoeldtke et al., 2003). Hal ini
(49)
31
dendritik (DCs) pada region islet pankreas dan menstimulasi sel DTH (delayed
type hypersensitivity) untuk merusak sel β pankreas. Makrofag dan DCs sebagai faktor primer terjadinya diabetes melitus tipe I yang teraktivasi oleh ROS
intraseluler (Delmastro dan Piganelli, 2011).
Gambar 2.5 Mekanisme terjadinya diabetes melitus tipe I yang teraktivasi oleh ROS intraseluler (Delmastro and Piganelli, 2011).
Sebaliknya kondisi pra-overtraining adalah penurunan kinerja jangka
pendek yang diikuti pemulihan lengkap dalam beberapa hari atau bahkan terjadi
peningkatan kinerja fisik (supercompensation) (Gleeson, 2002). Hal ini yang
mendasari banyak pelatih menegaskan bahwa perlu untuk menginduksi keadaan
(50)
32
Sebagai contoh nyata stres oksidatif dapat menyebabkan kerusakan sel-β
pankreas adalah cara kerja aloksan. Aloksan yang banyak digunakan oleh peneliti
sebagai agen spesifik penyebab diabetes melitus tipe I, bekerja dengan
menginduksi pembentukan ROS yang merusak sel β pankreas (Mesa et al., 2011).
Sel β pankreas menjadi sasaran utama stress oksidatif yang disebabkan oleh
radikal bebas karena rendahnya antioksidan endogen dalam jaringan islet pankreas
(Azavedo-Martins et al., 2003).
Penelitian sebelumnya dengan menggunakan 36 ekor tikus jantan yang sehat
dapat diamati hilangnya granula-granula sitoplasma pada sel beta pankreas
kelompok tikus yang diberi perlakuan aktivitas fisik maksimal dengan periode
pemulihan selama 48 jam dibandingkan dengan kelompok kontrol negatif.
Tahapan awal dari nekrosis dapat teramati pada kelompok ini, yaitu inti sel
nampak mengalami piknosis, pecahnya sejumlah inti sel β (karyoreksis) dan
berakhir pada kematian sel (nekrosis). Begitu pula pada kelompok sampel dengan
perlakuan overtraining yang lebih intensif, dimana teramati beberapa sel yang
telah mengalami nekrosis dan beberapa debris sel. Batas antar sel β dengan sel
lainnya disekitar pulau Langerhans tidak nampak jelas. Banyak sel yang
mengalami piknosis teramati pada kelompok ini (Siswanto et al., 2015). Hasil
penelitian kuantitatif terhadap jumlah sel β pankreas menunjukkan bahwa ada
perbedaan yang bermakna antara kelompok kontrol dan kelompok perlakuan
(51)
33
Tabel 2.2.
Rata-rata jumlah sel-β Pankreas Tikus dalam Pulau Langerhans
2.8. Dampak Pelatihan Fisik Berlebihterhadap Otot
Reactive oxygen species (ROS) yang banyak dihasilkan selama overtraining
telah banyak dibuktikan terlibat dalam kerusakan jaringan, termasuk jaringan otot
(Kang et al., 2009). Senyawa reaktif ini termasuk anion superoksida, hidrogen
peroksida dan radikal hidroksil. ROS dapat menyebabkan cedera sel, seperti
peroksidasi lipid, inaktivasi enzim intraseluler, perubahan status redoks dan
kerusakan DNA (Halliwell dan Gutteridge, 2007) . Namun sel memiliki sistem
pertahanan enzimatik untuk mengurangi risiko cedera oksidatif, yaitu superoxide
dismutase, glutation peroksidase dan katalase (Yaegaki et al., 2008). Peningkatan
produksi ROS terjadi selama latihan fisik dan menyebabkan kerusakan oksidatif
pada otot, hati, darah dan jaringan lain (Margonis et al., 2007). Pelatihan fisik
yang berlebih telah dibuktikan sangat berperan terhadap peningkatan konsumsi
oksigen dalam otot rangka (Santalla et al., 2009), peningkatan peroksidasi lipid,
dan inhibisi enzim mitokondria seperti citrate synthase dan malate dehydrogenase
(52)
34
Gambar 2.6. Patofisiologi Kerusakan Sel Akibat Overtraining
(Dong et al., 2011)
Kadar enzim otot skletal dalam serum merupakan penanda atau marker yang
potensial untuk mengetahui status fungsional jaringan otot dan kadar ini dapat
bervariasi pada kondisi patologis dan fisiologis. Peningkatan enzim ini dalam
serum dapat menggambarkan indeks nekrosis seluler dan kerusakan jaringan otot
pada keadaan cedera akut maupun kronis. Namun perubahan kadar enzim otot dan
isoenzimnya juga dapat ditemukan pada subyek normal dan pada atlet setelah
pelatihan berat karena kadar enzim otot dalam darah dipengaruhi oleh aktivitas
fisik (Brancaccio et al., 2007). Enzim creatine kinase (CK) merupakan enzim
khas yang terdapat dalam otot, aktivitas CK yang diukur dari biopsi otot
menunjukkan kadar yang berbeda sebelum dan sesudah pelatihan (Simmons et al.,
2003). Penelitian juga membuktikan bahwa terjadi perubahan kadar CK serum
pada atlet yang diberikan intensitas dan frekuensi pelatihan yang berbeda
(53)
35
Kadar CK serum dapat meningkat akibat kerusakan jaringan otot sebagai
konsekuensi dari pelatihan dengan frekuensi yang lama dan intensitas yang tinggi.
Hal ini mungkin akibat dari proses metabolisme dan penyebab mekanik. Proses
metabolisme yang mendasari kerusakan otot akibat overtraining adalah penurunan
resistensi membran yang diikuti dengan peningkatan ion kalsium bebas
intraseluler, yang menginduksi aktivasi kalium channel. Mekanisme lain yang
menyebabkan kerusakan jaringan lokal otot adalah degenerasi sarcomer Z-disk.
CK merupakan indikator nekrosis otot baik akibat proses metabolisme ataupun
mekanik, yang akan semakin meningkat seiring dengan meningkatnya beban
aktivitas fisik (Brancaccio et al., 2007).
Studi CK dalam kedokteran olahraga memungkinkan untuk mendapatkan
informasi tentang keadaan otot. Tingginya kadar CK serum pada subyek yang
tampak sehat dapat berkorelasi dengan status pelatihan fisik yang dijalankan.
Namun, jika level CK tetap tinggi pada saat istirahat, kemungkinan merupakan
tanda dari penyakit otot subklinis, seperti profound fatigue (Angeli et al., 2004)
Cratine Kinase (CK) merupakan protein dimer globular yang terdiri dari
dua subunit dengan massa molekul 43 kDa. CK merupakan buffer seluler terhadap
keseimbangan ATP dan ADP dengan mengkatalisis pertukaran reversibel ikatan
fosfat berenergi tinggi antara phosphocreatine dan ADP yang dihasilkan selama
kontraksi. Terdapat lima isoform dari CK, tiga diantaranya berada dalam
sitoplasma (CK-MM, CK-MB dan CK-BB) dan dua sisanya berada dalam
mitokondria (non-sarcomeric dan sarcomeric). Kadar isoenzim CK memberikan
(54)
36
yang spesifik. Di dalam tubuh, CK-MM ditemukan di beberapa domain dari
myofibril dimana konsumsi ATP tinggi dan merupakan penanda penyakit otot.
Kadar CK-MB akan meningkat pada infark miokard akut, dan CK-BB meningkat
pada kerusakan jaringan otak. Kadar CK mitokondria meningkat pada kasus
mitochondrial myopathies (Ruiz-Gines et al., 2006)
CK-MM secara khusus terikat pada myofibril M-Line sarkomer, struktur
kompleks yang mengandung setidaknya 28 protein yang berbeda. Terdapat sekitar
5-10% dari total CK-MM pada myofibril M-Line (Hornemann et al., 2003).
Keberadaan CK-MM menunjukkan bahwa M-line memiliki peran struktural dan
enzimatik untuk meregenerasi ATP di daerah yang mengkonsumsi energi tinggi,
sehingga memberikan myosin dengan ATP yang cukup untuk bekerja bahkan
pada kondisi overtraining. Oleh karena itu, kadar CK yang tinggi dalam serum
menunjukkan adanya kerusakan yang timbul pada sarcomer baik akibat olahraga
berat atau kondisi patologi otot lainnya (Hornemann et al., 2000)
2.9 Anggur Bali (Vitis vinifera)
2.9.1. Karakteristik tanaman anggur bali
Pohon anggur merupakan semak yang tumbuh memanjat dan memiliki
keistimewaan ranting-rantingnya yang mampu mengeluarkan buah yang lebat dan
lezat (Wongsodipuro, 2010). Karena keistimewaan ini, anggur dibudidayakan
sebagai tanaman penghasil buah (Nurcahyo, 2010). Di Indonesia terdapat dua
jenis spesies anggur yang umum dibudidayakan dan bisa dikonsumsi, yakni Vitis
vinifera dan Vitis labrusca. Kedua jenis anggur ini memiliki karakter yang
(55)
37
Buah anggur berbentuk bulat. Buah yang matang kulitnya berwarna ungu
kehitaman dan mengandung tepung atau lilin yang tebal. Daging buahnya
berwarna putih dengan rasa manis. Setiap buah berisi 2-3 biji yang ukurannya
cukup besar, berbentuk lonjong, dan berwarna coklat muda. Setiap 100 buah
mempunyai bobot 535 g. Umur panennya antara 105-110 hari setelah pangkas
(Yusuf, 2009).
Karakteristik tanaman anggur lainnya antara lain batang yang berbentuk
tegak, silindris, berkayu dan coklat kehijauan. Daunnya tunggal, lonjong,
berseling, tepi bergigi, berambut, panjang 10-16 cm, lebar 5-8 cm, bertangkai
panjang dengan panjang 10 cm dan berwarna hijau (Nurcahyo, 2010).
Klasifikasi ilmiah dari anggur adalah sebagai berikut (Depkes RI, 2013) :
Kerajaan : Plantae
Divisi : Magnoliophyta
Kelas : Magnoliopsida
Ordo : Vitales
Famili : Vitaceae
Genus : Vitis
Species : V. vinifera
Nama Binomial : Vitis vinifera
2.9.2. Kandungan kimia buah anggur bali
Buah anggur memiliki banyak sekali kandungan nutrisi seperti vitamin,
(56)
38
buah anggur yang memiliki nilai manfaat paling tinggi adalah polifenol karena
aktivitas biologisnya. Pada dasarnya, polifenol dalam anggur dapat dibagi menjadi
2 kelas, yakni flavonoid dan non flavonoid. Non flavonoid terdiri dari asam fenol
dan resveratrol (Ivanova et al., 2010). Hasil analisis laboratorium menunjukkan
bahwa ekstrak etanol buah anggur bali mengandung total fenol, flavonoid,
antosianin dan beta karoten seperti ditunjukkan pada tabel 2.3.
Tabel 2.3
Hasil Analisis Fitokimia Ekstrak Etanol Anggur Bali Pada Konsentrasi 80%
No Analisis Hasil Satuan
1 Total Fenol 6,25 % b/b GAE
2 Flavonoid 183,77 mg/100gQE
3 Antosianin 635,7 mg/kg
4 Beta Karoten 593,2 µg/kg
5 Kapasitas Antioksidan 487,98 ppm GAEAC
6 IC 50% 1,72 mg/ml
Keterangan : QE = Quercetin Equivalent
GAEAC = Gallic Acid Equivalent Antioxidant Capacity
2.9.2.1 Flavonoid
Flavonoid merupakan suatu antoksidan golongan phenol yang banyak
ditemukan di sayuran, buah-buahan, kulit pohon, akar, bunga, teh dan wine. Ada
empat golongan utama flavonoid yaitu Flavon, Flavanones, Catechins,
(57)
39
beberapa penyakit bersama dengan vitamin, antioksidan dan enzim, untuk
pertahanan antioksidan total dalam tubuh (Nijveldt et al,. 2001)
Gambar 2.7Struktur Flavonoid
(http://www.solvobiotech.com/science-letter/effects-of-flavonoids-on-p- glycoprotein-activity)
Sebuah penelitian oleh Dr Van Acker di Belanda menunjukan bahwa
flavonoid dapat menggantikan vitamin E sebagai pemecah rantai anti-oksidan
didalam membran hati. Konstribusi flavonoid untuk sistem pertahanan
antioksidan sangat besar mengingat total asupan harian flavonoid dapat berkisar
50-800 mg, konsumsi ini lebih tinggi dibandingkan dengan rata-rata asupan harian
diet antioksidan lain seperti vitamin C (70 mg), vitamin E (7-10) atau keratenoid
(2-3 mg). Asupan Flavonoid tergantung pada asupan buah–buahan, sayuran dan
minuman tertentu seperti red wine, teh, bir (Buhler dan Miranda, 2000). Potensi
terpenting yang dimiliki oleh hampir setiap kelompok flavonoid adalah kapasitas
mereka sebagai antioksidan untuk membantu tubuh melawan oksigen reaktif.
(1)
di buah beri, anggur, dan buah lainnya yang berwarna merah keunguan (Spormann et al., 2008).
Flavonoid bisa mencegah kerusakan yang disebabkan oleh radikal bebas dengan beberapa cara. Salah satunya adalah memusnahkan radikal bebas secara langsung. Flavonoid dioksidasi oleh radikal, menghasilkan radikal yang lebih stabil dan kurang reaktif. Flavonoid menstabilkan senyawa oksigen reaktif dengan bereaksi dengan susunan reaktif dari radikal tersebut (Nijveidt et al., 2001).
Flavonoid (OH) + R• > flavonoid(O•) + RH
Beberapa flavonoid tertentu dapat mengurangi aktivasi komplemen, sehingga menurunkan adesi sel inflamasi ke endothelium, menyebabkan berkurangnya respon inflamasi. Hal penting lain dari flavonoid adalah mengurangi pelepasan dari peroksidase, yang menghambat produksi reactive oxygen species oleh neutrofil dengan interfering dengan aktivasi α1-antitripsin. Efek lain yang juga menarik dari flavonoid adalah menghambat metabolisme arachnoid acid. Hal tersebut memberikan efek anti inflamasi dan anti trombotik pada flavonoid. Pelepasan aracnoid acid merupakan awal penting untuk terjadi untuk terjadinya respon inflamasi secara umum (Chi et al., 2001).
Flavonoid bertindak sebagi penangkal yang baik untuk radikal hidroksil dan superoksida sehingga membran lipid terlindungi (Tapas et al., 2008). Flavonoid umumnya memiliki struktur yang terdiri dari dua cincin aromatik (A dan B) yang terikat dengan tiga karbon dan biasanya dalam bentuk heterosiklik teroksigenasi. Variasi struktur flavonoid ini terjadi karena hidroksilasi, metilasi, isoprenilasi, dimerisasi dan glikosilasi (Tapas et al., 2008). Flavonoid pada anggur
(2)
terbagi menjadi beberapa subkelas, yaitu flavonol (quercetin, kaempferol, myricetin), flavanol (proanthocyanidin, flavan-3-ols, catechin, epicatechin, epigallocatechin, epicatechin 3-O-gallate,) flavon (rutin), anthocyanidin (cyanidin, malvidin), flavanon (hesperitin), dan isoflavon (Ivanova et al., 2010).
Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa kadar proanthocyanidin berkisar antara 48,7 – 73,3 mg/ 100 gram anggur merah, dan 3426,5 –3638,1 mg/100 gram biji anggur (Gu et al., 2004). Proanthocyanidin merupakan oligomer atau polimer dari flavan-3-ol yang terhubung melalui ikatan tipe-B tunggal, atau ikatan tipe-A rangkap ganda. Proanthocyanidin yang hanya mengandung epicatechin disebut dengan procyanidin, yang mengandung epiafzelechin disebut propelargonidin, sedangkan yang mengandung epigallocatechin disebut dengan prodelphinidin. Di alam, propelargonidin dan prodelphinidin lebih jarang ditemukan dibandingkan procyanidin (Gu et al., 2004).
2.9.2.2 Asam Fenol
Senyawa fenol adalah metabolit sekunder tumbuhan yang berasal dari suatu jalur biosintesa dengan prekursor dari jalur sikimat dan/atau asetat-malonat. Fungsi metabolit ini adalah untuk melindungi tumbuhan dari serangan stres biologis dan lingkungan. Oleh karena itu, senyawa ini disintesa untuk merespon serangan patogen seperti jamur atau bakteri. Fenol dapat berfungsi sebagai antioksidan primer karena mampu menghentikan reaksi radikal bebas pada oksidasi lipid (Tapas et al., 2008).
(3)
Resveratrol (3,5,4’-trihydroxystilbene) adalah senyawa polifenol (stilbene) yang ditemukan terutama pada kulit anggur (Burns et al., 2002). Resveratrol ditemukan dalam konsentrasi tinggi pada pohon anggur dalam tanaman, akar, biji dan tangkai bunga. Kandungan tertinggi terdapat pada kulit buah anggur. Kandungan resveratrol dalam kulit anggur yang segar berkisar 50-100 mikrogram per gram dan pada red wine berkisar 0,6 - 0,8 mikrogram per milliliter (Howes, 2006).
2.9.3. Manfaat buah anggur bali
Telah diketahui secara luas bahwa buah anggur mengandung berbagai macam zat gizi dan antioksidan yang berguna bagi kesehatan. Berbagai kandungan vitamin, mineral, dan antioksidan dalam anggur memiliki banyak sekali khasiat (Wiryanta, 2008).
Anggur memiliki kandungan vitamin A, B1, B2, B6 dan C. Selain itu, buah anggur juga memiliki kandungan flavonoid. Semakin hitam warna anggur maka semakin banyak kandungan atau konsentrasi flavonoid di dalamnya (Ivanova et al., 2010). Karena itu anggur Bali yang memiliki warna ungu kehitaman mengadung flavonoid yang tinggi.
2.10. Hewan Coba Tikus (Rattus norvegicus)
Hewan coba yang digunakan adalah tikus (Rattus norvegicus) yang dipelihara. Tikus merupakan hewan laboraorium yang sering digunakan dalam berbagai macam penelitian karena telah diketahui sifat-sifatnya, mudah dipelihara, cepat berkembang biak, mudah ditangani, memiliki gen homolog dengan manusia,
(4)
karakter anatomi dan fisiologi telah diketahui secara baik (Hubrecht dan Kirkwood, 2010).
Klasifikasi tikus Wistar (Russel et al., 2008): Kingdom : Animalia
Filum : Chordata
Kelas : Mamalia
Ordo : Rodentia
Family : Muridae Genus : Rattus
Spesies : Rattus norvegicus 2.10.1. Penggunaan tikus (Rattus norvegicus)
Pada percobaan ini menggunakan tikus (Rattus norvegicus) karena tikus jenis ini mudah dipelihara dan cocok untuk berbagai macam penelitian. Tikus jenis ini panjangnya dapat mencapai 40 cm, berat antara 140-500 gram, dan dapat hidup hingga usia 4 tahun (Kusumawati, 2004). Ciri khas tikus galur Wistar yaitu kepala besar dan ekor pendek.
Sifat khas dari hewan percobaan tikus yaitu tidak mempunyai kantung empedu dan tidak mudah muntah. Secara umum, berat tikus laboratorium lebih ringan daripada tikus liar. Saat berumur 4 minggu rata-rata memiliki berat 35-40 gram, dan saat dewasa 200-250 gram (Smith dan Mangkoewidjojo, 1988)
(5)
Tabel 2.4
Data Biologi Tikus (Russel et al., 2008)
No. Kondisi Biologi Jumlah
1. Berat badan: -jantan 300-400 g
-betina 250-300 g
2. Lama hidup 2,5- 3 tahun
3. Temperatur tubuh 37,50 C
4. Kebutuhan: -air 8-11 ml/100g BB
-makanan 5g/100g BB
5. Pubertas 50-60 hari
6. Lama kehamilan 21-23 hari
7. Tekanan darah: -sistolik 84-184 mmHg
-diastolik 58-145 mmHg
8. Frekuensi: -jantung 330-480/menit
-respirasi 66-114/menit
9. Tidal Volume 0,6-1,25mm
2.10.2. Pemberian makanan dan minuman
Bahan dasar makanan untuk tikus dapat berupa misalnya protein 20-25%, lemak 5%, karbohidrat 45-50%, serat kasar 5%, abu 4-5%, vitamin A 4000 IU/kg, vitamin D 1000 IU/kg, alfa tokoferol 30 mg/kg, asam linoleat 3 g/kg, tiamin 4 mg/kg, riboflavin 3 mg/kg, pantotenat 8 mg/kg, vitamin B12 50 μg/kg, biotin 10 μg/kg, piridoksin 40μg/kg dan kolin 1000 mg/kg (Ngatidjan, 2006). Pemberian minum tikus ad libitum.
2.10.3. Pemantauan keselamatan tikus
Tikus sebagai hewan coba harus diperhatikan pada saat penggunaan, yaitu kandang tikus harus kuat, tidak mudah rusak, mudah dibersihkan, mudah dipasang lagi, tahan terhadap gigitan tikus, sehingga hewan tidak mudah lepas. Selain itu, mudah dibersihkan dan hewan tampak jelas dari luar. Alas tempat tidur menggunakan sekam yang mudah menyerap air. Suhu, kelembaban dan
(6)
pertukaran udara di dalam kandang harus baik (Ngatidjan, 2006). Setiap hari kandang dibersihkan dan alas tidur diganti, tangan perawat harus selalu bersih ketika merawat tikus, memperhatikan bila muncul gejala sakit seperti berat badan turun, sukar bernapas ataupun mencret.