BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. kedalam suku jeruk-jerukan (Rutaceae). Tanaman ini masih kerabat dekat

ADLN- PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kawista Kawista atau Limonia acidissima adalah jenis tanaman yang termasuk kedalam suku jeruk-jerukan (Rutaceae). Tanaman ini masih kerabat dekat dengan maja, yaitu sejenis jeruk-jerukan yang berasal dari Asia tropika dan subtoprika. Menurut Sukamto (1999), tanaman kawista mempunyai adaptasi yang baik pada daerah kering dan tanah yang berpasir. Di Indonesia, kawista umumnya ditanam di pekarangan pada daerah pantai. Menurut Jones (1992) dalam Sukamto (1999), tanaman kawista dahulunya berasal dari India terutama di daerah-daerah kering. Selain tumbuh India, tanaman ini diperkirakan pula tumbuh subur di Srilanka, Myanmar, dan Indo-China, kemudian menyebar ke Malaysia dan Indonesia. Karena persebarannya yang luas maka tanaman kawista memiliki nama-nama yang berbeda tergantung kepada daerahnya masing-masing. Nama-nama tersebut yaitu olifantsappel (Belanda), wood-apple (Inggris), maja (Jakarta), kawista (Sunda),

kawis, kawista, kinca (Jawa), bila, kabista, karabista (Madura)

(Sukamto 1999). Tanaman kawista berupa pohon dengan tinggi 12 m. Kulit batangnya nampak kasar, percabangannya ramping, ditumbuhi duri-duri yang tajam dan lurus. Berdaun majemuk, menyirip dengan jumlah ganjil, panjang mencapai 12 cm. Daun mengandung kantung-kantung minyak yang berbau aromatik bila 9

TESIS

PENGARUH PEMBERIAN BUAH KAWISTA ....

KRISTIAN TRIATMAJA R.


10

diremas. Buah berbentuk bulat mencapai diameter 10 cm. Kulit buahnya tebal dan keras, mengelubak, berwarna putih keabuan. Daging buahnya berwarna merah kecoklatan menyerupai daging buah asam, beraroma yang khas. Biji buah kawista banyak, dengan panjang 5-6 mm dan berambut (Gambar 2.1) (Jones 1992; Sukamto 1999).

Gambar 2.1. Buah Kawista (Limonia acidissima)

Banyak penelitian yang telah menyatakan bahwa buah kawista memiliki berbagai macam bioaktivitas, salah satunya yaitu aktivitas antioksidan. Penelitian yang dilakukan Ilango (2009) terbukti bahwa pemberian ekstrak buah kawista dapat menurunkan kadar MDA serum tikus model diabetes yang diinduksi aloxan. Senada dengan itu, pemberian ekstak buah kawista dapat menurunkan kadar MDA jaringan hepar dan ginjal tikus dengan induksi flouride (Vasant, 2011). Penelitian yang dilakukan Rochmah (2012) dosis pemberian buah kawista 600 mg/kg BB terbukti menurunkan kadar eureum dan kreatinin serum tikus wistar jantan model DMT-2, sebagai tanda aktivitas antioksidan buah kawista. Antioksidan dinyatakan sebagai senyawa yang secara nyata dapat memperlambat oksidasi, walaupun dengan konsentrasi yang lebih rendah dibandingkan dengan substrat yang dapat dioksidasi. Antioksidan mempunyai

TESIS




11

sifat dapat menghambat atau mencegah kerusakan sel akibat reaksi oksidasi. Antioksidan dapat menangkap berbagai jenis oksidasi yang bersifat reaktif, dengan cara mengubah pembentukan molekul radikal bebas atau dengan memperbaiki kerusakan-kerusakan yang diakibatkannya (Widjaja 1997). Berdasarkan penelitian yang dilakukan Dewi (2013) serta Thakur (2010), buah kawista mempunyai bioktivitas sebagai antioksidan, hasil penelitian menyatakan bahwa buah kawista mengandung senyawa fenolik (Thakur, 2010) antara lain flavonoid dan tanin (Dewi, 2013). Kemampuan menangkap radikal bebas dari senyawa ini, disebabkan senyawa fenolik mempunyai satu atau lebih gugus hidroksi yang bertindak sebagai donor hidrogen kepada radikal bebas, sehingga senyawa yang radikal menjadi stabil. 2.1.1 Senyawa Fenolik Senyawa fenolik adalah senyawa yang memliliki satu atau lebih gugus hidroksi yang menempel di cincin aromatik. Dengan kata lain, senyawa fenolik harus mempunyai minimal satu gugus fenol (gambar 2.2). Pada senyawa polifenol terdapat lebih dari satu kelompok hidroksil fenol yang berikatan dengan satu atau lebih cincin aromatik. Adanya cincin aromatik mempengaruhi kestabilan ikatan atom oksigen dengan atom hidrogen pada kelompok hidroksil. Sifat inilah yang menyebabkan golongan fenol dan polifenol berfungsi sebagai antioksidan.

Gambar 2.2 Gugus Fenol

TESIS




12

Dalam fungsinya sebagai antioksidan, senyawa fenolik berfungsi sebagai donor hidrogen kepada radikal bebas dan radikal fenol, sehingga membentuk senyawa stabil yang tidak mempengaruhi molekul-molekul biologis lainnya (Vermerris & Nicholson, 2006). Komponen fenolik bertindak sebagai penampung yang baik terhadap superoksida (∙O2) dan radikal hidroksil (∙OH) dengan melindungi lipid membran terhadap reaksi oksidasi yang merusak (Michalak, 2006; Samak et al., 2009). Semakin besar kandungan senyawa golongan fenol maka semakin besar aktivitas antioksidannya (Kiessoun et al.., 2010; Shahwar et al., 2010) Fenol mempunyai sifat mudah teroksidasi, mudah menguap, sensitif terhadap cahaya dan oksigen, serta bersifat antiseptik. Fenol memiliki sifat yang cenderung asam, yang artinya dapat melepaskan ion H+ dari gugus hidroksilnya. Kadar fenol tersebut akan menurun antara lain dengan perlakuan pencucian, perebusan, dan proses pengolahan lebih lanjut untuk dijadikan produk yang siap dikonsumsi (Sundari, 2009). Banyaknya gugus yang mungkin tersubtitusi pada kerangka utama fenol menyebabkan kelompok fenolik memiliki banyak sekali anggota. Terdapat lebih dari 80.000 jenis senyawa fenolik. Anggota senyawa fenolik mulai dari yang paling sederhana dengan berat molekul yang kecil hingga senyawa yang kompleks dengan berat molekul lebih dari 30.000 Da (Marinova et al., 2005). Oleh karena senyawa kimia yang tergolong sebagai senyawa fenolik sangat banyak macamnya, berbagai cara klasifikasi dilakukan oleh para ilmuwan. Salah satu metode klasifikasi

TESIS




13

yang sering digunakan sebagai rujukan adalah klasifikasi berdasarkan jumlah karbon pada molekul yang dilakukan oleh Harbone dan Simmonds (1964). Klasifikasi disajikan pada tabel 2.1. Tabel 2.1 Klasifikasi Senyawa Fenolik Berdasarkan Jumlah Atom Karbon No Struktur Kelas 1 C6 Fenolik sederhana 2 C6 -C1 Asam fenolat dan senyawa yang berhubungan lainnya (aldehid) 3 C6 -C2 Asetefenon dan asam fenilasetat 4 C6 -C3 Asam sinamat, sinamil aldehid, dan sinamil alkohol 5 C6 -C3 Koumarin 6 C15 Flavonoid 7 C30 Biflavonil 8 C6 -C1-C6, Benzofenon, xanton, dan stilben C6 -C2-C6 9 C6 , C10, C14 Kuinon 10 C18 Betasianin 11 Lignan, neo Dimer atau oligomer lignan 12 Lignin Polimer 13 Tanin Oligomer atau polimer 14 Plobhapene Polimer (Vermerris dan Nicholson, 2006)

2.1.1.1 Flavonoid (C15) Flavonoid terdistribusi secara luas pada tanaman. Flavonoid berperan dalam produksi pigmen warna kuning, merah, atau biru, penangkal terhadap mikroba dan insekta

pada tumbuhan.

Flavonoid memiliki struktur dasar yang dibangun oleh 15 atom C (C6-C3-C6). Secara umum flavonoid dapat dibagi ke dalam tiga jenis, berdasarkan posisi cincin B terhadap cincin C yaitu flavonoid (2fenilbenzopiran), isoflavonoid (3-benzopiran)

,

neoflavonoid (4-

benzopiran) (gambar 2.3) (Marais et al., 2006)

TESIS




14

(a) Flavonoid, (b) Isoflavonoid, (c) Neoflavonoid Gambar 2.3 Jenis Flavonoid Berdasarkan Perbedaan Struktur C3 Mengikat Dua Gugus Benzen

2.1.1.1.1 Flavonoid (2-fenilbenzopiron) Berdasarkan tingkat oksidasi dan kejenuhan pada cincin C pada flavonoid , dapat dibagi menjadi delapan jenis, yaitu flavan, flavanon, flavon, flavonol, dihidroflavonol, flavan-3-ol, flavan-4-ol, flavan-3,4-diol (gambar 2.4). dibandingkan dengan jenis flavonoid lainnya, jenis flavonol dan flavon merupakan dua dari janis flavonoid yang paling banyak terdapat dalam sayur dan buah-buahan dan merupakan senyawa yang paling tersebar luas dari semua pigmen tumbuhan kuning (Robinson, 1995).

TESIS




15

Gambar 2.4 Flavonoid

2.1.1.1.2 Isoflavonoid (3-fenilbenzopiron) Pada flavonoid cincin yang terbentuk dari tiga atom karbon dan satu atom oksigen (cincin C), sama halnya dengan isoflavonoid juga mengalami modifikasi. Modifikasi ini menyebabkan senyawa fenolik dari golongan isoflavonoid beragam. Gambar 2.5 memperlihatkan bagaimana modifikasi cincin C mengakibatkan terbentuknya kelompok-kelompok baru dari golongan isoflavonoid.

TESIS




16

Gambar 2.5 Isoflavonoid

2.1.1.1.3 Neoflavonoid (4-fenilbenzopiron) Neoflavonoid memiliki struktur dan sifat biogenetik yang mirip dengan flavonoid dan isoflavonoid. Senyawa dari golongan neoflavonoid dibagi lagi menjadi tiga kelompok, yaitu

4-arilkoumarin,

3,4-dihidro-4-arilkoumarin,

dan

neoflaven. Gambar 2.6 menyajikan rumus struktur untuk ketiga kelompok tersebut.

Gambar 2.6 Neoflavonoid

TESIS




17

2.1.1.2 Tanin Khanbabe dan Van ree (2001) yang dikutip Vermerris dan Nicholson (2006) mengelompokkan tanin menjadi tiga kelompok, yaitu tanin terkondensasi, tanin yang dapat dihidrolisisi, dan tanin komplek. Tanin terkondensasi atau proantosianidin merupakan oligomer atau polimer dari flavonoid yang mengandung unit flavan-3-ol (katekin). Senyawa dalam kelompok ini kurang disukai berada dalam makanan karenan menimbulkan rasa pahit dan warna gelap. Selain itu, senyawa dari golongan proantosianidin ini juga merupakan zat anti nutrisi yang dapat menurunkan daya cerna protein, polisakarida, dan zat makro nutrien lainnya (Blanco et al., 2006). Tanin terkondensasi banyak tersebar di bahan pangan seperti apel, anggur, strawberi, plum, sorgum, dan barli. Contoh tanin terkondensasi adalah prosisnidin B2 (gambar 2.7) Tanin yang dapat dihidrolisis dapat dibagi lagi menjadi dua kelompok, yaitu gallotanin dan ellagitanin. Gallotanin ditandai dengan pusat poliol yang mengikat 10-12 asam galat. Residu asam galat tersebut tersebut sering membentuk ikatan yang unik (ikatan meta depside) dengan sesama asam galat lainnya (gambar 2.8). Poliol yang paling sering ditemukan pada gallotanin adalah Dglukosa. Poliol lainnya dapa berupa ketekin atau triterpenoid. Salah satu senyawa dari golongan gallotanin adalah 2-O-digalloil-

TESIS




18

1,3,4,6-tetra-ogalloil-β-D-glukopinarosa (gambar 2.8) (Vermeris dan Nicholson, 2006).

Gambar 2.7 Prosiandin B2

Gambar 2.8 2-O-digalloil-1,3,4,6-tetra-ogalloil-β-D-glukopinarosa

Ellagitanin memilki rumus struktur yang mirip dengan gallotanin, yaitu memilki gugus poliol sebagai pusat dan asam agal sebagai residu. Perbedaan utama antara ellagitanin dan gallaotanin adalah pada ellagitanin karbon dari residu asam galat yang berdekatan

saling

berikatan

(C-C)

membentuk

formasi

heksahidroksidifenoil (HHDP). Konfigurasi unit HHDP dapat terbentuk S atau R (gambar 2.9)

TESIS




19

Tanin komplek memiliki struktur yang komplek. Tanin jenis ini merupakan hasil dari glikosidasi gallotanin atau ellagitanin dengan unit katekin. Contoh tanin komplek adalah Akutissimin A (gambar 2.10)

(a) Konfigurasi S (b) Konfigurasi R Gambar 2.9 HHDP

Gambar 2.10 Akutissimin A

2.2 Rokok Menurut PP Republik Indonesia nomer 109 tahun 2012 yang dimaksud rokok adalah salah satu produk tembakau yang dimaksudkan untuk

TESIS




20

dibakar dan dihisap dan/atau dihirup asapnya, termasuk rokok kretek, rokok putih, cerutu atau bentuk lainnya yang dihasilkan dari tanaman nicotiana tabacum, nicotiana rustica, dan spesies lainnya atau sintetisnya yang asapnya mengandung nikotin dan tar, dengan atau tanpa bahan tambahan. Merokok pada dasarnya adalah menikmati asap nikotin yang dibakar. Selain nikotin, di dalam rokok terdapat senyawa gula, bahan aditif, saus, pemberi rasa, aroma, dan lain-lain. Satu batang rokok terdiri atas berbagai jenis tembakau agar rasa dan aroma yang diperoleh mempunyai kekhasan tersendiri. Bahan tambahan untuk rasa dan aroma yang lain berasal dari luar tembakau antara lain cengkeh dan mentol (Tirtosastro dan Murdiyati, 2010). Bahan baku utama dalam pembuatan rokok adalah tembakau. Identifikasi komponen kimia tembakau telah dilakukan secara intensif selama lebih dari 50 tahun. Sekitar 100 komponen kimia ada pada asap rokok, dan dinyatakannya bahwa asap rokok mengandung bahan berbahaya bagi kesehatan (Adam et al., 2009). Dari hasil analisis terakhir, dinyatakan bahwa terdapat 2.500 komponen kimia pada tembakau yang siap dibuat rokok, yaitu tembakau yang telah selesai proses fermentasi (aging) selama 1-3 tahun. Dari jumlah tersebut 1.100 komponen diturunkan menjadi asap tanpa perubahan akibat pembakaran. Sebanyak 1.400 lainnya mengalami dekomposisi atau terpecah, bereaksi dengan komponen lain dan membentuk komponen baru yang seluruhnya terbentuk sekitar 4.800 komponen kimia di dalam asap (Rodgman dan Perfetti, 2006). Jenis rokok dibedakan berdasarkan bahan

TESIS




21

pembungkus, bahan baku, proses pembuatan, dan penggunaan filter tabel 2.2 berikut. No. 1.

Tabel 2.2 Jenis rokok Jenis Rokok Berdasarkan bahan pembungkus a. Klobot b. Kawung c. Sigaret

2.

c. Rokok klembak

4.

a. Rokok dengan bahan pembungkus berupa daun jagung b. Rokok dengan bahan pembungkus berupa daun aren c. Rokok dengan bahan pembungkus berupa kertas d. Rokok dengan bahan pembungkus berupa daun tembakau

Berdasarkan bahan baku atau isi a. Rokok putih

b. Rokok kretek

3.

Keterangan

Berdasarkan proses pembuatannya a. Sigaret kretek tangan (SKT)

b. Sigaret kretek mesin (SKM) Berdasarkan penggunaan filter a. Rokok filter b. Rokok non filter

a. Rokok yang bahan baku atau isinya hanya daun tembakau yang diberi saus b. Rokok yang bahan baku atau isinya berupa daun tembakau dan cengkeh yang diberi saus c. Rokok yang bahan baku atau isinya berupa daun tembakau, cengkeh dan kemenyan yang diberi saus

a. Rokok yang proses pembuatannya dengan cara digiling atau dilinting dengan menggunakan tangan dan atau alat bantu sederhana b. Rokok yang proses pembuatannya menggunakan mesin

a. Rokok yang pada bagian pangkalnya terdapat gabus b. Rokok yang pada bagian pangkalnya tidak terdapat gabus

(Sitepoe, 1997) 2.2.1 Kandungan kimia pada asap rokok Jumlah komponen kimia pada asap rokok yang telah diidentifikasi mencapai 4.800 macam. Kandungan kimia pada asap rokok berbeda pada

TESIS




22

setiap jenis rokok. Suhu perokokan atau proses distilasi kering (pyrolysis) mencapai 884oC saat diisap dan turun menjadi 835oC atau kurang jika lama tidak dihisap (Geiss dan Kotzias, 2007). Kesempurnaan pembakaran, terutama tingginya suhu, akan mempengaruhi produksi komponen kimia asap, sehingga komponen kimia yang dihasilkan juga beragam. Beberapa penyebab keragaman suhu perokokan adalah sebagai berikut ; 1) Kepadatan massa tembakau dan ukuran atau diameter rokok. Massa yang padat dan tebal akan sulit diisap atau terbakar. 2) Kandungan garam kalium atau natrium didalam racikan rokok dapat memperbaiki pembakaran. 3) Adanya bahan-bahan yang menghambat pembakaran seperti klor (Cl) atau gula, terutama gula sukrose, atau yang lain. Klor mempunyai pengaruh menghambat pembakaran paling besar. 4) Kelembapan tembakau yang tinggi akan menghambat pembakaran. Filter yang rapat akan menghambat kelancaran pembakaran. 5) Pori-pori kertas rokok terletak pada pangkal batang rokok dan berfungsi memasukkan udara pada saat pengisapan rokok. Penggunaan kertas rokok berpori akan mengencerkan asap yang masuk ke mulut perokok, sehingga menurunkan konsentrasi komponen kimia yang terkandung di dalamnya. Telah dilakukan analisa kandungan kimia asap rokok dari berbagai merek rokok di Indonesia yang dianalisa di laboratorium Balittas. Aliran asap rokok dibagi menjadi dua, yaitu aliran asap pada saat rokok dihisap

TESIS




23

(mainstream), dan aliran asap pada saat tidak dihisap (sidestream). Untuk menganalisa kandungan kimia asap dilakukan dengan smoking machine, yang dilengkapi filter cambridge untuk menangkap kondensat asap. Massa asap dibagi menjadi dua sebagai berikut (Tirtosastro, 2009) : 1) Asap yang tertangkap filter cambridge pada saat rokok dihisap smoking machine sebagai kondensat asap (fase partikulat). Kondensat asap ini disebut TPM (total particulate matter) yang komponen utamanya adalah air, nikotin, dan tar. Kondensat kering, adalah TPM setelah dikurangi air, sedangkan tar adalah TPM setelah dikurangi air dan nikotin. Kandungan kimia tar terdiri atas bermacam-macam senyawa. Hasil analisis kandungan kimia kondensat asap (fase partikulat) tercantum pada tabel 2.3. 2) Asap yang lolos dari filter cambridge (fase gas) pada saat rokok dihisap smoking machine dan asap yang keluar saat tidak diisap atau asap samping (sidestream). Kandungan kimia dari massa asap (fase gas) ini tercantum pada tabel 2.4. Selain itu di dalam asap ini juga terkandung B-a-P (benzo-a-pyrine) dan TSNA (tobacco spesific nitrosamine).

TESIS




24

Tabel 2.3 Komponen kimia utama asap yang tertangkap filter cambridge (fase partikulat) Senyawa μg/batang Senyawa μg/batang nikotin 1000-3000 scopoletin 15-30 nornikotin 5-150 polifenol lain anatabin 5-15 cyclotenes 40-70 anabasin 5-12 quinonez 0,5 alkaloid tembakau yang lain solanesol 600-1000 bipyridils 10-30 neophytadienes 200-350 n-Hentriacontane 100 limoene 30-60 total nonvolatil HC 300-400 terpenes lain naftalena 2-4 asam asetat 100-150 naftalena lain 3-6 asam stearat 50-75 penanthrene 0,2-0,4 asam oleat 40-110 anthracenes 0,05-0,10 asam linoleat 150-250 flourenes 0,6-1,0 asam linolenat 150-250 pyrenes 0,3-0,5 asam laktat 60-80 flourathenes 0,3-0,45 indol 10-15 karsinogen PAH 0,1-0,25 skatole 12-16 fenol 80-160 indol lain fenol lain 60-180 quinolines 2-4 catechol 200-400 aza-arenes lain cathechols lain 100-200 benzofuranes 200-300 dihydroxybenzebes lain 200-400

(Tirtosastro, 2009)

TESIS




25

Tabel 2.4 Komponen kimia utama asap yang lolos filter cambridge (fase gas) senyawa

konsentrasi/ batang (% aliran asap total)

nitrogen oksigen karbondioksida karbon monoksida air argon hidrogen amonia nitogen oksida hidogen sianida hidrogen sulfida metana volatile alkene volatile alkenes lain isoprene butadiena asetilena benzena

280-120 mg (56-64 %) 50-70 mg (11-14 %) 45-65 mg (9-13 %) 14-23 mg (2-5 %)

methyl-formate asam volatil lain folmaldehida asetaldehida

konsentrasi/ batang (% aliran asap total) 20-30 μg 5-10 μg 20-100 μg 400-1400 μg

7-12 mg (1,5-2,5 %) 5 mg (1%) 0,5-1,0 mg 10-130 μg 100-680 μg 400-500 μg 20-90 μg 1,0-2,0 mg 0,4-0,5 mg 1,0-1,6 mg

acrolein aldehida volatil lain aseton keton volatil lain methanol alkohol volatil lain acetonitrile volatile nitriles lain furan volatile furanes lain

60-140 μg 80-140 μg 100-650 μg 50-100 μg 80-100 μg 10-30 μg 100-150 μg 50-80 μg 20-40 μg 45-125 μg

0,2-0,4 mg 25-40 μg 20-35 μg 6-70 μg

20-200 μg 15-80 μg 7-30 μg 20-60 μg

toluena syrene hidrokarbon aromatik lain asam format asam asetat asam propionat

5-90 μg 10 μg 15-35 μg

pyridine picolines 3-Vinylpyridine volatile pyridines lain pyrrole pyrrolidine N-Methyl pyrrolidine volatile pyrazines metil amina amines aliphatic lain

200-600 μg 300-1700 μg 100-300 μg

senyawa

0,1-10 μg 10-18 μg 2,0-3,0 μg 3,0-8,0 μg 4-10 μg 3-10 μg

(Tirtosastro, 2009) Beberapa bahan kimia pada rokok bersifat iritan jika masuk kedalam tubuh, sehingga menimbulkan respon peradangan (Block et al., 2004). Ada juga bahan kimia rokok yang diserap masuk ke dalam darah dan disebarkan ke seluruh tubuh. Namun ada pula bahan kimia rokok yang masuk ke dalam air ludah dan ditelan masuk kedalam alat pencernaan, diserap, serta masuk lagi ke dalam darah yang kemudian akhirnya juga

TESIS




26

disebarkan keseluruh tubuh (Mitchell et al., 2009). Beberapa efek bahanbahan kimia yang ada di dalam rokok terhadap jaringan tubuh terdapat pada tabel 2.5 berikut (Armstrong, 1995) Tabel 2.5 Efek komponen asap rokok Bahan Efek Komponen gas : CO gangguan tranport dan penggunaan O2 NO sitotoksik dan iritan Asam hidroksianik karsinogen Volatile aldehydes ( atanol, sitotoksik dan iritan aldehyde, acetaldehyde, formaldehyde, acrolein) Amonia sitotoksik dan iritan Bennzene vapour sitotoksik dan iritan Aceton sitotoksik dan iritan Vinilklorida karsinogen Unsaturated hydrocarbon (butadine, karsinogen isoprene) Komponen partikel : Tar karsinogen Nikotin stimulator, depressor, ganglionik Logam (kadmium, timbal, nikel, karsinogen dan iritan besi, krom, arsenik) Phenols/semiquinones/quinines karsinogen dan iritan

(Armstrong, 1995) Asap rokok yang dihisap ke dalam paru oleh perokok disebut asap rokok utama (mainstream smoke) sedangkan asap rokok yang berasal dari ujung rokok yang terbakar disebut asap rokok samping (sidestream smoke). Polusi udara yang ditimbulkan disebut asap rokok lingkungan (ARL) atau environment tobacco smoke (ETS). Mereka yang menghisap ETS disebut perokok pasif. Kandungan bahan kimia pada asap rokok sampingan ternyata lebih tinggi dibandingkan dengan asap rokok utama antara lain karena tembakau terbakar pada temperatur yang lebih rendah ketika sedang dihisap membuat pembakaran menjadi kurang sempurna,

TESIS




27

sehingga mengeluarkan lebih banyak bahan kimia (Aditama, 2001). Telah diidentifikasi komponen kimia rokok yang berbahaya bagi kesehatan, yaitu tar dan nikotin (fase partikulat), gas NO dan CO (fase gas) (Tirtosastro, 2009) 2.2.1.1 Nikotin Menurut PP Republik Indonesia nomer 109 tahun 2012, nikotin adalah zat, atau bahan senyawa pyrrolidine yang terdapat dalam nicotiana tabacum, nicotiana rustica dan spesies lainnya atau sintetisnya yang bersifat adiktif dapat mengakibatkan ketergantungan. Adiksi nikotin terjadi karena interaksi antara nikotin dengan nAChRs di otak pada daerah mesolimbik dopamin system di Ventral Tegmental Area (VTA) neuron yang mengawali aktivasi Central Nervus System (CNS) termasuk system Mesoaccumbens DA. Reseptor nikotin mengatur pelepasan dopamin (DA). Nikotin merubah aktifitas VTA untuk meningkatkan pelepasan DA. DA adalah suatu senyawa katekolamin yang penting pada otak mamalia, yang mengontrol fungsi aktivitas lokomotorik, kognisi, emosi, reinforsmen positif , dan regulasi endokrin (Ikawati, Z.,2006). 2.2.1.2 Tar Menurut PP Republik Indonesia nomer 109 tahun 2012, Tar adalah kondensat asap yang merupakan total residu dihasilkan saat rokok dibakar setelah dikurangi niikotin dan air, yang bersifat karsinogenik. Senyawa tar pada asap rokok akan terkumpul didalam

TESIS




28

saluran pernapasan, karena asap rokok akan mendingin setelah dihisap. Senyawa tar yang mengendap menyebabkan terbentuknya lendir yang berlebihan dan kerusakan sel epitelium bersilia. Terbentuknya lendir menyebabkan tumbuhnya bakteri dan virus yang mencetuskan inflamasi yang diperparah dengan infeksi pada perokok. 2.2.1.3 NO (nitrogen oksida) NO merupakan radikal bebas, Molekul NO dibentuk oleh 5 elektron nitrogen dan 6 elektron O, sehingga ada 1 elektron yang tak berpasangan, menjadikan NO sebagai molekul reaktif yang bersifat radikal bebas. Nitrogen Oksida merupakan gas yang larut dalam air, dengan tingkat kelarutan 1-3 mmol/L (30-90 mg/L) (Boveris, 1998). Kadar biologis aktifnya berkisar 1-100 nmol/L bersifat lipofilik, sehingga mudah melewati sawar membran lipoprotein. Waktu paruh NO teramat pendek sekitar 3-5 detik, karena NO akan cepat dan spontan bereaksi dengan O2 membentuk ion nitrit (NO2-) dan nitrat (NO3-), yang akhirnya diekskresi lewat ginjal. Selain dengan O2, radikal bebas NO juga mudah bereaksi dengan molekul lain yang mempunyai elektron tak berpasangan, misalnya anion superoksida (O2.) menghasilkan anion peroksinitrit (ONOO) yang bersifat sitotoksik (Boveris, 1998). . Dalam proses imunologis NO dihasilkan oleh sel yang terpapar infeksi, meliputi sel makrofag, sel neutrofil, sel kupffer, sel hepatosit, sel astrosit dan mikroglial, sel kondrosit, sel otot polos vaskular, dan

TESIS




29

sel otot jantung. Pada keadaan infeksi nitrogen oksida disintesis dalam jumlah besar. Nitrogen oksida yang dihasilkan bersifat sitotoksik terhadap sel target, mikroorganisme patogen, dan juga pada sel tubuh normal (Gunawijaya, 2000). 2.2.1.4 CO (karbon monoksida) Karbon monoksida adalah gas yang tak berwarna, tak berbau, dan tak berasa. Gas ini terdiri dari satu atom karbon yang secara kovalen berikatan dengan satu atom oksigen. Dalam ikatan ini, terdapat dua ikatan kovalen dan satu ikatan kovalen koordinasi antara atom karbon dan oksigen. Karbon monoksida dihasilkan dari pembakaran tak sempurna dari senyawa karbon. Karbon monoksida terbentuk apabila terdapat kekurangan oksigen dalam proses pembakaran. Karbon monoksida mudah terbakar dan bersifat racun. Senyawa karbon monoksida (CO) mempunyai potensi bersifat racun yang berbahaya karena mampu membentuk ikatan yang kuat dengan pigmen darah yaitu hemoglobin (Bruce, 2003). Tingginya

kadar

karbonmonoksida

dapat

menyebabkan

turunnya kapasitas transportasi oksigen dalam darah oleh hemoglobin dan penggunaan oksigen di tingkat seluler. CO mengikat hemoglobin secara reversible, karena CO mengikat hemoglobin 230-270 kali lebih kuat daripada oksigen. Kadar HbCO 16% sudah dapat menimbulkan gejala klinis. CO yang terikat hemoglobin menyebabkan ketersediaan oksigen untuk jaringan menurun (Bruce, 2003). Pada ibu hamil yang

TESIS




30

merokok, 10 batang saja per hari sudah dapat menyebabkan hipoksia, dengan kadar karboksihemoglobin janin lebih tinggi dari pada ibu (Mitchell et al., 2009). Padahal seperti

diketahui oksigen sangat

diperlukan oleh sel-sel dan jaringan tubuh untuk melakukan fungsi metabolisme. 2.2.2 Radikal bebas pada asap rokok 2.2.2.1 Radikal bebas pada fase partikulat Komponen tar mengandung radikal bebas dengan konsentrasi yang tinggi (1018 molekul) tiap gramnya, cukup stabil (memliki waktu yang cukup lama) dapat dideteksi dengan menggunakan ESR (electron spin resonance). Fase tar diketahui mengandung radikal dalam bentuk semiquinone (∙QH), yang terbentuk dari reaksi antara quinone (Q) dan hidroqunone (QH2) (Pryor, 1992). Q + QH2

2∙QH

Zat kimia masuk ke dalam tubuh sering kali mengalami metabolisme oleh banyak enzim yang mungkin lebih toksik dari zat kimia asalnya. Semiquinone (∙QH) yang terbentuk dapat bereaksi dengan oksigen (O2). Metabolisme tersebut menyebakan

terbentuk

quinone dan superoksida (∙O2). Superoksida yang terbentuk dapat mengalami reaksi dismutasi membentuk hidrogen peroksida dan radikal hidroksil (Halliwel et al., 1999). ∙QH + O2 2∙O2 + 2H+

TESIS

Q + ∙O2 + H+ O2 + H2O2




31

2.2.2.2 Radikal bebas dalam fase gas Pada fase gas mengandung radikal bebas dengan konsentrasi yang lebih rendah yaitu berksar 1015 per tiap gram molekulnya (Pryor, 1992). Mekanisme produksi radikal bebas pada rokok tersebut dapat dijelaskan berdasarkan reaksi kimia NO∙. Pada mekanisme tersebut NO∙ mengalami oksidasi membentuk nitrogen dioksida (NO∙2), yang kemudian nitrogen dioksida bereaksi dengan komponen rokok yang lain yaitu isoprene membentuk radikal bebas baru (∙R). 2NO∙ + O2

2NO∙2

NO∙2 + isoprene

R∙

Keberadaan NO∙ dalam komponen gas rokok apabila bereaksi dengan superoksida (∙O2) akan menghasilkan peroksinitrit (ONOO∙), kemudian peroksnitrit bila bereaksi dengan asam (H+) akan menghasilkan asam peroksinitrit (ONOOH) yang dapat terdegradasi menghasilkan radikal hidroksil (∙OH) (Imaram et al., 2010) .

NO∙ + ∙O2 ONOO∙ + H+ ONOOH

ONOO∙ ONOOH NO∙2 + ∙OH

2.3 Radikal Bebas Menurut Soematmaji (1998) radikal bebas (free radical) adalah suatu atom atau molekul yang mengandung satu atau lebih elektron tidak

TESIS




32

berpasangan (unpaired electron) pada orbital luarnya (gambar 2.11). Adanya elektron yang tidak berpasangan pada radikal bebas menyebabkan senyawa tersebut sangat reaktif mencari pasangan, dengan cara menyerang dan mengikat elektron molekul yang berada di sekitarnya seperti protein, lemak, karbohidrat, dan DNA. Radikal bebas berbeda dengan oksidan, walapun keduanya reaktif. Radikal bebas mempunyai elektron yang tidak berpasangan, sedangkan oksidan adalah senyawa yang dapat menerima elektron (Sudiana, 2008).

(a) Molekul stabil (b) Radikal bebas 2.11 Struktur kimia radikal bebas

Struktur atom terdiri dari nukleus, proton, dan elektron. Jumlah proton (bermuatan positif) dalam nukleus menentukan jumlah dari elektron (bermuatan

negatif) yang mengelilingi atom tersebut. Elektron berperan

dalam reaksi kimia dan merupakan bahan yang menggabungkan atom-atom untuk membentuk suatu molekul. Elektron mengelilingi suatu atom dalam satu atau lebih lapisan. Jika satu lapisan penuh, elektron akan mengisi lapisan kedua. Lapisan kedua akan penuh jika telah memiliki 8 elektron, dan seterusnya. Suatu bahan yang elektron lapisan luarnya penuh tidak akan

TESIS




33

terjadi reaksi kimia, karena atom-atom berusaha untuk mencapai keadaan stabilitas maksimum (Droge, 2002). Atom akan selalu mencoba untuk melengkapi lapisan luarnya dengan cara; a) menambah atau mengurangi elektron untuk mengisi maupun mengosongkan lapisan luarnya, b) Membagi elektron-elektronnya dengan cara bergabung bersama atom yang lain. Dalam rangka mendapatkan stabilitas kimia, radikal bebas tidak dapat mempertahankan bentuk asli dalam waktu lama dan segera berikatan dengan bahan sekitarnya. Radikal bebas akan menyerang molekul stabil yang terdekat dan mengambil elektron. Zat yang terambil elektronnya akan menjadi radikal bebas juga sehingga akan memulai suatu reaksi berantai, yang akhirnya terjadi kerusakan sel tersebut (Rahman, 2006). Radikal bebas dalam tubuh, dikelompokkan menjadi dua yaitu ROS (reactive oxygen spesies), danRNS (reactive nitrogen spesies) 2.3.1 ROS (Reactive Oxygen Spesies) Organisma aerobik tidak bisa lepas dari oksigen. Dalam hal ini oksigen dari udara luar melalui proses bernapas dihirup masuk kedalam saluran pernapasan untuk kemudian terserap kedalam darah kapiler dan akhirnya dialirkan ke seluruh tubuh. Oksigen ini dipakai dalam metabolisme semua sel tubuh. Tetapi akan timbul efek samping yaitu dihasilkan apa yang dikenal sebagai radikal bebas. Sel menghasilkan sejumlah energi dengan mereduksi oksigen molekular menjadi air. Selama proses ini dihasilkan sejumlah bentuk oksigen reaktif sebagai produk

TESIS




34

sampingan yang tidak terhindarkan pada respirasi mitokondria (Mitchell et al., 2009). Oksigen (O) di dalam udara dijumpai dalam bentuk diatomic molecule yaitu O2 (dioksigen). Dalam keadaan normal pada rantai pernapasan (respiratory chain), oksigen berperan sebagai akseptor terakhir dari elektron, kemudian bersama 2H+ akan membentuk satu molekul H2O. Respiratory chain merupakan suatu rangkaian reaksi enzimatis yang bertujuan untuk mengeliminasi elektron yang ditarik dari suatu substrat. Oksigen dapat berubah menjadi berubah menjadi toxic mutagenic gas yang kemudian disebut sebagai ROS yang merupakan radikal bebas dan oksidan utama dalam tubuh (Sudiana, 2008). Pada keadaan normal, reduksi O2 menjadi H2O dalam rantai pernapasan yang dikatalasi oleh sitokrom oksidase membutuhkan empat buah elektron (gambar 2.12). Perubahan ini terjadi melalui enzim-enzim oksidatif di retikulum endoplasma, sitosol, mitokondria, peroksisom, dan lisosom (Mitchell et al., 2009). Pada konsumsi oksigen tersebut juga bisa terjadi proses lain yaitu hanya sebuah elektron yang diambil (reduksi univalen), sehingga terbentuk spesies oksigen yang toksik dan radikal seperti superoksida (O2 + eH+

TESIS

∙O2) dan radikal hidroksil (H2O2 + e- +

∙OH) (Sudiana, 2008).




35

Gambar 2.12 Produksi ROS pada reaksi reduksi O2 (oksigen) menjadi H2O (air).

Pada reaksi reduksi oksigen menjadi air, tampak bahwa dengan penerimaan elektron pertama akan terbentuk radikal superoksida (∙O2). Selanjutnya dengan penerimaan elektron kedua akan terbentuk hidrogen peroksida (H2O2), dan selanjutnya pada penerimaan elektron yang ketiga akan terbentuk radikal hidroksil (∙OH). ∙O2 dan H2O2 keduanya sama-sama dapat menerima elektron (electron acceptor), namun O2. dikelompokkan menjadi radikal bebas, sedangkan H2O2 merupakan oksigen reaktif yang bersifat nonradikal (oksidan). Proses terbentuknya ROS tidak lepas dari reaksi REDOKS (reduksi-oksidasi), yaitu sebagai reaksi pengikatan dan pelepasan oksigen. Pada dasarnya reaksi reduksi-oksidasi terdiri dari tiga jenis, yaitu (Sudiana, 2008) ; a) penambahan oksigen, oksidasi adalah suatu reaksi pengikatan oksigen pada suatu zat atau senyawa. Suatu zat dikatakan mengalami oksidasi bila kandungan oksigen dari zat tersebut meningkat. b) dehidrogenasi, oksidasi merupakan suatu zat atau senyawa yang mengalami pelepasan hidrogen.

TESIS




36

c) pemindahan elektron, suatu zat atau senyawa dapat dioksidasi dengan cara melepaskan elektron yang disertai dengan penambahan muatan positif dan pengurangan muatan negatif. Dengan demikian, bila ada zat atau senyawa yang melepaskan elektron tentu ada zat atau senyawa yang menangkap elektron. Jadi oksidasi merupakan suatu proses pelepasan elektron, sedangkan reduksi adalah proses penyerapan elektron. Secara fisiologis tubuh menghasilkan ROS (radikal bebas atau oksidan) untuk membunuh bakteri dan virus yang masuk ke dalam tubuh. Namun, bila radikal bebas atau oksidan dihasilkan oleh tubuh secara berlebihan, maka bahan tersebut akan dinetralisir oleh antioksidan yang dikenal dengan scavenger enzyme seperti superoksida dismutase (SOD), katalase, glutation peroksidase. Apabila rasio antara radikal bebas atau oksidan lebih besar dari pada antioksidan untuk menetralisir, maka akan terjadi stres oksidatif (Sudiana, 2008). Senyawa ROS pada dasarnya dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu senyawa oksigen reaktif yang bersifat radikal dan non radikal (oksidan). ROS yang bersifat reaktif antara lain adalah superoksida (∙O2), radikal hidroksil (∙OH), radikal peroksil (RO∙2), radikal hidroperoksil (HO∙2) dan senyawa oksigen reaktif yang bersifat non radikal (oksidan) seperti, hidrogen peroksida (H2O2), asam hipoklorat (HOCL), ozon (O3), singlet oksigen (-O2), peroxynitrit (ONOO). ROS yang diperkirakan paling banyak berperan pada proses terjadinya penyakit keganasan atau

TESIS




37

.

malignansi adalah superoksida (O2 ), hidrogen peroksida (H2O2), radikal .

hidroksil (OH ) (Sudiana, 2008). 2.3.1.1 Radikal Superoksida (∙O2) Superoksida`(∙O2) merupakan

bentuk awal

ROS (reactive

oxygen spesies). Proses pembentukan superoksida di dalam tubuh melalui empat mekanisme, yaitu reaksi yang dikatalis oleh enzim NADPH, reaksi yang dikatalis oleh enzim xantin oksidase, reaksi sampingan yang melibatkan Fe++, dan pada keadaan khusus dapat terjadi kebocoran rantai respirasi yang menyebabkan oksigen tereduksi menjadi super oksida (Sudiana, 2008). Reaksi

NADH/NADPH

oksidase

yang

terdapat

dalam

mitokondria dan granulosit menghasilkan superoksida. Pada keadaan inflamasi dan selama proses fagositosis, enzim NADPH oksidase yang terletak pada sisi luar sel membran plasma akan teraktivasi 20 kali lebih banyak dibandingkan keadaan normal. Pada proses ini sel membutuhkan O2 dalam jumlah yang banyak dan membentuk superoksida. Pada satu sisi, superoksida yang dihasilkan dapat membunuh bakteri, namun pada sisi lain juga dapat menyebabkan kerusakan jaringan dan dapat membentuk radikal baru yaitu hidrogen peroksida dan radikal hidroksil (Marks et al., 2000). Proses tersebut secara sederhana dapat dijelaskan melalui persamaan berikut : NADH (NADPH) + O2

TESIS

.

NAD+ (NADP+) + H+ + O2




38

Enzim xantin oksidase dalam keadaan normal tak terdapat dalam sel mamalia. Enzim xantin oksidase

merupakan

hasil

perubahan dari xantin dehidrogenase. Pada jaringan yang tidak rusak, xantin oksidase terdapat sebagai suatu dehidrogenase yang dapat menggunakan NAD + (bukan O2) sebagai akseptor elektron di dalam jalur untuk degradasi purin. Xantin dehidrogenase (XD) mengkatalis reaksi sebagai berikut : XH (xanthine) + H2O + NAD+

X-OH (asam urat) + NADH + H+

Pada kondisi iskemia atau hipoksia, seiring dengan penurunan fosfolirasi ADP menjadi ATP akibat berkurangnya pasokan O2 dalam darah, terjadi degradasi ADP dan basa tersebut diubah menjadi hipoxantin. Dalam proses tersebut, xantin dehidrogenase (XD) diubah menjadi xantin oksidase (XO) melalui proses protelisis. Jika, kadar O2 kembali normal enzim akan menghasilkan superoksida (Marks et al., 2000). Proses tersebut secara sederhana dapat dijelaskan melalui persamaan berikut: XD XH (xantin) + H2O + 2O2

XO + Petida X-OH (asam urat) + 2∙O2 + 2H+

Radikal superoksida juga dapat terbentuk pada reaksi sampingan yang melibatkan Fe++, seperti pada proses fosfolirasi, oksigenasi hemoglobin, hidroksilasi oleh enzim monoksigenase (sitokrom P450), serta ion Fe yang bebas. Pada reaksi ini, Ion ferrous (Fe2+) dapat kehilangan`elektronnya melalui oksigen menghasilkan

TESIS




39

Fe3+ dan superoksida. Proses tersebut secara sederhana dapat dijelaskan melalui persamaan berikut : Fe2+ + O2

Fe3+ + ∙O2

Salah satu tempat utama pembentukan superoksida adalah rantai transpor elektron yang membocorkan radikal bebas di koenzim Q. Koenzim Q tereduksi di dalam transpor elektron mitokondria. Sebagian elektron yang sedang dipindahkan dari NADH dan senyawa lain ke O2, lolos sewaktu koenzim QH∙ berinteraksi dengan O2 untuk membentuk radikal superoksida (gambar 2.15). Sebaliknya, pusat FeCu binuklear pada sitokrom oksidase mencegah pelepasan radikal oksigen bebas (Marks et al., 2000).

Gambar 2.13 Pembentukan O2. oleh rantai transpor elektron.

2.3.1.2 Hidrogen Peroksida (H2O2) Pembentukan hidrogen peroksida (H2O2) karena adanya aktivitas suatu enzim yaitu SOD (superoksida dismutase), dimana enzim ini mengubah radikal superoksida`(∙O2) menjadi hidrogen

TESIS




peroksida

yang non-radikal (oksidan).

40

Hidrogen peroksida

walaupun tidak radikal, tetapi merupakan bahan yang sangat toksik, dimana bahan ini dapat bereaksi dengan lipid pada membran sel. Hidrogen peroksida karena larut lemak dapat menimbulkan kerusakan di membran lokal yang mengandung Fe2+ yang terletak jauh dari tempat pembentukannya (Marks et al., 2000). Oleh karena itu, supaya lipid pada sistem membran sel tidak mengalami kerusakan maka peroksida tersebut harus segera dinetralisasi, baik melalui aktivitas enzim katalase maupun enzim glutation (GSH) (Sudiana, 2008). Peran enzim SOD dalam membentuk hidrogen peroksida, secara sederhana dapat dijelaskan melalui persamaan berikut : 2∙O2 + 2H+

H2O2 + O2

.

2.3.1.3 Radikal Hidroksil (OH ) Pembentukan radikal hidroksil (∙OH) dapat melalui dua mekanisme yaitu melalui reaksi Haber-Weis dan reaksi Fenton. Apabila terjadi gangguan keseimbangan antara radikal bebas dan scavenger enzym (enzim peredam), maka akan timbul suatu keadaan stres oksidatif. Bila terjadi penumpukan radikal superoksida (∙O2) dan hidrogen peroksida (H2O2), maka akan terjadi pembentukan radikal hidroksil (∙OH), baik melalui reaksi Haber-Weis maupun reaksi Fenton (Sudiana, 2008). Selain itu radikal hidroksil dapat juga terbentuk dari pembelahan homolitik di air dan degenerasi ONOOH (asam

TESIS




41

peroksinitrit) (Imaram et al., 2010). Pembentukan radikal hidroksil secara sederhana dapat dijelaskan melalui persamaan berikut : Haber Weis : H2O2 + ∙O2

O2 + OH- + ∙OH

Fenton : Fe2+ (Cu+) + H2O2

Fe3+ + (Cu2+) + OH- + ∙OH

Homolitik air : H2O

∙H + ∙OH

Degradasi asam peroksinitrit : ONOOH

NO∙2 + ∙OH

Radikal hidroksil merupakan ROS yang paling poten, dan mungkin menjadi inisiator atau pencetus reaksi berantai oksidatif toksik yang membentuk peroksida lipid dan radikal organik (Marks, 2000). Radikal hidroksil (∙OH) lebih toksik dari anion superoksida (∙O2) karena dapat bereaksi dengan makromolekul biologi yang tidak dapat dipulihkan oleh metabolisme sel. Radikal hidroksil hanya dapat beraksi dengan molekul yang ada didekatnya, karena radikal hidroksil dikendalikan melalui difusi. Sedangkan anion superoksida dapat bekerja jauh dari tempat produksinya, namun toksisitasnya lebih rendah (Suprapto, 2006) . 2.3.2 Reaktif Nitrogen Spesies (RNS) Reaktif nitrogen spesies terdiri dari NO∙ (nitrogen oksida), NO∙2 (nitrogen dioksida) dan HN2O (nitrous oksida). NO merupakan spesies nitrogen yang paling reaktif. NO∙ dihasilkan oleh berbagai sel dan jaringan dengan bantuan enzim Nitric Oxide Synthase (NOS) yang akan mengkatalisis konversi L-arginin menjadi L-sturinin, dengan NO∙ sebagai produk sisa.

TESIS




42

Enzim NOS telah ditemukan dalam 3 isoform, yaitu :1) neuronal NOS (nNOS) yang ditemukan pada sistem saraf, 2) inducible NOS (iNOS) yang ditemukan pada makrofag dan sel imun, 3) endothelial NOS (eNOS) yang ditemukan pada sel-sel endotel. Banyak jaringan yang dapat mengekspresikan satu atau lebih dari ketiga isoform ini. Isoform nNOS dan eNOS dihasilkan terus menerus (consecutive NO) oleh jaringan sehat dan

aktivitasnya

sangat

dipengaruhi

oleh

substrat

yang

dapat

meningkatkan konsentrasi kalsium intraseluler seperti asetilkolin dan bradikinin. Namun, stimulasi terhadap enzim tersebut hanya menghasilkan sejumlah kecil NO∙, sedangkan isoform iNOS merupakan enzim yang tidak tergantung kalsium dan hanya diekspresikan oleh makrofag melalui stimulasi sitokin serta lipopolisakarida pada proses inflamasi yang pada akhirnya akan menghasilkan NO∙ dalam jumlah besar . NO juga dapat bereaksi dengan superoksida (O2.) yang akan membentuk peroksinitrit (ONOO∙). Peroksinitrit merupakan molekul yang lebih reaktif dibandingkan superoksida maupun NO sendiri. Peroksinitrit dapat menyebabkan berbagai reaksi kimia pada sistem biologi, meliputi : pemicu peroksidasi lipid, penghambatan transport elektron mitokondria, oksidasi komponen thiol dan juga mempunyai aktivitas pemotongan DNA yang poten. Sejumlah reaksi kimia tersebut diatas menyebabkan peroksinitrit memegang peran penting dalam apoptosis dan mutasi gen. Pada sisi lain enzim superoksida dismutase (SOD) dapat bersaing dengan NO dalam bereaksi dengan superoksi(Imaram et al., 2010).

TESIS




43

2.3.3 Sumber-Sumber Radikal Bebas Radikal bebas yang terbentuk dalam tubuh manusia berasal dari dua sumber yaitu sumber endogen (yang berasal dari proses fisiologis dalam tubuh manusia) dan sumber eksogen (berasal dari faktor luar tubuh manusia). Kedua faktor tersebut dapat mempengaruhi meningkatnya radikal bebas dalam tubuh manusia. 2.3.3.1 Sumber endogen 2.3.3.1.1 Autooksidasi Autooksidasi menghasilkan radikal bebas yang merupakan produk dari proses metabolisme aerobik. Molekul yang mengalami autoksidasi berasal dari katekolamin, hemoglobin, mioglobin, sitokrom C yang tereduksi, dan thiol. Autoksidasi dari molekul diatas menghasilkan reduksi

dari oksigen diradikal (O2).

Superoksida merupakan bentukan awal radikal. Ion ferrous (Fe2+) juga dapat kehilangan elektronnya melalui oksigen untuk membuat superoksida dan Fe3+ melalui proses autoksidasi dan menghasilkan superoksida (Droge, 2002). 2.3.3.1.2 Oksidasi enzimatik Beberapa jenis sistem enzim mampu menghasilkan radikal bebas dalam jumlah yang cukup bermakna, meliputi xanthine oxidase

(activated

in

ischemia-reperfusion),

prostaglandin

synthase, lipoxygenase, aldehyde oxidase, dan aminoacid oxidase. Enzim myeloperoxidase merupakan enzim yang mangandung Fe-

TESIS




44

hem dan terdapat pada granula neutrofil, memanfaatkan hidrogen peroksida untuk oksidasi ion klorida menjadi suatu oksidan yang

kuat asam hipoklor (HOCL) yang merupakan oksidan

(Inoue, 2001). 2.3.3.1.3 Inflamasi Selama terjadi proses inflamasi terjadi ledakan pernapasan (respiratory burst) yang timbul di dalam sel granulomaltosa sebagai respons terhadap agen infeksius yang menjadi penyebab utama terbentuknya superoksida dan produk lain seperti hidrogen peroksida, radikal hidroksil, hipoklorit, dan NO (Marks, 2000). Sel fagosit menggunakan oksigen dalam jumlah yang besar selama fagositosis. Lebih kurang 70-90 % penggunaan oksigen tersebut dapat diperhitungkan dalam produksi superoksida. Sel Fagosit memiliki sistem membran bound flavoprotein cytochrome-b-245 NADPH oxidase. Enzim membran sel seperti NADPH-oxidase keluar dalam bentuk inaktif. Paparan terhadap bakteri

yang

diselimuti

imunoglobulin,

kompleks

imun,

komplemen 5a, atau leukotrien dapat mengaktifkan enzim NADPH-oxidase. Aktivasi tersebut mengawali respiratory burst pada membran sel untuk memproduksi superoksida (Abate, 1990). Proses ini adalah pusat sistem pertahanan manusia terhadap mikroba, dan dimaksudkan untuk merusak membran dan komponen sel lainnya dan organime yang masuk (Marks, 2000).

TESIS




45

2.3.3.2 Sumber eksogen 2.3.3.2.1 Obat-obatan Beberapa macam obat dapat meningkatkan produksi radikal bebas dalam bentuk peningkatan tekanan oksigen. Bahanbahan tersebut bereaksi bersama hiperoksia dapat mempercepat tingkat kerusakan. Termasuk didalamnya antibiotika kelompok quinoid atau berikatan logam untuk aktifitasnya (nitrofurantoin), obat kanker seperti bleomycin, anthracyclines (adriamycin), dan methotrexate, yang memiliki aktifitas pro-oksidan. Selain itu, radikal juga berasal dari fenilbutason, beberapa asam fenamat dan komponen aminosalisilat dari sulfasalasin dapat menginaktifasi protease, dan penggunaan asam askorbat dalam jumlah banyak mempercepat peroksidasi lipid (Proctor, 1984). 2.3.3.2.2 Radioterapi (radiasi) Radiasi merupakan satu cara/modalitas utama untuk terapi kanker yang telah digunakan sejak beberapa dekade lalu. Risiko dari radioterapi adalah bahwa jaringan normal disekitar sel kanker juga akan menerima paparan selama terapi radiasi, dan akibatnya muncul efek samping yang serius dan tak diharapkan. Radiasi pengion, seperti sinar-X, sinar-γ, dan proton dapat merusak sel dengan mentransfer sejumlah energi tertentu pada atom dan biomolekul target sehingga berubah karakteristiknya. Munculnya reactive oxygen species (ROS), yang terjadi terutama

TESIS




46

melalui dekomposisi air seluler, adalah konsekuensi penting dari transfer energi ini dimana terjadi ionisasi kedua yang menghasilkan efek kerusakan lebih lanjut pada molekul komponen sel. Radikal bebas oksigen juga terbentuk oleh aktivitas sel fagositik sebagai konsekuensi tak langsung dari radiasi (yakni neutrofil dan sel dari monocyte-macrophage lineage) (Nurhayati, 2011). 2.3.3.2.3 Asap rokok Oksidan dalam rokok mempunyai jumlah yang cukup untuk memainkan peranan yang besar terjadinya kerusakan saluran napas.

Telah

diketahui

bahwa

oksidan

asap

tembakau

menghabiskan antioksidan intraseluler dalam sel paru (in vivo) melalui mekanisme yang dikaitkan terhadap tekanan oksidan. Diperkirakan bahwa tiap hisapan rokok mempunyai bahan oksidan dalam jumlah yang sangat besar, meliputi aldehida, epoxida, peroxida, dan radikal bebas lain yang mungkin cukup berumur panjang dan bertahan hingga menyebabkan kerusakan alveoli. Radikal bebas seperti NO, radikal peroksil, dan radikal yang mengandung karbon ada dalam fase gas. Juga mengandung radikal lain yang relatif stabil dalam fase tar. Contoh radikal dalam fase tar meliputi semiquinone moieties dihasilkan dari bermacammacam quinone dan hydroquinone. Perdarahan kecil yang berulang, merupakan penyebab yang sangat mungkin dari desposisi besi dalam jaringan paru perokok. Besi dalam bentuk

TESIS




47

tersebut menyebabkan pembentukan radikal hidroksil yang mematikan dari hidrogen peroksida. Juga ditemukan bahwa perokok mengalami peningkatan netrofil dalam saluran napas bawah yang mempunyai kontribusi pada peningkatan lebih lanjut konsentrasi radikal bebas (Droge, 2002).

2.4 Peroksidasi Lipid Peroksidasi lipid pada membran dapat terjadi karena radikal bebas oksigen, peroksidasi dapat terjadi pada membran plasma dan organel (Mitchell et al., 2009). Penelitian in vivo pada tikus yang dilakukan Mansour dkk (2013), Lopes dkk (2013) Marwan dkk (2005) terbukti bahwa radikal bebas pada asap rokok, dapat meningkatkan kadar MDA. Membran sel disusun atas fosfolipid yang kaya akan PUFA (polyunsaturated fatty acid). PUFA memiliki Ikatan ikatan ganda (C=C) yang merupakan target utama radikal hidroksil (OH.). Ikatan rangkap ini melemahkan ikatan karbon-hidrogen sehingga memudahkan pemindahan atom hidrogen oleh radikal bebas. Peroksidasi lipid yang diperantarai oleh radikal hidroksil mempunyai tiga komponen utama reaksi, yaitu reaksi inisiasi, pengembangan, degradasi (gambar 2.14)

TESIS




48

Gambar 2.14 Peroksidasi lipid

Peroksidasi lipid merupakan suatu reaksi berantai radikal bebas. Pada tahap inisiasi, perokisidasi lipid dicetuskan oleh senyawa radikal hidroksil (∙OH), yang mengekstradisi sebuah atom hidrogen dari PUFA (LH), sehingga terbentuk suatu radikal lemak (L.). Tahap pengembangan, radikal lemak (L.) diperluas dengan penambahan oksigen (O2), yang membentuk radikal peroksil lipid (LOO.) yang akan bereaksi kembali dengan lipid yang lain untuk mengekstradisi atom H menghasilkan peroksida lipid (LOOH) dan radikal lemak (L.). Tahap degradasi, penyusunan ulang elektron tunggal menyebabkan lipid mengalami

TESIS




49

degradasi. Malondialdehyde (MDA) adalah salah satu senyawa yang terbentuk, larut dan dapat dijumpai dalam darah (Catala, 2010). 2.4.1 Malondialdehyde (MDA) Malondialdehyde adalah biomarker terjadinya peroksidasi lipid, akibat berlebihnya jumlah radikal bebas dibanding dengan jumlah antioksidan untuk menetralkannya (Del Rio et al., 2005). Pengukuran kadar MDA merupakan cara pengukuran aktivitas radikal bebas secara tidak langsung, sebab yang diukur adalah produk dari peroksidasi lipid. Walaupun tidak spesisfik, senyawa ini diterima oleh banyak peneliti sebagai penanda terjadinya peroksidasi lipid karena aktivitas radikal bebas (Del Rio et al., 2005). Berbagai bentuk senyawa aldehid dapat terjadi sebagai hasil peroksidasi

lipid

meliputi,

heksanal,

malondialdehyde,

5-hi-

droksinonal, dan lain-lain. Pada proses peroksidasi lipid, selain MDA juga terbentuk radikal bebas yang lain, tetapi radikal bebas tersebut mempunyai waktu paruh yang pendek sehingga sulit diperiksa dalam laboratorium (Cherubini et al.., 2005). Pengukuran kadar MDA serum dapat dilakukan dengan Test thiobarbituric acid-reactive subtance (TBARS) yang berdasar pemeriksaan reaksi spektrofotometrik (Del Rio et al., 2005) .Senyawa ini memiliki tiga rantai karbon, dengan rumus molekul C3H4O2. MDA juga merupakan produk dekomposisi dari asam amino, karbohidrat kompleks, pentosa, dan heksosa. MDA juga

TESIS




50

merupakan produk yang dihasilkan oleh radikal bebas melalui reaksi inonisasi dalam tubuh dan produk samping biosintesis prostaglandin yang merupakan produk akhir oksidasi lipid membran. Oleh sebab itu, konsentrasi MDA yang tinggi menunjukkan adanya proses oksidasi dalam membran sel. MDA dapat bereaksi dengan komponen nukleofilik atau elektrofilik. Aktivitas non-spesifiknya, MDA dapat berikatan dengan berbagai molekul biologis seperti protein, asam nukleat, dan asam aminofosfolemak secara kovalen. MDA dapat menghasilkan polimer dalam berbagai berat molekul dan polaritas. Efek negatif senyawa radikal maupun metabolit elektrofil ini dapat diredam oleh antioksidan, baik berupa zat gizi seperti vitamin C, E, betakaroten, dan albumin, ataupun

antioksidan

non-gizi

seperti

flavonoid

dan

gingerol

(Belleville, 1996). Status antioksidan yang tinggi biasanya diikuti oleh penurunan kadar MDA (Zakaria, et al., 2000).

2.5 Antioksidan Secara sederhana dapat dikatakan bahwa pada hakekatnya antioksidan ialah senyawa yang dengan mudah akan memberi elektron. Dengan demikian maka suatu oksidan dan radikal bebas akan lebih dahulu bereaksi dengan antioksidan dibandingkan dengan sel jaringan tubuh, sehingga sel tubuh tersebut tetap selamat dan utuh. Dengan kata lain, antioksidan ialah suatu zat yang dapat meredam efek destruktif radikal bebas (Lu et al., 2010). Berbagai

TESIS




51

bukti ilmiah menunjukkan bahwa senyawa antioksidan mengurangi risiko terhadap penyakit kronis seperti kanker dan penyakit jantung koroner (Ford et al., 2005). Berdasarkan dua mekanisme pencegahan dampak negatif oksidan dan radikal bebas, antioksidan dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu antioksidan pencegah dan antioksidan pemutus rantai (chain breaking antioxidants) (Purnomo, 2010) . Antioksidan pencegah antara lain SOD (superoksida dismutase), katalase, glutation peroksidase. Antioksidan pemutus rantai antara lain adalah golongan antioksidan tokoferol (vitamin E), beta karoten (pro vitamin A) dan asam askorbat (vitamin C) 2.5.1 Antioksidan pencegah Pada dasarnya tujuan antioksidan jenis ini adalah adalah mencegah terjadinya radikal hidroksil, yang merupakan radikal yang paling berbahaya. Pembentukan radikal hidroksil diperlukan tiga komponen, yaitu logam transisi Fe atau Cu, H2O2 (hidrogen peroksida) dan O2.(superoksida). Agar reaksi Fenton tak terjadi, maka harus dicegah keberadaan ion Fe++ atau Cu + bebas. Untuk itu berperan beberapa protein penting yaitu untuk Fe: transferin atau feritin, dan untuk Cu: seruloplasmin atau

albumin (Purnomo, 2010). Serangkaian enzim bekerja sebagai

penyapu radikal bebas, mencegah terbentuknya radikal hidroksil. Enzimenzim ini terletak dengan tempat-tempat pembentukan berbagai radikal bebas di dalam sel, antara lain SOD, katalase, dan glutation peroksidase (gambar 2.15) (Mitchell et al., 2009).

TESIS




52

Gambar 2.15 Antioksidan pencegah terbentuknya radikal hidroksil

Penimbunan superoksida (O2.) dicegah oleh enzim superoksida dismutase (SOD) yang mengkatalisis reaksi dismutasi ∙O2 menjadi H2O2 dan O2. Dismutasi superoksida menjadi hidrogen peroksida dan O2 oleh SOD sering disebut sebagai pertahanan primer terhadap stres oksidatif karena superoksida adalah inisiator reaksi berantai yang kuat. Berbagai SOD ditemukan dibanyak sel, kelompok ini mencakup SOD mangan yang terletak di mitokondria, dan SOD tembaga-besi yang ditemukan di sitosol (Mitchell et al., 2009). Aktivitas SOD meningkat melalui induksi enzim oleh zat kimia atau keadaan yang meningkatkan pembentukan superoksida (Marks, 2010). Peran SOD dalam mengkatalis dismutasi superoksida : 2∙O2 + 2H+

H2O2 + O2

Penimbunan hidrogen peroksida (H2O2) dicegah melalui aktifitas dua jenis enzim, yaitu katalase dan glutation peroksidase. Katalase mengkatalisis reaksi dismutasi H2O2 menjadi H2O dan O2. H2O2 setelah

TESIS




53

terbentuk juga harus dikeluarkan untuk mencegah pembentukan radikal hidroksil (∙OH). Rute utama untuk melaksanakan hal tersebut melibatkan dekomposisi H2O2 menjadi H2O oleh katalase dan glutation peroksidase. Katalase terutama ditemukan di dalam peroksisom, dan sedikit di dalam fraksi sitosol dan mikrosom sel (Marks, 2010). Secara sederhana peran enzim katalase dalam merubah H2O2 dapat dijelaskan melalui persamaan berikut : 2H2O2

2H2O + O2

Glutation peroksidase adalah salah satu cara utama yang digunakan oleh tubuh untuk melindungi diri dari kerusakan oksidatif. Glutation terdapat dalam sitosol dan mitokondria (Mitchell et al., 2009). Enzim ini mengkatalis reduksi hidrogen peroksida (H2O2) oleh glutation (γglutamil-sisteinilgsin). Gugus sulfihidril pada glutation (GSH) berfungsi sebagai donor elektron, dan dioksidasi menjadi bentuk disulfida (GSSG) selama reaksi tersebut. Apabila disulfida terbentuk, disulfida harus direduksi kembali menjadi bentuk sulfihidril oleh glutation reduktase. Glutation reduktase memerlukan elektron dari NADH, yang biasanya dihasilkan dari jalur pentosa fosfat (Marks, 2010). Keseluruhan proses antioksidan pencegah terbentuknya radikal hidroksil tersaji pada gambar 2.1. Secara, sederhana peran enzim GSH merubah H2O2 dapat dijelaskan melalui persamaan berikut : 2GSH + H2O2

TESIS

2GSSG + 2H2O




54

2.5.2 Antioksidan pemutus rantai (chain breaking antioxidants) Dalam kelompok antioksidan ini termasuk vitamin E (tokoferol), asam askorbat (vitaminC), -karoten, dan dua senyawa yang juga berperan sebagai antioksidan pencegah rantai reaksi, yaitu glutation dan sistein. Vitamin E dan -karoten bersifat lipofilik, sehingga dapat berperan pada membran sel untuk mencegah peroksidasi lipid. Sebaliknya, vitamin C, glutation dan sistein bersifat hidrofilik, dan berperan dalam sitosol. Vitamin E sebenarnya terdiri dari empat senyawa, yaitu : alfa, beta, gamma dan delta tokoferol. Diantara struktur tersebut, tokoferol bentuk alfa adalah antioksidan yang paling kuat. Vitamin E adalah pemutus reaksi penyebar radikal bebas yang efisien dalam membran lemak karena bentuk radikal bebas distabilkan oleh resonansi. Oleh karena itu, radikal vitamin E memiliki kecenderungan kecil untuk mengekstraksi sebuah atom hidrogen dari senyawa lain dan menyebarkan reaksi. Radikal vitamin E dapat berinteraksi secara langsung dengan radikal peroksi lemak sehingga kehilangan atom hidrogen lainnya, dan menjadi tokoferil kuinon yang teroksidasi secara sempurna (gambar 2.16) (Marks, 2010).

TESIS




55

Gambar 2.16 Vitamin E pemutus rantai peroksidasi lipid

Karetonoid adalah sekelompok senyawa yang strukturnya berkait dengan β-karoten, prekusor vitamin A. Walaupun sebagian besar β-karoten diubah menjadi vitamin A di sel mukosa usus, karotenoid juga diserap dan beredar dalam darah (terikat oleh lipoprotein). β-karoten dapat berfungsi sebagai antioksidan pemutus reaksi berantai. Senyawa ini menerima sebuah elektron dari peroksi lemak untuk membentuk zat antara radikal bebas (Marks, 2010) (gambar2.17).

Gambar 2.17 Karotenoid pemutus rantai peroksidasi lipid

TESIS




56

Asam askorbat berlainan dengan vitamin E dan karotenoid, asam askorbat bersifat hidrofilik dan berfungsi paling baik dalam lingkungan air. Sebagai zat penyapu radikal bebas vitamin ini dapat menerima elektron tunggal dari superoksida, hidrogen peroksida, hipoklorit, dan radikal hidroksil (gambar 2.18). Perannya sebagai antioksidan pemutus reaksi berantai mungkin untuk melakukan regenerasi bentuk vitamin E tereduksi, dengan bereaksi dengan radikal vitamin E memperbarui vitamin E.

Gambar 2.18 Vitamin C sebagai antioksidan

2.6 Sistem Pertahanan Paru Paru merupakan organ di dalam tubuh yang berhubungan langsung dengan udara lingkungan. Terdapat tiga ratus juta alveoli yang dalam sehari menampung udara sebanyak 11.250 liter, sehingga paru mempunyai kemungkinan terpajan bahan atau benda yang berbahaya (partikel, gas toksik, mikroorganisme patogen) yang terdapat di udara (Guyton, 2006). Paru memiliki mekanisme pertahanan untuk melindungi dari pengaruh buruk bahan yang mengenainya. Mekanisme pertahanan saluran napas tidak hanya berkaitan dengan infeksi tetapi juga melawan debu partikel, gas berbahaya dan suhu (Djojodibroto, 2007). Adapun mekanisme pertahanan paru adalah sebagai berikut :

TESIS




57

2.6.1 Mekanisme berkaitan dengan faktor fisik, anatomik dan fisiologik. Partikel-partikel yang masuk dalam saluran pernapasan akan menjadi bahaya bila masuk dalam alveolus. Untuk mencegah hal ini, terdapat dua penyesesuaian utama dari saluran panghantar udara; eskalator mukosilier dan berbelitnya saluran-saluran itu sendiri (Muluk, 2009). Partikel yang masuk dalam saluran pernapasan ukurannya sangat beragam. Partikel berukuran >10 μm tertangkap di dalam rongga hidung, yang

berukuran

diantara

5-10

μm

tertangkap

di bronkus

dan

percabangannya, sedangkan yang berukuran <3 μm dapat masuk dalam alveoli (Djojodibroto, 2007). Tertangkapnya partikel disebabkan karena partikel tersebut menabrak dinding saluran pernapasan dan adanya kecenderungan partikel untuk mengendap. Pada daerah yang mempunyai aliran udara turbulen, partikel besar terlempar keluar dari jalur aslinya sehingga menabrak dinding jalan napas dan menempel pada mukus. Kecepatan aliran udara di bronkiolus berkurang, sehingga partikel kecil yang masuk sampai alveoli dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan sedimentasi

menyebabkan partikel tersebut mengendap (Djojodibroto,

2007). Batuk merupakan mekanisme refleks yang sangat penting untuk menjaga agar jalan napas tetap terbuka dengan cara menyingkirkan hasil sekresi, selain itu juga mengahalau benda asing yang akan masuk ke dalam sistem pernapasan (Djojodibroto, 2007). Batuk merupakan mekanisme lain

TESIS




58

yang lebih kuat untuk mendorong sekresi ke atas sehingga partikel dapat ditelan atau dikeluarkan (Muluk, 2009). 2.6.2 Mekanisme eskalasi mukus dan mucus balanket. Semua permukaan saluran nafas dilapisi oleh lapisan tipis mukus yang disekresikan oleh membran mukosa sel goblet. Lapisan mukus pada saluran nafas mengandung faktor-faktor yang efektif sebagai pertahanan, yaitu immunoglobulin terutama IgA, PMNs, interferon dan antibodi spesifik. Gerakan silia dapat membersihkan saluran nafas dari benda asing yang masuk dalam saluran pernapasan. Silia dan mukus menjebak partikel dan kuman, kemudian memindahkannya ke faring, karena silia bergetar kearah faring. Partikel asing dan mukus digerakkan dengan kecepatan 1 cm/menit sepanjang permukaan trakea ke faring (Guyton et al., 2006). Begitu juga benda asing di saluran hidung, dimobilisasi dengan cara yang sama ke faring. Aktivitas silia bisa dihambat oleh berbagai zat yang berbahaya.

Sebagai

contoh,

menghisap

sebatang

rokok

dapat

menghentikan gerakan silia untuk beberapa jam. Hal ini mengakibatkan perokok harus membatukkan mukus yang normalnya dibersihkan oleh silia (Ganong, 2003)

2.6.3 Mekanisme fagositik dan peradangan Partikel dan mikroorganisme yang terdisposisi akan difagositosis oleh sel yang bertugas mempertahankan paru. Dijaringan alveolus paru terdapat sel makrofag alveolar. Sel makrofag adalah sel berukuran besar

TESIS




59

yang berdiameter antara 15-50 μm, sel ini merupakan perkembangan dari sel monosit yang diproduksi di sumsum tulang (Djojodibroto, 2007). Makrofag alveolar merupakan pertahanan yang paling akhir dan paling penting terhadap invasi benda asing ke dalam paru-paru. Partikelpartikel kecil yang berdiameter kurang dari 3 μm bisa masuk ke alveolus, contoh asap rokok yang berdiameter kira-kira 0,3 μm. Walaupun biasanya 2/3 dikeluarkan kembali bersama-sama udara ekspirasi, tetapi sisanya akan dikeluarkan oleh makrofag alveolar (Guyton, 2006). Berbagai macam komponen inflamasi juga dikeluarkan oleh makrofag, seperti kompleman aktivatif dan faktor kemotaktik, yang akan menarik PMN (sel neutrofil) untuk datang dan segera melakukan mekanisme fagositosis (Djojodibroto, 2007). Makrofag alveolar merupakan sel fagositik dengan ciri-ciri khas dapat bermigrasi dan mempunyai sifat enzimatik. Sel ini bergerak bebas pada permukaan alveolus dan bisa meliputi serta menelan benda asing/ mikroba. Setelah meliputi partikel mikroba, maka enzim litik yang terdapat

dalam

makrofag

akan

membunuh

dan

mencernakan

mikroorganisme tersebut. Partikel benda asing ini pun kemudian ditranspor oleh makrofag ke pembuluh lymfe atau ke bronkiolus, dimana mereka dibuang oleh kerja mukus dan silia (Muluk, 2009). 2.6.4 Mekanime respon imun Mekanisme ini berhubungan dengan pengenalan dan upaya merespon materi antigen spesifk. Paru sangat sering atau berkali-kali

TESIS




60

berkontak dengan bakteria, virus, atau partikel asing sehingga dapat mengenali benda-benda asing ini melalui respon imun. Ada dua macam komponen didalam sistem imun yaitu; 1) mekanisme respon imun humoral yang melibatkan limfosit B, serta 2) mekanisme respon imun selular yang melibatkan limfosit T. Mekanisme respon imun humoral memerlukan aktivitas limfosit B dan antibodi yang diproduksi oleh sel plasma (sel plasma adalah hasil perkembangan dari limfosit B). Mekanisme respon imun selular memerlukan aktivitas limfosit T yang mampu mengeluarkan limfokin, yaitu suatu mediator yang dapat larut. Limfosit B dan T mempunyai ketergantungan satu sama lain. Ada limfosit yang tidak dapat ditentukan jenisnya, apakah jenis B atau T, limfosit ini digolongkan ke dalam limfosit jenis ketiga dan dinamai sel killler (NK cell). Sel ini dapat membunuh baik mikroorganisme ataupun sel tumor tanpa sensitisasi terlebih dahulu. Sel NK distimulasi oleh limfokin tertentu yang dihasilkan oleh limfosit T (Djojodibroto, 2007).

2.7 Peradangan Alveolus Rangsangan eksogen (misal asap rokok) atau endogen dapat menyebabkan cedera sel, didalam sel yang memiliki vaskularisasi rangsangan tersebut menyebabkan respon peradangan. Peradangan (inflamasi) adalah suatu reaksi kompleks terhadap agen atau bahan yang merugikan. Respon peradangan berkaitan erat dengan proses perbaikan.

TESIS




61

Peradangan berfungsi untuk menghancurkan, mengencerkan, atau membatasi agen yang merugikan, dan memicu terjadinya serangkaian proses yang mencoba untuk memulihkan dan mengganti jaringan yang rusak (Mitchell et al., 2009). Asap rokok mengandung partikel dengan ukuran yang kecil yaitu 0,01-0,5 μm (Lestari, 2007), yang memungkinkan untuk masuk kedalam alveolus paru. Kecepatan aliran udara di bronkiolus berkurang sehingga partikel kecil yang masuk ke alveolus dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan sedimentasi menyebabkan partikel tersebut dapat mengendap di saluran pernapasan (Djojodibroto, 2007). Partikel asing dalam alveolus menyebabkan respon peradangan. Mekanisme peradangan tidak terlalu jelas, tetapi mungkin melibatkan efek chemoattractant langsung dari nikotin serta efek spesies oksigen reaktif yang terkandung dalam asap rokok. Untuk perokok terjadi akumulasi neutrofil dan makrofag di alveolus (Mitchell et al., 2009). Sel fagosit dihasilkan oleh leukosit, fungsi penting pada peradangan

adalah

menyalurkan

leukosit

ketempat

cedera

dan

mangaktifkan leukosit agar dapat menjalankan fungsi normalnya pada pertahanan pejamu. Rangkaian kejadian dalam perjalanan leukosit dari lumen pembuluh ke jaringan intersitium (ekstravasi) adalah sebagai berikut; 1) di lumen: leukosit terjadi marginasi (menepi), menggelinding (rolling), dan melekat pada endotel 2) transmigrasi melalui endotel 3) migrasi dijaringan interstisium menuju rangsang kemotaktik. Neutrofil

TESIS




62

dan makrofag melewati jalan yang sama untuk bermigrasi dari darah ke jaringan alveolus (Mitchell et al., 2009). Setelah ekstravasi, leukosit beremigrasi di jaringan menuju tempat cedera melalui suatu proses yang disebut kemotaksis. Kemotaksis secara sederhana berarti pergerakan terarah sesuai gradien kimiawi. Zat (eksogen

atau

endogen)

yang

bersifat

kemotaksis

disebut

chemoattractant seperti nikotin pada rokok. Mikroba, produk sel nekrotik, dan sitokin juga merupakan faktor kemotaksis. Makrofag dan neutrofil berespons terhadap rangsangan kemotaksis dengan kecepatan bervariasi, setelah proses tersebut sel diaktifkan melalui beberapa jalur salah satunya adalah sitokin (Mitchell et al., 2009). Proses fagositosis dan pengeluaran berbagai enzim oleh makrofag dan neutrofil berperan mengeliminasi agen yang menimbulkan cedera. Oleh karena itu keduanya merupakan manfaat utama dari akumulasi leukosit di fokus peradangan. Fagositosis melibatkan tiga tahap berbeda, tetapi saling berkaitan; 1) pengenalan dan perlekatan partikel yang akan ditelan oleh sel fagosit, 2) pencaplokan yang dilanjutkan dengan pembentukan vakuol fagositik, dan 3) pemusnahan dan penguraian zat yang tertelan. Konsekuensi untuk fungsi pertahanan leukosit adalah leukosit dapat menyebabkan cedera jaringan dan memperpanjang peradangan karena produk leukosit yang menghancurkan mikroba juga menciderai jaringan normal pejamu (Mitchell et al., 2009).

TESIS




63

2.7.1 Radikal bebas memperkuat peradangan Saat terjadi peradangan, proses aktivasi dan fagositosis sel leukosit membebaskan juga ROS tidak hanya dalam fagolisosom melainkan ke dalam ruang ekstrasel. Produk tersebut mampu menimbulkan cedera endotel dan kerusakan jaringan sehingga dapat memperkuat cedera awal (Mitchell et al., 2009). Radikal bebas yang berasal dari oksigen dapat dikeluarkan ke ruang ekstrasel dari makrofag dan neutrofil setelah sel ini terpajan oleh mikroba, kemokin (sitokin chemoattractant), dan kompleks imun, atau setelah rangsang fagositik (Borregard et al., 1997). Produk radikal bebas karena pengaktifan NADPH oksidase. Superoksida (∙O2), hidrogen peroksida (H2O2), radikal hidroksil (∙OH) merupakan spesies utama yang dihasilkan didalam sel, dan metabolit ini dapat berkaitan dengan NO untuk membentuk zat antara nitrogen reaktif lainnya (Beckman et al., 1996). Pelepasan ekstrasel berbagai mediator poten tersebut dapat meningkatkan ekspresi kemokin, sitokin, dan molekul perekat leukosit endotel, dan memperkuat kaskede yang memicu respon peradangan (Babior, 2003). Fungsi fisiologis berbagai ROS adalah untuk menghancurkan mikroba yang telah difagositosis. Pada kadar yang lebih tinggi pembebasan mediator-mediator poten ini dapat merusak pejamu. Mediator-mediator ini diperkirakan berperan pada respon berikut; 1) kesukan sel endotel yang menyebabkan peningkatan permeabilitas

TESIS




64

vaskular. Neutrofil yang melekat pada endotel jika teraktifkan, tidak hanya

memproduksi

spesies-spesiesnya

sendiri,

tetapi

juga

merangsang oksidasi xantin di sel endotel sehingga produksi superoksida (∙O2) meningkat. 2) inaktivasi antiprotease (α1-AT) yang menyebabkan aktitivitas protease (elastase) yang tidak terkendali, berakibat peningkatan kerusakan matriks ekstrasel alveolus (Mitchell et al., 2009). Elastase adalah jenis dari protease yang dikeluarkan sel fagosit saat terjadi peradangan. Aktivitas antielastase utama dalam serum dan jaringan interstisium adalah α1-AT, sedangkan aktivitas elastase sel yang utama berasal dari makrofag dan neutrofil (elastase dibentuk oleh makrofag, sel mast, pankreas, dan bakteri). Elastase neutrofil dapat mencerna paru manusia, dan pencernaan ini dapat dihambat oleh α1-AT. Rangkaian proses yang menyebabkan defisiensi α 1-AT di paru; neutrofil mengalami sekuestrasi di paru (terutama di zona bawah) dan beberapa berhasil memperoleh akses ke rongga alveolus. Semua rangsangan yang meningkatkan jumlah leukosit (neutrofil dan makrofag) di paru akan membebaskan granula berisi elastase yang akan meningkatkan elastolitik. Neutrofil yang sudah terangsang juga mengeluarkan radikal bebas oksigen yang menghambat aktivitas α 1AT. Pada kadar yang rendah α 1-AT di serum, proses perusakan jaringan elastik menjadi tidak terkendali (Mitchell et al., 2009).

TESIS




65

Sel pejamu memiliki mekanisme antioksidan yang melindungi diri terhadap radikal-radikal yang berasal dari oksigen yang berpotensi merusak. Antioksidan ini mencakup enzim SOD, katalse dan GSH. Jadi pengaruh radikal bebas yang berasal dari oksigen disemua reaksi peradangan bergnatung pada keseimbangan produksi dan inaktivasi berbagai metabolit ini oleh sel atau jaringan (Mitchell et al., 2009). 2.7.2 Histologi makrofag alveolar Makrofag alveolar berasal dari monosit darah dan termasuk dalam sistem fagosit mononukleus. Dari darah, monosit bermigrasi ke jaringan dan berdiferensiasi menjadi makrofag. Monosit beremigrasi ke jaringan alveolus paru relatif awal pada peradangan akut, dan dalam waktu 48 jam sel ini dapat menjadi jenis sel yang dominan (Mitchell et al., 2009). Pada dinding alvelous ditemukan 3 jenis sel yaitu sel pneumosit tipe I dan tipe II, serta sel makrofag alveolar. Dua tipe sel utama pneumosit tipe I yang gepang mirip lempengan dan menutupi 95% permukaan alveolus, dan tipe II yang bulat. Sel makrofag adalah sel berukuran besar berdiameter antara 15-50 μm dengan inti yang jelas, terletak pada permukaan septum interalveolar atau bebas didalam alveolus. Sel makrofag sering terisi partikel karbon dan bahan terfagosit lain (Mitchell et al., 2009) (Gambar 2.19).

TESIS




66

Gambar 2.19 Makrofag alveolar paru dengan pewarnaan H&E

TESIS



BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. kedalam suku jeruk-jerukan (Rutaceae). Tanaman ini masih kerabat dekat

Recommend Documents